如何科学测量城市碳汇？

目前国内外关于绿色空间碳汇的研究多集中于大尺度区域中的陆地森林、土壤的碳汇动态，或是物种层面树种的碳固定生物量等，而对于市域绿色空间的生态系统碳汇评价及其与绿色空间规划建设的相关性探索较少。在城乡规划中，绿地作为唯一承载碳汇功能的用地空间，对未来我国城市绿色发展及实现碳中和有着不可代替的作用。

近年来，相关学者对城市绿地碳汇的计量监测已开展了许多研究，但总体上仍主要参照森林碳汇的计量监测方法，缺乏专门针对城市绿地的技术标准。

1.样地清查法

样地清查法是通过建立典型样地对植被及土壤碳储量进行实测，并结合连续观测来获取一定时期内碳储量的变化情况。该方法通常在推算出生物量后乘以含碳系数来求得碳储量，主要包括平均生物量法、生物量转换因子法和模型测算法。

平均生物量法是基于实测样地的平均生物量与该类型绿地面积来求取绿地生物量的方法。其中，采用标准木解析法直接测量生物量准确度高，在实际应用中，通常基于标准木解析法得到的高精度实测数据，构建胸径（树高）—生物量回归方程（如异速生长方程）进行树木生物量的估测。

生物量转换因子法是根据蓄积量与生物量的比值关系，基于资源清查数据，统计数据中林分的总蓄积量得到生物量，被广泛用于区域乃至国家尺度上植被生物量、碳储量及其动态变化的评估。

模型测算法是基于样地实测的树木信息，模拟树木生长或直接建立树木模型，通过输入植被信息或通过遥感影像识别植被，从而对碳汇量进行估算，常用的模型包括CITYgreen、i-Tree、ThePathfinder、NTBC、InVEST等。

2.同化量法

同化量法即通过测定植物叶片光合生理指标，如净光合速率、蒸腾速率、胞间CO2浓度、气孔导度等，计算植被净同化总量、净固碳量，结合叶面积、绿量等结构参数得到植物固碳量，常用于在小尺度上评价不同植物固碳能力强弱、筛选高碳汇物种、分析植物光合作用影响因子等。

相关学者基于同化量法就城市绿地物种碳汇能力开展了许多研究，为不同地区高碳汇树种选择提供了参考。利用同化量法测定不同尺度，如叶片、植物单株、单位面积的固碳能力，结合植被生理参数（叶面积、绿量、冠层结构等）、绿地面积等数据实现绿地尺度固碳量的测算。

虽然利用同化量法实现城市绿地碳汇监测的研究已经开展了许多，但该方法存在一定的不确定性，如温度、降水等环境因子对光合速率的影响，相同树种不同生长阶段的光合速率差异，叶片尺度的固碳量推算到整株甚至绿地尺度等都会引起不确定性，从而影响碳汇监测结果。

3.微气象法

微气象法通过测量近地层湍流状况和被测气体的浓度，从而获得该气体的通量值。该方法以小气候特征监测为基础，可直接对绿地与大气之间的CO2通量进行连续、动态的观测，广泛应用于碳通量变化及其环境响应机理的研究。

代表性方法是涡度协方差法，可以直接、连续、准确地观测绿地的碳汇能力，但该方法对下垫面的要求很高。

有研究表明，在复杂地形和大气不稳定地点测定的生态系统碳吸收与其他方法的结果差别高达80%～100%；同时，涡度协方差法是点尺度观测方法，在某个站点得到的结果难以外推至其他站点。

对于空间异质性较高的城市区域及城市绿地而言，须考虑城市绿地下垫面是否均匀，观测辐射范围、通量塔或移动通量站布设等问题，从而进一步开展基于涡度相关城市绿地碳源/汇动态监测。

4.遥感估算法

遥感技术具有快速、实时、大范围获取数据的优势，应用分析遥感数据产品，或以遥感影像为数据源结合实地调查数据、驱动模型是实现碳储量、碳循环、碳源/汇监测的有效方法。目前，碳汇动态监测相关遥感卫星及数据产品经过长足发展，已具有良好的应用潜力[31]。基于遥感技术开展碳汇估算，主要有两种方法：反演估算、模型模拟。

