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城市绿地建设中碳减排和碳增汇的实施路径

2022-05-15陈修康邓建忠

广东园林 2022年2期

陈修康 邓建忠

摘要:城市绿地建设具有工程建设“碳排放”和植物光合“固碳”双重特征,是实现“碳减排、碳增汇”的主要途径。传统绿地的建设注重景观而忽略生态,植物配置不合理,追求快速成景,改造频繁且未妥当处理园林绿化废弃物,不但降低了植物光合固碳,而且增加了建设碳排放。在“碳达峰、碳中和”背景下,绿地建设应综合考虑碳减排、碳增汇,减少硬景工程、增加绿量,优化植物配置,优选本地低碳材料和适龄苗木,利用自然塑造地形,精细施工,避免频繁改造,并推进园林绿化废弃物资源化利用,以满足生态文明建設和应对气候变化的新需求。

关键词:城市绿地建设;碳减排;碳增汇;碳平衡过程

中图分类号:TU986

文献标志码:A

文章编号:1671-2641(2022)02-0007-04

Abstract: Urban green space construction can produce carbon emissions during construction and promote carbon sequestration through plant photosynthesis, which is the main measure for reducing carbon emission and enhancing carbon sink. Landscaping are more important than ecological traits during traditional green space construction, resulting in more carbon emissions and less carbon sequestration, owing to unreasonable plant configuration, rapid landscaping, frequent converting and upgrading, and improper treatment of greening waste. In the context of carbon peaking and carbon neutrality, green space construction should consider comprehensively carbon emission reduction and carbon sink increase, including reducing hard landscape, increasing green quantity, optimizing plant configuration, selecting preferentially local low-carbon materials and age-appropriate seedlings, reshaping terrain, naturally constructing finely, avoiding converting frequently, and promoting to re-utilization of greening waste, so as to meet the new needs of ecological civilization construction and coping with climate change.

Key words: Urban green space construction; Carbon emission reduction; Carbon sink increase; Carbon balance

为了减缓全球异常变暖,国际社会先后制定了《联合国气候变化框架公约》(1992)、《京都议定书》(1997)、《哥本哈根协定》(2009)、《巴黎协定》(2015)、《格拉斯哥气候协议》(2021)等或多或少具有法律约束效力的国际公约[1]。近年来,碳减排成为全球性重大行动,世界主要经济体先后公布了“碳达峰、碳中和”的“双碳”自主减排目标。为应对全球气候变化,中国积极推进“双碳”行动,提高国家自主贡献力度。2020年中国政府正式提出“2030年前碳达峰,2060年前碳中和”的重要战略目标,落实构建人与自然生命共同体的庄严承诺。

城市绿地建设包括园林建设和绿化种植,兼具工程建设碳排放和植物光合固碳双重特征[2]。根据国家统计局数据显示,2020年中国城市建成区绿化覆盖率为42.1%,城市绿地面积约为33 122 km[3]。城市绿地建设是国土空间生态修复、国土绿化、人居环境改善的主要实现模式,满足人类休闲游憩的景观、生态、安全等多功能需求和生态系统中各种生物的环境要求,是城市“双碳”背景下实现“碳减排、碳增汇”的主要实施途径,促进人与自然和谐共生,是构建人与自然生命共同体的关键。本文以期在促进碳平衡的基础上,探索园林绿化工程的碳减排、碳增汇途径与措施,为双碳背景下城市绿地建设提供思路或参考。

