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不同国家木质林产品碳流动对比

白彦锋 张守攻 姜春前

白彦锋, 张守攻, 姜春前. 不同国家木质林产品碳流动对比[J]. 浙江农林大学学报, 2014, 31(1): 72-77. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.01.011
引用本文: 白彦锋, 张守攻, 姜春前. 不同国家木质林产品碳流动对比[J]. 浙江农林大学学报, 2014, 31(1): 72-77. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.01.011
BAI Yanfeng, ZHANG Shougong, JIANG Chunqian. International comparison of carbon flows of harvested wood products[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2014, 31(1): 72-77. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.01.011
Citation: BAI Yanfeng, ZHANG Shougong, JIANG Chunqian. International comparison of carbon flows of harvested wood products[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2014, 31(1): 72-77. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.01.011

不同国家木质林产品碳流动对比

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.01.011
基金项目: 

国家林业公益性行业科研专项 201304315,200804004

中央级公益性科研院所基金项目 RIF2013-03

详细信息
    作者简介: 白彦锋,博士,从事森林生态学和碳计量方法研究。E-mail:baiyf@caf.ac.cn
    通信作者: 姜春前,研究员,从事气候变化和森林可持续经营研究。E-mail:jiangchq@caf.ac.cn
  • 中图分类号: S718.5;S7-98

International comparison of carbon flows of harvested wood products

图(3) / 表(1)
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-02-27
  • 修回日期:  2013-09-02
  • 刊出日期:  2014-02-20

不同国家木质林产品碳流动对比

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.01.011
    基金项目:

    国家林业公益性行业科研专项 201304315,200804004

    中央级公益性科研院所基金项目 RIF2013-03

    作者简介:

    白彦锋,博士,从事森林生态学和碳计量方法研究。E-mail:baiyf@caf.ac.cn

    通信作者: 姜春前,研究员,从事气候变化和森林可持续经营研究。E-mail:jiangchq@caf.ac.cn
  • 中图分类号: S718.5;S7-98

摘要: 木质林产品碳流动对维持森林生态系统和大气之间的自然碳平衡发挥着重要作用,为支持中国参加气候变化谈判,亟须掌握主要缔约国木质林产品的碳流动及其变化。分别采用政府间气候变化专门委员会(IPCC)缺省法、储量变化法、生产法和大气流动法等方法估算了包括中国在内的11个国家木质林产品的碳排放和碳储量,以及不同转化因子对其碳储量变化的影响。结果表明:美国、中国、巴西和加拿大等4个国家木质林产品的碳排放和碳储量结果均较高,中国的木质林产品是一个不断增长的碳库;采用的计量方法不同也将导致结果差异,储量变化法和生产法估算日本产品是一个碳库,但大气流动法的结果却相反;此外不同的转化因子将造成碳储量变化的结果差异。