通过遥感反演方法开展碳汇估算是对遥感影像数据和实测碳储量数据进行相关性分析，建立两者的拟合方程，进而获取城市绿地碳储量的时空分布及动态。城市绿地的空间分布格局及其功能需求相对复杂，决定其生物量的环境因子和生物因子多种多样，在这种情况下，单一遥感信息很难准确反映生物量的变化。基于多源遥感信息，如不同影像的波段灰度值、植被指数、纹理信息等进行变量筛选与拟合，可以实现城市绿地碳储量、碳动态的估算。

通过模型模拟开展城市绿地碳汇监测，主要有参数模型和过程模型。

参数模型也称为半经验模型，即在收集到各类相关参数的基础上，利用经验公式来求解碳通量大小，如常用的光能利用模型CASA。许多学者已经基于CASA模型和遥感影像数据对城市绿地生态系统NPP、固碳量等进行了估算。过程模型是以森林生态系统生理生态过程为基础，从机理上模拟植被光合作用、蒸腾作用和呼吸作用，以及它们与环境之间的物质和能量交换过程，从而实现生态系统碳循环及其对气候环境变化和对人为干扰响应过程的模拟，主要有TEM模型、CENTURY模型、BIOME-BGC模型、BEPS模型等。

过程模型基于生理生态机理建模，在碳循环等模拟中具有明显优势，在森林碳循环、碳源/汇动态的研究中已被广泛采用。然而，由于模型本身的复杂性和不确定性、驱动数据的多样性、遥感数据的标准化以及适用于大尺度模拟的局限性，基于过程模型的城市绿地碳源/汇研究较少。

尽管有许多方法被用于监测或估算城市绿地碳汇能力，但多数仍参照森林碳汇的计量监测方法，缺乏专门针对城市绿地碳汇的监测技术或标准。

而城市绿地相关的标准多集中于绿地分类、植物配置、养护管理及设计规范等方面，如《城市绿地设计规范》（GB50420-2007）、《城市绿地分类标准》（CJJ/T85-2017）、《城市绿地植物配置技术规范》（DB13/T2574-2017）、《城市绿地养护管理质量标准》（DB3301/T0286-2019）等。

与碳汇相关性较强的技术标准多集中在林业领域，国际上主要有IPCC编制的《关于土地利用、土地利用变化和林业方面的优良做法指南》，国内主要有国家林业和草原局、自然资源部的行业标准及上海、北京、黑龙江、山东、广东、广西的地方标准，如《林业碳汇计量监测术语》（LY/T3253-2021）、《造林项目碳汇计量监测指南》（LY/T2253-2014）、《林业碳汇计量监测技术规程》（DB11/T953-2013）、《城市森林碳汇调查及数据采集技术规范》（DB31/T1232-2020）等。

对于如何准确、定量估算城市绿地碳汇的总量、组分和分布，尚没有制定统一有效的计量技术标准体系和实施范式。

上海市园林科学规划研究院的张桂莲团队提出了专门针对城市尺度的绿地碳汇计量监测思路和框架，可以作为借鉴。

首先，根据中国城市绿地的内涵、类型和结构功能特征，结合城市绿地分类，进行网格化布点，确定基于公园绿地、防护绿地、广场用地、附属绿地和区域绿地5大类型的抽样面积及监测样地。

其次，对样地组成进行分类解译与实地调查，主要分为乔木层、灌木层、地被层、土壤和水体5类，开展不同分层的碳库调查与参数测定，构建生物量关系模型。

最后，根据尺度转换技术，获得不同样地、不同绿地类型的单位面积碳储量，实现城市绿地碳储量和碳汇量的估算。

城市绿地是城市生态系统发挥减排和增汇功能的重要载体。截至2020年，我国已建成城市绿地面积为331.2万公顷。到2025年，全国城市建成区绿化覆盖率将超过43%。

7月，国内首个《城市绿地碳汇项目方法学》通过专家评审，该方法学填补了实施减排增汇技术的城市绿地碳汇项目方法学的空白，具有创新性和引领性，有望为市政园林行业构建出全新的“碳汇”价值链，提高城市生态产品附加值。

