天河区主要道路行道树结构特征与碳储量研究

陈婷婷， 鲍戈平

(华南理工大学建筑学院，广东广州 510640)



天河区主要道路行道树结构特征与碳储量研究

陈婷婷， 鲍戈平*

(华南理工大学建筑学院，广东广州 510640)

对广州天河区5条主要道路行道树进行了调查，并采用生物量转换因子连续函数法对行道树的碳储量进行估算。结果表明：天河区主要道路常用行道树共计10种，分别为杧果、小叶榕、大叶榕、高山榕、垂榕、美丽异木棉、小叶榄仁、假槟榔、樟、海南葡桃。行道树树高一般6.0 ～8.0 m，胸径一般为25±5 cm。大叶榕的单株生物量、单株碳储量均最高，对应值分别为0.308 t、0.153 t，其碳汇能力最强；美丽异木棉的含量则最低，对应值分别为0.077 t、0.038 t，其碳汇能力最弱。另外，杧果单位面积生物量及碳密度较其他树种高，而美丽异木棉的含量仍最低。

广州；天河区；行道树；结构特征；碳储量

行道树即沿道路或公路旁种植的乔木[1]。行道树与城市道路一样是城市绿化的骨架，是园林绿地的一个特殊类型，具有美化街道景观、吸尘降噪、防风遮荫、调节小气候和提高交通安全性等功能[2]。国内对行道树的研究主要集中在行道树的结构、行道树对城市生态环境适应性和行道树的生态功能等方面。对行道树生态功能的研究则主要集中在调节小气候、净化空气、滞尘减噪和吸收有害气体等方面，而缺少对城市行道树碳汇功能的研究。大气中CO2、CH4等温室气体浓度急剧上升造成的全球气候变暖问题已成为国际上最为关注的环境问题之一，城市“热岛效应”问题仍亟待解决。减少大气中的温室气体，改善城市生态环境问题也是城市建设中急需解决的问题。IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change，政府间气候变化专业委员会)明确指出:如城市树木、行道树等数量较多，生物量的储量变化较大，应对其碳汇作用进行估算[3]。笔者以广州天河区5条主要道路行道树为研究对象，运用生物量转换因子连续函数法对行道树的碳储量进行估算，分析了行道树碳汇结构特征，为缓解城市温室效应，改善城市生态环境提供科学依据。

1 研究区概况

天河区位于广东省广州市老城区东部，地理坐标为113°15′55″～113°26′30″E，23°6′0″～23°14′45″N，属南亚热带季风气候，年平均气温21.8 ℃，年平均降雨量1 725.0 mm。全区森林总面积2 714.8 hm2，森林覆盖率27%，地带性植被类型为季风常绿阔叶林[4]。在广州大学城中山大学校区举行的“情系一片天”海峡两岸青年环保交流会上，中山大学生态与进化研究所所长彭少麟和他的团队指出广州市“热岛效应”呈逐年上升趋势。天河区由于地处市中心、建筑布局不合理、空调的使用等原因与黄埔区成为广州市温度最高的地方[5]，一些温和的植物也因气候变化而变性为“森林杀手”，龙洞附近曾有大面积森林死亡[6]。

2 研究方法

2.1 抽样调查 在天河区选取5条主要道路：花城大道、广州大道中、临江大道、华夏路以及天河北路。根据道路长度，每隔10株对行道树的胸径、冠幅、树高、枝下高进行抽样测量，计算每种树种样本的平均胸径、平均冠幅、平均树高、平均枝下高，并以此作为该树种的平均胸径、平均冠幅、平均树高和平均枝下高。

2.2 碳储量估量方法 目前植被碳储量的估算方法是通过植被生物量乘以含碳系数获得。首先，通过广东省林业调查规划院提供的二元立木材积式来求得各树种的蓄积量。再通过蓄积量和生物量之间的转换公式来估算乔木的生物量。

2.2.1 蓄积量计算。该研究中的行道树皆为阔叶树树种，根据森林资源代码将阔叶树树种细分为软阔阔叶林和硬阔阔叶林。并计算其蓄积量，详细公式[7-8]如下：

软阔阔叶林：V=0.000 067 428 6D1.876 57H0.928 88

(1)

硬阔阔叶林：V=0.000 060 122 8D1.877 50H0.984 96

(2)

