竹產(chǎn)品全生命周期碳足跡研究進展及其測定框架

費世民

四川省林業(yè)科學研究院, 森林和濕地生態(tài)恢復與保育四川省重點實驗室, 四川 成都, 610081

植物是陸地上唯一能夠從大氣中固碳的自然生態(tài)系統(tǒng)，在全球碳循環(huán)中發(fā)揮著重要作用，通過碳吸收、固定、儲存和封存，在減緩碳排放、應對氣候變化的作用遠未被認識和充分發(fā)揮。目前的森林碳匯相關(guān)研究只涉及森林植物生長階段，忽略產(chǎn)品生產(chǎn)使用階段、廢棄分解階段，以及相互之間的聯(lián)系。據(jù)張穎等（2021）研究[1]，我國林木碳儲量由1976年的51.96億t增加到2018年的87.9億t，年均增匯0.855 7億t，森林資源總碳儲量（包括林木、林地和林下植被）由125.06億t增加到214.39億t；其中，人工林碳儲量增速明顯，年均增加5.05%。但作為森林資源利用的延伸，伐后木質(zhì)林產(chǎn)品如家具、膠合板和紙類等日用品或用作能源的木質(zhì)材料，能夠有效地轉(zhuǎn)移森林通過光合作用儲存的碳，并長期保存。Winjum等（1998）研究[2]提出全球木質(zhì)林產(chǎn)品碳儲量每年增長約139 TgC，抵消森林采伐碳排放的14%。在全球?qū)用嫔希琍an等（2001）[3]測定全球范圍內(nèi)每年木質(zhì)林產(chǎn)品碳儲量的增量約占森林碳庫增量的4.7%；在國家層面上，諸多研究也肯定了本國木質(zhì)林產(chǎn)品在應對氣候變化方面的積極貢獻，如愛爾蘭、加拿大、捷克共和國、美國、歐共體15國、日本和中國等。IPCC建議將木質(zhì)林產(chǎn)品的碳儲量在國家溫室氣體清單中進行報告，并制定了一系列報告其碳儲量的清單指南[4]。

據(jù)李玉敏（2017）研究[5]提出，森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳庫，匯集了全球植被碳庫的86%和土壤碳庫的73%，在調(diào)節(jié)全球碳平衡以及應對氣候變化中具有十分重要的獨特作用；在《聯(lián)合國氣候變化框架公約》《京都議定書》《哥本哈根協(xié)議》《波恩政治協(xié)議》和《馬拉喀什協(xié)定》等國際公約中都承認森林的固碳作用，并對森林碳匯機制做了較為詳細的制度設(shè)計。然而迄今為止，主要的國際政策工具如《京都協(xié)議書》和《馬拉喀什協(xié)議》等都沒有將竹林作為森林的一部分。

竹子的管理和碳評估技術(shù)與樹木不同，但往往與其他類型的森林混在一起：在聯(lián)合國糧農(nóng)組織的“2015年全球森林資源評估”中，并沒有單獨的章節(jié)來報告各國的竹林覆蓋率。這種缺乏分類的情況使林業(yè)工作者在評估碳匯時很難衡量竹子的潛力，而碳匯評估又將影響各國依照《巴黎協(xié)定》作出的國家自主貢獻。

竹子是世界上生長最快的植物之一，一次種植可永續(xù)利用，具有生長更新速度快、年生長量大、固碳能力強、成林后可隔年連續(xù)采伐等特點，是理想的林業(yè)碳匯植物，在適應和減緩氣候變化中扮演著極為重要的角色；竹子從生長發(fā)育、采伐收獲、加工制造、產(chǎn)品利用直至廢棄處置的全生命周期過程，是碳循環(huán)的全過程，包括竹林碳匯、竹產(chǎn)品生產(chǎn)使用和廢棄后分解的碳足跡。但目前的相關(guān)研究呈現(xiàn)割裂狀態(tài)，要么側(cè)重于竹林培育階段，要么側(cè)重于竹材加工階段[6]。

因此，從竹生長發(fā)育、竹林培育、經(jīng)營利用、竹產(chǎn)品增值增效、減緩碳排放、可再生材料循環(huán)利用、可再生材料國家安全等方面，開展竹產(chǎn)品全生命周期碳科學研究，系統(tǒng)認識碳循環(huán)規(guī)律，完善竹林碳匯的內(nèi)涵，探明竹產(chǎn)品碳足跡，是當前“碳達峰”“碳中和”大背景下促進竹林增匯、增加產(chǎn)品碳封存、調(diào)控全生命周期各個環(huán)節(jié)減排、應對市場貿(mào)易“綠色”壁壘、推進竹業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的必由之路。從全產(chǎn)業(yè)鏈與環(huán)境容量相結(jié)合系統(tǒng)性考慮竹產(chǎn)業(yè)發(fā)展，是一種全新理念、創(chuàng)新模式，體現(xiàn)竹子全生命周期碳循環(huán)“來得快、去得慢”特征，通過竹林碳匯交易、竹產(chǎn)品碳足跡和碳標簽（產(chǎn)品碳標簽是指把產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中所排放的溫室氣體排放量、碳足跡在產(chǎn)品標簽上用量化的指數(shù)標示出來，以標簽的形式告知消費者產(chǎn)品的碳信息）等深入研究，提振現(xiàn)代竹產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，并為氣候變化談判、實現(xiàn)“碳中和”目標貢獻“綠色發(fā)展”智慧。

