費(fèi)世民

四川省林業(yè)科學(xué)研究院, 森林和濕地生態(tài)恢復(fù)與保育四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(guò)碳吸收、固定、儲(chǔ)存和封存，在減緩碳排放、應(yīng)對(duì)氣候變化的作用遠(yuǎn)未被認(rèn)識(shí)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(zhǎng)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(guó)林木碳儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(guò)光合作用儲(chǔ)存的碳，并長(zhǎng)期保存。Winjum等（1998）研究[2]提出全球木質(zhì)林產(chǎn)品碳儲(chǔ)量每年增長(zhǎng)約139 TgC，抵消森林采伐碳排放的14%。在全球?qū)用嫔?，Pan等（2001）[3]測(cè)定全球范圍內(nèi)每年木質(zhì)林產(chǎn)品碳儲(chǔ)量的增量約占森林碳庫(kù)增量的4.7%；在國(guó)家層面上，諸多研究也肯定了本國(guó)木質(zhì)林產(chǎn)品在應(yīng)對(duì)氣候變化方面的積極貢獻(xiàn)，如愛爾蘭、加拿大、捷克共和國(guó)、美國(guó)、歐共體15國(guó)、日本和中國(guó)等。IPCC建議將木質(zhì)林產(chǎn)品的碳儲(chǔ)量在國(guó)家溫室氣體清單中進(jìn)行報(bào)告，并制定了一系列報(bào)告其碳儲(chǔ)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(kù)，匯集了全球植被碳庫(kù)的86%和土壤碳庫(kù)的73%，在調(diào)節(jié)全球碳平衡以及應(yīng)對(duì)氣候變化中具有十分重要的獨(dú)特作用；在《聯(lián)合國(guó)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(guó)際公約中都承認(rèn)森林的固碳作用，并對(duì)森林碳匯機(jī)制做了較為詳細(xì)的制度設(shè)計(jì)。然而迄今為止，主要的國(guó)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(píng)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(guó)糧農(nóng)組織的“2015年全球森林資源評(píng)估”中，并沒有單獨(dú)的章節(jié)來(lái)報(bào)告各國(guó)的竹林覆蓋率。這種缺乏分類的情況使林業(yè)工作者在評(píng)估碳匯時(shí)很難衡量竹子的潛力，而碳匯評(píng)估又將影響各國(guó)依照《巴黎協(xié)定》作出的國(guó)家自主貢獻(xiàn)。

竹子是世界上生長(zhǎng)最快的植物之一，一次種植可永續(xù)利用，具有生長(zhǎng)更新速度快、年生長(zhǎng)量大、固碳能力強(qiáng)、成林后可隔年連續(xù)采伐等特點(diǎn)，是理想的林業(yè)碳匯植物，在適應(yīng)和減緩氣候變化中扮演著極為重要的角色；竹子從生長(zhǎng)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(guò)程，是碳循環(huán)的全過(guò)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(zhǎng)發(fā)育、竹林培育、經(jīng)營(yíng)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(guó)家安全等方面，開展竹產(chǎn)品全生命周期碳科學(xué)研究，系統(tǒng)認(rèn)識(shí)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(dāng)前“碳達(dá)峰”“碳中和”大背景下促進(jìn)竹林增匯、增加產(chǎn)品碳封存、調(diào)控全生命周期各個(gè)環(huán)節(jié)減排、應(yīng)對(duì)市場(chǎng)貿(mào)易“綠色”壁壘、推進(jìn)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(lái)得快、去得慢”特征，通過(guò)竹林碳匯交易、竹產(chǎn)品碳足跡和碳標(biāo)簽（產(chǎn)品碳標(biāo)簽是指把產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中所排放的溫室氣體排放量、碳足跡在產(chǎn)品標(biāo)簽上用量化的指數(shù)標(biāo)示出來(lái)，以標(biāo)簽的形式告知消費(fèi)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(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)貢獻(xiàn)“綠色發(fā)展”智慧。

