如何科學測量城市碳匯？

目前國內外關于綠色空間碳匯的研究多集中于大尺度區域中的陸地森林、土壤的碳匯動態，或是物種層面樹種的碳固定生物量等，而對于市域綠色空間的生態系統碳匯評價及其與綠色空間規劃建設的相關性探索較少。在城鄉規劃中，綠地作為唯一承載碳匯功能的用地空間，對未來我國城市綠色發展及實現碳中和有著不可代替的作用。

近年來，相關學者對城市綠地碳匯的計量監測已開展了許多研究，但總體上仍主要參照森林碳匯的計量監測方法，缺乏專門針對城市綠地的技術標準。

1.樣地清查法

樣地清查法是通過建立典型樣地對植被及土壤碳儲量進行實測，并結合連續觀測來獲取一定時期內碳儲量的變化情況。該方法通常在推算出生物量后乘以含碳系數來求得碳儲量，主要包括平均生物量法、生物量轉換因子法和模型測算法。

平均生物量法是基于實測樣地的平均生物量與該類型綠地面積來求取綠地生物量的方法。其中，采用標準木解析法直接測量生物量準確度高，在實際應用中，通常基于標準木解析法得到的高精度實測數據，構建胸徑（樹高）—生物量回歸方程（如異速生長方程）進行樹木生物量的估測。

生物量轉換因子法是根據蓄積量與生物量的比值關系，基于資源清查數據，統計數據中林分的總蓄積量得到生物量，被廣泛用于區域乃至國家尺度上植被生物量、碳儲量及其動態變化的評估。

模型測算法是基于樣地實測的樹木信息，模擬樹木生長或直接建立樹木模型，通過輸入植被信息或通過遙感影像識別植被，從而對碳匯量進行估算，常用的模型包括CITYgreen、i-Tree、ThePathfinder、NTBC、InVEST等。

2.同化量法

同化量法即通過測定植物葉片光合生理指標，如凈光合速率、蒸騰速率、胞間CO2濃度、氣孔導度等，計算植被凈同化總量、凈固碳量，結合葉面積、綠量等結構參數得到植物固碳量，常用于在小尺度上評價不同植物固碳能力強弱、篩選高碳匯物種、分析植物光合作用影響因子等。

相關學者基于同化量法就城市綠地物種碳匯能力開展了許多研究，為不同地區高碳匯樹種選擇提供了參考。利用同化量法測定不同尺度，如葉片、植物單株、單位面積的固碳能力，結合植被生理參數（葉面積、綠量、冠層結構等）、綠地面積等數據實現綠地尺度固碳量的測算。

雖然利用同化量法實現城市綠地碳匯監測的研究已經開展了許多，但該方法存在一定的不確定性，如溫度、降水等環境因子對光合速率的影響，相同樹種不同生長階段的光合速率差異，葉片尺度的固碳量推算到整株甚至綠地尺度等都會引起不確定性，從而影響碳匯監測結果。

3.微氣象法

微氣象法通過測量近地層湍流狀況和被測氣體的濃度，從而獲得該氣體的通量值。該方法以小氣候特征監測為基礎，可直接對綠地與大氣之間的CO2通量進行連續、動態的觀測，廣泛應用于碳通量變化及其環境響應機理的研究。

代表性方法是渦度協方差法，可以直接、連續、準確地觀測綠地的碳匯能力，但該方法對下墊面的要求很高。

有研究表明，在復雜地形和大氣不穩定地點測定的生態系統碳吸收與其他方法的結果差別高達80%～100%；同時，渦度協方差法是點尺度觀測方法，在某個站點得到的結果難以外推至其他站點。

對于空間異質性較高的城市區域及城市綠地而言，須考慮城市綠地下墊面是否均勻，觀測輻射范圍、通量塔或移動通量站布設等問題，從而進一步開展基于渦度相關城市綠地碳源/匯動態監測。

4.遙感估算法

遙感技術具有快速、實時、大范圍獲取數據的優勢，應用分析遙感數據產品，或以遙感影像為數據源結合實地調查數據、驅動模型是實現碳儲量、碳循環、碳源/匯監測的有效方法。目前，碳匯動態監測相關遙感衛星及數據產品經過長足發展，已具有良好的應用潛力[31]。基于遙感技術開展碳匯估算，主要有兩種方法：反演估算、模型模擬。

