不同應(yīng)用類(lèi)型園林樹(shù)木固碳能力?

褚芷萱 馬錦義,2 邵海燕 陳顥明 郜 晴

1 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院 南京 210095

2 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部景觀農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 南京 210095

3 南京理工大學(xué)環(huán)境與生物工程學(xué)院 南京 210094

隨著工業(yè)化的發(fā)展,全球氣候變暖問(wèn)題日益突出,城市作為人類(lèi)經(jīng)濟(jì)、政治、文化等活動(dòng)中心,其環(huán)境問(wèn)題則更為顯著[1]。園林植物的固碳釋氧功能可通過(guò)光合作用吸收二氧化碳釋放氧氣,并將碳元素轉(zhuǎn)化為有機(jī)物,因此高固碳能力園林植物在城市綠地應(yīng)用中具有重要意義[2]。目前我國(guó)對(duì)園林綠地固碳能力的研究多集中于園林綠地整體碳匯的計(jì)算和對(duì)單個(gè)植株固碳能力的測(cè)定[3－4],通過(guò)測(cè)定葉面積指數(shù)和葉片瞬時(shí)光合速率,對(duì)單位葉面積日固碳量和單位覆蓋面積日固碳量進(jìn)行研究[5－8]。對(duì)于涉及大量植物種類(lèi)的區(qū)域性植被群落景觀來(lái)說(shuō),這些研究成果尚不足以指導(dǎo)提升城市園林綠地整體固碳效應(yīng)的植物應(yīng)用實(shí)踐。本文在調(diào)查統(tǒng)計(jì)園林樹(shù)木固碳能力數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,對(duì)不同應(yīng)用類(lèi)型的園林樹(shù)木固碳能力加以比較分析,為具有高固碳效應(yīng)的園林植物景觀營(yíng)造提供參考。

1 研究方法

1.1 園林樹(shù)木應(yīng)用分類(lèi)

本文參考一般園林樹(shù)木的分類(lèi)方式[9],結(jié)合景觀設(shè)計(jì)中常見(jiàn)應(yīng)用形式,將園林樹(shù)木分為8個(gè)應(yīng)用類(lèi)型:林木類(lèi)、葉木類(lèi)、蔭木類(lèi)、花木類(lèi)、果木類(lèi)、籬木類(lèi)、蔓木類(lèi)、竹類(lèi)。林木類(lèi)即成片種植構(gòu)成森林之美的木本植物；葉木類(lèi)即葉具有較好觀賞效果的木本植物；蔭木類(lèi)即能夠提供較好綠蔭的木本植物,包括林蔭樹(shù)和行道樹(shù)；花木類(lèi)即花具有較好觀賞效果的木本植物；果木類(lèi)即果實(shí)具有較好觀賞效果的木本植物；蔓木類(lèi)即木質(zhì)藤本植物；籬木類(lèi)即利用植物組成具有防護(hù)、分隔空間、裝飾等作用的有生命力的籬笆；竹類(lèi)即通過(guò)地下莖繁殖,依靠竹筍生長(zhǎng)成新竹的特殊木本植物種類(lèi)。除蔓木類(lèi)和竹類(lèi)外,本文優(yōu)先對(duì)植物花、葉、果觀賞特性進(jìn)行分類(lèi),之后再對(duì)缺乏觀賞特性的植物進(jìn)行其他應(yīng)用形式的分類(lèi),最后對(duì)每一類(lèi)型中不同植物及各類(lèi)型之間的植物固碳能力進(jìn)行比較分析。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源與分析方法

在中國(guó)知網(wǎng)(CNKI),以“園林植物固碳”“固碳能力” “固碳釋氧” “園林植物生態(tài)效益”等主題詞檢索近25年相關(guān)研究論文共153篇,從中篩選出與固碳能力有關(guān)的期刊論文共71篇,搜集整理其中的研究數(shù)據(jù)并利用excel表進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。已有多位學(xué)者對(duì)部分樹(shù)種進(jìn)行研究,但每個(gè)研究者得出的固碳能力數(shù)據(jù)存在差異,有的甚至相差幾倍,其原因是研究者所在地區(qū)、研究選定的樹(shù)木個(gè)體以及具體測(cè)定時(shí)間不一致。為了獲得相對(duì)有參考價(jià)值的數(shù)據(jù),筆者對(duì)同種樹(shù)木的不同研究成果數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,將幾個(gè)相對(duì)接近的數(shù)據(jù)視作有效數(shù)據(jù),而顯著偏大或偏小的視為無(wú)效數(shù)據(jù),然后將有效數(shù)據(jù)的平均值作為該種樹(shù)木的固碳能力參考值。

2 結(jié)果與分析

2.1 各應(yīng)用類(lèi)型園林樹(shù)木單位葉面積日固碳能力

本研究共統(tǒng)計(jì)園林樹(shù)木365種,其中喬木187種、灌木134種、木質(zhì)藤本26種,竹類(lèi)18種。根據(jù)本研究的應(yīng)用類(lèi)型分類(lèi)統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表1),花木類(lèi)植物種類(lèi)最多(93種),竹類(lèi)最少(18種)。由表1可知,相同應(yīng)用類(lèi)型中不同樹(shù)種固碳能力差異較大,籬木類(lèi)中醉魚(yú)草最高,金櫻子最低,兩者相差30倍；林木類(lèi)和蔭木類(lèi)樹(shù)種高低相差也在10倍以上。就平均值來(lái)看,林木類(lèi)固碳能力最強(qiáng),蔓木類(lèi)最弱,兩者相差2.5倍。林木類(lèi)植物多為喜陽(yáng)的高大喬木,瞬時(shí)凈光合速率較高,因此固碳能力最強(qiáng)。各應(yīng)用類(lèi)型園林樹(shù)木單位葉面積日固碳量由高到低排序?yàn)榱帜绢?lèi)>籬木類(lèi)>花木類(lèi)>蔭木類(lèi)>果木類(lèi)>葉木類(lèi)>竹類(lèi)>蔓木類(lèi)。