English Abstract

白彦锋, 张守攻, 姜春前. 不同国家木质林产品碳流动对比[J]. 浙江农林大学学报, 2014, 31(1): 72-77. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.01.011
引用本文: 白彦锋, 张守攻, 姜春前. 不同国家木质林产品碳流动对比[J]. 浙江农林大学学报, 2014, 31(1): 72-77. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.01.011
BAI Yanfeng, ZHANG Shougong, JIANG Chunqian. International comparison of carbon flows of harvested wood products[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2014, 31(1): 72-77. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.01.011
Citation: BAI Yanfeng, ZHANG Shougong, JIANG Chunqian. International comparison of carbon flows of harvested wood products[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2014, 31(1): 72-77. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.01.011
  • 木质林产品的使用可以减缓气候变化[1],木质林产品的碳储量变化对森林生态系统和大气之间的自然碳平衡起着至关重要的作用,且这也包含在国家温室气体清单报告中[2-3]。此外,由于木质林产品最终作为垃圾填埋则可以将碳长期保存,并且木质林产品在一些领域可以替代化石燃料和钢铁或水泥等能源密集型产品的环保特性而使其在温室气体减缓领域备受青睐[4-5]。利用木质林产品的碳储量增加可以抵消部分温室气体排放,也是减少温室气体排放的一种具有潜力的方法,政府间气候变化专门委员会(IPCC)特别报告对此也予以肯定[6]。木质林产品碳储量对于评价温室气体的减排潜力和提交国家温室气体排放清单有着重要意义[4]。因此,研究木质林产品碳流动已经成为许多国家关注的问题。目前已有研究证明全球木质林产品的碳储量一直在增长,即使碳储量增加不明显,该库的增长潜力也相当大[7]。政府间气候变化专门委员会第2次评估报告估计每年全球木质林产品碳储量增加26.00 Mt·a-1[8]。目前,关于国家水平的碳流动研究主要是在缺省参数下完成的,国内外一些学者在缺省参数条件下利用储量变化法和大气流动法对木质林产品的碳储量进行了估算。Pingoud等[9]利用联合国粮农组织(FAO)统计数据估计全球木质林产品的碳储量增长为40.00 Mt·a-1;1998年达喀尔会议报告指出全球木质林产品碳库增长140.00 Mt·a-1,产品碳吸收相当于全球化石燃料碳排放的2%[2];Winjum等[3]利用大气流动法和储量变化法估算1990年全球森林采伐和木质林产品使用的碳排放量是980 Mt。林俊成[10]利用储量变化法和大气流动法对中国台湾地区的木质林产品碳储量进行了估算,阮宇等[11]假设产品的分解率符合指数变化,并利用IPCC缺省值估算了中国木质林产品的碳储量,但是利用IPCC缺省值估算中国木质林产品的碳储量有可能给估算结果带来潜在的不确定性。白彦锋等[12-13]利用中国的不同参数估算了中国木质林产品的碳储量以及替代钢筋水泥方面的减排潜力。本研究结合《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC)主要缔约方提交的有关木质林产品议题的案文报告,选择在森林资源和产品国际贸易方面具有代表性的美国、加拿大、德国、芬兰、澳大利亚、巴西、加蓬、巴布亚新几内亚、日本、马来西亚和中国等国家的木质林产品碳流动为研究对象,对比分析了不同碳计量方法下这11个国家木质林产品的碳排放和碳储量及其变化,研究结果以期为将来参与国际气候变化谈判提供支撑。

    • 为使结果具有可比性,本研究涉及到11个国家的原木和木质林产品的生产和贸易数据均来自联合国粮农组织(FAO)的统计数据。由于联合国粮农组织缺乏1961年以前的原木、锯材、人造板、纸和纸板以及其他工业原木产品的生产量、进出口量数据,并且1961年以前人口数量和经济发展与现在相比差别很大,故政府间气候变化专门委员会(IPCC)建议可以将1961年以前的产品碳储量忽略不计;此外,关于薪材的统计数据大多是推算而来,且薪材一般在采伐当年被消耗掉,因此,假设薪材的碳储量为0。假设产品的分解率随时间变化而恒定[3-4],估算过程中没有考虑回收和垃圾填埋的情况。各个转化因子见表 1

      表 1  木质林产品的基本密度、使用寿命、含碳率和树皮比例

      Table 1.  Basic density, lifetime, carbon fraction and bark fraction of different wood commodities

      木材/木质林产品基本密度[15-17]/(t·m-3)使用寿命/a含碳率/=树皮比例[18-20]/%
      工业原木0.4855010
      薪材0.48515010
      锯材0.4856050
      人造板0.5704050
      其他工业原木0.485205010
      纸和纸板0.9001050
      说明:①1.0 t风干纸张具有0.9 t烘干纸。
    • 木质林产品碳流动的估算是基于政府间气候变化专门委员会(IPCC)1996年提出的IPCC缺省法和1998年达喀尔会议上确立的用于估算木质林产品碳储量的碳计量方法:储量变化法、生产法和大气流动法[12-14]

