公路系統(tǒng)固碳現(xiàn)狀與潛力

摘" 要：目前，隨著公路建設(shè)的發(fā)展和交通體系的完善，不斷增加的機動車的碳排放對環(huán)境造成極大的影響。該文通過對公路交通小系統(tǒng)的碳排放和吸收分析，認(rèn)為可通過公路兩側(cè)種植碳匯林來達到排放與吸收的平衡。

關(guān)鍵詞：公路;碳排放;植物吸收;中性碳匯;橫斷面設(shè)計

中圖分類號：X734" " " 文獻標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2025）11-0109-04

Abstract： At present， with the development of highway construction and the improvement of transportation systems， the increasing carbon emissions of motor vehicles have had a great impact on the environment. Based on the analysis of carbon emissions and absorption in small highway transportation systems， this paper believes that the balance between emissions and absorption can be achieved by planting carbon sink forests on both sides of the highway.

Keywords： highway; carbon emission; plant absorption; neutral carbon sink; cross-section design

自20世紀(jì)90年代以來，我國高速公路和一般等級公路的總里程不斷增長，汽車保有量也爆發(fā)式增加。伴隨著公路建設(shè)的高速發(fā)展，公路上汽車尾氣污染、高碳排放等現(xiàn)象也越來越嚴(yán)重。而高碳排放導(dǎo)致的全球變暖已成為全世界關(guān)注的地球環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展問題。造成全球變暖的主要原因是有大量的溫室氣體（主要組成部分是二氧化碳）產(chǎn)生，這主要是人類大量使用各種化石能源（煤炭、石油、天然氣）造成的[1]。

根據(jù)國家能源部門公布的石油消耗數(shù)據(jù)，2023年，中國石油市場全面從新冠感染疫情后復(fù)蘇，多項指標(biāo)創(chuàng)歷史最高紀(jì)錄，全年石油消費量約7.5×108 t、原油加工量7.43×108 t，同比分別增長10.7%和8.8%。其中，交通運輸和倉儲郵政業(yè)成為成品油消費的主力軍， 2023年交通運輸石油消費量僅次于工業(yè)，占25%左右，而公路運輸在交通運輸業(yè)中的比例約為44%。傳統(tǒng)汽、 柴油汽車在消耗燃料的同時產(chǎn)生大量的二氧化碳，根據(jù)碳平衡法可估算出1 kg汽油或柴油在完全燃燒情況下產(chǎn)生約3 kg的二氧化碳[2]，故汽車保有量的迅速增長不僅給國家能源安全帶來巨大的挑戰(zhàn)， 并且對我國碳排放目標(biāo)的實現(xiàn)產(chǎn)生不利影響。同時，公路施工過程中施工機械的使用、運營過程中的汽車行駛會產(chǎn)生燃料消耗、排放大量氣體，應(yīng)對其產(chǎn)生的不利環(huán)境影響加以評估，盡量減少碳排放或者采取有效措施來減少碳排放帶來的負(fù)面影響，可以通過林木固碳、減輕環(huán)境污染的手段等來實現(xiàn)環(huán)境保護的目標(biāo)。

1" 碳排放的危害

過量的碳排放帶來的最直接的問題是大氣溫室效應(yīng)，這種效應(yīng)會導(dǎo)致全球氣候變暖，加快南、北極冰雪融化，造成海平面上升。全球氣候的變暖，氣溫升高，會導(dǎo)致部分地區(qū)出現(xiàn)各種病蟲災(zāi)害，會使糧食生產(chǎn)受到嚴(yán)重影響;會引發(fā)生態(tài)平衡的破壞，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)失調(diào)、生物多樣性減少，甚至?xí)鹨恍┪锓N的滅絕。碳排放增加亦將會危害人們的身體健康和生活質(zhì)量，并對經(jīng)濟產(chǎn)生一些不利影響。如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力下降、財產(chǎn)損失（洪水、風(fēng)暴）、保險成本增加及醫(yī)療保健成本增加等。應(yīng)對這些危害，需要采取一系列措施來減少碳排放，保護人類賴以生存的地球。

