城乡生态绿地空间的碳汇功能评估——以北京市延庆县为例

赖瑾瑾

（上海环境能源交易所,上海200083）

城乡生态绿地空间的碳汇功能评估
——以北京市延庆县为例

赖瑾瑾

（上海环境能源交易所,上海200083）

通过研究林地、水稻田、园地、草地、湿地和城市绿地六类绿地的碳源排放/汇清除,构建城乡生态绿地的碳汇功能评估模型,并以北京市延庆县为例,对城乡生态绿地空间的碳汇能力进行量化评估.结果表明：2010年延庆县城乡生态绿地的碳排放总量为0.06万tCO2e,汇清除总量为135.20万tCO2e,净汇清除量为135.14万t CO2e.研究结果将有助于深入理解生态绿地空间的碳汇功能,为实现城乡绿地空间的合理布局、推进低碳城市建设提供科学依据.

绿地；低碳；碳汇；碳源

全球碳循环是地球上最主要的生物地球化学循环,它支配着地表系统中其他的物质循环,深刻影响着人类的生存环境[1].全球和区域碳循环已成为宏观生态学核心研究内容之一.碳循环研究的一个核心议题是研究碳源和碳汇的大小、空间分布及其变化.化石燃料使用、工业生产和毁林开荒等社会经济活动向大气排放大量CO2,是主要的碳源（carbon source）；海洋、森林、湿地和草地等自然生态系统通过光合作用,从大气中吸收CO2,是天然的碳汇（carbon sequestration）.人为排放的CO2在大气、海洋和陆地生物圈之间进行交换,全球碳循环处于平衡状态[2-3].

随着城市化进程加快,大气中的CO2体积分数迅速增加,全球生物圈的碳平衡已受到显著干扰[4].城市作为人类活动的主要栖息地和工业聚集地,是碳排放源头的集中区；另一方面,林地、园地、湿地、草地和城市绿化树木等绿地空间,是城乡复合生态系统中的天然碳汇,能够有效地削减经济活动产生的CO2排放效应,降低城乡排入大气的CO2总量.对城乡生态绿地空间的碳汇功能进行定量评价,能够为在城乡规划中合理布局生态绿地、最大限度发挥生态系统的碳汇功能、促进城乡区域实现碳氧收支平衡提供科学依据.

目前,国内外已有很多学者和机构在从事生态系统的碳源排放/汇清除研究.研究指出1980年代欧洲大陆的陆地生态系统吸取了其工业碳源的7%～12%[5].美国在1980年代的陆地生态系统吸取了工业碳源的30%～50%[6].政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC）于2000年指出,通过有效土地管理全球在2010-2040年间每年可减低大气碳量约1.027×106～2.235×106t,当中植林的碳汇功能为3.1 tC/（hm2·a）[7].IPCC还编撰了《2006年国家温室气体排放清单指南》,为各国计算社会经济过程的碳源排放和碳汇清除提供了标准方法体系[8].我国学者也从国家、地区和城市层面,对生态系统的碳源/汇功能进行了大量研究工作[9-12].

本文采用IPCC温室气体排放清单的方法框架,结合国内已有研究成果,建立起与中国城市规划建设体系相匹配的城乡生态绿地碳源/汇定量评价方法体系.并以北京市延庆县为例,进行了方法实际应用分析.

1 研究方法

《2006年国家温室气体排放清单指南》把碳源排放/汇清除估算分为几大部门分别进行：能源、工业过程、农业林业和其他土地利用、废弃物和其他.其中,生态绿地空间属于“农业林业和其他土地利用”部门[8].对于各部门,碳源/汇的基本估算方法为：

式中：AD为有关人类活动发生程度的数据；EF为单位人类活动的碳源排放/汇清除因子.