通過遙感反演方法開展碳匯估算是對遙感影像數據和實測碳儲量數據進行相關性分析，建立兩者的擬合方程，進而獲取城市綠地碳儲量的時空分布及動態。城市綠地的空間分布格局及其功能需求相對復雜，決定其生物量的環境因子和生物因子多種多樣，在這種情況下，單一遙感信息很難準確反映生物量的變化。基于多源遙感信息，如不同影像的波段灰度值、植被指數、紋理信息等進行變量篩選與擬合，可以實現城市綠地碳儲量、碳動態的估算。

通過模型模擬開展城市綠地碳匯監測，主要有參數模型和過程模型。

參數模型也稱為半經驗模型，即在收集到各類相關參數的基礎上，利用經驗公式來求解碳通量大小，如常用的光能利用模型CASA。許多學者已經基于CASA模型和遙感影像數據對城市綠地生態系統NPP、固碳量等進行了估算。過程模型是以森林生態系統生理生態過程為基礎，從機理上模擬植被光合作用、蒸騰作用和呼吸作用，以及它們與環境之間的物質和能量交換過程，從而實現生態系統碳循環及其對氣候環境變化和對人為干擾響應過程的模擬，主要有TEM模型、CENTURY模型、BIOME-BGC模型、BEPS模型等。

過程模型基于生理生態機理建模，在碳循環等模擬中具有明顯優勢，在森林碳循環、碳源/匯動態的研究中已被廣泛采用。然而，由于模型本身的復雜性和不確定性、驅動數據的多樣性、遙感數據的標準化以及適用于大尺度模擬的局限性，基于過程模型的城市綠地碳源/匯研究較少。

盡管有許多方法被用于監測或估算城市綠地碳匯能力，但多數仍參照森林碳匯的計量監測方法，缺乏專門針對城市綠地碳匯的監測技術或標準。

而城市綠地相關的標準多集中于綠地分類、植物配置、養護管理及設計規范等方面，如《城市綠地設計規范》（GB50420-2007）、《城市綠地分類標準》（CJJ/T85-2017）、《城市綠地植物配置技術規范》（DB13/T2574-2017）、《城市綠地養護管理質量標準》（DB3301/T0286-2019）等。

與碳匯相關性較強的技術標準多集中在林業領域，國際上主要有IPCC編制的《關于土地利用、土地利用變化和林業方面的優良做法指南》，國內主要有國家林業和草原局、自然資源部的行業標準及上海、北京、黑龍江、山東、廣東、廣西的地方標準，如《林業碳匯計量監測術語》（LY/T3253-2021）、《造林項目碳匯計量監測指南》（LY/T2253-2014）、《林業碳匯計量監測技術規程》（DB11/T953-2013）、《城市森林碳匯調查及數據采集技術規范》（DB31/T1232-2020）等。

對于如何準確、定量估算城市綠地碳匯的總量、組分和分布，尚沒有制定統一有效的計量技術標準體系和實施范式。

上海市園林科學規劃研究院的張桂蓮團隊提出了專門針對城市尺度的綠地碳匯計量監測思路和框架，可以作為借鑒。

首先，根據中國城市綠地的內涵、類型和結構功能特征，結合城市綠地分類，進行網格化布點，確定基于公園綠地、防護綠地、廣場用地、附屬綠地和區域綠地5大類型的抽樣面積及監測樣地。

其次，對樣地組成進行分類解譯與實地調查，主要分為喬木層、灌木層、地被層、土壤和水體5類，開展不同分層的碳庫調查與參數測定，構建生物量關系模型。

最后，根據尺度轉換技術，獲得不同樣地、不同綠地類型的單位面積碳儲量，實現城市綠地碳儲量和碳匯量的估算。

城市綠地是城市生態系統發揮減排和增匯功能的重要載體。截至2020年，我國已建成城市綠地面積為331.2萬公頃。到2025年，全國城市建成區綠化覆蓋率將超過43%。

7月，國內首個《城市綠地碳匯項目方法學》通過專家評審，該方法學填補了實施減排增匯技術的城市綠地碳匯項目方法學的空白，具有創新性和引領性，有望為市政園林行業構建出全新的“碳匯”價值鏈，提高城市生態產品附加值。

