竹材碳足跡內(nèi)涵及其對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的調(diào)控作用

費(fèi)本華 馬欣欣 石 雷 劉廣路

(國際竹藤中心 北京 100102)

根據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)報(bào)告，目前全球平均氣溫比工業(yè)革命前上升1 ℃左右，如果任由地表溫度繼續(xù)上升，將對(duì)地球帶來災(zāi)難性的氣候變化。據(jù)統(tǒng)計(jì)，溫室氣體釋放量的60%～80%來自城市排放，其中二氧化碳占75%，這是直接導(dǎo)致全球地面氣溫升高的重要原因[1]。這些環(huán)境問題促使各國政府采取一系列措施節(jié)能減排，控制溫室氣體排放。其中，增加碳匯是一項(xiàng)國際公認(rèn)的有效手段。森林作為陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳庫，能夠有效降低大氣中二氧化碳量，對(duì)緩解溫室效應(yīng)有非常積極的效用，已經(jīng)引起全球高度關(guān)注。而作為生物質(zhì)合成速度快、種類多樣、資源豐富的竹類資源，也逐漸受到人們的重視，其高效的固碳能力在改善人居環(huán)境、建設(shè)生態(tài)城市方面具有重要的優(yōu)勢(shì)。那么，如何將這一優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步推廣，在保障經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)進(jìn)行增匯減排，是我們竹業(yè)需要努力的方向。

1 竹林碳匯研究意義

《聯(lián)合國氣候變化框架公約》將“碳匯”定義為：從大氣中清除二氧化碳的機(jī)制、活動(dòng)和過程[2]。根據(jù)大氣中碳的不同固存體，可以分為耕地碳匯、草地碳匯、森林碳匯和海洋碳匯。其中，森林每年與大氣進(jìn)行的碳交換量占整個(gè)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳交換量的90%，可以說，森林碳匯對(duì)于應(yīng)對(duì)全球氣候變化至關(guān)重要。

我國森林資源清查將森林劃分為林分、經(jīng)濟(jì)林和竹林3大類別。其中，竹林資源是我國森林資源的重要組成部分，固碳能力也遠(yuǎn)超普通林木。以毛竹為例，1 hm2毛竹林的年固碳量為5.09 t，是杉木的1.46倍、熱帶雨林的1.33倍[3]。中國竹林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量約為7.802億t，每年有1 340萬t固碳量轉(zhuǎn)移到竹材產(chǎn)品碳庫，這表明竹林碳匯的研究和應(yīng)用對(duì)抵消碳排放具有重要價(jià)值。國家也采取一系列舉措推動(dòng)竹林科學(xué)經(jīng)營(yíng)和管理，以期達(dá)到增加碳匯的目的。2015年，全國首個(gè)可進(jìn)入國內(nèi)碳市場(chǎng)交易的中國核證減排量(CCER)竹子造林碳匯項(xiàng)目在湖北通過審核[4]。作為中國自愿減排市場(chǎng)的重要組成部分，CCER林業(yè)碳匯項(xiàng)目開發(fā)受到社會(huì)各界的普遍關(guān)注，其中竹子造林碳匯項(xiàng)目和竹林經(jīng)營(yíng)碳匯項(xiàng)目呈現(xiàn)了快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。2016年2月25日,《竹林經(jīng)營(yíng)碳匯項(xiàng)目方法學(xué)》獲得正式備案。但是，由于竹子造林、經(jīng)營(yíng)及竹制品加工利用等環(huán)節(jié)并未做好系統(tǒng)性管理，導(dǎo)致竹林碳匯沒有更多涉及材料倉儲(chǔ)、產(chǎn)品加工、循環(huán)利用等環(huán)節(jié)，竹林碳匯價(jià)值研究仍有待拓展。

2 竹林碳匯特點(diǎn)和研究的局限性

煤炭、石油、天然氣都屬于碳源，會(huì)向大氣中排放二氧化碳，這種排放是單向的，不會(huì)被再次吸收。而森林和竹林在合理經(jīng)營(yíng)的前提下，對(duì)二氧化碳同時(shí)具有排放和吸收2種功能，是雙向循環(huán)的。處于生長(zhǎng)狀態(tài)的竹林，通過光合作用吸收二氧化碳，快速合成高分子化合物儲(chǔ)藏于竹子中，成熟材經(jīng)過采伐、加工后制備成建筑、家具等產(chǎn)品，二氧化碳儲(chǔ)存于產(chǎn)品中，待產(chǎn)品廢棄后再次排放于大氣中，如圖1所示。因此，碳匯研究一直致力于改進(jìn)森林培育技術(shù)、提高木質(zhì)產(chǎn)品質(zhì)量，目的是提高碳儲(chǔ)量、減少碳排放。

