王 卉,吳金卓,吳彤彤,蔡加麗

（東北林業(yè)大學 工程技術學院，黑龍江 哈爾濱 150040）

0 引言

隨著經濟全球化進程的不斷加快，企業(yè)也不斷地融入到全球供應鏈中，通過資源的優(yōu)化配置增強企業(yè)在全球市場的競爭力。然而，在企業(yè)不斷提升產能的同時，伴隨著生產而產生的一系列資源浪費和環(huán)境污染等問題，也給生態(tài)環(huán)境造成了很大的壓力。碳足跡作為評估產品生產和生活消費是否達到可持續(xù)性的一種指標，日益引起人們的重視。碳足跡是指人類通過運輸、生產和消費等過程引起的溫室氣體排放的集合[1]。在應用層面上，碳足跡可分為個人碳足跡、產品碳足跡、企業(yè)碳足跡和國家/城市碳足跡[2]。目前，國內外學者已經在不同層面和不同領域開展了碳足跡研究。例如，Kumar和Goyal[3]通過文獻綜述的方法研究了道路鋪裝所產生的二氧化碳排放和能源消耗，以期為高速公路建設和修復提供綠色減排策略。Onat 和Kucukvar[4]利用Scopus 數(shù)據(jù)庫研究了2009-2020 年發(fā)表的115 篇宏觀層面的建筑領域碳足跡研究文獻，發(fā)現(xiàn)75%屬于國家層面的研究，18%屬于城市層面的研究，超過20%的研究采用投入產出分析法，基于過程的生命周期評價法緊隨其后。他們認為，在建筑領域，間接供應鏈即地區(qū)和全球建筑供應鏈是碳排放的最大來源，應當給予充分重視。國內學者Yang，等[5]從政府和市場的角度建立碳足跡研究框架，分析了區(qū)域環(huán)境治理效率、公平機制和碳排放權問題，從宏觀角度指出能源消耗、工業(yè)生態(tài)、建筑和國際貿易等方面都需要注意碳足跡核算方法的邊界和適用性。田成詩，等[6]對中國不同行業(yè)所形成的供應鏈中的碳足跡部分進行了來源分析,認為降低碳排放需要降低電能的利用和熱能的生產?？傊?，碳足跡研究不僅可以為評估溫室氣體對環(huán)境的影響提供一種方便可靠的方法，還可以為國家和企業(yè)制定綠色可持續(xù)發(fā)展策略提供依據(jù)。

木質林產品是以森林資源為基礎生產的產品，包括原木、鋸材、人造板及單板、木制品、紙類、木家具、木片等[7]。木質林產品作為生活消費品和生產必需品，市場需求量非常大。目前，世界范圍內的木質林產品貿易活動比較平穩(wěn)，出口主要集中在北美、亞洲和歐洲，進口則集中在亞洲、歐洲和北美地區(qū)[8]。我國是木質林產品貿易第一大國，2019 年我國木質林產品進出口貿易額高達1 099億美元.其中進口總額為498億美元[9]。木質林產品全球供應鏈涉及的環(huán)節(jié)復雜且覆蓋的范圍廣泛，包括森林生產、采伐、國內和國際運輸、加工處理、倉儲、包裝回收利用等諸多環(huán)節(jié)。研究木質林產品供應鏈的碳足跡，不僅可以確定碳排放量較多的供應鏈環(huán)節(jié)，進而制定減少碳排放的有關措施，而且有利于突破林產品綠色貿易壁壘，促進木質林產品行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。

本文以木質林產品供應鏈為研究對象，歸納總結了常用的碳足跡核算標準和核算方法，并從單一供應鏈環(huán)節(jié)和全供應鏈兩個方面，闡明了木質林產品碳足跡因供應鏈環(huán)節(jié)的不同而產生的差異，最后基于當前木質林產品碳足跡的研究現(xiàn)狀提出了展望，旨在為木質林產品供應鏈低碳化發(fā)展和有關綠色經濟政策制定提供借鑒和參考。

