郭婷婷，黃玉蘋，錢樺，邵鋒，王冰玉，傅東示，章銀柯

（1. 浙江農(nóng)林大學(xué) 風(fēng)景園林與建筑學(xué)院，浙江 杭州 311300；2. 杭州八林景觀建設(shè)有限公司，浙江 杭州 310024；3. 杭州市園林綠化發(fā)展中心，浙江 杭州 310002；4. 杭州植物園，浙江 杭州 310013）

隨著經(jīng)濟(jì)增速持續(xù)加快，人民生活水平不斷提高，城市擴(kuò)張、交通擁堵等問(wèn)題接踵而至，導(dǎo)致環(huán)境問(wèn)題加劇，尤其是CO2濃度上升引起的溫室效應(yīng)導(dǎo)致的氣候變化是當(dāng)今人類面臨的嚴(yán)重環(huán)境問(wèn)題之一[1-3]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，城市居民活動(dòng)排放的CO2約占CO2排放總量的71%[4]。城市是全球氣候變化對(duì)人類影響最大的地區(qū)[5]，減少城市CO2排放、提高公園綠地碳匯能力已被認(rèn)為是緩解城市環(huán)境問(wèn)題的有效途徑。

公園綠地植物群落通過(guò)光合作用吸收大氣中的CO2，并將其固定在植被和土壤中。為減少大氣中的CO2濃度，定量研究公園綠地植物群落的碳收支水平，分析影響植物群落碳收支的因素，已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。萬(wàn)王軍等[6]研究得出，植物群落的碳儲(chǔ)量與其規(guī)模、種群密度、群落層次和植物種類有密切關(guān)系。王敏等[7]也指出，植物群落結(jié)構(gòu)對(duì)固碳具有顯著影響。相關(guān)研究表明，多層結(jié)構(gòu)的植物群落碳吸收能力是單層結(jié)構(gòu)的1.1 ～ 1.2倍[8]。不同類型群落的碳儲(chǔ)量大小依次為：闊葉林＞針闊混交林＞針葉林＞疏林[9]。多數(shù)研究應(yīng)用i-Tree 工具對(duì)當(dāng)前和未來(lái)樹木的碳儲(chǔ)量和固碳量進(jìn)行生命周期評(píng)估[10]。劉利[11]通過(guò)i-Tree 模型分析了城市綠地的生態(tài)效益，包括凈化空氣效益、固碳效益和雨水截留效益。施健健等[12]使用i-Tree 模型評(píng)估了杭州花港觀魚公園的植物固碳效益。植物群落在吸收CO2的同時(shí)，自身在人工養(yǎng)護(hù)管理的過(guò)程中也會(huì)排放CO2，主要包括修剪、灌溉、施肥等方面的碳排放。目前，多采用生命周期評(píng)價(jià)法（LCA）定量評(píng)估碳排放量[13]。相關(guān)研究指出，照明耗電和灌溉用水的CO2排放較多[14-16]。人工養(yǎng)護(hù)階段的植物群落是主要碳源，降低植物群落碳排量、增加碳匯量，是高效低碳植物群落景觀建設(shè)的關(guān)鍵[17]。由于植物群落本身具有種類多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、類型豐富等特點(diǎn)，專家學(xué)者對(duì)植物群落的碳匯量化研究較少。因此，本文針對(duì)杭州環(huán)西湖公園綠地植物群落的碳收支水平展開研究，分析植物組成、郁閉度、栽植密度和喬灌木比例等結(jié)構(gòu)因子對(duì)植物群落碳收支的影響，以完善不同尺度的碳收支研究，為今后公園綠地植物群落的設(shè)計(jì)、營(yíng)建和管理提供有益參考。

1 研究區(qū)概況

西湖風(fēng)景名勝區(qū)位于浙江省杭州市西部，總面積為59.04 km2，其中，湖面面積為6.38 km2，外圍保護(hù)區(qū)面積為35.64 km2。屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫為17.8 ℃，年平均降水量為1 500 mm，平均相對(duì)濕度為70.3%。雨量充沛、氣候宜人，這為植物生長(zhǎng)提供了良好的條件。西湖環(huán)湖一帶是其景觀精華所在，沿線分布的公園各具特色，共同構(gòu)成了現(xiàn)代城市中較成熟的公園體系。本研究范圍為環(huán)西湖游線上的5 個(gè)公園——曲院風(fēng)荷、花港觀魚、柳浪聞鶯、杭州太子灣公園、杭州植物園，其植物資源豐富、群落結(jié)構(gòu)多樣、植物景觀特色鮮明。公園位置如圖1 所示。

