第15卷第3期
2007年5月
中国生态农业学报
ChineseJournalofEco2Agriculture
Vol115 No13May, 2007
北京城市园林树木碳贮量与固碳量研究3
谢军飞1 李玉娥2 李延明1 高清竹2
(11北京市园林科学研究所 北京 100102;21中国农业科学院农业气象研究所 北京 100081)
摘 要 为了解北京城市园林树木碳库的贮量及其固碳效果,在1995年和2000年北京城市园林绿化普查资料的基础上,结合遥感影像,对北京城市园林树木碳贮量进行计算。结果表明:2002年北京城市园林树木总碳贮量约为58188万t,单位建成区面积碳贮量为7170t/hm2;近年来北京园林树木碳贮量正逐年增加,2002年新增碳贮量达0146万t。关键词 气候变化 城市园林树木 碳贮量 固碳量
CalculationofcarbonstorageandsequestrationintheurbantreesofBeijing.XIEJun2Fei1,LIYu2E2,LIYan2Ming1,GAO
2Zhu2(1.BeijingInstituteofLandscapeGardening,Beijing100102,China;2.AgrometeorologyInstitute,ChineseQing
AcademyofAgriculturalSciences,Beijing100081,China),CJEA,2007,15(3):5～7
Abstract InordertocalculatecarbonstorageandsequestrationintheurbantreesofBeijing,the1995～2000urbangreeningdataandremotesensingimageswereused.TheresultsshowtotalstoredcarbonintheurbantreesofBeijingtobe51888×105tons,atadensityof7170tonC/hm2in2002.CarbonsequestrationinBeijingmunicipalurbantreesshowsasteadyin2creasefrom1990to2000.Thenetcarbonstorageincreasedin2002is4600tons.Keywords Climatechange,Urbantree,Carbonstorage,Carbonsequestration(ReceivedOct.17,2005;revisedJan.15,2006)
工业以来,人类活动所造成的大气中温室气体浓度增加以及由此导致的全球温室效应已成为公认的事实[10～12],在引起全球温室效应的温室气体中,尤以CO2气体的作用最为显著。森林作为全球陆地生态系统中的最大有机碳库,通过光合作用对C的固定,树木在其中扮演了重要的CO2汇的角色,尽管树木长期的净CO2源/汇还与许多因素相关,但树木数量的增加将一定程度减缓大气CO2浓度的增加。
随着城市化的发展和绿化水平的提高,城市面积、绿化覆盖率、绿化树木数量得到迅速增加,据资料统计[1,2],从1995年到2000年,北京远近郊区县建成区面积已由63056hm2迅速增加到73316hm2,绿化覆盖率已由32168%增加到36154%,树木也由3848143万株增加到4148141万株。从北京期规划看,到2008年,北京市区绿化覆盖率将达到45%(北京市城市绿化规划工作计划,2002年),若继续保持2000年的绿化模式(树木绿化覆盖面积与草坪面积的比例)及面积不变,其树木数量预期会达到5000万株左右,城市园林树木已开始成为陆地生态系统碳循环中的一个重要贮存库,其吸收汇已不容忽视。针对这一情况,国际气候变化委员会(IPCC)明确指出,如城市树木、行道树等数量较多,生物量的贮量变化较大,应对其碳汇作用进行估算[13]。
