天河區(qū)主要道路行道樹結(jié)構(gòu)特征與碳儲(chǔ)量研究

陳婷婷， 鮑戈平

(華南理工大學(xué)建筑學(xué)院，廣東廣州 510640)

?

天河區(qū)主要道路行道樹結(jié)構(gòu)特征與碳儲(chǔ)量研究

陳婷婷， 鮑戈平*

(華南理工大學(xué)建筑學(xué)院，廣東廣州 510640)

對(duì)廣州天河區(qū)5條主要道路行道樹進(jìn)行了調(diào)查，并采用生物量轉(zhuǎn)換因子連續(xù)函數(shù)法對(duì)行道樹的碳儲(chǔ)量進(jìn)行估算。結(jié)果表明：天河區(qū)主要道路常用行道樹共計(jì)10種，分別為杧果、小葉榕、大葉榕、高山榕、垂榕、美麗異木棉、小葉欖仁、假檳榔、樟、海南葡桃。行道樹樹高一般6.0 ～8.0 m，胸徑一般為25±5 cm。大葉榕的單株生物量、單株碳儲(chǔ)量均最高，對(duì)應(yīng)值分別為0.308 t、0.153 t，其碳匯能力最強(qiáng)；美麗異木棉的含量則最低，對(duì)應(yīng)值分別為0.077 t、0.038 t，其碳匯能力最弱。另外，杧果單位面積生物量及碳密度較其他樹種高，而美麗異木棉的含量仍最低。

廣州；天河區(qū)；行道樹；結(jié)構(gòu)特征；碳儲(chǔ)量

行道樹即沿道路或公路旁種植的喬木[1]。行道樹與城市道路一樣是城市綠化的骨架，是園林綠地的一個(gè)特殊類型，具有美化街道景觀、吸塵降噪、防風(fēng)遮蔭、調(diào)節(jié)小氣候和提高交通安全性等功能[2]。國(guó)內(nèi)對(duì)行道樹的研究主要集中在行道樹的結(jié)構(gòu)、行道樹對(duì)城市生態(tài)環(huán)境適應(yīng)性和行道樹的生態(tài)功能等方面。對(duì)行道樹生態(tài)功能的研究則主要集中在調(diào)節(jié)小氣候、凈化空氣、滯塵減噪和吸收有害氣體等方面，而缺少對(duì)城市行道樹碳匯功能的研究。大氣中CO2、CH4等溫室氣體濃度急劇上升造成的全球氣候變暖問(wèn)題已成為國(guó)際上最為關(guān)注的環(huán)境問(wèn)題之一，城市“熱島效應(yīng)”問(wèn)題仍亟待解決。減少大氣中的溫室氣體，改善城市生態(tài)環(huán)境問(wèn)題也是城市建設(shè)中急需解決的問(wèn)題。IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change，政府間氣候變化專業(yè)委員會(huì))明確指出:如城市樹木、行道樹等數(shù)量較多，生物量的儲(chǔ)量變化較大，應(yīng)對(duì)其碳匯作用進(jìn)行估算[3]。筆者以廣州天河區(qū)5條主要道路行道樹為研究對(duì)象，運(yùn)用生物量轉(zhuǎn)換因子連續(xù)函數(shù)法對(duì)行道樹的碳儲(chǔ)量進(jìn)行估算，分析了行道樹碳匯結(jié)構(gòu)特征，為緩解城市溫室效應(yīng)，改善城市生態(tài)環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

天河區(qū)位于廣東省廣州市老城區(qū)東部，地理坐標(biāo)為113°15′55″～113°26′30″E，23°6′0″～23°14′45″N，屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫21.8 ℃，年平均降雨量1 725.0 mm。全區(qū)森林總面積2 714.8 hm2，森林覆蓋率27%，地帶性植被類型為季風(fēng)常綠闊葉林[4]。在廣州大學(xué)城中山大學(xué)校區(qū)舉行的“情系一片天”海峽兩岸青年環(huán)保交流會(huì)上，中山大學(xué)生態(tài)與進(jìn)化研究所所長(zhǎng)彭少麟和他的團(tuán)隊(duì)指出廣州市“熱島效應(yīng)”呈逐年上升趨勢(shì)。天河區(qū)由于地處市中心、建筑布局不合理、空調(diào)的使用等原因與黃埔區(qū)成為廣州市溫度最高的地方[5]，一些溫和的植物也因氣候變化而變性為“森林殺手”，龍洞附近曾有大面積森林死亡[6]。