对于生态绿地空间,碳源/汇的估算方法为：

根据《2006年国家温室气体排放清单指南》对于用地类型的划分,结合我国土地利用规划和城市规划体系的用地类型分类,将城乡生态绿地空间划分成林地、水稻田、园地、草地、湿地以及城市树木六类,分类评估碳源排放和碳汇清除.城乡生态绿地空间碳源/汇功能评估框架见图1.其中,水稻田是温室气体排放源头（排放甲烷）；林地、园地、草地和城市树木均吸收温室气体,是碳汇；湿地既是CO2的汇（通过湿地植物的光合作用吸收大气中的CO2将其转化为有机质）,又是温室气体的源（土壤中的有机质经微生物矿化分解产生CO2和在厌氧环境下经微生物作用产生CH4）,但总体上清除量大于排放量,是碳汇.因此,碳源排放计算主要考虑水稻田排放,通过计算水稻田面积及甲烷排放因子推算碳排放量；汇清除计算主要考虑林地、园地、草地、湿地和城市树木的汇清除量,通过各类用地的面积及汇清除因子推算总汇清除量.

图1 城乡生态绿地空间碳排放/清除评估框架Fig.1 Assessment framework ofgreen spaceecology carbon emissions/removals in urban

除城市树木之外,林地、水稻田、园地、草地和湿地的面积是指其实际用地面积；城市树木面积是指城市绿化用地中的乔木树冠覆盖面积,该数据反映了城市绿化用地内能够真正产生碳汇清除作用的绿容量.各类生态绿地碳排放/清除因子的参考值及数据来源见表1.采用公式（2）计算每类生态绿地的年度碳排放/清除量,将计算结果加和得到各类生态绿地的年度总碳汇量（tC）,再乘以系数44/12即可换算成CO2当量（tCO2e）.

表1 各类生态绿地的碳排放/清除因子Tab.1 Carbon emission/removal factors foreach typeofecologicalgreenland

2 研究区域概况

延庆县地处北京市西北部,三面环山一面临水,是首都西北重要的生态屏障（见图2）.延庆县域总面积1 993.75 km2,其中,山区面积占72.8%,平原面积占26.2%,水域面积占1%.延庆县先后实施风沙源治理、清洁小流域、水源保护综合整治、荒山荒滩绿化等造林工程,营造了树种多样和功能完备的森林生态体系,县域林木覆盖率达到71%,自然保护区面积占县域总面积的26%,生态资源条件居郊区前列,是北京名副其实的碳汇基地.

图2 延庆县区位图Fig.2 Yanqing Countymap

根据延庆县国土局和北京市规划院提供的数据,延庆县域内各类生态绿地的面积见表2.

表2 2010年延庆县各类生态绿地的面积Tab.2 Areaofeach type ofecologicalgreenland in Yanqing in 2010 hm2

3 结果与分析

3.1 延庆县生态绿地的碳汇总量

2010年延庆县生态空间的碳排放总量为0.06万tCO2e,汇清除总量为135.20万tCO2e,净汇清除量为135.14万tCO2e,是同年度延庆县城镇建筑能耗的碳源排放量（78.1万tCO2e）的1.73倍.即延庆县城乡生态空间除吸纳延庆县域内所有建筑能耗（包括照明、采暖、空调等）所产生的碳源排放之外,还能产生大量碳汇.

各类城乡生态绿地的碳汇比例见图3.由于林地面积最大,并且单位面积林地的碳汇能力较强,林地的汇清除量所占比例最高.

图3 2010年延庆县各类生态绿地的碳汇量所占比例Fig.3 Variouscarbon sinksofeach typeofecologicalgreenland in Yanqing in 2010

3.2 延庆县各乡镇生态绿地的碳汇量

各乡镇的碳汇量见图4.其中,千家店镇和张山营镇由于拥有大片林地（林地面积分别占延庆县所有林地面积的23.91%和14.07%）,碳汇量最高.沈家营镇和延庆新城因城市开发建设强度大,林地面积很小（仅占延庆县所有林地面积的0.27%和0.49%）,碳汇量最低.

图4 2010年延庆县各乡镇的碳汇量Fig.4 Carbon sinksofeach township in Yanqing in 2010

4 结论

本文在对国内外研究充分调研的基础上,采用IPCC温室气体排放清单的方法框架,结合国内已有研究数据,建立起适合中国城乡规划体系的生态绿地空间的碳源/汇定量评价方法,并以北京市延庆县为例进行了实际应用.计算结果表明：城乡生态绿地空间具有天然碳汇功能,能够有效地削减人类经济活动造成的碳源排放,有助于维持碳循环平衡.其中,林地的碳汇功能起主导作用.因此,在进行城乡空间规划时,保护天然林地,合理布局绿地空间,对于增强城乡生态系统的碳汇功能、应对气候变化挑战具有重要意义.

