吳林世， 廖菊陽， 劉 艷， 寧亞斌， 李高飛,

(1.湖南省森林植物園 湖南省城市森林研究中心， 湖南 長沙 410116；2.湖南長株潭城市群森林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測研究站， 湖南 長沙 410116； 3.安化縣林業(yè)局， 湖南 安化 413500)

灌叢植被碳儲量及計量方法研究進展

吳林世1,2， 廖菊陽1,2， 劉 艷1,2， 寧亞斌3， 李高飛1,2,

(1.湖南省森林植物園 湖南省城市森林研究中心， 湖南 長沙 410116；2.湖南長株潭城市群森林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測研究站， 湖南 長沙 410116； 3.安化縣林業(yè)局， 湖南 安化 413500)

對灌叢植被的碳儲能力、現(xiàn)有灌叢植被碳匯的計量方法及其優(yōu)劣、灌叢植被在全國各地的碳儲量、碳匯功能及其對森林碳庫的影響等方面的研究進行了綜述，表明灌叢碳匯是中國森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯的重要組成部分。

灌叢； 生態(tài)系統(tǒng)； 計量方法； 碳匯； 碳儲量

全球氣候變化受到越來越多關(guān)注，解決以CO2為代表的溫室氣體所引起的溫室效應(yīng)、氣候異常也成為了重中之重，也是適應(yīng)低碳社會發(fā)展的要求。根據(jù)中國天氣網(wǎng)發(fā)布，由夏威夷Mauna Loa天文臺所收集的數(shù)據(jù)，截止2016年5月30日，大氣中的CO2濃度已經(jīng)達到了407.46 ppm，已經(jīng)比氣候?qū)W家認定的大氣CO2濃度安全水平高十萬分之五，這預(yù)示著各種海平面上升、過冷過熱極端氣候、森林火災(zāi)等嚴重威脅人類生存的事件發(fā)生概率都會大比例提高。而緩解氣候變化最為直接有效的方式就是提高森林生態(tài)系統(tǒng)的碳匯效果，長期以來，喬木作為碳匯主體而忽略了對灌木群落碳匯效應(yīng)的開發(fā)，這不僅僅使各國森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力的估算存在了一定的誤差，還使得大氣中CO2濃度下降速度偏慢。

在整個生物圈綠色植物中，灌木只占了總生物量的一小部分，但是這一小部分的生存范圍卻是在不斷增加，比如在日益增加的石漠化地區(qū)、廣闊的荒漠、荒山荒地以及空氣稀薄的高原，灌木還是優(yōu)勢樹種，對維持當?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)的平衡、降低大氣中CO2濃度緩解溫室效應(yīng)有十分重要的意義。目前中國有灌叢面積2億hm2[1]，占中國陸地總面積的1/5，是全國現(xiàn)存森林面積的近2倍[2]。灌木群不僅在野外有大面積的分布區(qū)域，在現(xiàn)代園林化城市建設(shè)中也占據(jù)著重要的地位，還是城市森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，與喬木、藤本、草本以及蕨類等地被植物共同組成了森林群落。森林群落的下層多為灌木，當群落中喬木退化后，下層的灌木逐漸占據(jù)優(yōu)勢并成為群落的優(yōu)勢種時，便則形成了灌叢[3]。因此，灌叢是生態(tài)系統(tǒng)中的重要類型，對于生態(tài)保護、恢復(fù)和重建都有著極其重要的意義。灌木與喬木相比，灌叢因材積小、更新快、單株生物量小而被忽視，但灌木群落與喬木群落在固碳能力及固碳總量上的差異都還有待深入分析，且目前城市是人類生活的主要載體，城市生態(tài)環(huán)境的重要組成部分園林植物所具有碳匯功能研究更少[4]。隨著園林植物的廣泛應(yīng)用，灌木在城市森林生態(tài)系統(tǒng)中占有更加顯著的地位，因此灌叢植物的碳匯功能更應(yīng)深入研究[5]。

