郜 晴，馬錦義,2*，邵海燕 ，陳顥明

(1.南京農(nóng)業(yè)大學園藝學院，江蘇 南京 210095; 2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部景觀農(nóng)業(yè)重點實驗室，江蘇 南京 210095;3.南京理工大學環(huán)境與生物工程學院，江蘇 南京 210094)

隨著城市化進程的加快，環(huán)境問題日益增多，作為天然碳匯體的園林植物，可通過光合作用有效固碳，減緩城市熱島效應[1]。而園林植物的應用，經(jīng)常按照生活型的不同來進行具體安排。生活型是植物對環(huán)境條件適應后在其生理、結構，尤其是外部形態(tài)上的一種具體反映[2]。本文按照園林植物常見的生活型差異，將其分為常綠喬木、落葉喬木、常綠灌木、落葉灌木、藤本、花草6種類型。由于不同植物的固碳能力各不相同，如何在有限的土地上最大程度發(fā)揮植物的固碳作用，則需要對各類生活型植物的固碳能力進行分析比較。但目前相關研究大多側重于少數(shù)植物種類的固碳能力，系統(tǒng)性批量化的固碳能力比較分析研究成果鮮有報道。因此，本文對前人零散的植物固碳能力研究數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)的歸納和分類比較，為低碳型園林綠地建設，特別是在發(fā)揮不同類型園林植物高固碳效益方面，提供科學依據(jù)和應用參考。

1 指標選取與數(shù)據(jù)來源及處理

1.1 指標選取

園林植物固碳是指園林植物通過光合作用吸收大氣中的二氧化碳并將其轉換為有機物，從整體上減少空氣中二氧化碳，增加氧氣的過程。反映園林植物葉片光合效率(即園林植物固碳能力)的一個重要指標是單位葉面積日固碳量，是指植物單位面積葉片在單位時間內(nèi)所固定二氧化碳的質量[g/(m2·d)]，這一指標雖然反映了園林植物固碳能力，但不能直接衡量園林綠地的固碳能力高低。因為不同種類園林植物形態(tài)特征變化較大，植株單位覆蓋(或稱投影)面積上葉片總面積值(通常用葉面積指數(shù)來表示)存在較大差異，即使2種植物的單位葉面積日固碳量相近，但如果其葉面積指數(shù)差異較大，即使2者以相同方式應用于園林綠地，園林綠地單位面積固碳能力也具有明顯差異。園林植物單位覆蓋面積日固碳量表示園林植物整株單位投影面積上所有葉片在單位時間內(nèi)所固定二氧化碳的質量[g/(m2·d)]，這一指標基于單位葉面積日固碳量和葉面積指數(shù)計算而來，葉面積指數(shù)測定也會受到植物生長期以及生長狀況等因素的影響，但對提高綠地固碳能力的園林植物應用來說，更具直接參考價值。因此，本文同時選取植物單位葉面積日固碳量和單位覆蓋面積日固碳量2個指標進行研究分析。

1.2 數(shù)據(jù)來源及處理方法

通過主題詞“園林植物”“固碳”在中國知網(wǎng)(CNKI)檢索，查閱近25 a已公開發(fā)表的園林植物固碳相關學術論文共153篇。通過閱讀，首先篩選出有試驗數(shù)據(jù)的文章，再對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，剔除試驗數(shù)據(jù)重復或為包含關系的文章，如遇同種植物試驗數(shù)據(jù)差異過大的情況，通過對數(shù)據(jù)所在文章進行數(shù)據(jù)準確性的整體比較，優(yōu)先選取核心期刊、試驗周期更長、試驗過程更縝密的文章數(shù)據(jù)，并剔除數(shù)據(jù)相對不準確的文章，最終篩選得到學術論文82篇。對其中的植物單位葉面積日固碳量以及單位覆蓋面積日固碳量研究數(shù)據(jù)進行歸納、統(tǒng)計與分析，共涉及植物445種。

