華南居住區(qū)綠地碳匯作用研究及其在全生命周期碳收支評(píng)價(jià)中的應(yīng)用.pdf

1、縱觀當(dāng)今世界，全球變暖已日益引起廣泛的重視，因而促進(jìn)了低碳經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，低碳研究開始成為目前的研究熱點(diǎn)。在建筑領(lǐng)域，與建筑節(jié)能、綠色建筑和生態(tài)建筑相關(guān)的科研工作取得了顯著的成效，但是低碳建筑、低碳居住區(qū)和低碳城市的研究則剛剛起步。低碳研究包括碳源和碳匯兩個(gè)方面的內(nèi)容，建筑可歸屬于碳源，居住區(qū)和城市則同時(shí)包含這兩個(gè)方面的內(nèi)容。作者選擇了居住區(qū)這個(gè)中觀尺度進(jìn)行研究，就是希望能夠承上啟下上，即用低碳居住區(qū)的研究成果指導(dǎo)低碳建筑的研究，同時(shí)為

2、低碳城市的研究奠定基礎(chǔ)。居住區(qū)的碳源主要包括建筑碳源和社會(huì)碳源，碳匯則主要來自居住區(qū)綠地。建筑碳源和社會(huì)碳源目前有大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可供參考，而居住區(qū)綠地碳匯基礎(chǔ)數(shù)據(jù)卻相對(duì)缺乏，因而本文將進(jìn)行以綠地碳匯為重點(diǎn)的居住區(qū)低碳研究。
　　 研究人員很早就開始了關(guān)于植物光合、植物呼吸和土壤呼吸的微觀機(jī)理研究，已經(jīng)取得了非常豐碩的研究成果，而從應(yīng)用角度出發(fā)的綠地碳匯計(jì)算研究則近些年才興起。其中，生物量法和植物光合速率法是比較典型的綠地碳匯計(jì)算

3、方法：生物量法進(jìn)行計(jì)算時(shí)主要考慮首尾時(shí)間點(diǎn)，忽略中間狀態(tài)的研究；光合速率法進(jìn)行計(jì)算時(shí)盡管考慮了中間狀態(tài)，但由于取點(diǎn)受限導(dǎo)致不能準(zhǔn)確地描述中間各點(diǎn)的狀態(tài)，因此它們都不能實(shí)現(xiàn)對(duì)綠地碳匯實(shí)時(shí)和連續(xù)的精細(xì)描述。本文的研究目的就是要實(shí)現(xiàn)居住區(qū)綠地碳排放和碳吸收的逐時(shí)描述，因此提出了建立基于典型氣象年的全年逐時(shí)綠地碳匯數(shù)學(xué)模型的目標(biāo)，它由逐時(shí)植物呼吸碳排放方程、逐時(shí)土壤呼吸碳排放方程和逐時(shí)植物光合碳吸收方程組成。為此，必須建立逐時(shí)植物光合速率方程、

4、逐時(shí)植物呼吸速率方程、逐時(shí)植物葉面積方程和逐時(shí)土壤呼吸方程。
　　 水、光和熱是影響植物生長(zhǎng)的重要環(huán)境因子，這些環(huán)境因子的變化會(huì)引起綠地碳匯作用的變化。本文選取了光強(qiáng)、溫度和濕度三個(gè)主要環(huán)境因子作為變量，通過試驗(yàn)研究它們與綠地碳匯之間的關(guān)系，然后對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行回歸分析以建立綠地碳匯的數(shù)學(xué)模型。由于自然狀態(tài)下全年逐時(shí)數(shù)據(jù)的獲取工作量非常巨大，以現(xiàn)有資源投入的水平很難完成這項(xiàng)工作，因而本文提出了基于典型氣象年數(shù)據(jù)的模擬測(cè)試的新方法。