上海等一些省区市的园林主管部门已经开始着手挖掘城市绿地的碳汇价值，并启动对城市绿地的碳储量和碳汇量资源摸底调查。

住房和城乡建设部近日表示，今年将推动全国建设不少于1000个城市“口袋公园”，每个省、自治区、直辖市要力争在年内建成不少于40个“口袋公园”，新疆、西藏等地可结合实际确定建设计划，从而为群众提供更多方便可达、管理规范的公园绿化活动场地。

在对城市绿地碳汇的计量监测的基础上，如何合理布局，科学发展城市碳汇，实现绿地碳汇的高质量发展，是当前的重要命题。

1.林地

面对林地增量困境，提质增效是实现林地增汇的有效途径，需要通过加大森林抚育、修复退化林地，来提高城市森林生态系统质量和碳汇水平。

结合实施疏伐、林相结构调整等措施，提高林分质量，确保森林健康生长，从群落结构角度提升碳汇水平。

通过监测数据对比选择高碳汇能力树种，阔叶树的固碳能力普遍大于针叶树种，如女贞、香樟、臭椿、枫杨等。

通过林地、生态廊道、郊野公园建设，改造现状单一纯林，采用近自然林群落模式，优先使用乡土树种和地带性树种，重视珍贵树种的应用，按照乔、灌、草复层群落结构配置，促使林下幼苗更新，诱导现有群落向复层-异龄-混交的群落模式发育，提高生态系统的稳定性，减少后期养护管理，进而提高群落的碳密度。

2.公园绿地

对公园绿地植物群落开展人工干预和动态调控是存量绿地改造提升、实现生态效益的重点，主要关注三点：一是中心城区绿地人工群落及自生植物物种组成、群落类型及多样性特征；二是存量绿地植物群落最适密度的动态调控策略；三是可持续碳固存的种植设计指标和适应性种植设计策略。

研究表明，森林凋落物的分解对土壤碳库有巨大的贡献，直接或间接影响土壤碳库有机碳的含量。公园绿地、防护绿地、区域绿地应减少枯枝落叶等凋落物的清理。加大土壤修复力度，解决土壤盐碱化、肥力低下、重金属污染及农业面源污染等问题，同时减少水土流失、土地退化面积，提高土壤碳汇水平。此外，还应加强土壤碳汇监测网络建设，构建土壤碳汇补偿体系，依靠多种激励政策推动实现碳中和愿景目标。

3. 耕地

一是落实城市生态空间规划，划定永久基本农田，保护耕地；二是通过干湿交替间歇灌溉、推广节水抗旱品种实现节水，推行水稻种养模式，如稻虾种植、稻鱼种植；三是改变耕作方式，推行免耕、少耕或间作的方式，降低对土壤的翻耕侵蚀，同时鼓励秸秆还田等生态施肥措施，使有机肥和无机肥合理搭配，培育土壤肥力，提高农业碳汇水平。

4.湿地及水域

重点加强城市沿海滩涂湿地的保护和修复，科学合理适度围垦，减少人类活动的干扰破坏，增加滩涂盐沼如芦苇、碱蓬、海三棱藨草等蓝碳的比重；针对退化受损的海岸带，采用人工干预及自然演替的生态工程手法，运用潮汐调控、海滩养护、基底修复、生态岸线优化等技术，提高碳汇水平。

严格控制入侵物种互花米草的规模，恢复健康的低潮海域、光滩、中高潮位盐沼湿地的群落序列，恢复其生态系统结构与功能的完整性；加快制定蓝碳监测、评估的标准体系，出台相关政策法规。

5.立体空间绿化

立体空间绿化可以降低建筑能耗强度，提高城市空间绿视率和绿化覆盖率，缓解热岛效应，增强碳汇水平。

增质提效，提高碳汇水平是今后关注的重要方向。特别是保证新建公共建筑的屋顶绿化面积大于建筑占地面积的30%。同时重点关注“绿化、彩化、珍贵化、效益化”四化效益提升。

^{参考资料：}

^{1.张桂莲,邢璐琪,张浪,仲启铖,易扬.城市绿地碳汇计量监测方法研究进展[J].园林,2022,39(1):4-949}

^{2.荆贝贝,杜安.上海城市绿色空间碳汇评估及提升策略[J].中国国土资源经济,2022,35(4):64-72}