1 竹林碳匯研究進(jìn)展

為了減緩氣候變化、維持人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，1992年，聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC) 通過(guò)《聯(lián)合國(guó)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(yīng)對(duì)氣候變化中的減排貢獻(xiàn)[7]。林業(yè)碳匯被認(rèn)為是應(yīng)對(duì)氣候變化最為經(jīng)濟(jì)與有效的途徑，我國(guó)政府已于2009年明確提出了森林增匯目標(biāo)，2012年提出建立碳排放市場(chǎng)，允許森林碳匯作為抵消機(jī)制來(lái)參與交易。2015年巴黎氣候大會(huì)把森林作為單獨(dú)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(yīng)對(duì)氣候變化中的重要性。我國(guó)政府高度重視林業(yè)在應(yīng)對(duì)氣候變化中的特殊地位和重大作用，2017年開始建立全國(guó)統(tǒng)一碳匯交易市場(chǎng)，推進(jìn)國(guó)內(nèi)碳市場(chǎng)的逐步建立與發(fā)展，林業(yè)碳匯項(xiàng)目呈現(xiàn)較快發(fā)展的態(tài)勢(shì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2017年3月，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)公示的中國(guó)核證減排量(CCER)林業(yè)碳匯項(xiàng)目達(dá)到97個(gè)。此外，2018年印發(fā)的《生態(tài)扶貧工作方案》提出結(jié)合全國(guó)碳排放權(quán)交易市場(chǎng)建設(shè)，積極推動(dòng)清潔發(fā)展機(jī)制和溫室氣體自愿減排交易機(jī)制改革。為積極應(yīng)對(duì)全球氣候變化帶來(lái)的挑戰(zhàn)，2020年9月，中國(guó)首次向全球宣布，力爭(zhēng)于2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、在2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。由此可見，我國(guó)政府對(duì)于林業(yè)碳匯項(xiàng)目的期望較高，未來(lái)我國(guó)林業(yè)碳匯項(xiàng)目的市場(chǎng)前景將非常廣闊。

目前的林業(yè)碳匯項(xiàng)目根據(jù)其所采用的方法學(xué)不同，主要有碳匯造林項(xiàng)目、森林經(jīng)營(yíng)碳匯項(xiàng)目、竹子造林碳匯項(xiàng)目和竹林經(jīng)營(yíng)碳匯項(xiàng)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(duì)近30年國(guó)際竹林碳匯相關(guān)研究分析，關(guān)于竹林碳匯研究文獻(xiàn)最早出現(xiàn)于1996年，印度巴納拉斯大學(xué)研究人員（Tripathi，S.K.和Singh，K.P.）對(duì)印度熱帶地區(qū)竹種(Dendrocalamus strictus)的近熟林和成熟林進(jìn)行了碳儲(chǔ)量估算及分布和竹林年凈碳匯量研究。此后在近20年時(shí)間內(nèi)，竹林碳匯研究一直處于停滯狀態(tài)。近10年以來(lái)，尤其是2014年后，國(guó)際對(duì)竹林碳匯研究的熱度不斷提升，受到越來(lái)越多學(xué)者的關(guān)注，相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)量呈井噴式增長(zhǎng)。1996—2019年，中國(guó)、美國(guó)、日本竹林碳匯文獻(xiàn)發(fā)表量居世界前3位，共發(fā)表論文744篇，占文獻(xiàn)總量83.5%。中國(guó)竹林碳匯的發(fā)文量多達(dá)551篇，占文獻(xiàn)總量61.8%，是第2位美國(guó)發(fā)文量的5.3倍。目前，已有不少學(xué)者基于生物學(xué)方法，對(duì)單位面積竹林固碳能力和區(qū)域水平林地立竹碳儲(chǔ)量進(jìn)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(zhǎng)等模型，開發(fā)了33個(gè)竹種的地上部分碳生物量計(jì)算模型，研究評(píng)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(duì)凋落物、土壤碳儲(chǔ)量進(jìn)行深入研究，也忽視了竹林培育、產(chǎn)品加工等全過(guò)程的要素投入、產(chǎn)品價(jià)格、碳匯政策等經(jīng)濟(jì)和政策因素對(duì)竹林種植面積與結(jié)構(gòu)及其相應(yīng)碳匯能力的影響效應(yīng)。