针对上述情况,许多学者在地上部生物量(指植物的干重,与碳贮量密切相关)与整株树木生物量之间的关系、城市树木生物量计算等方面开展了许多基础性研究[14～16]。在此基础上,David等对美国较大城市的树木碳贮量与固定进行了相应研究,结果显示城市树木的平均碳贮量密度为2511t(C)/hm2,约为森林树木平均碳贮量密度的1/2[17]。在我国,管东生等[3]对广州城市绿地系统C的贮存量、分布及其在碳氧平衡中的作用进行了分析,其结果显示城市园林树木平均碳贮量密度为1614t(C)/hm2,但其数据没有反映城市园林树木固碳量的量值和变化趋势。相对而言,由于城市园林树木结构相对复杂,传统的方法难于获得生物量等基础数据,目前关于我国城市园林树木碳贮存、固碳量变化趋势的研究尚鲜见报道。
为全面了解城市园林树木在减缓大气碳积累方面所起的作用,在获得1995年和2000年北京市城市园林绿化普查资料的基础上,结合2002年高分辨率遥感影像,本研究对2002年北京市城市园林树木碳贮量及其固定潜力进行了计算分析,从而为定量评价北京市城市园林树木在减缓大气CO2积累方面所起的作用提
(2002CB412508)资助 3国家重点基础研究(973)发展规划项目“气候公约谈判和履约对策的综合基础研究”
收稿日期:2005210217 改回日期:2006201215
6 中国生态农业学报第15卷
供数据支持,并为估算中国城市园林树木碳贮量及固碳量提供参考。
1 研究方法
111 园林树木碳贮量估算方法
对于北京城市园林树木碳贮量的估计,在参考森林生态系统中植物碳贮量估计等方法的基础上[4],通过样地分析和遥感调查,结合绿化普查资料,本研究采用方程(1)对城市园林树木碳贮量进行计算:
n
Tc=
i=1
∑V
i
×Di×Ri×Ci×Ni(1)
式中,i为树木类型(分为乔木、灌木、其他),Tc为树木总碳贮量(t),Ni为i类型树木数量,Vi为i类型树干材积量(m3),Di为树干密度(t/m3),Ri为生物量扩展系数(即树干生物量占树木总生物量的比例)(见表1),Ci为植物中C含量(该值在不同植物间变化不大,为简便起见,采用IPCC缺省值0150[18])。
关于树干材积量的获得,最准确的方法是收获法,测定其材积[5]。为了不破坏树的正常生长,本文使用立木材积表法进行计算,该方法通过树木的胸径、冠高两参数进行估算。为准确而又快速估算树干材积
表1 计算碳贮量所用的树木参数 量,很显然,树木总量、主要树木类型的确定和相关参
Tab.1 Parametersoftreeusedforcomputationofcarbonstorage数调查确定非常关键,为确定2002年树木总量,在分
析2000年建成区面积、遥感测定的归一化植被指数树木类型平均树干材积密度/t・m-33平均生物量扩展系数(R)33
TreetypesAveragedensityofAveragebiomassextensive(NDVI)与普查所得的树木总量之间统计对应关系的trunkvolumecoefficient基础上,通过提取2002年北京遥感影像的NDVI植
乔木014402101被信息与建成区面积,统计得到2002年树木总量。灌木015151175为确定园林所用主要树木类型的组成与结构,其他014721198本研究对北京最常用的并有代表性的37种园林植
17种灌木和5类草本植物,植株 3平均树干材积密度来源于中国主要树种中的木材密度[7];33生物(含15种乔木、
物量扩展系数值参考“气候公约谈判对策研究”课题的相关结果。数占总数的81%)进行了归纳研究,得到北京远近郊区绿化的植物组成与结构,即现存的园林植物中,乔木占较大比例,为2911%,主要以侧柏和国槐、油松为 主;灌木占2115%,其他(包括月季、攀缘、竹子)为4914%左右。为进一步调查树木的平均胸径、冠高等参数,本研究还选择了24处公园、企业、大学作为样地进行分析。考虑到北京古树较多,在估算中单独分析,有关古树的类型、数量、胸径、冠高等资料通过北京郊区古树名木志[6]和北京园林科学研究所进行的“数字园林”收集到的相关古树资料确定。112 园林树木固碳量估算方法