利用Excel表對入選論文中各種植物的固碳數(shù)據(jù)先進行匯總整理，對于不同作者測定相同樹種取得的多個不同數(shù)據(jù)，剔除與多數(shù)試驗結果對比明顯過高或過低的數(shù)據(jù)，剩下數(shù)據(jù)取平均值，即代表該樹種的固碳能力數(shù)據(jù)。之后按不同生活型對各種植物固碳能力數(shù)據(jù)進行分類，列表排序。

2 結果與分析

2.1 不同生活型植物單位葉面積日固碳量比較

445種植物按生活型分類，種數(shù)最多的是落葉喬木(118種)，種數(shù)最少的是藤本(33種)，各生活型植物種數(shù)與其單位葉面積日固碳量平均值、最高值和最低值統(tǒng)計結果見表1[3-12]。

表1不同生活型植物單位葉面積日固碳量

g/(m2·d)

由表1可知，草本花卉的單位葉面積日固碳量平均值最高，藤本植物的單位葉面積日固碳量平均值最低，前者是后者的3.29倍。草本花卉之所以固碳能力最強，這可能與草本花卉生長期短，生長迅速，試驗測得的光合速率值高有關。按平均值高低6類生活型排序為草本花卉>落葉灌木>落葉喬木>常綠灌木>常綠喬木>藤本。單個植物種類單位葉面積日固碳量最高的是草本花卉鵝絨委陵菜，最低的是藤本植物何首烏，前者是后者的4 432倍?？梢姡煌钚椭参锏膯挝蝗~面積日固碳量差異較大。

2.2 不同生活型植物單位覆蓋面積日固碳量比較分析

6種生活型植物單位覆蓋面積日固碳量平均值如圖1。最高的生活型為草本花卉，最低的生活型為藤本植物，這與單位葉面積日固碳量比較結果相同。這是因為草本花卉的葉面積指數(shù)同樣比藤本植物高，但前者是后者的4.27倍，這說明葉面積指數(shù)的差異更大。按平均值高低，6類生活型園林植物固碳能力的排序為草本花卉>落葉喬木>常綠灌木>落葉灌木>常綠喬木>藤本，此結果與單位葉面積日固碳量比較結果有所不同，落葉灌木從第2降到第4，其他順序不變，這是因為雖然落葉灌木比落葉喬木、常綠灌木的單位葉面積日固碳量平均值稍高一些，但落葉灌木的葉面積指數(shù)比落葉喬木和常綠灌木都要低，這就導致其單位覆蓋面積日固碳量排序后移。除落葉灌木外，大部分生活型植物的單位覆蓋面積日固碳量排序與單位葉面積日固碳量排序具有一致性，說明植物單位葉面積日固碳量是影響植物單位覆蓋面積日固碳量的重要因素。

圖1 不同生活型園林植物單位覆蓋面積日固碳量

2.3 各生活型園林植物單位葉面積日固碳量前10位排序

由于不同研究者所選樣本植物個體存在差異，導致植物的葉面積指數(shù)測定有一定偏差，因此，本文以植物單位葉面積日固碳量作為指標，對各生活型園林植物固碳能力進行排序，最后得到各生活型中固碳能力較高的前10種園林植物，結果如表2。根據(jù)植物固碳量的計算方法可知，植物的單位葉面積日固碳量與植物光合速率呈現(xiàn)正相關[13]，因此表2中的排列順序也反映了植物光合速率的排序，而根據(jù)植物葉經(jīng)濟譜包括葉片功能性狀的相關研究可知，呈現(xiàn)此種排列順序可能與這些前10位植物比葉面積大、葉氮含量高，因而能快速儲存周邊環(huán)境中的養(yǎng)分有關[14]。

