中美城市樹木碳儲存的現(xiàn)狀對比研究

任繼勤，鄭惠瀠

(1.北京化工大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，北京 100029；2.哈爾濱市第一二二中學(xué)，哈爾濱 150000)

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中美城市樹木碳儲存的現(xiàn)狀對比研究

任繼勤1，鄭惠瀠2

(1.北京化工大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，北京 100029；2.哈爾濱市第一二二中學(xué)，哈爾濱 150000)

摘要：本文采用對比研究的方法，對中美城市樹木的碳儲存和碳封存狀況進(jìn)行比較，結(jié)果顯示我國的主要城市樹木平均碳儲量高于美國，單位面積碳儲量平均值低于美國，揭示了研究城市樹木的碳儲存和碳封存具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，為我國進(jìn)一步提升城市的生態(tài)環(huán)境以及城市樹木的種植提供了有益思路。本文建議：在進(jìn)行城市樹木補(bǔ)植補(bǔ)造的同時(shí)，重視樹木種類的選擇和氣候條件；加大城市綠化的投入力度，加強(qiáng)植被復(fù)層結(jié)構(gòu)的管理；加強(qiáng)體制和機(jī)制的建設(shè)，關(guān)注城市樹木的種植和養(yǎng)護(hù)。

關(guān)鍵詞：中美城市；樹木；碳儲存；碳封存；CO2

0引言

隨著城市化比例的持續(xù)升高，城市的生態(tài)環(huán)境變得與人類生活的生態(tài)環(huán)境密切相關(guān)。全球碳循環(huán)問題成為氣候變化成因分析、變化趨勢預(yù)測、減緩和適應(yīng)對策等全球變化科學(xué)研究中的基礎(chǔ)問題[1]。陸地生態(tài)系統(tǒng)，尤其是城市受到人類活動(dòng)的強(qiáng)烈干擾，顯著增加了碳循環(huán)的不確定性。盡管城市區(qū)域僅占地球表面的2.4%，但在促使碳循環(huán)改變的過程中發(fā)揮著巨大的作用。在近百年內(nèi)，大氣中CO2濃度增長了28%，并且這種趨勢將隨著人類活動(dòng)的改變而變化[2]。本文對中美城市樹木碳儲存進(jìn)行對比研究，有助于我國城市碳儲存和碳封存的研究，為城市低碳建設(shè)提供支持。

1研究內(nèi)容和方法

1.1概念的界定

碳儲量是樹木通過光合作用吸收并儲存大氣中的CO2并將其固定在植被或土壤中，從而減少CO2在大氣中的濃度，這就形成了樹木的固碳效果。樹木是CO2的吸收器、儲存器和緩沖器。

碳封存是以捕獲碳并安全存儲的方式來取代直接向大氣中排放CO2。樹木對CO2的吸收是一種自然碳封存過程。因此以樹木再造、限制森林砍伐等方式來實(shí)現(xiàn)的碳封存被認(rèn)為是最具經(jīng)濟(jì)效益的方式。每年碳封存凈量是第N+1年和N年碳儲量的差值[3]。

1.2樣本的選取

本文樣本的選擇按照城市在國家地理位置的分布和數(shù)據(jù)的可獲得性確定，同時(shí)選擇較大的城市。通過綜合篩選，美國城市確定為：紐約、亞特蘭大、薩克拉門托、芝加哥、巴爾的摩、費(fèi)城、波士頓、雪城、奧克蘭、澤西市，數(shù)據(jù)來源于David J.Nowak[4](見表1，美國城市的碳存儲、碳封存和樹木數(shù)量)；中國城市確定為：廣州、南京、上海、北京、烏魯木齊、沈陽、重慶、南寧、武漢、西安，數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所(見表2，我國城市的碳存儲、碳封存和綠地面積)。

1.3研究方法

本文采用分項(xiàng)對比的研究方法，分別對美國和中國十個(gè)城市進(jìn)行縱向?qū)Ρ妊芯浚俳Y(jié)合兩國環(huán)境橫向?qū)Ρ让绹椭袊鞘袠淠厩闆r并得出相關(guān)結(jié)論。

表1　美國城市樹木的碳存儲、碳封存和樹木數(shù)量Tab.1 The carbon storage，carbon sequestration and number of trees in the cities of the U.S.

