費本華 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(IPCC)報告，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，將對地球帶來災(zāi)難性的氣候變化。據(jù)統(tǒng)計，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，增加碳匯是一項國際公認的有效手段。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。那么，如何將這一優(yōu)勢進一步推廣，在保障經(jīng)濟發(fā)展的同時進行增匯減排，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制、活動和過程[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，森林每年與大氣進行的碳交換量占整個陸地生態(tài)系統(tǒng)碳交換量的90%，可以說，森林碳匯對于應(yīng)對全球氣候變化至關(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)用對抵消碳排放具有重要價值。國家也采取一系列舉措推動竹林科學經(jīng)營和管理，以期達到增加碳匯的目的。2015年，全國首個可進入國內(nèi)碳市場交易的中國核證減排量(CCER)竹子造林碳匯項目在湖北通過審核[4]。作為中國自愿減排市場的重要組成部分，CCER林業(yè)碳匯項目開發(fā)受到社會各界的普遍關(guān)注，其中竹子造林碳匯項目和竹林經(jīng)營碳匯項目呈現(xiàn)了快速發(fā)展的態(tài)勢。2016年2月25日,《竹林經(jīng)營碳匯項目方法學》獲得正式備案。但是，由于竹子造林、經(jīng)營及竹制品加工利用等環(huán)節(jié)并未做好系統(tǒng)性管理，導致竹林碳匯沒有更多涉及材料倉儲、產(chǎn)品加工、循環(huán)利用等環(huán)節(jié)，竹林碳匯價值研究仍有待拓展。

2 竹林碳匯特點和研究的局限性

煤炭、石油、天然氣都屬于碳源，會向大氣中排放二氧化碳，這種排放是單向的，不會被再次吸收。而森林和竹林在合理經(jīng)營的前提下，對二氧化碳同時具有排放和吸收2種功能，是雙向循環(huán)的。處于生長狀態(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)竹林生長及竹材加工應(yīng)用的特性，竹林對二氧化碳的匯集作用可以分為2個階段(圖2)：一是竹林在生長過程中的固碳能力；二是竹材在加工應(yīng)用過程中的儲碳能力。

圖2 竹林碳儲量隨時間的變化(以1 hm2為例)

儲碳能力是指竹林吸收并儲存二氧化碳的能力。對于樹木而言，二氧化碳的儲藏量會隨著樹木年齡增加而持續(xù)增加，生長初期的碳吸收速度很快，而進入成熟期后，雖然儲碳量仍在增加，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)最好時期，碳儲量也迅速達到最大值，如圖2中上部的線條所示。按照竹林生長規(guī)律，林中的成熟材應(yīng)該及時采伐，像農(nóng)作物成熟時必須收獲一樣，年采伐量在20%～35%(圖3)，竹林常伐常新。隨著竹林的更新，碳儲量緩慢下降，最終保持在一個相對平穩(wěn)的狀態(tài)。

圖3 中國主要材用竹林采伐量與蓄積量對比(以1 hm2為例)

如果竹林長期不經(jīng)營采伐，任其自由生長，竹林中的過熟竹子會死亡[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?，單向排放二氧化碳，整個竹林逐漸衰退。如圖2中中間的線條所示，未合理經(jīng)營竹林的碳儲量初期緩慢增長，增長速度明顯小于合理經(jīng)營的竹林，并且隨著時間延長，碳儲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量。每年采伐下來的竹材進行初級加工，其中一部分進行倉儲；大部分進入加工環(huán)節(jié)，被制備成建筑、家具、地板、日用品等竹制品，這些產(chǎn)品對二氧化碳具有長期的儲存作用。根據(jù)用途不同，固碳的時間長短不一樣，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)營中的固碳能力，而忽略后期竹產(chǎn)品的碳轉(zhuǎn)移特征和儲碳能力。由于當前竹加工企業(yè)普遍缺乏先進技術(shù)，導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)對環(huán)境的影響，旨在將碳匯納入標準的生命周期評價中進行計算。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)是一個由竹林培育、采伐、倉儲、加工、銷售、循環(huán)利用、再分解等多種環(huán)節(jié)組成的動態(tài)循環(huán)產(chǎn)業(yè)，竹林經(jīng)營技術(shù)與竹材加工利用技術(shù)密切相關(guān)，各個環(huán)節(jié)對竹業(yè)碳匯價值均有顯著影響。解讀碳在竹業(yè)中的足跡，需要基于竹子從生長到消亡的全生命周期，通過碳的足跡對竹產(chǎn)業(yè)進行管理和動態(tài)評估。

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、竹制品加工及應(yīng)用等多個環(huán)節(jié)，遍布由營林企業(yè)和竹產(chǎn)品制造企業(yè)組成的竹產(chǎn)品多級供應(yīng)鏈，它顯示了碳匯貫穿竹業(yè)各階段的吸收與排放情況，對竹產(chǎn)業(yè)的管理與運行有重要作用。

圖4 竹業(yè)碳足跡

竹林經(jīng)過合理的經(jīng)營和采伐，能夠有效保證碳儲量的持續(xù)增長；而經(jīng)過采伐后，一部分竹材進入到加工應(yīng)用階段，用于建筑、家具等領(lǐng)域，長期對二氧化碳起到匯聚作用，另一部分竹材進入到倉儲階段，同樣達到固碳的效果；竹家具或竹建筑到達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過程。

