低碳经济是现阶段和今后人类社会发展的基本经济形态，其实质是经济发展与环境改善的协调统一。现阶段人类面临的全球性环境危机是气温上升，而各国经济发展又是引致气候变暖的主因，如何做到既保持经济增长又不破坏生态环境，是国际社会面临的难以解决又必须解决的问题。为此，人们进行了种种艰苦的探索和努力，包括节能减排、开展技术创新、开发清洁能源、改善能源结构、进行制度创新、调整产业结构、支持和鼓励低碳能源产业和无烟产业发展、提倡绿色出行、绿色消费、绿色行动等。这些努力和实践取得了明显的效果，但这些均是基于“经济”与“环境”的冲突，并以牺牲“经济”而维护“环境”理念的。其实，还应该扩大思路，寻求既发展经济又改善环境的产业发展模式。本文通过初步研究认为，基于森林在大气碳循环中的特殊作用，大力发展林业产业就是在林业经济增长的同时对环境改善有积极作用的一种选择。

森林是陆地生态系统的重要组成部分和功能因子，生态学意义十分显著。仅就森林参与大气碳循环而言，森林与太阳能、大气中CO₂以及O₂存在相互转换的关系。森林生态系统的净碳收支是一个碳获得过程(光合作用、树木生长、林龄增长、碳在土壤中的积累)与碳释放过程(生物呼吸、树木的死亡、凋落物的微生物分解和土壤碳的氧化、降解及扰动)之间的差值(称之为碳平衡)，碳平衡为负表现为碳源，为正表现为碳汇(Persson et al.， 1989)。多数学者研究认为，森林的碳平衡主要体现在正向，即碳汇方面，具体的结论体现在如下几方面: 1)中国森林植被每年大约净吸收碳量为0.4亿t，总体上表现为大气的碳汇，森林仍具有较大的碳存贮潜力，森林生态系统作为碳汇来吸收大气中CO₂的功能有重要的作用(赵士洞等，2001)； 2)基于中国森林植被碳库的动态变化情况，森林在保护土壤碳库功能方面有重要作用，同时中国的平均碳密度远低于世界平均水平，并提出如果对现有森林加以更好的抚育和管理，作为CO₂的“汇”，森林改善碳循环的功能还有很大的潜力(方精云等，1996； 2001； 刘国华等，2000)； 3)森林生态系统在全球碳循环中有重要作用，并且其作用主要取决于森林生态系统的生物量、林产品、植物枯枝落叶和根系碎屑以及森林土壤(董文福等，2002)； 4)森林生态系统作为重要的碳库，是大气CO₂ “汇”，但如果遭到破坏就会变成一个重要的“源”，随着植被的恢复，森林土壤的碳汇能力逐渐恢复(聂道平等，1997)。

因此可以看出，森林具有不可替代的碳汇功能，对生态系统中的碳循环改进和碳平衡发挥着巨大作用。森林的这一功能和作用是基于其固有的生物生长机制的，如图 1所示。

	图 1 林木光合作用和呼吸作用碳循环机制 Fig. 1 Forest carbon cycle mechanism of photosynthesis and respiration

植物有两大基本作用: 一是光合作用，在太阳能(光、热)和水分作用下，植物依据生长机制，从大气中吸收CO₂(C)，呼出O₂，并将太阳能转化为生物质； 二是呼吸作用，植物在生长过程中，吸收少许O₂和释放小量的CO₂(c)。由于C>c，所以，植物的生长过程就是从大气中吸收CO₂的过程。以我国为例，就目前的森林现状和发展利用水平，每年可以从大气中净吸收并固定的CO₂量为3.163 2亿t(康惠宁等，1996)。从全球来看，热带森林每年每公顷净吸收11.5～36 t CO₂，温带森林为2.5～27 t CO₂，寒温带森林为2.9～8.6 t CO₂。综合来看，全球森林每年每公顷大约可以释放10.7 t O₂(谷铁成，2008)，吸收6.1 t CO₂、释放2.9 t CO₂，CO₂净吸收量为3.2 t(康惠宁等，1996)。

