孫云浩，程南洋，沈文星

(南京林業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟管理學(xué)院，南京 210037)

1 引言

習(xí)近平主席在第七十五屆聯(lián)合國大會上宣布：“中國將提高國家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，力爭2030年前CO2排放達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和”。2020年中央經(jīng)濟工作會議將“開展大規(guī)模國土綠化行動，提升生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力”作為“碳達(dá)峰、碳中和”的內(nèi)容納入了我國“十四五”開局之年的經(jīng)濟工作重點任務(wù)。

蔣有緒等從森林城市和低碳城市的關(guān)系方面進行闡述，認(rèn)為建設(shè)森林城市是與低碳發(fā)展相輔相成的戰(zhàn)略行動[1]。其中城市森林具有巨大的固碳減排潛力。Teo等人綜合分析了全球城市森林固碳潛力，發(fā)現(xiàn)適合更新造林的土地面積為10.9±2.8百萬hm2(占所有城市面積的17.6%)，這將每年抵消82.4±25.7百萬t的CO2排放，并且在被分析的城市中，有 1 189 個城市有可能通過重新造林來抵消其城市碳排放的25%[2]。張穎等對北京城市森林碳匯潛力預(yù)測發(fā)現(xiàn)，通過擴大綠化覆蓋率，2018—2030年北京年均碳匯量可達(dá)到147.84萬t[3]。同時森林生態(tài)文化及綠色經(jīng)濟對森林城市低碳發(fā)展也有著積極影響。本文在梳理森林城市固碳減排影響機理的基礎(chǔ)上，闡明城市森林網(wǎng)絡(luò)對低碳發(fā)展的關(guān)鍵作用，并引出完善城市森林網(wǎng)絡(luò)所面臨的問題，進而提出解決措施。進一步發(fā)揮森林城市的固碳減排功能，順應(yīng)了碳中和背景下森林城市以降低碳濃度，減緩溫室效應(yīng)為主的發(fā)展趨勢。

2 森林城市固碳減排作用機理

森林城市是指以森林植被為主的城市生態(tài)系統(tǒng)[4]。通過“讓木成林，讓林成網(wǎng)”的方式，實現(xiàn)山水路林相連通的城市生態(tài)整體，同時功能上不單突顯景觀效應(yīng)，更強調(diào)森林生態(tài)系統(tǒng)的多效益發(fā)揮。在森林城市的發(fā)展中，城市森林網(wǎng)絡(luò)對固碳減排發(fā)揮著關(guān)鍵作用，同時生態(tài)文化與綠色經(jīng)濟也在相互影響下促進碳排放的下降，具體如圖1所示。

2.1 城市森林生態(tài)網(wǎng)絡(luò)

城市森林網(wǎng)絡(luò)是森林城市固碳減排的基礎(chǔ)。提高市郊綠化覆蓋率能發(fā)揮城市森林的直接固碳作用和間接減排作用。

樹木通過其固碳機理將碳儲存在它們的樹干、根和枝。早在1993年Nowak等人對美國加州奧克蘭市城市森林(21%樹木覆蓋率)的分析顯示其城市樹木碳儲水平達(dá)到11 t/hm2[5]。隨后在2002年根據(jù)美國10個城市的樹木覆蓋數(shù)據(jù)，估計美國城市樹木儲存了7億t碳，年碳固存量為22.8 t[6]。2019年Ren等人針對城市森林的時空格局變化及其地上碳儲量的研究也證明了豐富的森林網(wǎng)絡(luò)帶來的固碳量能抵消更多的城市碳排放[7]。城市濕地和公園的土壤儲碳能力也相當(dāng)可觀，土壤中保留的有機質(zhì)能直接吸收CO2轉(zhuǎn)化為有機碳從而抵銷碳排放。城市濕地公園的有機碳儲量高于熱帶濕林和熱帶干林[8]。