在得到各年园林树木总碳贮量的基础上,根据碳贮量与固碳量之间的相互关系[19,20],采用方程(2)对1990年、1995年和2000年、2002年树木固碳量进行计算:
(2)Ts=71785×10-3×Tc
式中,Ts为某年树木固碳量,Tc为某年树木碳贮量。
2 结果与分析
211 北京城市园林树木碳贮量与分布
本研究计算的范围为北京市远近郊区县的建成区,包括城8区以及远郊区县。通过提取2002年10月采集的高分辨率IKONOS影像数据含有的植被信息[植被信息通过归一化植被指数(NDVI)进行提取],经计算
表2 2002年树木碳贮量分析2002 年园林树木总碳贮量约为58188万t,其中古树总
Tab12 Thecarbonstoragebyurbantreesin2002碳贮量约为0197万t;另外,单位建成区面积碳贮量为
树木类型碳贮量/万t所占比例/%单株碳贮量/kg7170t/hm2,比1990年的6125t/hm2有所提高。
TreetypesCarbonstoragePercentCarbonstorageof从多年的遥感分析可以看出,尽管北京城市建设
individualplant
用地在大量增加,但自2000年以来,由于在建设区中
常规乔木5219990100351760
加强了绿化建设、拆违还绿等工作,绿色空间总量有增
灌木3183615031496
[8]
加的趋势,园林树木碳贮量和单位面积碳贮量还将其他1109118601436
古树乔木0197114531100有所提高。
第3期谢军飞等:北京城市园林树木碳贮量与固碳量研究 7
通过对不同树木类型的碳贮量分析可以得出(见表2):常规乔木在树木总碳贮量中占较大比例,随着乔木的继续生长,树木还能固定一定量的CO2。有效保护中幼龄乔木,发挥其固定积累大气中CO2的作用,将有利于减缓大气中CO2浓度的升高。就单株碳贮量而言,2002年古树远高于常规树种(见表2),但由于古树数量基本保持不变,生长也基本停止,碳贮量较稳定,对固定大气中CO2的贡献较小。212 北京城市园林树木固碳量
假定1990年、1995年、2000年和2002年树木组成结构没有变化,通过相应的普查资料和遥感分析,可以得出2002年园林树木固碳量为0146万t/a,其近几年固碳量1990年为0124万t/a,1995年为0135万t/a,2000年为0137万t/a,北京城市园林树木的固碳量从1990年开始呈逐年增加趋势。213 数据质量分析
从上述计算分析可以得知,生物量的准确获得是研究的基础,但由于城市气候复杂,利用样地得到的代表性树木胸径、冠高等值计算城市树木的生物量可能与实际存在很大误差。为减少误差,近期国外学者提出用遥感方法测定森林和其他植被的生物量。我国学者曾利用TM卫星影像建立森林蓄积量的估测方程[9],但光学遥感不具备估测各种森林生物量的能力,不适于估测大区域的森林生物量,而微波遥感对植被具有一定的穿透性,反映了来自树冠、树枝、树干甚至林下植被、地面的信息,可更合理准确地反演森林生物量,大量的理论模型和实验研究也都证明了这一点。可以预见,运用新的方法可进一步提高估算园林树木碳贮量的准确度。
3 小 结
城市园林树木作为陆地生态系统碳循环中的一部分,随着城市化的发展和绿化水平的提高,城市园林树木的碳贮量及其对减少大气中CO2浓度的作用不容忽视。本研究结果表明,2002年北京城市园林树木总碳贮量约为58188万t,单位建成区面积碳贮量为7170t/hm2;近年来北京园林树木碳贮量正逐年增加,2002年碳贮量达0146万t/a。考虑到通过人工样地调查树木胸径等关键性参数的方法还存在一定的缺陷,今后研究过程中还有待开发新的估算方法,进行更准确的碳贮量与固碳量估计。
参 考 文 献
1 北京市园林局.北京市城市园林绿化普查资料汇编———1995.北京:北京出版社,19962 北京市园林局.北京市城市园林绿化普查资料汇编———2000.北京:北京出版社,2001
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