灌叢植被能豐富群落多樣性、蓄土保水、降碳降溫，從而改善生態(tài)環(huán)境，對森林生態(tài)系統(tǒng)的補充有重要意義。灌叢在森林生態(tài)系統(tǒng)中還有其他喬木不能比擬的功能，與喬木林相比，雖植株矮小，但根系發(fā)達生命力強、繁殖快。灌木3～5年就能形成的灌叢，因此灌木林對改善生態(tài)環(huán)境等都具有重要作用，其碳匯能力的大小也就更值得深入研究了[6]。為系統(tǒng)全面的評價我國森林生態(tài)系統(tǒng)對于全球碳平衡及固碳量的大小及作用，我國生態(tài)學(xué)家、植物學(xué)家、氣候?qū)W者等先后估算了中國森林植被[7-10]、灌叢植被以及草地植被的碳儲量和固碳率[2,11-12]，王孝康通過國家林業(yè)局第八次全國森林資源清查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，我國特殊灌木林(原稱國家特別規(guī)定的灌木林)面積達到了3761.67萬hm2，占全國林地面積的11.96%，特殊灌木林主要集中在內(nèi)蒙古、西藏、新疆三省，占全國特殊灌木林總數(shù)的48.90%，湖南省特殊灌木林面積為61.16萬hm2，占全國特殊灌木林總數(shù)的1.63%，可見面積巨大的灌木林碳儲量也大[13]。研究表明，全國灌叢碳儲量有16.8±1.2億t[2]，占森林碳儲量的27%～40%，我國寧夏灌叢碳儲量76.25～272.69萬t[16]，內(nèi)蒙古灌叢碳儲量0.21億t[15]，甘肅灌叢碳儲量0.11億t[17]，西藏灌叢碳儲量0.73億t[14]，湖北灌叢碳儲量2.05億t[40]，貴州灌叢碳儲量1.51億t[18]，可見灌叢碳儲量在各省的生態(tài)系統(tǒng)中都占有重要地位，且中國灌叢的碳匯總量對全球的氣候變化也有著重要的影響。

1 灌木生態(tài)系統(tǒng)中碳匯的主要測定方法

灌木林作為森林生態(tài)系統(tǒng)的主要下層結(jié)構(gòu)，除了能夠豐富林下植被外，還能夠為大量動植物提供天然的安全屏障及惡劣環(huán)境的庇護所，對于區(qū)域生態(tài)安全及全球氣候變化也起到了重要作用。早期進行的灌木碳匯研究方法分為3類，樣地清查法、生物量法或蓄積量方法[19]，隨著人們對生態(tài)系統(tǒng)碳匯研究的深入，對植被群落的碳儲能力及碳匯量的估算方法越來越多元化，針對不同類型的生態(tài)系統(tǒng)有不同的估算方法，不同測算方法的優(yōu)缺點，統(tǒng)計后將不同灌叢植被碳儲量的測定方法一一介紹：

1.1樣地清查法

灌叢植被樣地清查法：先設(shè)立標準樣地，調(diào)查樣地中的灌叢植被、凋落物及土壤等碳庫的碳儲量，其后通過不間斷觀測及調(diào)查，獲取定期內(nèi)的碳儲量變化情況進行推算的方法。這種方法一般應(yīng)用于小尺度森林生態(tài)系統(tǒng)的研究。首次使用該方法進行碳匯估算的是劉存琦等[20]用樣地清查法測定了一定面積上植被的生物量，該方法能精確地測定生物量，但費時費力，現(xiàn)采用率低。

1.2生物量法

生物量法是目前碳匯測定運用范圍最廣的一種測定方法，主要是根據(jù)單位面積生物量、灌叢面積、不同器官生物量的分配比例及各器官平均碳含量等參數(shù)計算而成。具體應(yīng)用如姜鳳岐[21]在國內(nèi)最先利用數(shù)量化理論建立易測因子的估測模型；通過灌木生物量測定碳儲量受國際社會上一致認可，所以是目前生態(tài)學(xué)測定碳儲量應(yīng)用最為頻繁的方法[22-23]。

方精云等[24]通過采用生物量法對中國森林植被碳儲量進行推算，結(jié)果表明：我國陸地植被的總碳量為6.1×109t，碳儲量含量最高的為森林4.5×109t，其次就是疏林灌木叢0.5×109t，且荒漠的碳儲量含量也有0.2×109t，可見灌叢的碳儲量不容小覷。

蓄積量法是通過測定以樣地范圍內(nèi)灌叢蓄積量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的一種碳匯估算方法[9]。其主要原理就是在灌叢中對優(yōu)勢樹種抽樣實測，計算出灌叢中優(yōu)勢種的平均容重( t/m3)，在根據(jù)前期測定的總蓄積量以求出對應(yīng)生物量，最后根據(jù)生物量與固碳量的轉(zhuǎn)換系數(shù)求出灌叢的總固碳量。

1.3生物量清單法

灌叢植被生物量清單法就是通過實地調(diào)查的生態(tài)學(xué)資料與全國森林普查資料的數(shù)據(jù)結(jié)合運算的一種方法。首先算出樣地內(nèi)灌木植被的碳密度，在結(jié)合灌叢植被的生物量與該生態(tài)系統(tǒng)中總的生物量的比例，最終得出該區(qū)域總固碳量[25]。

王效科等[28]利用生物量清單法對中國森林生態(tài)系統(tǒng)中的幼齡林、中齡林、近熟林、成熟林和過熟林等5種不同林分的碳貯存密度進行估算，得出現(xiàn)有森林生態(tài)系統(tǒng)的碳貯量為3. 255～3.724 PgC。

1.4模型模擬法

該方法主要是通過采用數(shù)學(xué)模型對森林生態(tài)系統(tǒng)的生物量及碳儲量進行估算。目前，通過不同的模型，可以將模型模擬法分為碳平衡模型、生物生理模型、生物地理模型和生物地球化學(xué)模型4種。

