中美城市树木碳储存的现状对比研究

任继勤，郑惠潆

(1.北京化工大学 经济管理学院，北京 100029；2.哈尔滨市第一二二中学，哈尔滨 150000)



中美城市树木碳储存的现状对比研究

任继勤1，郑惠潆2

(1.北京化工大学 经济管理学院，北京 100029；2.哈尔滨市第一二二中学，哈尔滨 150000)

摘要：本文采用对比研究的方法，对中美城市树木的碳储存和碳封存状况进行比较，结果显示我国的主要城市树木平均碳储量高于美国，单位面积碳储量平均值低于美国，揭示了研究城市树木的碳储存和碳封存具有重要的现实意义，为我国进一步提升城市的生态环境以及城市树木的种植提供了有益思路。本文建议：在进行城市树木补植补造的同时，重视树木种类的选择和气候条件；加大城市绿化的投入力度，加强植被复层结构的管理；加强体制和机制的建设，关注城市树木的种植和养护。

关键词：中美城市；树木；碳储存；碳封存；CO2

0引言

随着城市化比例的持续升高，城市的生态环境变得与人类生活的生态环境密切相关。全球碳循环问题成为气候变化成因分析、变化趋势预测、减缓和适应对策等全球变化科学研究中的基础问题[1]。陆地生态系统，尤其是城市受到人类活动的强烈干扰，显著增加了碳循环的不确定性。尽管城市区域仅占地球表面的2.4%，但在促使碳循环改变的过程中发挥着巨大的作用。在近百年内，大气中CO2浓度增长了28%，并且这种趋势将随着人类活动的改变而变化[2]。本文对中美城市树木碳储存进行对比研究，有助于我国城市碳储存和碳封存的研究，为城市低碳建设提供支持。

1研究内容和方法

1.1概念的界定

碳储量是树木通过光合作用吸收并储存大气中的CO2并将其固定在植被或土壤中，从而减少CO2在大气中的浓度，这就形成了树木的固碳效果。树木是CO2的吸收器、储存器和缓冲器。

碳封存是以捕获碳并安全存储的方式来取代直接向大气中排放CO2。树木对CO2的吸收是一种自然碳封存过程。因此以树木再造、限制森林砍伐等方式来实现的碳封存被认为是最具经济效益的方式。每年碳封存净量是第N+1年和N年碳储量的差值[3]。

1.2样本的选取

本文样本的选择按照城市在国家地理位置的分布和数据的可获得性确定，同时选择较大的城市。通过综合筛选，美国城市确定为：纽约、亚特兰大、萨克拉门托、芝加哥、巴尔的摩、费城、波士顿、雪城、奥克兰、泽西市，数据来源于David J.Nowak[4](见表1，美国城市的碳存储、碳封存和树木数量)；中国城市确定为：广州、南京、上海、北京、乌鲁木齐、沈阳、重庆、南宁、武汉、西安，数据来源于中国科学院城市环境研究所(见表2，我国城市的碳存储、碳封存和绿地面积)。

1.3研究方法

本文采用分项对比的研究方法，分别对美国和中国十个城市进行纵向对比研究，再结合两国环境横向对比美国和中国城市树木情况并得出相关结论。

表1　美国城市树木的碳存储、碳封存和树木数量Tab.1 The carbon storage，carbon sequestration and number of trees in the cities of the U.S.

表2　我国城市树木的碳储存、碳封存和绿地面积Tab.2 The carbon storage，carbon sequestration and green area in the cities of China

2研究结果

2.1美国城市树木碳储存比较研究

2.1.1碳存储和碳封存的现状

美国碳储量和封存量最高的地区是北部的中心，每公顷碳储量和封存量最高的地区分别是东南部[5]。

城市总的碳储量和碳封存一般是随着城市树木覆盖率和健康树木的增加而增加，美国城市树木的总碳储量在1993年时，约为3.5～7.5亿tC，1994年约为6～9亿tC。直径76 cm以上的健康大树的固碳能力大约是直径小于8 cm的健康小树的90倍[6-7]。

美国城市之间的碳储量和碳封存差距较大。碳储量：纽约为1225.2千tC，泽西市为19.3千tC；碳封存：亚特兰大市的42.1千tC/a，泽西市的800 tC/a；树木总量：雪城有89.1万棵，费城只有11.3万棵(见表1)[4]。

2.1.2影响碳储存和碳封存的因素

一个城市碳储存和碳封存是城市用地和树木覆盖率的关系函数。通常碳封存净量占碳封存总量的75%左右。城市树木的碳封存量与树的直径和死亡率有关。纽约树木有相对较高的树木死亡率，其碳封存净量只有碳封存总量的54%。由于萨克拉门托直径大的树木多，碳密度值和林分平均碳密度较高，碳储存相对较多。而奥克兰的大树较少，所以碳储量较低。

2.2我国城市树木碳储存比较研究

2.2.1碳储存和碳封存的现状

我国城市建成区绿化覆盖率由2006年的35%增加到2013年的39.7%，绿色生态系统中的碳储存和碳封存总量逐步增加[8]。而不同城市之间的碳储存和碳封存量有较大的差异。碳储存最大的是广州的3 45.89万tC，最小的是西安的21.59万tC；碳封存最多是广州的37.45万tC，最少的是乌鲁木齐只有1.11万tC(见表2)。广州树木的碳储存量和碳封存高的原因是，城市绿地面积大，且乔木占比较大[9]。

