低碳園林技術(shù)路徑及關(guān)鍵措施

李鵬宇，李 毅，郭逸凡

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，江蘇南京 210095)

低碳 (Low-carbon)即降低二氧化碳的排放量，是倡導(dǎo)人們?cè)谏a(chǎn)、生活中盡量減少碳的排放，減少能源浪費(fèi)和降低廢氣排放的具體化。低碳園林屬低碳經(jīng)濟(jì)范疇，是一種可持續(xù)發(fā)展的園林模式，從資源和環(huán)境保護(hù)兩方面入手，通過合理的設(shè)計(jì)和技術(shù)措施，節(jié)約能源，強(qiáng)化園林綠化減排作用，實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用，從而減少碳及其他污染物的排放，延長(zhǎng)園林的“生命周期”，是應(yīng)對(duì)全球氣候變化很重要的戰(zhàn)略舉措［1］。

1 低碳園林概念

低碳園林是指在滿足城市園林綠地的主要功能的前提下，在整個(gè)綠地的生命周期內(nèi)，通過合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)，讓園林綠地發(fā)揮最大的生態(tài)效益。包括設(shè)計(jì)選擇、施工方法以及隨后的日常維護(hù)過程，都要盡可能減少資源的消耗。簡(jiǎn)言之，低碳園林是以高觀賞、低污染、高碳匯以及低能耗等為主要特征的園林形式。具體包含4個(gè)方面的內(nèi)容:(1)最大限度地發(fā)揮生態(tài)效益與環(huán)境效益;(2)滿足人們合理的物質(zhì)需求與精神需求;(3)最大限度節(jié)約自然資源與各種能源，提高資源能源利用率;(4)以最合理的投入獲得最適宜的綜合效益［2］。

2 低碳園林技術(shù)路徑

低碳風(fēng)景園林除強(qiáng)調(diào)因地制宜，就地取材，減少高能耗工業(yè)產(chǎn)品使用外，與普通園林的最大差別在于定性分析、定量減少二氧化碳排放量，千方百計(jì)提高能源使用效率。其主要規(guī)則如下。

2.1 減少項(xiàng)目全周期的碳足跡

碳足跡是指生產(chǎn)、生活個(gè)體或群體日常釋放的溫室氣體數(shù)量，通常被用來衡量人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響。風(fēng)景園林每個(gè)項(xiàng)目要素在其營(yíng)造和維護(hù)階段都存在相應(yīng)的碳足跡。因此項(xiàng)目建設(shè)須經(jīng)過嚴(yán)格的碳評(píng)估，以控制其碳排放量。該評(píng)估不但應(yīng)在項(xiàng)目實(shí)施前進(jìn)行，還需持續(xù)到項(xiàng)目實(shí)施后的跟蹤測(cè)量，以確保項(xiàng)目既滿足使用需求，后續(xù)又沒有過量能源消耗和二氧化碳排放，確保項(xiàng)目對(duì)社會(huì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生正影響。

2.2 選擇“碳友好”園林材料

影響碳排放量最直接的方法就是通過選擇“碳友好”材料，來實(shí)現(xiàn)低碳愿望。其衡量標(biāo)準(zhǔn)是著重考慮材料的碳成本，包括其生長(zhǎng)、制造、收獲采掘、運(yùn)輸?shù)冗^程中所排放的二氧化碳量，以及在這些過程中所自耗的能源和產(chǎn)生的廢物等等。碳成本較低的材料就是“碳友好”的材料。因此，園林材料的地方性也應(yīng)該作為“碳友好”的重要選擇條件。

2.3 控制園林施工中的碳排放

園林施工機(jī)械設(shè)備往往大量耗費(fèi)石化能源，這很容易造成污染、噪聲、交通堵塞、破壞環(huán)境等一系列問題。如果風(fēng)景園林師選擇減少機(jī)械作業(yè)的方式建設(shè)園林景觀，會(huì)有效減少上述問題，從而降低項(xiàng)目施工過程中的碳排放，并減少大型機(jī)械作業(yè)對(duì)于土壤和植物的危害。

