褚芷萱 马锦义,2 邵海燕 陈颢明 郜 晴

1 南京农业大学园艺学院 南京 210095

2 农业农村部景观农业重点实验室 南京 210095

3 南京理工大学环境与生物工程学院 南京 210094

随着工业化的发展,全球气候变暖问题日益突出,城市作为人类经济、政治、文化等活动中心,其环境问题则更为显著[1]。园林植物的固碳释氧功能可通过光合作用吸收二氧化碳释放氧气,并将碳元素转化为有机物,因此高固碳能力园林植物在城市绿地应用中具有重要意义[2]。目前我国对园林绿地固碳能力的研究多集中于园林绿地整体碳汇的计算和对单个植株固碳能力的测定[3－4],通过测定叶面积指数和叶片瞬时光合速率,对单位叶面积日固碳量和单位覆盖面积日固碳量进行研究[5－8]。对于涉及大量植物种类的区域性植被群落景观来说,这些研究成果尚不足以指导提升城市园林绿地整体固碳效应的植物应用实践。本文在调查统计园林树木固碳能力数据基础上,对不同应用类型的园林树木固碳能力加以比较分析,为具有高固碳效应的园林植物景观营造提供参考。

1 研究方法

1.1 园林树木应用分类

本文参考一般园林树木的分类方式[9],结合景观设计中常见应用形式,将园林树木分为8个应用类型:林木类、叶木类、荫木类、花木类、果木类、篱木类、蔓木类、竹类。林木类即成片种植构成森林之美的木本植物；叶木类即叶具有较好观赏效果的木本植物；荫木类即能够提供较好绿荫的木本植物,包括林荫树和行道树；花木类即花具有较好观赏效果的木本植物；果木类即果实具有较好观赏效果的木本植物；蔓木类即木质藤本植物；篱木类即利用植物组成具有防护、分隔空间、装饰等作用的有生命力的篱笆；竹类即通过地下茎繁殖,依靠竹笋生长成新竹的特殊木本植物种类。除蔓木类和竹类外,本文优先对植物花、叶、果观赏特性进行分类,之后再对缺乏观赏特性的植物进行其他应用形式的分类,最后对每一类型中不同植物及各类型之间的植物固碳能力进行比较分析。

1.2 数据来源与分析方法

在中国知网(CNKI),以“园林植物固碳”“固碳能力” “固碳释氧” “园林植物生态效益”等主题词检索近25年相关研究论文共153篇,从中筛选出与固碳能力有关的期刊论文共71篇,搜集整理其中的研究数据并利用excel表进行统计分析。已有多位学者对部分树种进行研究,但每个研究者得出的固碳能力数据存在差异,有的甚至相差几倍,其原因是研究者所在地区、研究选定的树木个体以及具体测定时间不一致。为了获得相对有参考价值的数据,笔者对同种树木的不同研究成果数据进行比较,将几个相对接近的数据视作有效数据,而显著偏大或偏小的视为无效数据,然后将有效数据的平均值作为该种树木的固碳能力参考值。

2 结果与分析

2.1 各应用类型园林树木单位叶面积日固碳能力

本研究共统计园林树木365种,其中乔木187种、灌木134种、木质藤本26种,竹类18种。根据本研究的应用类型分类统计结果(表1),花木类植物种类最多(93种),竹类最少(18种)。由表1可知,相同应用类型中不同树种固碳能力差异较大,篱木类中醉鱼草最高,金樱子最低,两者相差30倍；林木类和荫木类树种高低相差也在10倍以上。就平均值来看,林木类固碳能力最强,蔓木类最弱,两者相差2.5倍。林木类植物多为喜阳的高大乔木,瞬时净光合速率较高,因此固碳能力最强。各应用类型园林树木单位叶面积日固碳量由高到低排序为林木类>篱木类>花木类>荫木类>果木类>叶木类>竹类>蔓木类。

表1 不同类型园林树木单位叶面积日固碳量g ·m－2·d－1

2.2 各应用类型园林树木单位覆盖面积日固碳能力

单位覆盖面积指园林树木每平方米的冠幅垂直投影面积,由于园林植物的叶面积指数差异较大(植株单位覆盖面积上具有的叶面积数量差异),所以园林植物单位覆盖面积日固碳能力大小直接影响园林绿地的固碳能力。各应用类型园林树木的单位覆盖面积日固碳量数据取平均值后,由高到低排序为竹类>林木类>叶木类>花木类>荫木类>果木类>篱木类>蔓木类(表2)。与单位叶面积日固碳量排序相比,竹类排序变化差异最大。由单位覆盖面积日固碳量测算方法可知,各园林树木的叶面积指数差异会使单位覆盖面积日固碳量与单位叶面积日固碳量的排序产生变化[10]。汇总文献中调查的竹类如花眉竹、木竹、银丝竹、牛儿竹等地上部分多呈密集丛状,受其生长特性影响,单位覆盖面积内叶片数量多,叶面积指数大,从而使竹类单位覆盖面积日固碳量总平均值高于其他类园林树木[11]。林木类、叶木类、花木类、荫木类及果木类多为乔木,植株叶量多,叶面积指数大,篱木类与之相比植株体积小,叶面积指数也偏小,因此单位覆盖面积日固碳量较小。

表2 不同应用类型园林树木单位覆盖面积日固碳量及叶面积指数

2.3 单位叶面积日固碳树种分析

由于各个研究者选择的样本植物存在个体差异,其叶面积指数测定也势必存在偏差,因此主要选取植物单位叶面积日固碳量指标筛选各应用类型中固碳能力较高的前10位园林树木,结果如表3。

表3 不同应用类型园林树木单位叶面积日固碳量前10位树种

由表3可知,不同应用类型中前10位树种固碳能力差异最大的是篱木类,其中第1位醉鱼草是第10位狭叶十大功劳的5.86倍。差异最小的是叶木类,第1位糖槭是第10位火炬树的1.34倍。由于植物的单位叶面积日固碳的量高低与植物叶片的光合速率呈正相关[12],因此表3的排序和差异结果也反映了同类具有较高固碳能力的植物光合速率的差异性。根据植物叶经济谱及叶性状的相关研究可知,比叶面积大、叶氮含量高的植物其叶片净光合速率大,能快速储存周边环境中的养分[13－15]。植物单位叶面积日固碳量的高低可能与这些因素有关。

3 讨论

由于统计中各类树种的数据量不同,部分树种只有单一数据,因此在比较各类树木固碳能力时会存在误差；同时,由于选择树木样本个体(树龄、胸径、冠幅、总叶面积等)、测定时间、测量方法存在差异[16－17],不同研究者对同种树木叶面积指数的测算结果也存在差异,因此影响树木固碳量的计算。此外,目前研究成果多以单株植物为研究对象,缺乏对植物群落组合固碳能力、不同层次植物搭配对整体和单株植物固碳能力影响的研究；相对于丰富的园林植物资源,目前研究的树木种类还只是很少一部分,所以相关研究工作尚需更为广泛而深入。

鉴于各种应用类型园林树木的固碳能力存在明显差异,在园林绿地植物景观规划设计中,可通过增加高固碳能力的园林树木种群个体数量和种类提高绿地固碳效应。同时,绿地植物群落应尽量采用复层结构、提高单位面积植物群落叶面积复合指数,使单位面积土地上有更多植物进行光合作用,从而增加绿地固碳效益[18－19]。