城市化对建成区植被碳吸收和碳储存的影响的研究

论文摘要

城市化引起的土地利用和土地覆盖的变化极大地改变了生态系统过程和功能,已经成为生态学研究的热点。城市化区域的碳循环,特别是建成区植被的碳吸收和碳储存能力数据的缺乏已成为研究地区乃至全球碳循环的瓶颈。目前在城市区域关于碳吸收和碳储存的研究发现:一方面,城市中的不透水层降低了植被覆盖率,造成建成区单位面积碳的吸收和储存能力降低;另一方面,人工管理、热岛效应和相对低臭氧等可能使单株树木生长速度高于野外。植被覆盖的减少和单株生产力的提高这两个相反的驱动力使得城市化地区植被碳吸收能力存在不确定性。本研究构建了适合城市植被的调查研究方法,并选择中国城市化速度最快的东南沿海的两个城市——历史名城杭州和新兴城市台州这作为典型案例,通过实地调查和测量研究了城市植被生长和碳的吸收和储存能力,分析了城市园林管理对交通绿地、公园、学校和居住区绿地等中的乔木、灌丛和草坪的生物量和净初级生产力（NPP）的影响,并将城市土地碳吸收和碳储存能力与野外森林进行了比较。研究发现:1.杭州建成区植被一年固定了132 388.2 tC,其中树木贡献了74%,草坪贡献了24%,灌木贡献了2%。整个建成区的碳吸收能力为4.3 tC·hm-2·yr-1。杭州建成区植被总碳储量为554 689.8 tC,其中乔木总碳储量为503 937.0 tC,比灌木（8 857.8 tC）与草坪（41 895.0 tC）之和的十倍还多。台州建成区植被一年固定了23 949.9 tC,其中树木贡献了64%,草坪贡献了27%,灌木贡献了9%。整个建成区的碳吸收能力为2.1tC·hm-2·yr-1。台州建成区植被总碳储量为91 763.1 tC,其中乔木总碳储量为66 467.7 tC,比灌木（15 338.7 tC）与草坪（9 956.7 tC）之和的两倍还多。2.由于人类管理和城市环境的共同影响,使得杭州与台州城市树木个体生物量年增量是野外森林中同类树木的近2倍。这说明在湿润亚热带地区城市植被与野外植被生长的差异与其他气候区一致。城市中管理条件下对树木的园林修剪贡献了城市树木NPP的近三分之一,这一发现表明国内外以往的没有考虑园林修剪的研究需要重新估算。3.通过与野外常绿阔叶林比较发现,目前杭州建成区的碳吸收能力已经达到甚至超过了野外常绿阔叶林水平,而台州建成区的碳吸收能力也可以通过提高绿化覆盖率（从23%提高到46%）达到野外常绿阔叶林水平。这一发现为找寻城市“碳中立”的途径打下基础,也为政府和有关规划部门进行未来城市区域碳管理提供决策依据。4.台州市建成区因为年轻,因而树木整体偏小;然而杭州建成区的城市树木也表现出与城市年龄不符的较小树龄,是因为绿化土地的减少和树木频繁更替。因而未来城市的绿化不仅仅需要增加面积和比例,还应该加强对已有绿地,特别是年龄较老的绿化用地的保护。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1.前言
• 1.1.研究背景
• 1.2.城市化的研究进展
• 1.3.城市内植物生长研究进展
• 1.4.城市植被碳吸收和碳储存研究进展
• 1.5.城市植被研究方法的进展
• 1.6.研究案例的选择背景
• 1.7.研究的目的和内容
• 1.7.1.研究目标
• 1.7.2.研究内容
• 2.研究方法论的建立
• 2.1.基本概念
• 2.2.建成区植被碳吸收和碳储存计算方法
• 2.3.城市内外方法的可比性研究
• 2.3.1.抽样
• 2.3.2.数据来源
• 3.研究方法
• 3.1.研究样地描述
• 3.1.1.杭州
• 3.1.2.台州
• 3.2.调查与测算方法
• 3.2.1.乔木
• 3.2.2.灌木
• 3.2.3.草坪
• 4.结果
• 4.1.杭州城市植被碳吸收和碳储存
• 4.1.1.城市树木种类结构
• 4.1.2.城市植被的NPP和城市碳吸收能力
• 4.1.3.城市植被的生物量和城市碳储量
• 4.2.台州城市植被碳吸收和碳储存
• 4.2.1.城市树木径阶分布
• 4.2.2.城市植被的NPP和城市碳吸收能力
• 4.2.3.城市植被的生物量和城市碳储量
• 5.讨论
• 5.1.城市植物生长快于野外
• 5.2.城市碳储存
• 5.3.城市碳吸收
• 5.4.城市间比较
• 6.城市生态系统服务
• 6.1.调节气候
• 6.2.固碳释氧
• 6.3.净化环境
• 6.4.减弱噪声
• 7.结论与研究展望
• 7.1.结论
• 7.2.主要创新
• 7.3.未来研究方向
• 参考文献