現(xiàn)在研究在竹林碳匯測(cè)定、碳通量監(jiān)測(cè)、時(shí)空分布以及竹林碳增匯的影響機(jī)制、竹產(chǎn)品生產(chǎn)減排技術(shù)等方面取得一些重要進(jìn)展，主要探討了竹林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量、竹林經(jīng)營(yíng)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(yīng)等方面，對(duì)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(duì)不同類型、不同立地、不同竹種的竹林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)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(cè)還處在起步階段，竹林碳匯效應(yīng)、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(gè)重要植被類型，作為我國(guó)十分重要的森林資源，大力發(fā)展竹林碳匯對(duì)于實(shí)現(xiàn)我國(guó)“森林增匯”“碳中和”目標(biāo)具有特別重要的意義。據(jù)陳先剛等（2008）研究[10]，對(duì)20世紀(jì)80年代以來(lái)有關(guān)中國(guó)的竹林面積、生物量、碳密度、土壤有機(jī)碳等要素的研究成果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并依據(jù)過(guò)去6次全國(guó)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(guó)竹林碳儲(chǔ)量在過(guò)去50年呈增加趨勢(shì)，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(yù)期隨著中國(guó)森林面積的增加，竹林碳儲(chǔ)量仍將繼續(xù)增加。 據(jù)劉應(yīng)芳（2012）研究[11]，1998—2009年的11年間，四川竹林起著一個(gè)碳“匯”的作用，基于面積的四川竹林碳儲(chǔ)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(chǔ)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(jì)，1 hm2竹子及其制品可以在60年內(nèi)儲(chǔ)存306 t碳，而同等條件下杉木的碳儲(chǔ)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(shì)圖（資料來(lái)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(guó)內(nèi)不少學(xué)者從不同的視角就清潔發(fā)展機(jī)制(CDM)林業(yè)碳匯項(xiàng)目開發(fā)進(jìn)行了研究。關(guān)于竹林碳匯造林項(xiàng)目也逐步得到中國(guó)自愿性碳補(bǔ)償項(xiàng)目的認(rèn)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(gòu)買了約50 hm2竹子作為碳補(bǔ)償。此后，浙江農(nóng)林大學(xué)和國(guó)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(guó)家發(fā)改委認(rèn)定為“重點(diǎn)節(jié)能低碳技術(shù)”，并得到廣泛應(yīng)用。

目前基于碳匯交易的竹林碳匯項(xiàng)目不多，僅浙江省新栽植約2.7萬(wàn)hm2竹林，產(chǎn)生了540萬(wàn)個(gè)認(rèn)證碳信用額度。湖北和福建也相繼啟動(dòng)碳匯竹子造林項(xiàng)目。據(jù)程毅明等（2021）研究[13]，已有7處竹林碳匯項(xiàng)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(xiàng)目1處，竹林經(jīng)營(yíng)碳匯項(xiàng)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(xiàng)目是全國(guó)首個(gè)可進(jìn)入國(guó)內(nèi)碳市場(chǎng)交易的CCER竹子造林碳匯項(xiàng)目，在湖北省通山縣燕廈鄉(xiāng)的宜林荒山分三年實(shí)施毛竹碳匯造林，造林規(guī)模為700 hm2。預(yù)計(jì)20年的計(jì)入期內(nèi)將產(chǎn)生13.11萬(wàn)t減排量，年均減排量約0.66萬(wàn)t。從7個(gè)項(xiàng)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(xiàng)目案例點(diǎn)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(jìn)展

產(chǎn)品碳足跡(Product carbon footprint)，是指沿著產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，包括從原材料的開采、制造、運(yùn)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(dòng)對(duì)外界的凈碳排放量的大小，也是企業(yè)碳排放報(bào)告的主要內(nèi)容和自愿減排的基礎(chǔ)[14]。產(chǎn)品碳足跡評(píng)估在很多發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開始付諸實(shí)施，如歐洲的丹麥、瑞典、意大利等都已經(jīng)在本國(guó)范圍內(nèi)征收碳稅，對(duì)出口到當(dāng)?shù)氐漠a(chǎn)品也均有報(bào)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(yīng)對(duì)全球氣候變化，減少溫室氣體的排放，英國(guó)、美國(guó)、日本等已開始對(duì)企業(yè)和部分產(chǎn)品進(jìn)行碳足跡的評(píng)價(jià)，并以碳標(biāo)簽的形式告知消費(fèi)者產(chǎn)品的碳足跡，使消費(fèi)者能夠直觀獲取產(chǎn)品的碳足跡信息。中國(guó)主要的產(chǎn)品出口國(guó)和國(guó)際買家已經(jīng)相繼推出碳標(biāo)簽認(rèn)證，這很可能成為一種新的技術(shù)貿(mào)易壁壘。