圖1 公園相對(duì)位置圖Fig. 1 Location of the parks around the West Lake

2 研究方法

2.1 樣地選擇

植物群落是指特定空間中植物種群有規(guī)律地組合，有一定的植物種類組成，物種之間彼此影響，具有一定的外貌及結(jié)構(gòu)[18]。為最大限度地避免其他因素的干擾，降低試驗(yàn)誤差，在試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，保證試驗(yàn)條件的一致性、可比性及重復(fù)性，每個(gè)樣方面積均為400 m2，樹齡均為50 年左右。因?yàn)槎鄬咏Y(jié)構(gòu)的碳吸收能力較單層結(jié)構(gòu)強(qiáng)[8]，故選取群落類型均為喬—灌—草多層結(jié)構(gòu)形式。樣地選擇是在充分調(diào)研杭州環(huán)西湖公園綠地植物群落的基礎(chǔ)上確定的，主要考慮因素為植物群落的郁閉度、栽植密度及喬灌木比例?；谝陨弦螅驹囼?yàn)選取杭州環(huán)西湖公園綠地中的曲院風(fēng)荷、花港觀魚、柳浪聞鶯、杭州太子灣公園和杭州植物園為研究地（公園選取符合CJJT 85—2017 標(biāo)準(zhǔn)）。2021 年10 月，在5 個(gè)公園內(nèi)選擇30 個(gè)典型植物群落作為研究對(duì)象，比較不同植物群落的碳收支情況（圖2）。30 個(gè)植物群落樣點(diǎn)信息見表1。

表1 各樣點(diǎn)植物群落信息Tab. 1 Information of sampling communities

圖2 植物群落樣點(diǎn)位置圖Fig. 2 Location of sampling plant communities

經(jīng)調(diào)查，所選植物群落均為人工栽培群落，生長(zhǎng)穩(wěn)定，郁閉度為0 ～ 1，栽植密度為0 ～ 1 500 株·hm-2，喬灌木比例為0 ～ 1。植物群落中的樹種為4 ～ 16 種·400 m-2，其中87%為常綠落葉混交植物群落，13%為常綠植物群落。分析調(diào)研結(jié)果，將3 種因素分為A、B、C、D 4 個(gè)等級(jí)（表2）。分別以郁閉度、栽植密度、喬灌木比例3 個(gè)因子為變量設(shè)置3 個(gè)小組，每小組4 個(gè)樣點(diǎn)，共30 個(gè)植物群落，控制其中2 種因素為同一等級(jí)，比較另一因素的某一等級(jí)對(duì)植物群落碳收支量的影響。

表2 植物群落結(jié)構(gòu)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Tab. 2 Grading of plant community structure

2.2 植物群落固碳測(cè)定

植物群落年固碳量采用i-Tree 模型Eco V 6.0.29 模塊計(jì)算。i-Tree 模型是進(jìn)行城市林業(yè)分析和效益評(píng)估的工具。該模型通過(guò)調(diào)研實(shí)地植物的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，建立基于冠幅、樹高及胸徑等的函數(shù)模型，計(jì)算出植物的生物量，進(jìn)而推算植物固碳效益。用i-Tree 模型計(jì)算植物群落固碳效益是依據(jù)異速生長(zhǎng)方程計(jì)算植物的生物量，若被試植物在模型中無(wú)對(duì)應(yīng)的方程，會(huì)采用同一個(gè)屬的生長(zhǎng)方程計(jì)算，若無(wú)對(duì)應(yīng)屬的生長(zhǎng)方程，則會(huì)采用闊葉樹種或者針葉樹種生長(zhǎng)方程的平均值[12]。i-Tree 模型中的物種數(shù)據(jù)庫(kù)包括1 萬(wàn)多種喬木和灌木的信息，是基于不同參考城市的樹木生長(zhǎng)模型，以杭州年平均氣溫、年平均降水量、環(huán)境狀況為依據(jù)，選取與杭州氣候類型相近的地區(qū)。分別將30 個(gè)植物群落的調(diào)研數(shù)據(jù)錄入Excel 表中，并轉(zhuǎn)化為i-Tree 模型可識(shí)別的csv.格式文件，經(jīng)過(guò)分析處理后，即可進(jìn)行植物群落的年固碳量分析。將喬木、灌木和草本相應(yīng)數(shù)據(jù)輸入軟件中，進(jìn)行分析處理。