2 研究方法

2.1 抽樣調(diào)查 在天河區(qū)選取5條主要道路：花城大道、廣州大道中、臨江大道、華夏路以及天河北路。根據(jù)道路長(zhǎng)度，每隔10株對(duì)行道樹的胸徑、冠幅、樹高、枝下高進(jìn)行抽樣測(cè)量，計(jì)算每種樹種樣本的平均胸徑、平均冠幅、平均樹高、平均枝下高，并以此作為該樹種的平均胸徑、平均冠幅、平均樹高和平均枝下高。

2.2 碳儲(chǔ)量估量方法 目前植被碳儲(chǔ)量的估算方法是通過(guò)植被生物量乘以含碳系數(shù)獲得。首先，通過(guò)廣東省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院提供的二元立木材積式來(lái)求得各樹種的蓄積量。再通過(guò)蓄積量和生物量之間的轉(zhuǎn)換公式來(lái)估算喬木的生物量。

2.2.1 蓄積量計(jì)算。該研究中的行道樹皆為闊葉樹樹種，根據(jù)森林資源代碼將闊葉樹樹種細(xì)分為軟闊闊葉林和硬闊闊葉林。并計(jì)算其蓄積量，詳細(xì)公式[7-8]如下：

軟闊闊葉林：V=0.000 067 428 6D1.876 57H0.928 88

(1)

硬闊闊葉林：V=0.000 060 122 8D1.877 50H0.984 96

(2)

式中，V為植被蓄積量(m3)，D為喬木胸徑(cm)，H為喬木樹高(m)。

2.2.2 生物量估算。基于清查資料的喬木林生物量的估算方法通常采用生物量轉(zhuǎn)換因子法，也稱材積源生物量法(Volume-derived biomass method)，由Brown等首次提出[9-11]。材積源生物量法可細(xì)分為IPCC法、生物量轉(zhuǎn)換因子連續(xù)函數(shù)法(Biomass Expansion Factor,BEF)和生物量經(jīng)驗(yàn)(回歸)模型估計(jì)法這3種方法[12]，其中又以趙敏等[13]提出的生物量轉(zhuǎn)換因子連續(xù)函數(shù)法應(yīng)用最廣泛[13]，計(jì)算公式為：

BEF=a+b/V

(3)

按照BEF的定義，林分的公頃生物量(B/t·hm2)可以由公頃蓄積量(V/m3·hm2)和所對(duì)應(yīng)的換算因子(BEF)相乘得到[14]，即：

B=aV+b

(4)

式(3)和式(4)中，a和b均為常數(shù)，B為生物量，V為蓄積量。參數(shù)a和b的值與樹種有關(guān)，而且林木生長(zhǎng)與地方氣候有顯著關(guān)系，不同地區(qū)建立的生物量方程實(shí)際運(yùn)用時(shí)有一定的局限性。由于現(xiàn)有資料缺乏，只按不同的樹種組參考相同地域條件的文獻(xiàn)資料來(lái)選取確定值計(jì)算。具體數(shù)值如表1。

表1 森林生物量與蓄積量轉(zhuǎn)換模型參數(shù)

Table 1 Transformation model parameters between forest biomass and stand volume

序號(hào)Code類別Type參數(shù)aParametera參數(shù)bParameterb資料來(lái)源Datasource1軟闊0.475430.6034文獻(xiàn)[15]2硬闊0.75648.3103文獻(xiàn)[15]

2.2.3 碳儲(chǔ)量估算。碳儲(chǔ)量由生物量乘以含碳系數(shù)獲得,如式(5)。目前國(guó)內(nèi)外的碳儲(chǔ)量研究中，含碳系數(shù)主要有0.45[16]和0.5[17]兩個(gè)參數(shù)，國(guó)內(nèi)學(xué)者常用0.5。該研究中，為提高碳儲(chǔ)量的計(jì)算精度，軟闊闊葉樹種和硬闊闊葉樹種兩個(gè)不同的樹種組采用不同的含碳系數(shù)來(lái)估算其碳儲(chǔ)量，具體參數(shù)見表2[18-19]。

碳儲(chǔ)量計(jì)算公式：C=B×Cc

(5)

碳密度計(jì)算公式：ρε=C/S

(6)

