不同應用類型園林樹木固碳能力?

褚芷萱 馬錦義,2 邵海燕 陳顥明 郜 晴

1 南京農(nóng)業(yè)大學園藝學院 南京 210095

2 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部景觀農(nóng)業(yè)重點實驗室 南京 210095

3 南京理工大學環(huán)境與生物工程學院 南京 210094

隨著工業(yè)化的發(fā)展,全球氣候變暖問題日益突出,城市作為人類經(jīng)濟、政治、文化等活動中心,其環(huán)境問題則更為顯著[1]。園林植物的固碳釋氧功能可通過光合作用吸收二氧化碳釋放氧氣,并將碳元素轉(zhuǎn)化為有機物,因此高固碳能力園林植物在城市綠地應用中具有重要意義[2]。目前我國對園林綠地固碳能力的研究多集中于園林綠地整體碳匯的計算和對單個植株固碳能力的測定[3－4],通過測定葉面積指數(shù)和葉片瞬時光合速率,對單位葉面積日固碳量和單位覆蓋面積日固碳量進行研究[5－8]。對于涉及大量植物種類的區(qū)域性植被群落景觀來說,這些研究成果尚不足以指導提升城市園林綠地整體固碳效應的植物應用實踐。本文在調(diào)查統(tǒng)計園林樹木固碳能力數(shù)據(jù)基礎上,對不同應用類型的園林樹木固碳能力加以比較分析,為具有高固碳效應的園林植物景觀營造提供參考。

1 研究方法

1.1 園林樹木應用分類

本文參考一般園林樹木的分類方式[9],結(jié)合景觀設計中常見應用形式,將園林樹木分為8個應用類型:林木類、葉木類、蔭木類、花木類、果木類、籬木類、蔓木類、竹類。林木類即成片種植構(gòu)成森林之美的木本植物；葉木類即葉具有較好觀賞效果的木本植物；蔭木類即能夠提供較好綠蔭的木本植物,包括林蔭樹和行道樹；花木類即花具有較好觀賞效果的木本植物；果木類即果實具有較好觀賞效果的木本植物；蔓木類即木質(zhì)藤本植物；籬木類即利用植物組成具有防護、分隔空間、裝飾等作用的有生命力的籬笆；竹類即通過地下莖繁殖,依靠竹筍生長成新竹的特殊木本植物種類。除蔓木類和竹類外,本文優(yōu)先對植物花、葉、果觀賞特性進行分類,之后再對缺乏觀賞特性的植物進行其他應用形式的分類,最后對每一類型中不同植物及各類型之間的植物固碳能力進行比較分析。

1.2 數(shù)據(jù)來源與分析方法

在中國知網(wǎng)(CNKI),以“園林植物固碳”“固碳能力” “固碳釋氧” “園林植物生態(tài)效益”等主題詞檢索近25年相關(guān)研究論文共153篇,從中篩選出與固碳能力有關(guān)的期刊論文共71篇,搜集整理其中的研究數(shù)據(jù)并利用excel表進行統(tǒng)計分析。已有多位學者對部分樹種進行研究,但每個研究者得出的固碳能力數(shù)據(jù)存在差異,有的甚至相差幾倍,其原因是研究者所在地區(qū)、研究選定的樹木個體以及具體測定時間不一致。為了獲得相對有參考價值的數(shù)據(jù),筆者對同種樹木的不同研究成果數(shù)據(jù)進行比較,將幾個相對接近的數(shù)據(jù)視作有效數(shù)據(jù),而顯著偏大或偏小的視為無效數(shù)據(jù),然后將有效數(shù)據(jù)的平均值作為該種樹木的固碳能力參考值。

2 結(jié)果與分析

2.1 各應用類型園林樹木單位葉面積日固碳能力

本研究共統(tǒng)計園林樹木365種,其中喬木187種、灌木134種、木質(zhì)藤本26種,竹類18種。根據(jù)本研究的應用類型分類統(tǒng)計結(jié)果(表1),花木類植物種類最多(93種),竹類最少(18種)。由表1可知,相同應用類型中不同樹種固碳能力差異較大,籬木類中醉魚草最高,金櫻子最低,兩者相差30倍；林木類和蔭木類樹種高低相差也在10倍以上。就平均值來看,林木類固碳能力最強,蔓木類最弱,兩者相差2.5倍。林木類植物多為喜陽的高大喬木,瞬時凈光合速率較高,因此固碳能力最強。各應用類型園林樹木單位葉面積日固碳量由高到低排序為林木類>籬木類>花木類>蔭木類>果木類>葉木類>竹類>蔓木類。