2.3 養(yǎng)護(hù)管理碳排放估算

植物群落年碳排放量采用生命周期評(píng)價(jià)法計(jì)算，研究邊界是植物群落的養(yǎng)護(hù)管理階段，包括灌溉、修剪、施肥、打藥。園林全生命周期的其他階段，如建造初始的材料生產(chǎn)運(yùn)輸、設(shè)計(jì)建造、廢棄物處置等階段不作為考量重點(diǎn)。養(yǎng)護(hù)管理階段的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括灌溉方式、灌溉頻率、施肥頻率、打藥頻率、樣點(diǎn)植物群落的灌溉年用水量、年化肥用量、年農(nóng)藥用量、修剪及灌溉分別使用的能源機(jī)械型號(hào)及功率、年耗油量及年耗電量等，通過(guò)與園林養(yǎng)護(hù)一線工作人員及管理人員深入交談，同時(shí)翻閱公園養(yǎng)護(hù)管理日志，獲取上述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。養(yǎng)護(hù)管理碳排放量為灌溉、修剪、施肥、農(nóng)藥排放的CO2總和。為確保數(shù)據(jù)的可靠性與真實(shí)性，根據(jù)《IPCC 國(guó)家溫室氣體排放清單指南》推薦的碳排放轉(zhuǎn)換因子（表3），計(jì)算相應(yīng)過(guò)程的碳排放量。

表3 養(yǎng)護(hù)能源碳排放轉(zhuǎn)換系數(shù)Tab. 3 Greenhouse gas emissions by tending of plant communities

2.3.1 灌溉CO2排放量 經(jīng)調(diào)查得知，公園內(nèi)植物群落的灌溉方式為抽水泵抽水，抽水泵以柴油為主要能源補(bǔ)給，通過(guò)訪談及資料查閱得到每個(gè)樣點(diǎn)植物群落的年用水量及年耗油量。灌溉所產(chǎn)生的CO2計(jì)算公式如下：

式中，CEmai-灌溉為30 個(gè)植物群落灌溉產(chǎn)生的CO2排放總量；Qi-柴油為每個(gè)植物群落灌溉產(chǎn)生的柴油消耗量；Qi-水為每個(gè)植物群落灌溉產(chǎn)生的用水消耗量；C柴油為柴油碳排放因子；C水為水碳排放因子。

2.3.2 修剪CO2排放量 各植物群落的修剪方式為機(jī)械結(jié)合人工修剪，草坪采用坐騎式割草機(jī)及手推式割草機(jī)，以耗油為主；灌木采用肩背割草機(jī)結(jié)合手剪，以耗油為主；喬木以高枝剪等人工修剪為主，此過(guò)程不計(jì)入碳排放計(jì)算。修剪所產(chǎn)生的CO2計(jì)算公式如下：

式中，CEmai-修剪為30 個(gè)植物群落修剪產(chǎn)生的CO2排放總量；Qi-柴油為每個(gè)植物群落修剪產(chǎn)生的柴油消耗量；C柴油為柴油碳排放因子。

2.3.3 施肥CO2排放量 各植物群落為冬春季開花施肥，春季花后葉面追肥，冬季施基肥，所使用的肥料包括動(dòng)物糞便及復(fù)合肥，所有肥料均為政采云網(wǎng)站購(gòu)置，每年購(gòu)置一次。由于肥料運(yùn)輸過(guò)程較為復(fù)雜，涉及多個(gè)環(huán)節(jié)，因此假設(shè)所有肥料的運(yùn)輸距離均為100 km，油耗為20 L（柴油）。施肥所產(chǎn)生的CO2計(jì)算公式如下：