    • 利用IPCC缺省法、储量变化法、生产法和大气流动法等4种碳计量方法估算的主要发达国家和发展中国家的2000年木质林产品的碳排放量结果如图 1所示:美国、中国、巴西和加拿大等4个国家的木质林产品碳排放量较高,其中美国木质林产品的碳排放量最高。4种方法分别估算美国木质林产品的碳排放量为85.08 ~120.96 Mt,中国木质林产品引起的碳排放为69.19~76.79 Mt,巴西木质林产品碳排放量为47.76~66.71 Mt,加拿大的木质林产品碳排放量为22.88~50.03 Mt。美国、中国、巴西和加拿大等4个国家的碳排放之所以高,是与这4个国家原木生产量和消费量密切相关,其中它们2000年原木生产量碳储量分别是120.96,76.95,66.71,和50.03 Mt。加蓬、巴布亚新几内亚和日本等国家木质林产品的碳排放较小,加蓬木质林产品的碳排放量为0.19~0.92 Mt。

      图  1  不同国家木质林产品碳排放比较

      Figure 1.  Comparison of carbon emissions from HWP in different countries

      由于IPCC缺省法认为采伐的木材产品的碳被立即释放到大气,因此,该法估算的各国木质林产品的碳排放要高于另外3种计量方法的估算结果。尽管日本原木的生产量不高,但是储量变化法和大气流动法估算结果却显示其碳排放量不低。这主要是由于日本进口大量的木质林产品在国内消费所导致的,2000年日本的原木消费量(碳)是8.76 Mt,而原木生产量(碳)仅为4.50 Mt。虽然中国原木生产量很高,但是由于中国木质林产品中有相当一部分被用作薪材消耗,从而短期内将固定的碳释放到大气,再加上中国木材的加工利用率不高也导致了中国碳排放量的结果较高。巴西、加蓬和巴布亚新几内亚也是薪材在国家木质林产品碳排放中占有很大的比例,除加蓬生产法估算薪材碳排放比重是加蓬碳排放总量的34%外,其余方法各国薪材碳排放所占比重范围是59%~95%,并且这几个国家的贸易又是以出口为主。马来西亚由于是木质林产品净出口国,因此,大气流动法估算的木质林产品碳排放结果要高于储量变化法和生产法估算的碳排放结果。

    • 利用储量变化法、生产法和大气流动法估算不同国家2000年木质林产品的碳储量结果如图 2显示:美国、加拿大、中国和巴西等4国木质林产品的碳储量较大,其中美国木质林产品的碳储量最大,高达1 761.85~1 836.84 Mt;加拿大的木质林产品碳储量为874.71~1 041.34 Mt,中国的木质林产品碳储量为385.59~484.52 Mt。加蓬和巴布亚新几内亚的碳储量相对于其他国家而言较小,储量变化法、生产法和大气流动法分别估算巴布亚新几内亚2000年木质林产品碳储量分别是25.70,17.50和17.90 Mt;加蓬木质林产品的碳储量分别是11.20,14.10和19.10 Mt。

      中国和巴西相比,储量变化法和生产法估算中国木质林产品的碳储量结果要高于巴西国家的碳储量,但是大气流动法略低于巴西国家的碳储量14.00 Mt;储量变化法估算的2000年中国木质林产品的碳储量结果最高,而巴西是大气流动估算的碳储量结果最高,主要是由于中国以进口木质林产品为主,巴西则以出口木材为主的缘故。大气流动法估算日本2000年木质林产品的碳储量是-139.73 Mt,说明日本木质林产品库是一个碳源,这主要是由于日本是木质林产品净进口国,大气流动法认为进口将不会增加进口国家的碳储量,但是进口产品若在进口国消费所产生碳排放要计入产品的消费国,因此,对于进口的木质林产品是一个潜在的碳源;另一方面由于日本的木质林产品的历史排放已经超过了当年进入木质林产品库的碳储量,因此整体表现为一个碳源。

