武漢園博園碳匯效能綜合研究

徐亞如 戴菲 殷利華

摘要：隨著生態(tài)宜居城市的建設(shè)，城市綠地固碳釋氧的環(huán)境改善功能逐步受到重視，植被碳匯的量化研究也逐漸成為科學(xué)評價綠地環(huán)境效益的主要內(nèi)容。文章以武漢園博園為研究對象，利用RS/GIS，結(jié)合美國景觀績效平臺的National Tree Benef'it Caleulator（國家樹木效益計算器），計算出武漢園博園的林木植被在2017年的碳匯效能及相應(yīng)的經(jīng)濟價值，探討武漢園博園的生態(tài)功能和價值。

關(guān)鍵詞：碳匯效能，國家樹木效益計算器，武漢園博園

DOI： 10.3969/j.issn.1672-4925.2019.00.004

在生態(tài)環(huán)境日益惡化的今天，如何利用有限的城市綠地植被資源，最大限度地發(fā)揮綠色碳匯效能，是改善城市生態(tài)環(huán)境、促進城市可持續(xù)發(fā)展的重要課題。植物通過光合作用吸入空氣中的CO2，轉(zhuǎn)化為碳水化合物儲藏體內(nèi)，可以直接減少大氣中CO，含量;其次樹木通過遮蔭、降溫、擋風(fēng)等作用，調(diào)節(jié)城市氣候環(huán)境，可以減少過多能源消耗，從而間接減少化石燃料使用所排放的CO2數(shù)量。借助植被固碳及生態(tài)效益的計算工具，計算城市綠地樹木的固碳效能，對提升綠地生態(tài)服務(wù)效益有著重要的參考作用[1]。

1研究概述

對國內(nèi)關(guān)于綠地碳匯方面的相關(guān)文獻進行解讀發(fā)現(xiàn)，目前國內(nèi)對綠地碳匯的研究主要有以下3種類型：第1種是借鑒和采用自然森林生態(tài)系統(tǒng)的研究方法，研究某一區(qū)域的森林片區(qū)或自然保護區(qū)[2-6]，很多研究直接借鑒和采用此法[7];第2種是采用GIS和Citygreen模型，研究對象為城區(qū)或者鄉(xiāng)鎮(zhèn)等大區(qū)域的綠地系統(tǒng)[8-12]、校園綠地[13]、居住區(qū)[14]等;第3種是采用生物量法、同化量法、回歸方程式計算法等[15-19].研究對象為宏觀的城市綠地和微觀的單棵樹種的碳匯效能。

宏觀層面的研究多以大區(qū)域的綠地系統(tǒng)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)為主，主要通過建立指標(biāo)體系，研究結(jié)果的深度和廣度還不夠：微觀層面的研究也較為局限：關(guān)于中觀層面的不同類型的城市綠地（風(fēng)景區(qū)、公園、廣場）、不同植被類型等的研究則較少涉及[20]。隨著城市化的加劇，綠地固碳釋氧的作用愈加重要，對綠地碳匯尤其是中觀層面的綠地碳匯效能還需進行更深入和廣泛的研究。

2研究工具和方法

本文對植被碳匯的計算和研究沒有采用傳統(tǒng)的生物量法和同化量法[21].而是在GIS/RS遙感解譯、場地施工圖和現(xiàn)場調(diào)研核實的基礎(chǔ)上，結(jié)合美國景觀績效平臺的樹木效益網(wǎng)絡(luò)計算器National Tree Benefit Calculator（以下簡稱NTBC），NTBC軟件是基于i-Tree Eco（樹木生態(tài)計算器）的數(shù)據(jù)庫，最初是Urban Foresl Effects或UFORE模型，使用來自美國完整庫存或隨機采樣地塊的詳細現(xiàn)場數(shù)據(jù)來量化城市森林結(jié)構(gòu)、環(huán)境影響和社區(qū)價值。研究范圍可以從單棵樹木到公園甚至到區(qū)域城市森林。

國內(nèi)相關(guān)學(xué)者通過研究得出該工具的計算結(jié)果與我國學(xué)者所給出的關(guān)于樹木的碳匯效能結(jié)論相一致[22].且該工具的計算結(jié)果更加簡潔和直觀，具有很強的實用性和推廣價值。本文利用NTBC 工具與GIS相結(jié)合，可以計算出每一種不同類型樹種的生態(tài)效益，研究結(jié)果更加可靠和完善[23].根據(jù)NTBC軟件對武漢市不同胸徑樹種的碳匯量進行整理得出結(jié)果見（表1）。

本次研究對比折算我國相近科屬的植物種性能，輸入武漢園博園的樹木種類、胸徑、用地類型和地理位置信息，得到武漢園博園樹木的碳匯效能。

3武漢園博園樹木基本信息

以2017年8月武漢園博園的高精度遙感影像（分辨率為0. 61）為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，利用ENVI對影像圖進行幾何校正，提取出武漢園博園的樹木覆蓋信息：結(jié)合武漢園博園植被施工圖對場地進行為期2個月的現(xiàn)場調(diào)研，建立武漢園博園包括樹木的種類、數(shù)量及位置信息的植被景觀分類系統(tǒng)。

3.1場地信息提取

結(jié)合武漢園博園的實際情況，并遵循與國家土地利用分類標(biāo)準相協(xié)調(diào)的原則，利用ENVI提取武漢園博園的綠地類型信息，將土地利用分為4個類別，即，道路（1.30%）、廣場和建筑（約14. 37%）、水域（約3.03%）、林地和草地（約81. 30%）。

