薪炭林 摘要：近几十年来，化石燃料的消耗日益增大，寻找一种可再生清洁能源是世界各国重视的问题之一。薪炭林是一种古老而又清洁的可再次生产的能源，在农村能源结构中占有重要的比重。本文综述近些年来国内外薪炭林建设的一些基本情况。 关键词：生物质能；薪炭林；能耗；薪材 薪炭林一直是人类社会能源结构中的一个重要组成成分，它具有可再生、清洁、易培养等优点；近些年来，随着化石能源的逐渐枯竭和核能开发的相对滞后，薪炭林这种古老的能源重新被提上能源建设日程。本文对薪炭林的特点，在能源结构中的地位以及建设等问题综述如下。 1 能源概述 1.1 能源结构 世界能源从其利用上总体上可分两大类，一类是不可再次生产的能源，包括煤、石油、天然气和核能等；另一类是可再次生产的能源，包括太阳能、风能、地热能、海洋能和生物质能。 1.2 生物质能 一切有生命的可以生长的有机物质（包括动、植物和微生物）统称为生物质，它们所蕴涵的能量就称为生物质能。生物质能一直是人类赖以生存的重要能源，它是仅次于煤、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源，在整个能源系统中占有主体地位。 国际上有些学者曾提出人类社会能源的发展途径可能是：生物质能→化石能源→核能。化石能源的消耗量慢慢的变大，国际原油人格也一涨再涨，从起初的二十美元一桶到现在的六十美元一桶，而且仍然持续着上涨的趋势，有人预计原油价格在不久的将来会突破一百美元一桶，所以许多国家正极力寻找新的能源来替代化石能源。当然也有一些学者对能源发展持积极的态度，他们最爱引用的一句话是“石器时代的结束并不是因没有石头了”，他们都以为石油资源并没有枯竭，随着石油需求量的增长，慢慢的变多的石油公司将投入大量资金去勘探和开采石油，石油的供应量将不断加大，石油危机不会很早出现。但是我们一定要承认，石油供应量的增长赶不上消耗量的增加，而石油资源是不可再生的，采的越多，剩的越少，我们一定要寻找新的能源去为我们的将来，为我们子孙后代的将来着想。 而近10年来的许多事实又证明：核能的发展也不像原先想象的那么简单，一是核裂变的资源是有限的；二是核聚变技术的普遍应用还相当遥远；三是核能的使用有一定的危险性。因此，许多国家又把生物质能的发展重新提上了议事日程。 有关专家估计，生物质能非常有可能成为未来可持续能源系统的组成部分，到本世纪中叶，采用新技术生产各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40%以上。地球上有约2500万种生物，各种光合或化能合成生物每年固定的太阳能大约是全世界每年总能耗的10倍，所以发展生物质能是很有前景的。 目前，在世界能耗中，生物质能约占14%，在不发达地区占60%以上。全世界约25亿人的生活能源90%以上是生物质能。生物质能通常包括以下几个方面： 一是木材及森林工业废弃物（主要是薪材） 二是农业废弃物 三是水生植物 四是油料植物 五是城市和工业有机废弃物 六是动物粪便 2 薪炭林 Firewood Forest 2.1 概念：也叫能源林，是为了提供薪柴和木炭，解决能源需要而建立的森林。 2.2 地位： 薪炭林在我国农村能源中占有很重要的地位，与秸杆扮演着农村能源的两个主角[4]。 1980~2002年秸杆和薪材消费量 单位：百万吨（MT） 秸杆 薪材 合计 1980 117.0 112.0 229.0 1990 131.6 131.4 263.0 1995 150.9 100.1 251.0 1998 122.8 99.2 222.0 1999 125.0 92.3 217.3 2000 123.6 95.5 219.1 2002 141.5 138.3 279.8 近几年统计，世界木材产量中63%用做燃料，其中发达国家的木材是30%，发展中国家是81%，发展中国家的能源总供应量70%来自从薪炭林得到的木质燃料的木炭。 从全球范围看，全世界几乎一半的人口以薪材为主要能源，尤其是发展中国家，据联合国粮食组织的资料统计，发展中国家的15亿人口仍在依靠烧材度日，薪材提供的能量约占耗能总量的20%~80%。 2.3 特点： 优点：①投资少，收效快，应用广 ②燃烧易，污染少，灰分低 ③易贮藏，较安全 ④涵养水源，保持水土，改善生态环境 总的来讲是具有三重效益：生产效益、生态效益和社会效益。生产效益属于直接效益，生态效益和社会效益属于间接效益，美国有人研究得出其直接效益和间接效益的价值之比为1:9[9]。 缺点：①热值与热效率低（直接燃烧的热效仅10～30%） ②体积大，不易运输 目前，世界各国正逐步采用如下方法以提高其热效率 Ⅰ、 热化学转换法，获得木炭，焦油和可燃气体等品位高的能源产品。