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張衛東，張蘭，張彩虹，于丹
（北京林業大學經濟管理學院）
摘要：林木生物質能源具有很大的開發價值和利用潛力。目前我國林木生物質能源的發展尚處于起步階段，資源分類及資源量的估計方法也有待統一和完善。基于對林木生物質能源資源的概念界定及其主要來源，對林木生物質能源資源進行分類，并采用自下而上的估計方法，結合我國最新的森林資源清查數據，分析林木生物質能源資源各組成部分的資源量和可利用情況。
現代生物質能源的開發利用，是目前備受重視和研究的熱點問題。而林木生物質能源以其巨大的資源潛力（占地球固定能量的90％）和多形式利用等優勢，成為現代生物質能源開發利用的重要類型。現代林木生物質能源作為一種高效的清潔能源，其CO2凈排放量幾乎為零，對其進行合理開發利用，不僅可以減少人類對化石燃料的依賴，緩解能源供給的緊張局面，同時，這種清潔能源的利用還能減少對環境的污染，為解決氣候變暖問題做出貢獻，達到經濟與環境的和諧統一發展。
自20世紀90年代以來，世界各國學者對全球及不同地區的林木生物質能源資源潛力和開發利用進行了多情境下的數量分析。由于研究范圍和研究對象等存在一定的差異，采用的方法和結果也不盡相同，如采用Energy-MELA模型、生物質能源需求與供給模型、自下而上模型對不同地區的林木生物質能源資源潛力和開發規模進行量化研究[1-3]。近年來，我國也有部分學者對林木生物質能源資源類型及數量進行了初步調查和研究[4-9]，但由于估算方法較為粗略，缺乏統一性，其結果具有一定的爭議。本文借鑒了Smeets等[3]提出的自下而上的資源估算模型，并結合我國森林功能和林業資源現狀，對林木生物質資源的能源化利用進行分析，確定林木生物質能源資源類型，并對其進行量化估計。
一、林木生物質能源資源構成
（一）林木生物質能源資源概述
林木生物質資源是指所有來自林木的生物質資源總量，也稱為森林生物量。而林木生物質能源資源是指可以進行能源化利用的林木生物質資源。在林木生物質資源總量中，一部分作為環境的平衡者，用以調節氣候、凈化空氣、涵養水土、防風固沙等，是自然界中不可缺少的角色；另一部分稱為可獲得利用的資源，作為人類的生產資料和生活資料，是人類最重要的物質原料之一。在人類利用林木資源的生產和生活過程中，不可避免地會產生很多林木廢棄物或林木剩余物；同時，為滿足生活能源利用也需專門進行能源林（薪炭林）種植，這兩部分林木資源則成為現階段進行林木生物質能源開發利用的主要原料來源。
（二）林木生物質能源資源類型
這里根據林木生物質能源資源的來源，將其分為3類：第1類是林地生長剩余物，是指在較低保護級別林地（如我國Ⅳ級保護林地）或非林地上生長的林木，且并未被列入工業用材采伐的林木剩余物資源；第2類是林業生產剩余物，是指在森林經營和生產過程中形成的林木剩余物；第3類是能源林采伐物，包括現階段專門用作能源的薪炭林和生物質能源林。在我國，林地生長剩余物是指在上述第1類所指林地上，為促進林木茁壯生長而采取的一系列林地經營活動，其間產生的剩余林木生物質，如灌木平茬、經濟林、“四旁”疏林、城市綠化撫育修枝等產生的林木剩余物。林業生產剩余物是指在森林經營過程（包括森林培育、地力維持和木質林產品可持續生產3個階段）中產生的林木剩余物，主要有苗木修枝、定桿及截桿剩余物，幼林（未成林）撫育，公益林撫育間伐、采伐，以及林產品生產加工剩余物和廢舊木制品等。
結合我國森林經營和林地管理情況，林木生物質能源資源的具體分類及構成情況如圖1所示。
二、我國林木生物質能源資源初步估算
（一）自下而上的估算模型
根據林木生物質能源資源的來源和類型，這里采用自下而上的系統分析思想構建資源估算模型，對林木生物質能源資源進行多樣化的量化估計[10]。
（二）林木生物質能源資源量估算結果
1.林地生長剩余物
林地生長剩余物=灌木平茬剩余物+經濟林撫育修枝剩余物+“四旁”、疏林撫育修枝剩余物+城市綠化撫育修枝剩余物。根據林地生產剩余物的估算模型，結合《第八次森林清查報告》和《中國林業統計年鑒》（2013），可得出估算結果（詳見表1）。公式中的剩余物折算系數ui和剩余物可利用系數vi是根據各大林區獲得的樣地實驗數據，并結合有關文獻得出的。各相關系數如表1所示[5-14]。對于城市綠化更新與修剪剩余物，根據國家綠化委員會的城市綠化資料，我國平均每年林木修剪和樹木更新產生的剩余物達0.4億t，約0.2億t可作為能源資源被利用。