表2　我國城市樹木的碳儲存、碳封存和綠地面積Tab.2 The carbon storage，carbon sequestration and green area in the cities of China

2研究結(jié)果

2.1美國城市樹木碳儲存比較研究

2.1.1碳存儲和碳封存的現(xiàn)狀

美國碳儲量和封存量最高的地區(qū)是北部的中心，每公頃碳儲量和封存量最高的地區(qū)分別是東南部[5]。

城市總的碳儲量和碳封存一般是隨著城市樹木覆蓋率和健康樹木的增加而增加，美國城市樹木的總碳儲量在1993年時(shí)，約為3.5～7.5億tC，1994年約為6～9億tC。直徑76 cm以上的健康大樹的固碳能力大約是直徑小于8 cm的健康小樹的90倍[6-7]。

美國城市之間的碳儲量和碳封存差距較大。碳儲量：紐約為1225.2千tC，澤西市為19.3千tC；碳封存：亞特蘭大市的42.1千tC/a，澤西市的800 tC/a；樹木總量：雪城有89.1萬棵，費(fèi)城只有11.3萬棵(見表1)[4]。

2.1.2影響碳儲存和碳封存的因素

一個(gè)城市碳儲存和碳封存是城市用地和樹木覆蓋率的關(guān)系函數(shù)。通常碳封存凈量占碳封存總量的75%左右。城市樹木的碳封存量與樹的直徑和死亡率有關(guān)。紐約樹木有相對較高的樹木死亡率，其碳封存凈量只有碳封存總量的54%。由于薩克拉門托直徑大的樹木多，碳密度值和林分平均碳密度較高，碳儲存相對較多。而奧克蘭的大樹較少，所以碳儲量較低。

2.2我國城市樹木碳儲存比較研究

2.2.1碳儲存和碳封存的現(xiàn)狀

我國城市建成區(qū)綠化覆蓋率由2006年的35%增加到2013年的39.7%，綠色生態(tài)系統(tǒng)中的碳儲存和碳封存總量逐步增加[8]。而不同城市之間的碳儲存和碳封存量有較大的差異。碳儲存最大的是廣州的3 45.89萬tC，最小的是西安的21.59萬tC；碳封存最多是廣州的37.45萬tC，最少的是烏魯木齊只有1.11萬tC(見表2)。廣州樹木的碳儲存量和碳封存高的原因是，城市綠地面積大，且喬木占比較大[9]。

2.2.2影響碳儲存和碳封存的因素

自然氣候條件和樹木生長期的因素非常重要，樹木生長期的長短是影響城市碳儲存和碳封存能力的重要因素。廣州、南京和上海生長季節(jié)約238 d，而北京大約是169 d，所以這些城市的碳儲存和碳封存能力強(qiáng)[10]。烏魯木齊市樹木的生長期最短，每年的碳儲存和碳封存量最低。

樹木種植的管理和植被復(fù)層結(jié)構(gòu)影響碳儲存，復(fù)層結(jié)構(gòu)比單一草坪具有更高的生態(tài)效益。廣州市新栽的小樹苗生長得快，植被復(fù)層結(jié)構(gòu)處理的好，建成區(qū)綠化覆蓋率為41%，復(fù)層結(jié)構(gòu)覆蓋率為39%，碳儲存和碳封存能力是最高的[11]。