2" 發(fā)展碳匯林的好處

公路設(shè)計應(yīng)能夠體現(xiàn)出地球的最本質(zhì)要求——碳循環(huán)平衡，從而為解決全球變暖問題作出應(yīng)有的貢獻?！秶鴦?wù)院關(guān)于印發(fā)“十四五”節(jié)能減排綜合工作方案的通知》（國發(fā)〔2021〕33號）指出，“加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟體系，推進經(jīng)濟社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型，助力實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標(biāo)”“推動綠色鐵路、綠色公路、綠色港口、綠色航道、綠色機場建設(shè)”。30多年來，我國的公路建設(shè)取得了令人矚目的成就，截至2023年底，我國公路總里程已超過5.44×106 km，為新中國成立時8×104 km的68倍;高速公路總里程也從1988年滬嘉高速的20.4 km發(fā)展到2023年的1.84×105 km。但對大范圍進行公路建設(shè)帶來的生態(tài)影響尚未充分研究，也尚未見基于碳匯理論的公路橫斷面設(shè)計研究。

現(xiàn)有的公路橫斷面設(shè)計研究主要從交通量的角度來確定，以滿足交通需求。我國高速公路兩側(cè)防護綠化帶寬度標(biāo)準(zhǔn)，在規(guī)范或者技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上沒有明確規(guī)定。隨著高速公路的發(fā)展，公路兩側(cè)的自然資源及環(huán)境受到較大的影響。周邊村落依托的植被過于單薄，缺少村落與林木相互掩映的自然景觀層次。另外，由于缺乏自凈能力，路基范圍內(nèi)含有大量污染物的雨水對沿線區(qū)域內(nèi)水體造成一定的污染，隨著交通量的增大，對周邊水土的負(fù)面影響更加明顯。

公路綠化是在公路兩側(cè)、中間帶、立體交叉等公路用地范圍內(nèi)進行植物栽種，是公路設(shè)計的重要組成部分，其可以將公路所經(jīng)地區(qū)組成一個線、面結(jié)合的有機綠體，為調(diào)節(jié)地區(qū)小氣候，防風(fēng)、固土、防塵、隔音和改善公路兩側(cè)空氣質(zhì)量等發(fā)揮良好的作用。一般應(yīng)根據(jù)公路性質(zhì)、自然條件、氣候狀況和公路沿線環(huán)境等進行合理的規(guī)劃設(shè)計。目前，公路兩側(cè)的綠化模式主要是采用行道樹的模式，寬度一般在3～10 m，早期樹種大多以楊、柳等喬木為主，綠化帶都存在樹種多樣性低、灌喬木比偏低、配置簡單等問題。殷云龍等[3]對江蘇公路綠地系統(tǒng)的樹種結(jié)構(gòu)研究顯示，在樹木數(shù)量結(jié)構(gòu)中，楊樹最多，占總量的45%，喬木與灌木的比例為2∶1。我國《城市道路綠化規(guī)劃與設(shè)計規(guī)范》規(guī)定城市道路的綠化寬度應(yīng)為紅線寬度的15%～30%，且對于濱河、游覽性道路，還提高綠化所占比重[4]。這就非常清楚地說明，道路規(guī)劃設(shè)計已充分考慮其在綠化城市方面的功能，但在公路橫斷面設(shè)計時對此還未能給予足夠的重視。

