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基于IPCC一阶衰减法和Prophet模型的中国竹制品碳储量评估及潜力预测

李文竹 王一 吉聪辉 栾军伟

李文竹, 王一, 吉聪辉, 栾军伟. 基于IPCC一阶衰减法和Prophet模型的中国竹制品碳储量评估及潜力预测[J]. 陆地生态系统与保护学报, 2024, 4(1): 35-47. doi: 10.12356/j.2096-8884.2023-0064
引用本文: 李文竹, 王一, 吉聪辉, 栾军伟. 基于IPCC一阶衰减法和Prophet模型的中国竹制品碳储量评估及潜力预测[J]. 陆地生态系统与保护学报, 2024, 4(1): 35-47. doi: 10.12356/j.2096-8884.2023-0064
Wenzhu Li, Yi Wang, Conghui Ji, Junwei Luan. Carbon Storage Assessment and Potential Prediction of Bamboo Products in China Based on IPCC First-order Decay Method and Prophet Model[J]. Terrestrial Ecosystem and Conservation, 2024, 4(1): 35-47. doi: 10.12356/j.2096-8884.2023-0064
Citation: Wenzhu Li, Yi Wang, Conghui Ji, Junwei Luan. Carbon Storage Assessment and Potential Prediction of Bamboo Products in China Based on IPCC First-order Decay Method and Prophet Model[J]. Terrestrial Ecosystem and Conservation, 2024, 4(1): 35-47. doi: 10.12356/j.2096-8884.2023-0064

基于IPCC一阶衰减法和Prophet模型的中国竹制品碳储量评估及潜力预测

doi: 10.12356/j.2096-8884.2023-0064
基金项目: “十四五”重点研发计划课题(2021YFD2200405);中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目(1630032023002,1632019006,1632021023)
详细信息
    作者简介:

    李文竹:E-mail:userlwz@163.com

    通讯作者:

    E-mail:junweiluan@icbr.ac.cn

  • 中图分类号: S718.56;S795

Carbon Storage Assessment and Potential Prediction of Bamboo Products in China Based on IPCC First-order Decay Method and Prophet Model

  • 摘要:   目的  竹子生长速度快,收获周期短,所以竹制品具有一定的固碳优势,但鲜有相关其固碳能力的研究,因此亟须评估竹制品碳储量以探究其未来的固碳潜力。  方法  根据历年(1961—2018年)竹材产量,应用IPCC一阶衰减法和生命周期分析(LCA)法,计算相应的碳储量,进一步将竹制品碳储量分为在用与废弃2个环节,并结合应用Prophet时间序列模型预测今后至2060年的竹材产量,以评估竹材制品在双碳目标进程中的贡献。同时,计算比较我国竹材产量前5省份在1992—2018年间的累计竹制品碳储量。  结果  我国竹制品是一个碳储量不断增加的重要碳库。1)我国在用竹制品当年碳储量自1961年的1.45 Tg CO2-eq增长到2018年的53.91 Tg CO2-eq,1961—2018年间在用竹制品碳储量累计为479.23 Tg CO2-eq;2018年我国废弃竹制品当年碳储量为14.41 Tg CO2-eq,1961—2018年间累计为188.47 Tg CO2-eq。二者相加得到我国竹制品碳储量在2018年为68.32 Tg CO2-eq,1961—2018年碳储量累计为667.70 Tg CO2-eq。2)根据Prophet模型预测,2030年我国竹制品当年碳储量为82.75 Tg CO2-eq,2060年为133.27 Tg CO2-eq,我国竹制品碳储量累计值在1961—2030年为1546.48 Tg CO2-eq,至2060年累计为5434.98 Tg CO2-eq。3)1992—2018年竹材累计产量前5的省份是福建、广西、浙江、云南、广东,将其竹材累计产量转化为竹制品累计碳储量分别为162.28、108.20、70.51、66.18、52.31 Tg CO2-eq。  结论  竹材制品具有较强的固碳能力与巨大的固碳潜力,我国竹制品在木质林产品固碳中占有重要地位。本研究结果为推动竹林相关碳汇纳入国际认可的林业碳汇核算体系奠定了重要基础,利于发挥我国竹资源优势,加强竹林生态系统保护与利用。
  • 图  1  1961—2018在用竹制品当年碳储量

    Figure  1.  Annual carbon stocks of bamboo products in use during 1961-2018

    图  2  1961—2018废弃竹制品当年碳储量

    Figure  2.  Annual carbon stocks of disposed bamboo products during 1961-2018

    图  3  2019—2060竹制品当年碳储量预测值

    Figure  3.  Forecast value of the annual carbon stocks of bamboo products during 2019-2060

    图  4  1992—2018中国主要省份累计竹材产量

    注:图4仅显示1992—2018年间竹材产量统计较为完整的省份。Figure 4 shows only the provinces with complete statistics on bamboo yield from 1992 to 2018.

