“雙碳”背景下園林材料低碳應(yīng)用研究

劉大亮　吳娟　張靜　鄭莎莎　董金山

摘要：近幾年全球氣候變暖導(dǎo)致大范圍極端天氣現(xiàn)象頻發(fā)，世界各地災(zāi)情不斷，極大地影響了人們正常的生產(chǎn)生活，各國均采取了相應(yīng)措施應(yīng)對氣候變化。為解決氣候變暖引發(fā)的各種問題，我國提出碳達(dá)峰、碳中和的“雙碳”發(fā)展戰(zhàn)略，并自上而下制訂了分期計劃，要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須以科技創(chuàng)新為先導(dǎo)，充分調(diào)動各行業(yè)領(lǐng)域的積極性。然而，“雙碳”目標(biāo)從確立到執(zhí)行再到實(shí)現(xiàn)是一個艱難的過程。作為當(dāng)前市政建設(shè)中的一股中堅力量，低碳園林成為城市生態(tài)建設(shè)中實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要組成部分。為了進(jìn)一步推動低碳園林建設(shè)，研究方向應(yīng)從科學(xué)的角度深層剖析風(fēng)景園林要素，從增強(qiáng)固碳釋氧能力、降低碳排放的要求出發(fā)，解析園林組成要素，針對地形、水體、綠化、鋪地、小品等材料特點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)用性分析，以園林材料為切入點(diǎn)，通過其性能、應(yīng)用概況、能耗控制、固碳釋氧能力等多個角度的解構(gòu)，找到正確的量化指標(biāo)，并準(zhǔn)確計算相應(yīng)的碳排放控制量，從而總結(jié)出滿足“雙碳”戰(zhàn)略的園林材料使用要求，結(jié)合具體案例分層進(jìn)行落地性實(shí)踐，從實(shí)際案例中總結(jié)新的經(jīng)驗(yàn)，找到行之有效的實(shí)施辦法，為構(gòu)建低碳園林理念提供應(yīng)用支持，從而為低碳園林建設(shè)拓展思路，為“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的科學(xué)方法，踐行“雙碳”戰(zhàn)略，守護(hù)綠水青山。文章采用文獻(xiàn)研究法、數(shù)據(jù)分析法以及案例研究法開展“雙碳”背景下的園林材料低碳應(yīng)用研究。

關(guān)鍵詞：雙碳；園林材料；低碳園林；固碳釋氧

中圖分類號：TU986 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-9436（2023）18-0-03

0 引言

園林材料是構(gòu)建園林要素的基礎(chǔ)，是表達(dá)風(fēng)景園林工程的語言［l］。近年來，園林材料隨著科學(xué)技術(shù)的更新和國家政策的導(dǎo)向逐漸往低碳、生態(tài)、環(huán)保等低能耗方向發(fā)展。在這個過程中，受材料本身屬性、施工匠人的技藝水平、地域環(huán)境等多種因素影響，園林材料展現(xiàn)出了不同的藝術(shù)表現(xiàn)形式，形成了具有地域特色的景觀風(fēng)貌。在“雙碳”目標(biāo)要求下，各個專業(yè)領(lǐng)域推出了風(fēng)格迥異的低碳產(chǎn)品。

1 雙碳概念及研究

“雙碳”是我國提出的兩個階段碳減排奮斗目標(biāo)——二氧化碳排放力爭于2030年達(dá)到峰值，努力爭取2060年實(shí)現(xiàn)碳中和［2］。碳達(dá)峰是指在某一階段或歷史時期內(nèi)二氧化碳排放總量達(dá)到峰值，不再繼續(xù)升高，之后在此基礎(chǔ)上逐步下降。碳達(dá)峰能夠?yàn)樘贾泻凸ぷ鞯拈_展奠定重要基礎(chǔ)，其峰值的高低直接決定碳中和工作的效率與難易度。碳達(dá)峰機(jī)制的主要原理在于通過減少或抑制石油、煤炭等化石能源的消耗，增加新能源的推廣與應(yīng)用，以減少二氧化碳源頭排放。碳中和則是指人類因生產(chǎn)、生活排放的二氧化碳總量，通過植樹造林、碳匯技術(shù)等途徑進(jìn)行有機(jī)降解，實(shí)現(xiàn)二氧化碳排放與降解的中和［3］。

1.1 國際“雙碳”發(fā)展概況

英國和美國已相繼在1991年和2007年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，其發(fā)展過程是：達(dá)到峰點(diǎn)——平臺期——下降期。根據(jù)世界資源研究所2017年下半年發(fā)布的報告，全世界已經(jīng)有49個國家的碳排放實(shí)現(xiàn)達(dá)峰，占全球碳排放總量的36%［4］。蘇里南與不丹分別于2014年和2018年宣布已經(jīng)實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。兩國的能源需求量均較低，產(chǎn)生的碳排放量較少；同時蘇里南與不丹的森林覆蓋率分別在90%和60%以上，較高的森林覆蓋率提升了其碳匯能力。后續(xù)多個國家和地區(qū)就碳中和要求相繼開展立法工作，并對此進(jìn)行政策宣示，快速推進(jìn)全球碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

1.2 國內(nèi)“雙碳”發(fā)展概況

面對全球范圍內(nèi)開展氣候行動的趨勢，我國從1979年開始逐漸推進(jìn)節(jié)能減排工作，先后簽訂多項(xiàng)國際公約，并不斷推動“雙碳”政策落到實(shí)處。習(xí)近平總書記在聯(lián)合國大會一般性辯論上發(fā)表重要講話指出，“應(yīng)對氣候變化，《巴黎協(xié)定》代表了全球綠色低碳轉(zhuǎn)型的大方向，是保護(hù)地球家園需要采取的最低限度行動，各國必須邁出決定性步伐”。同時，習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)，“中國將提高國家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”。

