掌握固碳“密碼”,“綠肺”精準規(guī)劃
通過光合作用,綠色植物可以將大氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)化為構(gòu)成植物體的有機物,即固碳。但很多人不知道,不同種類植物構(gòu)成的“綠肺”,其固碳能力可能相差甚大。掌握了它們的“密碼”,城市能更加合理、精準地規(guī)劃建設(shè)“綠肺”,高效發(fā)揮固碳作用。
昨天,好消息傳來,上海植物園、上海辰山植物園的研究團隊16年磨一劍,初步掌握了一部分固碳植物的“密碼”,構(gòu)建了215種上海常見園林植物碳匯數(shù)據(jù)庫,這是目前國內(nèi)植物種類zui多的園林植物碳匯數(shù)據(jù)庫。
16年磨一劍
才215種植物,每種植物測一下“含碳量”,這似乎很簡單?
“從2006年至今,我們一直在和各種變量‘較勁’,力爭不漏掉任何可能性。”上海辰山植物園總工程師秦俊道出了這項研究的難點。表面看,215種植物似乎只要研究215個樣本,但實際上,每種植物的樣本可能有十幾個、幾十個,甚至更多。
一棵植物,能固碳的不只是葉片,所以有一種研究方法需要“庖丁解牛”,將植物的各級枝干、葉片、根系等獨立開來,將能固碳的部分分門別類送入設(shè)備烘干,排除水分等因素的干擾,才能形成符合條件的樣本。其中,操作時間比較短的葉片,僅烘干過程就要8個小時以上。
因此,一個五六人組成的研究組,將一棵樹“庖丁解牛”,得到樣本,直至形成數(shù)據(jù),耗時三周以上的情況常常發(fā)生。
即使是同一種植物,也會因為生境和受到人為干預(yù)影響的不同,產(chǎn)生很多種研究樣本,尤其是城市環(huán)境下的植物,“變數(shù)”更多。
比如,作為中心城區(qū)的行道樹和身處外環(huán)林帶,同一種樹在固碳上的表現(xiàn)可能是迥異的。前者的固碳能力受到不規(guī)范修剪、行人踩踏等方面的影響較大,后者的固碳能力則更取決于所在林帶的郁閉程度及光照時長等方面。
光是這些,還只是很基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)研究。近些年,該研究團隊在“組團”上耗費了大量精力。
不同種類、數(shù)量、綠量、栽種距離、高度等條件的植物種在一起,其固碳能力并不是簡單做加法,植物彼此會影響。有些“意氣相投”,固碳能力成倍增加;反之,“人多不一定力量大”,固碳能力會削弱。
將200多種植物兩兩組成“CP”,甚至是有幾種、十幾種植物的組合(植物群落),一遍遍測試效果,才能得出更有應(yīng)用前景的“組團密碼”,成為未來城市“綠肺”建設(shè)的指南。
固碳能手組團
隨著研究的深入,許多有趣的“密碼”逐漸揭開面紗。有些默默無聞的植物反而“功力”深厚,在固碳領(lǐng)域,堪稱上海常見園林植物中的“掃地僧”。
秦俊透露,木芙蓉、糙葉樹、醉魚草、麻櫟等植物是上海園林建設(shè)中的“稀客”,但它們的葉片很能吸收二氧化碳,分別達到17.49克/平方米·日、13.65克/平方米·日、13.5克/平方米·日、11.59克/平方米·日。
一些應(yīng)用量大的“常客”卻固碳表現(xiàn)不佳,比如紅花檵木、梔子,對二氧化碳的日吸收量分別只有5.62克/平方米、6.74克/平方米。木芙蓉的固碳能力是紅花檵木的3倍多。
研究人員還選取了88種喬灌木,通過胸徑、冠幅、葉面積指數(shù)等指標測定,了解單株植物的固碳能力。結(jié)果,這次“意外”較少。
日常可見的泡桐、槐樹、黑松、烏桕等樹木,一株植物一天能夠固定500克以上的二氧化碳,并釋放360克以上的氧氣。上海的“行道樹之王”懸鈴木和香樟、樟葉槭、蠟梅、夾竹桃、女貞等常見樹木也表現(xiàn)不俗。
