林业提升碳汇和建筑业降碳路径分析

文_敬红彬

北京节能环保中心

我国建筑面积规模位居世界第一，现有城镇总建筑存量约650 亿m2，每年仅在使用过程中的“运营碳排放”达21 亿t，约占我国碳排放总量的20%。“运营碳排放”之外，我国每年新增建筑的建设产生的碳排放也约占总排放量的18%，主要是水泥、钢铁、玻璃等建筑材料的生产、运输以及施工用能排放。建筑降碳亟需加大力度、提上日程。

1 推进林业精细化运营全面转型碳汇林业

森林是大自然的“总调度室”,森林不仅能够出产木材、果实、油料、药材等种类丰富的林产品，还有巨大的生态环保价值，而且森林的生态价值是林产品价值的几倍甚至是十几倍。

习近平总书记提出，“绿水青山就是金山银山”。在坚持林业的基础产业和公益属性不变情况下，如何通过精细化运营、管理，加快传统林业全面向碳汇林业转型，最大化实现森林的生态价值，让“青山”变“金山”。

1.1 开展森林有序更新增加林业碳汇

全国人大代表、中科院王毅研究员近日在清华大学社科学院、国家能源互联网产业及技术创新联盟举办的“两会代表共议碳中和”论坛上表示，森林碳汇能力与其平均树龄密切相关。

研究认为，林木生长旺季（前15 ～20a），其吸碳、固碳能力最为突出，一亩阔叶林，每天吸收二氧化碳可达1t。成材后反而趋于缓慢。有研究表明，平均树龄20a 的一公顷阔叶林，与平均树龄40 年的阔叶林，前者的二氧化碳吸收、固碳能力较后者高50%以上。

目前，北京市森林覆盖率达44%，第一轮平原造林树龄已近10a，未来随着林木生长趋缓和新增可用地枯竭，新增碳汇乏力，需未雨绸缪，北京历年森林面积和覆盖率详见图1。

图1 北京市历年森林面积和覆盖率变化图

建议在我市新一轮平原造林启动之际，对首轮平原造林林区加强森林经营，有序开展新老更替，着力提高碳密度，通过精细化管理，在森林覆盖率不变情况下实现既有森林碳汇能力新的提升。

1.2 调整树种结构增加碳汇价值

北京“十四五规划”提出：优化造林绿化苗木结构，推广适合本市的高碳汇量树种。强化森林健康经营，进一步增加森林碳汇。

研究人员针对白桦林、落叶松、水曲柳等不同树种，通过长期跟踪研究对土壤有机碳密度的影响，揭示了不同树种能显著影响0 ～50cm 土层的土壤有机碳（SOC）密度、全氮密度以及pH 值。研究显示，调整林木结构、合理选择树种，是碳汇林业一项重要的工作内容。

北京市自2012 年开始平原造林，至今已近10a。由于考虑速生、绿化、成活等因素，种植树种多为白桦、白杨、法桐等，这些树种易成活、生长快，为我市平原绿化作出了突出贡献。但专家分析，若论固碳，也就是碳储存能力，上述树种相对于杉、松、柞等树种，碳密度低，固碳能力有限。

湖南安化林业局对比研究发现，不同树种组的碳储存能力由高至低排序为：杉木组 ＞ 马尾松组 ＞ 柏木组 ＞ 慢生阔叶林组 ＞ 中生阔叶林组 ＞ 速生阔叶林组 ＞ 杨树组 ＞ 原料用林组。

建议北京市新一轮平原造林，既要考虑速生易活、也要合理调整结构，适当间种或集中种植一些杉木、落叶松木等固碳储碳量大、同时亦可用于木结构建筑用材的树种。

2 木结构建筑是建筑减碳、中和重要方向之一

当前，北京市已进入碳排放相对稳定的平台期，下一步要在实现达峰的基础上围绕实现碳中和开展谋划，而且要尽早实现碳中和，以便为在全国推广复制本市经验预留时间，这就意味着本市经济系统、能源系统、产业系统、运行系统等要在较短的时期内发生快速转型和激烈变革。