1 碳足跡核算標準與核算方法

1.1 核算標準

碳核算國際標準的制定為核算方法提供了科學依據(jù)。由于溫室氣體種類、質量分配比例等方面的規(guī)定不同，導致形成了眾多的碳核算準則。其中，PAS2050、GHG Protocol 和 ISO14067 這 3 種核算標準被廣泛地應用在產品的碳足跡評價中[10]。PAS2050作為世界上第一個針對產品碳足跡制定的標準，使用頻率最高。對于過程中涉及到的固定資產的生產、場所的運行及電力基礎設施中碳排放的數(shù)據(jù)都會進行收集，結果的準確性比較高。GHG Protocol中對于碳足跡的碳儲存、能量回收、延遲排放以及邊界規(guī)定進行了詳細的闡述。ISO14067只對儲存和回收方面做出規(guī)定，因此普適性程度更高。GHG Protocol與PAS2050 的不同主要體現(xiàn)在分配與使用階段，ISO14067與PAS2050的不同則體現(xiàn)在原料生產和廢棄階段[11]。不同標準的選擇便會形成不同的核算方法，導致同一產品具有不同碳標簽的現(xiàn)象。

1.2 核算方法

生命周期評價法（Life Cycle Assessment, LCA）是以PAS2050 為標準，在木質林產品供應鏈碳足跡核算過程中采用的最主要的方法，一般采用從產品的原材料收集到生產加工、運輸、消費使用及最終廢棄物處置作為系統(tǒng)邊界進行產品的評價和能源消耗以及對環(huán)境影響的核算。在LCA 方法的基礎上，通過技術提升和信息完善，研究者提出了側重于過程的、投入產出方面以及混合方法的生命周期評價方法等[12]。其中基于過程的生命周期評價作為傳統(tǒng)且主流的評價方法，按照ISO14040原則,以確定目標的范圍、清單分析、環(huán)境影響評價和結果解釋為四大基本框架，采用自下而上的方式實地進行輸入及輸出的數(shù)據(jù)收集，來核算產品在設定的系統(tǒng)邊界內的碳排放總量，分析對環(huán)境的影響。但是，邊界的設定和數(shù)據(jù)的收集存在較強的主觀性,導致碳排放的量化數(shù)據(jù)不夠精確。于是引入了經濟投入產出表,出現(xiàn)了以ISO14067 為標準的投入產出生命周期評價的方法，采用自上而下的方法借助于間隔發(fā)表的投入產出表，根據(jù)平衡方程來估算和反映經濟主體與被評價對象之間的對應關系，來核算行業(yè)層面的能源消耗和碳排放水平。該方法對于部門的碳核算可以很好的反映出服務環(huán)境影響，但是由于投入產出表在時間上的制約，并不適用于單一產品碳核算的評價。為了使生命周期評價法的應用范圍更加廣泛，研究者以GHG Protocol 為標準將兩種方法結合形成了混合生命周期評價法，但是根據(jù)混合方式的不同，又分為分層混合、基于投入產出的混合以及集成混合。前兩種方式易造成數(shù)據(jù)的重復計算，后一種方式則對數(shù)據(jù)要求較高。除了生命周期評價法外，碳足跡計算器由于計算方法簡單，常用于在個人、家庭以及運輸工具的碳排放量核算中。聯(lián)合國氣候變化委員會編寫的國家溫室氣體清單中也提供了收集活動水平和排放因子的IPCC缺省法、儲量變化法、生產法和大氣流動法等計算碳排放的方法。由于木質林產品供應鏈的結構復雜，在進行碳測算時往往會基于生命周期法的思想，使用IPCC 法結合數(shù)學建模等方法[13]共同完成碳足跡的測算，確保碳排放驅動因素的準確性。

2 木質林產品單一供應鏈環(huán)節(jié)碳足跡研究

木質林產品供應鏈，尤其是全球供應鏈涉及到的環(huán)節(jié)眾多且流程復雜。一般地，木質林產品全球供應鏈都包含森林生產、采伐、國內和國際運輸、加工處理、倉儲以及包裝回收利用等。這些環(huán)節(jié)由于側重點不同，所形成的碳排放量存在差異。下面主要從森林生產、采購與運輸、林產品加工、倉儲與配送以及廢棄回收等方面進行碳足跡研究分析。

