自从人们建造避难所以来，就有一种材料——木材——越来越多地被提议用于低层和中层建筑。
这些“大量木材”项目背后的公司表示，木材是钢铁或混凝土的低碳替代品，并带来其他好处，例如比混凝土和钢铁更快的施工时间和更低的成本。倡导者表示，这种木材材料是由用胶水压缩的木材层制成的，也具有良好的防火安全性。
作为一名研究林业和自然资源的经济学家，我对这种建筑趋势产生了兴趣，因为我听说校园里的一家当地酒吧将被一座13层的木结构建筑所取代。
我认为在建筑中增加木材的使用对于减少建筑的大量碳足迹是积极的。但至关重要的是要考虑木材的来源以及森林是否得到可持续管理。
森林的作用
研究人员评估产品或服务的环境足迹的一种方法被称为生命周期分析，它计算从摇篮到坟墓的影响。
一项生命周期分析发现，在俄勒冈州的一栋12层建筑中，使用大量木材比使用钢筋混凝土建筑对全球变暖的影响低18%。如果将中低层建筑的木材与钢材进行比较，碳排放的好处就更大了。在这些研究中，与钢或混凝土构件相比，全球变暖的好处主要来自于这些大型木结构建筑材料的采购、运输和制造过程中的低排放，而不是建筑使用寿命结束时加热或冷却或处理材料的效率。
在全球范围内，大量木材的原材料——森林——从大气中吸收大量的二氧化碳，使它们成为一个重要的碳“汇”。
砍伐树木是森林中最普遍的干扰之一，然而，在考虑了所有采伐、火灾、土地利用变化和其他干扰之后，美国的森林每年仍然从大气中净吸收7.54亿吨二氧化碳，相当于美国排放量的13.5%。在全球范围内，情况类似，森林生长从大气中去除的二氧化碳比所有木材采伐、森林砍伐、森林火灾和其他干扰的综合效应还要多26亿吨。
尽管今天的森林是美国的二氧化碳净汇——从大气中吸收的碳比通过干扰释放的碳多——但在上世纪中叶之前，它们是碳排放的一个主要来源。当时，农民将土地转为农业，护林员砍伐老树生产木材，森林大火肆虐。美国的碳损失是如此之大，以至于在20世纪之交，陆地上的碳排放量与今天热带地区森林砍伐的碳排放量相当。
在过去的100年里，这一趋势发生了逆转，因为森林从大气中吸收的二氧化碳远远超过它们释放的二氧化碳。这种转变的一个原因是农作物产量的持续增长，这使得在更少的土地上获得更大的农业产出。结果，粮食价格实际下跌，农民放弃了产量较低的土地，使森林得以恢复。这些再生的森林反过来又从大气中吸收了碳。
遗弃并不是美国树木重新生长的唯一原因。即使在20世纪上半叶，森林管理员还在锯掉老树，一些有远见的森林所有者开始植树，因为木材日益短缺，木材价格每年上涨3%到4%就是证据。到20世纪50年代和60年代，美国每年种植的玉米面积超过10亿英亩，而今天，种植面积是当时的两倍。
生态森林管理经济学
为了检验木材的来源是否可持续，而不是导致更高的碳排放，考虑森林管理的经济学是有益的。
在中低层建筑设计中使用木材而不是其他材料的转变将推动对木制品的需求，从而导致更多的收获和更多的种植。任何采伐的增加都有风险，包括碳排放的增加、栖息地的丧失和其他影响。也许最明显的影响发生在需求激增导致敏感生态系统、关键栖息地或原始森林遭到砍伐的时候。如果失去，生物多样性等生态系统服务往往无法替代。
碳可能不那么令人担忧，因为它可以通过再生回到森林中。然而，一些批评人士认为，在木材采伐和森林再生之间的一段时间里，采伐会将二氧化碳沉积在大气中，导致大量的二氧化碳排放。
关于这种“过量”排放假说存在相当大的争议。其他关于木材需求增加的影响的研究表明，当需求增加时，采伐和再生都会增加。当木材投资与采伐同时进行建模时，当木材需求增加时，林地的碳储量也会增加。这一发现并不新鲜。上个世纪的例子表明，木材需求的增加和木材产品价格的上涨加强了土地所有者集中管理商业森林的动机- -种植更多的土地、改良品种、改变树种混合、施肥、控制排水和管理竞争。
大量木材的可持续性也将取决于哪些森林能够满足这种新的需求。这种新的采伐不太可能发生在美国政府各部门拥有的42%的森林上。其中许多森林要么受到行政保护——例如，作为荒野地区——要么地处偏远，进入成本高昂。在允许采伐的地方，由于需要进行大量的规划、影响评估和公众参与，采伐速度减慢。
甚至许多私人土地所有者也养成了为环境服务而保护土地的习惯。今天，美国有超过3700万英亩的私人土地被登记为保护地役权，这限制了当前和未来的所有者对土地的使用。并非所有这些受保护的土地都是森林，但在有森林的地方，对大量木材的新需求不太可能导致更多的采伐。
除了这些受法律保护的土地，森林保护发生在许多私人森林中，仅仅是因为许多森林所有者不注意，或者他们对野生动物和木材收入以外的利益有强烈的偏好。因此，研究发现，即使需求大幅增长，非工业土地所有者作为一个整体也不太可能扩大采伐。
人工林的作用
另一方面，工业利益集团只拥有美国20%的森林，但却提供了全国46%的木材。这些森林的绝大部分都是通过种植园进行集中管理的。植树非常普遍，工业所有者占私人人工林的60%，定义为通过种植或播种人工再生的人工林。
集约化管理解释了为什么如此少的工业森林能够支持如此大规模的采伐。如果需求上升，这些农场主将有强烈的动机增加收成。然而，由于森林是一项宝贵的资产，通过新的种植和加强管理，它们也将长出更多、更大的树木。
气候变化对林业的一个影响是，二氧化碳水平的上升通过更高的光合作用速率促进了森林的生长。我与人合著的一篇2022年的论文发现，二氧化碳水平升高对较年轻的人工林的木材体积影响特别大。与自然林分相比，人工林不仅拥有更多的相同年龄的木材量，而且我们的研究估计，在过去的50年里，人工林分从这种碳“施肥”中获得的木材量增加了62%。在同一时期，每英亩树木的数量并没有发生实质性的变化，因此大部分木材量的增加导致树木变大。
1997年至2017年期间，私人土地上每10公顷新增人工林中就有8公顷是工业业主，他们的人工林面积翻了一番。没有人会将这些森林与原始森林混淆，但从商业角度来看，人工种植的树木已成为成本最低的木材来源。它们还缓解了对天然林分的压力。
对大气更为关键的是，扩大生长迅速的年轻林分的面积可以提高森林的总体碳汇，并激励人们管理为建筑环境服务的森林。
Brent Sohngen是环境学教授俄亥俄州立大学，环境与资源经济学。
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