深圳市綠地固碳能力演變探討

余曉敏，李 兵，段志強(qiáng)，楊 猛

（1.湖北省基礎(chǔ)地理信息中心，湖北 武漢 430074 ；2. 湖北省測(cè)繪成果檔案館，湖北 武漢 430071 ；3. 深圳市地籍測(cè)繪大隊(duì)，廣東 深圳 518034）

深圳市綠地固碳能力演變探討

余曉敏1，李 兵2，段志強(qiáng)2，楊 猛3

（1.湖北省基礎(chǔ)地理信息中心，湖北 武漢 430074 ；2. 湖北省測(cè)繪成果檔案館，湖北 武漢 430071 ；3. 深圳市地籍測(cè)繪大隊(duì)，廣東 深圳 518034）

基于深圳市2000、2004、2008、2012年的土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)提取深圳市各行政區(qū)的綠地信息，利用CityGreen模型中的固碳模塊計(jì)算了深圳市各行政區(qū)2000～2012年的綠地碳儲(chǔ)量和年固碳量，對(duì)深圳市綠地固碳能力進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，2000～2008年深圳市綠地總面積呈現(xiàn)逐年減少的趨勢(shì)，共減少89.69 km2。2012年出現(xiàn)少量反彈，增加4.19 km2；深圳市綠地固碳能力基本與綠地格局一致。研究結(jié)果反映出綠地面積和綠地結(jié)構(gòu)組成是影響綠地固碳能力的主要因素，本結(jié)果能夠有效指導(dǎo)城市規(guī)劃和綠地建設(shè)。

土地利用調(diào)查；城市綠地；CityGreen模型；固碳

CityGreen模型是由美國(guó)林業(yè)署開(kāi)發(fā)的基于GIS的城市綠色空間生態(tài)服務(wù)價(jià)值計(jì)算模型，該模型能夠定量分析植被的各項(xiàng)生態(tài)效益，包括綠地固碳、降污、節(jié)能、削減暴雨徑流等，被廣泛應(yīng)用于植被規(guī)劃、生態(tài)效益計(jì)算、動(dòng)態(tài)變化模擬及預(yù)測(cè)[1,2]。美國(guó)已有200多個(gè)城市利用該模型進(jìn)行城市植被生態(tài)效益分析，其分析結(jié)果為政府決策提供依據(jù)[3]。我國(guó)近年也有不少學(xué)者使用該模型進(jìn)行城市綠地生態(tài)服務(wù)功能研究。

本研究基于深圳市2000、2004、2008、2012年的土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)提取深圳市各行政區(qū)的綠地信息，利用CityGreen模型的儲(chǔ)碳模塊計(jì)算深圳市各行政區(qū)2000、2004、2008、2012年的綠地碳儲(chǔ)量和年固碳量，研究深圳快速城市化過(guò)程中的綠地固碳能力時(shí)空演變規(guī)律，可為深圳的規(guī)劃和發(fā)展提供理論、數(shù)據(jù)上的有益幫助。

1 研究區(qū)概況

深圳市位于廣東省南部，陸域位置是東經(jīng)113°45'44"～114°37'21"，北緯22°26'59"～22°51'49"。東臨大亞灣與惠州市相連，西至珠江口伶仃洋與中山市、珠海市相望，南至深圳河與香港毗鄰，北與東莞市、惠州市接壤。全市土地總面積為1 996.78 km2，海岸線長(zhǎng)230 km。所轄行政區(qū)由原來(lái)的南山、福田、羅湖、鹽田、寶安、龍崗6個(gè)區(qū)變更為10個(gè)，其中原經(jīng)濟(jì)特區(qū)南山、福田、羅湖和鹽田保持不變，原特區(qū)外的寶安區(qū)變更為寶安區(qū)、光明新區(qū)、龍華新區(qū)，龍崗區(qū)變更為龍崗區(qū)、坪山新區(qū)、大鵬新區(qū)。2010-07-01起，深圳市經(jīng)濟(jì)特區(qū)延伸到全市。為便于歷年數(shù)據(jù)的分析比較，本研究仍采用原行政區(qū)劃如圖1所示。

深圳東南部多山脈，西北部地勢(shì)相對(duì)平緩，地貌類型多樣，以丘陵、平原為主。深圳地處北回歸線以南，屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，夏長(zhǎng)冬短，雨量豐沛，年平均氣溫22.4℃，年平均降雨量為1 933.3 mm。植被主要為熱帶常綠季雨林型，原生森林植被很少，以散生馬尾松、灌叢和灌草叢為主，在沿海的沙泥岸生長(zhǎng)有紅樹(shù)林[4]。