通過在公路兩旁種植一定規(guī)模的碳匯林，不僅可以起到綠化美觀的作用，更可以有效地吸收公路上車輛的碳排放，同時平衡在道路建設(shè)周期內(nèi)產(chǎn)生的碳排放，減輕溫室效應(yīng)。通過在公路兩側(cè)進行植樹造林等措施來吸收和固定空氣中的二氧化碳，其成本與其他節(jié)能減排措施相比而言要小得多。此外，碳匯林本身也有一定的經(jīng)濟價值。以前，我國是把解決公路的交通功能作為重點，而沒有充分考慮環(huán)保問題?，F(xiàn)在隨著人們的環(huán)保意識增強，如何解決這個問題得到國家和社會的廣泛關(guān)注。因此，我們在公路規(guī)劃設(shè)計時必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧、造福子孫后代，不能僅僅將其作為滿足交通需要的基礎(chǔ)設(shè)施。

同時，公路兩側(cè)林帶還有其他功能，包括吸收大氣污染物、緩和溫室效應(yīng)，改善局部地區(qū)小氣候環(huán)境、增加空氣濕度，降低熱島強度，有利于瀝青路面的高溫穩(wěn)定（路面溫度降低），凈化路基范圍的地表水，阻隔和減少交通噪聲，創(chuàng)造和改善野生動物的棲息環(huán)境等等。據(jù)有關(guān)研究，在高溫季節(jié)，有行道樹的公路的最高氣溫比無行道樹的低3 ℃以上，空氣相對濕度增加10%～20%[5]。行道樹能吸收汽車行駛過程中排放出的二氧化碳等，并放出氧氣;能吸收汽車尾氣中的有害成分因而可改善空氣質(zhì)量。行道樹和碳匯林帶還可降低風(fēng)速，減緩?fù)寥浪终舭l(fā)和土壤的風(fēng)蝕，減小污染物和害蟲的傳播范圍，對周圍環(huán)境如農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)有較好的保護作用。

因此，在公路特別是高速公路竣工運營一段時間后，其周圍會逐漸形成一個獨特的小氣候環(huán)境帶。隨著時間的推移和周圍環(huán)境的演變，在公路兩側(cè)可能出現(xiàn)新的與沿線環(huán)境相適應(yīng)的生物群落和邊緣物種，并以一定的過渡性向兩側(cè)發(fā)展。

在公路施工過程中，首先一道工序就是清表處理。清表處理過程中直接造成大面積的地表裸露，大量含有豐富的有機質(zhì)和無機鹽類的地表植被被清理，裸露的素土以及機械施工造成的擾動使得公路兩側(cè)的地表更易被沖刷。如果路基防護工程設(shè)計不科學(xué)合理或施工不當(dāng)則可能造成水土流失的情況更加嚴(yán)重，具體表現(xiàn)在道路直接用地使道路沿線的植被損失;施工期間的臨時用地（如施工便道、路基路面混合料拌和場、項目部施工駐地和橋梁預(yù)制廠等）、取土場棄土堆造成的損失;施工期間公路用地范圍內(nèi)砍伐樹木造成的損失等。

加強公路兩側(cè)的綠化美化建設(shè)，完善主骨架道路林帶建設(shè)，建成生態(tài)走廊。在保證公路兩側(cè)綠地質(zhì)量的基礎(chǔ)上，加強公路兩側(cè)水土保持林地建設(shè)和綠色水源涵養(yǎng)，構(gòu)筑公路兩側(cè)的“條帶形生態(tài)走廊”，形成多層次、多功能、立體化、網(wǎng)絡(luò)式的生態(tài)結(jié)構(gòu)體系。對于平原河網(wǎng)地區(qū)，可規(guī)劃建設(shè)綠化林帶，形成沿高速公路的濕地環(huán)境恢復(fù)林帶。既能凈化水質(zhì)，又能林水結(jié)合共同構(gòu)成巨型綠地帶，為周邊地區(qū)輸送清新濕潤的空氣，改善空氣環(huán)境。對于丘陵山崗地區(qū)，則遵循生態(tài)規(guī)律和經(jīng)濟規(guī)律，結(jié)合公路沿線地形地貌，根據(jù)各個工程項目的具體特點和實際情況需要，采取有針對性的工程措施和植物措施，既能有效控制公路兩側(cè)的水土流失，又能保證項目周邊的生態(tài)環(huán)境[6]。具體實施時，采用具有防護和生態(tài)效益高的植物群落，樹木以喬木樹種為主，樹種選擇具有隔離防護功能、碳匯吸收能力強的樹種，對于水土保持、水源涵養(yǎng)則要求保持水土能力強的樹種。