2.4 降低園林維護(hù)的碳成本

設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)風(fēng)格、材料選擇和對(duì)風(fēng)景園林養(yǎng)護(hù)的規(guī)劃，都將影響維護(hù)所需的碳成本。園林項(xiàng)目在施工期間的碳成本是一次性成本，而維護(hù)時(shí)期的碳成本則是持續(xù)的，可以十幾年、幾十年甚至上百年。城市的公園、綠地等園林空間為了滿足特定的功能和美學(xué)要求，經(jīng)常需要將其保持在某種狀態(tài)下，因此要運(yùn)用灌溉、施肥、修剪等多種手段進(jìn)行長(zhǎng)期養(yǎng)護(hù)。由此會(huì)帶來持續(xù)不斷的二氧化碳排放［3］。

如果風(fēng)景園林師在設(shè)計(jì)之初更多地考慮景觀生態(tài)學(xué)原理，利用生態(tài)的、可持續(xù)和自維持的方法及手段去適應(yīng)生態(tài)系統(tǒng)的變化，就能把風(fēng)景園林長(zhǎng)期維持所需的碳成本控制在相對(duì)低的標(biāo)準(zhǔn)之下。例如用野草取代人工草，多年生宿 (球)根花卉代替一年生草花，多用喬木，選擇適宜粗放管理的植物品種等，這樣既提高園林綠地的生態(tài)效應(yīng)，又有效減少維護(hù)成本。

2.5 增強(qiáng)碳匯功能，改善生態(tài)環(huán)境

具體體現(xiàn)在多建自然生態(tài)景觀，少建硬地廣場(chǎng)和草坪廣場(chǎng)，限建高耗電的人工瀑布、噴泉，多建利于居民戶外健身、增氧、減少熱島效應(yīng)的林蔭地等，保護(hù)山體、河流、沼澤等在城鄉(xiāng)的原始位置，積極引導(dǎo)市區(qū)通風(fēng)，改善居住小區(qū)熱島效應(yīng)等［4］。據(jù)測(cè)算，每公頃的闊葉林每年大約吸收360 t碳當(dāng)量，針葉林吸收930 kg碳當(dāng)量，草坪吸收870 kg碳當(dāng)量，林木每生長(zhǎng)1 m3平均吸收1.83 t二氧化碳。由此看來，植樹造林、保護(hù)濕地、提高城市綠地率和三維綠量，將大氣中的溫室氣體 (以CO2為主)儲(chǔ)存于植物根際或土壤中，固碳減碳，擴(kuò)大碳匯，這是當(dāng)前最實(shí)際的減碳途徑之一［5］。王麗勉等［6］對(duì)上海地區(qū)151種植物進(jìn)行光合速率的測(cè)定，發(fā)現(xiàn)垂柳、木芙蓉和醉魚草的固碳釋氧能力較強(qiáng)，而槭屬植物較弱。趙萱［7］對(duì)青島市城陽(yáng)區(qū)11種主要地被植物進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)火棘、黃花鳶尾，鳶尾固碳能力強(qiáng)，而金葉女貞、五葉地錦和大葉黃楊固碳能力弱。此外，固碳能力較強(qiáng)的植物還有垂柳、糙葉樹、烏桕、麻櫟、醉魚草、木芙蓉、荷花、蝴蝶花、火棘、錦帶、刺槐、桃、夾竹桃、金鐘花、金葉女貞、廣玉蘭、槐樹、喜樹、懸鈴木、香樟、枇杷等。

2.6 延長(zhǎng)園林的生命周期

風(fēng)景園林的生命周期是指園林景觀可保持多長(zhǎng)時(shí)間不被移除和更新。對(duì)于現(xiàn)代城市而言，園林往往只有20～30年的使用壽命，很多項(xiàng)目的生命周期甚至更短。

典型的城市更新包括對(duì)原有場(chǎng)地、材料的大規(guī)模挖掘和移除，以及新的設(shè)計(jì)和建造。如此疊加帶來異常高的綜合碳成本，究其原因，關(guān)鍵在于某些風(fēng)景園林項(xiàng)目并未形成持久的自然美感和生態(tài)效益，缺乏人性化，不符合社會(huì)的真正需求。類似的物質(zhì)性問題通過設(shè)計(jì)師深入的場(chǎng)地調(diào)查、分析和對(duì)材料的了解是可以被逐一解決的。