圖1 深圳市行政區(qū)劃圖

2 數(shù)據(jù)來(lái)源

1996年深圳市在全市范圍內(nèi)開(kāi)展了第一次土地利用詳查，從2000年開(kāi)始每年開(kāi)展一次土地利用變更調(diào)查。本研究選取了深圳市2000、2004、2008、2012年的土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)，用于提取深圳市各行政區(qū)的綠地信息。深圳市土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)依據(jù)第二次全國(guó)土地調(diào)查土地分類標(biāo)準(zhǔn)將土地類型分為12大類，分別為耕地、園地、林地、草地、商服用地、工礦倉(cāng)儲(chǔ)用地、住宅用地、公共管理與公共服務(wù)用地、特殊用地、交通運(yùn)輸用地、水域及水利設(shè)施用地、其他土地。

目前，國(guó)內(nèi)城市綠地的分類還沒(méi)有完全統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，在《中國(guó)大百科全書(shū)——建筑、園林、城市規(guī)劃》一書(shū)中，根據(jù)城市綠地的功能來(lái)分類，包括公共綠地（各種公園、游憩林蔭帶）、居住區(qū)綠地、交通綠地、附屬綠地、生產(chǎn)防護(hù)綠地、位于市內(nèi)或城郊的風(fēng)景區(qū)綠地6類。為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)家建設(shè)部2002-09-01頒布了《城市綠地分類標(biāo)準(zhǔn)》，將城市綠地劃分為公園綠地、生產(chǎn)綠地、防護(hù)綠地、附屬綠地和其他綠地5個(gè)大類、13個(gè)中類和11個(gè)小類[5]。

本研究根據(jù)城市綠地分類標(biāo)準(zhǔn)，把林地、園地、草地和公共管理與公共服務(wù)用地中的公園與綠地歸為城市綠地[2]。

3 CityGreen模型

植被固碳效益定量評(píng)估一般包括儀器實(shí)測(cè)法和生物量推算法。由于生物量推算法相對(duì)簡(jiǎn)單，所需數(shù)據(jù)較少，因此包括CityGreen模型在內(nèi)的大多數(shù)研究都采用這種方法計(jì)算植被固碳效益[3]。CityGreen模型估算的植被固碳效益包括植被碳儲(chǔ)量及年固碳量，由植被覆蓋率及植被固碳系數(shù)決定（表1）。類型1表示幼齡樹(shù);類型2表示中齡樹(shù);類型3表示所有齡級(jí)的樹(shù)木均衡分布，稱為混合型；類型4表示各個(gè)林齡的樹(shù)木平均分布，稱為平均型。大區(qū)域的估算可以利用各個(gè)林齡平均分布來(lái)計(jì)算[6]。植被的碳儲(chǔ)量與年固碳量的計(jì)算方法如下[7]：

式中，Ct和Cr分別代表年碳存儲(chǔ)量（t）和年固碳量（t/ a）；A為區(qū)域面積（acres）；F為區(qū)域的植被覆蓋率；Nt和Nr分別是林木的碳儲(chǔ)存系數(shù)和碳固定系數(shù)。

表1 不同林齡植被的碳儲(chǔ)存系數(shù)及碳固定系數(shù)

4 結(jié)果及分析

從提取的綠地?cái)?shù)據(jù)可見(jiàn)，各行政區(qū)的綠地面積基本與行政區(qū)域面積呈正比。2000～2012年，深圳市總的綠地面積由約916.72 km2減少到831.22 km2，凈減少綠地85.5 km2，約為9.33%。綠地減少的主要原因在于原特區(qū)外的龍崗區(qū)和寶安區(qū)在2000～2012年快速的城市空間擴(kuò)張中壓縮了綠地空間致使城市綠地面積出現(xiàn)下滑，這2個(gè)行政區(qū)面積相對(duì)較大，擁有較大的綠地空間面積，其綠地面積的減少對(duì)深圳市總綠地面積的變化影響較大。原經(jīng)濟(jì)特區(qū)南山區(qū)、福田區(qū)、羅湖區(qū)、鹽田區(qū)，由于它們開(kāi)發(fā)較早，因此在2000～2012年期間基本保持了城市綠地的穩(wěn)步發(fā)展，其中南山區(qū)、福田區(qū)、羅湖區(qū)的綠地面積還有不同程度的增加。

2000、2004、2008、2012年深圳市各行政區(qū)的城市綠地面積、綠地覆蓋率如表2所示。

表2 2000～2012年深圳市各行政區(qū)綠地面積和綠地覆蓋率

根據(jù)CityGreen模型，城市擁有大面積的綠地系統(tǒng)增加了生物固碳的基礎(chǔ)，因而擁有較大的碳儲(chǔ)量;另一方面綠地結(jié)構(gòu)組成、綠地類型也在很大程度上影響綠地固碳能力[6]。本研究利用各個(gè)林齡平均分布的碳儲(chǔ)存系數(shù)和碳固定系數(shù)來(lái)估算深圳市各行政區(qū)綠地的碳儲(chǔ)量和年固碳量。從表3可見(jiàn)，深圳市各行政區(qū)的綠地固碳能力隨著綠地的動(dòng)態(tài)變化而波動(dòng)，綠地的年固碳量的變化和碳儲(chǔ)量呈正相關(guān)，碳儲(chǔ)量和年固碳量都反映了綠地的固碳能力。

