森林伐后碳減排路徑研究動(dòng)態(tài)與前瞻*

張小標(biāo) 逯 非 楊紅強(qiáng) 歐陽(yáng)志云

(1.城市與區(qū)域生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)學(xué)環(huán)境研究中心 北京 100085； 2.南京林業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院 南京 210037)

發(fā)揮林業(yè)獨(dú)有的固碳功能是當(dāng)前最主要的低成本直接降低大氣二氧化碳濃度的手段，對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”和“碳中和”有重要價(jià)值。在宜林地面積縮減、造林成本攀升、新增森林面積萎縮、大量速生豐產(chǎn)的人工林在未來(lái)二三十年趨于成熟等種種不利條件下(周蕾等, 2016; 國(guó)家林業(yè)和草原局, 2019; Tongetal., 2020; Yuetal., 2021)，我國(guó)當(dāng)前依賴造林增匯的空間將在未來(lái)面臨壓縮。森林在伐后階段仍然能在增匯和減緩化石燃料碳排放方面提供可觀的碳減排價(jià)值，可以作為重要的新辟減排路徑。伐后階段提供了相當(dāng)于伐前碳匯18%的碳儲(chǔ)增長(zhǎng)(Panetal., 2011)，使用木質(zhì)林產(chǎn)品(harvested wood products，亦稱伐后林產(chǎn)品)替代水泥、鋼材等高碳排放強(qiáng)度產(chǎn)品，可獲得林產(chǎn)品自身含碳量一倍以上的減排效應(yīng)(Sathreetal., 2010; Leskinenetal., 2018)。同時(shí)，作為森林管理的一大誘因，伐后的林產(chǎn)品使用能倒逼更優(yōu)的森林管理策略(Cabiyoetal., 2021; Chenetal., 2018; Luyssaertetal., 2018)，從而進(jìn)一步提升整個(gè)林業(yè)碳匯潛力，這尤其對(duì)我國(guó)人工林提升長(zhǎng)期減排能力具有重要現(xiàn)實(shí)意義(Yuetal., 2021)。

我國(guó)自2010年起成為全球最大的木質(zhì)林產(chǎn)品生產(chǎn)國(guó)、貿(mào)易國(guó)和消費(fèi)國(guó)，進(jìn)口了國(guó)際市場(chǎng)40%的木質(zhì)原材料(Satoetal., 2019)、貢獻(xiàn)了世界27%的木質(zhì)林產(chǎn)品產(chǎn)量(Johnstonetal., 2019)以及22%的消費(fèi)量(Zhangetal., 2020)，具有巨大的森林伐后碳減排潛力。我國(guó)學(xué)者在森林伐后碳減排領(lǐng)域已進(jìn)行了大量前期研究(阮宇等, 2006; 白彥鋒等, 2009; Lunetal., 2012; 楊紅強(qiáng)等, 2014; 張小標(biāo)等, 2015; Zhangetal., 2018; 耿愛(ài)欣等, 2020)，對(duì)森林伐后碳減排亦進(jìn)行了總體評(píng)述(白彥鋒等, 2013; Gengetal., 2017a; 陳家新等, 2018; 楊紅強(qiáng)等, 2021)。國(guó)外學(xué)術(shù)界在30余年的研究中逐步量化論證了伐后減排路徑，系統(tǒng)建模了實(shí)現(xiàn)碳減排的基本過(guò)程，即完整生命周期架構(gòu)及其物質(zhì)流過(guò)程、完整的替代減排類型等核心內(nèi)容(Brunet-Navarroetal., 2016; Myllyviitaetal., 2021)。在上述研究領(lǐng)域，我國(guó)與國(guó)外同行尚存在理論和應(yīng)用方面的差距。

本文系統(tǒng)回顧了國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界關(guān)于森林伐后碳減排的主要路徑及其宏觀研究脈絡(luò)，深入歸納總結(jié)國(guó)內(nèi)外關(guān)于生命周期物質(zhì)流、替代減排類型等實(shí)現(xiàn)碳減排基本過(guò)程方面的主要研究進(jìn)展，并針對(duì)當(dāng)前研究暴露出的問(wèn)題進(jìn)行討論和展望，以期為我國(guó)森林伐后碳減排模型構(gòu)建和資源利用做理論準(zhǔn)備。

1 森林伐后碳減排主要路徑及宏觀研究動(dòng)態(tài)

