城市园林植被碳储量研究

摘 要：在低碳经济研究进程中，碳储量对温室气体排放的抵消作用日益突显。虽然世界各国对森林和土壤碳储量进行过较多研究且有所收获，但针对城市园林植被碳储量所开展的研究只占1.27%，然而近年来该类研究明显升温。文章采用直接收获法、异速生长方程法和生物量扩展因子法，科学计量园林学校“江南大学”植被碳储量，分析不同植被单株碳储量状况，为相关部门在同等美观条件下选择优势物种，制定园林策略提供参考。

关键词：城市园林 碳储量 计量方法 优势树种

中图分类号：F290  文献标识码：A

文章编号：1004-4914（2015）11-018-03

一、城市园林植被碳储量研究现状

随着《联合国气候变化公约》与《京都议定书》的签署，中国一方面探索节能减排新途径，另一方面规定了具体的减排指标。研究过程中学者们发现，森林在降低温室气体，吸收二氧化碳方面作用明显。目前，全球城市化进程正逐步加快，城市园林得以飞速发展，林业作为特殊的生态系统单元，具有巨大碳汇潜力。

发达国家是碳储量研究的先行者，数十年观测和监测活动中，长期研究网络和试验站被搭建起来。Pouyat（2002），Liski（2002）等大多针对城市森林和土壤碳储量进行深入研究。中国学者方精云（2001）采用改良的生物量换算因子法，研究出20世纪70年代碳储量减少源于森林砍伐等人为作用，而近20来储量的增加源于人工造林。魏文俊等（2007）对江西省森林植被乔木层进行了研究，并总结出不同年龄，不同群落碳储量和碳密度的分配规律。章明奎（2006）综合分析土壤空间变异性，研究人为因素影响下的土壤有机贮存量和易氧化态碳。揣小伟（2011）等探讨了土地利用变化对土壤碳储量的影响，发现各地类表层土壤有机碳密度均有所增加。此外，针对城市园林碳储量方面，王迪生（2010），吴珊珊（2010）也分别对北京和合肥进行研究，其采用的计量方法和所获碳储量数据有较强的借鉴及推广意义。日益完善的碳计量研究体系和日益提高的实践水平，为深入探究城市园林碳储量提供了可靠基础。

虽然各类研究有所成果，但局限性同样显而易见：首先，本文通过对1982年-2012年万方数据库上800余份相关碳储量文献进行整合分析，发现49.31%研究了土壤碳储量;34.84%研究了森林碳储量;7.99%研究了草地;6.60%研究了农田;只有1.27%近几年开始对园林碳储量进行研究。数据表明世界各国专门针对园林植被碳储量所开展的研究较少，但近年来该类研究明显增多，2011年，李海奎，雷渊才等就清查资料估算中国森林植被碳储量，发现人工林碳储量在中国乔木林碳储量中比例超过15%，说明园林碳储量在地区碳计量中具有巨大潜力;其次，已有结论静态而宏观，不能因地制宜准确和动态反映城市园林植被碳储量信息;第三，由于城市园林复杂，数据和资料的收集受限，不确定因素广泛存在。此外，我国城市园林碳储量研究起步较晚，林业和园林分别管理，加之园林工作者更加重视城市园林景观绿化特性，增加了研究的难度。

本文以《造林项目与监测指南》（IPCC2006）（以下简称指南）为依据，结合城市园林植被的特点和现有理论，考虑城市园林管理和相关资料的欠缺，借鉴相关技术和方法，对园林学校江南大学进行实地考察和深入研究，帮助相关部门获得原始数据，验证、修正并补充在无锡地区的缺省值，选择优势物种，制定合适的园林策略，推广园林碳储量计量方法，完善碳计量体系。

二、研究方法

（一）一般计量方法

根据《指南》，碳计量包括异速方程法和生物量扩展因子法。考虑到地区差异和数据缺失情况，通过直接收获法可精准、科学、可靠的获得影响树种物理特征的值。其中，优先采用异速生长方程法，如果没有可用的生物量方程或所用方程与实际差别较大，应采用生物量扩展因子法。

测量碳储量，首先要定义碳库：

CPROJ，t=CPROJ，AB，t+CPROJ，BB，t+CPROJ，DW，t+CPROJ，L，t+CPROJ，SOC，t（公式1）

式中：CPROJ，t为第t年项目总碳储量;CPROJ，AB，t为第t年碳库中的地上生物量碳储量;CPROJ，BB，t为第t年碳库中的地下生物量碳储量;CPROJ，DW，t为第t年碳库中的枯落物碳储量;CPROJ，L，t为第t年碳库中的枯死木碳储量;CPROJ，SOC，t为第t年碳库中的土壤有机质碳储量;t为项目年份。