中國(guó)是世界上竹資源最豐富的國(guó)家，竹產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為中國(guó)林業(yè)重點(diǎn)發(fā)展的十大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一和山區(qū)農(nóng)民家庭經(jīng)濟(jì)收入的主要來(lái)源，已有超過(guò)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(huì)受到碳足跡核算的要求。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年我國(guó)竹產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值已接近3 000億元，位居世界第一，中國(guó)竹產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)規(guī)劃提出，到2030年，竹業(yè)產(chǎn)值要達(dá)到1萬(wàn)億元?？梢灶A(yù)見我國(guó)竹產(chǎn)業(yè)將會(huì)繼續(xù)呈現(xiàn)持續(xù)快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。

但目前國(guó)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(chǔ)率不同，因此，對(duì)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(jì)算中國(guó)木質(zhì)林產(chǎn)品的碳足跡，并對(duì)不同種類木質(zhì)林產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈上的碳足跡分布進(jìn)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(qiáng)度最大的木質(zhì)林產(chǎn)品是紙制品（占整體的16%）；針對(duì)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(hù)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(xiàn)則主要來(lái)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(gè)行業(yè)碳足跡貢獻(xiàn)分別占21%和18%。據(jù)計(jì)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(yùn)）、產(chǎn)品加工的碳足跡，但不包括木材碳儲(chǔ)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(guò)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(duì)象，采用《商品和服務(wù)在生命周期內(nèi)的溫室氣體排放評(píng)價(jià)規(guī)范》（英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)PAS 2050:2008）為評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。選擇從商業(yè)—商業(yè)(B2B) 的評(píng)價(jià)方式，全面評(píng)估包括原材料運(yùn)輸、產(chǎn)品加工到包裝入庫(kù)等所有生產(chǎn)過(guò)程的CO2排放量和碳儲(chǔ)量（見圖3）。

圖3 竹展開砧板碳足跡過(guò)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(jì)測(cè)應(yīng)從原材料的運(yùn)輸開始計(jì)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(jí)水平數(shù)據(jù)，精確計(jì)測(cè)碳足跡的大小。

研究計(jì)測(cè)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(yùn)輸過(guò)程的碳排放為0.0417 kg CO2當(dāng)量，加工過(guò)程電力的碳排放為0.1805 kg CO2當(dāng)量，附加物隱含碳排放0.0633 kg CO2當(dāng)量；1塊竹展開砧板的碳儲(chǔ)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(dāng)量 (即凈碳排放量) ，進(jìn)而計(jì)算出1 kg竹展開砧板的碳足跡為-0.1614 kg CO2當(dāng)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(chǔ)存量）。