1 竹林碳匯研究進展

為了減緩氣候變化、維持人類社會的可持續(xù)發(fā)展，1992年，聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC) 通過《聯(lián)合國氣候變化框架公約》(UNFCCC)，1994年起正式生效。1997年UNFCCC《公約》開始關(guān)注木質(zhì)林產(chǎn)品在應對氣候變化中的減排貢獻[7]。林業(yè)碳匯被認為是應對氣候變化最為經(jīng)濟與有效的途徑，我國政府已于2009年明確提出了森林增匯目標，2012年提出建立碳排放市場，允許森林碳匯作為抵消機制來參與交易。2015年巴黎氣候大會把森林作為單獨條款被納入全球氣候治理的新制度《巴黎協(xié)定》，這充分表明了林業(yè)在應對氣候變化中的重要性。我國政府高度重視林業(yè)在應對氣候變化中的特殊地位和重大作用，2017年開始建立全國統(tǒng)一碳匯交易市場，推進國內(nèi)碳市場的逐步建立與發(fā)展，林業(yè)碳匯項目呈現(xiàn)較快發(fā)展的態(tài)勢。據(jù)統(tǒng)計，截至2017年3月，國家發(fā)展和改革委員會公示的中國核證減排量(CCER)林業(yè)碳匯項目達到97個。此外，2018年印發(fā)的《生態(tài)扶貧工作方案》提出結(jié)合全國碳排放權(quán)交易市場建設(shè)，積極推動清潔發(fā)展機制和溫室氣體自愿減排交易機制改革。為積極應對全球氣候變化帶來的挑戰(zhàn)，2020年9月，中國首次向全球宣布，力爭于2030年前實現(xiàn)碳達峰、在2060年前實現(xiàn)碳中和。由此可見，我國政府對于林業(yè)碳匯項目的期望較高，未來我國林業(yè)碳匯項目的市場前景將非常廣闊。

目前的林業(yè)碳匯項目根據(jù)其所采用的方法學不同，主要有碳匯造林項目、森林經(jīng)營碳匯項目、竹子造林碳匯項目和竹林經(jīng)營碳匯項目。竹林碳匯研究已逐漸成為碳匯研究領(lǐng)域的重要分支之一。

據(jù)張紅燕等（2020）研究[8]對近30年國際竹林碳匯相關(guān)研究分析，關(guān)于竹林碳匯研究文獻最早出現(xiàn)于1996年，印度巴納拉斯大學研究人員（Tripathi，S.K.和Singh，K.P.）對印度熱帶地區(qū)竹種(Dendrocalamus strictus)的近熟林和成熟林進行了碳儲量估算及分布和竹林年凈碳匯量研究。此后在近20年時間內(nèi)，竹林碳匯研究一直處于停滯狀態(tài)。近10年以來，尤其是2014年后，國際對竹林碳匯研究的熱度不斷提升，受到越來越多學者的關(guān)注，相關(guān)文獻數(shù)量呈井噴式增長。1996—2019年，中國、美國、日本竹林碳匯文獻發(fā)表量居世界前3位，共發(fā)表論文744篇，占文獻總量83.5%。中國竹林碳匯的發(fā)文量多達551篇，占文獻總量61.8%，是第2位美國發(fā)文量的5.3倍。目前，已有不少學者基于生物學方法，對單位面積竹林固碳能力和區(qū)域水平林地立竹碳儲量進行了研究，提出了竹林總生物量、地上生物量、地下生物量、稈材積和稈高的異速生長等模型，開發(fā)了33個竹種的地上部分碳生物量計算模型，研究評估了竹林生態(tài)系統(tǒng)固碳能力[5-9]。但是，這些研究方法及其模型，沒有對凋落物、土壤碳儲量進行深入研究，也忽視了竹林培育、產(chǎn)品加工等全過程的要素投入、產(chǎn)品價格、碳匯政策等經(jīng)濟和政策因素對竹林種植面積與結(jié)構(gòu)及其相應碳匯能力的影響效應。