1.5遙感估算法

利用地面遙感、航空遙感、航天遙感等遙感手段獲得各種植被狀態(tài)參數(shù)，將ArcGIS、ENVI/IDL等遙感圖像處理軟件的應(yīng)用與地面調(diào)查的外業(yè)數(shù)據(jù)相結(jié)合，通過內(nèi)業(yè)分析，估算衛(wèi)片中大范圍內(nèi)陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳儲量以。這一方法通常結(jié)合了數(shù)據(jù)模型模擬法進行。然而這一方法多用在喬木林，對灌叢植被碳匯估算影響較小。

1.6基于微氣象學(xué)法

基于微氣象學(xué)的方法估算森林生態(tài)系統(tǒng)中碳儲量的方法主要有4種，這些方法的主要共同點都是對CO2通量直接進行動態(tài)測定，其后將結(jié)果代入相關(guān)數(shù)學(xué)公式使估算量盡可能精確。

① 渦旋相關(guān)法： 全球CO2和水熱通量測定的標準方法就是渦度相關(guān)法，這一方法目前已在陸地生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)和能量的交換的測算中廣泛應(yīng)用。這一方法在30年前已應(yīng)用到了CO2通量研究中[28-29]。其計算公式為：

② 渦度協(xié)方差法：該方法對設(shè)備要求比較高，配套設(shè)備價格昂貴，且試驗操作難度大，周期長，但是對大范圍的整個生態(tài)系統(tǒng)的碳匯測定時精度高，且還能根據(jù)碳通量來推算這一個地區(qū)內(nèi)的凈初級生產(chǎn)力和蒸發(fā)量。王文杰等[30]應(yīng)用該方法測定帽兒山實驗林場中的落葉松林CO2通量，發(fā)現(xiàn)在考慮林下植被時，渦度協(xié)方差法測定結(jié)果非常準確。其計算公式為：

③ 馳豫渦旋積累法：運用氣象技術(shù)來直接跟蹤大氣CO2與陸地生態(tài)系統(tǒng)的交換量從而研究陸地碳匯的一種技術(shù)方法，基本思想是根據(jù)垂直風(fēng)速的大小和方向采集兩組氣體樣品進行測量[31]。在國外該方法在進行森林碳匯計量的時候應(yīng)用較多。

④ 箱式法：在一個密閉系統(tǒng)內(nèi)，采用相關(guān)儀器來測量該系統(tǒng)中CO2濃度在某一時間段中的變化情況，從而采用數(shù)學(xué)公式來計算CO2通量的方法[32]，計算公式如下：

箱式法的優(yōu)點是能夠很直接的了解可生態(tài)系統(tǒng)的功能，比如能量流動、物質(zhì)交換等，為CO2通量現(xiàn)象的直接測定提供了定量數(shù)據(jù)[33]。

在眾多的灌木碳匯計量研究方法中，其主要的研究對象都以大尺度的森林生態(tài)系統(tǒng)，或者是大面積的保護區(qū)為主，如國家級森林公園或國營林場等，這些方法都是計量與評價高大喬木類的植被碳儲量，而未能有效的了解森林生態(tài)系統(tǒng)中灌叢植被的含碳量變化規(guī)律；尤其是對喬木樹種稀少的喀斯特地區(qū)及南部的石漠化地區(qū)來說，單位面積的灌叢植被或喬灌復(fù)合群在單位時間內(nèi)能儲存多少碳，碳匯的多少和灌叢密度關(guān)系又是怎樣都有待研究，因此，研究灌木生長過程中碳匯計量方法對中國碳匯總量估算具有重要的現(xiàn)實意義[34]。

表1 不同灌叢植被碳儲量計量方法比較Tab 2 Comparisonofquantitativemethodsofcarbonstorageindifferentshrubbery方法分方法適用范圍優(yōu)點缺點適用頻率樣地清查法平均生物量法平均換算因子法換算因子連續(xù)函數(shù)法適用于小尺度森林生態(tài)系統(tǒng)的研究精確地測定生物量費時費力現(xiàn)在采用該方法不多生物量法數(shù)量化方法非破壞性的方法平均木法相對生長法密度法適用范圍廣直接、明確、技術(shù)簡單基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取時間長目前應(yīng)用廣泛蓄積量法是生物量法的延伸以森林蓄積量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)操作簡便，實用性強會有一些計量誤差使用頻率適中生物量清單法Pc=V×D×r×Cc適用范圍廣以公式為基礎(chǔ)，計量精度高消耗人工，且只能間歇地記錄數(shù)據(jù)使用頻率適高模型模擬法碳平衡模型生物生理模型生物地理模型生物地球化學(xué)模型數(shù)學(xué)模型估算森林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲量以公式為基礎(chǔ)，計量精度高對收集數(shù)據(jù)的儀器設(shè)備要求精度高使用頻率適中遙感估算法利用遙感手段完成植被的空間分類和時間序列分析大面積森林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲量統(tǒng)計范圍廣，效率高對灌叢植被碳匯估算影響較小使用頻率適中微氣象學(xué)法渦旋相關(guān)法渦度協(xié)方差法馳豫渦旋積累法箱式法對森林生態(tài)系統(tǒng)進行宏觀估算直接對CO2通量進行動態(tài)測定，結(jié)果更加準確儀器設(shè)備要求精度高，實際操作難使用頻率較少