式中，CEmai-施肥為30 個(gè)植物群落施肥產(chǎn)生的CO2排放總量；Qi-w為每個(gè)植物群落的有機(jī)肥消耗量；Cw為有機(jī)肥碳排放因子；Qi-f為每個(gè)植物群落的無(wú)機(jī)肥消耗量；Cf為無(wú)機(jī)肥碳排放因子；Qi-柴油為每個(gè)植物群落施肥產(chǎn)生的柴油消耗量；C柴油為柴油碳排放因子。

2.3.4 農(nóng)藥CO2排放量 據(jù)調(diào)查，公園每年會(huì)針對(duì)不同植物及植物群落施用不同劑量的農(nóng)藥，每年施農(nóng)藥的頻率為5 次，農(nóng)藥產(chǎn)品包括三唑酮、天王星、吡蟲啉等，所有農(nóng)藥均為政采云網(wǎng)站購(gòu)置，每年購(gòu)置一次。假設(shè)所有肥料的運(yùn)輸距離均為100 km，油耗為20 L（柴油）。農(nóng)藥所產(chǎn)生的CO2計(jì)算公式如下：

式中，CEmai-農(nóng)藥為30 個(gè)植物群落施加農(nóng)藥產(chǎn)生的CO2排放總量；Qi-農(nóng)藥為每個(gè)植物群落的農(nóng)藥消耗量；C農(nóng)藥為農(nóng)藥碳排放因子；Qi-柴油為每個(gè)植物群落的柴油消耗量；C柴油為柴油碳排放因子。

2.4 植物群落碳收支估算

植物群落養(yǎng)護(hù)管理周期的碳收支量為每個(gè)植物群落的固碳量與碳排放量相減，若相減值為正值，則此植物群落表現(xiàn)為碳匯，反之則為碳源。碳收支量代表該植物群落中的碳平衡狀況，碳收支平衡是根據(jù)固碳值和碳排值確定的，其確定依據(jù)為當(dāng)固碳值等于碳排值時(shí)，即為碳收支相對(duì)平衡狀態(tài)。碳收支量是檢驗(yàn)植物群落生態(tài)性的一個(gè)重要指標(biāo)[24]。植物群落養(yǎng)護(hù)管理周期的碳收支計(jì)算公式如下：

式中，C為公園綠地植物群落養(yǎng)護(hù)管理周期的碳收支量；CS為每個(gè)植物群落的年固碳總量；CEmai為每個(gè)植物群落養(yǎng)護(hù)管理階段的CO2年排放總量。

2.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010 統(tǒng)計(jì)和整理數(shù)據(jù)，SPSS 25.0 分析數(shù)據(jù)，Origin 2021 作圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 植物群落碳收支分析

從表4 可以得出，各植物群落的平均碳收支量為3 209.40 kgC·a-1·hm-2，其中，樣點(diǎn)21 的碳收支量最高（24 436.34 kgC·a-1·hm-2），該樣點(diǎn)植物栽植密度適中、生長(zhǎng)空間開闊，群落以大喬木為主，其修剪、施肥需求小，養(yǎng)護(hù)管理碳排放少且固碳能力強(qiáng)的植物占比較高。樣點(diǎn)28 的碳收支量最低，為－4 261.58 kgC·a-1·hm-2，總體表現(xiàn)為碳源，該群落栽植密度偏高、植物生長(zhǎng)空間狹窄，造成競(jìng)爭(zhēng)，導(dǎo)致部分植物生長(zhǎng)狀況不佳，有較多枯枝落葉，養(yǎng)護(hù)頻次增多，且喬木冠幅較小，造成碳收支量偏低。

表4 各樣地碳收支情況Tab. 4 Carbon budge of sample points

3.1.1 植物群落固碳量分析 根據(jù)i-Tree 軟件計(jì)算得出，杭州環(huán)西湖公園綠地植物群落的平均年固碳量為11 209.87 kgC·a-1·hm-2。由表4 可知，樣點(diǎn)21 植物群落的年固碳量最高，為31 000.00 kgC·a-1·hm-2，群落的優(yōu)勢(shì)樹種為樟、銀杏，搭配無(wú)刺枸骨、紅花檵木等固碳能力較強(qiáng)的常綠灌木，群落內(nèi)植物多為杭州地區(qū)的鄉(xiāng)土植物，植物胸徑和冠幅普遍偏高，栽植密度為4.75 株·100 m-2，喬灌比為0.35，植物生長(zhǎng)狀態(tài)良好，群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，因此固碳效益較高。樣點(diǎn)20 年固碳量最低，為2 758.41 kgC·a-1·hm-2，群落由無(wú)患子、雪松、垂絲海棠等喬木搭配金邊黃楊、南天竹等灌木，喬木冠幅較小，葉片散布稀疏，群落郁閉度偏低，這些特征導(dǎo)致群落固碳量較低。