3討論及建議

3.1中美城市樹木碳儲存對比

一是我國樣本城市樹木的碳儲存和碳封存高于美國的；二是我國樣本城市單位面積碳密度低于美國；三是大樹的數(shù)量和直徑影響一個(gè)城市總碳儲存量，美國城市樹木的直徑大于我國；四是我國城市樹木種植面積多于美國，在樹木生長和樹齡上低于美國樹木。

3.2樹木對城市碳排放的影響

估算城市樹木CO2的凈效益，通常假設(shè)使用化石燃料進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)時(shí)，排放CO2氣體。假設(shè)每年在節(jié)能區(qū)種植一億棵樹，種植十年，且成活率為100%，五十年的時(shí)間，這些樹大約儲存0.77億tC[12]。

城市樹木的碳封存凈量將隨著樹木成熟而遞減。當(dāng)城市樹木處于衰退期時(shí)，即死樹的碳排放超過活樹的碳吸收時(shí)，固碳率會成為負(fù)數(shù)。當(dāng)樹木達(dá)到成熟期后，城市樹木對大氣CO2的吸收效果不明顯了，就可以進(jìn)行采伐或使用。

3.3城市樹木與森林樹木碳儲存比較

每顆樹木的碳儲存與生長空間呈正相關(guān)關(guān)系。在城市環(huán)境中的樹木生長空間較充分，有相對更快的生長比[13]。城市樹木種植密度較低，但每顆樹木平均碳密度約是森林樹木的兩倍。

城市樹木每公頃的碳儲量低于森林樹木的碳儲存量。一是城市樹木年齡小，從整個(gè)植物生命周期來看，樹木的年齡和碳儲量正相關(guān)；二是城市樹木的修剪，由于觀賞以及防止樹倒等諸多因素，城市樹木現(xiàn)存生物量受到抑制，隨時(shí)間的增長碳儲量增幅小[14]。三是城市中致密的土壤以及土壤中的重金屬鹽限制了根的生長空間[15]。

3.4對策建議

通過我國城市樹木與美國城市樹木的對比研究，分析我國城市樹木的不足，得出以下建議。一是在進(jìn)行城市樹木補(bǔ)植補(bǔ)造的同時(shí)，重視樹木種類的選擇和氣候條件；不同的樹種儲碳能力不同，適應(yīng)的氣候環(huán)境也有所不同。因此應(yīng)選擇生長時(shí)間更長，成長速度更快的樹種。二是加大城市綠化的投入力度，加強(qiáng)植被復(fù)層結(jié)構(gòu)的管理。提高直徑較大樹木的保護(hù)，降低樹木的死亡率提高城市的碳儲存量和碳封存凈量。三是加強(qiáng)體制和機(jī)制的建設(shè)，關(guān)注城市樹木的種植和養(yǎng)護(hù)。必須重視城市綠地的建設(shè)，不斷完善，形成制度化，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

4結(jié)論

本文通過對中美城市樹木的碳儲存和碳封存情況進(jìn)行比較研究，其結(jié)果表明我國的主要城市建成區(qū)植被總碳儲量高于美國，單位面積碳儲量低于美國。本文的對比分析為我國城市樹木的管理，樹木碳儲存對城市碳排放的影響，并進(jìn)行城市樹木與森林樹木碳儲存的比較，為有效的提高城市樹木碳儲存量和碳封存提出了對策和建議。本文對我國的城市綠化和低碳發(fā)展有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

【參考文獻(xiàn)】

[1]任繼勤，梁策，白葉.北京市終端能源消費(fèi)與GDP和大氣環(huán)境的關(guān)聯(lián)分析[J].北方交通大學(xué)學(xué)報(bào)(社會科學(xué)版)，2015，14(1)：45-51.

[2]Liu G，Han S.Long term forest management and timely transfer of carbon into wood products help reduce atmospheric carbon [J].Ecological Modelling，2009，220(7)：1719-1723.

[3]郭明輝，關(guān)鑫，李堅(jiān).中國木質(zhì)林產(chǎn)品的碳儲存與碳排放[J].中國人口·資源與環(huán)境，2010，20(5)：19-21.