如圖1所示，森林伐后碳減排主要路徑包括： 1)木質(zhì)林產(chǎn)品在生命周期環(huán)節(jié)內(nèi)的碳儲(chǔ)留存和增長(zhǎng)； 2)木質(zhì)林產(chǎn)品替代高碳密度產(chǎn)品獲得的溫室氣體減排，即替代減排效應(yīng)； 3)綜合考慮伐前伐后碳減排的森林管理策略優(yōu)化，形成林業(yè)整體碳減排能力的提升。關(guān)于上述3方面的減排路徑，學(xué)術(shù)界在近30余年研究中形成了層層遞進(jìn)和互包互容的研究脈絡(luò)。

圖1 森林伐后碳減排機(jī)制與路徑

1.1 木質(zhì)林產(chǎn)品碳儲(chǔ)路徑及其研究脈絡(luò)

木質(zhì)林產(chǎn)品碳儲(chǔ)本質(zhì)上是森林生態(tài)系統(tǒng)沉淀的一部分碳儲(chǔ)的“外溢”，并在后續(xù)的生命周期中得以留存(圖1)，當(dāng)這部分留存的木質(zhì)林產(chǎn)品碳儲(chǔ)逐漸增大時(shí)則表現(xiàn)為一個(gè)碳匯。根據(jù)Pan等(2011)的研究，全球1990—2007年森林伐后碳儲(chǔ)量年均增長(zhǎng)7.34億噸CO2當(dāng)量，相當(dāng)于同期森林凈碳匯量的18%。由于木質(zhì)林產(chǎn)品的碳氮比極高、水分極低，其在使用過(guò)程中的氧化分解可忽略不計(jì)(Skogetal., 2004; IPCC, 2006a; Pingoudetal., 2006)，其碳排放(損失)主要來(lái)自于廢棄木料和廢棄產(chǎn)品的焚燒和分解(IPCC, 2006b; Gengetal., 2017a)。因此，森林伐后階段的碳儲(chǔ)增長(zhǎng)主要依賴于木質(zhì)林產(chǎn)品消費(fèi)量的增加以及盡可能減少?gòu)U棄和廢棄物處理產(chǎn)生的碳排放。例如，2015年左右全球在用木質(zhì)林產(chǎn)品碳儲(chǔ)增長(zhǎng)量為1.6～4.47億噸CO2當(dāng)量(Johnstonetal., 2019; Zhangetal., 2020; Harrisetal., 2021)，但如將木質(zhì)林產(chǎn)品大量用作建材這類壽命較長(zhǎng)(廢棄速率較慢)的使用場(chǎng)景，則可在未來(lái)30年內(nèi)獲得多達(dá)9.37億噸CO2當(dāng)量的年均碳儲(chǔ)量增長(zhǎng)(Churkinaetal., 2020)。

20世紀(jì)80年代及以前，采伐的木材往往被假定為一次性碳排放，這種假定在1996年政府間氣候變化委員會(huì)(IPCC)溫室氣體清單指南中仍作為約束性規(guī)則(IPCC, 1996)。然而這一假定明顯不符合實(shí)際，為計(jì)算這部分碳儲(chǔ)， 20世紀(jì)90年代前后許多學(xué)者對(duì)伐后碳儲(chǔ)量計(jì)算進(jìn)行了初步探索(Thompsonetal., 1989; Harmonetal., 1990; Dewar, 1991)。為更好地推廣至國(guó)家和全球尺度， 在2000年前后，學(xué)術(shù)界建立了4種方法框架，包括立足于木材采伐國(guó)的生產(chǎn)法和簡(jiǎn)單分解法以及立足于終端消費(fèi)國(guó)的儲(chǔ)量變化法和大氣流動(dòng)法(Winjumetal., 1998; Limetal., 1999; Ford-Robertson, 2003)，并結(jié)合后續(xù)一階衰減法的開(kāi)發(fā)(Skogetal., 2004; Pingoudetal., 2006)，形成了成熟的伐后碳儲(chǔ)核算體系并被納入IPCC國(guó)家溫室清單體系(IPCC, 2006a)。此后學(xué)術(shù)界和歷次IPCC溫室氣體清單指南雖然對(duì)方法框架(IPCC, 2014; IPCC, 2019)和一階衰減法(Marlandetal., 2010; Vcha, 2011; Cherubinietal., 2012; Bateetal., 2017)做出了部分修正，但整體上并沒(méi)脫離2000年代初期的伐后碳儲(chǔ)核算方法體系。在方法確立的情況下，除對(duì)方法框架的爭(zhēng)論外，各國(guó)學(xué)者均不斷精細(xì)量化森林伐后生命周期各環(huán)節(jié)的碳循環(huán)和碳儲(chǔ)變動(dòng)(Brunet-Navarroetal., 2016; Satoetal., 2019)。

