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(shù)木碳儲(chǔ)存的現(xiàn)狀對(duì)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(duì)比研究的方法，對(duì)中美城市樹(shù)木的碳儲(chǔ)存和碳封存狀況進(jìn)行比較，結(jié)果顯示我國(guó)的主要城市樹(shù)木平均碳儲(chǔ)量高于美國(guó)，單位面積碳儲(chǔ)量平均值低于美國(guó)，揭示了研究城市樹(shù)木的碳儲(chǔ)存和碳封存具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，為我國(guó)進(jìn)一步提升城市的生態(tài)環(huán)境以及城市樹(shù)木的種植提供了有益思路。本文建議：在進(jìn)行城市樹(shù)木補(bǔ)植補(bǔ)造的同時(shí)，重視樹(shù)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(shù)木的種植和養(yǎng)護(hù)。

關(guān)鍵詞：中美城市；樹(shù)木；碳儲(chǔ)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(wèn)題成為氣候變化成因分析、變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)、減緩和適應(yīng)對(duì)策等全球變化科學(xué)研究中的基礎(chǔ)問(wèn)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(guò)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(zhǎng)了28%，并且這種趨勢(shì)將隨著人類活動(dòng)的改變而變化[2]。本文對(duì)中美城市樹(shù)木碳儲(chǔ)存進(jìn)行對(duì)比研究，有助于我國(guó)城市碳儲(chǔ)存和碳封存的研究，為城市低碳建設(shè)提供支持。

1研究?jī)?nèi)容和方法

1.1概念的界定

碳儲(chǔ)量是樹(shù)木通過(guò)光合作用吸收并儲(chǔ)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(shù)木的固碳效果。樹(shù)木是CO2的吸收器、儲(chǔ)存器和緩沖器。

碳封存是以捕獲碳并安全存儲(chǔ)的方式來(lái)取代直接向大氣中排放CO2。樹(shù)木對(duì)CO2的吸收是一種自然碳封存過(guò)程。因此以樹(shù)木再造、限制森林砍伐等方式來(lái)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(chǔ)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(guó)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(guò)綜合篩選，美國(guó)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(lái)源于David J.Nowak[4](見(jiàn)表1，美國(guó)城市的碳存儲(chǔ)、碳封存和樹(shù)木數(shù)量)；中國(guó)城市確定為：廣州、南京、上海、北京、烏魯木齊、沈陽(yáng)、重慶、南寧、武漢、西安，數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境研究所(見(jiàn)表2，我國(guó)城市的碳存儲(chǔ)、碳封存和綠地面積)。

1.3研究方法

本文采用分項(xiàng)對(duì)比的研究方法，分別對(duì)美國(guó)和中國(guó)十個(gè)城市進(jìn)行縱向?qū)Ρ妊芯?，再結(jié)合兩國(guó)環(huán)境橫向?qū)Ρ让绹?guó)和中國(guó)城市樹(shù)木情況并得出相關(guān)結(jié)論。

表1　美國(guó)城市樹(shù)木的碳存儲(chǔ)、碳封存和樹(shù)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(guó)城市樹(shù)木的碳儲(chǔ)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(guó)城市樹(shù)木碳儲(chǔ)存比較研究

2.1.1碳存儲(chǔ)和碳封存的現(xiàn)狀

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

城市總的碳儲(chǔ)量和碳封存一般是隨著城市樹(shù)木覆蓋率和健康樹(shù)木的增加而增加，美國(guó)城市樹(shù)木的總碳儲(chǔ)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(shù)的固碳能力大約是直徑小于8 cm的健康小樹(shù)的90倍[6-7]。

美國(guó)城市之間的碳儲(chǔ)量和碳封存差距較大。碳儲(chǔ)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(shù)木總量：雪城有89.1萬(wàn)棵，費(fèi)城只有11.3萬(wàn)棵(見(jiàn)表1)[4]。

2.1.2影響碳儲(chǔ)存和碳封存的因素

一個(gè)城市碳儲(chǔ)存和碳封存是城市用地和樹(shù)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(shù)木的碳封存量與樹(shù)的直徑和死亡率有關(guān)。紐約樹(shù)木有相對(duì)較高的樹(shù)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(shù)木多，碳密度值和林分平均碳密度較高，碳儲(chǔ)存相對(duì)較多。而奧克蘭的大樹(shù)較少，所以碳儲(chǔ)量較低。

