低碳型社區(qū)綠化技術(shù)分析及展望

鄭中華 吳永波 張陸平 楊學(xué)軍 陳 杰 司慧萍

1 南京林業(yè)大學(xué) 南京 210037

2 同濟(jì)大學(xué) 上海 200092

鄭中華1吳永波1張陸平1楊學(xué)軍2陳 杰2司慧萍2

1 南京林業(yè)大學(xué) 南京 210037

2 同濟(jì)大學(xué) 上海 200092

低碳型社區(qū)成為社區(qū)建設(shè)的新目標(biāo)，而低碳綠化也將成為社區(qū)綠化的發(fā)展方向。本文以綠地碳平衡理論為基礎(chǔ)，對(duì)低碳型社區(qū)綠化技術(shù)進(jìn)行了分析，包括：適宜綠化植物選擇技術(shù)，高固碳植物群落構(gòu)建技術(shù)以及生態(tài)材料與節(jié)約型綠化技術(shù)，最后對(duì)低碳綠化技術(shù)進(jìn)行了展望。

目前國(guó)際上比較成功的低碳社區(qū)包括：英國(guó)倫敦的BedZED零碳社區(qū)，瑞典斯德哥爾摩的Hammarby小區(qū)，以及德國(guó)的Freiburg等。這些社區(qū)側(cè)重節(jié)能建筑的建造、新能源利用、環(huán)保材料的采用、綠色交通的應(yīng)用以及社區(qū)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化等，而對(duì)低碳型社區(qū)綠化方面的研究較少。低碳型社區(qū)綠化技術(shù)主要包括：適宜綠化植物的選擇，高固碳植物群落的構(gòu)建，生態(tài)材料與節(jié)約型綠化技術(shù)的應(yīng)用等。本文在分析綠地碳平衡過(guò)程的基礎(chǔ)上，詳細(xì)闡述了低碳型社區(qū)綠化技術(shù)，以期為低碳型社區(qū)構(gòu)建提供理論基礎(chǔ)和依據(jù)。

1 低碳綠化與綠地碳平衡

作為開(kāi)放生態(tài)系統(tǒng)，綠地受人類(lèi)影響較大，因此綠地碳平衡與人類(lèi)活動(dòng)息息相關(guān)。綠地碳輸入形式主要是植被光合固碳，而碳輸出形式不僅與自然的碳排放過(guò)程有關(guān)，還與綠地的養(yǎng)護(hù)管理相關(guān)。植被固碳與樹(shù)種和樹(shù)種配置方式密切相關(guān)；自然碳輸出形式包括：生態(tài)系統(tǒng)呼吸、枯落物分解及土壤侵蝕，其中生態(tài)系統(tǒng)呼吸是主要的碳輸出形式，植被固定的碳大部分以呼吸釋放CO2的形式返回大氣；人為造成的CO2排放由綠地養(yǎng)護(hù)管理引起，其中修枝、抽稀是直接的碳輸出形式，而灌溉、器械、農(nóng)藥和化肥的施用是間接的碳輸出形式；有機(jī)肥施用即是碳輸入形式，也是碳輸出形式，分解過(guò)程形成的CO2返還大氣，形成的有機(jī)碳進(jìn)入土壤。低碳綠化的實(shí)質(zhì)就是增加綠地系統(tǒng)的凈碳輸入，涉及綠化樹(shù)種的選擇與配置以及綠地養(yǎng)護(hù)管理方式。分析綠地碳平衡過(guò)程，尋求其中可以改善、增強(qiáng)碳匯功能的環(huán)節(jié)，為實(shí)現(xiàn)低碳綠化創(chuàng)造必要的前提(圖1) 。

圖1只是以現(xiàn)狀綠地為對(duì)象，尚未考慮綠地前期建設(shè)過(guò)程的影響。圖左、右兩邊的箭頭是綠地管理造成的碳排放，灌溉、器械引起的碳排放包括生產(chǎn)、使用灌溉設(shè)備和器械及灌溉用電引起的碳排放；農(nóng)藥、化肥施用引起的碳排放包括生產(chǎn)、包裝、施用農(nóng)藥、化肥過(guò)程造成的碳排放；有機(jī)肥分解過(guò)程中，產(chǎn)生的CO2進(jìn)入大氣，產(chǎn)生的有機(jī)碳進(jìn)入土壤；修枝、抽稀產(chǎn)生的綠化廢棄物移出綠地生態(tài)系統(tǒng)后，最終會(huì)以CO2形式返回大氣。土壤侵蝕、生態(tài)系統(tǒng)呼吸和枯落物分解是自然過(guò)程，植被固定的碳大部分以這3種形式重新返還大氣。