a：煤炭和石油單向排放CO2；b：竹林吸收CO2和竹材分解釋放CO2。圖1 化石燃料單向排碳和竹材吸碳排碳雙向循環(huán)示意圖

根據(jù)竹林生長(zhǎng)及竹材加工應(yīng)用的特性，竹林對(duì)二氧化碳的匯集作用可以分為2個(gè)階段(圖2)：一是竹林在生長(zhǎng)過程中的固碳能力；二是竹材在加工應(yīng)用過程中的儲(chǔ)碳能力。

圖2 竹林碳儲(chǔ)量隨時(shí)間的變化(以1 hm2為例)

儲(chǔ)碳能力是指竹林吸收并儲(chǔ)存二氧化碳的能力。對(duì)于樹木而言，二氧化碳的儲(chǔ)藏量會(huì)隨著樹木年齡增加而持續(xù)增加，生長(zhǎng)初期的碳吸收速度很快，而進(jìn)入成熟期后，雖然儲(chǔ)碳量仍在增加，但碳吸收的速度逐漸下降。因此，高齡樹木的碳吸收能力弱于低齡樹木。與一般樹木不同，竹子生長(zhǎng)速度快，光合效能高，如毛竹一般在4～6年即為成熟材，是材質(zhì)最好時(shí)期，碳儲(chǔ)量也迅速達(dá)到最大值，如圖2中上部的線條所示。按照竹林生長(zhǎng)規(guī)律，林中的成熟材應(yīng)該及時(shí)采伐，像農(nóng)作物成熟時(shí)必須收獲一樣，年采伐量在20%～35%(圖3)，竹林常伐常新。隨著竹林的更新，碳儲(chǔ)量緩慢下降，最終保持在一個(gè)相對(duì)平穩(wěn)的狀態(tài)。

圖3 中國主要材用竹林采伐量與蓄積量對(duì)比(以1 hm2為例)

如果竹林長(zhǎng)期不經(jīng)營(yíng)采伐，任其自由生長(zhǎng)，竹林中的過熟竹子會(huì)死亡[5]，如毛竹15年左右死亡，筇竹5年左右死亡，死亡后的竹子轉(zhuǎn)變?yōu)樘荚矗瑔蜗蚺欧哦趸?，整個(gè)竹林逐漸衰退。如圖2中中間的線條所示，未合理經(jīng)營(yíng)竹林的碳儲(chǔ)量初期緩慢增長(zhǎng)，增長(zhǎng)速度明顯小于合理經(jīng)營(yíng)的竹林，并且隨著時(shí)間延長(zhǎng)，碳儲(chǔ)量因過熟竹子的相繼死亡而逐漸減小。

竹材固碳是指竹子被采伐后，固定于竹材自身或竹制品中的碳儲(chǔ)量。每年采伐下來的竹材進(jìn)行初級(jí)加工，其中一部分進(jìn)行倉儲(chǔ)；大部分進(jìn)入加工環(huán)節(jié)，被制備成建筑、家具、地板、日用品等竹制品，這些產(chǎn)品對(duì)二氧化碳具有長(zhǎng)期的儲(chǔ)存作用。根據(jù)用途不同，固碳的時(shí)間長(zhǎng)短不一樣，建筑材大約為50年，家具一般為20年，并且竹制品碳儲(chǔ)量隨每年新伐竹的增加而增加，如圖2中下部的線條所示。

但是，竹林碳匯研究往往側(cè)重于竹林培育和經(jīng)營(yíng)中的固碳能力，而忽略后期竹產(chǎn)品的碳轉(zhuǎn)移特征和儲(chǔ)碳能力。由于當(dāng)前竹加工企業(yè)普遍缺乏先進(jìn)技術(shù)，導(dǎo)致竹制品碳庫的碳匯量在整體竹業(yè)碳匯量中所占比重較小，因此在竹林碳匯研究領(lǐng)域常被忽視。也有研究者[6-8]將碳匯與竹材生命周期結(jié)合起來，著重探討竹產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中的碳足跡和材料消耗(LCA)對(duì)環(huán)境的影響，旨在將碳匯納入標(biāo)準(zhǔn)的生命周期評(píng)價(jià)中進(jìn)行計(jì)算。這類研究與竹林碳匯研究的區(qū)別，多是側(cè)重于竹材加工技術(shù)對(duì)環(huán)境的影響。