現(xiàn)在研究在竹林碳匯測定、碳通量監(jiān)測、時空分布以及竹林碳增匯的影響機制、竹產(chǎn)品生產(chǎn)減排技術(shù)等方面取得一些重要進展，主要探討了竹林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量、竹林經(jīng)營提升固碳能力、竹產(chǎn)品碳轉(zhuǎn)移和封存量、竹林碳匯交易及其增收效應等方面，對提升竹林碳匯能力和增加農(nóng)戶收益發(fā)揮了積極作用。但對不同類型、不同立地、不同竹種的竹林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量、固碳能力、碳匯交易等方面還缺乏系統(tǒng)研究，竹林碳通量監(jiān)測還處在起步階段，竹林碳匯效應、碳增匯減排作用還沒有得到充分發(fā)揮。

竹林是陸地生態(tài)系統(tǒng)中一個重要植被類型，作為我國十分重要的森林資源，大力發(fā)展竹林碳匯對于實現(xiàn)我國“森林增匯”“碳中和”目標具有特別重要的意義。據(jù)陳先剛等（2008）研究[10]，對20世紀80年代以來有關(guān)中國的竹林面積、生物量、碳密度、土壤有機碳等要素的研究成果進行統(tǒng)計分析，并依據(jù)過去6次全國森林資源連續(xù)清查的相關(guān)數(shù)據(jù)資料，結(jié)果表明，我國竹林碳儲量在過去50年呈增加趨勢，其中1950—1962期間為322.65 TgC；1977—1981期間為431.15 TgC；1984—1988期間為469.30 TgC；1989—1993期間為499.25 TgC；1994—1998期間為555.57 TgC；1999—2003期間為639.32 TgC，后期的增加速度明顯越快，預期隨著中國森林面積的增加，竹林碳儲量仍將繼續(xù)增加。 據(jù)劉應芳（2012）研究[11]，1998—2009年的11年間，四川竹林起著一個碳“匯”的作用，基于面積的四川竹林碳儲量從1998年的23.22 TgC增加到2009年的49.01 TgC，增加了25.79 TgC；四川毛竹林平均碳密度為98.5140 t·hm-2，平均生物量為49.1393 t·hm-2，毛竹林單位靜態(tài)碳儲量為2.005 kg·kg-1；表明竹林碳匯潛力巨大，將成為一種效果驚人的碳匯和緩解全球變暖的重要自然手段。Kuehl et.al.（2013）研究[12]估計，1 hm2竹子及其制品可以在60年內(nèi)儲存306 t碳，而同等條件下杉木的碳儲量為178 t（見圖1）。

圖1 定期采伐的新種毛竹和杉木人工林在60年內(nèi)的碳積累模擬趨勢圖（資料來源：Kuehl et.al.，2013）Fig.1 Simulation trend diagram of carbon accumulation of new species of bamboo plantations and Cunninghamia lanceolata plantations harvested regularly in 60 years

近些年，國內(nèi)不少學者從不同的視角就清潔發(fā)展機制(CDM)林業(yè)碳匯項目開發(fā)進行了研究。關(guān)于竹林碳匯造林項目也逐步得到中國自愿性碳補償項目的認可。早在2009年，互聯(lián)網(wǎng)零售巨頭阿里巴巴就在浙江省臨安縣購買了約50 hm2竹子作為碳補償。此后，浙江農(nóng)林大學和國際竹藤組織（INBAR）的研究人員開發(fā)了一種方法，使農(nóng)民和企業(yè)更容易獲得種植竹子的碳信用額度。這種方法已被國家發(fā)改委認定為“重點節(jié)能低碳技術(shù)”，并得到廣泛應用。

目前基于碳匯交易的竹林碳匯項目不多，僅浙江省新栽植約2.7萬hm2竹林，產(chǎn)生了540萬個認證碳信用額度。湖北和福建也相繼啟動碳匯竹子造林項目。據(jù)程毅明等（2021）研究[13]，已有7處竹林碳匯項目，主要在浙江、湖北地區(qū)，包括湖北省通山縣竹子造林碳匯項目1處，竹林經(jīng)營碳匯項目湖北省1處、浙江省5處（見表1）。其中，2015年湖北省通山縣竹子造林碳匯項目是全國首個可進入國內(nèi)碳市場交易的CCER竹子造林碳匯項目，在湖北省通山縣燕廈鄉(xiāng)的宜林荒山分三年實施毛竹碳匯造林，造林規(guī)模為700 hm2。預計20年的計入期內(nèi)將產(chǎn)生13.11萬t減排量，年均減排量約0.66萬t。從7個項目看，竹林碳匯作用，單位面積年均減排量5.10～9.30 t·hm-2。