3 竹產(chǎn)品全生命周期碳循環(huán)過(guò)程

竹產(chǎn)品從竹子生長(zhǎng)發(fā)育（光合作用）、培育經(jīng)營(yíng)、采伐收獲、原料倉(cāng)儲(chǔ)、產(chǎn)品加工利用直至廢棄分解（分解作用）的全過(guò)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(yíng)）、原料生產(chǎn)（竹材或竹筍采集運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)）、產(chǎn)品加工利用（加工過(guò)程中各工序）、銷售使用和廢棄處置（分解作用）等5個(gè)主要環(huán)節(jié)，涉及碳固定、積累、儲(chǔ)存、封存和各個(gè)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(guò)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(gè)碳積累、儲(chǔ)存環(huán)節(jié)，涉及栽植、管理、經(jīng)營(yíng)等活動(dòng)中直接或間接碳排放；原料生產(chǎn)是連接營(yíng)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(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)過(guò)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(zhǎng)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(gè)過(guò)程中各工序的直接或間接碳排放；產(chǎn)品進(jìn)入消費(fèi)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(huì)延長(zhǎng)碳封存的時(shí)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(guò)程的碳足跡貫穿竹林培育、原料生產(chǎn)、竹產(chǎn)品加工及應(yīng)用等多個(gè)環(huán)節(jié)、多級(jí)供應(yīng)、多行業(yè)協(xié)同的過(guò)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(chǔ)存、封存與釋放情況和行業(yè)外部在營(yíng)林、原料生產(chǎn)、竹產(chǎn)品加工、銷售使用和廢棄過(guò)程中相關(guān)行業(yè)水、肥料、機(jī)械、電力、能源等消耗的碳排放情況。

通過(guò)竹產(chǎn)品全生命周期碳循環(huán)過(guò)程的測(cè)定分析，科學(xué)計(jì)測(cè)立竹、伐竹、竹加工等竹業(yè)各環(huán)節(jié)中CO2的吸收排放過(guò)程的碳足跡，為全面提升竹林碳匯功能、正確評(píng)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(jìn)竹產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)，對(duì)促進(jìn)竹林碳匯交易、實(shí)行竹產(chǎn)品或企業(yè)碳標(biāo)簽制度具有重要的科學(xué)指導(dǎo)意義。

4 竹產(chǎn)品 全生命周期碳足跡測(cè) 定框架與估算

對(duì)竹產(chǎn)品全生命周期各環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、測(cè)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(guò)數(shù)據(jù)收集、測(cè)定，開展竹產(chǎn)品全生命周期碳循環(huán)過(guò)程碳足跡計(jì)測(cè)。

4.1 竹產(chǎn)品全生命周期碳循環(huán)測(cè)定框架

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

碳儲(chǔ)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(jī)碳儲(chǔ)量；

碳排放：凋落物碳儲(chǔ)量、分解時(shí)間與釋放量；土壤呼吸碳排放量；栽植、管理、經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的人工、動(dòng)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?xì)w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(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)及剩余物利用活動(dòng)的人工、動(dòng)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?xì)w還或留存：加工剩余物及其生物量；