式中，V为植被蓄积量(m3)，D为乔木胸径(cm)，H为乔木树高(m)。

2.2.2 生物量估算。基于清查资料的乔木林生物量的估算方法通常采用生物量转换因子法，也称材积源生物量法(Volume-derived biomass method)，由Brown等首次提出[9-11]。材积源生物量法可细分为IPCC法、生物量转换因子连续函数法(Biomass Expansion Factor,BEF)和生物量经验(回归)模型估计法这3种方法[12]，其中又以赵敏等[13]提出的生物量转换因子连续函数法应用最广泛[13]，计算公式为：

BEF=a+b/V

(3)

按照BEF的定义，林分的公顷生物量(B/t·hm2)可以由公顷蓄积量(V/m3·hm2)和所对应的换算因子(BEF)相乘得到[14]，即：

B=aV+b

(4)

式(3)和式(4)中，a和b均为常数，B为生物量，V为蓄积量。参数a和b的值与树种有关，而且林木生长与地方气候有显著关系，不同地区建立的生物量方程实际运用时有一定的局限性。由于现有资料缺乏，只按不同的树种组参考相同地域条件的文献资料来选取确定值计算。具体数值如表1。

表1 森林生物量与蓄积量转换模型参数

Table 1 Transformation model parameters between forest biomass and stand volume

序号Code类别Type参数aParametera参数bParameterb资料来源Datasource1软阔0.475430.6034文献[15]2硬阔0.75648.3103文献[15]

2.2.3 碳储量估算。碳储量由生物量乘以含碳系数获得,如式(5)。目前国内外的碳储量研究中，含碳系数主要有0.45[16]和0.5[17]两个参数，国内学者常用0.5。该研究中，为提高碳储量的计算精度，软阔阔叶树种和硬阔阔叶树种两个不同的树种组采用不同的含碳系数来估算其碳储量，具体参数见表2[18-19]。

碳储量计算公式：C=B×Cc

(5)

碳密度计算公式：ρε=C/S

(6)

式(5)、(6)中，C为碳储量(t)，Cc为含碳率，B为乔木生物量，ρε为碳密(t/hm2)，S为森林面积。

3 结果与分析

3.1 行道树结构特征 调查结果表明，广州天河区主要道路常用行道树共计10个种，隶属7科6属，均为被子植物。其中常绿乔木7种，包括杧果(Mangiferaindica)、小叶榕(Ficusmicrocarpa)、高山榕(Ficusaltissima)、垂榕(Ficusbenjamina)、海南蒲桃(Syzygiumcumini)、樟[Cinnamomumcamphora(L.) Presl]、假槟榔(Archontophoenixalexandrae)；落叶乔木3种，分别是小叶榄仁(Terminaliamantaly)、大叶榕(Ficusvirens)、美丽异木棉(Chorisiaspeciosa)。

表2 各树种组含碳系数

由表3和表4可看出，天河区常用行道树中，属于桑科的树种数量占总树种的40%，其余科目仅有1种。就单个树种而言，杧果在除天河北路之外的4条道路中均有出现；其次是小叶榕和小叶榄仁，在3条道路中均有栽植；其余树种皆仅在其中一条道路中出现。

从胸径结构上看，广州大道、临江大道和华夏路的行道树胸径总体水平较均匀，大小在20.0～30.0 cm；花城大道的平均胸径最小，在10.0～20.0 cm；就单个树种而言，大叶榕的平均胸径最大，约32.0 cm；美丽异木棉则最小，约12.7 cm。从树高结构上看，所有道路的行道树都大于5.0 m，而且90%的树种平均树高主要集中在6.0～8.0 m。从枝下高看，假槟榔的枝下高最高，平均枝下高5.7 m；垂榕的枝下高最低，平均枝下高为2.0 m；约41%的树种平均枝下高不符合行道树枝下高的要求[20](不低于2.5 m)。除临江大道香樟之外，其余行道树的株距在4.5 ～8.0 m，大小适宜[21]。

3.2 行道树碳储量

3.2.1 行道树蓄积量。森林蓄积量是反映一个国家或地区

表3 天河区主要道路行道树的生长状况

森林资源总规模和水平的基本指标之一，也是反映森林资源丰富程度、衡量森林生态环境优劣的重要依据[22]，是森林固碳能力及碳收支评估的重要参数[20]。因此，调查了解行道树的蓄积量有助于研究行道树的储碳功能。由表4可知，天河区主要道路行道树蓄积量含量大小依次为：大叶榕>小叶榄仁>垂榕>杧果>小叶榕>海南葡桃>高山榕、樟>假槟榔>美丽异木棉。总体而言，行道树蓄积量含量大小主要集中在0.10～0.20 m ，处于该范围的树种占总树种的60%。