2.2我國(guó)城市樹(shù)木碳儲(chǔ)存比較研究

2.2.1碳儲(chǔ)存和碳封存的現(xiàn)狀

我國(guó)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(chǔ)存和碳封存總量逐步增加[8]。而不同城市之間的碳儲(chǔ)存和碳封存量有較大的差異。碳儲(chǔ)存最大的是廣州的3 45.89萬(wàn)tC，最小的是西安的21.59萬(wàn)tC；碳封存最多是廣州的37.45萬(wàn)tC，最少的是烏魯木齊只有1.11萬(wàn)tC(見(jiàn)表2)。廣州樹(shù)木的碳儲(chǔ)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(chǔ)存和碳封存的因素

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

樹(shù)木種植的管理和植被復(fù)層結(jié)構(gòu)影響碳儲(chǔ)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(shù)苗生長(zhǎng)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(chǔ)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(shù)木碳儲(chǔ)存對(duì)比

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

3.2樹(shù)木對(duì)城市碳排放的影響

估算城市樹(shù)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(shù)，種植十年，且成活率為100%，五十年的時(shí)間，這些樹(shù)大約儲(chǔ)存0.77億tC[12]。

城市樹(shù)木的碳封存凈量將隨著樹(shù)木成熟而遞減。當(dāng)城市樹(shù)木處于衰退期時(shí)，即死樹(shù)的碳排放超過(guò)活樹(shù)的碳吸收時(shí)，固碳率會(huì)成為負(fù)數(shù)。當(dāng)樹(shù)木達(dá)到成熟期后，城市樹(shù)木對(duì)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(shù)木與森林樹(shù)木碳儲(chǔ)存比較

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

城市樹(shù)木每公頃的碳儲(chǔ)量低于森林樹(shù)木的碳儲(chǔ)存量。一是城市樹(shù)木年齡小，從整個(gè)植物生命周期來(lái)看，樹(shù)木的年齡和碳儲(chǔ)量正相關(guān)；二是城市樹(shù)木的修剪，由于觀賞以及防止樹(shù)倒等諸多因素，城市樹(shù)木現(xiàn)存生物量受到抑制，隨時(shí)間的增長(zhǎng)碳儲(chǔ)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(zhǎng)空間[15]。

3.4對(duì)策建議

通過(guò)我國(guó)城市樹(shù)木與美國(guó)城市樹(shù)木的對(duì)比研究，分析我國(guó)城市樹(shù)木的不足，得出以下建議。一是在進(jìn)行城市樹(shù)木補(bǔ)植補(bǔ)造的同時(shí)，重視樹(shù)木種類的選擇和氣候條件；不同的樹(shù)種儲(chǔ)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(zhǎng)時(shí)間更長(zhǎng)，成長(zhǎng)速度更快的樹(shù)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(shù)木的保護(hù)，降低樹(shù)木的死亡率提高城市的碳儲(chǔ)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(shù)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(guò)對(duì)中美城市樹(shù)木的碳儲(chǔ)存和碳封存情況進(jìn)行比較研究，其結(jié)果表明我國(guó)的主要城市建成區(qū)植被總碳儲(chǔ)量高于美國(guó)，單位面積碳儲(chǔ)量低于美國(guó)。本文的對(duì)比分析為我國(guó)城市樹(shù)木的管理，樹(shù)木碳儲(chǔ)存對(duì)城市碳排放的影響，并進(jìn)行城市樹(shù)木與森林樹(shù)木碳儲(chǔ)存的比較，為有效的提高城市樹(shù)木碳儲(chǔ)存量和碳封存提出了對(duì)策和建議。本文對(duì)我國(guó)的城市綠化和低碳發(fā)展有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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收稿日期：2016-02-13

基金項(xiàng)目：中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目(12060026027)；國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(71473012)；北京市哲學(xué)社會(huì)科學(xué)規(guī)劃項(xiàng)目(12JGB053)

第一作者簡(jiǎn)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(hào)：S 750；F 326.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：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(shù)木碳儲(chǔ)存的現(xiàn)狀對(duì)比研究 [J].森林工程，2016，32(4)：28-30.