2 社區(qū)低碳綠化技術(shù)

2.1 適生綠化植物篩選技術(shù)

目前對(duì)城鎮(zhèn)綠化植物固碳能力的研究較多，這些研究為低碳型綠化植物選擇應(yīng)用提供了一定基礎(chǔ)，但低碳型綠化植物選擇仍然缺乏更加廣泛的數(shù)據(jù)支撐，而且植物的生態(tài)適應(yīng)性與功能適宜性，仍然是低碳型綠化植物選擇的基礎(chǔ)與關(guān)鍵。

在具體的低碳型綠化植物選擇過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)低碳型社區(qū)的建設(shè)目標(biāo)，在實(shí)地考察低碳型社區(qū)所處地區(qū)的土壤、氣候條件等生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)以及該區(qū)域植物應(yīng)用及其生長(zhǎng)狀況的基礎(chǔ)上，綜合考慮居住區(qū)綠化特點(diǎn)及要求，以所處地區(qū)現(xiàn)有適生的植物種類(lèi)與新建住宅區(qū)常用綠化植物為主要篩選對(duì)象，同時(shí)對(duì)初選植物的固碳能力、維護(hù)成本及其它生態(tài)功能進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上選擇高固碳、低維護(hù)的適生綠化植物。

2.2 綠化植物群落配置技術(shù)

傳統(tǒng)園林植物群落配置主要從植物造景的角度出發(fā)，近期研究重點(diǎn)在于植物群落生態(tài)設(shè)計(jì)方法的探索[1]。生態(tài)群落和“近自然”植物群落設(shè)計(jì)、構(gòu)建的理論和技術(shù)方法是低碳型綠化群落設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，可以根據(jù)其相關(guān)原理及其研究成果，建立低碳型綠化植物群落設(shè)計(jì)的原則與方法。

2.2.1 綠化植物群落配置原理

社區(qū)是居民生活的主要場(chǎng)所，所以社區(qū)綠地在建設(shè)過(guò)程中應(yīng)突出景觀、生態(tài)、休閑娛樂(lè)功能。因此，低碳社區(qū)的群落配置應(yīng)在實(shí)現(xiàn)以上三種功能的同時(shí)突出群落的固碳功能。根據(jù)植物固碳、綠地碳平衡的基本原理，提出低碳型綠化植物群落配置需要考慮的主要因素，形成基本的技術(shù)思路如圖2。

2.2.2 綠化植物群落配置的方法

喬木是低碳型社區(qū)綠化植物配置的骨架和基礎(chǔ)，其固碳能力遠(yuǎn)高于灌木和草本，喬木樹(shù)種的固碳能力是灌木的幾倍，是草坪的上百倍。不同類(lèi)型綠地的固碳能力有很大差異，喬灌草型綠地的固碳能力優(yōu)于灌草型、比例，常綠樹(shù)種與落葉樹(shù)種的比例。速生樹(shù)種的固碳能力要比慢生樹(shù)種強(qiáng)，對(duì)北方樹(shù)種的研究實(shí)例表明，同樣是胸徑10cm的樹(shù)木，白樺、山楊等速生樹(shù)種與紅松、落葉松、冷杉等慢生樹(shù)種相比，固碳能力要強(qiáng)1～2倍以上[3]。速生樹(shù)種見(jiàn)效快，短期內(nèi)能起到很好的固碳效果；慢生樹(shù)種樹(shù)齡長(zhǎng)，在綠地的長(zhǎng)期碳匯功能中發(fā)揮重要作用。落葉樹(shù)種一般生長(zhǎng)較快，固碳能力強(qiáng)，常綠樹(shù)種一般生長(zhǎng)較慢，固碳能力較落葉樹(shù)種弱，但常綠樹(shù)種樹(shù)齡長(zhǎng)，固碳能力穩(wěn)定。速生樹(shù)種與慢生樹(shù)種、常綠樹(shù)種與落葉樹(shù)種的合理配置使綠地持續(xù)保持較強(qiáng)的固碳能力，而且可以創(chuàng)造四季有景的綠化效果[4]。

