森林采運(yùn)作業(yè)過程碳排放研究

姚志斌

摘 要：在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，生態(tài)環(huán)境建設(shè)也是必不可少的可持續(xù)性發(fā)展項(xiàng)目，只有在結(jié)合實(shí)際需求的基礎(chǔ)上，不斷優(yōu)化森林砍伐結(jié)構(gòu)，才能從根本上提高森林資源利用效率，與此同時(shí)，林木也能夠健康生長(zhǎng)，但是一旦開采環(huán)節(jié)缺少合理性及科學(xué)性依據(jù)，這必然會(huì)為生態(tài)環(huán)境建設(shè)帶來不利影響。依托于生命周期評(píng)價(jià)法，對(duì)采運(yùn)作業(yè)的合理性進(jìn)行判斷，就能對(duì)流程化項(xiàng)目中的溫室氣體排放量做出精準(zhǔn)衡量。本文就森林采運(yùn)作業(yè)的細(xì)化項(xiàng)目入手，針對(duì)碳排放量做出了相應(yīng)理論研究，在此基礎(chǔ)上得出了碳排量規(guī)律及結(jié)論。

關(guān)鍵詞：森林；采運(yùn)作業(yè)；碳排放研究

全球氣候變暖目前已經(jīng)成為社會(huì)各界廣泛關(guān)注的重點(diǎn)問題，在學(xué)術(shù)界開展了大量理論研究工作后，相應(yīng)概念也逐漸產(chǎn)生，為了對(duì)節(jié)能減排工作作出量化研究，就需要對(duì)碳排放總量及產(chǎn)生規(guī)律作出記錄及參數(shù)考量，在我國先后提出碳足跡等概念后，該理念也得到了大量學(xué)者的支持及研究，在不斷延伸研究范疇的同時(shí)，其中涵蓋的細(xì)化項(xiàng)目也愈發(fā)豐富起來。森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)中尤為重要的組成部分，同時(shí)這也是碳排放量最多的存儲(chǔ)式量化空間，雖然我國開展了大量的碳足跡研究工作，但是局限性問題卻比容忽視。

一、研究方法及數(shù)據(jù)來源

森林采運(yùn)作業(yè)實(shí)際上就是通過將山上的樹木進(jìn)行適量開采，而后將其作為產(chǎn)品形式運(yùn)送至需求平臺(tái)上，雖然這一階段基本是以樹木運(yùn)輸為主，但是其碳排放量卻能夠與生命周期評(píng)價(jià)法的B2B模式相符合，該模式是當(dāng)今時(shí)代發(fā)展所形成的新型運(yùn)行形式，在實(shí)際操作過程中中間模式具有一定的省略性，由于其運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)具有一定的特殊性從，產(chǎn)品生命周期通常是由起點(diǎn)直接到達(dá)終點(diǎn)的迅速化模式組織，其中涵蓋著區(qū)別性銷售及運(yùn)送至目的地，產(chǎn)品零售或者是達(dá)到消費(fèi)者手中、作為什么用途等都不在其考量范疇中。

任何項(xiàng)目的推進(jìn)都需要有流程化內(nèi)容做依托，該評(píng)價(jià)也是如此，首先，要根據(jù)實(shí)際情況，制定出采運(yùn)作業(yè)規(guī)范化推進(jìn)流程。通常情況下在將樹木砍伐后，還需要對(duì)將樹木根部砍伐徹底，在實(shí)際處理時(shí)可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，其中最為簡(jiǎn)便的方法就是將砍伐后的樹木直接帶離砍伐現(xiàn)場(chǎng)，在到達(dá)楞場(chǎng)后再開展后續(xù)打枝造材作業(yè)，在這一階段中就能獲得相應(yīng)原木及枝丫；或者是可以在現(xiàn)場(chǎng)開展造材活動(dòng)，而后再將完成處理后的原木運(yùn)送到楞場(chǎng)，在這種情況下的枝丫就可以留在砍伐現(xiàn)場(chǎng)中。

從當(dāng)前形勢(shì)來看，在森林采運(yùn)作業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的工具就是油鋸，雖然彎把鋸也具有一定的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，但是在實(shí)際應(yīng)用過程中它卻可以針對(duì)復(fù)雜環(huán)境為采運(yùn)作業(yè)提供便利基礎(chǔ)，因此在森林資源分布較為稀松的地區(qū)，應(yīng)用該種設(shè)備是具有一定優(yōu)勢(shì)的。集材方式主要有拖拉機(jī)集材、索道集材、人力擔(dān)筒、土滑道集材等，本文只討論拖拉機(jī)集材與索道集材；運(yùn)材方式分陸路運(yùn)輸及水路運(yùn)輸兩種，由于水路運(yùn)輸目前已較少。

