武汉园博园碳汇效能综合研究

徐亚如 戴菲 殷利华

摘要：随着生态宜居城市的建设，城市绿地固碳释氧的环境改善功能逐步受到重视，植被碳汇的量化研究也逐渐成为科学评价绿地环境效益的主要内容。文章以武汉园博园为研究对象，利用RS/GIS，结合美国景观绩效平台的National Tree Benef'it Caleulator（国家树木效益计算器），计算出武汉园博园的林木植被在2017年的碳汇效能及相应的经济价值，探讨武汉园博园的生态功能和价值。

关键词：碳汇效能，国家树木效益计算器，武汉园博园

DOI： 10.3969/j.issn.1672-4925.2019.00.004

在生态环境日益恶化的今天，如何利用有限的城市绿地植被资源，最大限度地发挥绿色碳汇效能，是改善城市生态环境、促进城市可持续发展的重要课题。植物通过光合作用吸入空气中的CO2，转化为碳水化合物储藏体内，可以直接减少大气中CO，含量;其次树木通过遮荫、降温、挡风等作用，调节城市气候环境，可以减少过多能源消耗，从而间接减少化石燃料使用所排放的CO2数量。借助植被固碳及生态效益的计算工具，计算城市绿地树木的固碳效能，对提升绿地生态服务效益有着重要的参考作用[1]。

1研究概述

对国内关于绿地碳汇方面的相关文献进行解读发现，目前国内对绿地碳汇的研究主要有以下3种类型：第1种是借鉴和采用自然森林生态系统的研究方法，研究某一区域的森林片区或自然保护区[2-6]，很多研究直接借鉴和采用此法[7];第2种是采用GIS和Citygreen模型，研究对象为城区或者乡镇等大区域的绿地系统[8-12]、校园绿地[13]、居住区[14]等;第3种是采用生物量法、同化量法、回归方程式计算法等[15-19].研究对象为宏观的城市绿地和微观的单棵树种的碳汇效能。

宏观层面的研究多以大区域的绿地系统和乡镇为主，主要通过建立指标体系，研究结果的深度和广度还不够：微观层面的研究也较为局限：关于中观层面的不同类型的城市绿地（风景区、公园、广场）、不同植被类型等的研究则较少涉及[20]。随着城市化的加剧，绿地固碳释氧的作用愈加重要，对绿地碳汇尤其是中观层面的绿地碳汇效能还需进行更深入和广泛的研究。

2研究工具和方法

本文对植被碳汇的计算和研究没有采用传统的生物量法和同化量法[21].而是在GIS/RS遥感解译、场地施工图和现场调研核实的基础上，结合美国景观绩效平台的树木效益网络计算器National Tree Benefit Calculator（以下简称NTBC），NTBC软件是基于i-Tree Eco（树木生态计算器）的数据库，最初是Urban Foresl Effects或UFORE模型，使用来自美国完整库存或随机采样地块的详细现场数据来量化城市森林结构、环境影响和社区价值。研究范围可以从单棵树木到公园甚至到区域城市森林。

国内相关学者通过研究得出该工具的计算结果与我国学者所给出的关于树木的碳汇效能结论相一致[22].且该工具的计算结果更加简洁和直观，具有很强的实用性和推广价值。本文利用NTBC 工具与GIS相结合，可以计算出每一种不同类型树种的生态效益，研究结果更加可靠和完善[23].根据NTBC软件对武汉市不同胸径树种的碳汇量进行整理得出结果见（表1）。

本次研究对比折算我国相近科属的植物种性能，输入武汉园博园的树木种类、胸径、用地类型和地理位置信息，得到武汉园博园树木的碳汇效能。

3武汉园博园树木基本信息

以2017年8月武汉园博园的高精度遥感影像（分辨率为0. 61）为基础数据源，利用ENVI对影像图进行几何校正，提取出武汉园博园的树木覆盖信息：结合武汉园博园植被施工图对场地进行为期2个月的现场调研，建立武汉园博园包括树木的种类、数量及位置信息的植被景观分类系统。

3.1场地信息提取

结合武汉园博园的实际情况，并遵循与国家土地利用分类标准相协调的原则，利用ENVI提取武汉园博园的绿地类型信息，将土地利用分为4个类别，即，道路（1.30%）、广场和建筑（约14. 37%）、水域（约3.03%）、林地和草地（约81. 30%）。

