蒲剛清¹，劉貞²，汪毅霖³

（1.重慶房地產(chǎn)職業(yè)學(xué)院營銷系，重慶401331；2.重慶理工大學(xué)管理學(xué)院，重慶400054；3.西南政法大學(xué)經(jīng)濟學(xué)院，重慶401120）

　　摘要：2050年生物質(zhì)能將占人類總能源消耗的50%以上，其開發(fā)與利用成為解決能源危機及實現(xiàn)可再生能源總量分配目標(biāo)的關(guān)鍵?？紤]林業(yè)結(jié)構(gòu)、采伐剩余物是否保留及地力發(fā)展等因素，設(shè)計11種情景對其潛力進(jìn)行探究；分析不同因素的影響效度，提出相關(guān)林業(yè)建設(shè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議。考慮采集運輸及存儲等技術(shù)水平，探究產(chǎn)業(yè)原料實際供給情況。生態(tài)結(jié)構(gòu)調(diào)整的逆向作用較小，而采伐剩余物保留的較大。地力水平提升可顯著提高我國生物質(zhì)可利用潛力?？紤]生態(tài)因素，2020、2030和2050年的森林生物質(zhì)潛力分別為32806.92萬噸~36880.68萬噸、38730.14萬噸~45922.51萬噸和41793.57萬噸~50862.63萬噸，分別是傳統(tǒng)理論值的1.04~1.17倍、1.16~1.38倍和1.13~1.37倍?？紤]技術(shù)水平時，其潛力是傳統(tǒng)理論值的72.41%、81.32%和81.03%。

　　2013年，我國人均GDP約為6700美元，我國原油及天然氣對外依存度分別為58%及31.6%。未來，我國人均能源消費量將繼續(xù)快速增加。聯(lián)合國能源署預(yù)計，到2050年生物質(zhì)能將供給全球能源的50%以上。許多學(xué)術(shù)專家和研究機構(gòu)對生物質(zhì)能發(fā)展抱有極高的期望[1-4]，生物質(zhì)能已然成為許多國家的能源消費支柱[5-7]。各國陸續(xù)制定和執(zhí)行生物質(zhì)能發(fā)展計劃，以推進(jìn)其開發(fā)和利用[8-9]。第三代生物質(zhì)能技術(shù)的發(fā)展及我國能源結(jié)構(gòu)中生物質(zhì)能的發(fā)展失衡[10-12]，為我國生物質(zhì)能發(fā)展提供了契機；發(fā)展生物質(zhì)能已然成為應(yīng)對我國能源危機及實現(xiàn)可再生能源總量分配目標(biāo)的重要途徑；而發(fā)展生物質(zhì)能的前提是對其生物質(zhì)潛力進(jìn)行測量，為其產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在對森林生物質(zhì)的潛力進(jìn)行理論測算時，通?？紤]林種類別、不同林種的面積及其相對應(yīng)的剩余物系數(shù)等因素，測算當(dāng)前或以往的潛力狀況[13-18]。在此基礎(chǔ)上，亦有學(xué)者考慮木材加工對于森林生物質(zhì)潛力的影響[19-24]。同時，不少學(xué)者從生態(tài)角度出發(fā)，研究采伐剩余物保留與否對地力水平發(fā)展的影響，以探究生物質(zhì)潛力的變化[25-38]。

　　在森林生物質(zhì)潛力方面，我國一般從林種面積、對應(yīng)生物質(zhì)系數(shù)、采伐量、采伐剩余物系數(shù)、木材量與木材加工系數(shù)等方面入手，探究各歷史年限的生物質(zhì)潛力。國外偏重于研究生態(tài)因素對潛力評估的影響，而國內(nèi)偏重于研究對采伐跡地的物理、化學(xué)和生物因素的影響。本文擬在傳統(tǒng)的理論研究基礎(chǔ)上，以生態(tài)要求為出發(fā)點，依據(jù)我國森林建設(shè)規(guī)劃，考慮林種結(jié)構(gòu)、采伐剩余物管理方法、地力水平發(fā)展及技術(shù)水平等因素，對森林生物質(zhì)能潛力進(jìn)行動態(tài)評估；對比單因素影響下的潛力，探究不同的生態(tài)因素的影響程度和影響方向；探究不同生態(tài)因素組合下的森林生物質(zhì)潛力，評估其潛力發(fā)展態(tài)勢；對比傳統(tǒng)理論值，探究其理論值在森林建設(shè)動態(tài)發(fā)展過程中的有效性；考慮技術(shù)水平，為我國森林生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的原材料供應(yīng)能力提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