2 灌木生態(tài)系統(tǒng)碳匯研究

灌木在生態(tài)系統(tǒng)中的碳匯主要分為野外灌叢碳匯及城市灌叢碳匯。灌叢在我國分布面積廣，數(shù)量巨大，尤其是在干旱及半干旱地區(qū)，其固碳總量遠遠高于長勢稀疏的喬木；且伴隨著時代的發(fā)展，城市化進程加快，人們對居住壞境的需求也日益增高，公園、學(xué)校、社區(qū)、道路都有不同的程度綠化，喬灌復(fù)合群已成為了綠化工程的首選模式，且灌木應(yīng)用的頻率及數(shù)量遠遠高于喬木，基于這種情況灌木的碳匯量也有巨大潛力，不容小覷。

2.1天然灌叢

我國西北干旱、半干旱荒漠區(qū)是典型的荒漠生態(tài)系統(tǒng)。在南方5省的石漠化地區(qū)和西北部的荒漠化地區(qū)，植被的主要組成部分是灌叢，它對于維持這些特定區(qū)域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定有重要作用，包括生物多樣性、物質(zhì)與能量的循環(huán)、生態(tài)服務(wù)功能、CO2的固定等都離不開灌木。

為了研究灌木在這些地區(qū)的碳匯功能，眾多學(xué)者對荒漠植被上的代表性灌木做了深入研究。鄭朝暉等[35]對克拉瑪依地區(qū)的灌木碳儲量研究發(fā)現(xiàn)，紫穗槐為7.866 t/(hm2·a)、檸條為5.185 t/(hm2·a)，怪柳為2.635 t/(hm2·a)、沙棘為2.492 t/(hm2·a)；趙燦等[36]對寧夏荒漠化地區(qū)的楊柴、沙柳和油蒿這3種典型灌木的NPP，得到楊柴、沙柳、油蒿3種灌木的NPP分別為63.13、96.39和63.98 g/(m2·a)；在寧夏隆德縣退耕還林實施區(qū)，選擇7年生沙棘、檸條和山毛桃灌木林，設(shè)置樣地，分析各組分及土壤碳密度的變化，結(jié)果表明沙棘、檸條、山毛桃灌木林生態(tài)系統(tǒng)碳密度分別為63.29、52.82和77.78 t/hm2[37]；以天津為例對濱海的人工植被碳凈貯量研究，結(jié)果為灌木群落的碳凈貯量為12.205 t/hm2, 灌木群落平均碳凈積累速率4.07 t/(hm2·a)，各器官碳凈貯量中灌木種則都是枝> 根[38]；對湖北省9個不同地區(qū)的天然灌叢林研究分析，發(fā)現(xiàn)碳密度均介于0.56～9.34 t/hm2之間，其中神農(nóng)架天然灌叢林區(qū)的碳密度最大為9.34 t/hm2，宜昌市地區(qū)的碳密度最小為0.56 t/hm2[39]；湖北省森林生態(tài)系統(tǒng)總碳儲量710.01 Tg·C，灌木層占其總碳儲量的2.89%，總碳儲量為20.5 Tg·C，灌木層碳密度介于0.25～12.49 t/hm2，平均碳密度為3.22 t/hm2，二者結(jié)果相似[40]。野外的灌木在不同的季節(jié)其碳匯能力也有差別，李志剛等[41]以寧夏枸杞、互葉醉魚草、蒙古扁桃及沙木蓼4種在寧夏常見的灌木為研究對象，采用生物量法測定其固碳能力，得到圖1。圖中表明，從4種灌木單個葉片的光合角度研究固碳能力，生長旺盛季(7月)表現(xiàn)為互葉醉魚草>蒙古局桃>沙木蓼>寧夏枸杞；全生長季為寧夏枸杞>互葉醉魚草>沙木琴>蒙古局桃。經(jīng)過對4種灌木的單位葉面積和全株葉面積的測定，研究了全株灌木的固碳潛力，其中互葉醉魚草在生長旺季固碳量能夠達到2030.29 g/天,固碳潛力巨大。

圖1 4種灌木全株日均同化量[41]Fig.1 Carbon sequestration of whole plant ofthe 4 shrub species