3" 公路系統(tǒng)的固碳現(xiàn)狀及計算方法

根據(jù)相關(guān)生態(tài)系統(tǒng)碳源/匯的估算，計算喬木林的碳吸收和汽車的碳排放，從總體上來說，能基本反映了公路系統(tǒng)運營時的碳源碳匯時空變化格局。不同種類樹木的凈光合速率的不同日變化特點，決定了植物單位葉面積的同化總量。通過對不同樹木的抽樣測定，獲得園林植物碳吸收與植物胸徑、冠幅和冠高的綠量回歸模型，進而得到各種植物的碳吸收量。為了便于比較分析，可采用公路兩側(cè)幾種常見植株，按喬木類胸徑20 cm，灌木冠幅2.5 m、冠高2 m，地被植物以1 m為標(biāo)準(zhǔn)，來計算其一晝夜吸收二氧化碳的總量約為：銀杏1 759 g/d，垂柳4 256 g/d，毛白楊2 594 g/d[7]。

目前我國公路兩側(cè)一般采用1～2行行道樹，按行道樹2行、縱向間距2 m進行計算，每公里路的兩側(cè)行道樹日吸收二氧化碳量為：銀杏900 kg/d，垂柳2 150 kg/d，毛白楊1 300 kg/d。對于某高速公路，按交通量50 000輛/天計，如平均每輛車每公里消耗汽油0.1 L，則每公里路的二氧化碳排放為11 500 kg（燃燒1 L汽油排放2.3 kg二氧化碳）。按1 000 kg二氧化碳含碳627 kg換算成凈碳量，則每公里路的碳排放為3 135 kg/d，而每公里路的行道樹的碳吸收量為564.3～1 348 kg/d。建立公路系統(tǒng)的碳循環(huán)系數(shù)K=C吸/C排，則K在0.18～0.43之間。

由上述數(shù)據(jù)可知，目前我國常見的公路兩側(cè)綠化是不足以消化公路路域范圍內(nèi)的碳排放的。在設(shè)計時要充分考慮公路系統(tǒng)的碳循環(huán)平衡問題，需在高速公路設(shè)計時，考慮公路兩側(cè)栽種多排樹木，形成多層次的碳匯林，兼具行道指引、景觀、碳匯的功能。

4" "我國公路系統(tǒng)的固碳潛力及部分先行城市的做法

基于中性碳匯目標(biāo)的公路建設(shè)和規(guī)劃主要是對公路兩側(cè)造林綠化進行統(tǒng)一規(guī)劃、布局，達到公路路域的碳匯平衡，在充分利用兩側(cè)有限國土資源的前提下，提高森林覆蓋率，實現(xiàn)綠化美化，建設(shè)綠色之路、景觀之路、生態(tài)之路和形象之路。各地地方政府已采取了一些行動：2019年，南京市18條高速全面建設(shè)綠色通道，其中市屬高速公路233 km，不僅全線完成了環(huán)境整治，而且公路用地內(nèi)新增綠化面積近3.86×105 m2，總面積達到1×107 m2，實現(xiàn)用地范圍內(nèi)可綠化區(qū)域綠化率達到100%[8]。每一條高速公路兩側(cè)的綠化林帶種植寬度不低于50 m。該市確定高速公路每側(cè)綠化帶規(guī)劃實施寬度為100 m，其中具有行道樹作用的常綠樹種的綠化建設(shè)寬度每側(cè)要達到20～30 m。對已經(jīng)建成的高速公路，其兩側(cè)現(xiàn)有林帶達不到寬度標(biāo)準(zhǔn)的，進行補充栽植，使其在現(xiàn)有基礎(chǔ)上加寬至100 m。對已經(jīng)新建的高速公路，目前尚未實施植樹造林的，統(tǒng)一按新的標(biāo)準(zhǔn)進行林帶建設(shè)。整個規(guī)劃設(shè)計以南京市為總體，以各區(qū)市為單位進行，規(guī)劃設(shè)計模式多樣化，強調(diào)塊狀或片狀混交，經(jīng)濟、生態(tài)、社會3大效益兼容。不僅高速公路，普通國省道兩側(cè)也建起了碳匯林帶。與此同時，其他一些地方政府也逐漸關(guān)注起公路特別是高速公路兩側(cè)的林帶建設(shè)問題。