1.2 替代減排路徑及其研究趨勢(shì)

替代減排效應(yīng)貫穿于整個(gè)木質(zhì)林產(chǎn)品生命周期，其替代效應(yīng)平均為產(chǎn)品本身含碳量的1倍以上，其中用于建筑類時(shí)甚至能高達(dá)2～10倍(Sathreetal., 2010; Churkinaetal., 2020)。替代減排效應(yīng)可與木質(zhì)林產(chǎn)品的碳儲(chǔ)增量疊加(H?glmeieretal., 2015; Brunet-Navarroetal., 2018; Chenetal., 2018)，極大地補(bǔ)償森林因采伐導(dǎo)致的碳儲(chǔ)下降，并能讓可持續(xù)管理的森林凈氣候減排能力在更短時(shí)間內(nèi)超過(guò)無(wú)管理的森林(Ter-Mikaelianetal., 2015; Nabuursetal., 2017; Chenetal., 2018)。在100年及以上的時(shí)間尺度，替代減排效應(yīng)貢獻(xiàn)了森林生態(tài)系統(tǒng)碳減排的主體部分(Sathreetal., 2010; Chenetal., 2018)。

木質(zhì)林產(chǎn)品替代減排研究在整體上晚于碳儲(chǔ)研究(Sathreetal., 2010; Brunet-Navarroetal., 2016; Gengetal., 2017a; Myllyviitaetal., 2021)，在近十余年尤其是2015年后才呈現(xiàn)激增趨勢(shì)(Myllyviitaetal., 2021)。由于研究時(shí)間較短，學(xué)術(shù)界對(duì)替代減排效應(yīng)的核算方法較為統(tǒng)一，不同之處主要在于所涵蓋的產(chǎn)品類型、生命周期環(huán)節(jié)涵蓋多寡等方面(Sathreetal., 2010; Myllyviitaetal., 2021)。同時(shí)，由于各研究所設(shè)定的替代產(chǎn)品碳排放強(qiáng)度以及替代情景區(qū)別較大，各研究對(duì)同一木質(zhì)林產(chǎn)品的替代減排能力存在較大差距(Sathreetal., 2010; Leskinenetal.， 2018; Gengetal., 2017a; Myllyviitaetal., 2021)。最新研究對(duì)替代減排核算方法的基本假設(shè)提出了質(zhì)疑，認(rèn)為在其主觀的情景假設(shè)下，替代數(shù)量及替代品和木質(zhì)林產(chǎn)品的匹配等方面欠缺對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)實(shí)的考量(Howardetal., 2021)。

1.3 綜合考慮伐前伐后的森林管理策略優(yōu)化及其研究演進(jìn)

木材和木質(zhì)林產(chǎn)品需求是森林管理最主要的決定因素(Profftetal., 2009; Mathieuetal., 2012; Chenetal., 2018)，進(jìn)而影響森林碳儲(chǔ)水平的變動(dòng)(圖1)。全球由于不當(dāng)森林管理造成的毀林和森林退化導(dǎo)致了10%的碳排放(Friedlingsteinetal., 2020)，其中很大一部分原因是發(fā)展中國(guó)家為了獲取木材(Dieter, 2009; Zhangetal., 2016)。歷次IPCC溫室氣體清單指南也明確指出，以毀林和森林退化為代價(jià)的木質(zhì)林產(chǎn)品碳儲(chǔ)不應(yīng)納入計(jì)量，而是應(yīng)視作碳排放(IPCC, 2003; IPCC, 2006a; IPCC, 2014; IPCC, 2019)。在可持續(xù)森林經(jīng)營(yíng)情況下，短期內(nèi)森林碳儲(chǔ)量會(huì)出現(xiàn)下降，但相對(duì)無(wú)管理的森林在過(guò)熟期出現(xiàn)碳儲(chǔ)飽和、碳匯能力趨于0甚至負(fù)值，可持續(xù)經(jīng)營(yíng)的森林能獲得源源不斷的木質(zhì)林產(chǎn)品產(chǎn)出，從而提高整個(gè)林業(yè)的碳儲(chǔ)量、保持碳匯能力(Heathetal., 2011; Alvarezetal., 2016; Pillietal., 2017; Pukkala, 2017; Chenetal., 2018)。

