能源书呆子的更多思考
当开发商在农村地区建造新房时，首要任务通常是清理土地。这些步骤相当常规:伐木工人清理一些土地，挖掘承包商准备地基，铺设车道和化粪池系统。
当一个伐木工被雇来清理土地时，一些树木可能是有市场的——也许土地包括有价值的锯原木、纸浆木材或柴火木材——或者这些木材可能没有什么价值。如果原木没有什么价值，它们可能会被削碎。如果芯片价格高，芯片可以用卡车运送到生物质工厂或木屑颗粒工厂;如果芯片价格很低，芯片可能会散布在树林里，或者被卡车运走，在其他地方处理掉。然而，不管现存木材的价值如何，开发商或土地所有者通常都希望将部分土地清理干净。
对于大多数建筑商来说，有关土地清理的决定基本上都是出于财务考虑。但如果你是一个绿色建筑者，还有另一个因素需要考虑:这种类型的土地清理的碳后果是什么?
碳基础知识
如果你正试图评估土地清理的碳后果，这里有一些分析的起点:
20的评论
我非常热衷于减少任何建筑项目的砍伐，并在已经砍伐过的地方重新种植自然栖息地。我看了哈德逊河谷(Hudson Valley)和卡茨基尔(Catskills)的房地产清单，发现许多房屋的草坪面积似乎是非常不必要的。你的10英亩林地真的需要变成8英亩的草坪，并在外围种植一些树木吗?
我很欣赏这篇文章的思想，我希望这里提到的实践能够带来一些环境效益。但我不禁觉得这里的答案有点像回收和减少——在大多数情况下，更环保的方法是减少对土地的伤害，而不是在损害发生后试图减轻影响。
我们都应该记住，愿意支付额外费用以减少对环境的影响，其价值远远低于简单地减少消费。
如果我们不能解决气候变化问题，那不是因为缺乏技术，而是因为无法忍受不便。
尽可能地让土地保持原样是如此容易、廉价和环保。大约30年前，我们买了一间40英亩左右的老农舍，一半是树林，一半是田野。每年秋天，我都会给猪场刷一次毛，防止它们再次变成树林。我大概用了10-12加仑的柴油燃料，但野花和其他野外植物为鸟类和昆虫提供了栖息地。森林继续吸收二氧化碳。
花140-15万美元清理10英亩土地是疯狂的。在新英格兰北部的大部分地区，你可以用少得多的钱买到十英亩以上已经开垦好的土地。
我很欣赏你少割草，鸟儿也一样。我认识一个商业割草机，尽管他喜欢在佛蒙特州和新罕布什尔州的大片农村地区割草机的实际工作，但他讨厌仅仅为了某人的审美喜好而破坏鸟巢，并希望他有更多像你这样的客户。
至于二氧化碳，更进一步，让这些土地再次变成森林，是一个吸收更多碳的巨大机会。
马丁，有趣的文章和案例研究。在这篇文章中，有一句话让我感到特别惊讶:“一棵树是燃烧还是腐烂，释放的碳量是一样的，唯一的区别是释放的速度。”我见过木头燃烧后残留的物质(灰烬)，也见过树木腐烂后残留的物质，可以用手指捏碎。燃烧过程似乎消耗更多的碳，而腐烂过程则会留下更多的有机固体物质。或者换句话说，两个过程的终点看起来不一样。这是否意味着较少的碳与氧反应生成二氧化碳?我哪里错了?