表1 不同類(lèi)型園林樹(shù)木單位葉面積日固碳量g ·m－2·d－1

2.2 各應(yīng)用類(lèi)型園林樹(shù)木單位覆蓋面積日固碳能力

單位覆蓋面積指園林樹(shù)木每平方米的冠幅垂直投影面積,由于園林植物的葉面積指數(shù)差異較大(植株單位覆蓋面積上具有的葉面積數(shù)量差異),所以園林植物單位覆蓋面積日固碳能力大小直接影響園林綠地的固碳能力。各應(yīng)用類(lèi)型園林樹(shù)木的單位覆蓋面積日固碳量數(shù)據(jù)取平均值后,由高到低排序?yàn)橹耦?lèi)>林木類(lèi)>葉木類(lèi)>花木類(lèi)>蔭木類(lèi)>果木類(lèi)>籬木類(lèi)>蔓木類(lèi)(表2)。與單位葉面積日固碳量排序相比,竹類(lèi)排序變化差異最大。由單位覆蓋面積日固碳量測(cè)算方法可知,各園林樹(shù)木的葉面積指數(shù)差異會(huì)使單位覆蓋面積日固碳量與單位葉面積日固碳量的排序產(chǎn)生變化[10]。匯總文獻(xiàn)中調(diào)查的竹類(lèi)如花眉竹、木竹、銀絲竹、牛兒竹等地上部分多呈密集叢狀,受其生長(zhǎng)特性影響,單位覆蓋面積內(nèi)葉片數(shù)量多,葉面積指數(shù)大,從而使竹類(lèi)單位覆蓋面積日固碳量總平均值高于其他類(lèi)園林樹(shù)木[11]。林木類(lèi)、葉木類(lèi)、花木類(lèi)、蔭木類(lèi)及果木類(lèi)多為喬木,植株葉量多,葉面積指數(shù)大,籬木類(lèi)與之相比植株體積小,葉面積指數(shù)也偏小,因此單位覆蓋面積日固碳量較小。

表2 不同應(yīng)用類(lèi)型園林樹(shù)木單位覆蓋面積日固碳量及葉面積指數(shù)

2.3 單位葉面積日固碳樹(shù)種分析

由于各個(gè)研究者選擇的樣本植物存在個(gè)體差異,其葉面積指數(shù)測(cè)定也勢(shì)必存在偏差,因此主要選取植物單位葉面積日固碳量指標(biāo)篩選各應(yīng)用類(lèi)型中固碳能力較高的前10位園林樹(shù)木,結(jié)果如表3。

表3 不同應(yīng)用類(lèi)型園林樹(shù)木單位葉面積日固碳量前10位樹(shù)種

由表3可知,不同應(yīng)用類(lèi)型中前10位樹(shù)種固碳能力差異最大的是籬木類(lèi),其中第1位醉魚(yú)草是第10位狹葉十大功勞的5.86倍。差異最小的是葉木類(lèi),第1位糖槭是第10位火炬樹(shù)的1.34倍。由于植物的單位葉面積日固碳的量高低與植物葉片的光合速率呈正相關(guān)[12],因此表3的排序和差異結(jié)果也反映了同類(lèi)具有較高固碳能力的植物光合速率的差異性。根據(jù)植物葉經(jīng)濟(jì)譜及葉性狀的相關(guān)研究可知,比葉面積大、葉氮含量高的植物其葉片凈光合速率大,能快速儲(chǔ)存周邊環(huán)境中的養(yǎng)分[13－15]。植物單位葉面積日固碳量的高低可能與這些因素有關(guān)。

3 討論

由于統(tǒng)計(jì)中各類(lèi)樹(shù)種的數(shù)據(jù)量不同,部分樹(shù)種只有單一數(shù)據(jù),因此在比較各類(lèi)樹(shù)木固碳能力時(shí)會(huì)存在誤差；同時(shí),由于選擇樹(shù)木樣本個(gè)體(樹(shù)齡、胸徑、冠幅、總?cè)~面積等)、測(cè)定時(shí)間、測(cè)量方法存在差異[16－17],不同研究者對(duì)同種樹(shù)木葉面積指數(shù)的測(cè)算結(jié)果也存在差異,因此影響樹(shù)木固碳量的計(jì)算。此外,目前研究成果多以單株植物為研究對(duì)象,缺乏對(duì)植物群落組合固碳能力、不同層次植物搭配對(duì)整體和單株植物固碳能力影響的研究；相對(duì)于豐富的園林植物資源,目前研究的樹(shù)木種類(lèi)還只是很少一部分,所以相關(guān)研究工作尚需更為廣泛而深入。

鑒于各種應(yīng)用類(lèi)型園林樹(shù)木的固碳能力存在明顯差異,在園林綠地植物景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)中,可通過(guò)增加高固碳能力的園林樹(shù)木種群個(gè)體數(shù)量和種類(lèi)提高綠地固碳效應(yīng)。同時(shí),綠地植物群落應(yīng)盡量采用復(fù)層結(jié)構(gòu)、提高單位面積植物群落葉面積復(fù)合指數(shù),使單位面積土地上有更多植物進(jìn)行光合作用,從而增加綠地固碳效益[18－19]。