3.2场地树木种类及数量

武汉园博园植被种类较多，由于研究工具的局限性，以及树木最多能储存相当于1 000倍小树木所储存的碳，灌木所能储存的碳量只有乔木的4%左右[24]的相关研究，因此本文的调查对象为园内乔木和部分孤植大灌木，片状灌木和地被不在本文的考虑和计算范围内。树木总量为110种、53 480棵，其中常绿乔木35种，以香樟、女贞、杜英、雪松等为主，占全园植被的31.8%;落叶乔木约75种（相近的乔木算为一种），以栾树、银杏、朴树、悬铃木等为主，比例为68.2%;园中常绿植物与落叶植物的比例约为3：7。

3.3树木郁闭度

分4级对武汉园博园植被的郁闭度进行分析，结果显示：郁闭度0.7以上密林占陆域面积的12. 23%.主要位于荆山景区和园区的边界区域。郁闭度为0. 51～0.7的林木占总园区绿地的16. 37%.主要分布于部分山体中下坡位，林木总体生长良好，具有较好的游赏功能。郁闭度为0.21～0.5的林木占园区绿地32. 26%.主要是少部分的林缘区域和活动较频繁的山体下坡位地段。郁闭度为0.2及以下的林地占绿地38. 14%.主要为大面積草坪等区域。

4武汉园博园树木碳汇效益

4.1树木碳汇总量

根据美国碳计算器折算提供的基本量化关系（表2）.估算得到武汉园博园植被2017年固碳总量约为6 934. 97 t。参考我国造林成本法中固碳和碳吸收功能的单价251. 40元/t[25].折算成相应的经济价值约为174. 34万元。其中碳吸收量约为1 497. 76 L.由此产生的经济价值约为37. 65万元;碳储存量约为5 437. 21 t，由此产生的经济价值约为136. 69万元（表2）。

根据美国环境保护局提供的数据，一辆客车每年约排放CO25.It.武汉园博园固定的C02量约为吸收1360辆客车的CO，排放量。

4.2树木碳汇分布概况

由于研究的范围较大，因此为了便于研究分析，使调查研究的结果更加直观，本研究利用100 mxl00 m的方格网，将场地分为190个面积相等的样方，每个样地面积为1hm2（其中有不足1hm2的边角区域通过红色边框算作一个样地，部分不足1hm2的省略不计）.分别计算出武汉园博园190个样点的碳储存量和碳吸收量，并且以5 t/hm2的碳储存量和1t/hm2的碳吸收量逐级递增各划分为10个等级，得到园博园乔木碳储存和碳吸收的分布图（图1，图2）。

根据图l、图2可以看出，碳吸收能力常为碳储存能力的5倍。树木密度较高的碳汇能力较高，也有样地植被密度较低，但是碳储存和碳吸收能力都较高，主要是因为这些样地内大树比较多，其碳汇能力都很高。

由于树木数量和密度远超其他区域，北部荆山景区固碳效益明显高于其他区域：样地9. 23.24，40，45，124，188碳储存的生态效益值最高;样地9，40， 45，190碳吸收的生态效益值最高;碳吸收量高的样地碳储存量也最高。

4.3碳汇树种分析

根据NTBC对武汉园博园树种进行计算可以得出武汉园博园树木的固碳能力。对园博园内50种基调树种的固碳能力进行对比分析（选取树种为同规格）.可以得知大乔木中固碳能力较强的有二球悬铃木、朴树、深山含笑、榉树、泡桐、柿树、水杉、栾树、重阳木、香樟、乌桕、榔榆、杜英、雪松、圆柏、鹅掌楸、三角槭、无患子、广玉兰、垂柳、银杏、黑松、枫香等;小乔木或者大灌木中固碳能力最强的是桂花，其次分别是石楠、杨梅、枇杷、樱花、红枫、鸡爪槭、腊梅、木瓜等，具体见表3。

5结语

本文采用国外景观绩效的工具和方法，结合项目实际情况，利用遥感影像和场地种植施工图，对国内大型园林博览项目——武汉园博园的树木碳汇效能的量化研究进行了一次新的探索。将园博园树木碳汇效能及其景观绩效工具（ NTBC）全面呈现在大众面前，明确植物固碳量的计算对景观营造的重要意义，也为今后建成的绿地空间提供一种新的碳汇效能量化的思路和方法。

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收稿日期：2018 - 02- 27

*基金项目：国家自然科学基金面上项目“桥阴海绵体空间形态及景观绩效研究”（ 51678260）

第一作者：徐亚如（1991-），女，硕士，研究方向为绿地系统规划。E-mail： 386132237@ qq.com

通信作者：殷利华（1977-），女，博士，副教授，研究方向为工程景观学。E-mail. 370621325@ qq.Com