    Figure  4.  Cumulative yield of bamboo in China's major provinces during 1992-2018

    表  1  各年份竹制品比例

    Table  1.   Proportion of bamboo products in each year

    年份
    Year
    竹家具
    Bamboo
    furniture
    竹日用品
    Bamboo products
    for daily-use
    竹浆造纸
    Sludge from
    bamboo pulp
    1961—20030.150.740.11
    20040.160.730.11
    20050.170.620.22
    20060.210.640.15
    20070.170.610.22
    20080.190.590.22
    20090.210.560.24
    20100.150.470.37
    20110.180.520.30
    20120.220.490.28
    20130.250.670.08
    20140.270.670.05
    20150.290.670.04
    20160.310.650.04
    20170.320.650.04
    2018—至今0.320.640.04
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    表  2  在用竹制品寿命、半衰期、竹材利用率及废弃竹制品半衰期

    Table  2.   The lifetime, half-life, bamboo utilization rate of bamboo products in use and half-life of waste bamboo products

    阶段
    Stage
    竹制品分类
    Classification of bamboo products
    寿命
    Lifetime/a
    半衰期
    Half-life/a
    竹材利用率
    Utilization rate of bamboo/%
    来源
    Resourse
    在用
    In use
    竹家具
    Bamboo furniture
    25 50 国家林业和草原局,2015
    竹日用品
    Bamboo products for daily-use
    15 62
    竹浆造纸
    Sludge from bamboo pulp
    2 38.6 IPCC, 2014b
    填埋
    Landfill
    固态竹制品
    Solid bamboo products
    29 IPCC, 2006a
    纸质竹制品
    Paper bamboo products
    15
    露天堆放
    Open dump
    固态竹制品
    Solid bamboo products
    16.5 Skog, 2008
    纸质竹制品
    Paper bamboo products
    8.25
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    表  3  废弃竹制品3种处理比例

    Table  3.   Proportion of disposed bamboo products under three treatments

    年份
    Year
    焚烧
    Combustion
    填埋
    Landfill
    露天堆放
    Open dump
    年份
    Year
    焚烧
    Combustion
    填埋
    Landfill
    露天堆放
    Open dump
    1961—1980 0 0 1 1998 0 0.59 0.41
    1981 0 0.03 0.97 1999 0 0.63 0.37
    1982 0 0.07 0.93 2000 0 0.66 0.34
    1983 0 0.10 0.90 2001 0 0.69 0.31
    1984 0 0.13 0.87 2002 0 0.72 0.28
    1985 0 0.16 0.84 2003 0 0.76 0.24
    1986 0 0.20 0.80 2004 0.01 0.80 0.19
    1987 0 0.23 0.77 2005 0.04 0.83 0.13
    1988 0 0.26 0.74 2006 0.07 0.87 0.07
    1989 0 0.30 0.70 2007 0.10 0.90 0
    1990 0 0.33 0.67 2008 0.10 0.90 0
    1991 0 0.36 0.64 2009 0.13 0.87 0
    1992 0 0.40 0.60 2010 0.14 0.86 0
    1993 0 0.43 0.57 2011 0.16 0.84 0
    1994 0 0.46 0.54 2012 0.21 0.79 0
    1995 0 0.49 0.51 2013 0.27 0.73 0
    1996 0 0.53 0.47 2014—至今 0.30 0.70 0
    1997 0 0.56 0.44
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    表  4  各输入参数敏感性分析结果

    Table  4.   Results of sensitivity analysis of input parameters

    参数名称
    Parameter name
    含义
    Meaning
    方差贡献率
    Variance contribution rate/%
    等级相关系数
    Coefficient of rank correlation
    α 含碳率−毛竹 37.30 0.59
    Mm 单株生物量−毛竹 37.03 0.59
    Ud 竹材利用率−竹日用品 16.87 0.40
    Wm 竹枝叶比重−毛竹 4.86 −0.21
    Uf 竹材利用率−竹家具 2.00 0.14
    LTd 使用寿命−竹日用品 1.03 0.10
    ω 竹材含水率 0.52 −0.07
    Up 竹材利用率−竹浆造纸 0.21 0.04
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-11-20
  • 录用日期:  2024-02-29
  • 网络出版日期:  2024-04-19
  • 刊出日期:  2024-02-01

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