式(5)、(6)中，C為碳儲(chǔ)量(t)，Cc為含碳率，B為喬木生物量，ρε為碳密(t/hm2)，S為森林面積。

3 結(jié)果與分析

3.1 行道樹結(jié)構(gòu)特征 調(diào)查結(jié)果表明，廣州天河區(qū)主要道路常用行道樹共計(jì)10個(gè)種，隸屬7科6屬，均為被子植物。其中常綠喬木7種，包括杧果(Mangiferaindica)、小葉榕(Ficusmicrocarpa)、高山榕(Ficusaltissima)、垂榕(Ficusbenjamina)、海南蒲桃(Syzygiumcumini)、樟[Cinnamomumcamphora(L.) Presl]、假檳榔(Archontophoenixalexandrae)；落葉喬木3種，分別是小葉欖仁(Terminaliamantaly)、大葉榕(Ficusvirens)、美麗異木棉(Chorisiaspeciosa)。

表2 各樹種組含碳系數(shù)

由表3和表4可看出，天河區(qū)常用行道樹中，屬于桑科的樹種數(shù)量占總樹種的40%，其余科目?jī)H有1種。就單個(gè)樹種而言，杧果在除天河北路之外的4條道路中均有出現(xiàn)；其次是小葉榕和小葉欖仁，在3條道路中均有栽植；其余樹種皆僅在其中一條道路中出現(xiàn)。

從胸徑結(jié)構(gòu)上看，廣州大道、臨江大道和華夏路的行道樹胸徑總體水平較均勻，大小在20.0～30.0 cm；花城大道的平均胸徑最小，在10.0～20.0 cm；就單個(gè)樹種而言，大葉榕的平均胸徑最大，約32.0 cm；美麗異木棉則最小，約12.7 cm。從樹高結(jié)構(gòu)上看，所有道路的行道樹都大于5.0 m，而且90%的樹種平均樹高主要集中在6.0～8.0 m。從枝下高看，假檳榔的枝下高最高，平均枝下高5.7 m；垂榕的枝下高最低，平均枝下高為2.0 m；約41%的樹種平均枝下高不符合行道樹枝下高的要求[20](不低于2.5 m)。除臨江大道香樟之外，其余行道樹的株距在4.5 ～8.0 m，大小適宜[21]。

3.2 行道樹碳儲(chǔ)量

3.2.1 行道樹蓄積量。森林蓄積量是反映一個(gè)國(guó)家或地區(qū)

表3 天河區(qū)主要道路行道樹的生長(zhǎng)狀況

森林資源總規(guī)模和水平的基本指標(biāo)之一，也是反映森林資源豐富程度、衡量森林生態(tài)環(huán)境優(yōu)劣的重要依據(jù)[22]，是森林固碳能力及碳收支評(píng)估的重要參數(shù)[20]。因此，調(diào)查了解行道樹的蓄積量有助于研究行道樹的儲(chǔ)碳功能。由表4可知，天河區(qū)主要道路行道樹蓄積量含量大小依次為：大葉榕>小葉欖仁>垂榕>杧果>小葉榕>海南葡桃>高山榕、樟>假檳榔>美麗異木棉。總體而言，行道樹蓄積量含量大小主要集中在0.10～0.20 m ，處于該范圍的樹種占總樹種的60%。

3.2.2 單株生物量及碳儲(chǔ)量。行道樹總的生物量和碳儲(chǔ)量分別由行道樹單株生物量和單株碳儲(chǔ)量乘以行道樹株數(shù)而得，受行道樹株數(shù)的影響大，所以通過(guò)單株生物量及單株碳儲(chǔ)量更能表現(xiàn)不同樹種的碳匯能力。由表5可知，單株碳儲(chǔ)量的大小隨單株生物量大小變化而變化。單株生物量及單株碳儲(chǔ)量含量大小依次為：大葉榕>垂榕>小葉榕>小葉欖仁>高山榕>杧果>假檳榔>海南葡桃>樟>美麗異木棉。其中，大葉榕單株生物量和單株碳儲(chǔ)量均最高，分別為0.308 t和0.153 t，其碳匯能力最強(qiáng)。垂榕單株生物量次之，為0.229 t，單株碳儲(chǔ)量為0.114 t。而美麗異木棉單株生物量和單株碳儲(chǔ)量均最低，其碳匯能力最弱。單株生物量及單株碳儲(chǔ)量的含量最高與最低均約相差4倍。

表4 天河區(qū)主要道路行道樹蓄積量

Table 4 Stand volume of avenue trees in main roads of Tianhe District

林分類型Standtype樹種Treespecies平均樹高Averageplantheightm平均胸徑Averagediameteratbreastheightcm平均蓄積量Averagestandvolumem3軟闊闊葉林杧果7.523.00.16Softbroad-小葉榕7.821.20.14leavedforest大葉榕7.532.00.29高山榕6.020.00.10垂榕6.028.70.19美麗異木棉6.012.70.04小葉欖仁11.122.00.21假檳榔6.515.60.07硬闊闊葉林Hard樟6.020.00.10broad-leavedforest海南蒲桃7.321.50.13