　　一、能源潛力情景仿真設(shè)計

　?。ㄒ唬┥稚镔|(zhì)能潛力情景設(shè)計

　　依據(jù)我國《森林法》，森林種類分為防護(hù)林、特種用途林、用材林、薪炭林及經(jīng)濟林5類；其中，防護(hù)林和特種用途林為公益林，用材林、薪炭林及經(jīng)濟林為商品林。森林生物質(zhì)潛力的影響因素包括林種結(jié)構(gòu)、采伐剩余物的保留方法及地力水平的發(fā)展?fàn)顟B(tài)3類。其中，林種結(jié)構(gòu)包括傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)和生態(tài)結(jié)構(gòu)2類；采伐剩余物的管理方法包括保留和不保留2類；地力水平發(fā)展包括國內(nèi)發(fā)展水平、國際平均水平和國際先進(jìn)水平3類。為探究不同影響因素對于森林生物質(zhì)潛力的影響方向和影響效度，本文設(shè)計了5種基于單因素影響下的森林生物質(zhì)潛力的仿真情景。情景1為基礎(chǔ)情景，研究傳統(tǒng)林種結(jié)構(gòu)、采伐剩余物不保留及地力水平處于國內(nèi)發(fā)展水平時的森林生物質(zhì)潛力；情景2為生態(tài)結(jié)構(gòu)情景，研究生態(tài)林種結(jié)構(gòu)、采伐剩余物不保留及地力水平處于國內(nèi)發(fā)展水平時的森林生物質(zhì)潛力；情景3為采伐剩余物保留情景，研究傳統(tǒng)林種結(jié)構(gòu)、采伐剩余物保留及地力水平處于國內(nèi)發(fā)展水平時的森林生物質(zhì)潛力；情景4為地力水平發(fā)展情景，研究傳統(tǒng)林種結(jié)構(gòu)、采伐剩余物不保留及地力水平處于國際平均發(fā)展水平時的森林生物質(zhì)潛力；情景5亦為地力水平發(fā)展情景，不過研究的是傳統(tǒng)林種結(jié)構(gòu)、采伐剩余物不保留及地力水平處于國際先進(jìn)水平時的森林生物質(zhì)潛力。本文擬對比不同情境下的森林生物質(zhì)潛力，探究3種影響因素對于我國森林生物質(zhì)潛力的發(fā)展的影響方向和影響效度，從而為我國林業(yè)建設(shè)和生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供參考依據(jù)。

　　為探究森林生物質(zhì)生態(tài)潛力，考慮不同因素組合影響下的森林生物質(zhì)的生態(tài)潛力，另設(shè)計了6種仿真情景。情景6為生態(tài)結(jié)構(gòu)國內(nèi)情景，研究生態(tài)林種結(jié)構(gòu)、采伐剩余物不保留及森林地力水平處于國內(nèi)發(fā)展水平的森林生物質(zhì)潛力；情景7為生態(tài)結(jié)構(gòu)國際1情景，研究生態(tài)林種結(jié)構(gòu)、采伐剩余物不保留及森林地力水平處于國際平均水平的森林生物質(zhì)潛力；情景8為生態(tài)結(jié)構(gòu)國際2情景，研究生態(tài)林種結(jié)構(gòu)、采伐剩余物不保留及森林地力水平處于國際先進(jìn)水平的森林生物質(zhì)潛力；情景9為生態(tài)保留國際1情景，研究生態(tài)林種結(jié)構(gòu)、采伐剩余物保留及森林地力水平處于國際平均水平的森林生物質(zhì)潛力；情景10為生態(tài)保留國際2情景，研究生態(tài)林種結(jié)構(gòu)、采伐剩余物保留及森林地力水平處于國際先進(jìn)水平的森林生物質(zhì)潛力；情景11為生態(tài)保留國內(nèi)情景，研究生態(tài)林種結(jié)構(gòu)、采伐剩余物保留及森林地力水平處于國內(nèi)發(fā)展水平的森林生物質(zhì)潛力。