在2006年木質(zhì)林產(chǎn)品碳儲(chǔ)方法成熟后，學(xué)術(shù)界出現(xiàn)了大量基于生產(chǎn)法的伐前伐后碳循環(huán)的綜合評(píng)估，分析引入伐后碳儲(chǔ)后何種森林管理策略能形成最優(yōu)林業(yè)碳儲(chǔ)增長(zhǎng)(Profftetal., 2009; Chenetal., 2010; Heathetal., 2011; Mathieuetal., 2012)。近十年隨著木質(zhì)林產(chǎn)品替代減排研究的興起，替代效應(yīng)也被納入林業(yè)碳減排目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行森林管理策略研究(Chenetal., 2014; Ter-Mikaelianetal., 2014; Nabuursetal., 2017)。但其大部分研究往往局限于能源替代或部分產(chǎn)品類型的替代，能納入全生命周期內(nèi)多種能源和產(chǎn)品替代且同時(shí)考慮伐后碳儲(chǔ)的森林管理研究則較少(Duganetal., 2018; Myllyviitaetal., 2021)。

2 森林伐后碳減排實(shí)現(xiàn)的核心物質(zhì)流過(guò)程

森林伐后碳減排主要圍繞木質(zhì)林產(chǎn)品生命周期的物質(zhì)流產(chǎn)生(圖2)，包括木質(zhì)原材料供給、中間木質(zhì)林產(chǎn)品生產(chǎn)、終端木質(zhì)林產(chǎn)品消費(fèi)、廢棄木質(zhì)林產(chǎn)品處理4個(gè)環(huán)節(jié)，不僅是國(guó)內(nèi)外伐后碳減排評(píng)估模型的核心，也決定了木質(zhì)林產(chǎn)品碳儲(chǔ)和替代減排的形成(Brunet-Navarroetal., 2016)，更是優(yōu)化森林管理達(dá)成碳減排的研究基礎(chǔ)(Profftetal.， 2009; Cabiyoetal.， 2021)。完整的生命周期中往往伴隨著貿(mào)易存在國(guó)家間的產(chǎn)品流動(dòng)和轉(zhuǎn)移，如圖2所舉例的A、B兩國(guó)，兩國(guó)之間的木質(zhì)原材料和木質(zhì)林產(chǎn)品貿(mào)易是各國(guó)森林伐后碳減排核算范疇內(nèi)繞不開(kāi)的問(wèn)題(Tonnetal., 2007; Tonosaki, 2009)。根據(jù)FAOSTAT數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)計(jì)，全球約7%的木質(zhì)原材料和27%的中間木質(zhì)林產(chǎn)品被用于出口，如果將終端木質(zhì)林產(chǎn)品貿(mào)易也納入考慮，則全球大約40%的木產(chǎn)品產(chǎn)量用于出口(Dieter, 2009)，深刻影響生命周期物質(zhì)流構(gòu)建。

圖2 木質(zhì)林產(chǎn)品生命周期物質(zhì)流與森林伐后碳循環(huán)核算范疇

2.1 木質(zhì)原材料供給環(huán)節(jié)

木質(zhì)原材料主要表現(xiàn)為森林伐后碳儲(chǔ)的投入。IPCC界定的木質(zhì)原材料主要是原生木纖維類原材料，即新采伐的原木以及采伐剩余物(IPCC, 2003; IPCC, 2006a; IPCC, 2014; IPCC, 2019)。然而，實(shí)踐中，回收木纖維，即回收利用的廢紙和木質(zhì)林產(chǎn)品往往也會(huì)作為重要的原材料投入生產(chǎn)環(huán)節(jié)(Skog, 2008; Chenetal., 2014; Kayoetal., 2014; Brunet-Navarroetal., 2018; Zhangetal., 2018)，但此類原材料所含的碳由于是既有木質(zhì)林產(chǎn)品碳庫(kù)的一部分，為防止重復(fù)計(jì)算，不能認(rèn)為是對(duì)生命周期系統(tǒng)的碳流入(IPCC, 2006a; IPCC, 2014; IPCC, 2019)。

2.2 中間木質(zhì)林產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)