2.2.3 典型空間類(lèi)型低碳型綠化植物群落配置

上述植物配置方式適用于一般群落。對(duì)于有些典型空間類(lèi)型，可拓展綠化空間，并根據(jù)邊緣效應(yīng)原喬草型、草坪型綠地[2]。因此，低碳社區(qū)綠化應(yīng)以喬木為主體，采取喬、灌、草搭配的復(fù)層種植模式，構(gòu)成多層次植被結(jié)構(gòu)組合，發(fā)揮最大固碳效能。

此外，在樹(shù)種配置過(guò)程中，應(yīng)合理安排速生樹(shù)種與慢生樹(shù)種的理，充分利用植物生長(zhǎng)空間開(kāi)展植物群落建設(shè)，提高群落生物量與碳貯量。社區(qū)綠化中可以考慮以下5種典型空間類(lèi)型：道路綠化景觀；外圍隔離區(qū)域密植群落；圍合空間周邊群落；開(kāi)闊空間的喬草復(fù)合群落；墻面綠化植物組合。

2.3 生態(tài)材料與節(jié)約型綠化技術(shù)

2.3.1 生態(tài)材料

“低碳經(jīng)濟(jì)”“低碳社區(qū)”的重要含義之一，就是節(jié)約化石能源的消耗，為新能源的普及利用提供時(shí)間保障。傳統(tǒng)綠地設(shè)施建材以水泥、混凝土、原木等為主，而水泥在生產(chǎn)過(guò)程中消耗了大量的化石燃料，并向大氣中排放了大量的CO2，原木增加了原生木材采伐量，使木材中固定的CO2重新返還到大氣中。因此，使用耗能少的生態(tài)建材，例如:綠化混凝土(節(jié)約水泥用量約30%)[5]、生態(tài)水泥(減少CO2排放量25%以上) 、低碳水泥(減少CO2排放量50%甚至50%以上)、生態(tài)木(以實(shí)木的邊角料，或回收的木材作原料)等對(duì)于綠地設(shè)施的節(jié)能減排意義重大。

2.3.2 節(jié)約型綠化技術(shù)

(1)有機(jī)覆蓋：有機(jī)覆蓋物是國(guó)外許多發(fā)達(dá)國(guó)家城市綠地覆蓋中應(yīng)用相當(dāng)普遍的一類(lèi)覆蓋物質(zhì)，在這些國(guó)家的道路綠地、公園綠地等可以經(jīng)常看到。這類(lèi)有機(jī)覆蓋物能有效地解決綠化廢棄物的二次污染問(wèn)題,使綠化廢棄物固定的碳再次返還綠地系統(tǒng)，增強(qiáng)綠地固碳能力。此外，有機(jī)覆蓋物具有保水節(jié)水、防止水土流失、調(diào)節(jié)土壤溫度的功能，腐爛的有機(jī)覆蓋物可以增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，在分解的過(guò)程中能提供土壤養(yǎng)分。目前，有機(jī)覆蓋物的應(yīng)用已得到越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)園林人士的認(rèn)可，在北京、上海、海口等地有機(jī)覆蓋物的應(yīng)用也逐漸流行[6]。