上海等一些省區市的園林主管部門已經開始著手挖掘城市綠地的碳匯價值，并啟動對城市綠地的碳儲量和碳匯量資源摸底調查。

住房和城鄉建設部近日表示，今年將推動全國建設不少于1000個城市“口袋公園”，每個省、自治區、直轄市要力爭在年內建成不少于40個“口袋公園”，新疆、西藏等地可結合實際確定建設計劃，從而為群眾提供更多方便可達、管理規范的公園綠化活動場地。

在對城市綠地碳匯的計量監測的基礎上，如何合理布局，科學發展城市碳匯，實現綠地碳匯的高質量發展，是當前的重要命題。

1.林地

面對林地增量困境，提質增效是實現林地增匯的有效途徑，需要通過加大森林撫育、修復退化林地，來提高城市森林生態系統質量和碳匯水平。

結合實施疏伐、林相結構調整等措施，提高林分質量，確保森林健康生長，從群落結構角度提升碳匯水平。

通過監測數據對比選擇高碳匯能力樹種，闊葉樹的固碳能力普遍大于針葉樹種，如女貞、香樟、臭椿、楓楊等。

通過林地、生態廊道、郊野公園建設，改造現狀單一純林，采用近自然林群落模式，優先使用鄉土樹種和地帶性樹種，重視珍貴樹種的應用，按照喬、灌、草復層群落結構配置，促使林下幼苗更新，誘導現有群落向復層-異齡-混交的群落模式發育，提高生態系統的穩定性，減少后期養護管理，進而提高群落的碳密度。

2.公園綠地

對公園綠地植物群落開展人工干預和動態調控是存量綠地改造提升、實現生態效益的重點，主要關注三點：一是中心城區綠地人工群落及自生植物物種組成、群落類型及多樣性特征；二是存量綠地植物群落最適密度的動態調控策略；三是可持續碳固存的種植設計指標和適應性種植設計策略。

研究表明，森林凋落物的分解對土壤碳庫有巨大的貢獻，直接或間接影響土壤碳庫有機碳的含量。公園綠地、防護綠地、區域綠地應減少枯枝落葉等凋落物的清理。加大土壤修復力度，解決土壤鹽堿化、肥力低下、重金屬污染及農業面源污染等問題，同時減少水土流失、土地退化面積，提高土壤碳匯水平。此外，還應加強土壤碳匯監測網絡建設，構建土壤碳匯補償體系，依靠多種激勵政策推動實現碳中和愿景目標。

3. 耕地

一是落實城市生態空間規劃，劃定永久基本農田，保護耕地；二是通過干濕交替間歇灌溉、推廣節水抗旱品種實現節水，推行水稻種養模式，如稻蝦種植、稻魚種植；三是改變耕作方式，推行免耕、少耕或間作的方式，降低對土壤的翻耕侵蝕，同時鼓勵秸稈還田等生態施肥措施，使有機肥和無機肥合理搭配，培育土壤肥力，提高農業碳匯水平。

4.濕地及水域

重點加強城市沿海灘涂濕地的保護和修復，科學合理適度圍墾，減少人類活動的干擾破壞，增加灘涂鹽沼如蘆葦、堿蓬、海三棱藨草等藍碳的比重；針對退化受損的海岸帶，采用人工干預及自然演替的生態工程手法，運用潮汐調控、海灘養護、基底修復、生態岸線優化等技術，提高碳匯水平。

嚴格控制入侵物種互花米草的規模，恢復健康的低潮海域、光灘、中高潮位鹽沼濕地的群落序列，恢復其生態系統結構與功能的完整性；加快制定藍碳監測、評估的標準體系，出臺相關政策法規。

5.立體空間綠化

立體空間綠化可以降低建筑能耗強度，提高城市空間綠視率和綠化覆蓋率，緩解熱島效應，增強碳匯水平。

增質提效，提高碳匯水平是今后關注的重要方向。特別是保證新建公共建筑的屋頂綠化面積大于建筑占地面積的30%。同時重點關注“綠化、彩化、珍貴化、效益化”四化效益提升。

^{參考資料：}

^{1.張桂蓮,邢璐琪,張浪,仲啟鋮,易揚.城市綠地碳匯計量監測方法研究進展[J].園林,2022,39(1):4-949}

^{2.荊貝貝,杜安.上海城市綠色空間碳匯評估及提升策略[J].中國國土資源經濟,2022,35(4):64-72}