表1 竹林碳匯項目案例點概況Tab.1 Overview of case sites of bamboo forest Carbon sink project

2 竹產(chǎn)品碳足跡研究進展

產(chǎn)品碳足跡(Product carbon footprint)，是指沿著產(chǎn)品的整個生命周期，包括從原材料的開采、制造、運輸、分銷、使用到最終廢棄階段所產(chǎn)生的溫室氣體排放量，是衡量產(chǎn)品或服務(wù)在生命周期(B2B或B2C) 中排放的CO2和其他溫室氣體的總量，是核算企業(yè)生產(chǎn)活動對外界的凈碳排放量的大小，也是企業(yè)碳排放報告的主要內(nèi)容和自愿減排的基礎(chǔ)[14]。產(chǎn)品碳足跡評估在很多發(fā)達國家已經(jīng)開始付諸實施，如歐洲的丹麥、瑞典、意大利等都已經(jīng)在本國范圍內(nèi)征收碳稅，對出口到當?shù)氐漠a(chǎn)品也均有報告產(chǎn)品碳足跡信息的要求，形成新的貿(mào)易壁壘[15]。為積極應對全球氣候變化，減少溫室氣體的排放，英國、美國、日本等已開始對企業(yè)和部分產(chǎn)品進行碳足跡的評價，并以碳標簽的形式告知消費者產(chǎn)品的碳足跡，使消費者能夠直觀獲取產(chǎn)品的碳足跡信息。中國主要的產(chǎn)品出口國和國際買家已經(jīng)相繼推出碳標簽認證，這很可能成為一種新的技術(shù)貿(mào)易壁壘。

中國是世界上竹資源最豐富的國家，竹產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為中國林業(yè)重點發(fā)展的十大主導產(chǎn)業(yè)之一和山區(qū)農(nóng)民家庭經(jīng)濟收入的主要來源，已有超過80%的竹產(chǎn)品銷往歐美等地，如竹地板、竹家具、竹砧板、竹日用制品等，將會受到碳足跡核算的要求。據(jù)統(tǒng)計，2019年我國竹產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值已接近3 000億元，位居世界第一，中國竹產(chǎn)業(yè)協(xié)會規(guī)劃提出，到2030年，竹業(yè)產(chǎn)值要達到1萬億元。可以預見我國竹產(chǎn)業(yè)將會繼續(xù)呈現(xiàn)持續(xù)快速發(fā)展的態(tài)勢。

但目前國內(nèi)外竹產(chǎn)品碳足跡的研究較少，如竹制品。根據(jù)研究，毛竹在不同的利用方式如展開、集成、重組方式下最終的碳轉(zhuǎn)移存儲率不同，因此，對竹制品最終碳足跡的影響也將不同[16,17]。

據(jù)谷艾婷等[18]（2014）采用投入產(chǎn)出生命周期模型計算中國木質(zhì)林產(chǎn)品的碳足跡，并對不同種類木質(zhì)林產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈上的碳足跡分布進行分析（見圖2）。研究結(jié)果表明，產(chǎn)品碳足跡總量最大的木質(zhì)林產(chǎn)品是木家具（占總量的36%），而單位產(chǎn)品碳足跡強度最大的木質(zhì)林產(chǎn)品是紙制品（占整體的16%）；針對林產(chǎn)品行業(yè)內(nèi)部的產(chǎn)業(yè)鏈角度，碳足跡的主要流量發(fā)生在從用材林的種植和養(yǎng)護業(yè)到最終產(chǎn)品的制造；林產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)行業(yè)外部，碳足跡的貢獻則主要來自金屬冶煉及壓延加工業(yè)、化石燃料開采業(yè)等行業(yè)，這2個行業(yè)碳足跡貢獻分別占21%和18%。據(jù)計算，木家具產(chǎn)品、木制品碳足跡（碳排放）總量-477.69 gCO2eq·kg-1，木質(zhì)紙制品足跡（碳排放）總量-1729.57 gCO2eq·kg-1，從原木生產(chǎn)（林木培育、木材采運）、產(chǎn)品加工的碳足跡，但不包括木材碳儲存、轉(zhuǎn)移及產(chǎn)品碳封存。

圖2 不同木質(zhì)產(chǎn)品生產(chǎn)過程碳足跡分布（引自谷艾婷等，2014）Fig.2 Carbon footprint distribution of different wood products in production process

據(jù)周鵬飛等[19]（2014）研究，將以毛竹展開方式下竹砧板為研究對象，采用《商品和服務(wù)在生命周期內(nèi)的溫室氣體排放評價規(guī)范》（英國標準協(xié)會PAS 2050:2008）為評估標準。選擇從商業(yè)—商業(yè)(B2B) 的評價方式，全面評估包括原材料運輸、產(chǎn)品加工到包裝入庫等所有生產(chǎn)過程的CO2排放量和碳儲量（見圖3）。

圖3 竹展開砧板碳足跡過程圖（引自周鵬飛等，2014）Fig.3 Carbon footprint process of bamboo chopping board

PAS 2050規(guī)定，碳足跡計測應從原材料的運輸開始計算，收集竹砧板從原材料、生產(chǎn)到分配 (B2B)各環(huán)節(jié)碳排放和碳轉(zhuǎn)移的初級水平數(shù)據(jù)，精確計測碳足跡的大小。