森林是陆地上最大的植物群落，在吸收CO₂中发挥着重要作用，森林资源越丰富，分布越广泛，生长越旺盛，光合作用就越巨大，太阳能转化和吸收CO₂能力就越强大。由此推论，在环境问题日益凸显的今天，森林的地位和作用越加突出和重要。

工业革命以来，化石能源及矿物材料的利用成为社会能源和物质产品的主体，200年来释放和积累了大量的CO₂。如表 1所示，1960—2010年全球大气层中的CO₂浓度呈逐年递增的趋势。研究发现，大气中碳的来源包括化石燃料燃烧释放碳量54亿t·a^-1，森林破坏和其他土地利用所引起的释放碳量16亿t·a^-1(杨洪晓等，2005)。由此可见，全球性气温上升的主因是社会发展过程中化石能源和材料的使用和消耗，而在这一工业化的进程中，森林可以3种模式发挥作用。

表 1 全球大气层CO₂浓度变化情况^① Tab.1 Global atmospheric CO₂ concentration changes

表 1 全球大气层CO2浓度变化情况① Tab.1 Global atmospheric CO2 concentration changes mg·m-3 年份 Year 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 CO2浓度CO2 concentration 316.91 320.04 325.68 331.08 338.68 345.87 354.16 360.62 369.40 379.76 389.78 ①数据来源: 美国国家海洋和大气管理局(2010)。 Data sunrce: US National Oceanic and Atmospheric Administration(2010).

这是一种假定理论模式。假设地球上没有森林和林木，大气中CO₂浓度随着能源和材料的使用不断增长和积累，大气层中CO₂浓度将比表 1中显示的高，从而推动地球生物圈气温上升，并最终导致现有生态系统的危机和破坏。图 2表示无森林参与模式下，大气中CO₂浓度随时间的变化情况: C=(aT+大气中CO₂存量)/大气总量×100%。其中：C表示大气中CO₂浓度(%)； T表示时间； a表示年新增CO₂排放量。值得注意的是，实际的计算远比此复杂，为简化起见，这里只是示意说明，并非CO₂浓度计算公式。下同。

	图 2 无森林参与模式 Fig. 2 No participation of forest model

庆幸的是，这种情形在实际中并不存在，地球上存在一定数量的森林资源，发挥着减少空气中CO₂浓度、缓解气温上升的环境效应。

在人类社会实践活动中，特别是国际社会开始意识到碳排放增加、气候变暖的严峻性以来，人们总是通过保护和营造森林资源、增加森林存量的方法来应对不断增加的CO₂排放量。即人类理想化地认为所消耗的能源和材料、释放的CO₂可通过新造森林资源来吸收，似乎排放多少就吸收多少，可以保持大气中的碳平衡。假设现存的森林每年可吸收的CO₂量与每年实际新增的CO₂量相等，即可以保持大气层中CO₂浓度的恒定，具体模式如图 3所示。

	图 3 森林对冲模式 Fig. 3 Forest hedging model

图 3中，各个曲线的计算公式如下：

C=C₊-C_-，

C₊=(大气中CO₂存量+aT)/大气总量×100%，

C_-=(大气中CO₂存量-|b|T)/大气总量×100%，

因此，

C=[大气中CO₂存量+(a-|b|)T]/大气总量×100%。

需要注意的是，因为年新增森林CO₂吸收量实际上是空气中CO₂减少量，是一个负值，为方便公式中数值计算，因此加上绝对值，上式中，一般a>|b|，理想状态是a=|b|。另外，土地面积S为一种有限资源，随着造林量扩大而趋近于0，大气中CO₂的减少量随新造林面积的减少而减少，在T^*时刻减少量降至零，此后，大气中只有新增加的CO₂，而无可以对冲的CO₂减少量，空气中CO₂浓度将持续升高。

这种可称之为森林对冲模式，即人类社会排放的CO₂量可以通过新增森林吸收的CO₂量来对冲。的确，森林对冲在一定条件和一定时期内可以实现大气碳平衡，但是，随着社会发展要求对冲量越来越多，森林面积越来越大，由于土地有限性的约束，新造林土地供给越来越困难，最终无地可造林。所以，从趋势上看，森林对冲模式只是延缓了气候变暖的过程，不能从根本上解决问题。