目前竹林碳匯研究呈現(xiàn)割裂狀態(tài)，要么側(cè)重于竹林培育，要么側(cè)重于竹材加工。竹業(yè)是一個(gè)由竹林培育、采伐、倉儲(chǔ)、加工、銷售、循環(huán)利用、再分解等多種環(huán)節(jié)組成的動(dòng)態(tài)循環(huán)產(chǎn)業(yè)，竹林經(jīng)營(yíng)技術(shù)與竹材加工利用技術(shù)密切相關(guān)，各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)竹業(yè)碳匯價(jià)值均有顯著影響。解讀碳在竹業(yè)中的足跡，需要基于竹子從生長(zhǎng)到消亡的全生命周期，通過碳的足跡對(duì)竹產(chǎn)業(yè)進(jìn)行管理和動(dòng)態(tài)評(píng)估。

3 竹業(yè)碳足跡概念

竹業(yè)碳足跡如圖4所示。碳足跡貫穿竹林培育、竹材倉儲(chǔ)、竹制品加工及應(yīng)用等多個(gè)環(huán)節(jié)，遍布由營(yíng)林企業(yè)和竹產(chǎn)品制造企業(yè)組成的竹產(chǎn)品多級(jí)供應(yīng)鏈，它顯示了碳匯貫穿竹業(yè)各階段的吸收與排放情況，對(duì)竹產(chǎn)業(yè)的管理與運(yùn)行有重要作用。

圖4 竹業(yè)碳足跡

竹林經(jīng)過合理的經(jīng)營(yíng)和采伐，能夠有效保證碳儲(chǔ)量的持續(xù)增長(zhǎng)；而經(jīng)過采伐后，一部分竹材進(jìn)入到加工應(yīng)用階段，用于建筑、家具等領(lǐng)域，長(zhǎng)期對(duì)二氧化碳起到匯聚作用，另一部分竹材進(jìn)入到倉儲(chǔ)階段，同樣達(dá)到固碳的效果；竹家具或竹建筑到達(dá)幾十年的使用年限后，一部分材料被回收再加工利用，能夠起到持續(xù)、無限的匯碳效果，另一部分則被丟棄填埋，使二氧化碳回到大氣中。這就是碳足跡在竹材中的整個(gè)過程。

竹林生長(zhǎng)、采伐、倉儲(chǔ)、加工應(yīng)用等一系列環(huán)節(jié)是串聯(lián)竹產(chǎn)業(yè)鏈的系統(tǒng)性問題，在這個(gè)系統(tǒng)中，任何一個(gè)環(huán)節(jié)都不可缺少，且至關(guān)重要。從碳足跡角度解讀竹產(chǎn)業(yè)，用“碳匯”思想串聯(lián)竹業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈，能夠做到將竹子生長(zhǎng)、培育到竹材加工進(jìn)行系統(tǒng)性管理，統(tǒng)籌兼顧。

4 竹材碳足跡內(nèi)涵

竹材碳足跡包含立竹、伐竹、竹加工等竹業(yè)各環(huán)節(jié)中二氧化碳的吸收排放過程，貫穿培育、采伐、倉儲(chǔ)、加工及銷售5個(gè)主要環(huán)節(jié)。

竹林培育是碳足跡的第一個(gè)環(huán)節(jié)，竹林碳匯領(lǐng)域的研究也多集中于此。竹子的生長(zhǎng)速度非?？?，一天最高可達(dá)1 m的增長(zhǎng)速度[9]，所以竹林固碳速率也高于一般樹木。竹林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量包含喬木層、土壤層、林下植被層和枯落物層4個(gè)層次[10]。竹子由于其特殊的生物學(xué)特性，采伐后不影響植被層的碳儲(chǔ)量，屬于一次造林，永續(xù)利用，既保證了低碳經(jīng)濟(jì)，又改善了生態(tài)環(huán)境。這和樹木有很大區(qū)別，樹木被采伐后，只剩余木質(zhì)產(chǎn)品中儲(chǔ)存的碳量[11]。