研究計測得到生產(chǎn)1塊（規(guī)格為360 mm×240 mm×17 mm）竹展開砧板（干質(zhì)量為1.0430 kg，）運輸過程的碳排放為0.0417 kg CO2當量，加工過程電力的碳排放為0.1805 kg CO2當量，附加物隱含碳排放0.0633 kg CO2當量；1塊竹展開砧板的碳儲量為0.1172 kg（竹展開砧板理論使用年限為8年）。最后得出生產(chǎn)1塊竹展開砧板的碳足跡為-0.1683 kg CO2放當量 (即凈碳排放量) ，進而計算出1 kg竹展開砧板的碳足跡為-0.1614 kg CO2當量，盡管包括了砧板竹材碳轉(zhuǎn)移量，但不包括毛竹林碳匯（碳儲存量）。

3 竹產(chǎn)品全生命周期碳循環(huán)過程

竹產(chǎn)品從竹子生長發(fā)育（光合作用）、培育經(jīng)營、采伐收獲、原料倉儲、產(chǎn)品加工利用直至廢棄分解（分解作用）的全過程，完成全生命周期。竹產(chǎn)品全生命周期碳循環(huán)包括竹林培育（栽植、管理、經(jīng)營）、原料生產(chǎn)（竹材或竹筍采集運輸、倉儲）、產(chǎn)品加工利用（加工過程中各工序）、銷售使用和廢棄處置（分解作用）等5個主要環(huán)節(jié)，涉及碳固定、積累、儲存、封存和各個環(huán)節(jié)的直接或間接碳排放（見圖4）。

圖4 竹產(chǎn)品全生命周期碳循環(huán)過程碳足跡Fig.4 Carbon footprint of carbon cycle process in bamboo products lifecycle

竹林培育主要是一個碳積累、儲存環(huán)節(jié)，涉及栽植、管理、經(jīng)營等活動中直接或間接碳排放；原料生產(chǎn)是連接營林企業(yè)和竹產(chǎn)品加工企業(yè)的碳轉(zhuǎn)移環(huán)節(jié)，也涉及竹材或竹筍采收、初加工、運輸、倉儲過程中直接或間接碳排放；產(chǎn)品加工利用是碳封存環(huán)節(jié)，把碳長期固定封存在產(chǎn)品中，還涉及各單元加工、產(chǎn)品加工和副產(chǎn)品利用等整個過程中各工序的直接或間接碳排放；產(chǎn)品進入消費者使用環(huán)節(jié)后，碳徹底固定于竹產(chǎn)品中，如家具、建筑、日用制品、紙品等，隨著使用年限的增加，將會延長碳封存的時間，直至廢棄處置為止，分解釋放CO2，重新回到大氣中。

碳循環(huán)過程的碳足跡貫穿竹林培育、原料生產(chǎn)、竹產(chǎn)品加工及應用等多個環(huán)節(jié)、多級供應、多行業(yè)協(xié)同的過程，它顯示了碳足跡貫穿竹產(chǎn)品各階段行業(yè)內(nèi)部的吸收、轉(zhuǎn)移、儲存、封存與釋放情況和行業(yè)外部在營林、原料生產(chǎn)、竹產(chǎn)品加工、銷售使用和廢棄過程中相關(guān)行業(yè)水、肥料、機械、電力、能源等消耗的碳排放情況。

通過竹產(chǎn)品全生命周期碳循環(huán)過程的測定分析，科學計測立竹、伐竹、竹加工等竹業(yè)各環(huán)節(jié)中CO2的吸收排放過程的碳足跡，為全面提升竹林碳匯功能、正確評估竹加工企業(yè)環(huán)保要求、有效破解竹產(chǎn)品貿(mào)易壁壘以及加快推進竹產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供科學依據(jù)，對促進竹林碳匯交易、實行竹產(chǎn)品或企業(yè)碳標簽制度具有重要的科學指導意義。

4 竹產(chǎn)品 全生命周期碳足跡測 定框架與估算

對竹產(chǎn)品全生命周期各環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行收集、測定是全生命周期分析的基礎(chǔ)?；A(chǔ)數(shù)據(jù)包括各環(huán)節(jié)的土地占用、水耗、不同品位能源(煤炭、燃油、電力等)消耗、各種原材料的消耗及由此引起的物質(zhì)流和能量流數(shù)據(jù)。通過數(shù)據(jù)收集、測定，開展竹產(chǎn)品全生命周期碳循環(huán)過程碳足跡計測。