中間木質(zhì)林產(chǎn)品制造過(guò)程會(huì)形成碳損失，同時(shí)加工所消耗的能源也很大程度上決定木質(zhì)林產(chǎn)品替代減排能力。中間木質(zhì)林產(chǎn)品生產(chǎn)在實(shí)踐中涉及較長(zhǎng)的加工鏈，例如，制造膠合板往往需要先將原木加工為單板； 造紙往往首先需要將原木加工為木片進(jìn)而制成紙漿。然而由于很多中間品往往只是短暫存在的，大部分研究往往對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)化(Brunet-Navarroetal., 2016)。對(duì)于硬木類產(chǎn)品，往往假定生產(chǎn)過(guò)程只會(huì)產(chǎn)生廢棄木料和鋸材、人造板等“產(chǎn)成品”(Skog, 2008; Kayoetal., 2014; Zhangetal., 2018)； 亦有研究將燃料木粒也認(rèn)為是這一過(guò)程的產(chǎn)成品(Chenetal., 2014; Brunet-Navarroetal., 2018)。對(duì)于紙類產(chǎn)品制造，由于木纖維損失主要存在于制造紙漿過(guò)程中、紙漿制紙過(guò)程的木纖維損失較少，學(xué)術(shù)界認(rèn)為紙漿或者紙和紙板均可假定為“產(chǎn)成品”(Skog, 2008; Kayoetal., 2014; Chenetal., 2018; Zhangetal., 2018)。加工環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢棄木料主要通過(guò)焚燒、露天堆放、工業(yè)填埋等方式進(jìn)行，其所含的碳在處理過(guò)程中被釋放回大氣(IPCC, 2006b; Brunet-Navarroetal., 2016)。為簡(jiǎn)化論述需要，其碳排放機(jī)理在下文介紹廢棄木質(zhì)林產(chǎn)品處理環(huán)節(jié)中一并論述。

2.3 終端木質(zhì)林產(chǎn)品使用環(huán)節(jié)

終端木質(zhì)林產(chǎn)品使用貢獻(xiàn)了伐后碳儲(chǔ)和替代減排的主體部分。大部分研究將中間木質(zhì)林產(chǎn)品進(jìn)一步按照終端使用形式進(jìn)行區(qū)分，進(jìn)而計(jì)算在用木質(zhì)林產(chǎn)品碳儲(chǔ)量(Gengetal., 2017a)。由于流入各終端使用形式的木質(zhì)林產(chǎn)品數(shù)量需要大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，IPCC默認(rèn)方法(即Tier-2 method，第二層級(jí)方法)不區(qū)分木質(zhì)林產(chǎn)品的終端使用形式，并假定鋸材、人造板、紙和紙板使用半衰期(即半數(shù)產(chǎn)品退出使用所需要的時(shí)間)分別為35、25和2年(IPCC, 2006a; IPCC, 2014; IPCC, 2019)。在區(qū)分終端使用形式的研究中，硬木類產(chǎn)品終端使用形式包括建筑用材、木家具、包裝材、裝飾用材、家具等，其中以建筑用材、家具和其他產(chǎn)品的分類方式最為常見(jiàn)(Skog, 2008; Diasetal., 2009; Pingoudetal., 2010; Dolanetal., 2012; Paradisetal., 2019; Zhangetal., 2020)； 紙類產(chǎn)品終端使用形式包括衛(wèi)生和日用紙、包裝用紙、報(bào)紙和書(shū)本等，但整體上大部分研究不對(duì)紙類產(chǎn)品做細(xì)分(Diasetal., 2012; Kayoetal., 2014; Chenetal., 2014; Brunet-Navarroetal., 2016; Pukkala, 2017)。

2.4 廢棄木質(zhì)林產(chǎn)品處理環(huán)節(jié)

廢棄木質(zhì)林產(chǎn)品處理既可以形成一部分碳儲(chǔ)，也會(huì)產(chǎn)生碳排放，一部分能源化利用的廢棄木質(zhì)林產(chǎn)品亦能產(chǎn)生替代減排效應(yīng)。與加工環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢棄木料類似，廢棄木質(zhì)林產(chǎn)品主要采用焚燒、露天堆放、填埋等方式處理(表1)，此外，回收利用也是比較常用的廢棄木質(zhì)林產(chǎn)品處理方式(Skog, 2008; Kayoetal., 2014; Chenetal., 2014; Brunet-Navarroetal., 2018; Zhangetal., 2018)。廢棄木質(zhì)林產(chǎn)品所含的碳通過(guò)焚燒后會(huì)以CO2形式即時(shí)排放到大氣中。露天堆放的木質(zhì)林產(chǎn)品會(huì)隨著有氧分解，逐步釋放CO2到大氣中(Skog, 2008)。盡管堆積較厚的木質(zhì)林產(chǎn)品存在一定比例的無(wú)氧分解，產(chǎn)生少量CH4(IPCC, 2006b; Diasetal., 2009; Ximenesetal.， 2012; Chenetal., 2014)，但為簡(jiǎn)化碳排放核算，IPCC仍然推薦假定露天堆放的木質(zhì)林產(chǎn)品處于完全有氧分解的條件下(IPCC, 2019)。