2.2.2影响碳储存和碳封存的因素

自然气候条件和树木生长期的因素非常重要，树木生长期的长短是影响城市碳储存和碳封存能力的重要因素。广州、南京和上海生长季节约238 d，而北京大约是169 d，所以这些城市的碳储存和碳封存能力强[10]。乌鲁木齐市树木的生长期最短，每年的碳储存和碳封存量最低。

树木种植的管理和植被复层结构影响碳储存，复层结构比单一草坪具有更高的生态效益。广州市新栽的小树苗生长得快，植被复层结构处理的好，建成区绿化覆盖率为41%，复层结构覆盖率为39%，碳储存和碳封存能力是最高的[11]。

3讨论及建议

3.1中美城市树木碳储存对比

一是我国样本城市树木的碳储存和碳封存高于美国的；二是我国样本城市单位面积碳密度低于美国；三是大树的数量和直径影响一个城市总碳储存量，美国城市树木的直径大于我国；四是我国城市树木种植面积多于美国，在树木生长和树龄上低于美国树木。

3.2树木对城市碳排放的影响

估算城市树木CO2的净效益，通常假设使用化石燃料进行生产活动时，排放CO2气体。假设每年在节能区种植一亿棵树，种植十年，且成活率为100%，五十年的时间，这些树大约储存0.77亿tC[12]。

城市树木的碳封存净量将随着树木成熟而递减。当城市树木处于衰退期时，即死树的碳排放超过活树的碳吸收时，固碳率会成为负数。当树木达到成熟期后，城市树木对大气CO2的吸收效果不明显了，就可以进行采伐或使用。

3.3城市树木与森林树木碳储存比较

每颗树木的碳储存与生长空间呈正相关关系。在城市环境中的树木生长空间较充分，有相对更快的生长比[13]。城市树木种植密度较低，但每颗树木平均碳密度约是森林树木的两倍。

城市树木每公顷的碳储量低于森林树木的碳储存量。一是城市树木年龄小，从整个植物生命周期来看，树木的年龄和碳储量正相关；二是城市树木的修剪，由于观赏以及防止树倒等诸多因素，城市树木现存生物量受到抑制，随时间的增长碳储量增幅小[14]。三是城市中致密的土壤以及土壤中的重金属盐限制了根的生长空间[15]。

3.4对策建议

通过我国城市树木与美国城市树木的对比研究，分析我国城市树木的不足，得出以下建议。一是在进行城市树木补植补造的同时，重视树木种类的选择和气候条件；不同的树种储碳能力不同，适应的气候环境也有所不同。因此应选择生长时间更长，成长速度更快的树种。二是加大城市绿化的投入力度，加强植被复层结构的管理。提高直径较大树木的保护，降低树木的死亡率提高城市的碳储存量和碳封存净量。三是加强体制和机制的建设，关注城市树木的种植和养护。必须重视城市绿地的建设，不断完善，形成制度化，实现经济可持续发展。

4结论

本文通过对中美城市树木的碳储存和碳封存情况进行比较研究，其结果表明我国的主要城市建成区植被总碳储量高于美国，单位面积碳储量低于美国。本文的对比分析为我国城市树木的管理，树木碳储存对城市碳排放的影响，并进行城市树木与森林树木碳储存的比较，为有效的提高城市树木碳储存量和碳封存提出了对策和建议。本文对我国的城市绿化和低碳发展有着重要的现实意义。

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收稿日期：2016-02-13

基金项目：中央高校基本科研业务费项目(12060026027)；国家自然科学基金面上项目(71473012)；北京市哲学社会科学规划项目(12JGB053)

第一作者简介：任继勤，博士，副教授。研究方向：资源与环境管理，技术经济与企业管理。E-mail：renjq@mail.buct.edu.cn

中图分类号：S 750；F 326.2

文献标识码：A

文章编号：1001-005X(2016)04-0028-03

Comparison of Carbon Storage of Urban Trees inChina and the United States

Ren Jiqin1，Zheng Huiying2

(1.School of Economics and Management，Beijing University of Chemical Technology，Beijing 100029；2.Harbin No.122 Middle School，Harbin 150000)

Abstract：In this paper，the carbon storage and carbon sequestration of green land in urban areas of China and the United States were studied by using comparative method.The results showed that the average carbon storage of the main urban in China was higher than that in the United States，but the average carbon storage per unit area was lower than that of the United States.The paper also revealed the significance of carbon storage and carbon sequestration of urban forest，which provided a useful way to improve the ecological environment of the cities and the cultivation of urban trees in China.Some suggestions were put forward.Firstly，more attention should be paid to the selection of tree species and climate conditions in further replanting.Secondly，the investment in urban greening should be increased and the management on vegetation layer structure should be enhanced.Finally，the system and mechanism construction should be strengthened and attention should be paid to the planting and maintenance of urban trees.

Keywords：cities in China and the U.S.；tree；carbon storage；carbon sequestration；CO2

引文格式：任继勤，郑惠潆.中美城市树木碳储存的现状对比研究 [J].森林工程，2016，32(4)：28-30.