2.2城市灌叢碳匯

與自然森林生態(tài)系統(tǒng)不同，城市森林綠地的面積一般較小，隨著物質(zhì)水平和精神水平的提高，現(xiàn)代人愈發(fā)重視生態(tài)環(huán)境，也更加積極主動的發(fā)展和建設(shè)城市園林綠化，通過城市園林綠地系統(tǒng)改善城市生態(tài)環(huán)境是可持續(xù)發(fā)展的首選途徑。在城市綠化中，人工綠化多為小面積的群落，群落配置以稀疏種植的單株喬木配植灌木或以純灌木群落為主，因此在城市灌叢碳匯研究中，除了分析現(xiàn)有植被與碳匯能力的關(guān)系，更應(yīng)篩選出固碳能力強的樹種及植物配置群落，這方面的研究還可為農(nóng)林系統(tǒng)在荒山裸地上的人工造林提供理論借鑒。當城市灌叢碳匯植被體系成熟后，對降低大氣中CO2濃度，緩解城市熱島效應(yīng)等都有重要意義。

不同灌木樹種的固碳能力不同，史紅文[42]對10種武漢園林的部分樹種的固碳能力進行測試，發(fā)現(xiàn)單株喬木(429.18 g/天)的固碳能力強于單株灌木(169.25 g/天)，但單位面積上的固碳能力灌木(12.89 g/(m2·天))大于喬木 (8.06 g/(m2·天))，可見灌木的固碳量有著巨大潛力。從灌木單株碳匯分析，不同灌木的全株碳含量不同[43-46]，忍冬(0.5010%)﹥月季(0.4970%)﹥竹子(0.4930%)﹥紫薇(0.4900%)﹥紫葉李﹥(0.4800%)﹥側(cè)柏(0.4787%)﹥紅瑞木(0.4620%)﹥榆葉梅(0.4508%)，將灌木的含碳率與102種喬木進行對比，僅從全株含碳率來看，最低的為大興安嶺蒙古櫟0.3979%，最高的為千煙洲的馬尾松0.5506%[47]，可見單株灌木的含碳率確實低于單株喬木，可是區(qū)別并不是很大，而且部分灌木單株含碳率還高于某些喬木；從城市園林樹種單位面積的固碳量分析，綜合相關(guān)文獻，選取了16種園林常用喬灌木數(shù)據(jù)進行比較得到[48-50]，刺槐(102.1 g/(m2·天))﹥垂柳(65.2 g/(m2·天))﹥紅檵木(63.12 g/(m2·天))﹥廣玉蘭(57.79 g/(m2·天))﹥夾竹桃﹥(46.9 g/(m2·天))﹥枇杷(44.03 g/(m2·天))﹥蠟梅(36.35 g/(m2·天))﹥香樟(35.16 g/(m2·天))﹥銀杏(29.48 g/(m2·天))﹥白玉蘭(29.4 g/(m2·天))﹥紫葉李(28.63 g/(m2·天))﹥海桐(28.53 g/(m2·天))﹥紫薇(19.97 g/(m2·天))﹥二喬玉蘭(18.12 g/(m2·天))﹥女貞(13.32 g/(m2·天))﹥桂花(10.58 g/(m2·天))，由此可見在城市園林綠化中，單位面積灌叢的固碳量還超過喬木，在這16種樹種中，排名前5的僅有刺槐與廣玉蘭，且廣玉蘭的單位面積固碳量并不比其他灌木有很大的差距。綜合上述的分析可以認為在城市綠化是選用灌木做為主要城區(qū)綠化樹種對于城市碳匯、降低環(huán)島效應(yīng)也是一個比較合理的選擇的。

我國不同城市根據(jù)自身特性對城區(qū)內(nèi)的灌木碳匯也有過研究，沈陽市7種常用園林植物植物固碳量及碳匯功能進行比較分析[5]，灌木植物固碳能力大小為榆葉梅(6.79 g/(m2·天))>連翹(11.24 g/(m2·天))>紅瑞木(7.12 g/(m2·天))，連翹的固碳能力僅僅比銀中楊弱，但高過另外三種喬木；王立[48]對重慶市常見園林樹種和群落為研究對象，發(fā)現(xiàn)不同下層空間結(jié)構(gòu)的群落碳儲量大小排序為:喬木和灌木群落>喬木、灌木和草本群落>單一喬木層群落>喬木和草本群落，且在對城市中灌木的碳儲量的測定中，發(fā)現(xiàn)杜鵑和海桐的碳儲量比其他灌木含量更高，都超過了200 g/m2。碳儲量排序為：杜鵑>海桐>紫葉小檗>梔子花>雀舌黃楊>金葉假連翹>南天竺，可見灌木對城市園林植物群落中碳儲量的匯聚有著重要意義[63]；林欣采用 Li-6400 便攜式光合儀對廣州市常見灌木的凈光合速率日變化進行測定，估測其日凈固碳釋氧量，研究結(jié)果表明固碳釋氧能力最強的是馬纓丹，最弱的棕竹，其余的排序為假連翹(8.58 g/(m2·天))>黃葉榕(7.86 g/(m2·天))>紅桑(7.54 g/(m2·天))>葉子花(7.11 g/(m2·天))>朱槿(6.79 g/(m2·天))>九里香(6.53 g/(m2·天))>米仔蘭(6.48 g/(m2·天))>鵝掌藤(6.05 g/(m2·天))>含笑花(5.63 g/(m2·天))>狗牙花(5.33 g/(m2·天))>朱蕉(4.73 g/(m2·天))>變?nèi)~木(4.65 g/(m2·天))>紅背桂花(4.31 g/(m2·天))>茉莉花(4.25 g/(m2·天))>江邊針葵(4.23 g/(m2·天))>基及樹(2.21 g/(m2·天))，為城市園林綠化樹種選擇提供重要參考[49]；在對四川長寧毛竹林碳密度、碳儲量及其空間分配格局的研究發(fā)現(xiàn)，毛竹林年生產(chǎn)量為20.28 t/hm2，年固碳量為9.43 t/hm2，相當于每年固定CO2量34.57 t/hm2，固碳能力較強[50]。