碳排放：?jiǎn)卧庸?、產(chǎn)品加工、副產(chǎn)品利用等加工過(guò)程中各工序所產(chǎn)生的人工、動(dòng)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(chǎng)的運(yùn)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(chǔ)量；分解時(shí)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(xué)采伐利用后實(shí)現(xiàn)自我更新，而不需要通過(guò)再造林更新，竹林生長(zhǎng)處于生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)平衡中，可以持續(xù)吸收固定碳、積累儲(chǔ)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(guò)竹產(chǎn)品使用，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的碳封存。目前尚未見對(duì)竹產(chǎn)品全生命周期碳循環(huán)測(cè)定研究，由于竹產(chǎn)品銷售使用、廢棄階段碳排放時(shí)間很長(zhǎng)，其碳足跡很難計(jì)測(cè)，在實(shí)際計(jì)算測(cè)定中，從竹產(chǎn)品角度，一般由原料到產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)測(cè)碳足跡，估算出竹產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的碳儲(chǔ)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(jìn)行計(jì)測(cè)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(yīng)芳（2012）研究[11]，四川毛竹林平均碳儲(chǔ)量為98.5140 t·hm-2，平均生物量為49.1393 t·hm-2，可以計(jì)算出毛竹林靜態(tài)碳儲(chǔ)量為2.005 kg·kg-1，竹林碳匯量為7.3517 kgCO2當(dāng)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(chǔ)量為135.95 t·hm-2，慈竹林生物量為111.70 t·hm-2， 可以計(jì)算出毛竹林靜態(tài)碳儲(chǔ)量為1.2171kg·kg-1，竹林碳匯量為4.4627 kgCO2當(dāng)量·kg-1。但竹林培育過(guò)程中水肥使用等碳排放缺乏計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)，無(wú)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(yíng)過(guò)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(duì)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(duì)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(yīng)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(jì)），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(jì)，每年碳轉(zhuǎn)移達(dá)3.6854 t·hm-2。可以看出，毛竹林竹材存留的碳吸收儲(chǔ)存8.5994 t·hm-2。而后續(xù)竹林2～3年自我更新，又可恢復(fù)到原有竹材碳積累12.2848 t·hm-2，說(shuō)明竹林碳積累儲(chǔ)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(jì)測(cè)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(chǔ)量，再轉(zhuǎn)化 為 儲(chǔ) 存CO2當(dāng) 量 為∶M=1.0430×0.5042×44/12=1.9283 kg，即1 kg竹展開砧板碳儲(chǔ)存為1.8488 kgCO2當(dāng)量；1 kg竹展開砧板的碳足跡為-0.1614 kgCO2當(dāng)量；進(jìn)而計(jì)算出1 kg竹展開砧板產(chǎn)品碳足跡為1.6874 kgCO2當(dāng)量（CO2封存1.6874 kg）。結(jié)合前述研究，按劉應(yīng)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(dāng)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(dāng)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(yīng)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(dāng)量·kg-1計(jì)，減去竹材碳轉(zhuǎn)移和加工過(guò)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(dāng)量，即竹林可儲(chǔ)存CO2達(dá)5.3415 kg·kg-1，說(shuō)明竹林具有巨大的碳儲(chǔ)存能力。但這個(gè)數(shù)據(jù)可能偏大，主要由于沒有計(jì)測(cè)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(guò)程（與竹家具、竹制品加工過(guò)程基本一致）的碳足跡為-0.4777 kgCO2當(dāng)量·kg-1（碳排放），碳轉(zhuǎn)移-1.8488 kgCO2當(dāng)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(dāng)量（竹林碳儲(chǔ)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(dāng)量·kg-1。參照前述研究的木質(zhì)紙制品生產(chǎn)過(guò)程碳足跡（與竹漿造紙加工生產(chǎn)過(guò)程基本一致）總量-1.7296CO2當(dāng)量（碳排放），碳轉(zhuǎn)移-1.8488 kgCO2當(dāng)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(dāng)量（竹林碳儲(chǔ)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(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，同時(shí)各竹種研究的有限性和碳生物量計(jì)算的不確定性, 限制了絕大多數(shù)竹種碳儲(chǔ)量的可靠評(píng)估；但通過(guò)估算可以看出，竹產(chǎn)業(yè)是一項(xiàng)綠色碳匯產(chǎn)業(yè)，竹林具有很強(qiáng)的固碳能力，同時(shí)具有提供水源涵養(yǎng)、固土保肥、食物和建筑材料、維持生計(jì)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(guó)家和國(guó)際旨在管理全球氣候變化影響的政策和機(jī)制中，對(duì)推進(jìn)竹林碳匯交易、促進(jìn)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(shí)意義。

5 研究展望

5.1 強(qiáng)化竹產(chǎn)品全生命周期碳足跡研究

通過(guò)前述調(diào)研分析，國(guó)際上竹林碳匯時(shí)空分布特征、竹林碳匯的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)、竹林碳匯的影響機(jī)制、竹林碳增匯減排技術(shù)等方面取得了一些重大進(jìn)展。但竹林碳匯研究?jī)H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(guó)際竹林碳匯交易的方法學(xué)還有待于進(jìn)一步探討；竹產(chǎn)品加工過(guò)程中各環(huán)節(jié)各種要素投入的碳排放測(cè)定方法、標(biāo)準(zhǔn)還需要多學(xué)科多部門協(xié)同進(jìn)行科學(xué)確定，推進(jìn)竹材產(chǎn)品碳足跡和碳標(biāo)簽的深入研究；從竹林培育、經(jīng)營(yíng)到竹材產(chǎn)品加工、銷售使用等全生命周期碳循環(huán)過(guò)程研究還有待深入；竹產(chǎn)品碳減排作用機(jī)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(zhǎng)發(fā)育、及時(shí)采伐、原料倉(cāng)儲(chǔ)、加工利用、產(chǎn)品使用以及分解釋放的全過(guò)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(yīng)鏈和價(jià)值鏈角度，探明竹林培育、竹材（筍）倉(cāng)儲(chǔ)、竹產(chǎn)品加工及應(yīng)用等多個(gè)環(huán)節(jié)的碳足跡管理機(jī)制，創(chuàng)新研發(fā)高效培育經(jīng)營(yíng)、及時(shí)采伐倉(cāng)儲(chǔ)、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(gè)環(huán)節(jié)碳增匯減排效應(yīng)，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(yīng)提升路徑