5、
　　 本文提出的模擬測(cè)試的新方法，就是在人工模擬環(huán)境因素的條件下測(cè)試植物的光合速率和呼吸速率，建立逐時(shí)的環(huán)境因素與植物光合速率和呼吸速率之間的量化關(guān)系。這種試驗(yàn)方法很好地解決了在自然狀態(tài)下測(cè)試時(shí)環(huán)境因素不可控的弊端。本文進(jìn)行模擬測(cè)試時(shí)，通過均勻設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行環(huán)境因素組合，從而極大地減少了測(cè)試工作量。為驗(yàn)證模擬測(cè)試的有效性，作者還提出了植物光合和植物呼吸的對(duì)比測(cè)試方法，即設(shè)定相同的環(huán)境因素，對(duì)比實(shí)際測(cè)試與模擬測(cè)試條件下植物的光合

6、速率和呼吸速率，然后分析這些數(shù)據(jù)以確定模擬測(cè)試是否能夠代替實(shí)際測(cè)試。植物葉面積和土壤呼吸測(cè)試雖然受測(cè)試條件限制采用常規(guī)方法，但仍是為綠地碳匯逐時(shí)模型服務(wù)的，這兩個(gè)測(cè)試的目的是要建立基于典型氣象年的逐時(shí)植物葉面積方程和逐時(shí)土壤呼吸方程。
　　 對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果表明作者實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的目標(biāo)。經(jīng)過對(duì)荔枝公園6種植物光合對(duì)比測(cè)試數(shù)據(jù)、居住區(qū)8種植物光合對(duì)比測(cè)試數(shù)據(jù)和梅林公園78種植物光合對(duì)比測(cè)試數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)模擬測(cè)試條件下的植物光合速

7、率與實(shí)際測(cè)試條件下的植物光合速率具有很好的擬合性，因此證明了植物光合模擬測(cè)試的可行性。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了梅林公園78種植物的植物光合模擬測(cè)試，得到了擬合度極高的78種植物的冬季逐時(shí)光合速率方程。經(jīng)過對(duì)荔枝公園6種植物呼吸對(duì)比測(cè)試數(shù)據(jù)和居住區(qū)8種植物呼吸對(duì)比測(cè)試數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)模擬測(cè)試條件下的植物呼吸速率與實(shí)際測(cè)試條件下的植物呼吸速率具有很好的擬合性，從而證明了植物呼吸模擬測(cè)試的可行性。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了梅林公園78種植物的呼吸模擬測(cè)試，得

8、到了擬合度極高的78種植物的冬季逐時(shí)呼吸速率方程。通過對(duì)葉面積測(cè)試和土壤呼吸測(cè)試數(shù)據(jù)的分析，本文還建立了78種植物的年度葉面積方程和78種植物下覆土壤的逐時(shí)呼吸速率方程。
　　 本文提出了基于建筑系統(tǒng)、社會(huì)系統(tǒng)和綠地系統(tǒng)的居住區(qū)全生命周期碳收支計(jì)算框架，然后以綠地碳匯研究成果(即綠地碳匯逐時(shí)數(shù)學(xué)模型)為基礎(chǔ)，提出了居住區(qū)全生命周期碳收支的具體計(jì)算方法。該計(jì)算方法體現(xiàn)了“全員”、“全程”、“動(dòng)態(tài)”和“精確”四大原則，即內(nèi)容涵蓋了所

9、有的碳行為主體，時(shí)間覆蓋了整個(gè)居住區(qū)的全生命周期，考慮了各碳行為主體在全生命同期中的動(dòng)態(tài)變化，通過逐時(shí)的計(jì)算力求精細(xì)。在實(shí)例計(jì)算中本文給出了碳收支計(jì)算的具體操作方法，深圳市某小區(qū)的碳收支計(jì)算結(jié)果表明：碳源與碳匯的數(shù)量比例為29:1，在居住區(qū)全生命周期中碳源和碳匯嚴(yán)重失衡；在碳源構(gòu)成中，社會(huì)碳源與建筑碳源的比例為4.6:1，社會(huì)碳源成為影響碳收支平衡的重要因素。
　　 最后本文對(duì)“零碳”、“低碳”居住區(qū)的建設(shè)進(jìn)行了探討。結(jié)果表明通