3.2場地樹木種類及數(shù)量

武漢園博園植被種類較多，由于研究工具的局限性，以及樹木最多能儲存相當(dāng)于1 000倍小樹木所儲存的碳，灌木所能儲存的碳量只有喬木的4%左右[24]的相關(guān)研究，因此本文的調(diào)查對象為園內(nèi)喬木和部分孤植大灌木，片狀灌木和地被不在本文的考慮和計算范圍內(nèi)。樹木總量為110種、53 480棵，其中常綠喬木35種，以香樟、女貞、杜英、雪松等為主，占全園植被的31.8%;落葉喬木約75種（相近的喬木算為一種），以欒樹、銀杏、樸樹、懸鈴木等為主，比例為68.2%;園中常綠植物與落葉植物的比例約為3：7。

3.3樹木郁閉度

分4級對武漢園博園植被的郁閉度進行分析，結(jié)果顯示：郁閉度0.7以上密林占陸域面積的12. 23%.主要位于荊山景區(qū)和園區(qū)的邊界區(qū)域。郁閉度為0. 51～0.7的林木占總園區(qū)綠地的16. 37%.主要分布于部分山體中下坡位，林木總體生長良好，具有較好的游賞功能。郁閉度為0.21～0.5的林木占園區(qū)綠地32. 26%.主要是少部分的林緣區(qū)域和活動較頻繁的山體下坡位地段。郁閉度為0.2及以下的林地占綠地38. 14%.主要為大面積草坪等區(qū)域。

4武漢園博園樹木碳匯效益

4.1樹木碳匯總量

根據(jù)美國碳計算器折算提供的基本量化關(guān)系（表2）.估算得到武漢園博園植被2017年固碳總量約為6 934. 97 t。參考我國造林成本法中固碳和碳吸收功能的單價251. 40元/t[25].折算成相應(yīng)的經(jīng)濟價值約為174. 34萬元。其中碳吸收量約為1 497. 76 L.由此產(chǎn)生的經(jīng)濟價值約為37. 65萬元;碳儲存量約為5 437. 21 t，由此產(chǎn)生的經(jīng)濟價值約為136. 69萬元（表2）。

根據(jù)美國環(huán)境保護局提供的數(shù)據(jù)，一輛客車每年約排放CO25.It.武漢園博園固定的C02量約為吸收1360輛客車的CO，排放量。

4.2樹木碳匯分布概況

由于研究的范圍較大，因此為了便于研究分析，使調(diào)查研究的結(jié)果更加直觀，本研究利用100 mxl00 m的方格網(wǎng)，將場地分為190個面積相等的樣方，每個樣地面積為1hm2（其中有不足1hm2的邊角區(qū)域通過紅色邊框算作一個樣地，部分不足1hm2的省略不計）.分別計算出武漢園博園190個樣點的碳儲存量和碳吸收量，并且以5 t/hm2的碳儲存量和1t/hm2的碳吸收量逐級遞增各劃分為10個等級，得到園博園喬木碳儲存和碳吸收的分布圖（圖1，圖2）。

根據(jù)圖l、圖2可以看出，碳吸收能力常為碳儲存能力的5倍。樹木密度較高的碳匯能力較高，也有樣地植被密度較低，但是碳儲存和碳吸收能力都較高，主要是因為這些樣地內(nèi)大樹比較多，其碳匯能力都很高。

由于樹木數(shù)量和密度遠超其他區(qū)域，北部荊山景區(qū)固碳效益明顯高于其他區(qū)域：樣地9. 23.24，40，45，124，188碳儲存的生態(tài)效益值最高;樣地9，40， 45，190碳吸收的生態(tài)效益值最高;碳吸收量高的樣地碳儲存量也最高。

4.3碳匯樹種分析

根據(jù)NTBC對武漢園博園樹種進行計算可以得出武漢園博園樹木的固碳能力。對園博園內(nèi)50種基調(diào)樹種的固碳能力進行對比分析（選取樹種為同規(guī)格）.可以得知大喬木中固碳能力較強的有二球懸鈴木、樸樹、深山含笑、櫸樹、泡桐、柿樹、水杉、欒樹、重陽木、香樟、烏桕、榔榆、杜英、雪松、圓柏、鵝掌楸、三角槭、無患子、廣玉蘭、垂柳、銀杏、黑松、楓香等;小喬木或者大灌木中固碳能力最強的是桂花，其次分別是石楠、楊梅、枇杷、櫻花、紅楓、雞爪槭、臘梅、木瓜等，具體見表3。

5結(jié)語

本文采用國外景觀績效的工具和方法，結(jié)合項目實際情況，利用遙感影像和場地種植施工圖，對國內(nèi)大型園林博覽項目——武漢園博園的樹木碳匯效能的量化研究進行了一次新的探索。將園博園樹木碳匯效能及其景觀績效工具（ NTBC）全面呈現(xiàn)在大眾面前，明確植物固碳量的計算對景觀營造的重要意義，也為今后建成的綠地空間提供一種新的碳匯效能量化的思路和方法。

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收稿日期：2018 - 02- 27

*基金項目：國家自然科學(xué)基金面上項目“橋陰海綿體空間形態(tài)及景觀績效研究”（ 51678260）

第一作者：徐亞如（1991-），女，碩士，研究方向為綠地系統(tǒng)規(guī)劃。E-mail： 386132237@ qq.com

通信作者：殷利華（1977-），女，博士，副教授，研究方向為工程景觀學(xué)。E-mail. 370621325@ qq.Com