中美城市樹木碳儲存的現狀對比研究

任繼勤，鄭惠瀠

(1.北京化工大學 經濟管理學院，北京 100029；2.哈爾濱市第一二二中學，哈爾濱 150000)

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中美城市樹木碳儲存的現狀對比研究

任繼勤1，鄭惠瀠2

(1.北京化工大學 經濟管理學院，北京 100029；2.哈爾濱市第一二二中學，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行比較，結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實意義，為我國進一步提升城市的生態環境以及城市樹木的種植提供了有益思路。本文建議：在進行城市樹木補植補造的同時，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，加強植被復層結構的管理；加強體制和機制的建設，關注城市樹木的種植和養護。

關鍵詞：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升高，城市的生態環境變得與人類生活的生態環境密切相關。全球碳循環問題成為氣候變化成因分析、變化趨勢預測、減緩和適應對策等全球變化科學研究中的基礎問題[1]。陸地生態系統，尤其是城市受到人類活動的強烈干擾，顯著增加了碳循環的不確定性。盡管城市區域僅占地球表面的2.4%，但在促使碳循環改變的過程中發揮著巨大的作用。在近百年內，大氣中CO2濃度增長了28%，并且這種趨勢將隨著人類活動的改變而變化[2]。本文對中美城市樹木碳儲存進行對比研究，有助于我國城市碳儲存和碳封存的研究，為城市低碳建設提供支持。

1研究內容和方法

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現的碳封存被認為是最具經濟效益的方式。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據的可獲得性確定，同時選擇較大的城市。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、費城、波士頓、雪城、奧克蘭、澤西市，數據來源于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，數據來源于中國科學院城市環境研究所(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

本文采用分項對比的研究方法，分別對美國和中國十個城市進行縱向對比研究，再結合兩國環境橫向對比美國和中國城市樹木情況并得出相關結論。

表1　美國城市樹木的碳存儲、碳封存和樹木數量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狀

美國碳儲量和封存量最高的地區是北部的中心，每公頃碳儲量和封存量最高的地區分別是東南部[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，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

一個城市碳儲存和碳封存是城市用地和樹木覆蓋率的關系函數。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。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狀

我國城市建成區綠化覆蓋率由2006年的35%增加到2013年的39.7%，綠色生態系統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[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層結構影響碳儲存，復層結構比單一草坪具有更高的生態效益。廣州市新栽的小樹苗生長得快，植被復層結構處理的好，建成區綠化覆蓋率為41%，復層結構覆蓋率為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；三是大樹的數量和直徑影響一個城市總碳儲存量，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，通常假設使用化石燃料進行生產活動時，排放CO2氣體。假設每年在節能區種植一億棵樹，種植十年，且成活率為100%，五十年的時間，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。當城市樹木處于衰退期時，即死樹的碳排放超過活樹的碳吸收時，固碳率會成為負數。當樹木達到成熟期后，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關系。在城市環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，從整個植物生命周期來看，樹木的年齡和碳儲量正相關；二是城市樹木的修剪，由于觀賞以及防止樹倒等諸多因素，城市樹木現存生物量受到抑制，隨時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。一是在進行城市樹木補植補造的同時，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，適應的氣候環境也有所不同。因此應選擇生長時間更長，成長速度更快的樹種。二是加大城市綠化的投入力度，加強植被復層結構的管理。提高直徑較大樹木的保護，降低樹木的死亡率提高城市的碳儲存量和碳封存凈量。三是加強體制和機制的建設，關注城市樹木的種植和養護。必須重視城市綠地的建設，不斷完善，形成制度化，實現經濟可持續發展。

4結論

本文通過對中美城市樹木的碳儲存和碳封存情況進行比較研究，其結果表明我國的主要城市建成區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展有著重要的現實意義。

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收稿日期：2016-02-13

基金項目：中央高校基本科研業務費項目(12060026027)；國家自然科學基金面上項目(71473012)；北京市哲學社會科學規劃項目(12JGB053)

第一作者簡介：任繼勤，博士，副教授。研究方向：資源與環境管理，技術經濟與企業管理。E-mail：renjq@mail.buct.edu.cn

中圖分類號：S 750；F 326.2

文獻標識碼：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狀對比研究 [J].森林工程，2016，32(4)：28-30.