      图  2  不同国家木质林产品碳储量比较

      Figure 2.  Comparison of carbon stock in HWP in different countries

    • 木质林产品碳储量变化的大小能够反映其碳储量增长的快慢程度,然而转化因子对碳储量变化的估算结果也会产生较大的影响。日本学者Hashimoto等[3, 23]基于Winjum等转化因子估算了日本、美国、加拿大、芬兰、德国和澳大利亚等主要发达国家1990-1999年木质林产品的年平均碳储量变化。本研究基于表 1中转化因子估算这些国家同期的碳储量变化,结果显示:基于转化因子不同导致估算结果不同(图 3);另外一个原因是Hashimoto等计算过程中考虑垃圾填埋和回收部分木质林产品对碳储量变化的影响。由图 3可以看出:尽管转化因子来源不同,但是两者估算的美国、日本和加拿大以及中国的碳储量变化结果都较高,这4个国家1990-1999年间木质林产品碳库增加比较快,美国木质林产品的碳库增长最快,但Hashimoto等估算的结果要高于本研究的结果12.60 Mt·a-1。中国木质林产品碳储量变化结果仅次于美国且碳储量是在不断增加,说明中国1990-1999年木质林产品是一个碳库,中国木质林产品的年平均碳储量变化是9.80 Mt·a-1,也证明了中国木质林产品是一个不断增长的碳库。芬兰和澳大利亚木质林产品的碳储量增长与其他发达国家和中国相比增长比较缓慢,本研究数据估算芬兰和澳大利亚木质林产品碳储量变化的平均值分别为0.40 Mt·a-1和1.80 Mt·a-1。由此可见,不同转化因子对木质林产品的碳储量变化结果有一定的影响,但是不同国家国情的差异导致碳储量变化的结果也不尽相同。

      图  3  不同转化参数估算的木质林产品的碳储量变化结果对比

      Figure 3.  Comparison of carbon stock change of HWP in use between Hashimoto and this paper

    • 森林由于采伐使得固定在森林中的碳被转移到木质林产品中,且这部分碳不是立即被释放到大气中。通过延长木质林产品的使用寿命和替代能源密集型产品等途径可以减缓碳的释放[3, 6],因此,木质林产品的碳流动问题成为当前国际气候变化谈判中各国比较关注的一个问题。为更好地为中国参加国际气候变化谈判提供数据支持,本研究基于FAO木质林产品数据,对比分析了应用不同碳计量方法学估算11个国家木质林产品的碳排放和碳储量,并分析了不同转化因子对碳储量变化估算结果的影响。主要结论如下:①美国、中国、巴西和加拿大等4个国家的木质林产品碳排放量和碳储量结果均较高,且碳排放量依次降低,但是它们碳储量由大到小的顺序是美国、加拿大、中国和巴西;加蓬和巴布亚新几内亚的木质林产品的碳排放和碳储量最小。②除日本、德国和芬兰外,相对于其他计量方法,IPCC缺省法估算的碳排放量最大;储量变化法估算的中国、日本、美国、德国、澳大利亚和巴布亚新几内亚等国的储量结果比另两种方法的结果均高。中国木质林产品碳排放量高主要是由于薪材的使用和木材综合利用率低造成的,建议通过提高长寿命产品的使用和提高木材综合利用率的途径减少中国木质林产品的碳排放。③采用的计量方法不同可能导致不一样的结果。储量变化法和生产法估算日本的木质林产品是一个碳库,但是大气流动法的估算结果表明日本是一个碳源。利用前2种方法估算中国的木质林产品碳储量结果要高于巴西的结果,但大气流动法的估算结果却是巴西产品的碳储量高于中国产品。④美国、中国、日本、加拿大和德国的木质林产品的碳储量变化较高,说明这4个国家木质林产品碳储量增长较快。转化因子不同将会造成碳储量估算结果差异,但不会影响到这些国家碳储量变化的快慢程度。建议今后中国开展不同转化因子对估算结果的敏感度分析的研究。⑤此外,中国1990-1999年木质林产品是一个不断增长的碳库,且储量变化法的估算结果要优于另外2种计量方法。不同计量方法应用将会导致碳储量估算结果的差异,今后中国应加强导致不同计量方法应用的结果差异的内在机制研究。

参考文献 (23)

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