(2) 立體綠化與生態(tài)圍墻：研究表明:如果將建筑墻面、屋頂、陽(yáng)臺(tái)等的立體綠化廣泛開(kāi)來(lái)，絕大多數(shù)城市都能節(jié)約30%的能耗[7]。國(guó)外將一些庭院觀賞樹(shù)，甚至果樹(shù)應(yīng)用于墻面綠化，不僅取得了良好的綠化效果，還增強(qiáng)了固碳能力(與藤本、草本相比)。上海在這方面研究較多，采用墻面貼植技術(shù)讓喬灌木的枝條沿墻面生長(zhǎng)，取得了較好的綠化效果和景觀效果。圍墻有隔離、安全、防御的功能。據(jù)初步估算，圍墻占地面積大約相當(dāng)于主體建筑面積的10%～25%。如果能將社區(qū)的圍墻地段用各種植物取而代之，形成綠色的生物墻，即生態(tài)圍墻，將有效地?cái)U(kuò)展綠色空間，大大提高社區(qū)的綠量、綠視率及固碳能力，對(duì)改善社區(qū)的生態(tài)環(huán)境起著重要作用。生態(tài)圍墻以植物為建墻主體，造價(jià)分別是磚石圍墻、鐵鑄花式圍墻的1/6和1／10，而且，生態(tài)圍墻建成后，其經(jīng)濟(jì)效益是連續(xù)產(chǎn)出的。據(jù)推算，1m的生態(tài)圍墻建成后每天的產(chǎn)氧價(jià)值是2337.3元人民幣[8]。目前，國(guó)外許多城市已有目的地種植綠色植物，以此構(gòu)成生態(tài)圍墻，生態(tài)效益甚好。國(guó)內(nèi)許多城市也正大力推廣以植物墻代替磚墻、水泥墻。天津市政府規(guī)定，以后新建圍墻一律用綠色植物代替。

3 研究展望

我國(guó)有關(guān)低碳型綠化技術(shù)的研究，尚處于起步階段，只能借鑒節(jié)約型園林綠化、綠地植物碳匯評(píng)估和綠地土壤碳貯量等方面的研究成果，其中節(jié)約型園林綠化對(duì)低碳型綠化技術(shù)具有重要的借鑒作用。目前國(guó)內(nèi)許多城市已經(jīng)對(duì)節(jié)約型園林綠化進(jìn)行了探索和嘗試，例如：寧波市實(shí)施了立體綠化和水體綠化工程以實(shí)現(xiàn)土地資源的節(jié)約，通過(guò)樹(shù)種選擇和喬灌草復(fù)層配置實(shí)現(xiàn)綠地生態(tài)效益最大化，并通過(guò)提高養(yǎng)護(hù)管理水平實(shí)現(xiàn)成本節(jié)約；濮陽(yáng)市利用園林廢棄物生產(chǎn)植物生長(zhǎng)基質(zhì)等。低碳綠化可在借鑒這些節(jié)約型園林綠化成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究實(shí)現(xiàn)低碳的途徑和方法。植被碳庫(kù)和土壤碳庫(kù)是綠地系統(tǒng)最重要的兩個(gè)碳庫(kù)，不同管理方式對(duì)這兩個(gè)碳庫(kù)的影響差異很大，今后應(yīng)加強(qiáng)不同管理方式下的碳匯評(píng)估研究，以選擇出合理的管理模式。

此外，低碳綠化的實(shí)施需要相關(guān)政策和條例的支持，政府部門(mén)應(yīng)制訂出低碳綠化條例，同時(shí)加大宣傳力度，鼓勵(lì)居民積極參與，以促進(jìn)低碳綠化建設(shè)。隨著低碳社區(qū)建設(shè)的深入，低碳綠化技術(shù)將日益豐富完善。

[1]林源祥,楊學(xué)軍.模擬地帶性植被類(lèi)型建設(shè)高質(zhì)量城市植被[J].中國(guó)城市林業(yè),2003,1(2):21-24.

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[8]劉國(guó)友.在大都市內(nèi)建生態(tài)圍墻[J].中國(guó)園林,2002(1):17-18.

Analysis and prospect on greening technology of low carbon community

Zheng Zhonghua1, Wu Yongbo1, Zhang Luping1, Yang Xuejun2, Chen Jie2, Si Huiping2
(1 Nanjing Forestry University, Nanjing 210037;2 Tongji University, Shanghai 200092)

Low carbon emission community has become the new target of community development, and low carbon emission greening will also become the development direction of community greening. Technologies of greening low carbon emission community were analyzed according to the theory of carbon balance in the greening system, including technology of selection of suitable plants, technology of construction of high carbon-fixation community, ecologically friend materials and economical greening technologies,future prospect of low carbon emission greening technologies was provided.

Low carbon emission;Community; Greening technology

鄭中華，南京林業(yè)大學(xué)在讀碩士研究生，研究方向?yàn)槌鞘猩鷳B(tài)學(xué)。

2010-05-19

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2009BAC62B03),名稱(chēng)“低碳社區(qū)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)集成應(yīng)用示范研究”。