3.1.2 植物群落碳排放分析 各植物群落的年碳排放量為（6 059.76 ～ 9 940.09）kgC·a-1·hm-2，平均年碳排放量為8 000.47 kgC·a-1·hm-2。樣點(diǎn)7 植物群落養(yǎng)護(hù)管理碳排放量最高，為9 940.09 kgC·a-1·hm-2，該樣地的郁閉度和栽植密度均為最高，植物數(shù)量偏多，灌木占比大，由于灌木需水量較喬木多，且農(nóng)藥噴灑和肥料施用需求更大，因此其養(yǎng)護(hù)管理階段碳排放量更多，其對(duì)碳收支為負(fù)作用，造成植物群落碳收支量低。樣點(diǎn)14 植物群落的生命周期管理養(yǎng)護(hù)碳排放量最低（6 059.76 kgC·a-1·hm-2），該樣點(diǎn)的植物數(shù)量較少，喬灌比例較均衡，樹木規(guī)格偏低，養(yǎng)護(hù)需求較小，所需的肥料和灌溉量偏少，其對(duì)植物群落碳收支為正作用。

3.2 結(jié)構(gòu)因子對(duì)植物群落碳收支的影響

3.2.1 不同郁閉度對(duì)碳收支的影響 圖3 反映出不同郁閉度對(duì)公園綠地植物群落養(yǎng)護(hù)管理碳收支量的影響。

圖3 不同郁閉度植物群落碳收支量對(duì)比Fig. 3 Comparison on carbon budget of plant community with different canopy density

為避免另外2 種因素影響碳收支水平，選擇栽植密度和喬灌木比例為同一等級(jí)，分析不同郁閉度對(duì)植物群落碳收支能力的影響。3 組試驗(yàn)在郁閉度為0 ～ 0.75 時(shí)，碳收支量均表現(xiàn)為隨郁閉度的提高而增加，均為碳匯狀態(tài)；當(dāng)郁閉度為0.50 ～ 0.75 時(shí)，植物群落碳收支量達(dá)到最大，隨后開始下降；郁閉度達(dá)到0.75 ～ 1.00 時(shí)，碳收支量隨之下降。郁閉度低時(shí)，植物群落覆蓋面小，葉片覆蓋率低；郁閉度偏高時(shí)，植物的葉片生長(zhǎng)受到抑制，固碳效應(yīng)受到影響。植物群落優(yōu)化過(guò)程中，可以通過(guò)適當(dāng)提高郁閉度以提升植物群落整體的碳匯能力，因此將郁閉度控制在0.50 ～ 0.75 為最佳。

3.2.2 不同栽植密度對(duì)碳收支的影響 圖4 反映出不同栽植密度對(duì)公園綠地植物群落養(yǎng)護(hù)管理周期碳收支量的影響。在郁閉度和喬灌木比例一定的情況下，3 組試驗(yàn)均表現(xiàn)為隨著栽植密度增大群落的碳收支量先增加后下降，當(dāng)栽植密度增加至375 ～ 750 株·hm-2時(shí)，群落的碳收支量增至最大，當(dāng)栽植密度超過(guò)750 株·hm-2，群落的碳收支量逐步下降，部分樣點(diǎn)呈現(xiàn)碳源狀態(tài)。這是由于栽植密度大，群落內(nèi)部的植物數(shù)量增多，相互競(jìng)爭(zhēng)影響植物的固碳效益。此外，郁閉度和喬灌木比例較均衡的Ⅰ組，各樣點(diǎn)植物群落的碳收支量明顯高于另外2 組，這表明3 個(gè)因素對(duì)植物群落的碳收支水平會(huì)產(chǎn)生綜合影響。