高校灌木植被碳儲量調(diào)查以江南大學(xué)為例[51]，其中常綠喬木、常綠灌木、落葉喬木、落葉灌木的總碳儲量分別為534.504 t，120.834 t，34.839 t，40.070 t，單株碳儲量平均值分別為0.041 t/株，0.045 t/株，0.0008 t/m2，0.0013 t/m2。灌木碳儲量略小于喬木碳儲量，但灌木碳儲量總量達74.836t，常綠灌木碳儲量位于0.007～0.008 t/m2；落葉灌木碳儲量普遍超過0.01 t/m2，校園中灌木碳儲總量不可忽視。

在城市的小區(qū)中，喬灌木的綠化是必不可少的，以周家泉小區(qū)綠化設(shè)情況為例，灌木覆蓋面積不到草坪的1/6，但碳匯總量卻為草坪的2倍，說明了灌木在小區(qū)固碳中也是主要力量[52]。

3 討論

陸地生態(tài)系統(tǒng)最大的碳庫是森林，森林生態(tài)系統(tǒng)對于維護生態(tài)圈的碳平衡起著決定性作用。因此準確計量森林碳匯是解決全球大氣中CO2濃度含量過高的研究基礎(chǔ)，更是解決全球碳收支計量中的關(guān)鍵因素。灌叢作為森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是碳儲量的重要支撐，而且灌叢植被具有分布廣泛、生命力強、萌生力強、生產(chǎn)力高、適生范圍寬等喬木沒有的特點，能夠在很多土壤瘠薄的地區(qū)生存，繼續(xù)發(fā)揮固碳的能力?？梢姽嗄緟膊粌H在森林群落的組成及區(qū)域生態(tài)穩(wěn)定中占有一席之地，而且在固碳方面也有重要作用。所以精確統(tǒng)計在全球氣候變化的影響下我國灌叢分布面積和地區(qū)的消長，不僅對正確評價中國陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳儲量和碳交換具有重要的影響，還為全世界的碳儲研究提供了技術(shù)支撐。

在灌木碳儲量的計算方法中可以看出，不同的測算方法均有不同的優(yōu)劣勢力，所以將不同的碳儲量測算方法系統(tǒng)的結(jié)合起來，能正確的估算灌叢碳匯量，從而提高估算精度，也可以通過不斷進步的技術(shù)手段與數(shù)理方法結(jié)合起來，使得碳匯的測算更加科學(xué)合理。灌叢生態(tài)系統(tǒng)是一個復(fù)雜且龐大的動態(tài)系統(tǒng)，且在城市建設(shè)中，大量的灌叢植被參與到社區(qū)、校園、城區(qū)綠化中，因此在測算中應(yīng)該重視生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)部聯(lián)系及碳匯數(shù)據(jù)時空轉(zhuǎn)換等，建立一個完善的長期的連續(xù)觀測系統(tǒng)，更為直觀精確的監(jiān)測碳匯的動態(tài)變化，為中國生態(tài)系統(tǒng)碳儲量提供合理的參數(shù)和數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)。

隨著林業(yè)新業(yè)態(tài)的發(fā)展，森林生態(tài)系統(tǒng)的碳匯功能研究開展時間較長，已經(jīng)具有一定基礎(chǔ)，而城市園林灌叢綠地生態(tài)系統(tǒng)碳匯計量及其研究還缺乏科學(xué)的方法和系統(tǒng)的平臺，城市森林綠地作為以植物生態(tài)為基礎(chǔ)，并兼顧游憩等功能的有機體，其碳匯價值巨大。湖南省林業(yè)廳在國家林業(yè)局批復(fù)的第一個城市森林生態(tài)定位站——湖南長株潭城市群森林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測研究站的基礎(chǔ)上，在湖南省森林植物園成立湖南省城市森林研究中心，將借鑒森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯研究方法，加大灌叢植被和城市園林綠地碳儲量的長期研究，以其為該領(lǐng)域研究提基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和重要科技支撐。

[1] 侯學(xué)煜,中華人民共和國植被圖[M]. 北京:中國地圖出版社, 1982.

