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一畝樹林究竟能放多少氧氣?

媒體:中國綠色時(shí)報(bào)  作者:潘春芳
專業(yè)號(hào):中國綠色碳匯基金會(huì) 2015/5/8 10:16:14

近日,一條“一畝樹林放出的氧氣可供65人呼吸一輩子”的帖子在微信朋友圈內(nèi)廣為傳播。帖子還列出許多指標(biāo),如“1畝樹林一年可吸收各種粉塵20噸-60噸,1畝樹林一天可吸收二氧化碳67公斤,1畝樹林可以釋放氧氣約49公斤”等等。帖子在呼喚人們生態(tài)意識(shí)的同時(shí),也引來不少人的質(zhì)疑。

有人認(rèn)為,樹木的大小、形態(tài)、葉形千差萬別,生長環(huán)境也千差萬別,簡(jiǎn)單地把一棵樹的生態(tài)價(jià)值量化到某一個(gè)數(shù)字顯然有失偏頗。但也有人認(rèn)為,這并不意味著樹木的固碳釋氧量毫無邊界,最起碼應(yīng)該有一個(gè)大概的范疇或者一個(gè)靠譜的數(shù)量級(jí)?針對(duì)這些疑惑,《中國綠色時(shí)報(bào)》記者通過咨詢專家、查閱文獻(xiàn)等方式,試圖驗(yàn)證三個(gè)問題:1畝樹林放出的氧氣真的可供65人呼吸一輩子嗎?1畝樹林1天可吸收多少公斤二氧化碳?釋放多少公斤氧氣?

我們知道,植物的光合作用是指葉綠體在可見光的照射下,將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物,并釋放出氧氣的生化過程,并且,人類已經(jīng)可以用化學(xué)方程式來表達(dá)光合作用的反應(yīng)過程,其總反應(yīng)方程式可以簡(jiǎn)化為CO2 4H2O→CH2O 3H2O O2,也就是說,植物吸收的二氧化碳量和放出的氧氣量從原理上講,是可以量化的。

目前,科研中常用美國LI-COR公司生產(chǎn)的Li-6400便攜式光合儀來測(cè)量植物的凈光合速率,即總光合速率減去呼吸速率的結(jié)果。2014年,北京林業(yè)大學(xué)碩士胡耀升曾在西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)上發(fā)表過一篇學(xué)術(shù)論文——《北京市幾種綠化樹種的光合特性及其生態(tài)效益比較》。作者用Li-6400便攜式光合儀測(cè)量了一天中6:00-18:00期間水曲柳、火炬樹、七葉樹、珙桐、刺槐、側(cè)柏、油松、臭椿8個(gè)綠化樹種的凈光合速率。

在這里,根據(jù)葉形和生態(tài)特性僅選擇2個(gè)代表樹種:臭椿和油松。其中,臭椿為羽狀復(fù)葉的落葉喬木,油松為常綠針葉喬木。

論文中的數(shù)據(jù)顯示:平均胸徑11.4厘米的臭椿,每平方米葉片每天固定二氧化碳19.36克(推算為9.8升)、釋放氧氣14.08克(9.8升);平均胸徑7.8厘米的油松,每平方米葉片每天固定二氧化碳5.97克(推算為3升)、釋放氧氣4.34克(3升)。

1畝地上方的總?cè)~面積有多少呢?科研中通常用葉面積指數(shù)來計(jì)算。葉面積指數(shù)是指單位土地面積上植物葉片總面積占土地面積的倍數(shù),事實(shí)上這是一個(gè)通過一定的方法得到的估算值。

葉面積指數(shù)×土地面積即為林冠層的葉片總面積。根據(jù)北京林業(yè)大學(xué)碩士生申曉瑜在畢業(yè)論文《北京常見園林植物葉面積指數(shù)模型研究》中的葉面積指數(shù)回歸方程推算,胸徑11.4厘米的臭椿葉面積指數(shù)為4.0,胸徑7.8厘米的油松的葉面積指數(shù)為1.6。

因此,理想密度下,1畝平均胸徑11.4厘米的臭椿樹,每天固定二氧化碳51.7公斤(19.39克/平方米×4.0×666.7平方米/畝),釋放氧氣37.5公斤,所釋放的氧氣折合體積2.61萬升(9.8升/平方米×4.0×666.7平方米/畝)。同理計(jì)算,1畝平均胸徑7.8厘米的油松林,每天固定二氧化碳6.37公斤,釋放氧氣3.04公斤,所釋放的氧氣折合體積0.21萬升。

到這里,后兩個(gè)問題已經(jīng)有了答案。“1畝樹林一天可吸收二氧化碳67公斤,1畝樹林可以釋放氧氣約49公斤”是可能的,比如上述臭椿林的固碳量(51.7公斤)和釋氧量(37.5公斤)就很接近。

再來看第一個(gè)問題,1畝樹林1年放出的氧氣可供多少人呼吸?

