竹資源低碳環(huán)保優(yōu)勢分析

張偉煥 董文淵 莊 潔

(1 昌都地區(qū)林業(yè)局 西藏昌都 85400 2 西南林業(yè)大學(xué) 云南昆明 650224)

減少森林采伐，保護(hù)自然資源，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)是全世界的共同擔(dān)當(dāng)。所謂低碳經(jīng)濟(jì)是指在可持續(xù)發(fā)展理念的指導(dǎo)下，通過制度創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、新能源開發(fā)等手段，最大限度地減少石油、煤炭等高碳能源消耗，通過減少溫室氣體排放，達(dá)到保護(hù)生態(tài)環(huán)境與發(fā)展社會(huì)經(jīng)濟(jì)的一種雙贏經(jīng)濟(jì)發(fā)展形式。2010年上海世博會(huì)有9個(gè)國家和國際組織的場館為了突出 “低碳建筑”的訴求，選用了竹子和竹材料，竹元素成為世博會(huì)上“低碳潮流”的象征。因此，竹子成為應(yīng)用于建筑、家居等各個(gè)領(lǐng)域的朝陽產(chǎn)業(yè)，引領(lǐng)低碳經(jīng)濟(jì)、低碳生活的潮流。

1 竹類資源概況

竹子是可再生生物資源之一，具有生長快、成材早、產(chǎn)量高的優(yōu)點(diǎn)。竹子是重要的森林資源，全世界有竹類植物70余屬，1 200余種，主要分布在熱帶和亞熱帶地區(qū)，少數(shù)分布于溫帶；全球竹林面積約2 200萬hm2，年生產(chǎn)竹材1 500～2 000萬t。我國是世界上主要產(chǎn)竹大國，竹材經(jīng)營利用的歷史也最為悠久。據(jù)記載，我國有竹類植物40屬，約500余種，占世界竹類植物屬和種的近50%。我國有竹林面積42l萬hm2，占全國森林總面積的2.8%，占國土陸地面積的0.5%。毛竹(Phyllostachys edulis)是我國竹類植物中分布最廣、材質(zhì)最好、用途最多的竹種[1]。我國毛竹每年采伐量超過4億株，相當(dāng)于約800萬m3的木材量，竹材的利用有效地保護(hù)了森林資源；另外，每年還生產(chǎn)各種雜竹竹材約300萬t，鮮筍約170萬t，為我國發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)提供了十分有利的條件[2]。

2 竹子生物學(xué)特性的低碳優(yōu)勢

2.1 竹子生物學(xué)特性體現(xiàn)了低碳性

竹子屬于禾本科木質(zhì)化植物，具有如下體現(xiàn)低碳特性的生物學(xué)特點(diǎn)[3]：

1）生長迅速。從竹筍出土至成竹生長定型僅25～60 d，其高度可達(dá)數(shù)米至20多m，胸徑達(dá)數(shù)厘米至20多cm等。

2）成林快。散生竹、混生竹具有覓食行為，蔓延生長較快；叢生竹發(fā)筍力強(qiáng)，竹桿密集生長；新造竹林3～4 a 即可郁閉。

3）成材早。3～5 a 生的竹子即可采伐利用。

4）產(chǎn)量高。毛竹林密度可達(dá)2 070～3 750 株/hm2，活立竹蓄積量高達(dá)90～150 t/hm2，年采伐量為7.5～105 t/hm2。

5）環(huán)保功能強(qiáng)?；焐?、散生竹的竹鞭在地下盤根錯(cuò)節(jié)，以網(wǎng)狀形式把土壤固定下來，提高了竹林的水源涵養(yǎng)與水土保持能力。例如：毛竹林的吸水能力為杉木林的1.3倍，其涵養(yǎng)水量比杉木林多30%～45%，其固土能力為馬尾松林的1.5倍。竹林蓄水量可達(dá)1 000t/hm2，平均降水截流率為11%。

6）可持續(xù)利用。竹類無性系種群的生命周期長，若加以科學(xué)經(jīng)營，可持續(xù)利用數(shù)十年，甚至上百年，且年年可采筍伐竹，年年有經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 竹材作為替代材料體現(xiàn)了低碳性