必须指出，迄今为止，森林对冲模式在理论和实践中被国际社会普遍认同和广泛应用。

在讨论森林循环利用模式之前，从叙事逻辑上需要补充说明，在社会生产系统中，森林是一种重要的物质资源，以森林资源利用为基础的林业产业为人类社会提供各种物质产品和服务。故而，森林在具有重要生态学意义的同时，还具有重要的经济学意义。现在回到森林对冲模式的讨论上，森林对冲模式的根本问题是土地资源供给限制无法逾越，必须从如何增加土地供给来解决问题。在土地资源有限情况下，改变土地利用方式，即变现有土地占用方式为循环利用方式是有效方法，如图 4所示。

	图 4 森林循环利用模式 Fig. 4 Forest recycling pattern

图 4中，在T₁~T₄时期CO₂浓度的计算公式如下:

T₁时期: C=C₁+(aT₁/大气总量)×100%，

T₂时期: C=C₂-(|b|T₂/大气总量)×100%，

T₃时期: C=C₃+(aT₃/大气总量)×100%，

T₄时期: C=C₄-(|b|T₄/大气总量)×100%。

T₁时期，森林利用(采伐)代替化石能源和材料，这是就对应的单位折算量来讲的，并不是指总量上森林资源利用可代替化石能源和材料。在T₁时期，采伐森林可空出林地，及时更新造林，获得的林木及生物质，若作为能源利用，则较快地将其固化的CO₂释放出来，增加了大气中CO₂浓度； 若作为材料利用，则随着木材的逐渐腐烂而缓慢地向大气释放CO₂。必须指出，这里讨论的是皆伐方式，若为间伐方式，虽然未能提供成片土地，但可以理解为新增林地被分解在现有林地中，对所论及土地循环利用方式问题本质相同，没有矛盾。

由T₁到T₂的一个周期看，森林采伐和培育过程是一个碳平衡过程，比较而言，由森林提供的木质材料和能源可以替代化石能源和材料，其在社会物质材料和能源总结构中的比重越大，对大气碳现状的改善就越有益。仅就这点来讲，建立在采育良性循环基础上的林业产业发展水平和强度与大气碳平衡改善呈正相关。可见，森林循环利用模式兼顾了经济所得和环境改善，优于森林对冲模式。

再从T₁，T₂，T₃，…，T_n整个周期看，森林循环利用模式较之于森林对冲模式具有明显的优点: 一是，森林采伐之后空出土地可以营造新林，变土地固定利用为循环利用，有效解决了土地供给问题； 二是，由于林业科技进步，C₁—C₃—C₅所形成的连线是缓慢降低的，因为科技进步增加了植物光合作用效能，提高了林木生长率和碳汇能力。这就意味着森林循环利用模式可以根据科技进步率的高低改善大气中CO₂浓度，减缓气温上升。当然，森林经营活动对土地有扰动作用，会增加林地土壤碳释放，农业土壤中有机质的流失已成为大气CO₂升高的一个重要原因。有关数据表明，CO₂排放量从工业化之前的595 Pg上升到现今的760 Pg，增加量为165 Pg(李玉宁等，2002)，而在过去进入大气圈的这些人为释放的碳中，有大约500亿t·a^-1的碳是由耕作土壤中有机碳的矿物化所释放的(Paustian et al.， 1997)，全球从耕作土壤中流失的碳大约为8亿t·a^-1(Schlesinger，1984)。但考虑到森林经营周期一般为数十年，这种扰动的碳释放量比之于森林生长的碳吸收量而言微乎其微，不会对森林循环利用模式产生根本影响。同时，森林循环利用模式的合理性是建立在土地资源有效利用基础上的，即林地不要闲置、采伐迹地及时更新、天然林特别是原始林不能采伐利用等，这些问题均须得到妥善解决。

必须指出，人们还没有从理论上和总体上认识到森林循环利用模式的真正意义。在实践中，人们最先认识到森林作为物质资源的经济价值，并对其进行采伐利用，后来也开展了基于物质产品利用的森林培育活动(工业人工林等)，如果将这一历史过程看作一个森林采伐周期，其中也部分存在“森林循环利用”的效用。直到现阶段，人们对森林碳循环作用的认识才提升到一个前所未有的高度，从而产生了森林对冲模式的观念、理论和实践。而本文提出的森林循环利用模式还并未被接受，只有当森林循环利用方式在碳循环改善方面的优越性得到普遍认同时，人们的行为方式才会发生改变。