表5 天河區(qū)主要道路行道樹碳儲(chǔ)量

3.2.3 單位面積生物量及碳密度。統(tǒng)計(jì)1 hm2面積范圍內(nèi)各行道樹樹種的株數(shù)，并計(jì)算各樹種的單位面積生物量及碳密度(表5)。所有樹種單位面積生物量總計(jì)495.842 t/hm2，其碳密度為244.567 t/hm2。樹種單位面積生物量大小變化規(guī)律與碳密度大小變化規(guī)律仍保持一致。單位面積生物量及碳密度大小依次為：杧果>小葉欖仁>大葉榕>海南葡桃>垂榕>小葉榕>樟>假檳榔>高山榕>美麗異木棉。杧果單位面積生物量及碳密度最高，單位面積生物量63.387 t/hm2，碳密度為31.415 t/hm2。美麗異木棉單位面積生物量最低，為40.663 t/hm2；其碳密度也是最低，為20.153 t/hm2。對(duì)于單位面積生物量，20%的樹種大于60 t/hm2；30%的樹種含量大小范圍為50～60 t/hm2，其中，海南葡桃和垂榕含量差不多；50%的樹種含量均小于50 t/hm2，小葉榕和樟的含量亦相近。對(duì)于碳密度，80%的樹種碳密度大小在20～30 t/hm2，海南葡桃和垂榕相差不明顯，假檳榔、高山榕、美麗異木棉的碳密度亦相近。

4 結(jié)論與討論

通過(guò)調(diào)研可知，廣州市天河區(qū)主要的5條城市道路常用行道樹共計(jì)10個(gè)種，常綠喬木7種，落葉喬木3種。每條道路常用行道樹3～4種，喬木種類較單一。其中，杧果及榕屬樹種運(yùn)用較廣泛。

行道樹平均樹高主要集中在6.0～8.0 m,約占總樹種的90%，樹高水平較均勻；其中，40%的樹種平均樹高均為6.0 m。70%的樹種平均胸徑水平為20～30 cm。

行道樹株距有4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、8.0、9.0 m幾種分布情況；樟株距最大，為9.0 m，但總體而言，株距大小主要集中在5.0～6.0 m，較為適宜。

大量排放CO2等溫室氣體造成的全球氣候變暖問(wèn)題是人類首要面臨的生態(tài)問(wèn)題，城市綠地系統(tǒng)具有強(qiáng)大的碳匯能力，對(duì)改善生態(tài)環(huán)境具有不可或缺的作用。行道樹作為城市綠地系統(tǒng)的一部分，在城市生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)中發(fā)揮著重要作用。研究結(jié)果表明：從平均蓄積量、單株生物量、單株碳儲(chǔ)量來(lái)看，大葉榕的含量均最高，其碳匯能力最強(qiáng)；美麗異木棉的含量均最低，其碳匯能力最弱。從單位面積生物量及碳密度來(lái)看，杧果的含量較其他樹種高，而美麗異木棉的含量仍最低。建議以后城市道路建設(shè)在保護(hù)現(xiàn)有行道樹的基礎(chǔ)上，增加種植碳匯能力強(qiáng)的樹種，如大葉榕等，以達(dá)到更好地改善城市空氣質(zhì)量、緩解城市“熱島效應(yīng)”的目的。

[1] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部.園林基本術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn):CJJ/T91—2002[M]．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2002．

[2] 周景斌,王彥平,何賓線.楊凌主城區(qū)行道樹綜合性能評(píng)價(jià)研究[J].陜西農(nóng)業(yè)科學(xué),2014，60(4):50-52,55．

[3] IPCC. Land-use change and forestry-Revised 1996 IPCC guidelines for national greenhouse gas inventories:Reference manual[R].1996:75．

[4] 互動(dòng)百科:天河區(qū)[EB/OL].[2016-07-03].www.baike.com/wiki/天河區(qū)．

[5] 袁丁，黃麗，袁明華．廣州熱島效應(yīng)加劇 天河黃埔最熱[N]. 南方日?qǐng)?bào),2008-07-28(A02)．

[6] 劉正旭.專家指出：廣州“熱島效應(yīng)”更頻繁更持續(xù)[EB/OL].(2008-07-29)[2016-07-03]http://news.sina.com.cn/c/2008-07-29/012214230815s.shtml.