竹類植物一次種植，永續(xù)利用，生長(zhǎng)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(zhǎng)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(jìn)行碳封存。

因此，竹產(chǎn)品碳增匯減排效應(yīng)提升路徑主要在三個(gè)方面：

一是竹林可以持續(xù)積累儲(chǔ)存碳，是巨大的碳匯；竹林經(jīng)過(guò)科學(xué)培育、經(jīng)營(yíng)和采伐，及時(shí)采伐、及時(shí)儲(chǔ)存、及時(shí)使用，促進(jìn)竹林健康生長(zhǎng)，持續(xù)獲得更多竹原料，保證竹林碳儲(chǔ)量的持續(xù)增長(zhǎng)，發(fā)揮碳增匯作用，并通過(guò)碳匯交易，滿足企業(yè)、地區(qū)綠色發(fā)展的碳“減排”目標(biāo)需求。

二是竹產(chǎn)品及其使用可以長(zhǎng)期封存碳，具有碳排放滯后效應(yīng)，延緩碳排放；通過(guò)擴(kuò)大產(chǎn)量、提升質(zhì)量，提高產(chǎn)品碳封存體量，延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命，增加產(chǎn)品碳封存時(shí)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(yīng)，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(dá)到碳減排目標(biāo)要求。

“以竹代木”“以竹代鋼”“以竹代塑”等竹制品用來(lái)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?guó)推動(dòng)“基于自然的氣候解決方案”（NBS）的重要組成部分。近年來(lái)，中國(guó)氣候變化事務(wù)特別代表解振華在多個(gè)聯(lián)合國(guó)會(huì)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(xiàng)目的低碳建筑材料。2018年，李克強(qiáng)總理向首屆世界竹藤大會(huì)（北京，2 018.06）致賀信中指出，竹產(chǎn)業(yè)可以在應(yīng)對(duì)氣候變化方面發(fā)揮“獨(dú)特作用”。 目前，我國(guó)竹產(chǎn)業(yè)已從傳統(tǒng)的簡(jiǎn)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(gè)系列、近萬(wàn)種產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于建筑、裝飾、家具、造紙、包裝、運(yùn)輸、醫(yī)藥、食品、紡織、化工、電子、國(guó)防、航天等多個(gè)領(lǐng)域。

MOSO的可持續(xù)發(fā)展負(fù)責(zé)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(guò)重新造林恢復(fù)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(jì)方面的最具創(chuàng)新性的應(yīng)用，以及其他許多現(xiàn)代用途。對(duì)歐洲工業(yè)用竹制品進(jìn)行的研究表明，在其整個(gè)生命周期中，它們的生態(tài)成本較低甚至為負(fù)，甚至超過(guò)了森林管理委員會(huì)（The Forest Stewardship Council）認(rèn)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(dāng)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(guò)程碳排放。在竹林培育階段，強(qiáng)化高效培育、集約經(jīng)營(yíng)，減少人工、動(dòng)力、水肥等外部能耗、材料消耗；在原料生產(chǎn)階段，強(qiáng)化機(jī)械化采伐、就地初加工、標(biāo)準(zhǔn)化倉(cāng)儲(chǔ)，減少人工、動(dòng)力等外部能耗、材料消耗；在產(chǎn)品加工利用階段，強(qiáng)化機(jī)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(dòng)力、耗材等外部能耗、材料消耗；在銷售使用階段，強(qiáng)化大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)應(yīng)用，減少運(yùn)輸、人工等外部能耗；從而達(dá)到最大程度地減少碳排放。在廢棄處理階段，強(qiáng)化廢棄物再利用，延長(zhǎng)使用期限，延緩碳釋放時(shí)間。