深圳的6個(gè)行政區(qū)中，原特區(qū)外的龍崗區(qū)和寶安區(qū)的行政面積相對(duì)較大，因此擁有更多的綠地總量，這使得龍崗區(qū)和寶安區(qū)綠地的碳儲(chǔ)量遠(yuǎn)大于其他行政區(qū)。原經(jīng)濟(jì)特區(qū)南山區(qū)、福田區(qū)、羅湖區(qū)、鹽田區(qū)，由于其行政區(qū)域面積較小，因此其碳儲(chǔ)量也相對(duì)較小，這表明綠地面積是影響城市碳儲(chǔ)量的因素，但是綠地面積并非決定性因素，綠地覆蓋率對(duì)綠地的固碳能力也有較大的影響。鹽田區(qū)行政面積與福田區(qū)、羅湖區(qū)的行政區(qū)域面積相差不大，僅為南山區(qū)行政面積的一半，但因其綠地覆蓋率較高，使得鹽田區(qū)綠地具有相對(duì)較高的碳儲(chǔ)量和年固碳量。這反映了綠地的固碳能力與綠地結(jié)構(gòu)具有非常緊密的關(guān)系。

表3 2000～2012年深圳市各行政區(qū)綠地固碳能力統(tǒng)計(jì)

分析2000～2012年深圳市各行政區(qū)綠地碳儲(chǔ)量折線圖（圖2）可知，各行政區(qū)綠地碳儲(chǔ)量的變化與綠地面積的變化基本一致。原經(jīng)濟(jì)特區(qū)福田區(qū)、羅湖區(qū)的綠地碳儲(chǔ)量均是先降后升，于2004年有少許下降后，2008年出現(xiàn)反彈，2012年繼續(xù)上升。原經(jīng)濟(jì)特區(qū)南山區(qū)和鹽田區(qū)的綠地碳儲(chǔ)量則呈現(xiàn)完全相反的變化趨勢(shì)，南山區(qū)的綠地碳儲(chǔ)量逐年上升，鹽田區(qū)的綠地碳儲(chǔ)量逐年下降。原特區(qū)外寶安區(qū)綠地碳儲(chǔ)量呈現(xiàn)逐年下降的趨勢(shì)，龍崗區(qū)綠地碳儲(chǔ)量則在2000～2008年期間逐年下降，于2012年出現(xiàn)少量反彈。由碳儲(chǔ)量的變化趨勢(shì)可推測(cè)出深圳市各行政區(qū)城市擴(kuò)建規(guī)模開(kāi)始的時(shí)間及進(jìn)程。

圖2 2000～2012年深圳市各行政區(qū)綠地碳儲(chǔ)量折線圖

5 結(jié) 語(yǔ)

深圳市綠地固碳能力在時(shí)間和空間上存在顯著差異，但各行政區(qū)的綠地固碳能力基本與綠地格局一致。綠地面積和綠地覆蓋率是反映綠地固碳能力的主要因素，綠地面積越大、綠地覆蓋率越高，城市綠地固碳能力就越強(qiáng)。因此，為了提高城市綠地的生態(tài)效益，建設(shè)宜居城市，在擴(kuò)大綠地的總面積、增加綠地覆蓋率的同時(shí)，還要選擇有固碳優(yōu)勢(shì)的綠地類型，做好綠地規(guī)劃與管護(hù)，提高城市綠地的儲(chǔ)碳能力，改善城市環(huán)境[6]。

[1] 張陸平,吳永波,鄭中華,等.基于CityGreen模型的蘇州市森林生態(tài)效益評(píng)價(jià)[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2012,36(1):59-62

[2] 陳莉,李佩武,李貴才,等.應(yīng)用CityGreen模型評(píng)估深圳市綠地凈化空氣與固碳釋氧效益[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2009,29(1):272-282

[3] 彭立華,陳爽,劉云霞,等.CityGreen模型在南京城市綠地固碳與削減徑流效益評(píng)估中的應(yīng)用[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2007,18(6):1 293-1 298

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[5] 李薇.CityGreen軟件在城市綠地生態(tài)效益評(píng)價(jià)中的應(yīng)用——以?shī)W林匹克森林公園規(guī)劃方案為例[D].北京: 北京林業(yè)大學(xué),2007

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[8] 常德娥.應(yīng)用RS、GIS技術(shù)提取廣州市綠色信息的方法[J].地理空間信息，2009,7(4):66-68

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B

1672-4623（2015）04-0140-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.04.050

余曉敏，工程師，主要從事遙感動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)研究。

2014-05-21。

項(xiàng)目來(lái)源：數(shù)字制圖與國(guó)土信息應(yīng)用工程國(guó)家測(cè)繪地理信息局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放研究基金資助項(xiàng)目（GCWD201410）。