　?。ǘ┥稚镔|(zhì)潛力測算模型

　　二、生物質(zhì)潛力情景仿真分析與評價

　　（一）森林生物質(zhì)潛力基礎(chǔ)性測算

　　1.主要年份不同林種面積及生長性生物質(zhì)潛力

　　依據(jù)森林建設(shè)目標(biāo)規(guī)劃及我國森林發(fā)展現(xiàn)狀[40]，采用直線增長方式進(jìn)行測算，我國森林面積2020年將達(dá)到21490.92萬公頃，2030年將達(dá)到23057.59萬公頃，2050年將達(dá)到26190.92萬公頃。依據(jù)國家統(tǒng)計年鑒（2005—2013），獲取各年份各林種的新增面積，依據(jù)公式（3）—（7）對傳統(tǒng)林種結(jié)構(gòu)和生態(tài)林種結(jié)構(gòu)進(jìn)行測算，并結(jié)合公式（2）測算的林種面積，測算主要年份不同林種結(jié)構(gòu)下的各林種面積。我國森林在種植、生長和撫育過程中產(chǎn)生的生物質(zhì)，不同學(xué)者[13，17，40-43]采用不同的生物質(zhì)系數(shù)進(jìn)行核算。本文依據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)對生物質(zhì)系數(shù)進(jìn)行加權(quán)平均，獲得薪炭林、用材林、經(jīng)濟林、防護(hù)林及特用林的生物質(zhì)能系數(shù)分別為8.30t/h㎡、1.63t/h㎡、0.62t/h㎡、0.75t/h㎡及0.75t/h㎡。

　　2.主要年份木材生產(chǎn)量及相關(guān)生物質(zhì)潛力

　　依據(jù)第8次全國森林資源清查信息及國家統(tǒng)計信息，我國2009—2013年單位面積木材生產(chǎn)量為0.383m³/h㎡；折合系數(shù)0.6t/m³進(jìn)行計算，依據(jù)公式（8）我國2012—2050年的木材生產(chǎn)量為4714.25萬噸~6018.67萬噸。森林采伐將產(chǎn)生大量的樹梢、枝丫及樹皮等剩余物，剩余物比例為0.35；采伐的木材進(jìn)入制材廠，將產(chǎn)生鋸末、截頭、刨花等剩余物，剩余物比例為0.2[41，44-45]。依傳統(tǒng)理論測量，地力水平處于不發(fā)展?fàn)顟B(tài)，2012、2020、2030及2050年采伐剩余物和加工剩余合計分別為5725.86萬噸、6036.08萬噸、6479.11萬噸和7356.16萬噸。依據(jù)公式（1），對我國森林在種植、生長和撫育過程中產(chǎn)生的生物質(zhì)，以及在采伐過程中產(chǎn)生的生物質(zhì)和木材加工產(chǎn)生的生物質(zhì)進(jìn)行匯總，不考慮地力水平發(fā)展和采伐剩余物保留的森林生物質(zhì)潛力，獲得主要年份森林生物質(zhì)潛力如表1所示。