城市森林網(wǎng)絡(luò)間接減排作用。增加城市樹冠覆蓋，發(fā)揮降低空氣污染物濃度和減少碳排放的協(xié)同作用。一項關(guān)于全球變暖指數(shù)的研究表明按100年計算每降低1單位的NO2相當(dāng)于降低298單位的CO2[9]，Nowak對美國55個城市的研究發(fā)現(xiàn)，美國城市樹木每年的空氣污染(O3，PM10，NO2，SO2，CO)清除總量約為7.11×105t，空氣凈化總效應(yīng)顯著[10]，還可以調(diào)節(jié)城市溫度，緩解城市熱島效應(yīng)。提高城市綠化和增加隔離林帶建設(shè)能夠改變風(fēng)速、阻擋太陽輻射以降低地表溫度，樹木也會將水蒸氣蒸發(fā)到空氣中，從而使空氣降溫[11]。同時也間接減少碳排放，北京城市綠地在夏季吸收的熱量相當(dāng)于每年減少電廠排放2.43×105t CO2[12]。城區(qū)地面停車場綠化，減少停放車輛排放的廢氣。城市森林生態(tài)廊道建設(shè)，加強廊道與節(jié)點的聯(lián)系，可以拓展景觀連接度，提高生物遷徙效率，進而保障了生物多樣性[13]。而高生物多樣性是保護地球氧循環(huán)、實現(xiàn)碳氧平衡的關(guān)鍵[14]。

2.2 森林生態(tài)文化與低碳理念

生態(tài)科普與森林城市主題宣傳，建設(shè)生態(tài)科普場館，開展“世界地球日”“濕地日”等宣傳活動，可將生態(tài)理念融入到全民自然教育中。通過發(fā)放宣傳資料、開展全名義務(wù)植樹等多種方式讓人們了解森林城市，通過碳匯、低碳行為等應(yīng)對氣候變化[15]，能激發(fā)廣大市民建綠、愛綠、護綠意識，間接減少碳排放。

2.3 城市綠色經(jīng)濟發(fā)展

森林城市建設(shè)可以拉動綠色經(jīng)濟增長。李凱等人利用281個城市的面板數(shù)據(jù)評估了城市森林對經(jīng)濟發(fā)展的影響，研究表明城市森林建設(shè)可以顯著提升地區(qū)經(jīng)濟，從而推動國家整體經(jīng)濟的良性發(fā)展[16]。在地區(qū)層面建立森林產(chǎn)業(yè)集群，依托環(huán)境規(guī)制下的市場激勵機制，能夠促進低碳產(chǎn)業(yè)發(fā)展。此外，生態(tài)環(huán)境改善可以吸引企業(yè)綠色投資，解決大量就業(yè)問題并帶動高能耗產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型。在個人層面，通過鼓勵購買森林產(chǎn)品，推廣綠色消費方式，使城市居民參與到森林城市低碳建設(shè)中來，降低空氣污染與碳排放。

3 森林城市低碳建設(shè)模式

中國城市發(fā)展的結(jié)構(gòu)和水平上存在顯著差異[17]，因此，森林城市低碳建設(shè)模式各有特色。如表1所示。

表1 森林城市低碳建設(shè)模式分類

生態(tài)治理型建設(shè)模式。主要針對資源依賴和傳統(tǒng)工業(yè)城市，這類城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以高耗能的第二產(chǎn)業(yè)為主，城市的人均碳排放與污染遠(yuǎn)高于全國平均水平。建設(shè)模式圍繞城市森林網(wǎng)絡(luò)對生態(tài)環(huán)境治理及其固碳減排作用開展。沈陽市曾被世界衛(wèi)生組織列入全球十大重污染城市名單，2001年開始沈陽規(guī)劃了“一帶一山兩環(huán)五楔”的森林網(wǎng)絡(luò)布局，重視恢復(fù)城市生態(tài)的公益林建設(shè)[18]。截至到2017年沈陽市森林僅僅固碳釋氧的生態(tài)價值就達(dá)到2.62億元[19]，生態(tài)環(huán)境治理卓有成效。

產(chǎn)業(yè)支撐轉(zhuǎn)型建設(shè)模式。主要針對具有獨特地理、資源優(yōu)勢城市。建設(shè)模式以資源為依托，以低碳產(chǎn)業(yè)拉動綠色經(jīng)濟增長。張家界因旅游建市，擁有第一個國家森林公園，森林資源豐富。自2014年張家界市圍繞“森林進城，興林富民”的布局，培育綠色生態(tài)產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)，到2019年實現(xiàn)全市森林覆蓋率70.99%，森林旅游綜合收入366.5億元，成就了張家界“綠水青山就是金山銀山”的綠色發(fā)展[20]。