森林生长光合作用机制与森林循环利用模式能够改善碳循环，为林业产业发展(这里的林业产业仅指以森林采伐利用或以此为基础的部分，下同)提供了广阔的前景。在低碳经济时代，经济发展以低碳排放和无碳排放为主要目标，而林业产业发展以森林资源为物质基础。可见，林业是低碳经济时代的朝阳产业，能够实现经济发展和环境改善双赢目标，基于森林循环利用模式的林业产业发展有重要意义。

以森林资源物质利用为主要内容的林业产业，要实现森林资源永续经营和林业产业可持续发展，就必须持续地保有大量森林资源，就必须不断开展营造和培育活动，进行森林资源扩大再生产。根据初步计算，若按N年采伐周期，每增加1 km²的林业木材生产持续作业面积，就需要增加N×1 km²森林面积。可见，林业产业发展可以拉动森林资源培育。

以森林资源为物质基础的林业产业，提供各种 形式的大量林产品，可以替代相应数量的化石能源和材料，减少矿物资源的开采，利于地球保持自然面貌和生态平衡。例如，林业产业的发展意味着可以有更多的薪柴等生物燃料代替化石燃料，这也是全球碳减排的一个重要途径(王斌等，2009)。经概略计算，我国现有森林蓄积量平均为78 m³·hm^-2，森林平均年生长量为3.36 m³·hm^-2(李怒云，2007)。

以森林循环利用为模式的林业产业，通过不断采伐利用、造林培育，加速森林资源与大气的碳循环，在科技进步的作用下，森林“采伐-培育”周期不断缩短，林木生长率不断提高，大气碳环境趋于改善。森林循环利用模式意味着林木存在更替情况，即幼龄林替代成、过熟林。研究认为，幼龄林比老龄林或过熟林具有更高的同化效率，能截留更多的CO₂，因此，加快废弃地造林和再造林有利于增大碳汇(周剑芬等，2004)。根据有关学者的计算，对热带雨林采取降低采伐影响的措施，每公顷林地可保护碳存储73~90 t(李怒云，2007)； 林木每增加1 m³蓄积量，大约可以吸收1.83 t CO₂，呼吸排放量约为1.37 t CO₂，净吸收CO₂ 0.46 t左右(胡金留，2011)。据此粗略计算，在我国1 hm²森林每年可以净增碳汇量1.55 t。如果增加林木年生长量的科技进步率按1%计算，那么森林循环利用模式的林业产业将以每年递增1%的速度改善大气碳环境。

总之，较之于自然状态下的森林作用，林业产业使森林由单纯的环境资源同时成为了经济资源，提高了其经济价值；较之于森林对冲模式下的森林碳汇作用，林业产业增加了森林碳汇能力，提高了其环境价值。就人类社会与森林资源的基本关系而言，天然森林资源的部分产业化利用是一种必然结果(如亚非拉部分国家和地区，因为贫困和民生等问题，更多地出于经济目的，采伐利用了大量的原始林和天然林，这种状况短期内难以改变)，而大规模营造和利用人工林，全面发展林业产业则是经济增长和环境改善的理性选择。

20世纪90年代末期开始，退耕还林政策在我国大规模实行，这是森林对冲模式的政策体现；但退耕还林基本上是单一的生态工程，并没有纳入到林业产业总体发展的思考中。根据上述森林循环利用模式能够改善大气碳含量的作用机制，可以发现，即便是从生态效益角度考虑，用材林比生态林有更高的碳循环效能，更重要的是，用材林在兼备生态效益的同时，还兼具经济效益和社会效益(闫丽珍等，2004)。但在现有的政策中，对用材林有所排斥，缺乏重视，因此，在我国农村实行退耕还林地区，应该引入森林循环利用的林业产业发展模式，调整退耕还林政策方向和标准，给予“用材林”与“生态林”同样地位，即认同和鼓励“退耕还用材林”。这是一项重要政策调整，可以带来改善环境和增加农民利益的双赢效应。