　　（二）森林生物質(zhì)潛力情景測算

　　依據(jù)第6次到第8次全國森林資源清查信息及國家統(tǒng)計年鑒信息，這3次清查單位面積木材 生產(chǎn)量分別為0.271m³/h㎡、0.332m³/h㎡及0.383m³/h㎡；依據(jù)公式（9），2020、2030及2050年單位木材生產(chǎn)量分別為0.45m³/h㎡、0.49m³/h㎡及0.49m³/h㎡。我國現(xiàn)有蓄積量為89.79m³/h㎡，世界平均水平為118m³/h㎡[47]。同時，世界平均水平下的單位面積木材生產(chǎn)量為0.50m³/h㎡，本文以0.53m³/h㎡作為世界先進(jìn)水平下單位面積木材生產(chǎn)量來進(jìn)行核算?？紤]地力水平發(fā)展的時間性及提升的可行性，2020年的木材產(chǎn)量系數(shù)無論是國際平均水平還是國際先進(jìn)水平依舊使用國內(nèi)平均水平的0.45m³/h㎡進(jìn)行核定。此外，采伐剩余物留地與不留地相比，其森林成長性生物質(zhì)產(chǎn)量將提高到1.10倍[34]。采伐過程中產(chǎn)生的生物質(zhì)留地，要求在生物質(zhì)潛力中進(jìn)行扣除；留地的采伐剩余物會提升采伐跡地的抗逆性和營養(yǎng)物質(zhì)的輸入，改善采伐跡地的地力水平，提升生物質(zhì)的潛力，由此引發(fā)的生物質(zhì)潛力提升將匯入生物質(zhì)潛力中[47-49]?；诠剑?）的仿真情景系數(shù)概況如表2所示。

　　依據(jù)表2數(shù)據(jù)對森林生物質(zhì)潛力進(jìn)行情景測算，測算結(jié)果如圖1所示。

　?。ㄈ┥稚镔|(zhì)潛力情景仿真分析

　　1.基于單因素的效度影響分析

　　森林生物質(zhì)潛力受到林種結(jié)構(gòu)、地力水平發(fā)展?fàn)顟B(tài)及采伐剩余物是否保留等因素的影響，因此對比分析包括基礎(chǔ)情景在內(nèi)的單一因素影響下的5種情景結(jié)果，有利于探究不同因素對于生物質(zhì)潛力的影響程度和影響方向。圖2為單因素影響下森林生物質(zhì)潛力情況。

　　相對于基礎(chǔ)情景而言，生態(tài)結(jié)構(gòu)的調(diào)整與采伐剩余物保留，對我國森林生物質(zhì)潛力具有逆向影響，2種森林建設(shè)政策的執(zhí)行勢必會造成我國森林生物質(zhì)潛力的下降，進(jìn)而影響我國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的原材料供給狀況。生態(tài)結(jié)構(gòu)的調(diào)整的逆向作用較小，而采伐剩余物保留政策的逆向作用較大。2020、2030及2050年，生態(tài)結(jié)構(gòu)情景相對于基礎(chǔ)情景，分別造成40.56萬噸、115.57萬噸及257.96萬噸的生物質(zhì)潛力下降，分別占比0.11%、0.27%和0.54%。促進(jìn)新增森林面積的生態(tài)化，可積極促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的發(fā)展，同時對于產(chǎn)業(yè)發(fā)展影響較小，適用于森林的生態(tài)建設(shè)。而采伐剩余物保留情景，在2020、2030及2050年，造成4033.2萬噸、4739.34萬噸和5383.37萬噸的森林生物質(zhì)潛力下降，分別占比10.94%、11.10%和11.35%。采伐剩余物保留，有利于采伐跡地的土壤保護(hù)和二次林的生長，同時對于生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的原料供給造成較大影響。在產(chǎn)業(yè)發(fā)展原料供給充足的前提下，執(zhí)行采伐剩余物留地的政策路徑，可保證森林生態(tài)建設(shè)和生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展。在產(chǎn)業(yè)全面發(fā)展的未來，基于生態(tài)約束需繼續(xù)執(zhí)行采伐剩余物留地的森林建設(shè)政策；同時，由于采伐剩余物留地會造成森林生物質(zhì)對產(chǎn)業(yè)原材料的供給不足，故應(yīng)提高其他生物質(zhì)來源的供給，例如農(nóng)業(yè)生物質(zhì)、城市有機廢物及木質(zhì)家具的回收等方面。