與廢棄木料不同的是，廢棄木質(zhì)林產(chǎn)品填埋處理主要在生活垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行，而非工業(yè)填埋場(chǎng)(IPCC, 2006b; Caietal., 2018; IPCC, 2019)。管理良好的填埋場(chǎng)能夠隔絕氧氣，給廢棄物創(chuàng)造完全無(wú)氧的環(huán)境(IPCC, 2006b; Skog, 2008; Ximenesetal.， 2012; Caietal., 2018; IPCC, 2019)。IPCC認(rèn)為，完全無(wú)氧的環(huán)境下，半數(shù)的紙和九成的硬木類產(chǎn)品幾乎不分解、形成一種接近永久性的碳封存，剩余廢棄物分解釋放的碳有一半形成CH4、另一半形成CO2(IPCC, 2006b; IPCC, 2019)。但全球范圍內(nèi)仍然有研究顯示，填埋木質(zhì)林產(chǎn)品的可分解比例遠(yuǎn)低于IPCC推薦的數(shù)值，而且分解過(guò)程也更加緩慢(Chenetal., 2014; Skog, 2008; Ximenesetal.， 2012; Caietal., 2018)。無(wú)管理或填埋較淺的填埋場(chǎng)給廢棄物創(chuàng)造了部分有氧分解的條件，其有氧分解模式參照露天堆放，其余部分則為無(wú)氧分解(IPCC, 2006b; Caietal., 2018; IPCC, 2019)。例如，工業(yè)填埋場(chǎng)往往被假定20%的填埋物進(jìn)行有氧分解、80%的填埋物進(jìn)行無(wú)氧分解(IPCC, 2006b; Chenetal., 2014; IPCC, 2019)。填埋場(chǎng)產(chǎn)生的甲烷溫室效應(yīng)是二氧化碳的28倍，其高于二氧化碳的溫室效應(yīng)需要在評(píng)估廢棄木質(zhì)林產(chǎn)品碳儲(chǔ)量時(shí)進(jìn)行扣除(IPCC, 2019)。

3 各國(guó)森林伐后物質(zhì)流涵蓋范疇與替代減排產(chǎn)品類型

本文回顧了全球53個(gè)森林伐后碳儲(chǔ)研究(涉及24個(gè)國(guó)家和地區(qū))和32個(gè)替代減排研究(涉及15個(gè)國(guó)家和地區(qū))，用以歸納各國(guó)森林伐后碳減排模型核算范疇特征，主要包括匯總當(dāng)前各國(guó)森林伐后碳減排模型中對(duì)伐后物質(zhì)流和替代減排產(chǎn)品類型的涵蓋情況，以及主要替代減排類型的替代系數(shù)。

3.1 各國(guó)森林伐后物質(zhì)流研究進(jìn)展

如表2所示，本文發(fā)現(xiàn)發(fā)達(dá)國(guó)家在全生命周期物質(zhì)流建模方面已取得了良好積累，但發(fā)展中國(guó)家在該方面存在較大不足。在表2所報(bào)告的24個(gè)國(guó)家和地區(qū)(含全球尺度)的53個(gè)研究中，發(fā)展中國(guó)家僅有中國(guó)、巴西、土耳其、墨西哥和加蓬這5個(gè)國(guó)家的10個(gè)森林伐后碳循環(huán)建模研究。在上述5國(guó)中，僅有墨西哥和加蓬2個(gè)國(guó)家的研究能對(duì)終端木質(zhì)林產(chǎn)品使用和碳儲(chǔ)進(jìn)行詳細(xì)建模(IPCC第三層級(jí)方法的核心特征)，而中國(guó)、巴西等全球主要發(fā)展中國(guó)家至今僅停留在假定中間木質(zhì)林產(chǎn)品為終端使用的IPCC第二層級(jí)方法，其中巴西甚至僅僅完成了在用木質(zhì)林產(chǎn)品碳儲(chǔ)量的核算、未能完成全生命周期的建模。作為對(duì)比，18個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)中僅有斯洛伐克、立陶宛、瑞士等3個(gè)國(guó)家停留在IPCC第二層級(jí)方法，其余15個(gè)國(guó)家均采用IPCC第三層級(jí)方法建模。同時(shí)，18個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家中也僅有捷克、斯洛伐克、立陶宛和新西蘭等4個(gè)國(guó)家尚未完成完整的森林伐后生命周期構(gòu)建，其余14個(gè)國(guó)家均完成了所有生命周期環(huán)節(jié)的覆蓋?？紤]到全球大部分森林蓄積量和原木產(chǎn)量均在發(fā)展中國(guó)家(Buongiorno, 2015)，其森林伐后碳循環(huán)的研究不足嚴(yán)重制約了全球林產(chǎn)品和林業(yè)碳減排準(zhǔn)確評(píng)估。