1城市绿地建设的双碳问题

1.1 植物群落配置不够合理

在我国生态文明建设的大背景下,城市绿地建设更加重视绿地系统的物种丰富度和生物多样性,但缺乏保留本地竞争优势物种的意识,甚至盲目引入外来园林植物,导致城市生态系统抵抗入侵生物、病虫害的能力降低,城市绿地建设变成了“重建”绿地。这不但降低了绿地系统的固碳能力,而且增加了养护材料、能源的消耗。导致这种境况的原因主要有:1)生态园林的宣传及推广不到位,人们更追求以花海、花树、彩叶植物为主景的色彩缤纷的景观。大面积、大规模种植花树、打造花海,虽然可以提供极致的视觉冲击,但因其会吸引授粉动物大量聚集,而影响了周边野生植物的授粉率。2)专业技术人员更关注景观和功能性需求,较少考虑植物群落间的相互作用和层次关系。3)园林绿化建设的相关单位(如建设单位、规划设计单位等)受苗木市场植物种类供应及新品种推广的影响,容易盲目跟风而批量选种相似或相近的植物种类。

1.2盲目追求速成景观

目前,不同尺度的城市绿地建设均存在为了短期内达到良好的园林绿化效果,盲目追求速成景观,大批量使用大规格乔木的情况。大规格乔木通常采用断根后土球移栽,绝大多数树根受损坏,其水分、养分等生长要素的输送受到严重影响。如果对其栽植和养护不当,很容易造成树木成活率不高,进而需要大量补植,不但增加了补植苗木的挖掘、运输和栽种过程中的能耗,还增加了死亡苗木的运输和处理能耗。

1.3频繁改造绿地景观

在城市绿地建设过程中,重视园林植物的近期效果,不尊重植物景观的改善环境、净化空气、改变小气候、增加碳汇等生态功能和植物自然生长规律,急功近利地追求“耳目一新”的视觉感观,频繁进行改造的现象屡见不鲜。快速更新植物景观造成了大量园林植物的更换,增加了绿地建设的碳资源消耗,将生态绿色的碳汇工程做成了碳排放工程,扭曲了城市绿地建设的初衷。

1.4园林绿化废弃物处理不合理

在绿地养护过程中会产生大量的修剪枝叶、落叶、病害植株等园林绿化废弃物,其大多是有机质材料,本可以通过制成有机肥料、生物炭、覆盖物等方式进行循环利用。但由于园林绿化废弃物的特殊性和每天产生的规模,除极少量被循环利用外,绝大多数经过非专业化的废弃物处理企业或作坊,以焚烧或其他方式进行处理,使植物长时间产生的碳汇被快速重新释放到大气中。

2城市绿地碳减排、碳增汇路径

在现代生态园林建设全过程融入“低碳园林”“智慧园林”理念,建造节约型园林、生态环境友好型园林景观,实现以最少的资源、最小的能耗和最低程度的生态环境影响,达到最高的生态环境效益[2],提高资源和能源的利用率,最大限度地降低碳排放,加快城市绿地建设工程碳平衡,促进人与自然生命共同体协同融合发展,促进城乡园林景观生态文明建设。城市绿地建设过程中的碳减排、碳增汇主要包括植物光合固碳和工程建设减排两个方面,前者包括乔木、灌木、草本等植被群落固碳,后者则是从设计、施工、养护全过程进行碳减排[4~5](图1)。

2.1城市绿地建设的碳减排路径

2.1.1顺应自然,进行微地形改造

在满足设计需求的基础上,尽可能顺应自然地形、地势,通过微地形塑造和土方平衡,避免大量土方的挖掘、运输和填埋,降低园林绿化施工过程中机械能耗。在施工进场前,施工单位应做好土方挖掘、运输和填埋的平面布置规划,提高施工效率,以避免二次土方施工能耗。

2.1.2保护表层土壤,适度改良土壤

在园林绿化设计与施工中,保留场地内表层适宜植物生长的土壤,先将其转移到临时场地集中保护,待土方工程完工后运回场地进行覆盖。若遇到场地土壤不适宜植物生长的情况(如盐碱地、重黏质土、湿陷土等),则根据土壤实际情况,采用适宜改良措施并适度改良[6~7],避免过度改良而造成所需材料的能耗(包括生产、运输和改良過程)和生态环境的急剧改变,并优先应用绿化废弃物资源化产品作为土壤改良主成分。