3 低碳園林措施

風(fēng)景園林師不能只熱衷于空間和形態(tài)的推陳出新，應(yīng)在城市物理環(huán)境和社會(huì)環(huán)境不斷改變的情況下，通過創(chuàng)造新的低碳、“長(zhǎng)壽”園林來緩解和降低碳排放，改善人居環(huán)境，展示園林景觀的靈性和生命力。

3.1 構(gòu)建穩(wěn)定的鄉(xiāng)土植物群落

以《南京市雨花臺(tái)風(fēng)景區(qū)植物景觀詳細(xì)規(guī)劃》為例 (圖1)，植物群落構(gòu)建的方法措施有6條。

維護(hù)原生種群和區(qū)系，保護(hù)古樹名木和現(xiàn)有大樹，培育地帶性樹種和特有植物群落。

因境制宜恢復(fù)、提高植被覆蓋，以適地適樹的原則擴(kuò)大林地;樹種選擇時(shí)重點(diǎn)考慮對(duì)生物多樣性的保護(hù)和維持，謹(jǐn)慎選擇、充分調(diào)查，實(shí)現(xiàn)各種生物間協(xié)調(diào)共生。

對(duì)各類植物群落的植被覆蓋率、林木郁閉度、植物結(jié)構(gòu)、季相變化、主要樹種、地被與攀緣植物等，應(yīng)有明確的分區(qū)分級(jí)控制性指標(biāo)及要求。

充分考慮鳥類棲息和覓食需求，減少鳥類不愿棲息的樹種，如蘇鐵、芭蕉、檜柏、夾竹桃等，增加常綠闊葉樹種 (女貞、肉桂、桂花、珊瑚樹、胡頹子、黃馨、竹叢等)，以及鳥類最嗜食的樹種，如桃、杏、李、梨、櫻桃、郁李、懸鉤子、葡萄、柿、批把、楊梅、胡頹子、構(gòu)樹、無花果、山茱萸、桑、棗等。

利用和創(chuàng)造多種類型的植物景觀和景點(diǎn)，重視植物的文化意義，方便專題游覽和環(huán)境活動(dòng)。

植物景觀分布應(yīng)同其他內(nèi)容的規(guī)劃分區(qū)相互協(xié)調(diào);在居民社會(huì)用地范圍內(nèi)，應(yīng)保持一定比例的高綠地率或高覆蓋率控制區(qū)。

3.2 雨水利用與水處理措施

我國(guó)第一個(gè)同時(shí)采用雨水和中水作為景觀水源的大型城市公園是北京奧林匹克森林公園。設(shè)計(jì)師將雨水收集系統(tǒng)與地形、地貌、湖泊水系及周邊市政雨水條件緊密結(jié)合，雨洪利用率高達(dá)95%，園區(qū)雨水通過透水地面、多孔瀝青混凝土或沙石透水路面流進(jìn)滲蓄排水溝，用于灌溉和道路噴灑。建筑群屋頂及運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地設(shè)有雨水收集系統(tǒng)，采用以積蓄為主、排蓄結(jié)合的方式進(jìn)行雨水的回收利用，實(shí)現(xiàn)水在公園內(nèi)部的微循環(huán)。按北京地區(qū)年均降雨量626 mm計(jì)算，全園年雨水回收量達(dá)134萬m3，相當(dāng)于4.47萬人的年生活用水量。

圖1 南京雨花臺(tái)風(fēng)景區(qū)木樨苑水邊花境植物群落配置

奧林匹克森林公園規(guī)劃了4.7 hm2的人造濕地。模擬自然過程沉淀、吸收和降解有毒物質(zhì)，有效減少了污水處理的碳匯成本。這種由基質(zhì)和水生生物組成的獨(dú)特的“土壤—植物—微生物”人工濕地生態(tài)系統(tǒng)，通過一系列的物理、化學(xué)、生化作用實(shí)現(xiàn)污水凈化。每天可處理來自清河污水廠的再生水2 600 m3，處理主湖內(nèi)的循環(huán)水2萬m3(圖2)。