在貿(mào)易流方面，表2中所列的絕大部分國(guó)家的森林伐后碳減排研究均關(guān)注于一國(guó)內(nèi)部。當(dāng)前盡管有4成的國(guó)家在評(píng)估森林伐后物質(zhì)流時(shí)涉及了木質(zhì)林產(chǎn)品貿(mào)易，但僅有加拿大和新西蘭等2個(gè)國(guó)家能涉及終端木質(zhì)林產(chǎn)品貿(mào)易，其他國(guó)家對(duì)貿(mào)易的分析則僅限于木質(zhì)原材料和中間木質(zhì)林產(chǎn)品層面。即便有4成國(guó)家涉及木質(zhì)林產(chǎn)品貿(mào)易，上述國(guó)家在木質(zhì)林產(chǎn)品貿(mào)易流的追蹤方面的研究也極為不完善： 既有涉及木質(zhì)原材料和中間木質(zhì)林產(chǎn)品貿(mào)易研究往往以儲(chǔ)量變化法為主，僅考慮了貿(mào)易總量而非具體的貿(mào)易流向(Werneretal., 2010; Diasetal., 2012; Canalsetal., 2014; Kayoetal., 2014; Zhangetal., 2018)； 而少數(shù)涉及終端木質(zhì)林產(chǎn)品貿(mào)易流的研究往往僅能局限于少數(shù)主要貿(mào)易伙伴(Chenetal., 2018; Manleyetal., 2018)。

3.2 各國(guó)木質(zhì)林產(chǎn)品替代類型

如表3所示，當(dāng)前替代減排研究主要出現(xiàn)在以歐美為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家(共15個(gè)國(guó)家和地區(qū)的32個(gè)研究)，發(fā)展中國(guó)家僅有中國(guó)和墨西哥2個(gè)國(guó)家共3個(gè)研究有所涉及。在具體替代類型方面，既有文獻(xiàn)資料主要集中于建筑類產(chǎn)品、能源和材料替代。在各國(guó)涵蓋的替代范疇方面，歐洲國(guó)家擁有最豐富的木質(zhì)林產(chǎn)品替代類型，在能源替代、建筑替代、家具替代、其他產(chǎn)品替代、材料替代等方面均有所涉及； 北美洲國(guó)家則更關(guān)注于建筑類產(chǎn)品替代； 東亞和大洋洲國(guó)家涵蓋的替代類型則相對(duì)分散。

表2 主要國(guó)家代表性森林伐后碳減排研究(n=53)的物質(zhì)流核算范疇①

表3 主要國(guó)家的研究(n=32)中木質(zhì)林產(chǎn)品替代類型①

圖3 主要國(guó)家各類替代減排類型的替代系數(shù) ①

梳理表3所列的文獻(xiàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，既有文獻(xiàn)大部分替代系數(shù)(t·t-1，即每含碳1噸的木質(zhì)林產(chǎn)品替代非木質(zhì)林產(chǎn)品產(chǎn)生的碳減排量噸數(shù))是基于本國(guó)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)評(píng)估而來(lái)，少部分研究則采用了前人Meta分析總結(jié)的平均數(shù)(Keithetal., 2015; Macintoshetal., 2015; Taeroeetal., 2017)。然而，由于各研究中設(shè)定的情景和匹配的替代物不同，既有研究得出的替代系數(shù)存在較大差異(圖3)。例如，我國(guó)建筑用途的木質(zhì)林產(chǎn)品替代系數(shù)、芬蘭的木家具替代系數(shù)離差較大； 日本、韓國(guó)、歐洲、法國(guó)等國(guó)家和地區(qū)的替代系數(shù)顯著低于其他國(guó)家。本文對(duì)上述研究中的替代系數(shù)取均值發(fā)現(xiàn)，最高的是建筑用途的木質(zhì)林產(chǎn)品(1.32 t·t-1，n=50)，最低的是能源用途(0.70 t·t-1，n=40)，家具(1.03 t·t-1，n=21)和其他產(chǎn)品的(1.13 t·t-1，n=8)略低于建筑用途； 材料替代的平均替代系數(shù)(1.13，n=37)與“其他產(chǎn)品替代”一致。因此，在未來(lái)替代減排的路徑方面，應(yīng)著重引導(dǎo)更多木質(zhì)林產(chǎn)品用于建筑用途、減少能源用途。