2.1.3优选本地低碳建筑材料

在园林建材方面,在设计、施工、养护多阶段优先考虑选用综合能耗低的低碳产品[6~7],并在场地就近采购合格的、符合设计要求的建筑材料,以降低运输过程中的碳排放量。如对于园路与广场的铺装材料,在满足设计和使用需求的条件下,尽可能选择能在当地采购的低碳材料;在使用混凝土铺装时,尽可能选用碳排放系数为420.51~575.75 kgCO/m的低碳混凝土,而普通混凝土的碳排放系数为560.68~999.31 kgCO/m[8]。若本地无或缺乏低碳建筑材料,应综合考虑运输碳排放与生产碳排放,在经济合理的条件下优先选择综合碳排放较低的采购途径。

2.1.4优选本地适宜苗木

园林绿化设计中宜先调查场地本地苗木生产基地的供苗种类、规格、供货能力以及场地环境,在满足设计需求及适地适树的基础上,优选在本地生产并容易采购的园林植物种类,并避免因盲目追求快速成景而选择大规格苗木。在施工全过程中,应优先在场地就近选购适宜的、合格的、健康的苗木,在挖运、栽种过程中做好苗木保护措施并做适量修剪,并按园林植物种类做好相应的养护管理,保证苗木成活并茁壮生长,以降低补苗返工造成的额外碳排放。

2.1.5精品施工,一次成优

在施工进场前,施工单位应按要求组织三级技术交底,掌握施工操作要点、了解施工难点和质量通病,并组织专业人员根据实际情况,编制施工组织设计及质量通病控制专项方案。大力应用建筑信息模型(BIM)技术和数字建造技术,通过软件检测、施工模拟等检验与展示施工过程,优化施工工艺,严格按标准规范、设计需求组织施工,尽可能做到一次成优,并做好成品保护工作,避免因质量缺陷而在产品生产、安拆、运输与建筑垃圾处理等过程中产生额外碳排放。

2.1.6低碳养护

在满足景观、休闲等多功能需求的基础上,大力发展和运用耐贫瘠、耐旱、节水的园林植物,并综合考虑其生长、景观、生态、安全与养护碳排放因子之间的关系,适时适度展开灌溉、施肥、修剪、病虫害防治等养护工作。如在修剪方面,养护单位应综合考虑修剪的机械碳排放、园林绿化废弃物的运输和处理能耗、修剪对植物光合固碳的促进作用、绿地服务功能等的关系,降低碳排放,增加绿地碳汇。同时,运用传感器、5G通信、AI高清识别、物联网、大数据、移动互联网、移动控制终端、智能控制平台、机械自动化等新一代信息技术,赋能现代生态园林,实现实时监控、监测园林植物生长状态、病虫害情况、生长环境(包括气候条件、水肥状态),基于数据化、定量化实现科学养护,以避免因按照传统经验而造成的过度或不当养护。

2.1.7推进园林绿化废弃物资源化

针对园林绿化废弃物的收运、处理,应根据就地或就近破碎减容、循环利用的原则,以及园林植物残体特性,选择适宜的资源化途径,如制作成生物炭、有机覆盖物、有机肥料等[9],最终“取之于土、用之于土”,作为林地、绿地、农地的土壤改良剂或主要成分,降低植物残体焚烧的直接碳排放和施放无机肥料的间接碳排放。昆山市是我国园林绿化废弃物资源化利用的典型城市,通过“昆山合纵”(即众筹、众推、共建、共享)产业模式,推动园林绿化行业联合,坚持将园林废弃物用之于土,将木质素高的树枝经破碎后制作成彩色有机覆盖物,木质素含量较低的枝叶经破碎、好氧堆肥,制作成有机肥料[10]。