竹材倉儲(chǔ)是連接營(yíng)林企業(yè)和竹產(chǎn)品加工企業(yè)的補(bǔ)充環(huán)節(jié)[12]。竹林必須定期擇伐，而下游企業(yè)的竹材需求與此存在時(shí)間和空間上的隔離，為保證碳儲(chǔ)量收益最大化，需要設(shè)置竹材倉儲(chǔ)環(huán)節(jié)，以保證竹材及時(shí)采伐，不會(huì)被丟棄腐爛而導(dǎo)致碳排放增加。需要注意的是，竹材在采伐、干燥后會(huì)導(dǎo)致部分碳儲(chǔ)量丟失。

竹制品環(huán)節(jié)包含竹單元加工、竹板材加工和應(yīng)用。這個(gè)環(huán)節(jié)可以通過提高竹制品加工效率和延長(zhǎng)使用壽命等措施減少加工過程中的碳排放。竹單元加工是對(duì)竹材的初加工，也是提高竹產(chǎn)品加工效率的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前，竹產(chǎn)品市場(chǎng)上仍存在標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化程度較低的現(xiàn)象，加上竹材具有天然資源的典型差異性，這導(dǎo)致市場(chǎng)上的竹單元性能差異明顯。在這個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)竹單元進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，制定選材和加工標(biāo)準(zhǔn)，從而為下游企業(yè)的需求提供便利。竹單元加工技術(shù)直接影響竹材的碳轉(zhuǎn)移率，如果此階段改進(jìn)加工技術(shù)，則會(huì)減少下游企業(yè)的加工步驟，從而減少碳排放。

竹板材加工企業(yè)是整個(gè)竹制品生產(chǎn)領(lǐng)域的重要組成部分。當(dāng)前竹加工企業(yè)由于基本單元的非標(biāo)準(zhǔn)化，導(dǎo)致竹板材的均質(zhì)化、規(guī)格化程度很低。此外，竹材加工技術(shù)創(chuàng)新性較低，多模仿木材加工技術(shù)，增加了大量成本，仍無法實(shí)現(xiàn)竹材加工技術(shù)的自動(dòng)化、連續(xù)化，限制了竹質(zhì)材料在更廣闊領(lǐng)域的應(yīng)用。周宇峰[13]對(duì)竹展平板材進(jìn)行了碳轉(zhuǎn)移評(píng)估，發(fā)現(xiàn)軟化、展開、定型、烘干和涂膠等環(huán)節(jié)中沒有碳質(zhì)量的減少，轉(zhuǎn)移率為100%，而單面刨、去節(jié)等工藝對(duì)碳轉(zhuǎn)移率略有影響，竹展平技術(shù)的總計(jì)碳轉(zhuǎn)移率約為61.24%，比加工成竹席、竹筷、竹簾的碳轉(zhuǎn)移率(32.51%)提高近1倍。這充分說明竹產(chǎn)業(yè)加工技術(shù)的進(jìn)步對(duì)固碳量的提升有很大的作用。此外，只有下游企業(yè)提高技術(shù)水平，有足夠的產(chǎn)品需求，才能帶動(dòng)上游竹農(nóng)造林的積極性，從而推進(jìn)竹林碳匯參與碳交易，形成一個(gè)良好的循環(huán)。

進(jìn)入消費(fèi)者使用環(huán)節(jié)后，碳徹底固定于竹制品中，如家具、建筑、日用品、紙張等，隨著使用年限的增加，也會(huì)延長(zhǎng)固碳的時(shí)間，直至丟棄填埋為止，二氧化碳才會(huì)重新回到大氣中。因此，應(yīng)考慮對(duì)竹制品長(zhǎng)時(shí)間的重復(fù)利用和循環(huán)利用。

5 對(duì)竹業(yè)發(fā)展的調(diào)控作用

減少碳排放是目前建設(shè)生態(tài)社會(huì)的重要途徑，以此為出發(fā)點(diǎn)，通過碳足跡引導(dǎo)整個(gè)竹業(yè)的發(fā)展，是既能促進(jìn)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，又能保證生態(tài)環(huán)保的有效措施。