推動文明轉(zhuǎn)型建設(shè)模式。主要針對人口規(guī)模大、經(jīng)濟發(fā)展水平高的城市。該類城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的低碳轉(zhuǎn)型已基本完成，消費側(cè)碳減排任務(wù)面臨挑戰(zhàn)較大，通過森林低碳文化，引導(dǎo)低碳消費和出行。杭州市的經(jīng)濟水平位居國內(nèi)前列，在森林城市的建設(shè)中追求自然與人文相結(jié)合，把歷史神韻、山水特色與生態(tài)文明融入其中，樹立生態(tài)價值觀[21]，延續(xù)經(jīng)濟發(fā)展與碳排放脫鉤趨勢，向著“生態(tài)文明大都市”邁進。

4 森林城市低碳發(fā)展中的問題與解決措施

城市森林網(wǎng)絡(luò)在森林城市低碳發(fā)展中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，各城市在更新造林面積、調(diào)整城市森林網(wǎng)絡(luò)方面仍具有巨大潛力。而城市管理者為進一步擴大城市綠化率，提高城市森林質(zhì)量(樹木健康、年齡和物種多樣性、種植位置)面臨著許多問題，如城市空間有限[22]、管理不科學(xué)[23]等。同時，單一政府撥款的資金來源不足以給森林城市低碳發(fā)展提供資金支持，因此需要建立完善保障機制與解決措施。通過創(chuàng)新資金支持途徑、智慧管理、垂直綠化等解決措施最大限度地發(fā)揮城市森林的固碳減排作用和生態(tài)效益，具體如圖2所示。

圖2 森林城市低碳發(fā)展問題與解決措施

4.1 資金支持

森林城市的建設(shè)是一項漫長的過程，維護已建設(shè)成果的成本也相當(dāng)龐大。以政府為主體針對城市森林的生態(tài)補償方式已經(jīng)在中國多個城市積極展開，北京的生態(tài)林補償從 1 607元/hm2到 2 051元/hm2不等[24]。多元化生態(tài)補償標(biāo)準(zhǔn)，在協(xié)調(diào)多種生態(tài)效益中突出固碳減排功能，有利于高排放企業(yè)和其他經(jīng)濟活動主體參與到森林城市低碳建設(shè)之中。

美國城市木材廢料每年的潛在價值在0.89～7.86億美元，而凋落物營養(yǎng)價值估計為5.51億美元。營造市場來利用城市樹木的木材和樹葉可以幫助增加管理收入，并可以創(chuàng)造生物質(zhì)能源等環(huán)境產(chǎn)品[25]。

歐美等國家也在積極探索城市森林的碳信用與碳匯項目尋求資金來源，其收益相當(dāng)可觀。Nowak估計美國城市森林每年可吸收22.8 t，相當(dāng)于通過出售碳抵消物獲得的4.6億美元收入[6]。一項涉及全美地方政府調(diào)查的結(jié)果指出：城市和市政當(dāng)局具有將碳交易納入其城市林業(yè)項目的技術(shù)和管理能力且城市森林碳匯項目符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。因此，可以把城市林業(yè)碳匯項目納入森林城市的建設(shè)體系，這部分資金將為森林城市低碳發(fā)展帶來活力。

4.2 城市森林物種多樣化

增加鄉(xiāng)土樹種使用，營造健康的城市森林。鄉(xiāng)土樹種適應(yīng)本地區(qū)的自然環(huán)境，擁有抗逆性強、耐寒耐旱性強、栽培成本低、易于管理養(yǎng)護等特點?？刹捎绵l(xiāng)土樹種，通過就近苗木栽培、種植來完成城市景觀建設(shè)和城市綠化工作[26]。