[2] 胡會峰,王志恒,劉國華,等.中國主要灌叢植被碳儲量[J].植物生態(tài)學(xué)報,2006,30(4):539-544.

[3] 向艷輝.萬峰山自然保護區(qū)灌木林特點及保護開發(fā)意見[J].林業(yè)調(diào)查規(guī)劃,2004,29(2):57-60.

[4] 李亞男,虞曉凡,許中旗,等.冀北山地2種典型灌叢的碳密度特征[J]. 林業(yè)科學(xué),2014,50(6):28-33.

[5] 于佳,陳宏偉,閆紅偉.沈陽市常用園林植物碳匯功能研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報,2015,35(8):94-97.

[6] 王曉輝.論發(fā)展灌木林在林業(yè)生態(tài)建設(shè)中的作用[J].科技信息,2010,25:818.

[7] 劉國華,傅伯杰,方精云.中國森林碳動態(tài)及其對全球碳平衡的貢獻[J].生態(tài)學(xué)報,2000,24(5):733-740.

[8] 周玉榮,于振良,趙士洞.我國主要森林生態(tài)系統(tǒng)碳貯量和碳平衡[J].植物生態(tài)學(xué)報,2000,24(5):518-522.

[9] 王效科,馮宗煒,歐陽志云.中國森林生態(tài)系統(tǒng)的植物碳儲量和碳密度研究[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2001,12( 1),13-16.

[10] 趙敏,周廣勝.中國森林生態(tài)系統(tǒng)的植物碳貯量及其影響因子分析[J].地理科學(xué),2004,24(1):50-54.

[11] Ni J.Carbon storage in grasslands of China[J].Journal of Arid Environments, 2002,50,205-218.

[12] Ni J.Forage yield based carbon storage in grasslands of China[J]. Climatic Change, 2004,67：237- 246.

[13] 王孝康,侯曉巍.我國的特殊灌木林資源[J].林業(yè)資源管理, 2014(Z1):13-16.

[14] 付達夫.西藏自治區(qū)灌木林碳儲量估算[J].中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃,2014,33(4):4-7.

[15] 魏韜書,白媛媛.內(nèi)蒙古灌木林的價值分析[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟,2016,5(9):52-56.

[16] 李欣,鄭廣芬,陳曉光,等.寧夏灌木碳儲量及其價值估算初探[J].寧夏工程技術(shù),2014,13(2),:189-192.

[17] 鞏文,鞏垠熙,奚存娃,等.甘肅省灌木林資源碳儲量估算及預(yù)測[J].林業(yè)資源管理,2014,6(3):87-90.

[18] 李明軍,杜明鳳,喻理飛.貴州省森林植被碳儲量、碳密度及其分布[J].西北林學(xué)院學(xué)報,2016,31(1):48-54，64.

[19] 呂景輝,任天忠,閆德仁.國內(nèi)森林碳匯研究概述[J].內(nèi)蒙古林業(yè)科技,2008,34(2):43-47.

[20] 劉存琦.灌木植物量測定技術(shù)的研究[J].草業(yè)學(xué)報,1994,3(4);61-65.

[21] 姜鳳歧,盧鳳勇.小葉錦雞兒灌叢地上生物量的預(yù)測模式[J].生態(tài)學(xué)報,1982,2(2):103-110.

[22] 馮宗煒,王效科.中國森林生態(tài)系統(tǒng)的生物量和生產(chǎn)力[M].北京:科學(xué)出版社,1999.

[23] 施維林,鐘宇鳴,程思嫻.城市植被碳匯研究方法及進展[J].蘇州科技學(xué)院學(xué)報:自然科學(xué)版,2013,30(1):59-64.

[24] 方精云.北緯中高緯度的森林碳庫可能遠小于目前的估算植物[J].生態(tài)學(xué)報,2000,24(5): 635-38.

[25] Dixon R K, Brown S, Houghton A, et al. Carbon pools and flux of global forest ecosystems[J]. Science,1994, 263: 185-190.

[26] Levine J S, Cofer W R, Cahoon D R,et al. Biomass Burning :A Driver f or Global Change [J] . Environmental Science and Technology, 1995, 29( 3): 120 A-125 A.

[27] 王效科,馮宗煒.中國森林生態(tài)系統(tǒng)中植物固定大氣碳的潛力[J].生態(tài)學(xué)雜志,2000,19(4): 72-74.

[28] Anderson Dean E, Verma Shashi B, Rosenberg Norman J. Eddy correlation measu rement s of CO2, latent heat, and sensible heat fluxes over a crop surface [J]. Boundary-Layer M et eo-rology,1984,29(3):263-272.

[29] 陳家宜,范邵華,趙傳峰,等.渦旋相關(guān)法測定湍流通量偏低的研究[J]. 大氣科學(xué),2006,5(3):423-432.

[30] 王文杰,祖元剛.基于渦度協(xié)方差法和生理生態(tài)法對落葉松林CO2通量的初步研究[J] . 植物生態(tài)學(xué)報,2007,31(1): 118-128.