在鋼材、水泥、木材、塑料4大材料中，木材是唯一可再生、循環(huán)利用和自然降解的綠色材料和生物資源，是應(yīng)用最廣泛的材料之一[4]。由于我國森林資源匱乏，加之長年的不合理開發(fā)利用，據(jù)專家預(yù)計(jì)，我國木材供應(yīng)將面臨嚴(yán)重缺口。此外，隨著我國天然林保護(hù)工程的啟動(dòng)與生態(tài)保護(hù)力度的加大，今后木材的供需矛盾將顯得尤為突出。

自20世紀(jì)90年代至今，全球熱帶雨林面積以平均每年2.425×107hm2的速度在消失[5]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國1950年以前純竹林面積只有165萬hm2；1980年發(fā)展到341萬hm2；至2000年則達(dá)到421萬hm2，平均每年增加3.1%[3]。因此，雖然全球雨林面積在減少，但是竹林面積卻在增加，這是由竹類植物自身的生物學(xué)特性及其廣泛的用途所決定的[3]。因此，眾多的加工制造行業(yè)為了滿足自身發(fā)展和社會(huì)需求紛紛尋找木材替代品。為此，以竹代木成為一種不可阻擋的趨勢。

替代高能耗材料，是發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的根本保障。竹子是替代鋼材、水泥等高能耗材料的首選。在建造房屋時(shí)，采用竹結(jié)構(gòu)能節(jié)省更多的時(shí)間。同樣建造一棟房屋，磚混結(jié)構(gòu)需要6～10個(gè)月時(shí)間，而竹結(jié)構(gòu)僅需要100個(gè)工日，且得房率比磚混結(jié)構(gòu)房屋高8%～10%。此外，竹子還具有生長快、成材時(shí)間短、可再生的優(yōu)點(diǎn)，一次造林，年年擇伐，永續(xù)利用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國年產(chǎn)竹材10億根，相當(dāng)于1 000萬m3木材，占全國木材產(chǎn)量的1/6。因此，充分發(fā)揮竹子替代高能耗材料的優(yōu)勢，是發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)、節(jié)約能源的重要保障。

3 竹林固碳降溫的低碳優(yōu)勢

森林植物在光合作用過程中吸收大氣中大量的CO2，并將其固定在植物體內(nèi)，從而大幅度減少了大氣中的CO2濃度，有效減緩了溫室效應(yīng)。森林是CO2的吸收器、貯存庫和緩沖器，還是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳庫。方精云教授研究表明，人工林是我國森林碳蓄積量增加的主要貢獻(xiàn)者[6]，植樹造林可增加人工林面積，進(jìn)而減緩全球溫室效應(yīng)[7-8]。竹林具有生長快、成材早、產(chǎn)量高、一次造林可永續(xù)經(jīng)營利用等特點(diǎn)，長期以來一直是我國南方熱帶和亞熱帶地區(qū)重要的森林植物資源，在固定CO2減緩氣候變化方面發(fā)揮著重要的作用[9-11]。

據(jù)測算，1 hm2竹林每年可吸收12 t 空氣中的CO2，是樹木的4倍；同等面積竹林可比樹林多釋放35%的O2。從減少溫室氣體的成本上考慮，每減排1 t 碳，工業(yè)減排成本達(dá)100美元，而采取營造竹林的生物固碳方式減排僅需5～15美元。浙江農(nóng)林大學(xué)研究表明，1 hm2毛竹林年可固碳5.09 t，是杉木林的1.46倍、闊葉林的1.33倍；從砍伐到加工生產(chǎn)出成品又比木材減少30%的碳排量。1 hm2毛竹林吸收的CO2量相當(dāng)于17位城市居民1 a的CO2釋放量。1株毛竹從幼筍生長到幼竹所需時(shí)間僅為50 d 左右，而在這段時(shí)間里其可以固碳1.82 kg，相當(dāng)于2輛私家車一天的CO2排放量[8]。同時(shí)，竹林還可降低林冠下氣溫3～5 ℃，增加大氣相對(duì)濕度5%～10%。