竹林生長、采伐、倉儲、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，在這個系統(tǒng)中，任何一個環(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、培育到竹材加工進行系統(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、加工及銷售5個主要環(huán)節(jié)。

竹林培育是碳足跡的第一個環(huán)節(jié)，竹林碳匯領(lǐng)域的研究也多集中于此。竹子的生長速度非?？欤惶熳罡呖蛇_1 m的增長速度[9]，所以竹林固碳速率也高于一般樹木。竹林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量包含喬木層、土壤層、林下植被層和枯落物層4個層次[10]。竹子由于其特殊的生物學特性，采伐后不影響植被層的碳儲量，屬于一次造林，永續(xù)利用，既保證了低碳經(jīng)濟，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)品中儲存的碳量[11]。

竹材倉儲是連接營林企業(yè)和竹產(chǎn)品加工企業(yè)的補充環(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間和空間上的隔離，為保證碳儲量收益最大化，需要設(shè)置竹材倉儲環(huán)節(jié)，以保證竹材及時采伐，不會被丟棄腐爛而導致碳排放增加。需要注意的是，竹材在采伐、干燥后會導致部分碳儲量丟失。

竹制品環(huán)節(jié)包含竹單元加工、竹板材加工和應(yīng)用。這個環(huán)節(jié)可以通過提高竹制品加工效率和延長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)品市場上仍存在標準化、自動化程度較低的現(xiàn)象，加上竹材具有天然資源的典型差異性，這導致市場上的竹單元性能差異明顯。在這個環(huán)節(jié)對竹單元進行標準化，制定選材和加工標準，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，如果此階段改進加工技術(shù)，則會減少下游企業(yè)的加工步驟，從而減少碳排放。

竹板材加工企業(yè)是整個竹制品生產(chǎn)領(lǐng)域的重要組成部分。當前竹加工企業(yè)由于基本單元的非標準化，導致竹板材的均質(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，仍無法實現(xiàn)竹材加工技術(shù)的自動化、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]對竹展平板材進行了碳轉(zhuǎn)移評估，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)等工藝對碳轉(zhuǎn)移率略有影響，竹展平技術(shù)的總計碳轉(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)的進步對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，才能帶動上游竹農(nóng)造林的積極性，從而推進竹林碳匯參與碳交易，形成一個良好的循環(huán)。

進入消費者使用環(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，也會延長固碳的時間，直至丟棄填埋為止，二氧化碳才會重新回到大氣中。因此，應(yīng)考慮對竹制品長時間的重復利用和循環(huán)利用。

5 對竹業(yè)發(fā)展的調(diào)控作用

減少碳排放是目前建設(shè)生態(tài)社會的重要途徑，以此為出發(fā)點，通過碳足跡引導整個竹業(yè)的發(fā)展，是既能促進產(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)鏈中的最大化運轉(zhuǎn)，培育和加工2個環(huán)節(jié)應(yīng)協(xié)同發(fā)揮作用。培育環(huán)節(jié)強調(diào)的是竹材在成熟期能夠及時采伐、及時保存、及時使用，采取這種措施一方面有利于竹林健康生長，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)強調(diào)的是改進加工技術(shù)，一方面擴大竹產(chǎn)品產(chǎn)量，滿足市場需求；另一方面通過政策調(diào)控，延長產(chǎn)品壽命。其最終目的是使碳在產(chǎn)品中保存的時間越長越好，封存的體量越大越好。為了達到這一目標，可以采取減免稅、碳補貼等措施。

碳足跡的引導在消費者環(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，遠低于全球平均水平(圖5)，居室環(huán)境未達到綠色低碳的標準。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：實施碳調(diào)控前后竹制品碳匯變化趨勢；b：實施碳調(diào)控前后竹制品壽命明顯增加圖6 實施碳調(diào)控前后竹材碳儲量及產(chǎn)品壽命變化

總體而言，采用碳足跡模式引導竹產(chǎn)業(yè)，是一種從目標推動行為的方式，能夠最大程度的調(diào)動營林企業(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，對推進竹業(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竹產(chǎn)業(yè)發(fā)展，是對竹林光合作用、竹林生長、竹材倉儲、制品加工、延長產(chǎn)品壽命和減緩碳排放措施的綜合認識，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、竹材科學、資源環(huán)境學、生態(tài)學和經(jīng)濟學等諸多學科領(lǐng)域。

碳足跡管理模式，是一種動態(tài)的、系統(tǒng)的、循環(huán)經(jīng)濟的和可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)營管理模式，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，而且可以促進國家建立竹材倉儲業(yè)機制、促進加工企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品壽命、促進竹產(chǎn)品循環(huán)利用和節(jié)約使用，大幅度提高消費者對木質(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)濟建設(shè)的基本生產(chǎn)資料，是居室空間良好的、實用的制品之源，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識竹林生長、采伐、倉儲、產(chǎn)品制造和循環(huán)利用的意義，盡快采用碳足跡引導模式，系統(tǒng)管理、指導竹業(yè)健康經(jīng)營，支撐產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，促進環(huán)境更加良好。