基于城市小微森林的城市绿地碳储量评估：巴西小城市案例的上方生物量、碳储量及经济价值初探

《Urban Ecosystems》：Aboveground biomass, carbon stock, and economic valuation of a tiny forest in a small Brazilian City

　　

城市森林作为基于自然的解决方案日益受到关注，但小型城市森林残余斑块中上方生物量与碳储量的定量信息仍然有限，尤其是在小城市中。本研究旨在量化位于巴西东南部一处城市小微森林（Tiny Forest）的上方生物量、碳储量及其示意性经济估值。研究人员在2.76 ha区域内开展了全林树木清查，纳入所有胸径（DBH）≥ 5 cm的活立木。上方生物量采用为城市树木开发的异速生长方程进行估算，碳储量采用0.47的转换系数计算，示意性经济估值依据自愿碳市场的参考价格推导。清查共记录539株树木，隶属68个物种和24个植物科，本地物种占个体数的79.0%。上方生物量总量估算为95.09 Mg（34.45 Mg ha^?1），对应碳储量44.69 Mg（16.19 Mg C ha^?1）和163.88 Mg CO₂e。所储存碳的示意性经济估值为US$3,349.64。本地物种占估算碳储量的86.46%，其中Moquilea tomentosa和Handroanthus impetiginosus为主要贡献者。碳储量随物种组成和树木结构特征而变化，表明物种丰度本身并不能决定其对碳储量的贡献。这些发现表明，小型城市森林残余斑块可构成可测量的碳库，并为城市绿色基础设施规划提供地方尺度的信息。然而，这些估算代表的是单一时间点的碳储量，并未确立碳封存速率或经认证碳信用的潜在收益。

**研究背景与问题**

快速城市化驱动了城市扩张，促成了人口密集、污染严重的城市中心的形成。全球气候变化是当代主要挑战之一，它加剧了城市化的影响，包括城市温度升高以及对环境质量和人类福祉的冲击。城市化与工业化、道路交通等人类活动共同显著贡献温室气体排放，在全球尺度上加剧气候变化。在温室气体中，二氧化碳（CO₂）是近期全球变暖趋势的主要贡献者之一。因此，气候减缓策略既包括减少排放，也包括通过基于植被的途径增强陆地生态系统保持碳的能力。在城市自然策略中，行道树种植、绿地和城市森林构成重要的基于自然的解决方案（nature-based solutions），可改善城市环境条件并支撑生态系统功能。在此背景下，小微森林（Tiny Forest）概念作为在城市区域建立小尺度森林生态系统的特定途径而出现。与一般城市森林残余斑块不同，小微森林是人工建立的森林斑块，具有高种植密度和本地物种占优势的特征，旨在在有限空间内加速生态过程。尽管小微森林作为城市环境中的基于自然的解决方案日益受到关注，但对其上方生物量和碳储量的定量评估仍然有限。现有研究主要强调生物多样性、环境教育和城市生态效益，而关于生物量积累和碳储量的信息，尤其是在小城市中，仍然稀缺。这一知识缺口限制了对小微森林在城市绿色基础设施规划中贡献的理解。小城市往往缺乏实施大型森林恢复项目的空间和资源，因此评估小型城市森林可提供关于其积累生物量和储存碳能力的地方尺度相关信息，支持城市植被策略的决策。基于此，本研究旨在量化位于巴西东南部一个小城市的一处城市小微森林的上方生物量、碳储量及与碳储存相关的示意性经济估值。研究人员假设所评估的城市小微森林构成可测量的碳库，其碳储存格局受物种组成和树木结构特征的影响。

**关键技术方法**

研究人员在2.76 ha区域内开展了全林树木清查（2024年9月至11月），纳入胸径（DBH）≥ 5 cm的所有活立木，测量胸围（CBH）和树高（H），多茎树木计算等效直径（D_eq）。物种鉴定由植物学家完成，未能野外直接鉴定的物种送至Herbário Capixaba（CAP）鉴定，分类系统采用APG IV，物种原产地依据Flora e Funga do Brasil数据库判定。木材密度通过R环境中BIOMASS包的getWoodDensity函数获取，参照全球木材密度数据库（Global Wood Density Database），按物种、属、科层级依次赋值。上方生物量（AGB）采用Velasco和Chen（2019）为热带城市树木开发的异速生长方程估算，该方程纳入DBH、树高和木材密度。碳储量采用IPCC（2006）推荐的0.47碳分数计算，CO₂e按44/12分子量比换算。经济估值采用Ecosystem Marketplace（2025）报告的2024年自愿碳市场造林、再造林和植被恢复（ARR）项目平均价格US$20.44 tCO₂e^?1。研究区域位于巴西圣埃斯皮里图州南部热罗尼莫蒙泰鲁（Jer?nimo Monteiro）中心区域，气候按K?ppen分类为热带 savanna（Aw）。