4.1 竹產(chǎn)品全生命周期碳循環(huán)測定框架

（1）竹林培育階段碳吸收積累：發(fā)筍、生長發(fā)育、新竹成竹數(shù)；

碳儲存：竹林結(jié)構(gòu)、立竹度、年齡結(jié)構(gòu)、各器官生物量；凋落物層生物量；土壤有機碳儲量；

碳排放：凋落物碳儲量、分解時間與釋放量；土壤呼吸碳排放量；栽植、管理、經(jīng)營活動的人工、動力、水肥等外部能耗、材料消耗所產(chǎn)生的碳排放量。

（2）原料生產(chǎn)階段

碳轉(zhuǎn)移：采伐量或采筍量及其生物量；

碳歸還：枝葉的采伐或采筍剩余物、初加工剩余物及其生物量；

碳排放：竹材或竹筍采集、初加工、運輸、倉儲及剩余物利用活動的人工、動力等外部能耗、材料消耗所產(chǎn)生的碳排放量。

（3）產(chǎn)品加工利用階段

碳封存：竹產(chǎn)品、副產(chǎn)品生物量；

碳歸還或留存：加工剩余物及其生物量；

碳排放：單元加工、產(chǎn)品加工、副產(chǎn)品利用等加工過程中各工序所產(chǎn)生的人工、動力、耗材等外部能耗、材料消耗所產(chǎn)生的碳排放量。

（4）銷售使用階段

碳封存：竹產(chǎn)品、副產(chǎn)品生物量；

碳排放：有企業(yè)到銷售市場的運輸、人工等外部能耗所產(chǎn)生的碳排放量。

（5）廢棄處理階段

碳釋放：廢棄產(chǎn)品碳儲量；分解時間與釋放量。

竹產(chǎn)業(yè)不同于其他林產(chǎn)業(yè)，竹林在科學采伐利用后實現(xiàn)自我更新，而不需要通過再造林更新，竹林生長處于生長動態(tài)平衡中，可以持續(xù)吸收固定碳、積累儲存碳，持續(xù)提升碳匯作用；竹產(chǎn)品所利用的竹原料占比不大，通過竹產(chǎn)品使用，可實現(xiàn)長時間的碳封存。目前尚未見對竹產(chǎn)品全生命周期碳循環(huán)測定研究，由于竹產(chǎn)品銷售使用、廢棄階段碳排放時間很長，其碳足跡很難計測，在實際計算測定中，從竹產(chǎn)品角度，一般由原料到產(chǎn)品進行計測碳足跡，估算出竹產(chǎn)品生產(chǎn)過程的碳儲存與排放；從竹林生態(tài)系統(tǒng)角度，一般由栽植到產(chǎn)品進行計測碳足跡，估算出竹產(chǎn)品全生命周期的碳足跡。

4.2 竹產(chǎn)品全生命周期碳循環(huán)估算

（1）竹林碳匯估算

據(jù)劉應芳（2012）研究[11]，四川毛竹林平均碳儲量為98.5140 t·hm-2，平均生物量為49.1393 t·hm-2，可以計算出毛竹林靜態(tài)碳儲量為2.005 kg·kg-1，竹林碳匯量為7.3517 kgCO2當量·kg-1。根據(jù)王擁軍（2009）研究[20]，四川慈竹林生態(tài)系統(tǒng)總碳儲量為135.95 t·hm-2，慈竹林生物量為111.70 t·hm-2， 可以計算出毛竹林靜態(tài)碳儲量為1.2171kg·kg-1，竹林碳匯量為4.4627 kgCO2當量·kg-1。但竹林培育過程中水肥使用等碳排放缺乏計測數(shù)據(jù)，無法估算，未扣除。

而據(jù)曹先磊等（2015）研究[21]，在考慮毛竹林經(jīng)營過程中化肥施用產(chǎn)生的碳排放，江西省毛竹林年均固碳量為4.99 t·hm-2，其次是福建的為4.95 t·hm-2，浙江的為 4.87 t·hm-2；對比不考慮化肥施用產(chǎn)生碳排放的情況，江西省毛竹林年均固碳量為5.02 t·hm-2，福建的為5.08 t·hm-2，浙江的為4.99 t·hm-2?？梢钥闯?，化肥施用造成的碳排放對毛竹林凈固碳影響并不明顯。

（2）竹材碳轉(zhuǎn)移估算

據(jù)劉應芳（2012）研究[11]，在毛竹林生物量中，竹材生物量24.5697 t·hm-2（按照竹材占比50%計），竹材碳積累12.2848 t·hm-2（竹材碳密度0.5），那么以年均利用率30%計，每年碳轉(zhuǎn)移達3.6854 t·hm-2。可以看出，毛竹林竹材存留的碳吸收儲存8.5994 t·hm-2。而后續(xù)竹林2～3年自我更新，又可恢復到原有竹材碳積累12.2848 t·hm-2，說明竹林碳積累儲存量并沒有減少；這是與其他森林的不同之處。