表2 不同生活型植物單位葉面積日固碳量前10位排序

3 提升園林綠地固碳能力的植物應用途徑分析

3.1 增加高固碳效應植物種群個體數(shù)量

園林綠地中具有高固碳能力的植物數(shù)量越多，則綠地固碳效益就越高，所以，可通過增加高固碳能力的園林植物種群個體數(shù)量，直接擴大高固碳能力植物的覆蓋面積，來提升園林綠地的固碳能力。如城市綠地系統(tǒng)樹種規(guī)劃中的基調(diào)樹種，是城市園林綠地系統(tǒng)中種群個體數(shù)量最大的樹種，分布面廣，覆蓋面積大，如果采用適宜的高固碳能力樹種，就能提高城市園林綠地的固碳效應，并有效應對氣候變暖問題。表2中列出的喬木、灌木植物種類單位葉面積日固碳量較高，各地可以根據(jù)當?shù)氐臍夂蛱攸c、植物的生態(tài)習性、觀賞特點等，選擇其中適宜的樹木種類作為園林綠地植物規(guī)劃設計應用的基調(diào)樹種，如榆葉梅、紅花碧桃、蚊母樹、夾竹桃、紫荊、衛(wèi)矛、木芙蓉、胡頹子等可作為不同地區(qū)園林綠地的高固碳基調(diào)樹種。

3.2 增加固碳能力相對較強的園林植物種類

園林綠地植物景觀強調(diào)多樣性和豐富性，城市綠地系統(tǒng)植物規(guī)劃除基調(diào)樹種外，還包括骨干樹種、一般樹種和大量草本植物。除基調(diào)樹種應選擇高固碳能力樹種外，其他植物也可以在滿足有關功能要求的基礎上，選擇應用固碳能力相對較高的植物種類。例如骨干樹種，在城市綠地分布范圍廣，且分布量和覆蓋面積都很大，其種數(shù)也比基調(diào)樹種多，通常為30—50種。選擇高固碳效應樹種作為骨干樹種，也能顯著提高城市園林綠地的整體固碳效應。如表2中的新疆楊、大葉白蠟、側柏、云杉、假檳榔、加拿利海棗、糖槭、冬青、女貞、黃櫨等植物種，既有較好的觀賞效果，又具有相對較高的固碳能力，因此可在城市骨干樹種的選擇中優(yōu)先考慮此類樹種。另外，草本植物，特別是草本地被植物在城市綠地中應用也十分廣泛，并具有較大的覆蓋面積，而草本花卉又是各類生活型植物中單位葉面積日固碳量最高的，若能選擇其中固碳能力相對更高的加以應用，無疑將會使園林綠地的整體固碳效應得到進一步提升。

3.3 增加園林植物群落景觀結構層次

提高園林綠地固碳效應的另一個途徑，則是增加植物群落景觀的結構層次，以增加植物復合固碳效應的方式提升園林綠地固碳能力。綠地植物群落盡量避免單層設計，多采用喬、灌、草相結合的多層結構，增加單位面積植物群落葉面積復合指數(shù)，使得單位面積土地上有更多植物進行光合作用，從而增加綠地固碳效益。各地根據(jù)氣候特點、植物生長習性以及綠地特定功能要求，將表2中的植物進行合理搭配，設計多層次結構的植物景觀群落，并將固碳能力較強的喬、灌、草植物進行組合，形成多種可供參考的高固碳植物配合模式，不僅使得單位綠地面積固碳能力較強的植物種數(shù)增多，同時也加大了園林綠地綜合葉面積指數(shù)，從而更進一步提升了園林綠地單位面積的固碳效應和綜合固碳能力。

4 結語

在對各類生活型植物固碳量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計的過程中，存在各種植物的數(shù)據(jù)量不同，部分植物數(shù)據(jù)為單一值(此種情況在草本花卉中尤為明顯)，同種植物重復研究多個成果數(shù)據(jù)還存在最大值和最小值差距很大的情況，并發(fā)現(xiàn)對同種植物固碳量數(shù)據(jù)的測定條件和方法有差異，所以通過取多數(shù)據(jù)平均值來排序，可以減少各種因素對排序結果的影響。另外，已有的研究僅為單層植物的固碳能力研究，文中數(shù)據(jù)也只是針對單個植物的測定，而對于植物群落復合結構中處于中下層的植物，其固碳能力如何，目前尚未見相應研究成果報道，而且現(xiàn)有相同氣候帶條件下可供應用參考的種類數(shù)量還非常有限。園林植物固碳效應的進一步深入系統(tǒng)研究，可為低碳型植物景觀應用提供更多和更有價值的科學指導，從而在消減溫室氣體，應對全球氣候變暖方面發(fā)揮園林行業(yè)應有的作用。