2.1 森林生產

森林在生長過程中，通過光合作用吸收空氣中的二氧化碳，進而將其固定在森林生物量中。因此，森林生產環(huán)節(jié)具有固碳的作用。Cosola，等[14]比較了近自然經營和人工林經營兩種森林經營方法下的碳排放量，發(fā)現(xiàn)人工林由于相對簡單的作業(yè)條件產生的碳排放更低。Mancini，等[15]計算了不同管理程度下3 種類型森林(原始林、其他天然更新森林和人工林) 的碳固存速率，得出平均森林碳匯為0.73±0.37tCha-1yr-1，為生態(tài)足跡的估算提供了依據(jù)。Michelsen，等[16]運用生命周期評價法對于挪威的森林作業(yè)進行了生物量的變化分析，發(fā)現(xiàn)林業(yè)活動中的土地利用變化對于生物多樣性和森林碳庫具有顯著影響。阮宇，等[17]基于聯(lián)合國糧農組織（FAO）統(tǒng)計數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)來源，采用碳貯量變化法、大氣通量法等不同方法對我國木質林產品碳貯量及其變化進行分析，得知我國木質林產品碳儲量及其變化呈上升趨勢，但是不同數(shù)據(jù)來源以及方法下的結果差異顯著?？梢?，森林生產過程一定伴隨著碳排放，但是碳足跡因森林的經營方式、類型種類、環(huán)境變化、計算方式等不同而形成差異。

2.2 采購與運輸

林業(yè)建設由于具有周期長、投入大、效益低等特點,導致木質林產品的原材料采購受到資源的限制。同時，由于全球的林業(yè)資源分布不均衡且存在供需的時間差異，因此木質林產品在全球范圍內流動已經成為一種必然趨勢[18]。國內學者Zhang，等[19]利用多地區(qū)投入產出模型分析了國家層面的林木采伐碳足跡，發(fā)現(xiàn)木材主要由發(fā)展中國家流向森林資源豐富的發(fā)達國家，發(fā)達國家的木材采伐碳足跡已遠遠超過其直接木材采伐量，而在南美和非洲的發(fā)展中國家的木材直接采伐量遠遠大于木材采伐的碳足跡。田明華和趙曉妮[20]將森林中消耗原木的環(huán)境效益值進行疊加，對不同來源的林產品在生產過程中形成的碳足跡進行分析，旨在減少木質林產品進出口貿易中的綠色壁壘。木質林產品的原材料采購過程中的碳排放主要來自于運輸消耗燃油而形成的溫室氣體。周媛，等[21]對機械化木材生產作業(yè)系統(tǒng)進行了分析，得知由運輸造成的溫室氣體占整體碳排放的70%左右，受氣溫、海拔及林型等情況的綜合影響下進行采伐活動產生的碳排放是標準工序下木材生產碳足跡的2.22 倍。胡婷婷[22]將成本和碳排放量相結合作為福建省將樂縣木材物流模型的優(yōu)化目標，對于木材物流網絡碳排放進行分析，表明用車輛滿載的碳排放量代替實際運輸車輛的碳排放量會造成平均碳排放水平增加約2.7個百分點，忽略運輸節(jié)點的碳排放會導致平均碳排放水平下降約19.65個百分點，旨在完善木材物流模型的優(yōu)化，從而降低環(huán)境負荷。因此，木質林產品的采購與運輸環(huán)節(jié)中的碳足跡因原材料的來源不同會有較大差異，原材料運輸是主要的碳足跡排放環(huán)節(jié)。