根據(jù)美國生物學(xué)家約翰·羅丹的測(cè)算,1個(gè)普通人1年需要的氧氣數(shù)量是13萬升。1畝樹林1年能產(chǎn)生多少氧氣?

在北方,落葉喬木只在生長季進(jìn)行光合作用,如果按180天生長期計(jì)算,上述1畝臭椿林1年可釋放氧氣469.8萬升(2.61萬升/天×180天),可供36個(gè)人呼吸一年。但我國南方有很多常綠闊葉喬木,它們的樹形、葉量和臭椿相當(dāng),它們的葉片1年365天都可以進(jìn)行光合作用,這樣計(jì)算,類似的1畝林地1年產(chǎn)生的氧氣可供73人呼吸1年(2.61萬升/天×365天÷13萬升/人);而1畝油松林1年產(chǎn)生的氧氣僅夠6個(gè)人呼吸1年。

綜上所述,“一畝樹林放出的氧氣可供65人呼吸一輩子”這種表述有歧義,1畝樹林多長時(shí)間內(nèi)釋放的氧氣可供65人呼吸一輩子?事實(shí)上,通過計(jì)算,我們已經(jīng)知道,這里的時(shí)間跨度說的是人的一輩子,如果換個(gè)說法,說成“1畝樹林1年放出的氧氣可供65人呼吸1年”可能更靠譜。

但我們應(yīng)該謹(jǐn)記,以上僅僅是一個(gè)粗略的對(duì)比。不同樹種、不同大小的樹、不同的種植密度的樹、南方和北方的樹,它們每天釋放的氧氣量有很大差別,有的多到幾十公斤,有的只有幾公斤。況且,上述估算中利用的凈光合速率數(shù)據(jù),僅僅是白天6:00-18:00期間的,而夜間,樹木的呼吸會(huì)消耗掉一些氧氣,釋放二氧化碳,同時(shí),林下枯落物分解等過程也會(huì)釋放二氧化碳,所以,1畝樹林1年向大氣貢獻(xiàn)的氧氣也許沒那么多。

在這里,我們有必要談一下碳匯和碳源的概念。“碳匯”是指從空氣中清除二氧化碳的過程、活動(dòng)、機(jī)制,也指自然界中碳的寄存體;“碳源”是指二氧化碳?xì)怏w成分從地球表面進(jìn)入大氣,或者大氣中由其他物質(zhì)經(jīng)化學(xué)過程轉(zhuǎn)化為二氧化碳?xì)怏w成分的過程、活動(dòng)、機(jī)制,也指自然界中釋放碳的主體。

森林在碳匯中發(fā)揮著不可替代的作用,這是國內(nèi)外公認(rèn)的事實(shí)。但是,并不是所有的森林時(shí)時(shí)刻刻都是碳匯,這是因?yàn)椋稚鷳B(tài)系統(tǒng)因?yàn)楹粑饔煤臀⑸锓纸獾仍?,也在不斷釋放二氧化碳。比如,就全年而言,一般森林都是碳匯,但在非生長季,土壤釋放出的二氧化碳量可能會(huì)與森林植物固定的二氧化碳量持平或者更多,這時(shí)候森林就成為碳源而不是碳匯。此外,當(dāng)植物幼小或者衰老時(shí),其生長活力不是很強(qiáng),光合作用能力非常有限,所以很有可能是碳源,而當(dāng)植物處于生長旺盛期時(shí),其固定的二氧化碳就會(huì)大大超過土壤釋放的二氧化碳量。

發(fā)展和保護(hù)森林有助于提高森林的碳匯能力,而砍伐、火燒、蟲害、風(fēng)災(zāi)等干擾,有可能會(huì)增加森林的碳釋放。但總體上講,森林吸收二氧化碳投入少、成本低、簡(jiǎn)單易行,有利于保護(hù)生物多樣性,還有助于增加農(nóng)民就業(yè)與收入、消除貧困,森林碳匯功能日益受到重視。在《中國應(yīng)對(duì)氣候變化國家方案》《中國應(yīng)對(duì)氣候變化的政策與行動(dòng)》兩個(gè)政策文件中,我國政府把林業(yè)納入減緩和適應(yīng)氣候變化的重點(diǎn)領(lǐng)域,要求全力打好“森林碳匯”這張牌,充分發(fā)揮林業(yè)在應(yīng)對(duì)氣候變化中的特殊作用。

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