王麗霞，孫麗娟

(1.甘肅林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 天水 741020；2.天水市麥積區(qū)園林建設(shè)服務(wù)中心，甘肅 天水 741020)

隨著石油、煤、天然氣等能源的枯竭，能源可持續(xù)供給是制約世界經(jīng)濟發(fā)展的難題之一，雖然我國已經(jīng)在大力發(fā)展可再生的新型能源，但是能源危機依然存在[1-2]，因此，尋找新型清潔能源是解決能源危機的必然要求。林木生物質(zhì)能源是森林生物量的統(tǒng)稱，具有可再生、凈化空氣、持續(xù)改善生態(tài)環(huán)境等特性。甘肅省林木生物質(zhì)能源豐富，區(qū)位優(yōu)勢突出，開發(fā)生物質(zhì)能源不僅可以緩解對化石燃料的過度依賴，而且對于促進林農(nóng)增收，改進林業(yè)發(fā)展模式、增加農(nóng)村勞動力就業(yè)，調(diào)整農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)具有重要的推動作用。這些年來，很多企業(yè)都在積極投資生物質(zhì)能源項目，但是原料可持續(xù)供給是困擾企業(yè)發(fā)展的最關(guān)鍵因素，許多學(xué)者已經(jīng)對甘肅省生物質(zhì)能源的區(qū)域分布、發(fā)展現(xiàn)狀等方面做了研究[3-5]，但是關(guān)于甘肅林木生物質(zhì)能源總量測算鮮有報道，尤其是可持續(xù)供給能力等問題還有待進一步探索。為此，本文將采用林業(yè)年鑒統(tǒng)計數(shù)據(jù)測算甘肅省林木生物質(zhì)能源總量，并對空間結(jié)構(gòu)變化狀況進行分析，以期為規(guī)模化利用林木生物質(zhì)資源提供相應(yīng)的理論支持。

1 材料與方法

1.1 林木生物質(zhì)能源組成

林木生物質(zhì)能源依據(jù)來源由3類組成，第一類，種植能源林，主要包括薪炭林和生物質(zhì)能源林；第二類，林業(yè)生產(chǎn)剩余物，主要包括廢舊木制品、林產(chǎn)品生產(chǎn)加工剩余物、商品林輪伐剩余物、公益林撫育、間伐剩余物、幼林撫育剩余物、苗木修枝剩余物；第三類是林地生長剩余物，主要包括灌木林輪伐剩余物、經(jīng)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。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究采用的數(shù)據(jù)來自于《中國森林資源報告》(2014-2018)(2009-2013)、《中國林業(yè)信息網(wǎng)》、《中國林業(yè)統(tǒng)計年鑒》。主要利用2008年、2013年、2018年的灌木林平茬面積、經(jīng)濟林面積、“四旁”株數(shù)、中幼林撫育面積等指標(biāo)測算甘肅省林木生物質(zhì)能源總蘊含量等指標(biāo)以及變化趨勢

1.3 研究方法

林木生物質(zhì)能源總量測算主要包括林木生物質(zhì)能源總量、可獲取量、可利用量、潛力總量。

1.3.1 總蘊含量

林木生物質(zhì)能源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，計算公式如下：

其中，La表示林木生物質(zhì)能源總蘊含量；FRi表示林地生長過程中第i種林木的資源量，可通過經(jīng)濟林面積、四旁樹株樹、灌木林面積轉(zhuǎn)化得到；TCj表示林產(chǎn)品加工剩余物，包括苗木修枝剩余物、撫育剩余物、商品林輪伐剩余物，主要通過撫育面積、苗木株數(shù)、商品林產(chǎn)量等指標(biāo)轉(zhuǎn)換計算；EF表示能源林資源量，具體用薪炭林面積和生物質(zhì)能源林面積轉(zhuǎn)換計算；ui、Vj、w表示折算系數(shù)，具體折算系數(shù)詳見臧良震等(2019)[9]。