3.3 垂直綠化和屋頂花園

垂直花園是在建筑墻體、圍墻、橋柱、陽(yáng)臺(tái)、窗臺(tái)等進(jìn)行垂直綠化，從而改善城市生態(tài)環(huán)境的一種舉措。垂直花園大多靠栽植攀緣植物來實(shí)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的地面綠化相比，垂直花園擁有更廣闊的發(fā)展空間。我國(guó)最早的墻體綠化是春秋時(shí)期吳王夫差建造的蘇州城墻，利用藤本植物營(yíng)造的垂直花園，距今已有2 500多年歷史［5］。目前上海、北京、香港、深圳、臺(tái)灣等城市垂直花園新技術(shù)的研究和推廣都取得了相當(dāng)?shù)某删汀Ｈ缟虾Ｊ啦?huì)城市主題館垂直花園采用模塊化種植總面積超過5 000 m2，是目前世界上面積最大的垂直花園工程 (圖3)。

屋頂花園因其突出的低碳節(jié)能效果受到廣泛重視。國(guó)內(nèi)很多城市都大力推廣屋頂花園，如杭州提出率先建設(shè)“六位一體”低碳城市，其中就包括實(shí)施城市“綠屋頂”計(jì)劃 (圖4)。

研究數(shù)據(jù)表明，一個(gè)城市的屋頂綠化率如果達(dá)到70%以上，城市上空的二氧化碳含量將下降80%，熱島效應(yīng)就會(huì)消失［7］。此外，屋頂綠化還可有效保留雨水，減緩城市表面徑流。

3.4 其他低碳園林技術(shù)

太陽(yáng)能及LED技術(shù)利用。通過屋頂或戶外太陽(yáng)能光電板作為能源采集器，利用太陽(yáng)能供熱照明，燒水做飯，遮蔭廊架，降溫造霧，減少太陽(yáng)輻射是可行的措施。如奧林匹克森林公園地鐵站出口采用日光收集傳輸系統(tǒng)把太陽(yáng)光反射到地鐵里，讓人在地鐵內(nèi)感受日光而不是燈光的照明。

地源熱泵系統(tǒng)。地源熱泵是指利用地球表面淺層水源 (如地下水、河流和湖泊)和土壤源中吸收的太陽(yáng)能和地?zé)崮埽ㄟ^熱交換和熱泵做功，既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)，地源熱泵是能效比較高的可再生清潔能源。

圖2 北京奧林匹克森林公園人工濕地與雨水系統(tǒng)平面

圖3 上海世博會(huì)城市主題館

圖4 杭州某小區(qū)屋頂綠化

4 小結(jié)

在全球氣候變化日趨加劇、傳統(tǒng)化石資源越來越匱乏的今天，以低碳為目標(biāo)的風(fēng)景園林將成為可持續(xù)發(fā)展社會(huì)的必然選擇。在現(xiàn)代風(fēng)景園林營(yíng)造中，不但要滿足城市居民對(duì)休憩等基本功能的需求，更要積極地降低能源消耗和二氧化碳的排放量，始終貫穿以低碳為導(dǎo)向的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和管理規(guī)范，在園林的整個(gè)生命周期 (設(shè)計(jì)、施工到管理維護(hù))中，最大限度地降低每個(gè)環(huán)節(jié)所需的碳成本和碳排放，使其符合生態(tài)和可持續(xù)利用的基本原則，這樣才能真正實(shí)現(xiàn)保護(hù)環(huán)境和景觀可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

［1］ 王貞，萬敏.低碳風(fēng)景園林營(yíng)造的功能特點(diǎn)及要?jiǎng)t探討［J］.中國(guó)園林，2010，26(6):36-37.

［2］ 滕明君，周志翔，岳輝，等.低碳園林的生態(tài)學(xué)途徑［J］.中國(guó)園林，2012(4):40-43.

［3］ 王樂.淺談低碳思想在園林景觀項(xiàng)目施工中的應(yīng)用［J］.土木建筑學(xué)術(shù)文庫(kù)，2011，15(1):441.

［4］ 陳群元，喻定權(quán).我國(guó)建設(shè)低碳城市的規(guī)劃構(gòu)想［J］.現(xiàn)代城市研究，2009(11):17-19.

［5］ 歐陽(yáng)秀明，郭春華，張今會(huì).屋頂花園植物的選擇與配置［J］.江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2008(1):36-38.

［6］ 王麗勉，胡永紅，秦俊，等.上海地區(qū)151種綠化植物固碳釋氧能力的研究［J］.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007(3):96-98.

［7］ 趙萱，李海梅.11種地被植物固碳釋氧與降溫增濕效益研究［J］.江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2009，21(1):44-47.