4 研究展望

既有研究關(guān)于森林伐后階段的3種減排路徑較為統(tǒng)一，即木質(zhì)林產(chǎn)品生命周內(nèi)的碳儲(chǔ)、替代高碳排放強(qiáng)度材料的替代減排效應(yīng)、綜合考慮伐前和伐后碳減排的森林管理優(yōu)化。但形成生命周期碳儲(chǔ)和替代減排效應(yīng)的基本過(guò)程，即針對(duì)生命周期物質(zhì)流和替代減排類型方面的研究仍有亟待改進(jìn)之處，也進(jìn)一步制約了森林管理策略優(yōu)化這一路徑的實(shí)現(xiàn)。具體來(lái)說(shuō)包括以下幾方面：

首先，我國(guó)等發(fā)展中國(guó)家在伐后物質(zhì)流和替代減排類型方面存在較大薄弱，嚴(yán)重限制了森林伐后碳減排研究和資源利用，應(yīng)作為未來(lái)研究重點(diǎn)。包括我國(guó)在內(nèi)的廣大發(fā)展中國(guó)家不僅嚴(yán)重欠缺基于IPCC第三層級(jí)方法的完整森林伐后物質(zhì)流建模，甚至大部分國(guó)家的伐后碳減排研究都是空白。發(fā)展中國(guó)家占據(jù)了全球大部分森林資源，其伐后碳減排研究薄弱嚴(yán)重制約了全球林業(yè)部門(mén)溫室氣體清單準(zhǔn)確完整編制，不利于提升全球伐后碳減排潛力。既有文獻(xiàn)表明，相似經(jīng)濟(jì)水平國(guó)家的森林伐后碳減排參數(shù)存在可借鑒性(Skog, 2008; Dolanetal., 2012; Chenetal., 2018)，我國(guó)作為最大的發(fā)展中國(guó)家、研究基礎(chǔ)相對(duì)較優(yōu)，應(yīng)主動(dòng)推進(jìn)森林伐后碳減排研究，成為發(fā)展中國(guó)家可借鑒的高質(zhì)量樣本。

其次，應(yīng)推進(jìn)貿(mào)易流研究，形成生命周期上下游國(guó)家的整合，以推動(dòng)全球林業(yè)碳減排的實(shí)現(xiàn)。貿(mào)易約占全球木纖維供給的40%(Dieter, 2009)，由于貿(mào)易的存在，生命周期上下游的森林采伐國(guó)(木質(zhì)原材料供給國(guó))、中間木質(zhì)林產(chǎn)品生產(chǎn)國(guó)、終端木質(zhì)林產(chǎn)品消費(fèi)國(guó)和廢棄木質(zhì)林產(chǎn)品處理國(guó)成為一個(gè)有機(jī)整體，是全球森林伐后碳減排評(píng)估中不可回避的問(wèn)題。然而既有研究大多關(guān)注于一國(guó)內(nèi)部，對(duì)進(jìn)出口貿(mào)易流追蹤極為貧弱，無(wú)法有效形成上下游國(guó)家的整合，遑論基于此的有效減排策略。我國(guó)在全球木質(zhì)林產(chǎn)品貿(mào)易中處于舉足輕重的位置，更應(yīng)發(fā)揮自身實(shí)踐優(yōu)勢(shì)，在木質(zhì)林產(chǎn)品貿(mào)易流領(lǐng)域取得先機(jī)。

最后，新興的木質(zhì)林產(chǎn)品替代減排研究仍具備較大研究潛力。1) 木質(zhì)林產(chǎn)品替代減排研究由于起步較晚、在參與研究的國(guó)家廣度和替代類型完備性方面仍大幅落后于伐后碳儲(chǔ)研究，完整結(jié)合碳儲(chǔ)和替代減排的森林管理策略研究仍處于起步階段，研究空間較大。2) 替代減排研究在情景設(shè)定、替代品匹配方面假設(shè)較為主觀，導(dǎo)致替代系數(shù)差異較大且欠缺社會(huì)經(jīng)濟(jì)考量，已受到部分學(xué)者批評(píng)(Howardetal., 2021)，增強(qiáng)其客觀性方面仍存在亟待研究之處。3) 建筑類用途的替代系數(shù)較高、能源類用途的替代系數(shù)較低，未來(lái)關(guān)于替代減排的路徑選擇上應(yīng)著重增加建筑類用途、減少能源類用途。