**研究结果**

*城市小微森林的植物区系组成*：清查记录539株树木，隶属68个物种和24个植物科。物种丰度分布不均，十个最常见物种占全部个体的57.88%。Triplaris americana L.和Psidium guajava L.为最丰富物种，分别有54株和52株，其次为Moquilea tomentosa Benth.（48株）和Handroanthus impetiginosus（Mart. ex DC.）Mattos（43株）。在科级水平，Bignoniaceae和Fabaceae个体数最多，Fabaceae物种丰富度最高。本地物种426株（79.04%），外来物种113株（20.96%）。

*上方生物量、碳储量与经济估值*：上方生物量总计95.09 Mg，对应44.69 Mg C和163.88 Mg CO₂e。按面积计，上方生物量约34.45 Mg ha^?1，碳储量16.19 Mg C ha^?1，CO₂e储量59.38 Mg CO₂e ha^?1。树木密度为195株 ha^?1，断面积为5.92 m² ha^?1。基于所采用碳价，现存碳储量对应示意性总经济价值US$3,349.64。

*物种对碳储量的贡献*：本地物种占38.64 Mg C，即上方碳储量的86.46%，高于其相对丰度；本地与外来物种的示意性经济价值分别为US$2,896.19和US$453.45。物种间上方生物量差异显著，Moquilea tomentosa生物量最高（18,587.22 kg），其次为Cedrela odorata（8,613.70 kg）、Handroanthus impetiginosus（6,966.49 kg）和Enterolobium contortisiliquum（5,298.41 kg）；这四个物种合计占清查个体的22.45%，却占估算上方碳储量的41.50%。相反，两个最丰富物种Triplaris americana和Psidium guajava合计占个体的19.67%，但仅贡献碳储量的3.86%。Moquilea tomentosa兼具较高平均DBH和较多个体数，碳储量最高；Cedrela odorata平均DBH较高但个体较少；Handroanthus impetiginosus碳储量可观，与较大丰度和较低平均DBH相关。

**讨论与结论**

碳储量在树种间分布不均，物种丰度并不必然对应碳储存，如Handroanthus impetiginosus与Psidium guajava个体数相近但贡献迥异，以及Moquilea tomentosa在估算碳储量中的主导地位。各物种贡献反映其丰度与构成树木生物量的组合，说明评估城市植被碳储量时群落组成和树木结构的重要性。树体尺寸和木材密度是本研究所用异速生长方程的组成变量，其与估算生物量的关联部分反映模型的数学结构，不应解释为独立统计证据。社区水平上，估算上方碳储量16.19 Mg C ha^?1刻画了2.76 ha城市森林斑块内活立木的碳储存；碳储量按每公顷计算使用整个2.76 ha场地，包括建筑、通道和开放空间，因此与仅针对树冠覆盖表面计算的值不直接等同。缺乏林分年龄和建群历史记录进一步限制了涉及植被发育和碳积累随时间变化的比较。本地物种占多数个体和上方碳储量的大部分，其贡献与群落中的代表性和取样树木的生物量相关，而非证明其固有碳储存能力高于外来物种。本研究量化的碳代表清查时活体上方生物量中储存的量，不应解释为碳封存速率。经济估值基于ARR项目参考价格US$20.44 tCO₂e^?1，现存上方碳储量对应示意性总价值US$3,349.64，但不应解释为碳信用交易的潜在收益，因为现存碳储量不等同于经核证的碳清除。生物量和碳估算存在若干不确定性来源：异速生长模型适用性、树高测量、木材密度赋值、DBH ≥ 5 cm最小纳入阈值以及固定碳分数0.47。未计算正式的不确定性传播和置信区间，因此估算值应解释为近似量而非精确测量。遥感进展（如无人机摄影测量和LiDAR）为改善城市树木结构刻画提供了机会。研究结论指出：所评估的城市小微森林构成可测量的上方生物量和碳库，支持研究假设，证明该植被在地方尺度上对碳储存的贡献；物种间碳储量差异反映植物区系组成和树木结构特征的综合影响，表明物种丰度本身不能决定其对碳储存的贡献；示意性经济估值为所评估森林储存的碳提供货币参考，但不代表财务回报或经认证碳信用；研究结果有助于理解小型城市森林残余斑块作为绿色基础设施组成部分的作用，尤其在小城市中关于生物量和碳储量的地方信息仍然有限；然而结果受限于单一地点和单次清查，无法就碳封存速率或长期气候减缓有效性得出结论，需要在不同城市环境中开展进一步研究并结合重复清查，以评估碳储量的持久性并支持更广泛的城市植被规划策略。