地上生物量和地下生物量在何种情况下都不能省略，考虑到江南大学园林环境存在人为管理和清理，所以枯落物，枯死木可忽略不计;考虑到土壤碳储量研究缺乏先进仪器和技术支持，故本研究碳库由植被地上生物量和植被地下生物量组成。

1.直接收获法。由于江南大学植被数目大且分散，本研究以实地测量数据的平均值作为平均标准木的值，以平均标准木的生物量作为相应树种的单株生物量，以单株生物量乘以相应种类的数量得到总碳储量。

2.异速生长方程法。该方法对有代表性的植物的胸径、树高、冠幅、活枝下高值等进行测量，分层切割，测定各器官鲜重。同时采取少量各器官样品，称取样品鲜重。然后在≤70℃条件下烘干至恒重，计算样品含水率，继而测定各器官干重。单物量（B）胸径（DBH）（一元）或胸径（B）和树高（H）（二元）的异速生长方程。方程如下：

1nB=a1+a21n（DBH）（公式2）

或1nB=a1+a2In（DBH）+a3H（公式3）

式中：B为生物量（tDM.株-1）;DBH为胸径（cm）;H为树高（m）;a1-a3为参数。

3.生物量扩展因子法。该方法是根据测定的样地内林木的胸径（DBH）和树高（H），利用一元或二元立木材积公式得到单株林木材积，然后利用树干材积密度、生物量扩展因子计算地上生物量，通过根-茎比，计算地下生物量，即：

地上生物量Tab=■Vi×Di×Ri×Ci×Ni （公式4）

地下生物量Tbb=■Vi×Di×Ri×Ci×Ni×R（公式5）

式中：i为树木类型;Tab为树木地上碳储量;Tbb为树木地下碳储量;Vi为i类型树干材积量;Di为树干密度;Ri为生物量扩展系数;Ci为植物中C含量;Ni为i类型树木数量;R为根-茎比。

地上生物量与地下生物量之和可近似看做总碳储量。

其中，树木材积公式为：

Vi=g1.2（H+3）fэ（公式6）

式中：Vi为植被材积;H为树高;g1.2为地上1.2米的树干面积;fэ=0.44为经验系数。

（二）本文研究方法

本文通过抽样调查，直接收获两个重要变量：树高和胸径值。考虑到乔木物理参数受气候和人为因素影响小，故采用异速生长方程法进行研究。参考关于灌木的碳计量方法发现，灌木所含碳储量较低，国际上普遍将其作为一个整体，研究树高和胸径的平均值，而不是具体就某一种树种来进行研究，故灌木数据缺失较多;且其他文献所研究的灌木大多不是园林灌木，树高较江南大学灌木两倍左右，与江南大学具体实际不符，故采用生物量扩展因子法计算灌木碳储量。

三、江南大学概况和植被数据统计

（一）江南大学概况

江南大学地处江苏省无锡市（北纬31°7′至32°2′，东经119°33′至120°38′）长江三角洲平原腹地，属亚热带湿润区，受亚热带季风气候影响，气候温和，雨水充沛。学习占地3200亩，建筑面积100多万平方米，常绿阔叶林种植居多，主要树种有香樟、榉树、杉树等。

经统计，江南大学共有植被209种，综合考虑植被的典型性和多样性，本文将植被分为11类，选择八处树种分布较密集的区域，对部分植被抽样调查。

（二）江南大学植被分类

由于无锡市地处亚热带季风气候区，适合常绿植被生长，故园林结构中，乔木种植株树较多，占样本65.59%;草坪和灌木种植面积较大，分别占样本44.81%和50.03%。考虑到部分树木占总体比例较小;或受限于技术条件和当下科研水平;或曾出现迁移现象，目前具体位置无法锁定等原因，本文最终选择占样本比例较大的常绿乔、灌木，落叶乔、灌木进行研究。

（三）江南大学植被胸径与树高值

对比相关数据，受限于树龄和亚热带气候特征，江南大学树木胸径树高除木槿外，树高、胸径值普遍偏小。除香樟和合欢等少数乔木种植年份为30年以外，其余植物种植时间仅为15年。乔木高度集中在5～6米，灌木除夹竹桃、桂花等超过2米外，其他树种树高为1米左右，且常绿乔木树高平均值高于落叶乔木，落叶灌木树高平均值高于常绿灌木。乔木类胸径值在0.008～0.271范围内，然而，落叶乔木胸径平均值普遍大于常绿乔木，灌木类胸径值小而平均。