安东尼奥,
碳不会因为腐烂或燃烧而被破坏。碳原子仍然存在。当你碾碎腐烂原木留下的堆肥时，堆肥中可能有碳。但是堆肥还没有完全分解。更多的腐烂将会发生，附近植物(和土壤微生物)的根将继续利用养分并转化堆肥中的碳化合物。最终，碳以二氧化碳的形式释放到大气中，或者作为新植物的生长被(暂时)封存起来。
灰烬还含有有助于植物生长的营养物质(包括钾)。我想，在一根腐烂的原木或一堆木灰附近，植物的生长速度因许多因素而不同。我也相当有信心，与燃烧相比，堆肥可以延迟二氧化碳的大气释放。
木材腐烂或堆肥的过程在北极发生得相对较慢，而在热带雨林中发生得非常快——树叶和树枝一碰到森林地面，几乎立即就会被包括植物、昆虫、真菌和微生物在内的无数生物吃掉。
马丁,
首先，正如你所说，这不是一个简单的话题。而且，我也知道碳原子是不会被破坏的——物质和能量守恒定律。当我使用“消耗”这个术语时，我指的是最初与其他碳原子(以及木材中的其他元素原子)结合在一起的碳原子，它们与氧气反应，在大气中变成二氧化碳。（https://www.sciencenewsforstudents.org/article/explainer-how-and-why-fires-burn#:~:text=Wood%2C%20for%20example%2C%20contains%20molecules,pyrolysis%2C%20releases%20atoms%20and%20energy）
木材大部分是碳，所以堆肥中肯定有碳。更多的固体碳残留意味着更少的碳转化为二氧化碳，这似乎是合理的。是的，我听到你的观点，木材可能会进一步腐烂，但微生物和食木昆虫的作用将阻止大量碳直接转化为二氧化碳。在未来的许多环境化学反应/过程中，这个腐烂原木中的碳原子最终会成为空气中二氧化碳分子中的原子吗?也许，可能，可能。但这是原始对数衰减会计的一部分吗?可能不会。它可能是土壤中另一种植物甚至动物有机体或有机物的一部分。
但是，我是物理学家，不是化学家。
我不想重复这个话题;我非常同意我所认为的这篇文章的基本观点。
安东尼奥,
据我所知，我们同意。健康的土壤含有有机物质——也就是碳——正如有机园丁所理解的那样。土壤中的有机物总是在腐烂，因此消失;大部分碳最终变成了大气中的二氧化碳。
对我来说，通过定期添加堆肥，在我的佛蒙特州花园土壤中保持适当的有机物质水平是相当容易的，因为有机物质腐烂得很慢。然而，对于一个热带园丁来说，在花园土壤中保持高水平的有机物要难得多——它们消失得太快了。它去哪里了?它腐烂了，大部分变成了大气。
我也想知道甲烷在考虑是让木头腐烂还是燃烧时的作用。
我听说(但不知道)腐烂木材中的一些碳以甲烷的形式排放，这将在气候变化紧急情况的背景下阻止木材腐烂。虽然甲烷在大气中的寿命比碳短得多，但在排放后的前几十年里，甲烷作为温室气体的效力是碳的84倍。我想，这可能是应对气候紧急情况(或不这样做)的相关时间尺度，因此，为了防止甲烷排放而允许碳排放可能是一笔有价值的交易。
据我所知，在没有足够氧气的情况下，腐烂可能会产生甲烷。我怀疑埋木头更有可能产生甲烷。我认为你可以像垃圾填埋场一样收集甲烷，然后燃烧它，甚至燃烧它来为房屋供暖，甚至发电，但在这种规模下，这不太可能是实际的。这就是我提出这个不受欢迎的想法的部分动机——把木头堆在地上。
简单地把原木和树桩堆在一个不显眼的地方怎么样，因为地上的东西比地下的更干燥，腐烂得更慢，不太可能厌氧和释放甲烷。如果堆得太丑，可以在周围种上一排或一圈快速生长的常青树。你甚至可以在上面盖上三元乙丙橡胶(EPDM)，让它保持干燥，减缓腐烂速度。在火灾风险高的地区，这可能不是一个好主意，但似乎在新英格兰的“大片土地”上可以做到这一点。
我一直在我的一小块土地上尝试类似的方法(小于1英亩)，在这种情况下，要避免木蚁群在离我的房子或邻居太近的地方生长，并且要避免过于丑陋的堆桩，这是一个挑战。但如果我有几十英亩的土地，我希望它会变得更容易。
作为一个熟悉商业伐木作业(清理大约10英亩)产生的灌木丛和原木堆的人，我不得不说你的建议是不切实际的。这些堆很快就会有20到30英尺高，对附近的孩子来说是危险的。十年过去了，这么一堆可不好看。
关于儿童危险的观点很好——我想象的是一个足够偏远的地区，在那里这不是一个问题，但这是需要考虑的事情。就美学而言，我假设它可能在视线之外的某个地方，但前提是有足够的土地把它放在很远的地方，隐藏在完好无损的山丘或树林中，并且有一种不需要太多筑路工作就能到达那里的方法。