5" 結(jié)束語

目前大部分公路還未達到中性碳匯的自我平衡能力，公路建設(shè)中的綠化程度還應(yīng)繼續(xù)提高。部分地方政府的綠化措施取得了顯著的環(huán)境效益，值得全面推廣。對新建公路，在公路橫斷面設(shè)計時就將碳匯林考慮在內(nèi)，由地方政府統(tǒng)一規(guī)劃，高速公路、國道、省道及部分縣級公路兩側(cè)綠化帶寬度宜加寬到50～100 m，有條件的高速公路局部區(qū)域可每隔500 m建一長200 m、寬200 m的生態(tài)林。公路兩側(cè)的荒山應(yīng)全部退耕還林，實現(xiàn)全面綠化。

在林木種植時，盡可能結(jié)合水體、路網(wǎng)等要素，使邊界明確化，并能利于顯露公路兩側(cè)良好的景觀風(fēng)貌。在林木種植區(qū)的劃定上要考慮與農(nóng)業(yè)、居住用地做好銜接和過渡，并留取足夠的緩沖區(qū)域和彈性發(fā)展空間，提高沿線居民生活的環(huán)境質(zhì)量。為了充分調(diào)動各方面積極性，把碳匯林建設(shè)與當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整結(jié)合起來，因地制宜營造經(jīng)濟林和速生林，做到社會、生態(tài)、經(jīng)濟效益相結(jié)合。同時，可設(shè)立碳匯基金用于國道省道公路兩側(cè)碳匯林工程，對新建高速公路隔離網(wǎng)范圍外綠化林帶補助一定的苗木費用。對于公路兩側(cè)施工臨時用地，復(fù)墾時結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡乩砦恢?、氣候特征，可?yōu)先選擇適合本地氣候的鄉(xiāng)土植物;對現(xiàn)有公路兩側(cè)的植被和天然林要加強管理，條件許可時要進行林地補充，使成林面積不斷擴大;對由于施工導(dǎo)致破壞的植被進行人工改造和恢復(fù)，盡量發(fā)展高大喬木林。在種植方式上，可采用培土栽植、帶土移植等合適的種植方式，以期在短期內(nèi)局部改善立地條件，建立根系和客土之間的良好過渡，有利于樹木成活和生長。同時在公路設(shè)計時，也可以將路基的排水設(shè)施與林木的水土涵養(yǎng)結(jié)合起來，做到不旱不澇。

這樣采用以喬木為主，喬灌結(jié)合的復(fù)合生態(tài)結(jié)構(gòu)，可以增加土壤水分含量，改善地表溫度，減少風(fēng)蝕量，并提高生態(tài)效益，從而在公路兩側(cè)快速建立起新的生態(tài)林，并達到公路系統(tǒng)的中性碳匯目標(biāo)。綜上所述， 設(shè)置碳匯林帶可以作為一種非常重要的固碳措施，納入全球二氧化碳減排措施中，為人類地球系統(tǒng)的碳循環(huán)平衡作出應(yīng)有的貢獻。

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