1.3.2 可獲取量

可獲取量主要包括林業(yè)生產(chǎn)剩余物、薪炭林以及生物質(zhì)能源林等，計算公式如下：

其中，La表示林木生物質(zhì)資源可獲得量；λi表示第i種林木生物質(zhì)資源可獲得系數(shù)。

1.3.3 可利用量

林木生物質(zhì)能源可利用量是指可以用來能源生產(chǎn)的生物質(zhì)總量，計算公式如下：

其中，Lc表示林木生物質(zhì)資源可利用量；fi表示第i種林木生物質(zhì)資源的可利用系數(shù)。

1.3.4 潛力總量

林木生物質(zhì)能源潛力總量是指可利用量轉(zhuǎn)換成標(biāo)煤以后的總量，本研究選取的折煤系數(shù)為0.571，具體計算公式如下：

其中，Lc表示林木生物質(zhì)能源可利用量。

2 結(jié)果與分析

2.1 林木生物質(zhì)能源資源量估算結(jié)果

圖1 甘肅省林木生物質(zhì)能源資源面積

根據(jù)總蘊含量公式可計算出2008年、2013年、2018年灌木林平茬面積分別是5.3×108hm2、5.5×108hm2、7.3×108hm2，根據(jù)可利用量公式可計算出2008年、2013年、2018年灌木林平茬產(chǎn)生的剩余物的可利用量分別是9.9×108t、1.03×108t、1.36×108t；截至2018年甘肅省經(jīng)濟林面積為2.09×107hm2，林木生物質(zhì)總蘊含量、可獲得量、可利用量分別為1.5×108t、1.5×108t、3.0×108t，在林業(yè)生產(chǎn)總剩余物中所占的比例較大。經(jīng)濟林合理的撫育修枝可產(chǎn)生大量的林業(yè)生產(chǎn)剩余物，但是甘肅省大部分行道樹和經(jīng)濟林修剪產(chǎn)生的枝條、樹葉、樹根等被焚燒或長期堆積，這樣處理不僅造成資源浪費而且還會產(chǎn)生病蟲害，甚至存在引起森林火災(zāi)的隱患。

2018年薪炭林的面積為1.23×106hm2，比2013年和2008年分別減少5.36×105hm2、5.16×105hm2，可見全省薪炭林的面積在持續(xù)減少，因此，應(yīng)該充分利用荒山荒地、未成林的造林地發(fā)展抗旱抗寒的能源樹種、這為協(xié)調(diào)經(jīng)濟效益、社會效益、生態(tài)效益提供了新的路徑。

2018年中幼林撫育修枝、苗木定桿和截桿、中幼林撫育產(chǎn)生的剩余物合計所占的比例分別為2.32%，0.8%，0.1%，三者合計僅為3.22%，而且在整個研究期內(nèi)所占比例變化比較平穩(wěn)。

2.2 林木生物質(zhì)含量隨時間變化

從圖2可以看出，2018年甘肅省林木生物質(zhì)能源總蘊含量為9.40×108t，比2013年和2008年分別增加1.83×108t和2.05×108t。2008年、2013年、2018年的可獲得量為3.53×108t、3.60×108t、4.29×108t。在可利用量方面，2008年的可利用量為1.43×108t，到2013年時只增加了0.04×108t，2018年比2008年增加了0.41×108t。

圖2 10年內(nèi)甘肅省林木生物質(zhì)能源含量變化圖

2.3 林木生物質(zhì)能源資源潛力總量結(jié)構(gòu)

從表1可以得知，甘肅省林木生物質(zhì)能源潛力總量中，貢獻最大的是灌木林平茬和經(jīng)濟林撫育修枝，這兩類在2008年、2013年、2018年分別占總量的89.68%、90.24%、90.36%。生物質(zhì)能源按照比例從高到低依次是灌木林平茬、經(jīng)濟林撫育、“四旁”疏林撫育修枝、薪炭林、苗木定桿和截桿、中幼林撫育與間伐、商品材產(chǎn)量、資源構(gòu)成貢獻最小的是商品材產(chǎn)量。10年內(nèi)薪炭林和中幼林撫育與間伐的含量先升高后降低(“四旁”疏林撫育修枝)，除商品材產(chǎn)量外其他都呈現(xiàn)上升趨勢。

表1 甘肅省林木生物質(zhì)能源潛力總量結(jié)構(gòu)

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

本文根據(jù)2008年到2018年10年內(nèi)的林業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，對甘肅省林木生物質(zhì)能源進行了測算并分析了變化趨勢，結(jié)果表明，甘肅省林木生物質(zhì)能源的總蘊含量呈上升趨勢；從資源構(gòu)成方面來看，灌木林平茬和經(jīng)濟林撫育修枝是林木生物質(zhì)能源的主要來源，薪炭林培育發(fā)展前景較大?？傮w來看，甘肅省林木生物質(zhì)能源總量較大，呈現(xiàn)出持續(xù)上升的趨勢，而且隨著森林質(zhì)量精準(zhǔn)提升工程的實施，中幼林撫育產(chǎn)生的剩余物將會持續(xù)增加，由此可見，甘肅省發(fā)展林木生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)潛力巨大，可持續(xù)的資源供應(yīng)為產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。

3.2 討論

隨著天然林保護和退耕還林等工程的不斷實施，甘肅省的灌木林面積、中幼林撫育面積持續(xù)增長，穩(wěn)定持續(xù)的資源供應(yīng)是發(fā)展生物質(zhì)能源的重要保障。薪炭林是林木生物質(zhì)資源的重要來源，但是甘肅能源林的面積持續(xù)減少，因此要落實有關(guān)國家生物質(zhì)能源的政策，調(diào)動農(nóng)民參與發(fā)展生物質(zhì)能源的積極性，提高農(nóng)民的認可度和參與度，實現(xiàn)長期穩(wěn)定的供給機制。