据欧美日发达国家经验，美国、法国、日本等国轻钢木结构住宅占比65%～80%，居于住宅结构形式主流。在低层公共建筑中，重型木质建筑也占到50%以上。一些国家已将发展装配式木结构建筑列为应对气候变化的重要措施之一。法国甚至出台法令，强制规定所有新建建筑使用装配式木材均须达到一定的比例。发达国家民用住宅结构占比详见图2。

图2 发达国家民用建筑木结构占比图

2.1 现代木结构建筑性能优异可替代水泥建筑

我国现在的水泥建筑，设计寿命50a，不及我国古代木结构建筑，更无法与现代木结构建筑相比。欧美日现代木结构建筑寿命80 ～100a，远优于我国目前水泥建筑30 ～40a 的实际使用寿命。

相比传统木建筑，现代木结构建筑在材料、结构形式、防火、重复利用等方面已经有许多不同：①材料方面，现代木建筑使用的是经过科学处理过的木材，而非原木，不易开裂、扭曲、腐朽、虫蛀。②结构形式，现代木建筑使用高强金属连接件，相比传统榫卯结构，强度、抗震性、拆装便捷性等大大提高。③重复利用率，现代木建筑构件重复利用率高达6 ～7 次，传统木建筑基本无法重复利用。④防火性能，装饰了防火石膏板的木结构，其耐火性能甚至优于钢结构建筑。⑤现代木结构建筑保温隔热性能优异，导热性仅为混凝土的1/10，钢材的1/400。热损耗相比钢结构建筑低9%，比水泥结构建筑低12%。

2.2 木建筑替代水泥建筑减碳固碳效果惊人。

2019 年全国生产24 亿t 水泥，产生18 亿t 的二氧化碳排放。减少和替代高耗能、高排放的传统建材，使用绿色可再生建材是可行、有效的减碳途径之一。

木材是真正的绿色、可再生建材，仅有少量运输和加工能耗，相比水泥基本可忽略不计。即使部分替换混凝土，减排效果也惊人。剧青岛理工大学实验数据，仅更换农宅的木结构屋顶，相比同样面积的混凝土屋顶，木屋顶减排量高达65%以上。

联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）研究表明，通过使用木材等可再生建材替代水泥，20a 后全球建筑业温室气体排放可比预估值减少30%，效果显著。

不仅替换减碳，木质建材本身更是固碳高手：国外研究表明，平均1m3木材代替同体积水泥结构，不仅直接减少1.1t 二氧化碳排放，同时还可长期存储0.9t 在被使用的木材里，二者合计可减少约2t 的二氧化碳，减碳、固碳效果惊人。

中国工程院院士杜祥琬认为，实现碳中和，应加快能源替代，高比例发展非化石能源，特别是可再生能源，同时增加碳汇，大力发展碳捕集、利用和封存（CCUS）技术。

加快传统建材替代，推广可再生建材，在低层、多层建筑领域广泛推广轻钢和重型木结构建筑，就是一种成本低、见效快的碳减排、碳捕集、碳封存方法。

3 推广木结构建筑弘扬传统文化

乡村振兴下，将中华民族悠久传承的木结构建筑融合现代技术，发扬光大，有序开展村镇升级更新，打造一批新时代的“周庄”、“乌镇”，弘扬、保护传统文化，彰显文化自信，为子孙后代留下美丽宜居与低碳绿色、传统文化与现代文明交相辉映的社会主义现代化新民居。

同时，发展现代木建筑也是新发展阶段对外开放、展示负责任大国的需要。纵观欧美日等发达国家，不管是地广人稀的欧美、还是人口稠密的日本，亲近自然、原生绿色的木结构建筑，分布广泛、民众接纳程度高。建议北京率先启动试点示范，引领中国特色的现代木结构建筑发展，昭示应对气候变化的决心和行动，并用开放、包容的举措与国际接轨。

4 结语

推进开展建筑领域碳中和工作是实现我国“3060”目标最重要的内容之一。本文从国内外森林碳汇对比研究出发，分析我国古代木建筑、国外现代木建筑的减碳优异性能，提出了有序开展森林更新、科学配置林木种类的思路，以进一步提升生态碳汇能力，更好发挥森林固碳储碳作用。并建议在乡村振兴情况下，率先在北京试点现代木建筑，对建筑探索“零碳”建造，甚至实现“负碳”，展示应对气候变化负责任大国形象，具有重要理论和现实意义。