（3）竹產(chǎn)品生產(chǎn)碳足跡估算

根據(jù)周鵬飛等（2014）研究[18]，從竹材角度，計測1塊竹展開砧板干質(zhì)量為1.0430 kg，再乘以竹材含碳率0.50得到1塊竹展開砧板的碳儲量，再轉(zhuǎn)化 為 儲 存CO2當 量 為∶M=1.0430×0.5042×44/12=1.9283 kg，即1 kg竹展開砧板碳儲存為1.8488 kgCO2當量；1 kg竹展開砧板的碳足跡為-0.1614 kgCO2當量；進而計算出1 kg竹展開砧板產(chǎn)品碳足跡為1.6874 kgCO2當量（CO2封存1.6874 kg）。結(jié)合前述研究，按劉應芳（2012）、王擁軍（2009）研究的數(shù)據(jù)[11,20]，利用毛竹生產(chǎn)的竹家具、竹制品碳足跡為1.3711 kgCO2當量（CO2封存1.3711 kg），利用慈竹生產(chǎn)的竹漿造紙?zhí)甲阚E為0.1192 kgCO2當量（CO2封存0.1192 kg）。

（4）竹產(chǎn)品全生命周期碳足跡估算

結(jié)合前述研究，按劉應芳（2012）研究[11]的數(shù)據(jù)，從竹林角度，以四川毛竹林碳匯7.3517 kgCO2當量·kg-1計，減去竹材碳轉(zhuǎn)移和加工過程碳排放，1 kg竹展開砧板的全生命周期碳足跡為5.3415 kgCO2當量，即竹林可儲存CO2達5.3415 kg·kg-1，說明竹林具有巨大的碳儲存能力。但這個數(shù)據(jù)可能偏大，主要由于沒有計測竹林培育階段碳排放。

竹家具、竹制品主要以毛竹材為主，參照前述研究的木家具、木制品加工過程（與竹家具、竹制品加工過程基本一致）的碳足跡為-0.4777 kgCO2當量·kg-1（碳排放），碳轉(zhuǎn)移-1.8488 kgCO2當量·kg-1，可以推算出1 kg竹家具、竹制品的全生命周期碳足跡為5.0252 kgCO2當量（竹林碳儲存5.0252 kgCO2·kg-1）。

竹漿造紙主要以叢生竹為主，以慈竹為例，按王擁軍（2009）研究[20]的數(shù)據(jù)，四川慈竹林碳匯量為4.4627 kgCO2當量·kg-1。參照前述研究的木質(zhì)紙制品生產(chǎn)過程碳足跡（與竹漿造紙加工生產(chǎn)過程基本一致）總量-1.7296CO2當量（碳排放），碳轉(zhuǎn)移-1.8488 kgCO2當量，可以估算出1 kg竹漿造紙全生命周期碳足跡為0.8843 kgCO2當量（竹林碳儲存0.8843 kgCO2·kg-1）。

盡管竹產(chǎn)品全生命周期碳足跡數(shù)據(jù)很缺乏，參照木材產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)還不夠科學嚴謹，同時各竹種研究的有限性和碳生物量計算的不確定性, 限制了絕大多數(shù)竹種碳儲量的可靠評估；但通過估算可以看出，竹產(chǎn)業(yè)是一項綠色碳匯產(chǎn)業(yè)，竹林具有很強的固碳能力，同時具有提供水源涵養(yǎng)、固土保肥、食物和建筑材料、維持生計等人類關(guān)鍵生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的能力。因此，將竹子更大程度地納入國家和國際旨在管理全球氣候變化影響的政策和機制中，對推進竹林碳匯交易、促進竹產(chǎn)品綠色貿(mào)易、控制溫室氣體排放等具有重要的現(xiàn)實意義。

5 研究展望

5.1 強化竹產(chǎn)品全生命周期碳足跡研究

通過前述調(diào)研分析，國際上竹林碳匯時空分布特征、竹林碳匯的精準監(jiān)測、竹林碳匯的影響機制、竹林碳增匯減排技術(shù)等方面取得了一些重大進展。但竹林碳匯研究僅在毛竹等重要竹種上做得較為深入，還有很多不同竹種碳匯研究尚處于初步研究階段或空白，國際竹林碳匯交易的方法學還有待于進一步探討；竹產(chǎn)品加工過程中各環(huán)節(jié)各種要素投入的碳排放測定方法、標準還需要多學科多部門協(xié)同進行科學確定，推進竹材產(chǎn)品碳足跡和碳標簽的深入研究；從竹林培育、經(jīng)營到竹材產(chǎn)品加工、銷售使用等全生命周期碳循環(huán)過程研究還有待深入；竹產(chǎn)品碳減排作用機制及其減排技術(shù)還需要系統(tǒng)深入研究探討等。

因此，從光合作用、生長發(fā)育、及時采伐、原料倉儲、加工利用、產(chǎn)品使用以及分解釋放的全過程，系統(tǒng)研究竹產(chǎn)品全生命周期碳足跡，從現(xiàn)代竹產(chǎn)業(yè)鏈、供應鏈和價值鏈角度，探明竹林培育、竹材（筍）倉儲、竹產(chǎn)品加工及應用等多個環(huán)節(jié)的碳足跡管理機制，創(chuàng)新研發(fā)高效培育經(jīng)營、及時采伐倉儲、高質(zhì)加工利用的碳增匯減排關(guān)鍵技術(shù)，調(diào)控全生命周期各個環(huán)節(jié)碳增匯減排效應，支撐引領(lǐng)現(xiàn)代竹產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