2.3 林產品加工

林產品加工是木質林產品供應鏈中的重要環(huán)節(jié)，也是碳排放比較集中的環(huán)節(jié)。根據(jù)木質林產品的加工程度，可以將其分為初級產品、中間產品以及終端產品[23]。呂佳，等[24]從數(shù)量結構、碳足跡總量和強度的角度對我國出口的木質林產品進行分析，發(fā)現(xiàn)加工程度越復雜的木質林產品在其供應鏈中產生的碳排放越高。在初級產品生產層面，Ratnasingam，等[25]通過對鋸材生產過程中的產量和能耗數(shù)據(jù)進行碳足跡分析,發(fā)現(xiàn)不同顏色鋸材生產的碳足跡沒有顯著差異。在中間產品加工層面，Kouchaki-Pencha，等[26]分析了刨花板生產過程中原材料和工藝的能耗和環(huán)境影響，表明環(huán)境影響主要來源于刨花板整形階段。王珊珊，等[27]對比國內外人造板行業(yè)的能源耗用，結合量化工藝改進方案的減排效果,為人造板行業(yè)減排和市場結構改善提供有力支持。在終端產品制造層面，姜曉紅，等[28]基于不同面板制成的一種多功能家具，對不同材質和結構的設計方案進行碳足跡核算,得出林產品的材質來源對于碳足跡的強度有顯著影響。白偉榮，等[29]對由實木和人造板制成的茶水柜進行碳足跡分析，發(fā)現(xiàn)噴涂、油漆等輔料是茶水柜碳排放80%以上的來源。由此可知，合理選取原料、輔料的材質以及改革工藝、減少設備耗能是減少林產品加工過程中碳排放的關鍵。

2.4 倉儲與配送

倉儲與配送環(huán)節(jié)是木質林產品生產與銷售的銜接環(huán)節(jié)，在倉儲過程中所消耗的燈光電能以及包裝材料的使用是主要的碳排放來源。正確的倉儲管理是減排的重要一步。顏浩龍，等[30]針對我國林產品供應鏈中GMI、VMI 和CPFR 庫存管理模式中存在的問題展開討論，為林木供應商科學合理地控制林木庫存量、制定林木采伐計劃，從而減少林木資源的浪費和林產品的碳足跡提供了思路。郭明輝，等[31]基于2007年木質林產品數(shù)據(jù)，計算了中國木質林產品200年內的碳儲存，表明在非科學化的貯存過程中存在程度不等的碳排放，采用增加產量、延長使用壽命可以提高木質林產品的碳匯效應。在木質林產品周轉過程中，不僅需要倉儲管理，還需要配送貨物。Carrano，等[32]介紹了木質托盤生命周期的各個階段并比較了3種不同的托盤管理策略對環(huán)境碳排放的影響，結果表明碳排放量與不同的裝卸和裝載方式以及配送距離密切相關。盡管與其他環(huán)節(jié)相比，倉儲與配送環(huán)節(jié)往往很容易被忽略，但是通過合理的倉儲管理、高效的裝卸搬運以及配送也可以在一定程度上減少木質林產品供應鏈的碳排放。

2.5 廢棄回收

由于廢棄的木質林產品依舊儲存著一定數(shù)量的碳，廢棄物回收循環(huán)利用對于實現(xiàn)木質供應鏈的低碳可持續(xù)化至關重要。楚杰，等[33]總結了國內外廢舊木材回收利用技術，提出關于廢舊木材回收利用的資源化發(fā)展建議，為降低環(huán)境中的溫室氣體排放和減少固體污染提供了有力支持。Rempelos，等[34]以英國鐵路網絡中4種最常見的軌枕作為研究對象,分析了不同交通負荷下軌枕的生命周期碳排放，結果表明軟木軌枕在整個模擬期內在較低的交通負荷作用下的碳排放最低，而在較高的交通負荷下混凝土軌枕在碳排放方面要優(yōu)于硬木軌枕、軟木軌枕和不銹鋼軌枕。同時，該研究也表明木材報廢處理途徑是影響碳足跡的關鍵因素。耿會君和趙方方[35]從快遞包裝箱循環(huán)使用的角度出發(fā)，對于包裝箱循環(huán)利用中導致碳足跡增多的分類歸集、規(guī)格標準制定等措施進行研究，為快遞包裝箱的可持續(xù)利用提供了依據(jù)。同樣，木質包裝材料的循環(huán)利用，不僅可以減少木材資源的使用，還能夠進一步促進供應鏈的低碳化。

