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臧良震1，張彩虹2
(1清華大學(xué)中國農(nóng)村研究院，北京100084；2北京林業(yè)大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院，北京100083)
摘要：基于各省份林業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，文中利用自下而上分析方法測算了中國林木生物質(zhì)能源的資源潛力，并對變化趨勢進(jìn)行分析。結(jié)果表明：1993—2013年中國林木生物質(zhì)能源資源潛力由0.78億t標(biāo)準(zhǔn)煤增長到1.05億t標(biāo)準(zhǔn)煤，20年間增長了34.62%；從資源構(gòu)成來看，灌木平茬剩余物和采伐剩余物是林木生物質(zhì)能源的主要供給來源；從區(qū)域變化來看，不同省份資源潛力呈現(xiàn)明顯差異，但全國平均水平的逐步提高并非個別省份資源潛力大幅度提高使然，而是絕大部分省份資源潛力的共同增長促成了平均水平的連年提高。
林木生物質(zhì)能源是一種蘊藏在森林中的能量，具有污染少、灰分低、可再生等特性，并且林木在生長過程中可以有效地吸收大氣中的二氧化碳，因此林木生物質(zhì)能源在溫室氣體減排方面發(fā)揮了重要作用。中國森林資源極為豐富，全國森林面積達(dá)到20769萬hm2，活立木總蓄積量達(dá)到164.33億m3[1]。豐富的森林資源為中國林木生物質(zhì)能源的開發(fā)利用奠定了良好基礎(chǔ)。許多研究者已對林木生物質(zhì)能源資源的狀況進(jìn)行了分析和評價，主要側(cè)重于微觀區(qū)域林木生物質(zhì)能源資源潛力評價[2－5]、具體類型林木生物質(zhì)能源資源潛力評價[6－8]和基于資源收集半徑的資源潛力評價[9－10]等幾個方面。總體來看，現(xiàn)有研究具有較強的應(yīng)用價值但也存在許多不足之處，如研究數(shù)據(jù)多采用截面數(shù)據(jù)、研究對象聚焦于某一具體區(qū)域、研究內(nèi)容局限于某一具體能源類型等，并且在林木生物質(zhì)能源資源的種類、數(shù)量、分布等方面還缺乏系統(tǒng)性分析，尤其是從全國各省份的角度探索資源量的區(qū)域分布及變化等問題還有待進(jìn)一步探索。為此，本文將在對林木生物質(zhì)能源資源類型進(jìn)行界定的基礎(chǔ)上，采用各省份的林業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)測算中國整體林木生物質(zhì)能源的資源潛力，并對資源的構(gòu)成及空間變化狀況進(jìn)行分析，為中國林木生物質(zhì)能源的產(chǎn)業(yè)布局及發(fā)展提供相應(yīng)的理論支持。
1指標(biāo)選取與數(shù)據(jù)來源
1.1指標(biāo)選取
本文采用自下而上的系統(tǒng)分析方法構(gòu)建林木生物質(zhì)能源資源潛力估算模型，根據(jù)來源不同將林木生物質(zhì)能源來源劃分為3個部分，即林木生長剩余物、林業(yè)生產(chǎn)剩余物和能源林采伐物。林木生長剩余物是指在非保護(hù)區(qū)域內(nèi)生長的且尚未列入工業(yè)用材采伐的林木所產(chǎn)生的剩余物資源，主要產(chǎn)生于為促進(jìn)生長而采取的一系列生產(chǎn)活動過程中，包括灌木平茬剩余物、經(jīng)濟林撫育管理剩余物和四旁樹撫育修枝剩余物等。林業(yè)生產(chǎn)剩余物是在森林經(jīng)營和生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的林木剩余物，主要包括苗木修枝、定桿及截桿剩余物，中幼齡林撫育剩余物，森林采伐剩余物，林產(chǎn)品生產(chǎn)加工剩余物。能源林采伐物是指以生產(chǎn)林木生物質(zhì)能源為主要目的的林木經(jīng)過采伐后所產(chǎn)生的林木生物質(zhì)資源，通常情況下主要包括薪炭林和油料能源林2種類型，但當(dāng)前油料能源林種類較多，且中國尚未對油料能源林進(jìn)行系統(tǒng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，因此本文只選取薪炭林。
1.2數(shù)據(jù)來源