　　依據(jù)情景分析結(jié)果，地力水平提升可顯著提高我國生物質(zhì)可利用潛力。2020年的地力水平均考慮的是國內(nèi)發(fā)展水平，不具有代表性。而2030年和2050年，相對于基礎(chǔ)情景，地力水平處于國際平均水平，可分別增加1001.02萬噸、1111.75萬噸，均占比2.34%；地力水平處于國際先進(jìn)水平，可分別增加3336.74萬噸、3705.85萬噸，均占比7.81%。提升地力水平成為提升我國生物質(zhì)潛力的重要途徑，地力水平提升涉及林種選擇、撫育手段、病蟲害防治和其他森林管理水平提升等多個方面。森林地力水平的提升，促進(jìn)國內(nèi)發(fā)展水平逐漸和世界平均水平靠近，保證了我國森林生物質(zhì)潛力提升；而進(jìn)一步提高地力水平，使其達(dá)到世界先進(jìn)水平，增加林木蓄積量，會額外地帶來2000余萬噸的生物質(zhì)潛力。

　　2.森林生物質(zhì)生態(tài)潛力分析

　　森林生物質(zhì)未來的潛力發(fā)展，會同時受到林種結(jié)構(gòu)、采伐剩余物管理方法及地力水平發(fā)展的綜合影響。通過因素組合的方法，可測算我國森林生物質(zhì)生態(tài)潛力未來的發(fā)展態(tài)勢；對比分析包括基礎(chǔ)情景在內(nèi)的7種仿真情景結(jié)果，可探究其理論潛力的發(fā)展趨勢。

　　應(yīng)用傳統(tǒng)理論研究，而不考慮林種的生態(tài)結(jié)構(gòu)要求、地力水平發(fā)展?fàn)顩r及剩余物保留，主要年份的森林生物質(zhì)潛力分別為31521.95萬噸、33367.47萬噸和37058.50萬噸。不同仿真情境下與傳統(tǒng)理論測量結(jié)果的差異如圖3所示。

　　受到采集、運輸及存儲等環(huán)節(jié)的技術(shù)水平的限制，盡管生物質(zhì)潛力開發(fā)可為100%，但生產(chǎn)過程中的供給只能達(dá)到65%[50]。2020年，在不同情景下，生物質(zhì)生態(tài)潛力最高為36880.68萬噸，最低為32806.92萬噸，加權(quán)平均為35117.40萬噸，實際上能達(dá)到22826.31萬噸；2030年，在不同情景下的加權(quán)平均為41745.52萬噸，實際上能達(dá)到27134.59萬噸；2050年，在不同情景下的加權(quán)平均為46195.35萬噸，實際上能達(dá)到30026.978萬噸。2020、2030和2050年，森林生物質(zhì)潛力對于生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的實際供給能力分別為傳統(tǒng)理論測量方法的72.41%、81.32%和81.03%。因此，提升技術(shù)水平，減少生物質(zhì)從供應(yīng)點到需求點的過程損耗，就能有效地提高生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的原材料供應(yīng)能力。

　　三、結(jié)論

　　應(yīng)用傳統(tǒng)測量方法測算，我國生物質(zhì)潛力會因為森林面積的上升而逐漸上升，將由2012年的30371.80萬噸在主要年份上升到31521.95萬噸、33367.47萬噸和37058.50萬噸。綜上所述，得出以下結(jié)論：生態(tài)結(jié)構(gòu)調(diào)整的逆向作用較小，而采伐剩余物保留政策的逆向作用較大。地力水平的提升可顯著提高我國生物質(zhì)可利用潛力，具有正向影響。地力水平提高可作為提升森林生物質(zhì)潛力的重要手段，而采伐剩余物保留政策的實行需要結(jié)合其他提升手段的執(zhí)行，生態(tài)結(jié)構(gòu)政策的執(zhí)行應(yīng)在森林建設(shè)中受到重視?？紤]生態(tài)因素的影響，我國2020、2030和2050年的森林生物質(zhì)潛力，分別是傳統(tǒng)理論值的1.04~1.17倍、1.16~1.38倍和1.13~1.37倍?？紤]采集、運輸及存儲等技術(shù)水平時，主要年份內(nèi)森林生物質(zhì)潛力對于生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的實際供給能力是傳統(tǒng)理論測量方法的72.41%、81.32%和81.03%。