其次，確定邊界和排放類型。以森林采運(yùn)生產(chǎn)工藝為基礎(chǔ)，初始邊界劃分在采伐階段，終止邊界劃分在運(yùn)材階段。收集數(shù)據(jù)并計(jì)算。計(jì)算碳足跡需要兩類數(shù)據(jù)：活動(dòng)水平數(shù)據(jù)和排放因子?；顒?dòng)水平數(shù)據(jù)指采運(yùn)過程生命周期中涉及的所有材料和能源?？紤]到本文的研究尺度，采用過程分析法計(jì)算森林采運(yùn)作業(yè)過程碳排放，其中的溫室氣體主要有二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O），以1m3木材為基本研究單位，算出1m3木材在采伐段、集材段、運(yùn)材段中的碳排放。由于采用不同的采集運(yùn)作業(yè)方式所消耗的燃油、電力等化石燃料的種類不一，單獨(dú)比較某一類型化石燃料不夠全面、準(zhǔn)確，因而需使各類能源消耗轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)煤來計(jì)算二氧化碳（CO2）。

二、結(jié)果探究

排放類型一主要為采運(yùn)作業(yè)中的燃料消耗，包括伐木、造材使用的油鋸、集材使用的拖拉機(jī)或索道和運(yùn)材使用的農(nóng)用車或汽車。采伐段包括伐木和造材兩個(gè)過程，伐木包括伐木前準(zhǔn)備工作和油鋸操作手；造材有人力比計(jì)、打枝和油鋸操作手等；集材段有集材工作（如人力溜坡）和歸楞等；運(yùn)材段主要為木材的裝卸。伐木作業(yè)使用的油鋸平均耗油為0.03kg/m3，若造材作業(yè)均使用油鋸，其油鋸的使用時(shí)間約為伐木的1.5倍，因此平均油耗約為0.045kg/m3。

集材拖拉機(jī)的平均油耗為0.095kg/（m3·km），索道的平均油耗為0.5kg/（m3·km）。運(yùn)材汽車的平均油耗為0.042kg/（m3·km），農(nóng)用車的平均油耗為0.07kg/（m3·km）。森林采運(yùn)作業(yè)中由燃料引起的碳排放除了與產(chǎn)生的溫室氣體有關(guān)，還與集運(yùn)距離有關(guān)。對(duì)采運(yùn)作業(yè)進(jìn)行相關(guān)研究，并對(duì)伐區(qū)實(shí)驗(yàn)地集運(yùn)距離進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，受本文研究條件的限制，文中的集運(yùn)材距離參照他們的實(shí)地調(diào)查值，選取拖拉機(jī)集材距離為3km，索道集材距離為350m，運(yùn)材距離為40km。

從表1可以看出，燃料消耗產(chǎn)生的溫室氣體主要是CO2，占總排放量的99.66%，CH4、N2O排放則較少，幾乎可忽略不計(jì)。采伐段排放的溫室氣體最少，其次是集材段，運(yùn)材段由于運(yùn)距較大，產(chǎn)生的排放量最多。集材段，索道集材排放的二氧化碳當(dāng)量是拖拉機(jī)集材的61.4%； 運(yùn)材段，汽車運(yùn)材排放量低于農(nóng)用車運(yùn)材。排放類型二為電力碳排放，對(duì)電力的消耗主要體現(xiàn)在生產(chǎn)工人的生活耗電。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國人均生活用電量0.8kWh/天，所以各階段的耗電量可估算為0.8×工kWh。采用0.754 kg/kWh 作為電力碳排放系數(shù)。采運(yùn)作業(yè)中并無直接的鋼材消耗，但林業(yè)機(jī)械設(shè)備的制造會(huì)大量消耗鋼材。

三、結(jié)論與討論

森林生態(tài)系統(tǒng)以其巨大的生物量貯存了大量的碳，據(jù)已有資料統(tǒng)計(jì)，每立方米木材貯存的碳量可達(dá)0.205～0.34t。以生命周期評(píng)價(jià)法B2B模式為基礎(chǔ)，對(duì)森林采運(yùn)中的碳排放進(jìn)行分析，結(jié)果表明：每立方米木材在采運(yùn)過程中產(chǎn)生的碳排放為7.530 6～11.6598kg，約占其固碳能力的2.2%～5.7%。4種作業(yè)模式中，油鋸采伐+索道集材+汽車運(yùn)材產(chǎn)生的碳排放最少，為最優(yōu)作業(yè)模式。

當(dāng)前，生態(tài)承載能力已成為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最突出問題之一。合理選擇采集運(yùn)設(shè)備是森工作業(yè)減排的有效手段。采運(yùn)過程的碳排放主要體現(xiàn)于燃料的消耗，若要降低其在生命周期的碳排放，在實(shí)際生產(chǎn)中，首先應(yīng)根據(jù)林木條件和外部條件選擇合適的設(shè)備，這樣才能使較低的成本產(chǎn)生較高的運(yùn)行效率；其次在設(shè)備安排上應(yīng)在充分保障采造設(shè)備的基礎(chǔ)上，使集運(yùn)材設(shè)備的生產(chǎn)力與其相差不大，否則容易造成后期集材設(shè)備需求激增等問題。

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