3 木質林產品全供應鏈碳足跡研究

木質林產品全供應鏈是由多個單一環(huán)節(jié)構成的，對其進行碳足跡分析可以更加直觀地比較同一供應鏈中不同環(huán)節(jié)的碳排放貢獻程度，為減排提供科學依據(jù)。下面主要從企業(yè)內部的全供應鏈碳足跡與企業(yè)外部的全供應鏈碳足跡兩方面進行分析，旨在為減緩氣候變暖提供建議。

3.1 企業(yè)內部供應鏈碳足跡

對木質林產品生產企業(yè)來說，企業(yè)內部供應鏈包括供應商的選擇、生產、組配包裝、倉儲、銷售配送以及廢棄回收等環(huán)節(jié)，對各個節(jié)點的碳足跡進行準確核算是企業(yè)節(jié)能減排的必經之路。薛擁軍，等[36]以中密度纖維板為研究對象，對原料的獲取、加工生產、使用以及廢棄環(huán)節(jié)進行了影響環(huán)境的主要因子分析，提出了改進生產工藝等減少碳排放的思路和方法。景曉瑋和趙慶建[37]對于制漿造紙生產過程中電力、熱力以及燃料的使用和“堿回收”等階段進行了碳排放研究，為發(fā)展低碳減排提供了優(yōu)化能源結構等策略。陳碩，等[38]以強化木地板為研究對象，運用生命周期評價方法以強化木地板原輔料的使用到強化木地板的廢棄使用以及鋸末的再生利用為系統(tǒng)邊界，認為強化木地板全生命周期的碳排放主要集中在原輔料的使用環(huán)節(jié)，應該在生產強化木地板過程中提高原輔料的材料質量，同時減少單位面積強化木地板上原輔料的使用量。鄭衛(wèi)衛(wèi)，等[39]分析了福建省木質生物質原料供應鏈不同階段的碳排放量，發(fā)現(xiàn)供應鏈中由采伐、集材、運材等環(huán)節(jié)構成的直接碳排放量所占比例最大，為66.57%，并給出了生物質能源代替化石燃料、選擇適合山地的車型等方案，為促進木質生物質原料供應鏈的節(jié)能減排提供了有力支持。王軍會和楊秦丹[40]基于全生命周期法，計算出膠合板產品生產過程中的全球變暖指標，根據(jù)資源耗竭潛力、富營養(yǎng)化潛值等指標所占的比例提出綠色制造的指導建議。從企業(yè)內部供應鏈來看，生產加工、輔料的使用以及運輸環(huán)節(jié)是企業(yè)實施減排措施的重點考慮方面。

