杭州森林植被的固碳能力分析

结论

 

3.1森林植被的固碳能力分析

 

采用生物量法和CASA模型法估算三江汇区域森林植被固碳能力，2种方法结果的空间分布特征基本保持一致，均呈现为西部、北部和南部高，中部和东北部低的特征。中部和南部部分区域有所差异。2种方法评估在数值上存在一定的差异，生物量法评估的固碳量小于CASA模型法评估的固碳量。主要原因为以下几方面。

1)基于生物量法和CASA模型法评估森林植被固碳能力使用的数据来源不同，不同数据估算的结果可能有所差异。

2)生物量与森林类型、年龄、林分密度等密切相关[56]，以木材基本密度、地上与地下生物量的转换系数为常数，利用生物量扩展因子评估生物量，使得评估森林植被的NPP结果有误差。

3)蓄积量的数据是基于森林二调样地统计的平均数据，因此结果可能出现误差[57]。

4)王智[36]利用CASA模型估算碳储量高于实测值；杜红[52]利用CASA模型评估呼伦贝尔地区的NPP，发现基于CASA模型估算的NPP数值偏大；江洪等[53]发现CASA模型的结果高于Biome-BGC模型的估算结果；朴世龙等[8]发现不同固碳评估方法测算的结果不同，有的方法之间的差距很大，比如，Jiang等[58]利用清查法进行中国陆地碳汇估算，结果为0.21~0.33PgC·a-1；Wang等[59]基于大气反演法评估的中国陆地碳汇结果为1.11±0.38PgC·a-1，2种方法结果相差一个数量级。

 

考虑到2种方法对固碳量的评估可能存在高估和低估的情况，因此本研究根据张彪等[16]对上海植被的能源碳排放抵消能力的研究，采用生物量法和CASA模型法2种方法的均值作为三江汇森林植被固碳量。在一定程度上减小误差，但简单加权平均取值的方法也存在一定的局限性。因此，后续研究在使用多种方法对固碳能力进行评估时，需结合样地调查，采用微气象学法和遥感技术，利用基于陆面热量平衡的波文比法(BREB)和涡旋相关性等方法对CO2通量进行监测，优化综合取值的方法，使评估结果更加精确。

同时，本研究因缺乏混交林优势树种数据，因此，在估算过程中统一使用混交林的参数，导致结果存在一定的误差，后续研究需结合植被补点调查，确定优势树种，使估算结果更加准确。

 

3.2森林植被碳抵消能力分析

 

三江汇地区森林植被固碳能力和能源碳排放量有较大的空间差异性，森林植被对能源碳排放量的碳抵消能力也呈现空间异质性。里山镇和渔山乡的人口较少，能源碳排放量较小，同时森林植被覆盖面积大，固碳量较大。因此，里山镇和渔山乡碳抵消率最大，分别为37.41%和49.04%，远高于三江汇地区森林植被对能源碳排的平均抵消能力；东洲街道、双浦镇和转塘街道西部和西北部包含大面积的森林植被，其固碳能力较强，因此碳抵消能力也较强，可抵消4.07%~4.84%的能源碳排放量；其他街道的森林植被覆盖面积小，植被固碳量较小，人口较多且能源碳排放量较大，因此碳抵消能力较弱，小于1.88%；其中浦沿街道城镇面积大，植被覆盖面积很小，对能源碳排放量的抵消能力最低，仅为0.17%。

 

2017年三江汇地区森林植被固碳对能源碳排的抵消率均值为2.41%，高于上海森林植被0.5%的能源碳排放抵消率[16]。与其他地区相比，三江汇地区森林植被对能源碳排放量抵消能力较弱，这与人口数量、经济发展和植被覆盖面积等密切相关。广州市森林固碳量可抵消2.27%的能源碳排放量[15]，中国西部地区森林固碳量对能源碳排放的抵消率为4.47%[14]，沈阳中心城区植被提供的碳汇总量可抵消沈阳市能源CO2排放量的7.34%[60]。3.3森林植被碳抵

 

3.3杭州森林植被碳抵消能力预测分析

 

根据情景预测数据，森林面积每增加5%，对能源碳排放量的抵消率可提高0.07%~0.29%；人均能源碳排为2.77t/人，森林对能源碳排的抵消能力降低0.76%~0.91%；人均能源碳排由2.77t/人降为0.90t/人，森林植被碳抵消率提高2.21%~2.43%；人均能源碳排降为0.72t/人，碳抵消率可提高3.36%~3.94%。三江汇地区要实现提高森林植被抵消碳排放能力，需降低人均能源碳排放量。减少碳排放对提高森林碳抵消能力的贡献较为显著。“

碳中和”即达到净零碳排放量，为一定时间内化石燃料的使用和其他行为导致的碳排放量与生态系统和其他技术吸收的碳排放量之间的平衡[61]。实现“碳中和”目标则是后者抵消前者产生的所有碳排放量，减少碳排放量和增加固碳能力是实现“碳中和”目标的重要手段。减少碳排可以通过优化能源消费结构、制定碳排放税对排放总量进行管制、完善碳交易制度等方法实现[62-63]。

碳排放量有很大的下降空间，如德国CO2排放量从1990年的12.51亿t到2018年减少到8.58亿t，减排率达31.42%[41]。增加森林固碳量可以通过多种方式实现，比如增加森林面积、完善森林砍伐政策对森林进行保护、增加收获木材的平均年龄等[62]。随着区域经济发展，土地竞争越发激烈，可以增加的森林面积有限，通过增汇的方法提高森林对能源碳排抵消能力的空间较小。三江汇地区在提高森林对能源碳排放的抵消能力可以“减少碳排放”为主，“增加碳吸收”为辅。

 

4结论

 

本研究定量评估三江汇区域森林植被固碳能力、能源碳排放量及碳抵消率，基于生物量法测算出三江汇地区森林植被固碳量为4.43×104t，基于CASA模型测算的结果为5.54×104t，2种方法综合得到三江汇地区森林植被固碳量为4.98×104t，可抵消2.41%的能源碳排放量。

根据情景预测可知，森林面积增加和能源碳排放量的减少对提高森林植被抵消能源碳排放能力的贡献不同。森林面积每增加5%，对能源碳排放量的抵消率可提高0.07%~0.29%。2030年人均能源碳排放量为2017年的2.77t/人，森林植被对能源碳排放的抵消能力将降低0.76%~0.91%；人均能源碳排由2.77t/人降低为0.90t/人，森林植被碳抵消率可提高为4.62%~5.07%；人均能源碳排降低为0.72t/人，碳抵消率可提高5.77%~6.35%。为实现区域可持续发展和“碳中和”目标，三江汇地区未来仍需从减排和增汇2个方面综合提升森林植被对能源碳排放量的抵消能力。

1)减排方面：义桥镇、浦沿街道、闻堰街道、长河街道和转塘街道能源碳排放量较大，可调整优化能源结构，减少化石燃烧能源的使用，提高清洁能源的比例，降低能源强度。

2)增汇方面：主要通过增加森林植被面积，尤其是森林面积较少、碳排放量大的义桥镇、长河街道和浦沿街道，同时注重优化森林树种结构，提高单位面积森林蓄积量，进而提高森林植被固碳能力。本文研究结果可为未来杭州市三江汇地区“碳中和”目标实现的政策制定和区域可持续发展提供科学依据。

 

注：文中图片除注明外，均由作者绘制。致谢：感谢上海市科技计划项目“城市景观破碎化对生态系统服务的影响机制及应用研究”的支持，感谢国家科技资源共享服务平台-国家地球系统科学数据中心和中国碳核算数据库(CEADs)提供数据支撑。