[1]SchlesingerW H.Biogeochemistry：an analysisofglobalchange[M].New York：Academic Press,1997.

[2]SchimelDS.Terrestrialecosystemsand the carbon cycle[J].GlobalChange Biology,1995,1（1）：77-91.

[3]Nakazawa T.The variability and cycleofcarbon dioxideandmethane[J].GlobalEnvironmentalResearch,1997,2（1）：5-14.

[4]Prentice C,Heimann M,Itch S.The carbon balance of the terrestrialbiosphere：ecosystem models and atmospheric observation[J]. EcologicalApplications,2000,10（6）：1553-1573.

[5]Janssens I A,Freibauer A,Ciais P,et al.Europe's terrestrial biosphere absorbs 7%to 12%of European anthropogenic CO2emission[J].Science,2003,300（5625）：1538-1542.

[6]Pacala SW.Consistent land and atmospherebased UScarbon sink estimates[J].Science,2001,292（5525）：2316-2320.

[7]IPCC.Land Use,Land Use Change and Forestry[M].New York：Cambridge University Press,2002.

[8]IPCC.IPCCGuidelines forNationalGHG Inventories[R].IntergovernmentalPanelon Climate Change,2006.

[9]方精云,朴世龙,赵淑清.CO2失汇与北半球中高纬度陆地生态系统的碳汇[J].植物生态学报,2001,25（5）：594-602.

[10]方精云,郭兆迪,朴世龙,等.1981-2000年中国陆地植被碳汇的估算[J].中国科学：D辑,2007,37（6）：804-812.

[11]张秀梅,李升峰,黄贤金,等.江苏省1996年至2007年碳排放效应及时空格局分析[J].资源科学,2010,32（4）：768-775.

[12]Zhao M,Kong ZH,Escobedo F J,et al.Impacts ofurban forests on offsetting use in Hangzhou,China[J].Journal of Environment Management,2010,91（4）：807-813.

[13]陈遐林.华北主要森林类型的碳汇功能研究[D].北京：北京林业大学,2003.

[14]张广斌,马静,徐华,等.中国稻田CH4排放量估算研究综述[J].土壤学报,2009,46（5）：907-916.

[15]段晓男,王效科,逯非,等.中国湿地生态系统固碳现状和潜力[J].生态学报,2008,28（2）：463-469.

[16]段晓男,王效科,弢尹,等.湿地生态系统固碳潜力研究进展[J].生态环境,2006,15（5）：1091-1095. [17]王迪生.基于生物量计测的北京城区园林绿地净碳储量研究[D].北京：北京林业大学,2010.

（责任编辑：邓天福）

Ecological assessment of carbon sink in urban green space：

Case study of Beijing Yanqing County Lai Jinjin
（ShanghaiEnvironmentand Energy Exchange,Shanghai200083,Chin a）

By studying the carbon emissions/removals of six types of greenland,including forest,rice fields,garden, meadows,wetlands and urban green space,the urban and rural ecological greenland carbon sink assessmentmodel has been built.The carbon sink capacity has been calculated based on thismodel in Yanqing County,Beijing.The results showed that：Yanqing rural ecological green carbon emissions was 600 t CO2e,removals total was 1 352 000 t CO2e, the net carbon sinks was 1 351 400 tCO2e in 2010.This article will help us to understand ecological green space carbon sink,and provide a scientific basis for the realization of rational distribution of urban green space and promoting low-carbon urban construction.

greenland；low-carbon；carbon sink；carbon source

TU98

A

1008-7516（2013）04-0030-05

10.3969/j.issn.1008-7516.2013.04.008

2013-06-21

赖瑾瑾（1984-）,女,河南潢川人,硕士,助理工程师.主要从事生态系统的服务与功能研究.