5.2 探討竹產(chǎn)品碳增匯減排效應提升路徑

竹類植物一次種植，永續(xù)利用，生長迅速，碳積累持續(xù)，可以每年采伐，是一種快速再生資源，能夠比天然林和人工林提供更多的生物量；一旦長成，每年都可以選擇性收獲，并用于制造各種耐用產(chǎn)品，并在產(chǎn)品使用壽命期間進行碳封存。

因此，竹產(chǎn)品碳增匯減排效應提升路徑主要在三個方面：

一是竹林可以持續(xù)積累儲存碳，是巨大的碳匯；竹林經(jīng)過科學培育、經(jīng)營和采伐，及時采伐、及時儲存、及時使用，促進竹林健康生長，持續(xù)獲得更多竹原料，保證竹林碳儲量的持續(xù)增長，發(fā)揮碳增匯作用，并通過碳匯交易，滿足企業(yè)、地區(qū)綠色發(fā)展的碳“減排”目標需求。

二是竹產(chǎn)品及其使用可以長期封存碳，具有碳排放滯后效應，延緩碳排放；通過擴大產(chǎn)量、提升質(zhì)量，提高產(chǎn)品碳封存體量，延長產(chǎn)品壽命，增加產(chǎn)品碳封存時間；還可以替代木材、混凝土和鋼材等高排放材料或替代煤、石油等能源、化工材料，發(fā)揮替代碳減排效應，發(fā)展“以竹代木”“以竹代鋼”“以竹代塑”等新興產(chǎn)業(yè)，替代鋼筋、混凝土等能源密集型產(chǎn)品或替代煤、石油等化石能源，可直接減少工業(yè)及能源部門的碳排放，達到碳減排目標要求。

“以竹代木”“以竹代鋼”“以竹代塑”等竹制品用來代替高排放材料，從而“避免”產(chǎn)生更多的碳排放。竹子可以在全球?qū)用嫔铣蔀橹袊苿印盎谧匀坏臍夂蚪鉀Q方案”（NBS）的重要組成部分。近年來，中國氣候變化事務(wù)特別代表解振華在多個聯(lián)合國會議上談到了竹子的重要性，特別是作為“一帶一路”沿線基礎(chǔ)設(shè)施項目的低碳建筑材料。2018年，李克強總理向首屆世界竹藤大會（北京，2 018.06）致賀信中指出，竹產(chǎn)業(yè)可以在應對氣候變化方面發(fā)揮“獨特作用”。 目前，我國竹產(chǎn)業(yè)已從傳統(tǒng)的簡單、低附加值加工逐漸向高精深加工方向發(fā)展，竹子利用已突破傳統(tǒng)領(lǐng)域。竹產(chǎn)品已形成上百個系列、近萬種產(chǎn)品，廣泛應用于建筑、裝飾、家具、造紙、包裝、運輸、醫(yī)藥、食品、紡織、化工、電子、國防、航天等多個領(lǐng)域。

MOSO的可持續(xù)發(fā)展負責人帕布洛·范·德洛赫特（Pablo van der Lugt）（2017）在《Booming Bamboo》[22]中解釋了竹子如何在減緩氣候變化以及通過重新造林恢復生態(tài)系統(tǒng)方面發(fā)揮重要作用，還探討了竹建筑材料、纖維材料等工程竹材料在建筑和設(shè)計方面的最具創(chuàng)新性的應用，以及其他許多現(xiàn)代用途。對歐洲工業(yè)用竹制品進行的研究表明，在其整個生命周期中，它們的生態(tài)成本較低甚至為負，甚至超過了森林管理委員會（The Forest Stewardship Council）認證的硬木，可以用作鋼和水泥的替代品（見圖5）。

圖5 常用建筑材料生命周期的碳足跡（單位：CO2當量·m-3）（引自Pablo vander Lugt，2017）Fig.5 Carbon footprint of common building materials lifecycle（kg CO2 eq·m-3）

三是減少竹產(chǎn)品生產(chǎn)全過程碳排放。在竹林培育階段，強化高效培育、集約經(jīng)營，減少人工、動力、水肥等外部能耗、材料消耗；在原料生產(chǎn)階段，強化機械化采伐、就地初加工、標準化倉儲，減少人工、動力等外部能耗、材料消耗；在產(chǎn)品加工利用階段，強化機械化智能化精深加工、高效綜合利用，減少各工序所產(chǎn)生的人工、動力、耗材等外部能耗、材料消耗；在銷售使用階段，強化大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)應用，減少運輸、人工等外部能耗；從而達到最大程度地減少碳排放。在廢棄處理階段，強化廢棄物再利用，延長使用期限，延緩碳釋放時間。