3.2.2 单株生物量及碳储量。行道树总的生物量和碳储量分别由行道树单株生物量和单株碳储量乘以行道树株数而得，受行道树株数的影响大，所以通过单株生物量及单株碳储量更能表现不同树种的碳汇能力。由表5可知，单株碳储量的大小随单株生物量大小变化而变化。单株生物量及单株碳储量含量大小依次为：大叶榕>垂榕>小叶榕>小叶榄仁>高山榕>杧果>假槟榔>海南葡桃>樟>美丽异木棉。其中，大叶榕单株生物量和单株碳储量均最高，分别为0.308 t和0.153 t，其碳汇能力最强。垂榕单株生物量次之，为0.229 t，单株碳储量为0.114 t。而美丽异木棉单株生物量和单株碳储量均最低，其碳汇能力最弱。单株生物量及单株碳储量的含量最高与最低均约相差4倍。

表4 天河区主要道路行道树蓄积量

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

林分类型Standtype树种Treespecies平均树高Averageplantheightm平均胸径Averagediameteratbreastheightcm平均蓄积量Averagestandvolumem3软阔阔叶林杧果7.523.00.16Softbroad-小叶榕7.821.20.14leavedforest大叶榕7.532.00.29高山榕6.020.00.10垂榕6.028.70.19美丽异木棉6.012.70.04小叶榄仁11.122.00.21假槟榔6.515.60.07硬阔阔叶林Hard樟6.020.00.10broad-leavedforest海南蒲桃7.321.50.13

表5 天河区主要道路行道树碳储量

3.2.3 单位面积生物量及碳密度。统计1 hm2面积范围内各行道树树种的株数，并计算各树种的单位面积生物量及碳密度(表5)。所有树种单位面积生物量总计495.842 t/hm2，其碳密度为244.567 t/hm2。树种单位面积生物量大小变化规律与碳密度大小变化规律仍保持一致。单位面积生物量及碳密度大小依次为：杧果>小叶榄仁>大叶榕>海南葡桃>垂榕>小叶榕>樟>假槟榔>高山榕>美丽异木棉。杧果单位面积生物量及碳密度最高，单位面积生物量63.387 t/hm2，碳密度为31.415 t/hm2。美丽异木棉单位面积生物量最低，为40.663 t/hm2；其碳密度也是最低，为20.153 t/hm2。对于单位面积生物量，20%的树种大于60 t/hm2；30%的树种含量大小范围为50～60 t/hm2，其中，海南葡桃和垂榕含量差不多；50%的树种含量均小于50 t/hm2，小叶榕和樟的含量亦相近。对于碳密度，80%的树种碳密度大小在20～30 t/hm2，海南葡桃和垂榕相差不明显，假槟榔、高山榕、美丽异木棉的碳密度亦相近。

4 结论与讨论

通过调研可知，广州市天河区主要的5条城市道路常用行道树共计10个种，常绿乔木7种，落叶乔木3种。每条道路常用行道树3～4种，乔木种类较单一。其中，杧果及榕属树种运用较广泛。

行道树平均树高主要集中在6.0～8.0 m,约占总树种的90%，树高水平较均匀；其中，40%的树种平均树高均为6.0 m。70%的树种平均胸径水平为20～30 cm。

行道树株距有4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、8.0、9.0 m几种分布情况；樟株距最大，为9.0 m，但总体而言，株距大小主要集中在5.0～6.0 m，较为适宜。

大量排放CO2等温室气体造成的全球气候变暖问题是人类首要面临的生态问题，城市绿地系统具有强大的碳汇能力，对改善生态环境具有不可或缺的作用。行道树作为城市绿地系统的一部分，在城市生态系统碳循环中发挥着重要作用。研究结果表明：从平均蓄积量、单株生物量、单株碳储量来看，大叶榕的含量均最高，其碳汇能力最强；美丽异木棉的含量均最低，其碳汇能力最弱。从单位面积生物量及碳密度来看，杧果的含量较其他树种高，而美丽异木棉的含量仍最低。建议以后城市道路建设在保护现有行道树的基础上，增加种植碳汇能力强的树种，如大叶榕等，以达到更好地改善城市空气质量、缓解城市“热岛效应”的目的。

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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

陈婷婷(1990-)，女，广东茂名人，硕士研究生，研究方向：风景园林。*通讯作者，副教授，硕士，硕士生导师，从事景观规划与设计、亚热带地域建筑与岭南现代建筑研究。

2016-08-31

S 731.8

A

0517-6611(2016)31-0172-04