本文分別通過灌木林地面積、經(jīng)濟林面積、四旁樹株數(shù)、苗木產(chǎn)量、中幼齡林撫育面積、年森林采伐限額、商品材產(chǎn)量、竹材產(chǎn)量和薪炭林面積9個具體指標(biāo)測算林木生物質(zhì)能源資源潛力，數(shù)據(jù)主要來自于《全國森林資源清查結(jié)果報告》、《中國林業(yè)統(tǒng)計年鑒》和《森林采伐限額匯總表》。由于部分?jǐn)?shù)據(jù)每5年統(tǒng)計1次且個別區(qū)域存在缺失數(shù)據(jù)，本文只選取1993年、1998年、2003年、2008年和2013年5個年份作為研究時間點，并選取除港、澳、臺地區(qū)之外的其他31個省份為研究對象。
2研究方法
林木生物質(zhì)能源資源潛力通常包括4個部分，即林木生物質(zhì)資源實物總蘊藏量、林木生物質(zhì)資源可獲得量、林木生物質(zhì)資源可利用量和林木生物質(zhì)能源潛力總量。
2.1林木生物質(zhì)資源實物總蘊藏量計算方法
林木生物質(zhì)資源實物總蘊藏量是指理論上森林資源所擁有的可再生能源資源量，可通過以下公式計算得出：
2.2林木生物質(zhì)資源可獲得量計算方法
林木生物質(zhì)能源資源主要來自剩余物和能源林。以上所計算的林木生物質(zhì)資源實物總蘊藏量中既包含剩余物和能源林部分，也包含其他工業(yè)生產(chǎn)活動所需的主干、果實等部分。因此可獲得的剩余物和能源林這部分林木生物質(zhì)資源量稱為林木生物質(zhì)資源可獲得量，可通過以下公式計算得出：
2.3林木生物質(zhì)資源可利用量計算方法
林木生物質(zhì)資源可利用量是指林木生物質(zhì)資源可獲得量中可以用來進(jìn)行能源生產(chǎn)的生物質(zhì)總量，主要是通過林木生物質(zhì)資源可獲得量與可利用系數(shù)相乘獲得：
2.4林木生物質(zhì)能源資源潛力總量計算方法
林木生物質(zhì)能源資源潛力總量是指最終可獲得的林木生物質(zhì)資源量中所蘊含的能源總量，即將可利用資源量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)煤之后的總量，由林木生物質(zhì)資源可利用量與林木折標(biāo)煤系數(shù)相乘獲得。根據(jù)《中國能源統(tǒng)計年鑒》中所確定的各種能源折標(biāo)煤參考系數(shù)，本文選取折標(biāo)煤系數(shù)為0.571，即林木生物質(zhì)能源資源潛力總量Ld可由以下公式計算得出：
2.5核密度估計法
本文利用核密度估計法分析中國林木生物質(zhì)能源資源潛力總量收斂的動態(tài)性和長期趨勢。假設(shè)X1、X2……Xn為獨立同分布樣本，則核密度經(jīng)驗分布函數(shù)為：
3結(jié)果與分析
3.1時間變化
通過以上計算公式，本文首先測算了1993年、1998年、2003年、2008年和2013年中國林木生物質(zhì)資源實物總蘊藏量、可獲得量和可利用量。具體來看，1993年中國林木生物質(zhì)資源實物總蘊藏量為8.71億t，1998年增加到9.81億t，2003年略有降低(9.71億t)，2008年后又開始增長(當(dāng)年為11.34億t)，2013年達(dá)到12.09億t，總體呈現(xiàn)上升趨勢。與林木生物質(zhì)資源實物總蘊藏量的變化趨勢相同，林木生物質(zhì)資源可獲得量在1993年為4.36億t，1998年為4.92億t，2003年降為4.74億t，2008年后開始增加(當(dāng)年為5.37億t)，2013年達(dá)到5.68億t。與前兩者的變化狀態(tài)有所不同，林木生物質(zhì)資源可利用量呈持續(xù)上升趨勢，2003年未出現(xiàn)下降，5個年份林木生物質(zhì)資源可利用量分別為1.51億t、1.69億t、1.71億t、1.92億t和2.04億t。總體來看，以上三者的變化較為穩(wěn)定，未出現(xiàn)較大幅度的波動。
中國林木生物質(zhì)能源資源潛力總量在1993—2013年整體呈現(xiàn)出逐漸上升趨勢，1993年為0.78億t標(biāo)準(zhǔn)煤，1998年達(dá)到0.86億t，2003年仍為0.86億t標(biāo)準(zhǔn)煤，2008年為0.99億t，2013年達(dá)到1.05億t，20年間增長了34.62%。
3.2資源結(jié)構(gòu)
綜合來看，林木生物質(zhì)能源資源潛力總量的構(gòu)成主要包括灌木平茬剩余物和采伐剩余物2類。5個年份灌木平茬剩余物林木生物質(zhì)能源資源潛力在總量中所占比例平均值為50.27%，采伐剩余物為26.95%，二者合計高達(dá)77%。其他類型林木生物質(zhì)能源資源按比例從高到低依次為薪炭林，經(jīng)濟林撫育管理剩余物，四旁樹撫育修枝剩余物，林產(chǎn)品生產(chǎn)加工剩余物，苗木修枝、定桿及截桿剩余物，中幼齡林撫育剩余物，竹材加工剩余物，其所占比例分別為8.07%、6.29%、3.94%、1.91%、1.90%、0.50%和0.17%。
