森林采运作业过程碳排放研究

姚志斌

摘 要：在经济发展的同时，生态环境建设也是必不可少的可持续性发展项目，只有在结合实际需求的基础上，不断优化森林砍伐结构，才能从根本上提高森林资源利用效率，与此同时，林木也能够健康生长，但是一旦开采环节缺少合理性及科学性依据，这必然会为生态环境建设带来不利影响。依托于生命周期评价法，对采运作业的合理性进行判断，就能对流程化项目中的温室气体排放量做出精准衡量。本文就森林采运作业的细化项目入手，针对碳排放量做出了相应理论研究，在此基础上得出了碳排量规律及结论。

关键词：森林；采运作业；碳排放研究

全球气候变暖目前已经成为社会各界广泛关注的重点问题，在学术界开展了大量理论研究工作后，相应概念也逐渐产生，为了对节能减排工作作出量化研究，就需要对碳排放总量及产生规律作出记录及参数考量，在我国先后提出碳足迹等概念后，该理念也得到了大量学者的支持及研究，在不断延伸研究范畴的同时，其中涵盖的细化项目也愈发丰富起来。森林是陆地生态系统中尤为重要的组成部分，同时这也是碳排放量最多的存储式量化空间，虽然我国开展了大量的碳足迹研究工作，但是局限性问题却比容忽视。

一、研究方法及数据来源

森林采运作业实际上就是通过将山上的树木进行适量开采，而后将其作为产品形式运送至需求平台上，虽然这一阶段基本是以树木运输为主，但是其碳排放量却能够与生命周期评价法的B2B模式相符合，该模式是当今时代发展所形成的新型运行形式，在实际操作过程中中间模式具有一定的省略性，由于其运行标准具有一定的特殊性从，产品生命周期通常是由起点直接到达终点的迅速化模式组织，其中涵盖着区别性销售及运送至目的地，产品零售或者是达到消费者手中、作为什么用途等都不在其考量范畴中。

任何项目的推进都需要有流程化内容做依托，该评价也是如此，首先，要根据实际情况，制定出采运作业规范化推进流程。通常情况下在将树木砍伐后，还需要对将树木根部砍伐彻底，在实际处理时可以根据现场条件对其进行调整，其中最为简便的方法就是将砍伐后的树木直接带离砍伐现场，在到达楞场后再开展后续打枝造材作业，在这一阶段中就能获得相应原木及枝丫；或者是可以在现场开展造材活动，而后再将完成处理后的原木运送到楞场，在这种情况下的枝丫就可以留在砍伐现场中。

从当前形势来看，在森林采运作业中应用最为广泛的工具就是油锯，虽然弯把锯也具有一定的应用优势，但是在实际应用过程中它却可以针对复杂环境为采运作业提供便利基础，因此在森林资源分布较为稀松的地区，应用该种设备是具有一定优势的。集材方式主要有拖拉机集材、索道集材、人力担筒、土滑道集材等，本文只讨论拖拉机集材与索道集材；运材方式分陆路运輸及水路运输两种，由于水路运输目前已较少。

其次，确定边界和排放类型。以森林采运生产工艺为基础，初始边界划分在采伐阶段，终止边界划分在运材阶段。收集数据并计算。计算碳足迹需要两类数据：活动水平数据和排放因子。活动水平数据指采运过程生命周期中涉及的所有材料和能源。考虑到本文的研究尺度，采用过程分析法计算森林采运作业过程碳排放，其中的温室气体主要有二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O），以1m3木材为基本研究单位，算出1m3木材在采伐段、集材段、运材段中的碳排放。由于采用不同的采集运作业方式所消耗的燃油、电力等化石燃料的种类不一，单独比较某一类型化石燃料不够全面、准确，因而需使各类能源消耗转换为标准煤来计算二氧化碳（CO2）。

二、结果探究

排放类型一主要为采运作业中的燃料消耗，包括伐木、造材使用的油锯、集材使用的拖拉机或索道和运材使用的农用车或汽车。采伐段包括伐木和造材两个过程，伐木包括伐木前准备工作和油锯操作手；造材有人力比计、打枝和油锯操作手等；集材段有集材工作（如人力溜坡）和归楞等；运材段主要为木材的装卸。伐木作业使用的油锯平均耗油为0.03kg/m3，若造材作业均使用油锯，其油锯的使用时间约为伐木的1.5倍，因此平均油耗约为0.045kg/m3。

集材拖拉机的平均油耗为0.095kg/（m3·km），索道的平均油耗为0.5kg/（m3·km）。运材汽车的平均油耗为0.042kg/（m3·km），农用车的平均油耗为0.07kg/（m3·km）。森林采运作业中由燃料引起的碳排放除了与产生的温室气体有关，还与集运距离有关。对采运作业进行相关研究，并对伐区实验地集运距离进行实地调查，受本文研究条件的限制，文中的集运材距离参照他们的实地调查值，选取拖拉机集材距离为3km，索道集材距离为350m，运材距离为40km。

从表1可以看出，燃料消耗产生的温室气体主要是CO2，占总排放量的99.66%，CH4、N2O排放则较少，几乎可忽略不计。采伐段排放的温室气体最少，其次是集材段，运材段由于运距较大，产生的排放量最多。集材段，索道集材排放的二氧化碳当量是拖拉机集材的61.4%； 运材段，汽车运材排放量低于农用车运材。排放类型二为电力碳排放，对电力的消耗主要体现在生产工人的生活耗电。据统计，全国人均生活用电量0.8kWh/天，所以各阶段的耗电量可估算为0.8×工kWh。采用0.754 kg/kWh 作为电力碳排放系数。采运作业中并无直接的钢材消耗，但林业机械设备的制造会大量消耗钢材。

三、结论与讨论

森林生态系统以其巨大的生物量贮存了大量的碳，据已有资料统计，每立方米木材贮存的碳量可达0.205～0.34t。以生命周期评价法B2B模式为基础，对森林采运中的碳排放进行分析，结果表明：每立方米木材在采运过程中产生的碳排放为7.530 6～11.6598kg，约占其固碳能力的2.2%～5.7%。4种作业模式中，油锯采伐+索道集材+汽车运材产生的碳排放最少，为最优作业模式。

当前，生态承载能力已成为制约经济发展的最突出问题之一。合理选择采集运设备是森工作业减排的有效手段。采运过程的碳排放主要体现于燃料的消耗，若要降低其在生命周期的碳排放，在实际生产中，首先应根据林木条件和外部条件选择合适的设备，这样才能使较低的成本产生较高的运行效率；其次在设备安排上应在充分保障采造设备的基础上，使集运材设备的生产力与其相差不大，否则容易造成后期集材设备需求激增等问题。

参考文献：

[1] 王玉华.略论森林采伐运输过程中原木的装车作业[J].农业与技术，2014（9）.

[2] 于鑫，赵连波.谈森林采运作业对森林生态保护的影响[J].世界家苑，2014.