根據(jù)竹材碳足跡的概念，為了保證二氧化碳在產(chǎn)業(yè)鏈中的最大化運(yùn)轉(zhuǎn)，培育和加工2個(gè)環(huán)節(jié)應(yīng)協(xié)同發(fā)揮作用。培育環(huán)節(jié)強(qiáng)調(diào)的是竹材在成熟期能夠及時(shí)采伐、及時(shí)保存、及時(shí)使用，采取這種措施一方面有利于竹林健康生長(zhǎng)，竹農(nóng)年年獲得穩(wěn)定收入；另一方面有利于獲得更多的生物量，供下游使用。加工環(huán)節(jié)強(qiáng)調(diào)的是改進(jìn)加工技術(shù)，一方面擴(kuò)大竹產(chǎn)品產(chǎn)量，滿足市場(chǎng)需求；另一方面通過政策調(diào)控，延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命。其最終目的是使碳在產(chǎn)品中保存的時(shí)間越長(zhǎng)越好，封存的體量越大越好。為了達(dá)到這一目標(biāo)，可以采取減免稅、碳補(bǔ)貼等措施。

碳足跡的引導(dǎo)在消費(fèi)者環(huán)節(jié)同樣有顯著影響。我國木材資源緊缺，年人均木材消耗量約為0.4 m3，遠(yuǎn)低于全球平均水平(圖5)，居室環(huán)境未達(dá)到綠色低碳的標(biāo)準(zhǔn)。如果按照碳足跡管理模式，每年將竹林中的成熟材(1.5億t)全部采伐利用，制備的竹制品相應(yīng)增加了碳的固存(圖6)，對(duì)減緩碳排放有重要意義。

圖5 2017年各國木質(zhì)材料人均消耗量

a：實(shí)施碳調(diào)控前后竹制品碳匯變化趨勢(shì)；b：實(shí)施碳調(diào)控前后竹制品壽命明顯增加圖6 實(shí)施碳調(diào)控前后竹材碳儲(chǔ)量及產(chǎn)品壽命變化

總體而言，采用碳足跡模式引導(dǎo)竹產(chǎn)業(yè)，是一種從目標(biāo)推動(dòng)行為的方式，能夠最大程度的調(diào)動(dòng)營(yíng)林企業(yè)、加工企業(yè)的積極性，在竹產(chǎn)品品質(zhì)、使用壽命等方面均有重要的影響，這種創(chuàng)新模式的建立，對(duì)推進(jìn)竹業(yè)及林業(yè)的發(fā)展有重要意義。

6 結(jié)論和展望

按照碳足跡管理并引導(dǎo)竹產(chǎn)業(yè)發(fā)展，是對(duì)竹林光合作用、竹林生長(zhǎng)、竹材倉儲(chǔ)、制品加工、延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命和減緩碳排放措施的綜合認(rèn)識(shí)，是集竹產(chǎn)業(yè)發(fā)展與環(huán)境改善于一體的循環(huán)發(fā)展和區(qū)塊鏈模式，是對(duì)竹林碳匯概念的延伸。將竹林、竹材、竹制品碳封存組合為一體，構(gòu)成了廣義的竹林碳匯概念，是竹林和產(chǎn)品生命周期碳足跡全過程的串聯(lián)理念，包含了竹林培育學(xué)、竹材科學(xué)、資源環(huán)境學(xué)、生態(tài)學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)等諸多學(xué)科領(lǐng)域。

碳足跡管理模式，是一種動(dòng)態(tài)的、系統(tǒng)的、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的和可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)營(yíng)管理模式，不僅能夠有效的發(fā)揮竹林光合作用潛力、將竹林中成熟材100%間伐利用，而且可以促進(jìn)國家建立竹材倉儲(chǔ)業(yè)機(jī)制、促進(jìn)加工企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品壽命、促進(jìn)竹產(chǎn)品循環(huán)利用和節(jié)約使用，大幅度提高消費(fèi)者對(duì)木質(zhì)材料產(chǎn)品的使用量，大幅度降低和延緩二氧化碳排放，減小溫室效應(yīng)。

竹類植物一次種植，永續(xù)利用。它集文化、食品、用材、景觀、涵養(yǎng)水源等于一身，竹材是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的基本生產(chǎn)資料，是居室空間良好的、實(shí)用的制品之源，竹產(chǎn)業(yè)是脫貧致富、保富增收的有效途徑，是老少邊窮地區(qū)實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的有力抓手。期望政府主管部門能夠深入認(rèn)識(shí)竹林生長(zhǎng)、采伐、倉儲(chǔ)、產(chǎn)品制造和循環(huán)利用的意義，盡快采用碳足跡引導(dǎo)模式，系統(tǒng)管理、指導(dǎo)竹業(yè)健康經(jīng)營(yíng)，支撐產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，促進(jìn)環(huán)境更加良好。