2.2城市绿地建设的碳增汇路径

城市绿地碳汇是指城市绿地植物(包括绿地内水体的水生植物、藻类)通过光合作用,吸收大气中的CO,并将其固定在植被和土壤中,减少大气中CO浓度的过程、活动或机制[2]。

2.2.1减少硬景铺装,增加绿化面积

在园林绿化设计中应合理规划场地,尽量减少建筑占地面积和广场与铺装面积,增加种植平面面积,同时还可通过在建筑和构筑物上布置立体绿化的形式,增加三维绿化面积,提高植物的光合固碳量,并减少铺装碳排放。

2.2.2优化园林植物群落

融入生态园林理念,运用植物生态学理论,按照适地适树原则优先选择乡土植物,避免或少用外来树种,在尽量保留本地优势竞争树种的前提下优化植物群落结构,以近自然的手法建设多层次、多结构、多功能的复层植物群落,促进空间结构多元化、生境多样化,提高园林系统的生物多样性与稳定性,提升园林系统的生物入侵抵抗能力和病虫害防御能力,维持园林植物健康生长,充分发挥植物光合固碳效应。

2.2.3甄选固碳树种,协作固碳

园林植物的固碳能力取决于其生物学特征,一般来说,阔叶树优于针叶树,落叶树优于常绿树,速生树优于慢生树(因速生树后期生长有限,最终可能不如慢生树),大型树优于小型树[4~5]。因此,在设计施工过程中应兼顾植物观赏性和适用性,科学配置植物类型,优化乔木、灌木和草本植物群落结构,合理种植速生树种,充分发挥园林植物群落的物种协作固碳能力[11]。

2.2.4优选适龄苗木,增加碳汇能力

幼龄、中龄的植物生长快,生物量增长较大,碳汇能力强;而植物成熟后,生长放缓,碳汇能力降低[2]。因此,在城市绿地建设的设计与施工过程中,应根据植物生长规律,合理选用适宜规格的苗木,如幼龄、中龄苗木,尽量避免为了快速成景而大规模运用大规格苗木。如此不仅提升了苗木的成活率,还降低了苗木运輸过程中的碳排放,从而提升了绿地整体的碳汇能力。

2.2.5增强土壤碳汇

土壤碳汇包括有机碳存储和无机碳存储,在城市绿地建设过程中绿地的土层深度、绿地类型、雨水淋溶、土壤理化性质是土壤碳汇的主要影响因素。因此,通过合理增加植被覆盖度,改善城市绿地的土壤结构与理化性质,能够增强土壤碳汇能力,提升土壤碳存储[6~7]。此外,绿地植被覆盖相当于在土壤表层构建生物滞留系统,有利于降低裸露土地的碳释放速率。

3 结语

城市绿地建设具有碳减排、碳增汇双重特征,是“碳达峰、碳中和”的主要实现措施之一。传统的城市绿地建设重景观而轻生态,重短期效果而轻长期效益,是一种增碳排、弱碳汇的建设方式。未来,针对城市绿地的建设,相关单位应当改变“重景观、轻生态”的思维,根据低碳园林、生态园林、智慧园林理论,将碳减排、碳增汇贯穿城市绿地建设全过程。此外,园林绿化工程应以碳平衡为设计理念,建立碳核算体系,综合考虑施工、运营与维护的碳排放,加强研究园林植物及群落的碳汇能力,助力我国生态文明建设与“双碳”目标,积极应对全球气候变化,构建人与自然生命共同体。

注:图1根据参考文献[4~5]绘制。

参考文献:

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[11]周江龙. 在城市园林植物景观设计中低碳理念的应用[J]. 现代园艺,2021,44(22):146-150.

作者简介:

陈修康/1986年生/男/江西九江人/博士研究生/广州市绿化有限公司(广州 510440)/专业方向为生态修复、风景园林施工

邓建忠/1990年生/男/江西吉安人/硕士研究生/广州市绿化有限公司(广州 510440)/助理工程师/专业方向为风景园林施工