表1 不同類型園林樹木單位葉面積日固碳量g ·m－2·d－1

2.2 各應用類型園林樹木單位覆蓋面積日固碳能力

單位覆蓋面積指園林樹木每平方米的冠幅垂直投影面積,由于園林植物的葉面積指數(shù)差異較大(植株單位覆蓋面積上具有的葉面積數(shù)量差異),所以園林植物單位覆蓋面積日固碳能力大小直接影響園林綠地的固碳能力。各應用類型園林樹木的單位覆蓋面積日固碳量數(shù)據(jù)取平均值后,由高到低排序為竹類>林木類>葉木類>花木類>蔭木類>果木類>籬木類>蔓木類(表2)。與單位葉面積日固碳量排序相比,竹類排序變化差異最大。由單位覆蓋面積日固碳量測算方法可知,各園林樹木的葉面積指數(shù)差異會使單位覆蓋面積日固碳量與單位葉面積日固碳量的排序產(chǎn)生變化[10]。匯總文獻中調(diào)查的竹類如花眉竹、木竹、銀絲竹、牛兒竹等地上部分多呈密集叢狀,受其生長特性影響,單位覆蓋面積內(nèi)葉片數(shù)量多,葉面積指數(shù)大,從而使竹類單位覆蓋面積日固碳量總平均值高于其他類園林樹木[11]。林木類、葉木類、花木類、蔭木類及果木類多為喬木,植株葉量多,葉面積指數(shù)大,籬木類與之相比植株體積小,葉面積指數(shù)也偏小,因此單位覆蓋面積日固碳量較小。

表2 不同應用類型園林樹木單位覆蓋面積日固碳量及葉面積指數(shù)

2.3 單位葉面積日固碳樹種分析

由于各個研究者選擇的樣本植物存在個體差異,其葉面積指數(shù)測定也勢必存在偏差,因此主要選取植物單位葉面積日固碳量指標篩選各應用類型中固碳能力較高的前10位園林樹木,結(jié)果如表3。

表3 不同應用類型園林樹木單位葉面積日固碳量前10位樹種

由表3可知,不同應用類型中前10位樹種固碳能力差異最大的是籬木類,其中第1位醉魚草是第10位狹葉十大功勞的5.86倍。差異最小的是葉木類,第1位糖槭是第10位火炬樹的1.34倍。由于植物的單位葉面積日固碳的量高低與植物葉片的光合速率呈正相關(guān)[12],因此表3的排序和差異結(jié)果也反映了同類具有較高固碳能力的植物光合速率的差異性。根據(jù)植物葉經(jīng)濟譜及葉性狀的相關(guān)研究可知,比葉面積大、葉氮含量高的植物其葉片凈光合速率大,能快速儲存周邊環(huán)境中的養(yǎng)分[13－15]。植物單位葉面積日固碳量的高低可能與這些因素有關(guān)。

3 討論

由于統(tǒng)計中各類樹種的數(shù)據(jù)量不同,部分樹種只有單一數(shù)據(jù),因此在比較各類樹木固碳能力時會存在誤差；同時,由于選擇樹木樣本個體(樹齡、胸徑、冠幅、總?cè)~面積等)、測定時間、測量方法存在差異[16－17],不同研究者對同種樹木葉面積指數(shù)的測算結(jié)果也存在差異,因此影響樹木固碳量的計算。此外,目前研究成果多以單株植物為研究對象,缺乏對植物群落組合固碳能力、不同層次植物搭配對整體和單株植物固碳能力影響的研究；相對于豐富的園林植物資源,目前研究的樹木種類還只是很少一部分,所以相關(guān)研究工作尚需更為廣泛而深入。

鑒于各種應用類型園林樹木的固碳能力存在明顯差異,在園林綠地植物景觀規(guī)劃設計中,可通過增加高固碳能力的園林樹木種群個體數(shù)量和種類提高綠地固碳效應。同時,綠地植物群落應盡量采用復層結(jié)構(gòu)、提高單位面積植物群落葉面積復合指數(shù),使單位面積土地上有更多植物進行光合作用,從而增加綠地固碳效益[18－19]。