圖4 不同栽植密度植物群落碳收支量對(duì)比Fig. 4 Comparison on carbon budget of plant community with different density

3.2.3 喬灌木比例對(duì)碳收支的影響 圖5 反映出喬灌木比例對(duì)公園綠地植物群落養(yǎng)護(hù)管理周期碳收支量的影響。

圖5 不同等級(jí)喬灌木比例植物群落碳收支量對(duì)比Fig. 5 Comparison on carbon budget of plant community with different proportion of tree and shrub

在郁閉度和栽植密度一定的情況下，3 組試驗(yàn)中當(dāng)喬灌木比例為0.25 ～ 0.50 時(shí)，植物群落的碳收支量最大，當(dāng)喬灌木比例為0 ～ 0.25 時(shí)，植物群落的碳收支量最低，表明喬灌木比例在影響群落固碳中有顯著作用。植物群落固碳主要依靠喬木，考慮到公園綠地中植物群落的觀賞性，需搭配灌木栽植。喬木過(guò)多的群落，植物生存空間受限，相互抑制生長(zhǎng)；而灌木過(guò)多的群落，養(yǎng)護(hù)管理成本增大，固碳能力發(fā)揮受限。

4 討論與結(jié)論

4.1 討論

植物群落的碳收支水平受自身結(jié)構(gòu)、樹種組成和養(yǎng)護(hù)管理等因素的影響。本研究控制植物群落生存環(huán)境、光照條件、植物樹齡等試驗(yàn)條件，盡可能減少其他因素的影響，以郁閉度、栽植密度、喬灌木比例為變量，分析3 個(gè)結(jié)構(gòu)因子對(duì)植物群落碳收支水平的影響，設(shè)置3 組試驗(yàn)。分別控制其中2 個(gè)自變量為同一等級(jí)，得到另一個(gè)自變量對(duì)碳收支量的影響，排除自變量之間相互影響的誤差，提高研究結(jié)果的準(zhǔn)確性。

通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，植物群落的碳收支量均隨著郁閉度、栽植密度和喬灌木比例提高而增加，達(dá)到一定值時(shí)碳收支量為最大值，隨后降低。張婉茹[25]通過(guò)對(duì)比30 個(gè)植物群落的單位面積土地固碳量，得出當(dāng)植物群落郁閉度在0.36 ～ 0.65 或0.75 以上時(shí)，固碳效益隨群落郁閉度的提高而增強(qiáng)，這與本文的研究結(jié)論略有不同。徐飛等[26]評(píng)估城市森林固碳能力，得到城市森林的郁閉度與碳密度和固碳率呈現(xiàn)出明顯的正相關(guān)關(guān)系，并且隨著郁閉度的提高而明顯增強(qiáng)。本研究發(fā)現(xiàn)植物群落郁閉度在0.75 以下時(shí)，碳收支量隨著郁閉度的提高而增強(qiáng)，超過(guò)0.75時(shí)碳收支量下降，固碳效益降低。何晶[27]發(fā)現(xiàn)，群落栽植密度越大的植物群落，在一定的樹木種類和規(guī)格條件下，其凈碳固定量越大，當(dāng)栽植密度超過(guò)一定范圍時(shí)，碳固定量隨之減少，這與本研究結(jié)論一致。依蘭等[28]也認(rèn)為具有中等栽植密度的植物群落，其固碳能力明顯高于高栽植密度與低栽植密度的植物群落的固碳能力。栽植密度過(guò)大會(huì)造成生存空間縮小，植物的生存空間對(duì)固碳產(chǎn)生較大影響。可通過(guò)調(diào)節(jié)栽植密度優(yōu)化植物生存環(huán)境，合理設(shè)計(jì)植物群落結(jié)構(gòu)，提高固碳能力。喬木與灌木競(jìng)爭(zhēng)光照、養(yǎng)分及水分，通過(guò)適當(dāng)?shù)膯坦嗄颈壤齽?chuàng)造有利于植物固碳的條件。喬木占比大會(huì)導(dǎo)致公園綠地的植物群落層次結(jié)構(gòu)單一，而灌木占比大則導(dǎo)致養(yǎng)護(hù)管理產(chǎn)生的碳排放量增多。本研究發(fā)現(xiàn)，喬木與灌木之比為0.25 ～ 0.50 時(shí)，可兼顧觀賞及固碳功能，而張穎[29]研究得出喬灌木之比為50% ～ 70%時(shí)固碳效益較高，這是由于研究地域及環(huán)境條件不同，本研究區(qū)域位于公園綠地內(nèi)，與建筑垃圾堆山公園的環(huán)境條件有較大區(qū)別，植物群落的固碳效益因此存在一定差異性。

