森林采運作業過程碳排放研究

姚志斌

摘 要：在經濟發展的同時，生態環境建設也是必不可少的可持續性發展項目，只有在結合實際需求的基礎上，不斷優化森林砍伐結構，才能從根本上提高森林資源利用效率，與此同時，林木也能夠健康生長，但是一旦開采環節缺少合理性及科學性依據，這必然會為生態環境建設帶來不利影響。依托于生命周期評價法，對采運作業的合理性進行判斷，就能對流程化項目中的溫室氣體排放量做出精準衡量。本文就森林采運作業的細化項目入手，針對碳排放量做出了相應理論研究，在此基礎上得出了碳排量規律及結論。

關鍵詞：森林；采運作業；碳排放研究

全球氣候變暖目前已經成為社會各界廣泛關注的重點問題，在學術界開展了大量理論研究工作后，相應概念也逐漸產生，為了對節能減排工作作出量化研究，就需要對碳排放總量及產生規律作出記錄及參數考量，在我國先后提出碳足跡等概念后，該理念也得到了大量學者的支持及研究，在不斷延伸研究范疇的同時，其中涵蓋的細化項目也愈發豐富起來。森林是陸地生態系統中尤為重要的組成部分，同時這也是碳排放量最多的存儲式量化空間，雖然我國開展了大量的碳足跡研究工作，但是局限性問題卻比容忽視。

一、研究方法及數據來源

森林采運作業實際上就是通過將山上的樹木進行適量開采，而后將其作為產品形式運送至需求平臺上，雖然這一階段基本是以樹木運輸為主，但是其碳排放量卻能夠與生命周期評價法的B2B模式相符合，該模式是當今時代發展所形成的新型運行形式，在實際操作過程中中間模式具有一定的省略性，由于其運行標準具有一定的特殊性從，產品生命周期通常是由起點直接到達終點的迅速化模式組織，其中涵蓋著區別性銷售及運送至目的地，產品零售或者是達到消費者手中、作為什么用途等都不在其考量范疇中。

任何項目的推進都需要有流程化內容做依托，該評價也是如此，首先，要根據實際情況，制定出采運作業規范化推進流程。通常情況下在將樹木砍伐后，還需要對將樹木根部砍伐徹底，在實際處理時可以根據現場條件對其進行調整，其中最為簡便的方法就是將砍伐后的樹木直接帶離砍伐現場，在到達楞場后再開展后續打枝造材作業，在這一階段中就能獲得相應原木及枝丫；或者是可以在現場開展造材活動，而后再將完成處理后的原木運送到楞場，在這種情況下的枝丫就可以留在砍伐現場中。

從當前形勢來看，在森林采運作業中應用最為廣泛的工具就是油鋸，雖然彎把鋸也具有一定的應用優勢，但是在實際應用過程中它卻可以針對復雜環境為采運作業提供便利基礎，因此在森林資源分布較為稀松的地區，應用該種設備是具有一定優勢的。集材方式主要有拖拉機集材、索道集材、人力擔筒、土滑道集材等，本文只討論拖拉機集材與索道集材；運材方式分陸路運輸及水路運輸兩種，由于水路運輸目前已較少。

其次，確定邊界和排放類型。以森林采運生產工藝為基礎，初始邊界劃分在采伐階段，終止邊界劃分在運材階段。收集數據并計算。計算碳足跡需要兩類數據：活動水平數據和排放因子。活動水平數據指采運過程生命周期中涉及的所有材料和能源。考慮到本文的研究尺度，采用過程分析法計算森林采運作業過程碳排放，其中的溫室氣體主要有二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O），以1m3木材為基本研究單位，算出1m3木材在采伐段、集材段、運材段中的碳排放。由于采用不同的采集運作業方式所消耗的燃油、電力等化石燃料的種類不一，單獨比較某一類型化石燃料不夠全面、準確，因而需使各類能源消耗轉換為標準煤來計算二氧化碳（CO2）。

二、結果探究

排放類型一主要為采運作業中的燃料消耗，包括伐木、造材使用的油鋸、集材使用的拖拉機或索道和運材使用的農用車或汽車。采伐段包括伐木和造材兩個過程，伐木包括伐木前準備工作和油鋸操作手；造材有人力比計、打枝和油鋸操作手等；集材段有集材工作（如人力溜坡）和歸楞等；運材段主要為木材的裝卸。伐木作業使用的油鋸平均耗油為0.03kg/m3，若造材作業均使用油鋸，其油鋸的使用時間約為伐木的1.5倍，因此平均油耗約為0.045kg/m3。

集材拖拉機的平均油耗為0.095kg/（m3·km），索道的平均油耗為0.5kg/（m3·km）。運材汽車的平均油耗為0.042kg/（m3·km），農用車的平均油耗為0.07kg/（m3·km）。森林采運作業中由燃料引起的碳排放除了與產生的溫室氣體有關，還與集運距離有關。對采運作業進行相關研究，并對伐區實驗地集運距離進行實地調查，受本文研究條件的限制，文中的集運材距離參照他們的實地調查值，選取拖拉機集材距離為3km，索道集材距離為350m，運材距離為40km。

從表1可以看出，燃料消耗產生的溫室氣體主要是CO2，占總排放量的99.66%，CH4、N2O排放則較少，幾乎可忽略不計。采伐段排放的溫室氣體最少，其次是集材段，運材段由于運距較大，產生的排放量最多。集材段，索道集材排放的二氧化碳當量是拖拉機集材的61.4%； 運材段，汽車運材排放量低于農用車運材。排放類型二為電力碳排放，對電力的消耗主要體現在生產工人的生活耗電。據統計，全國人均生活用電量0.8kWh/天，所以各階段的耗電量可估算為0.8×工kWh。采用0.754 kg/kWh 作為電力碳排放系數。采運作業中并無直接的鋼材消耗，但林業機械設備的制造會大量消耗鋼材。

三、結論與討論

森林生態系統以其巨大的生物量貯存了大量的碳，據已有資料統計，每立方米木材貯存的碳量可達0.205～0.34t。以生命周期評價法B2B模式為基礎，對森林采運中的碳排放進行分析，結果表明：每立方米木材在采運過程中產生的碳排放為7.530 6～11.6598kg，約占其固碳能力的2.2%～5.7%。4種作業模式中，油鋸采伐+索道集材+汽車運材產生的碳排放最少，為最優作業模式。

當前，生態承載能力已成為制約經濟發展的最突出問題之一。合理選擇采集運設備是森工作業減排的有效手段。采運過程的碳排放主要體現于燃料的消耗，若要降低其在生命周期的碳排放，在實際生產中，首先應根據林木條件和外部條件選擇合適的設備，這樣才能使較低的成本產生較高的運行效率；其次在設備安排上應在充分保障采造設備的基礎上，使集運材設備的生產力與其相差不大，否則容易造成后期集材設備需求激增等問題。

參考文獻：

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