樹種組合多樣化。一項多國生態(tài)學(xué)家數(shù)年研究的結(jié)論表明每增加一個樹種，總碳儲量增加6.4%，樹種豐富度帶來的碳庫存變化的影響力為28.5%[27]。自然植被組合適合于城市環(huán)境、有益于人體身心健康，能夠改善當(dāng)?shù)厣锒鄻有院腿祟惛ｌ怼?/p>

遵循地帶性原則，實現(xiàn)生物多樣化。學(xué)者對中國257個城市森林的物種調(diào)查研究表明，在物種水平上存在 2 640 種木本植物分類群，其中喬木 1 671種，灌木743種，藤本植物226種[28]，城市森林的物種庫和不同樹種碳匯能力數(shù)據(jù)可以為特定地區(qū)植物組合的多樣性，提高固碳減排作用提供幫助。

4.3 森林城市智慧管理

森林城市與智慧城市相結(jié)合是智慧管理的有效手段。借助遙感技術(shù)(如激光雷達(dá)、高光譜圖像)，評估樹冠、土地覆蓋類型和單株樹木的物種結(jié)構(gòu)，進而通過城市植被固碳數(shù)據(jù)分析區(qū)域碳循環(huán)變化。同時環(huán)境工具ENVI-MET、CFD可研究綠地降溫效應(yīng)，I-TREE軟件可以量化城市森林固碳能力[29]，芯片可用于標(biāo)記樹木和生物監(jiān)測，以及“虛擬化綠色區(qū)域”。墨爾本的城市森林可視化地圖于2017年完成，通過圖像和圖表來體現(xiàn)樹木的壽命和多樣性，提高了公民對樹木管理的意識[30]。智慧管理的目標(biāo)是將人與城市森林及其諸多效益聯(lián)系起來，便于決策，揭示城市森林健康和可持續(xù)性。

4.4 垂直綠化與屋頂綠化

城市土地資源稀缺垂直綠化與屋頂綠化可以增加空間，提高綠化覆蓋率，發(fā)揮固碳減排作用，如無錫市綠色屋頂?shù)哪晏紲p排為9.35 kg/m2、日本屋頂綠化固碳量約為2.5 kg/m2，認(rèn)為其節(jié)能潛力和生態(tài)效益巨大，投資回報時間短，值得大面積推廣[31]。在推廣中除技術(shù)層面瓶頸外，建筑屋頂多樣化氣候條件，綠植選擇、基底模塊布局以及建筑物損壞風(fēng)險等，這些都是我們未來要解決的問題。

5 展望

未來森林城市低碳發(fā)展應(yīng)實現(xiàn)城市森林二維平面向三維垂直延伸，在空間層面拓寬綠化覆蓋率。使用多年生木本植物和多樣化植物組合，科學(xué)預(yù)防火災(zāi)及樹木病蟲害的發(fā)生，發(fā)揮其日積月累的固碳效果，提升城市森林質(zhì)量。進而全面增加森林城市固碳減排能力。通過多元化資金來源實現(xiàn)城市森林網(wǎng)絡(luò)，綠色經(jīng)濟，森林生態(tài)文化三位一體發(fā)展。在區(qū)域?qū)用鎳@森林低碳城市群建設(shè)促進區(qū)域碳中和。

森林城市低碳建設(shè)需要創(chuàng)新和激勵、干預(yù)監(jiān)測和評估。將科學(xué)與政策聯(lián)系起來，依據(jù)每個城市特定環(huán)境因素，包括氣候、地理、當(dāng)?shù)仄煤统鞘邪l(fā)展情況設(shè)定自己的目標(biāo)。通過建立定量評價模型，找出綠化建設(shè)的薄弱環(huán)節(jié)，從而有針對性、有計劃地實施建設(shè)項目。同時可以把城市按照社區(qū)，街區(qū)劃分單元，模塊化建設(shè)方案。

最后需要促進政府和私營企業(yè)之間的合作關(guān)系來實現(xiàn)一個城市的森林固碳減排目標(biāo)，創(chuàng)建綜合的、多管轄的城市區(qū)域森林資源規(guī)劃。鼓勵對國際森林城市發(fā)展進行交流學(xué)習(xí)與比較研究，探討其共同特點和問題，以深化森林城市發(fā)展模式，為推動中國實現(xiàn)碳中和做出貢獻(xiàn)。