嗨，马丁，你熟悉Hugelkultur和任何研究它用于碳封存的研究吗?我对Hugelkultur的理解是，这是一种处理灌木丛和原木的方式，通过在粗到细的有机层中挖掘和填充沟渠，砍伐“废物”，创造出凸起的床、沼泽和窗户的组合。很棒的文章，顺便说一句，我很欣赏对一个善意努力的现实评估。我经常在想，我们是否真的处于“所有新建设项目的碳影响似乎都严重到有理由暂停建设的时候”……或者至少暂停在大片绿地上建造独栋住宅。我是作为一个主要建造这类项目的人说的。
阿明,
在读到你的评论之前，我对Hugelkultur并不熟悉。我在网上找到了一些参考资料，包括这篇研究论文:“Hugelkultur园艺技术不会导致植物营养缺乏。”
这种方法听起来与文章中提到的传统新英格兰方法(8万美元)并没有本质上的区别，后者涉及“将树桩埋在一个低的地方或挖出的洞里”。如果你想和新英格兰的伐木工一起“完全享受Hugelkultur”，你就得回到B计划，包括凿原木、刷树桩以及埋树桩，到那时，你可能又要花14万美元了。
最后一点:掩埋木质生物质延迟，但不能阻止碳排放到大气中。埋在地下的木头会腐烂。它比直接暴露在雨和风中的木头腐烂得慢还是快，这取决于很多因素，包括它埋得有多深(因为靠近表面的地方比表面以下几英尺的地方有更多的生物活动——这在化粪池系统设计中很重要)。如果木头被削碎了(就像我链接到的研究项目中那样)，它会比没有削碎的木头腐烂得更快。
嗨，马丁，我完全同意你的观点，木材最终会腐烂(还有一个后勤问题，就是挖沟渠产生的东西该用什么来填充)。我发现了一些其他的研究:木材掩埋作为碳封存https://cbmjournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/1750-0680-3-1
但是这个问题远远超出了我的能力范围。也就是说，国家林业部门将土地清理的最佳实践记录在案将是件好事。特别是考虑到灰枯病和树木死亡，无论新的土地开垦都将发生:(
有没有讨论过制造生物炭所需的碳?你必须用一些东西来加热它.....
我想，从另一方面来说，凿洞和掩埋也会燃烧燃料……
内特,
对土地清理方案对气候变化的影响的任何逻辑分析肯定都需要考虑到执行该计划所需的设备所需的柴油加仑数。在上述工作中，小卡车、自卸卡车、推土机、拖拉机、碎纸机，也许还有散货车，以及一些我不知道名字的不寻常设备都需要柴油，更不用说用于链锯的汽油和链油了。
总的来说，我同意Stephen Sheehy(评论#3)的观点——最好的选择(通常)是尽可能少地改变土地。
我的理论是，接近生物炭的方法是在撬上使用森林覆盖物或挖掘机将木质材料研磨成碎片，然后使用TLUD方法(顶部点燃上升气流)填充燃烧室设置。这种方法不需要水，它使用木材自身的能量转化为木炭，使其效率大大提高。材料需要大致相同的大小，以便均匀转换，因此覆盖。
然而，设计既大又便携的房间需要一些努力。
很好的文章和讨论。
根据已经提出的许多观点，我想知道为什么不考虑下列事项:
-将地面上的物质转化为生物质:我们仍然需要能源，我想知道(化石燃料)的替代效应是否会超过堆肥中可能的碳封存。而且听起来更便宜。双赢。
-取决于土地的预期用途(牧场…在这种情况下，这意味着什么?)把树桩磨得稍微低于地面，但不要破坏所有的土壤。这样做有双重好处，既不用处理树桩，也不会过多地扰乱土壤结构。
这个复杂的话题最好由林业科学家、大气科学家和土壤科学家来解决。没错，尤其是涉及到土壤中的碳封存，这似乎是问题的关键。而且远远高于我的工资级别。
“无论树木是燃烧还是腐烂，释放的碳量都是一样的，唯一的区别是释放的速度。”严格来说，这是正确的，但当人们考虑到“腐烂”的碳可以进入土壤结构时，这些速率可能会发生巨大变化:在土壤结构中，碳释放速率可能会发生巨大变化(相对于田地角落里的一堆木头碎片)。事实上，这取决于许多因素，包括气候、现有的土壤结构以及剩余的植被类型。
说到生物炭，除了燃烧或腐烂木头碎片的速率之外，它们真的没有根本区别。
森林土壤中储存的碳比地面上的要多(大多数时候)。这应该给我们一些暗示，让碳进入土壤可能是一个有价值的目标。生物炭也许是一种选择，但考虑土壤结构和地面上的界面(条件)也是其中的一部分。这也许与大规模森林管理最为相关，而不是小规模的田野转换。
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