從各種資源的構(gòu)成變化來看，除灌木平茬剩余物和采伐剩余物外，其他種類的林木生物質(zhì)能源資源在潛力總量中所占比例變化較為平穩(wěn)。灌木平茬剩余物林木生物質(zhì)能源資源在潛力總量中所占比例在研究期內(nèi)整體呈現(xiàn)上升趨勢，只在2013年略有下降，1993年、1998年、2003年、2008年和2013年分別為40.3%、42.45%、55.37%、57.27%和55.98%；采伐剩余物林木生物質(zhì)能源資源在潛力總量中所占比例呈現(xiàn)出先下降后上升的趨勢，分別為32.04%、31.85%、21.65%、24.05%和25.18%。
3.3區(qū)域變化
圖1反映了中國林木生物質(zhì)能源資源潛力總量的核密度估計曲線，橫軸表示林木生物質(zhì)能源資源潛力總量，縱軸表示核密度。總體來看，中國林木生物質(zhì)能源資源潛力總量的區(qū)域變化呈現(xiàn)出以下特征。
首先，不同省份的林木生物質(zhì)能源資源潛力總量存在明顯差異。從圖1中可以看出，5條曲線均呈現(xiàn)“雙峰”分布態(tài)勢，2個主峰之間距離較遠(yuǎn)，對應(yīng)的核密度值差異較大，并且第1主峰所對應(yīng)的林木生物質(zhì)能源資源潛力總量較低，第2主峰對應(yīng)的值較高。這充分表明，各省份的林木生物質(zhì)能源資源潛力總量在分布方面存在較大差異，且絕大部分省份林木生物質(zhì)能源資源潛力均處于較低水平，只有少部分省份處于較高水平。從5年平均值來看，林木生物質(zhì)能源資源潛力總量較高的地區(qū)主要包括四川、云南、西藏、廣西等西南地區(qū)省份以及內(nèi)蒙古自治區(qū)，較低的區(qū)域主要包括海南、江蘇、寧夏、北京等省市。
其次，大部分省份的林木生物質(zhì)能源資源潛力總量逐步增加。1993—2013年5條曲線均緩慢地向右移動，尤其是第1主峰所對應(yīng)的林木生物質(zhì)能源資源潛力總量在不斷增加，絕大部分省份均分布在第1主峰所對應(yīng)的資源量周圍。這表明，絕大部分省份的林木生物質(zhì)能源資源潛力總量呈現(xiàn)出緩慢增長趨勢。
再次，大部分省份林木生物質(zhì)能源資源潛力總量的共同增加是促使全國平均水平逐步提高的主要原因。從圖1中可以看出，1993—2013年第1主峰兩側(cè)的曲線逐步變寬，各省份林木生物質(zhì)能源資源潛力總量的差異在逐步加大，但是變動幅度較小。與此同時，核密度估計曲線右側(cè)部分變化幅度較大，但是僅有少數(shù)省份分布在第2主峰周圍。這說明，長期以來中國林木生物質(zhì)能源資源潛力總量的增加主要源于絕大部分省份資源潛力水平的共同提高，個別省份的大幅增加是導(dǎo)致各省份之間資源潛力總量存在差距的主要原因。
4結(jié)論與展望
本文運用自下而上分析方法對中國林木生物質(zhì)能源資源潛力進(jìn)行了測算，結(jié)果表明：1)在資源總量方面，中國林木生物質(zhì)能源資源實物總蘊藏量、林木生物質(zhì)能源資源可獲得量、林木生物質(zhì)能源資源可利用量和林木生物質(zhì)能源資源潛力總量總體上呈現(xiàn)出上升的變化趨勢，1993—2013年林木生物質(zhì)能源資源潛力總量由0.78億t標(biāo)準(zhǔn)煤增長到1.05億t標(biāo)準(zhǔn)煤，20年間增長了34.62%；2)在結(jié)構(gòu)方面，林木生物質(zhì)能源資源潛力總量的構(gòu)成主要包括灌木平茬剩余物林木生物質(zhì)能源資源和采伐剩余物林木生物質(zhì)能源資源，兩者合計所占比例高達(dá)77%；3)在區(qū)域分布變化方面，1993—2013年雖然不同省份林木生物質(zhì)能源資源潛力總量呈現(xiàn)明顯差異，但是絕大部分省份表現(xiàn)出逐步遞增的變化趨勢，并且資源量的增加主要來源于絕大部分省份資源潛力水平的逐步共同提高，個別省份的大幅提高是省份之間存在差距的主要原因。整體而言，中國林木生物質(zhì)能源資源潛力巨大，資源潛力持續(xù)增加并且變化穩(wěn)定，穩(wěn)定的資源條件為林木生物質(zhì)能源的開發(fā)提供了良好基礎(chǔ)。在林木生物質(zhì)能源開發(fā)過程中，一方面應(yīng)著重開發(fā)利用資源潛力較大的灌木平茬剩余物和采伐剩余物，另一方面也應(yīng)根據(jù)區(qū)域內(nèi)資源潛力總量水平建立長期穩(wěn)定的供給機制，實現(xiàn)林木生物質(zhì)能源與其他能源的互補發(fā)展。
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