四、江南大学不同类型植被碳储量

（一）江南大学不同类型植被碳储量统计

经计量，江南大学常绿乔木、常绿灌木、落叶乔木、落叶灌木的总碳储量分别为534.504t，120.834t，34.839t，40.070t，单株碳储量平均值分别为0.041t/株，0.045t/株，0.0008t/m2，0.0013t/m2。常绿植被在江南大学生长状况较好，其中香樟适应性较强，密度较大，生长较快，在常绿乔木中碳储量最大。落叶乔木单株碳储量较大，且除垂柳和黄山栾树外，其他落叶乔木单株碳储量相对平均，其中杉木尤其是水杉在增汇方面作用较大。灌木碳储量略小，就规律而言，常绿灌木碳储量位于0.007t/m2～0.008 t/m2之间;落叶灌木碳储量普遍超过0.01t/m2，其中，夹竹桃、桂花、石榴、木槿等碳汇潜力有待发掘。

（二）江南大学总碳储量和单株碳储量分析

对比其他研究发现，因受亚热带季风气候影响，江南大学常绿树种总碳汇量较大，且常绿乔木>落叶乔木>落叶灌木>常绿灌木，而其他地区因处于温带气候区，落叶乔木>常绿乔木。不过乔木在增汇减排上发挥的效用远远大于灌木是一致的。此外，从单株生物量上看，落叶乔木>常绿乔木>常绿灌木>落叶灌木也与其他研究结论相同。

江南大学碳储量平均值：常绿乔木>落叶乔木>落叶灌木>常绿灌木;常绿乔木碳储量平均值远远大于落叶乔木。

五、结论

首先，通过对1982年-2012年800余份相关碳储量文献进行整合分析，发现84.15%研究了森林和土壤碳储量，只有1.27%对城市园林碳储量进行研究，但近年来该类研究持续升温，随着城市化进程的加快，城市园林碳储量在发挥增汇减排作用方面具有巨大潜力。

其次，在江南大学园林结构中，乔木数量较大，占11种类型共209种植物中比例的65.59%;灌木面积较大，占比例的50.03%。且落叶乔木类>常绿灌木类>常绿乔木类>落叶灌木类。校区树龄虽小，但随着树木的快速成长，碳增量前景可观。

第三，江南大学常绿乔木总碳储量为534.504t，单株平均值为0.041t/株;落叶乔木总碳储量为120.834t，单株平均值为0.045t/株;常绿灌木总碳储量为34.839t，单株平均值为0.0008t/m2;落叶灌木总碳储量为40.070t，单株平均值为0.0013t/m2。

第四，受亚热带季风气候影响，常绿植被在无锡生长状况较好，因此总碳储量常绿乔木>落叶乔木>落叶灌木>常绿灌木;又因为落叶乔木密度较大，故单株生物量落叶乔木>常绿乔木>常绿灌木>落叶灌木。

第五，水杉、香樟、雪松、池杉、垂柳、黄山栾树、广玉兰、马褂木、合欢、榉树碳储量较大，在同等美观条件下，多种植乔木，尤其是上述碳储量排名前十的优势树种，发挥碳汇的净化作用。

参考文献：

[1] Pouyat R.，Groffman P.，etc. Soil carbon pools and fluxes in urban ecosystems. Environmental Pollution[J].2002

[2] Sundquist E T. The global carbon dioxide budget.Science[J].1993

[3] 方精云，陈安平.中国森林植被碳库的动态变化及其意义[J].植物学报，2001（9）

[4] 魏文俊，王兵等.江西省森林植被乔木层碳储量与碳密度研究[J].江西农业大学学报，2007（5）

[5] 章明奎，周翠.杭州市城市土壤有机碳的积累和特性[J].土壤通报，2006（1）

[6] 揣小伟，黄贤金等.基于GIS的土壤有机碳储量核算及其对土地利用变化的响应[J].农业工程学报，2011（9）

[7] 王迪生.基于生物量计测的北京城区园林绿地净碳储量研究[D].2010

[8] 吴珊珊，张赟齐等.合肥环城公园不同群落类型碳储量[D].2010

[9] 李海奎，雷渊才等.基于森林清查资料的中国森林植被碳储量[J].林业科学，2011（7）

[10] 国家林业局.造林项目碳汇计量与监测指南[M].北京：中国林业出版社，2008

[11] 张明铁.单株立木材积测定方法的研究[J].林业资源管理，2004（1）

（作者单位：江南大学商学院 江苏无锡 214122）

（作者简介：戴越，讲师，博士，从事低碳经济及工业碳排放研究。）

（责编：贾伟）