3.2 企業(yè)外部供應鏈碳足跡

木質林產品供應鏈涉及到多個不同企業(yè)。整個木質林產品行業(yè)工序復雜、產品類型多樣,對其碳足跡核查數(shù)據(jù)多、周期長、成本高以及功能單位難以統(tǒng)一。只有積極整合企業(yè)內部供應鏈與企業(yè)外部供應鏈，才能最終實現(xiàn)木質林產品供應鏈的低碳化。林立平和黃圣游[41]以兩款不同材質的木質床頭柜為研究對象，使用現(xiàn)場測量的數(shù)據(jù)結合生命周期評價法，計算出了上游原材料的碳排量分別占實木床頭柜和板式床頭柜總排放的61%和95%，指出在制造過程中上游原材料的碳排放是節(jié)能減排的關鍵。胡麗輝和王忠偉[42]用熵值修正G1法以家具制造企業(yè)能力為基礎，對綠色環(huán)境指標體系進行分析，旨在為實現(xiàn)產業(yè)向低碳化轉型選擇合適的上游合作伙伴。企業(yè)的生產運作一定離不開煤電的使用，但是煤電、化石燃料的使用是形成溫室氣體的主要來源。谷艾婷，等[43]以不同種類的木質林產品為分析主體，對于產業(yè)鏈上的碳足跡進行分析，發(fā)現(xiàn)產業(yè)內部的碳足跡主要源于從林木的生產到木質林產品制造的過程，而外部的碳足跡主要是由金屬冶煉、化石開采等環(huán)節(jié)形成的。姜慶國[44]以電煤供應鏈直接碳排放為研究對象，構建了碳排放源、碳排放量及其相應的成本-收益仿真模型，表明電煤公路運輸企業(yè)分散,節(jié)能減排管理薄弱，減排成效不明顯。除了電力、化石等外，在木質林產品生產加工中各種輔助材料也是供應鏈碳足跡的重要部分。羅德宇[45]對其油漆等工序作業(yè)負荷進行測試，以提高物料的利用率和促進生產線的低碳綠色化為前提，提出了油漆等輔料少投入和不投入的原則。木質林產品生產量不穩(wěn)定、市場供需矛盾突出，于是出現(xiàn)了碳交易。木質林產品企業(yè)供應鏈前端企業(yè)通過造林可以增加企業(yè)的收入，后端企業(yè)購買碳權，從而抵消超過木材交易的碳排放量。孫銘君，等[46]以森林經營企業(yè)與木質林產品制造企業(yè)組成的供應鏈整體為研究對象，研究表明木質林產品制造企業(yè)會隨著碳排放權價格升高而進行工藝減排技術的改革，同時森林經營企業(yè)面對嚴格的碳約束政策，會擴大營林規(guī)模。駱瑞玲，等[47]針對制造商和零售商組成的供應鏈在碳限額政策下的碳足跡變化，得知制造商和零售商協(xié)商決策下的排放總量明顯少于分散決策情形下的碳足跡。實現(xiàn)資源的主導、確定產品的生命周期以及功能單位、保證流程低碳等是木質林產品供應鏈低碳化的前提。楚杰[48]應用調查研究法、系統(tǒng)工程法等方法，構架完成了中國低碳木材工業(yè)產業(yè)鏈，認為依據(jù)低碳認證標準體系建立中國碳標簽制度是木質林產品經濟、環(huán)境共同發(fā)展的趨勢。郭承龍和楊加猛[49]從資源鏈、生態(tài)鏈和價值鏈的角度出發(fā)，構建了林業(yè)低碳產業(yè)鏈的共生系統(tǒng)結構，提出木質林產品供應鏈實現(xiàn)一體化是低碳產業(yè)的基礎。綜上所述，只有在碳交易和碳標準的協(xié)調下，才能完成供應鏈節(jié)點整合一體化，最終實現(xiàn)減少木質林產品供應鏈的碳足跡。

4 結語

由于木質林產品的供應鏈結構相對冗雜，不同的環(huán)節(jié)中都會造成不同程度的碳排放，其中原材料采購和林產品加工環(huán)節(jié)是碳排放比較集中的環(huán)節(jié)，而林產品的循環(huán)使用和回收處置則可以在一定程度上減少碳排放。雖然木質林產品供應鏈的碳足跡研究已經取得了一定的進展，但是在節(jié)能減排、應對綠色貿易壁壘以及實現(xiàn)供應鏈一體化等方面還存在許多不足。為了保障森林資源的持續(xù)利用，有效促進以綠色生態(tài)為理念的經濟發(fā)展，未來的林產品供應鏈碳足跡研究可以從以下方面展開：

（1）調整木質林產品國際貿易結構，明確進出口國雙方在碳足跡中的責任，引入創(chuàng)新低碳技術，加強地區(qū)之間的信息交流，從而打破綠色壁壘。

（2）構建木質林產品碳排放的實時監(jiān)測體系，完善針對木質林產品的種類、來源以及生產方式的差異化，導致碳足跡不同的制度管理，旨在保障數(shù)據(jù)的及時性和完整性。

（3）建立木質林產品供應鏈的碳排放準則，明確產品的研究邊界，建立不同地區(qū)的木質林產品的碳足跡標準數(shù)據(jù)庫，自主開發(fā)碳足跡評價軟件，為產品的綠色低碳化提供依據(jù)。