相比之下,近40種植物在固碳能力上掉了隊,一株植物一天能固定的二氧化碳不足100克,釋放的氧氣不足72克。這其中就包括日本晚櫻、紅楓、白玉蘭、山茶、黃楊、羅漢松等老百姓喜聞樂見的植物種類,相對于固碳能力,它們的景觀效果、文化價值更突出。
篩選出固碳能手,需要加以適當搭配,才能發(fā)揮zui大的固碳效果。通過大量的研究,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了有趣的現(xiàn)象:群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜,喬木、灌木、草本層兼?zhèn)涞闹脖唤Y(jié)構(gòu),通常具有較強固碳能力;常綠落葉混交林比單純的常綠林或落葉林具有更強的固碳能力。
“環(huán)境中植被的多樣性越高、組成越復(fù)雜,層次越多,這一環(huán)境中植物的總固碳能力就越高。”秦俊表示,喬木、灌木組成的落葉闊葉林,固碳能力可達7.74噸/公頃·年,喬木、灌木、草本層兼?zhèn)涞穆淙~闊葉林,固碳能力增加到了9.32噸/公頃·年。
生態(tài)之城注腳
發(fā)現(xiàn)了固碳能手,找到了組團“密碼”,似乎可以搭建完美的城市“綠肺”,但秦俊提醒,在研究中,他們發(fā)現(xiàn)簡單的“堆砌”可能適得其反。
“同樣的香樟苗木,分別按照標準單位面積和相當于其五六倍的密度種植,zui終的固碳效果竟旗鼓相當,因為密植的方式影響了下層植被的生長,每棵植物只有頂部才能正常發(fā)揮固碳能力。”秦俊表示,城市建設(shè)“綠肺”時,必須堅持因地制宜的原則,簡單而言就是“高低結(jié)合、錯落有致”。
以上海植物園為例,多年的精心建設(shè)和養(yǎng)護,讓該園的年固碳量高達14.5噸/公頃。但經(jīng)測算,還可以有進步空間,通過進一步優(yōu)化高碳匯植物群落,年固碳量可以提升至20噸/公頃。同樣,上海其他的城市中心綠地公園也有望改進到此水平。
截至2018年,我國約80%的城市綠化覆蓋率在20%至50%,綠地在提供休閑娛樂、觀賞游憩等服務(wù)功能的同時,還對碳儲藏和吸收發(fā)揮著重要的作用。然而,許多城市在規(guī)劃實施過程中缺乏碳匯意識,出現(xiàn)了一些“低能綠地”,導(dǎo)致城市綠地的碳匯能力嚴重不足。
在業(yè)內(nèi)人士看來,上海的這項階段性科研成果可以直接服務(wù)未來的綠地建設(shè),采用高效的綠地固碳技術(shù)、合理的綠化分布格局。對宣布到2025年建成千座公園,并基本形成“一大環(huán)+五小環(huán)”的環(huán)城生態(tài)公園帶體系的上海而言,更是意義重大。
上海綠化部門相關(guān)負責(zé)人坦言,目前我國大部分城市僅統(tǒng)計了城市綠地面積、建成區(qū)綠化覆蓋率以及人均綠地面積,很難準確反映城市綠地不同植物種類和不同綠地結(jié)構(gòu)布局的功能效益。植物固碳“密碼”解開后,城市“綠肺”的凈化能力從此可以量化,成為上海生態(tài)之城建設(shè)的生動注腳,還可以結(jié)合植樹造林、認建認養(yǎng)等形式,為全民“碳足跡”等方面的計算提供支撐。
目前,該技術(shù)已集成應(yīng)用于崇明東灘濕地公園、崇明陳家鎮(zhèn)國際生態(tài)社區(qū)、上海虹橋低碳商務(wù)區(qū)的碳核算及增匯減排項目中。
在崇明陳家鎮(zhèn)國際生態(tài)社區(qū),高效固碳植物群落替代了原本單一的香樟林,平均每公頃年固碳量超過23噸,固碳效果提升了1倍。在更具挑戰(zhàn)的虹橋商務(wù)區(qū),香樟、欒樹、木芙蓉、黃楊、常春藤、地錦組成的植物群落將原先植物的固碳能力提高了75.9%。
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