[31] Desjardins R L. Description and evaluation of a sensible heat flux detector[J]. Boundary-Layer Meteorology, 1977, 11(2):147-154.

[32] 趙文景,丁娟娟.北京地區(qū)發(fā)展林業(yè)碳匯的SWOT分析[J].中國林業(yè)經(jīng)濟,2011，3(2):30-32.

[33] 石小亮,張穎,韓爭偉.森林碳匯計量方法研究綜述—基于北京市的選擇[J].林業(yè)經(jīng)濟,2014(11):44-49.

[34] 趙林,殷鳴放,陳曉非,等.森林碳匯研究的計量方法及研究現(xiàn)狀綜述[J].西北林學(xué)院學(xué)報, 2008,23(1): 59-63.

[35] 鄭朝暉,馬春霞,馬江林,等.四種灌木樹種固碳能力和能量轉(zhuǎn)化效率分析[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,50(22):4633-4635，4643.

[36] 趙燦,張宇清,秦樹高,等.3種典型沙生灌木NPP及其分配格局[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報,2014,36(5):62-67.

[37] 劉濤,黨小虎,劉國彬,等.黃土丘陵區(qū)3種退耕灌木林生態(tài)系統(tǒng)碳密度的對比研究[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2013,41(9):68-72，77.

[38] 徐永榮,王斗天,馮宗煒,等.天津濱海幾種人工植被的碳匯作用研究[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2003，22(6):603-607.

[39] 龐宏東,王曉榮,張家來,等.湖北省不同森林類型和不同地區(qū)間林下灌木層生物量和碳密度特征[J].西北林學(xué)院學(xué)報,2014, 29(6):46-51.

[40] 王曉榮,張家來,龐宏東,等.湖北省森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量及碳密度特征[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報,2015, 35(10):93-100.

[41] 李志剛,朱強,李健.寧夏4種灌木光合固碳能力的比較[J].草業(yè)科學(xué),2012,29(3):352-357.

[42] 史紅文,秦泉,廖建雄,等.武漢市10種優(yōu)勢園林植物固碳釋氧能力研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報,2011,31(10):89.

[43] 馬欽彥,陳遐林,王娟,等.6華北主要森林類型建群種的含碳率分析[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報,2002,24(Z1):96-100.

[44] 王迪生.基于生物量計測的北京城區(qū)園林綠地凈碳儲量研究[D],北京:北京林業(yè)大學(xué),2010.

[45] 楊曉梅,程積民,孟蕾.黃上高原天然柴松林碳儲量與碳密度特征[J].中國水土保持科學(xué),2010,8(2):41-45.

[46] 賀紅早,賀瑞坤,段旭,等.貴陽二環(huán)林帶主要造林樹種碳匯研究[J],安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2007.35(32):10270-10271.10293.

[47] 田勇燕,秦飛,言華,等.我國常見木本植物的含碳率[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,26:16166-16169.

[48] 王立.重慶主城區(qū)常見園林樹種及群落的碳匯能力研究[D].西南大學(xué),2013:14-20.

[49] 林欣,林晨菲,劉素青,等.18種常見灌木綠化樹種光合特性及固碳釋氧能力分析[J].熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué),2014,34(12):30-34.

[50] 張蕊,申貴倉,張旭東,等.四川長寧毛竹林碳儲量與碳匯能力估測[J].生態(tài)學(xué)報,2014,34(13):3592-3601.

[51] 戴越.城市園林植被碳儲量研究—以江南大學(xué)為例[J].經(jīng)濟師,2015(11):18-20.

[52] 趙亮,段漢明.城市居住小區(qū)的碳源—碳匯實證研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理,2012,37(4):76-81.

Researchingmethodsandcurrentsituationofshrubberycarbonstock

WU Linshi1,2， LIAO Juyang1,2， LIU Yan1,2，NIN Yabin3， LI Gaofei1,2

(1.Hunan Research Center of Urban Forest，Hunan Forest Botanical Garden，Changsha 410114，China; 2. Hunan Chang-Zhu-Tan City Cluster National Research Station of Forest Ecosystem，Changsha 410114，China； 3.Forest Bureau of Anhua County，Anhua 413500, China)

This article summarized the potential of carbon sequestration in the shrubbery, the quantitative methods and their pros and cons of carbon sink in shrubbery, the carbon storage ,the carbon sink capacity and it’s impact on forest carbon stocks of shrubbery over the country. Explains the importance of shrubbery carbon sinks, and put forward the carbon sinks in shrub.

shrubbery; ecosystem; quantitative methods; carbon sink; carbon storage

收稿日期：2016-09-13

美麗城鎮(zhèn)森林景觀的構(gòu)建技術(shù)研究與示范(201404301)

吳林世(1990-)，湖南省懷化市人，碩士，主要從事生態(tài)學(xué)、植物引種與保育研究。

Q 948.1

A

1003 — 5710(2016)06 — 0093 — 08

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2016. 06. 020

(文字編校：楊 駿)