4 竹材加工利用的低碳優(yōu)勢

竹材的主要化學(xué)成分是纖維素、半纖維素。多年來，資源豐富、材質(zhì)堅(jiān)韌、使用輕便的竹材已廣泛應(yīng)用于加工制造業(yè)。竹制品成為21世紀(jì)家具和家庭裝飾材料的主流[3]。我國竹材的傳統(tǒng)用途有農(nóng)具、家具、竹刻、竹編工藝品等，形成了我國傳統(tǒng)的竹工藝藝術(shù)品。在工業(yè)利用方面，竹材一是用于竹漿造紙、竹葉提取竹葉黃酮及紡織用的竹纖維等[12]；二是生產(chǎn)各種竹材人造板，且廣泛用于地板、建筑模板等方面，其中竹材人造板54.2 竹炭的應(yīng)用

隨著人們生活水平的不斷提高，人們?cè)桨l(fā)注重保健、養(yǎng)生的生活方式，因此具有保健養(yǎng)生功能的產(chǎn)品越來越受到消費(fèi)者的青睞。竹材經(jīng)高溫?zé)峤馍a(chǎn)的竹炭是有效利用竹材資源的最佳途徑，也是竹材工業(yè)化利用的一個(gè)發(fā)展方向。研究發(fā)現(xiàn)，竹炭具有非常強(qiáng)的選擇吸附能力，如能夠吸附各種臭味以及苯、二甲苯、甲醛等有害氣體，因而竹炭具有大氣凈化作用。在常溫、空氣濕度100%的條件下，每100 kg 竹炭可以吸附空氣中16～45 kg 的水分，因而竹炭又具有很強(qiáng)的室溫調(diào)節(jié)功能。另外，竹炭還具有遮擋遠(yuǎn)紅外線、電磁波以及殺菌等性能。若將竹炭融入竹集成材家具的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，可以研發(fā)出健康型家具，如開發(fā)竹炭床墊、竹炭衣柜[16]。

4.3 竹重組結(jié)構(gòu)材的應(yīng)用

竹重組是以小徑竹為主要原料研制成的新型科技環(huán)保結(jié)構(gòu)材。竹子經(jīng)重組成為性能優(yōu)良的結(jié)構(gòu)材，其特點(diǎn)是材料強(qiáng)度高，性能穩(wěn)定，材料收縮率低，硬度、強(qiáng)度、耐水性、防蛀性和耐久性都優(yōu)于天然木材，被廣泛用于家具、地板、室內(nèi)裝潢、工程建筑等領(lǐng)域。

竹子重組材料由于充分利用了竹資源中的小徑竹，其產(chǎn)品具有相當(dāng)大的價(jià)值優(yōu)勢，市場前景看好。在倡導(dǎo)低碳經(jīng)濟(jì)與可持續(xù)發(fā)展理念的當(dāng)前，竹子重組結(jié)構(gòu)材是珍貴木材的理想代替材料，對(duì)保護(hù)熱帶雨林具有很大的作用。

4.4 竹纖維的應(yīng)用

竹纖維已成為低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代的寵兒，它既低碳環(huán)保，又可緩解我國棉花緊缺的窘境。竹子大多生長在山清水秀的環(huán)境中，極少受到農(nóng)藥和有害物質(zhì)的污染，并且在原料提取和生產(chǎn)制造過程中采用物理方式，無任何化學(xué)成分污染，因此竹纖維具有無毒、無害、無污染、可100%生物降解等特點(diǎn)，是真正意義上的環(huán)保型、功能性綠色纖維。同時(shí)，竹纖維也具有抗菌、保健作用。

5 小結(jié)

綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展背景下，竹產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨著低碳經(jīng)濟(jì)這一難得的機(jī)遇。加之上海世博會(huì)“竹元素”的展示，將有力地促進(jìn)我國竹產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。竹產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是加快低碳經(jīng)濟(jì)步伐、促進(jìn)農(nóng)民增收的迫切要求和有效載體。在人與自然和諧發(fā)展、竹產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的21世紀(jì)，低碳理念必將帶動(dòng)竹產(chǎn)業(yè)發(fā)展，成為貧困山區(qū)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。

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