主要有高温干馏、热解、生物质液化等方法； Ⅱ、 生物化学转换法，主要指在微生物的发酵作用下，生成沼气、酒精等能源产品； Ⅲ、 利用油料植物所产生的生物油； Ⅳ、 把生物质压制成成型状燃料（块型、棒型燃料），以便集中利用和提高热效率。 正是由于薪炭林有这样一些优点，尤其是在环保方面的优越性，使得这种古老的能源在化石燃料的消耗量逐渐增大并日益显得缺乏的今天被重新提上了能源议事日程。 2.4 发展背景、现状和趋势 2.4.1 发展背景： 人类正面临着巨大的能源与环境压力。当今的能源工业主要是矿物燃料工业，包括煤、石油和天然气。一方面，矿物能源日益消耗，世界石油探明储量约1.5亿吨，煤炭探明储量约1.7万亿吨，按目前技术水平和开采量计算，石油开采约40年，煤炭可开采200年，天然气可开采60年[10]。另一方面，矿物能源的无节制使用，引起了日益严重的环境问题。 2.4.2 现状与发展的新趋势： ●国内：从上世纪70年代石油危机出现开始，各国开始发展薪炭林计划。我国从1981年开始有计划的薪炭林建设，至1995年15年间，全国累计营造薪炭林494.8万公顷，其中“六五”完成205万公顷，“七五”完成186.3万公顷，“八五”完成103.5万公顷。至2000年我国薪炭林总面积已达540万公顷，加上其它森林，每年可生产薪材约1亿吨标煤，计划在未来20年国家再投资建设1600万公顷薪炭林，届时年产将超过3亿吨薪材（折合1.73亿标煤）。 以上是理论合理采樵所估算的结果，而薪柴的实际消耗量要大得多，主要因为过度采樵所致。70年代，农村里的生活燃料严重短缺，造成林木植被破坏，薪柴的过耗量达9000万吨，生态环境恶化趋势严重；90年代中期，薪柴的过耗量降为3000万吨。据调查，我国农村每人每年平均需薪炭约660公斤，而现在实际上每人每年只有约145公斤，这些薪材大概只能烧两个多月，加上秸杆也只能用半年，所以过樵现在十分严重。 黄土高原四省区薪材来源与消耗现状[7] Fuel wood sources and consumption of the 4 Provinces in Loess Plateau 合理提供量 实际消耗量 合理提供量 差额 人均缺额 省区 总量 人均 总量 人均 与实际消耗 （t） （Kg） （t） （Kg） （t） （Kg） 量之比 陕西 座机电线 座机电线 39 1485300 79 49.44 -750990 -40 宁夏 511175 138 851900 229 60.00 -340725 -91 目前，我国正在抓紧薪炭林建设，争取在20年代解决薪柴过耗的问题。50年代初，我国森林覆盖率只有8%，1995年达到了13.9%，尽管就个数值还是很低，但显示出了我国在这方面所取得的成果。我国国家经贸委在2001年制定了2001～2015年新能源和再次生产的能源产业高质量发展计划。同时国家林业局又制定了“全国薪炭林建设工程规划（1999～2010年）”，要求全国要增加薪炭林能源基地面积420.31万公顷，重点布局在长江中上游地区，黄河中上游（如三北地区）和南方沿海地区。 然而我国在抓紧薪炭林建设的同时也面临着一些问题：一是只注重造林，不重视管林，科技含量低，造林一片，成活一点，尤其对薪炭林建设的基础研究甚少；二是对薪炭林本身的特点和作用认识不足。普通认为薪炭林只是以提供薪材为目的的林种，至于对它本身的特点及兼有的生态效益和社会效益尚未被全社会所认识；三是营造薪炭林经济收益低，这也是我国薪炭林建设发生滑坡的重要原因之一。据广西壮族自治区薪炭林试点调查，传统经营的薪炭林年均纯收入500元/hm2,即使集约经营薪炭林年均纯收入也只有0.13万元/hm2。而经营用材林年均纯收入一般可达0.3～0.4万元/hm2，经营经济林年均纯收入高达0.75～1.5万元/hm2。一般来说，经营薪炭林、用材林、经济林的平均纯收入的比值为1：2.6：8.5。可见经营薪炭林的经济效益是比较低的，直接影响农民营造薪炭林的积极性；四是用于发展薪炭林的投入太少，这是薪炭林发展缓慢的又一个重要原因。“八五”期间，中央财政每年用于扶持薪炭林发展资金仅为95.0万元，省地县筹措一部分配套资金，数量也不多。所以薪炭林在我国的发展任务也是很艰巨的。 ●国际：世界各国也在快速地发展薪炭林。菲律宾在八达雁等地试验银合欢等速生树种作为示范林，并制定了“木材发电计划”，建立了5个以银合欢为燃料的木材发电厂；韩国不惜花费大量外汇和借债营造薪炭林；印度农村由于缺少燃料，每年要烧掉4.58亿吨牛粪，但政府认识到烧掉大量农业有机质的难以处理的后果，也制定了薪炭林发展计划；瑞典提出了“能源林业”概念，并开始做广泛的能源林科学研究；美国总统曾多次过问薪炭林的建设并签署了有关法令，并计划营造1200万公顷专用能源林。