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價中的應(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。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方面的內(nèi)容，建筑可歸屬于碳源，居住區(qū)和城市則同時包含這兩個方面的內(nèi)容。作者選擇了居住區(qū)這個中觀尺度進(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碳源，碳匯則主要來自居住區(qū)綠地。建筑碳源和社會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)卻相對缺乏，因而本文將進(jìn)行以綠地碳匯為重點的居住區(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算

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

4、逐時植物呼吸速率方程、逐時植物葉面積方程和逐時土壤呼吸方程。
　　 水、光和熱是影響植物生長的重要環(huán)境因子，這些環(huán)境因子的變化會引起綠地碳匯作用的變化。本文選取了光強(qiáng)、溫度和濕度三個主要環(huán)境因子作為變量，通過試驗研究它們與綠地碳匯之間的關(guān)系，然后對試驗結(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工作，因而本文提出了基于典型氣象年數(shù)據(jù)的模擬測試的新方法。

5、
　　 本文提出的模擬測試的新方法，就是在人工模擬環(huán)境因素的條件下測試植物的光合速率和呼吸速率，建立逐時的環(huán)境因素與植物光合速率和呼吸速率之間的量化關(guān)系。這種試驗方法很好地解決了在自然狀態(tài)下測試時環(huán)境因素不可控的弊端。本文進(jìn)行模擬測試時，通過均勻設(shè)計的方法進(jìn)行環(huán)境因素組合，從而極大地減少了測試工作量。為驗證模擬測試的有效性，作者還提出了植物光合和植物呼吸的對比測試方法，即設(shè)定相同的環(huán)境因素，對比實際測試與模擬測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)以確定模擬測試是否能夠代替實際測試。植物葉面積和土壤呼吸測試雖然受測試條件限制采用常規(guī)方法，但仍是為綠地碳匯逐時模型服務(wù)的，這兩個測試的目的是要建立基于典型氣象年的逐時植物葉面積方程和逐時土壤呼吸方程。
　　 對試驗數(shù)據(jù)的分析結(jié)果表明作者實現(xiàn)了預(yù)期的目標(biāo)。經(jīng)過對荔枝公園6種植物光合對比測試數(shù)據(jù)、居住區(qū)8種植物光合對比測試數(shù)據(jù)和梅林公園78種植物光合對比測試數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)模擬測試條件下的植物光合速

7、率與實際測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試，得到了擬合度極高的78種植物的冬季逐時光合速率方程。經(jīng)過對荔枝公園6種植物呼吸對比測試數(shù)據(jù)和居住區(qū)8種植物呼吸對比測試數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)模擬測試條件下的植物呼吸速率與實際測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試，得

8、到了擬合度極高的78種植物的冬季逐時呼吸速率方程。通過對葉面積測試和土壤呼吸測試數(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呼吸速率方程。
　　 本文提出了基于建筑系統(tǒng)、社會系統(tǒng)和綠地系統(tǒng)的居住區(qū)全生命周期碳收支計算框架，然后以綠地碳匯研究成果(即綠地碳匯逐時數(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算方法。該計算方法體現(xiàn)了“全員”、“全程”、“動態(tài)”和“精確”四大原則，即內(nèi)容涵蓋了所

9、有的碳行為主體，時間覆蓋了整個居住區(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態(tài)變化，通過逐時的計算力求精細(xì)。在實例計算中本文給出了碳收支計算的具體操作方法，深圳市某小區(qū)的碳收支計算結(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，社會碳源與建筑碳源的比例為4.6:1，社會碳源成為影響碳收支平衡的重要因素。
　　 最后本文對“零碳”、“低碳”居住區(qū)的建設(shè)進(jìn)行了探討。結(jié)果表明通