[7] 朱劍云，莫羅堅(jiān)，葉永昌，等.東莞森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量研究[J].廣東林業(yè)科技，2011,27(2)：22-29．

[8] 王祥林，張妍，張璐，等．江門市城區(qū)行道樹碳儲(chǔ)量[J]．廣東園林，2013， 35(4):62-65．

[9] BROWN S，LUOGO A E．Biomass of tropical forests：a new estimate based on forest volumes[J]．Science，1984，223：1290-1293．

[10] DIXON R K，BROWN S，HOUGHTON R A. Carbon pools and flux of global forest ecosystems [J]. Science, 1994 , 262 :185-190．

[11] BROWN S L, SCHROEDER P, KERN J S. Spatial distribution of biomass in forests of the eastern USA[J]. Forest ecology and management,1999,123(1):81-90．

[12] 董恒宇，云錦鳳，王國(guó)鐘,等.碳匯概要[M].北京：科學(xué)出版社，2012：91．

[13] 趙敏,周廣勝.基于森林資源連續(xù)清查資料的生物量估算模式及其發(fā)展趨勢(shì)[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2004, 15(8):1468-1472．

[14] 葉金盛，佘光輝．廣東省森林植被碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)研究[J]．南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)， 2010，34(4):7-12．

[15] 葉金盛，汪求來(lái)．廣東省森林植被碳儲(chǔ)量及其地理分布規(guī)律[C]//第二屆中國(guó)林業(yè)學(xué)術(shù)大會(huì)——S3 森林經(jīng)理與林業(yè)信息化的新使命論文集．南寧：中國(guó)林學(xué)會(huì)，2009：279-286．

[16] LEVINE J S，COFER W R，CAHNOON J R，D R, et al. Biomass burning, a driver for global change [J]. Environmental science technology,1995,120:120-125．

[17] IPCC(International Panel on Climate Change).Good practice guidance for land use, land use shange and forestry[R]. Hayama, Japan: IICES,2003:16．

[18] 李海奎，雷淵才．中國(guó)森林植被生物量和碳儲(chǔ)量評(píng)估[M]．北京：中國(guó)林業(yè)出版社，2010．

[19] 鄒奕巧．基于抽樣固定樣地的森林喬木碳儲(chǔ)量更新預(yù)測(cè)模型研建[D]．臨安：浙江農(nóng)林大學(xué)，2012．

[20] 馬淑玲，殷玲利．行道樹的種植規(guī)劃[J]．園林綠化，2004(6):39．

[21] 高中旺，翁殊斐，胡新月．廣州市區(qū)部分主干道園林植物現(xiàn)狀調(diào)查與分析[J]．廣東園林，2010,32 (5) :44-48．

[22] 廖新華．廣西統(tǒng)計(jì)年鑒[M]．北京：中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社，2006．

Structural Characteristics and Carbon Storage of Avenue Trees in Main Roads of Tianhe District

CHEN Ting-ting, BAO Ge-ping*

(School of Architecture, South China University of Technology, Guangzhou, Guangdong 510640)

Avenue trees in five main roads of Tianhe District of Guangzhou City was investigated. Carbon storage of avenue trees were estimated by BEF(Biomass Expansion Factor) function method. Results showed that there were 10 kinds of avenue trees using in these roads, includingMangiferaindica,Ficusmicrocarpa,Ficusvirens,Ficusaltissima,Ficusbenjamina,Chorisiaspeciose,Terminaliamantaly,Archontophoenixalexandrae,Cinnamomumcamphora(L.) Presl andSyzygiumcumini. Tree height of the main avenue trees investigated averaged from 6.0 to 8.0 m, and the average DBH was 25±5 cm. Among the ten kinds of measured trees,Ficusvirenshad the highest carbon storage per plant which was 0.153 t, whileChorisiaspeciosehad the lowest carbon storage per plant which was 0.038 t. For the average carbon density of arboreal forest among the measured trees,Mangiferaindicahad lager value than other species. However,Chorisiaspeciosestill had the lowest one.

Guangzhou; Tianhe District; Avenue trees; Structure characteristics; Carbon storage

陳婷婷(1990-)，女，廣東茂名人，碩士研究生，研究方向：風(fēng)景園林。*通訊作者，副教授，碩士，碩士生導(dǎo)師，從事景觀規(guī)劃與設(shè)計(jì)、亞熱帶地域建筑與嶺南現(xiàn)代建筑研究。

2016-08-31

S 731.8

A

0517-6611(2016)31-0172-04