[4]Nowak D J，Crane D E.Carbon storage and sequestration by urban trees in the USA [J].Environmental Pollution，2002，116：381-389.

[5]Johnson A D，Gerhold H D.Carbon storage by urban tree cultivars，in roots and above-ground[J].Urban Forestry and Urban Greening，2003，22：247-252.

[6]Haile S G，Nair V D，Nair P K R.Contribution of trees to carbon storage in soils of silvopastoral systems in Florida，USA[J].Global Change Biology，2009，161：102-108.

[7]Russo A，Escobedo F J，Timilsina N.Assessing urban tree carbon storage and sequestration in Bolzano，Italy [J].International Journal of Biodiversity Science，Ecosystem Services & Management，2014，101：66-75.

[8]周健，肖榮波，莊長偉.城市森林碳匯及其核算方法研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)雜志，2013，12(32)：3368-3377.

[9]史琰.中國城市建成區(qū)植被結(jié)構(gòu)特征和碳吸收[D].杭州：浙江大學(xué)，2013：1-2，52-65.

[10]溫家石.城市化對建成區(qū)植被碳吸收和碳儲存的影響的研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2010：36-40.

[11]張穎，吳麗莉，蘇帆，等.我國森林碳匯核算的計(jì)量模型研究[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，02(32)：194-200.

[12]徐冰，郭兆迪，樸世龍，等.2000～2050年中國森林生物量碳庫：基于生物量密度與林齡關(guān)系的預(yù)測[J].中國科學(xué)：生命科學(xué)，2010，40(7)：587-594.

[13]魏敏.現(xiàn)代城市園林綠化中存在的問題及對策分析[J].改革與開放，2010(10)：90.

[14]任繼勤，夏景陽，等.公示的碳匯造林和森林經(jīng)營碳匯項(xiàng)目比較研究[J].森林工程，2015，31(6)：55-58.

[15]劉莉，劉國良，陳紹志.以多功能為目標(biāo)的森林模擬優(yōu)化系統(tǒng)(FSOS)的算法與應(yīng)用前景[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2011，22(11)，1-7.

收稿日期：2016-02-13

基金項(xiàng)目：中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目(12060026027)；國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(71473012)；北京市哲學(xué)社會科學(xué)規(guī)劃項(xiàng)目(12JGB053)

第一作者簡介：任繼勤，博士，副教授。研究方向：資源與環(huán)境管理，技術(shù)經(jīng)濟(jì)與企業(yè)管理。E-mail：renjq@mail.buct.edu.cn

中圖分類號：S 750；F 326.2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1001-005X(2016)04-0028-03

Comparison of Carbon Storage of Urban Trees inChina and the United States

Ren Jiqin1，Zheng Huiying2

(1.School of Economics and Management，Beijing University of Chemical Technology，Beijing 100029；2.Harbin No.122 Middle School，Harbin 150000)

Abstract：In this paper，the carbon storage and carbon sequestration of green land in urban areas of China and the United States were studied by using comparative method.The results showed that the average carbon storage of the main urban in China was higher than that in the United States，but the average carbon storage per unit area was lower than that of the United States.The paper also revealed the significance of carbon storage and carbon sequestration of urban forest，which provided a useful way to improve the ecological environment of the cities and the cultivation of urban trees in China.Some suggestions were put forward.Firstly，more attention should be paid to the selection of tree species and climate conditions in further replanting.Secondly，the investment in urban greening should be increased and the management on vegetation layer structure should be enhanced.Finally，the system and mechanism construction should be strengthened and attention should be paid to the planting and maintenance of urban trees.

Keywords：cities in China and the U.S.；tree；carbon storage；carbon sequestration；CO2

引文格式：任繼勤，鄭惠瀠.中美城市樹木碳儲存的現(xiàn)狀對比研究 [J].森林工程，2016，32(4)：28-30.