森林減碳能力之推算方法

森林減碳能力之推算方法


林業試驗所 林裕仁

一、緒言

  溫室效應導致地球暖化日益嚴重,所引發之氣候變遷現象喚起全球政府與民眾之重視,紛紛致力提出能有效改善溫室效應之對策。引起溫室效應之有害氣體中,二氧化碳已被認定是其中之一種,因此如何有效降低大氣中二氧化碳之排放是各界擬定對策的重要方向之一。

  樹木由於本身具有光合作用之生理特性,吸收大氣中之二氧化碳並釋出氧氣,雖然同時也會因呼吸作用排出二氧化碳,然光合作用會將碳元素在樹木體內轉化為有機形式加以固定貯存,經過時間累積而形成木材組織,因此,樹木具有吸存二氧化碳並固定碳素之貢獻在全球減緩溫室氣體之策略中已是經國際間確認之事實。也因此,由大量林木所組成之森林生態系對人類生活所發揮之功能將不僅止於國土保安、水源涵養、氣候調節、木材生產、野生動物保護、生態教育、健康旅遊及性靈陶冶等公益功能而已,尚有固定大氣碳素,降低大氣中二氧化碳排放之功能。  

二、林木固碳效益之估算

  對於林木固定碳素效益之估算,自1990年初期國際間各國之林業部門即已掀起估算森林資源碳量貯存與吸存能力之工作,以期獲得較準確估算結果,作為未來進行碳交易機制之計量基礎。

  林木從根、莖、枝及葉均有固定碳素之功能,然在歷經數年、數十年,甚至數百年生長後,其樹幹之木材部分會愈來愈高,愈來愈粗大,其佔全株之比例也將愈來愈大,根、葉所佔比例相較之下將愈來愈小。對於單株林木所固定之碳素量是以林木生物量(Biomass)進行轉換。根據IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change:聯合國政府間氣候變遷問題小組) 所建議之估算原則,林木之生物量係利用林木平均比重乘以林木樹幹部分之木材材積,再乘以全株材積與幹材材積之比例 (一般全株材積約為幹材材積之1.3~2.0倍,平均值約為1.65倍) 轉換而得,林木生物量最後再乘以林木之碳含量百分比,即為林木所固定之碳素量。

  現以台灣肖楠為例說明,台灣肖楠之絕乾比重為0.54,則表示木材生物量每m3有540 kg,其碳含量比為48.57%,故該木材固定碳素能力為262 kg/m3;若單株台灣肖楠木材材積經測量計算為1.2 m3,則台灣肖楠之全株固定碳素量為262 × 1.2 × 1.65 = 518.76 kg。又如相思樹之絕乾比重為0.77,該木材生物量為770 kg/m3,其碳含量比為47.17%,其固定碳素量為363 kg/m3;若其單株木材材積經測量計算同樣為1.2 m3,則相思樹之全株固定碳素量為363 × 1.2 × 1.65 = 718.74 kg。兩者木材經此換算比較下,單位材積下相思樹比台灣肖楠具有較高之碳素固定能力。若為大面積之森林,再乘上單位面積之平均株數即得該片森林之固定碳素量。

  表1:DOCX / pdf / odt所列是台灣地區24種常見造林樹種之平均絕乾比重、碳含量百分比與轉換係數值。將其分成針葉樹材與闊葉樹材兩大類,針葉樹材之絕乾比重在0.31~0.55間,闊葉樹材在0.37~0.77間,最重者屬相思樹材。在碳含量方面,針葉樹材介於46.91~49.03%間,平均值為48.21%;闊葉樹材介於45.69~47.66%之間,平均值為46.91%。木材碳含量之理論值為50%,台灣地區常見造林樹種之碳含量均低於該理論值,其中闊葉樹材之碳含量平均值低於針葉樹材,且低於理論值達3%,闊葉樹材中碳含量較高者為台灣櫸(47.66%)。

  絕乾比重乘以碳含量百分比即為轉換係數,此轉換係數方便應用於與林木材積相乘即可直接估算碳素固定值。台灣地區常見造林樹種碳素固定量之轉換係數值介於0.150~0.363,針葉樹材之碳含量雖比闊葉樹材為高,然因木材比重相對地均比闊葉樹為低,因此碳素固定量轉換係數均小於0.30,介於0.150~0.262,闊葉樹材之碳素固定量轉換係數介於0.174~0.363。

  惟表中所列估算各樹種固定碳素量之相關數據係研究測試所得,然林木之固定碳素能力除依據樹種不同外,尚會依據生長環境、氣候條件、年齡、及生長率等諸多生長因子之不同而有所差異,因此,不宜依據表中所提供數據斷然判定樹種在固定碳素能力之優劣。

三、木材固碳量之估算

  木材是提供人類在建築、家具、器具等生活領域應用之天然素材,木材只要不遭受腐朽及燃燒,其原先經光合作用所固定之碳素將永久保存在木材之內,不會回歸大氣中。木材碳素固定量之估算與林木之估算類似,祇要將木材使用材積之數量乘以木材絕乾比重再乘以木材之碳含量百分比即可得之,無需再乘以全株材積與幹材材積之比例。例如使用台灣扁柏木製家具組之木材材積為1.2 m3,則該家具組可長期保存之碳素固定量為203 × 1.2 = 243.6 kg。

  目前台灣木材使用來源之99%是由國外進口,表2:DOCX / pdf / odt是台灣地區進口材中較常見23種木材之比重與碳含量百分比,其中3種針葉樹材,其比重值範圍與國內常見造林針葉樹材相當,而在20種闊葉樹材之絕乾比重介於0.45~0.95,其中具高密度,絕乾比重超過0.80之樹材有4種,分別來自非洲之Azobe、Bubinga、Pau rose及來自東南亞之Kempas。在進口材碳含量方面,闊葉樹材碳含量介於45.99~51.84%間,平均值為49.08%,與理論值50%較接近,比國內常見造林樹材之碳含量均值範圍較高。進口闊葉樹材碳素固定量之轉換係數值介於0.213~0.492,平均比國內常見造林樹材之碳素固定量為高。

四、結語

  不同樹種之碳素固定量經由絕乾比重與碳含量百分比等係數可以估算獲得,各樹種間雖有差異,然植樹與造林之樹種選擇首需考量其對生長環境之適應性,即所謂適地適木原則,惟有林木得以健全生長,才能將減緩大氣中二氧化碳排放之效益發揮至最佳狀況。此外,木材是二氧化碳最佳之貯藏庫,只要不遭受腐朽及燃燒,其原先經光合作用所固定之碳素就可長期保存在木材之內;且經砍伐後之林地,如即刻再進行造林,再生林木之生長可繼續發揮固定大氣中二氧化碳碳素之功能,其對人類與環境之貢獻得以生生不息,永續利用。因此,在生活環境中提高木質材料相關產品之使用比例,亦可達到善盡改善全球暖化效應之責任。
森林具有固定大氣碳素,降低大氣中二氧化碳排放之功能

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