通過(guò)估算植物群落養(yǎng)護(hù)管理主要環(huán)節(jié)——灌溉、修剪、施肥、施農(nóng)藥產(chǎn)生的碳排放量，以降低養(yǎng)護(hù)碳排放為主要目標(biāo)，進(jìn)一步優(yōu)化養(yǎng)護(hù)管理方式，實(shí)現(xiàn)植物養(yǎng)護(hù)低碳可持續(xù)。蕭簫等[16]以上海49 個(gè)公園為例，估算植物養(yǎng)護(hù)管理各環(huán)節(jié)CO2排放量，得出以自來(lái)水灌溉比河水灌溉產(chǎn)生的碳排放多，同時(shí)發(fā)現(xiàn)耗電和灌溉所產(chǎn)生的碳排放占比較大，這與本研究結(jié)論一致。黃柳菁等[30]的研究也表明，灌溉產(chǎn)生的碳排放量占公園綠地養(yǎng)護(hù)碳排放量的64%，而修剪產(chǎn)生的碳排放量只占公園綠地養(yǎng)護(hù)碳排放量的9% ～ 19%，因此采取合理方式節(jié)約用水是今后公園綠地減少碳排放量的重點(diǎn)，節(jié)水型灌溉技術(shù)能很大程度上降低水資源浪費(fèi)，減少碳排放量。張穎[31]通過(guò)核算草坪碳收支量，得出草坪始終為碳源的結(jié)論，Strohbach 等[32]認(rèn)為降低草坪修剪頻率可減少70%的碳排放量，通過(guò)栽植多年生草種或選擇其他草坪草覆蓋的方式以降低草坪修剪頻率。因此降低養(yǎng)護(hù)頻率，推廣近自然式植物群落，對(duì)植物群落碳匯會(huì)起到正向作用。植物群落結(jié)構(gòu)也會(huì)影響CO2排放，栽植密度和喬灌木比例是主要的影響因素，植株數(shù)偏大時(shí)，灌溉、施肥、農(nóng)藥的需求量相應(yīng)增多。此外，大喬木的生長(zhǎng)已較為穩(wěn)定，養(yǎng)護(hù)管理頻次相對(duì)較少，而灌木生長(zhǎng)需要修剪、灌溉、施肥等，養(yǎng)護(hù)頻次較多，CO2排放量相應(yīng)增多。降低各環(huán)節(jié)養(yǎng)護(hù)管理的碳排放量是提高植物群落碳收支水平的重要渠道，通過(guò)調(diào)整植物養(yǎng)護(hù)策略以降低能源消耗是今后高效低碳植物群落的研究重點(diǎn)。

4.2 結(jié)論

本研究采用i-Tree 軟件估算植物群落固碳量，養(yǎng)護(hù)管理周期評(píng)價(jià)法估算碳排量，通過(guò)控制變量法分析杭州環(huán)西湖公園綠地碳收支水平的影響因素。根據(jù)調(diào)研及試驗(yàn)的結(jié)果得到，郁閉度、栽植密度、喬灌木比例對(duì)植物群落的碳收支水平有一定影響。碳收支量隨著郁閉度、栽植密度和喬灌木比例的等級(jí)提高而增加，但郁閉度、栽植密度、喬灌木比例過(guò)高會(huì)導(dǎo)致植物生長(zhǎng)空間受限，進(jìn)而影響碳收支水平。研究得出，植物群落郁閉度為0.50～ 0.75，栽植密度和喬灌木比例分別在375 ～ 750 株·hm-2和0.25 ～ 0.50，植物群落的碳收支水平最高。在今后公園綠地植物群落設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)合生態(tài)效益、美學(xué)價(jià)值及游憩等多種功能需求，以適當(dāng)?shù)挠糸]度、栽植密度和喬灌木比例設(shè)計(jì)植物群落，為公園綠地固碳提供有利條件。