美国能源部估计，使用闲置农田、草场和林地来种植能源植物，美国的种植培养面积可达2.0亿公顷，约占美国国土的10%。橡树林国家实验室估计有3.92亿公顷适于在无灌溉条件下种植能源植物[11]。美国将把每年用于进口石油中的500亿美元用于种植能源植物。 欧盟2010年前发展再次生产的能源规划表 1995 1998 2010 生物质能 44.8 54.0 135 风 能 2.5 6.2 40 水 电 92 95 105 太阳能集热器 6.5 9.0 100 地 热 2.5 3.0 5.2 光伏电池 0.03 0.08 3 ●国内外对比 世界不一样的地区工业用原木和薪材消耗对照 Industrial timber and fuel wood consumption in areas of the world Unit:106hm2 发 达 国 家 发 展 中 国 家 项目 欧洲 前苏联 北美 太平洋 非洲 非 洲 亚洲 亚 洲 拉美和加 拉美和加勒 地 区 热带 亚热带 热带 非热带 勒比热带 比非热带 森林面积 150 760 465 70 530 20 160 360 930 50 工业用原 340 320 610 65 50 20 100 130 200 25 木 薪材 50 85 100 6 450 20 220 620 290 20 部分中低收入国家生物质能源（主要薪材）在能源消耗中的比例 The bio-energy proportion among energy consumption in countries with middle or low income 低收入国家 年份 % 中收入国家 年份 % 布基纳法索 1980 94 哥斯达黎加 1978 42 乌 拉 维 1980 94 菲 律 宾 1981 38 马 里 1980 93 秘 鲁 1978 35 莫 桑 比克 1980 89 巴 西 1981 34 斯 里 兰卡 1981 75 哥 伦 比亚 1978 24 肯 尼 亚 1981 68 智 利 1980 18 印 度 1979 42 葡 萄 牙 1981 7 当前和预测的世界薪材消费量表 Present and predicting fuel wood consumption of the world 1990年消费量 1990～2010年增长率 2010年消费量 （106m3） （％） （106m3） 世 界 1800 1.4 2400 发达国家 240 0.8 280 发展中国家 1560 1.6 2120 发达国家虽然也在逐渐重视薪炭林的发展，但其最大的目的不在于解决直接的生活用能，而是作为木质气化炉解决某些生产的辅助用能，甚至用木材发电，以最好能够降低对石油和煤炭的依赖。 2.5 薪炭林的培养 2.5.1薪炭林不同于其他林种的特点： 从造林学观点来看，不同林种在经营措施、培育年限和利用方法上差异很大，如用材林以培育有一定高度和径级的干材为目标，轮伐期较长，虽然生产用材的过程中也能产生一些枝条根叶等燃料物质，但产量毕竟是受到限制的。而对诸如经济林、防护林、水源涵养林、风景林等，这种附属产物更加有限，有的根本不能采伐利用。而薪炭林则不同，它们以在单位面积单位时间内获得最多净能量为根本目的。较之其它树种，有其鲜明的特征[3]。如： Ⅰ、经营方式多以短伐萌生矮林为主，以便一次造林多年砍伐； Ⅱ、使用树种多以易繁殖、生长快、热值高、多用途抗性强等为标准； Ⅲ、造林密度大，甚至达到每公顷上万株; Ⅳ、产量高； Ⅴ、生物质的热值高； Ⅵ、投入少，成本低； Ⅶ、见效快，通常3～5年就可大量收获利用。 2.5.2 选择薪炭林树种的原则： Ⅰ、生存能力强。耐土壤盐碱，耐旱，不怕昆虫、动物啃食，能抗不利环境因子； Ⅱ、速生快长。薪炭林产量高，轮伐期短； Ⅲ、萌生力强。一次造林，常年采伐； Ⅳ、热能高、易点燃、不释放有毒气体、不易爆裂。 2.5.3 常用树种： 目前世界上较好的薪炭林树种有加拿大杨、意大利杨、美国梧桐、红桤木、桉、松、刺槐、冷杉、柳、沼泽桦、乌桕、梓树、任头树、火炬树、大叶相思、牧豆树等[1]。 近年来我国也发展了一些适合作薪炭林的树种，例如银合欢、紫穗槐、沙枣、旱柳、杞柳、泡桐等。 美国对树种的选择分为三个区：东北区为洋槐、银槭、柳树、杂交杨；东南区为悬铃木、风香、杨树、杨槐、柳树稷、热带禾草、高粱；西南区为杂交杨和桉树。 欧洲、北欧选杨树和椰树，南欧选桉树，拉丁美洲选月桂树。 我国几种薪炭林树种简介[5] 树种 热值（千卡/千克） 薪柴产量（千克/亩.年） 分布区 马尾松 4822 625～750 秦

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