2.林業生產剩余物
1）苗木培育和撫育問伐剩余物。森林撫育問伐剩余物是通過對森林實施撫育、間伐和林下清理等活動產生的除木材標準以外的部分，包括小徑木、枝梢、灌木、樹皮、樹葉、樹根等。當前，森林撫育主要以中幼林為對象，產生的大量剩余物堆積在林中，很容易產生病蟲害，同時極易引起森林火災。據統計，2013年我國森林中幼林撫育面積為784.72萬h㎡[13]”，通過公式（2）計算，可產生撫育剩余物、林木剩余物565萬t。另據相關文獻研究¨，森林撫育間伐還包括林下灌叢的修枝、清理和對森林進行修剪，防火道清理火燒木、病蟲死樹等產生的林木廢棄物，這部分資源量近2億t。2013年，我國造林約610.01萬h㎡，造林使用苗木及綠化苗木量約17.6億株，年產生的育苗修枝、定桿和截桿剩余物約220萬t。
2）林木采伐、造材剩余物。根據“十二五”期間全國森林采伐限額，2013年我國每年采伐指標為2.75億m³，木材產量為1.15億m³。這里用采伐限額代替林木總采伐量，根據公式（3）計算出采伐、造材剩余物產出比例約58％。在林木采伐剩余物中，絕大部分被用于繼續加工生產，僅有一小部分被丟棄，可在今后用于生產林木生物質能源。根據已有文獻[8]，可以估計出林木采伐和造材剩余物可回收比例約為26.14％。
綜上，采伐、造材剩余物總量L22=2.75×58％×26.14％=0.42億m³，折合生物量約為0.49億t。
3）林產品生產加工剩余物。工業與建筑業木材消耗量IC包括國產原木、進口原木、國產人造板、進口人造板、進口人造板和家具等木制品的木材消耗量，本文采用國產木材的產量進行估算。根據《中國林業統計年鑒》（2013），我國的木材產量為0.84億m³，在《中國森林能源》中指出，林產品生產加工剩余物數量約為原木的15％-34.4％。綜合參考有關文獻，本文中加工剩余物產出比例pr則按20％計算。加工剩余物可回收比例rr同采伐、造材剩余物可回收比例，約為26.14％[11]。綜上，根據公式（4）計算，來自林產品生產加工剩余物可用于能源利用的資源總量為：L22=0.84×20％×26.14％=0.044億m³。折合生物量約為0.044億t。
4）廢舊木制品。根據相關數據資料[15]，我國每年各類木質家具、門窗、枕木、建筑木等廢棄木材制品拋棄物大約0.6億t。其中，可作為能源資源利用的約0.3億t，是發展生物質成型燃料的主要原料。
3.能源林采伐
薪炭林是傳統上解決農村能源短缺問題的有效途徑之一。薪炭林的產量因所處立地和自然條件不同，樹種差異較大，其生物產量和熱值差異也較大，如海南島引種成功的樹種（尾葉桉、馬占相思等）年均生物量為20～30t／h㎡，廣西南寧的窿緣桉年均生物量達47.15t／h㎡等[12]。這里按照薪炭林的年產量16t／h㎡，4年平茬一次計算[11]，2013年我國薪炭林的面積約249萬h㎡，故薪炭林年可產996萬t木質資源。
綜上，上文分別計算了林地生長剩余物、林業生產剩余物和能源林的生物質能源資源潛力，故林木生物質能源資源總量及分布如表2所示。
三、結語
根據上文建立的林木生物質能源資源潛力估算模型，基于2013年林業基礎數據并通過自下而上的計算方法，對我國現有林木生物質能源資源量進行估算得出的結論是，目前我國全部林木生物質資源總量中，除去用于工業圓木和傳統薪材的林木質資源后，可獲得的剩余物總量約為9.24億t，其中，可作為能源利用的生物質總量約為2.64億t，占全部剩余物總量的28.57％。在各類林木生物質能源資源中，林地生長剩余物和林業生產剩余物占比都相對較大，如果合理利用，可以作為林木生物質能源資源的重要供給途徑。而目前作為林木生物質能源資源的重要來源——能源林的生物資源量僅占全部資源量的3.79％，可見我國在能源林的種植和采收方面還存在很大的上升空間。
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