在“雙碳”政策的大環(huán)境下，我國從各個行業(yè)和領(lǐng)域全面采取措施：工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)降低工業(yè)碳排放，打造低碳工業(yè)；建筑業(yè)大力推進(jìn)綠色建筑發(fā)展，并納入國家規(guī)范化體系，降低建筑碳排放；發(fā)展交通脫碳，降低交通碳排放；在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，發(fā)展綠色低碳農(nóng)業(yè)，提高生物碳吸收等［5］。

2 低碳園林

為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，各個行業(yè)都提出了相應(yīng)的策略，從國家層面的頂層設(shè)計出發(fā)，以國有大型企業(yè)先行引導(dǎo)，進(jìn)一步做好全國碳排放交易。其中幾個具體層面的應(yīng)用與園林景觀行業(yè)息息相關(guān)：發(fā)展數(shù)字化園林，與推動能源技術(shù)革命相關(guān)聯(lián)，以數(shù)字化、信息化推動碳中和主題公園、低碳公園建設(shè)；打好污染防治攻堅戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)減污降碳協(xié)同效應(yīng)，在生態(tài)流域治理、污染礦山治理等項(xiàng)目中，通過生態(tài)手段，做好環(huán)境的污染防治，實(shí)現(xiàn)低碳可能；提升林業(yè)碳匯能力和碳市場交易能力，通過深入研究植物及植物群落的屬性特點(diǎn)，分析植物的碳匯能力，研究其碳匯價值，從而提升碳匯市場交易優(yōu)勢。園林行業(yè)的“雙碳”應(yīng)對策略早期以節(jié)約型園林的方式出現(xiàn)并發(fā)展，對廢舊材料、污染材料進(jìn)行更新，同時減少生產(chǎn)過程中可能產(chǎn)生的高碳消耗工作，實(shí)現(xiàn)低碳目標(biāo)；現(xiàn)階段重點(diǎn)突出低碳園林將以更多元化的方式，為“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供思路。

3 園林材料低碳應(yīng)用研究

在低碳園林研究中，園林材料作為一個重要的構(gòu)成部分，研究方向主要針對規(guī)劃設(shè)計理論研究中的生態(tài)環(huán)保，園林工程建設(shè)中的節(jié)約、降低能耗以及后期維護(hù)管理的低成本和低消耗，側(cè)重于成本控制下的低影響開發(fā)。在“雙碳”理念下，園林材料的應(yīng)用和研究發(fā)生了變化?！半p碳”理念對增加碳匯儲備、減少碳源污染提出了明確要求，因此應(yīng)深入園林材料的屬性層面，分析園林材料的基本性質(zhì)，并對每個組成部分的化學(xué)成分、熱物理性質(zhì)等進(jìn)行定量定性分析，找出符合低碳要求的材料，并以合理的方式加以推廣和應(yīng)用。

3.1 園林材料的分類及特性

3.1.1 園林材料的主要分類

園林材料主要有建筑材料和非建筑材料這兩大類。建筑材料包括無機(jī)材料、有機(jī)材料和復(fù)合材料這三類，應(yīng)用比較廣泛的如鋼材、鐵、石材、膠凝材料、混凝土、砂漿、木材、瀝青類等；非建筑材料分為無機(jī)材料和有機(jī)材料，如土壤、水體、動植物等。

3.1.2 園林材料的相關(guān)特性

建筑材料方面，從材料的組成結(jié)構(gòu)與性質(zhì)來看，密實(shí)度與孔隙率影響著材料的通透性。對比常用的主要園林材料，材料的密度越小，孔隙率越大，越適合應(yīng)用于生態(tài)建設(shè)。從材料的力學(xué)性質(zhì)來看，影響選材的主要因素是脆性與韌性、硬度與耐磨性。脆性材料的特點(diǎn)是塑性變形小，如天然石材，而韌性材料塑性變形大，如塑膠類、鋼材、木材等，在選擇有沖擊振動荷載作用的材料時，應(yīng)考慮材料的韌性［6］。從材料的抗凍性能來看，材料的抗凍性與強(qiáng)度相關(guān)，強(qiáng)度越高，抗凍性越強(qiáng)，耐久性也就越好。從材料的物理性能來看，主材料導(dǎo)熱系數(shù)與保溫性能呈正相關(guān)，也重點(diǎn)影響了碳排放?？偟膩碚f，材料的耐久性是材料性能的匯聚點(diǎn)，是一種綜合性質(zhì)，而耐久性在很大程度上節(jié)約了成本，將直接影響材料的低碳性能。

非建筑材料方面，園林植物作為天然的固碳釋氧材料，具有吸收二氧化碳的天然優(yōu)勢，是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)、緩解城市生態(tài)壓力的有效載體。合理的植物群落組成將大大提升其固碳釋氧的能力。

3.1.3 “雙碳”要求下適用性低碳園林材料的特性

通過對材料各項(xiàng)性能的分析來看，材料的各個屬性都是相互關(guān)聯(lián)、互相支撐的。在“雙碳”建設(shè)背景下，園林材料的選擇主要應(yīng)遵循增加碳匯、減少碳源的主題理念。影響因素主要體現(xiàn)在：一是突出材料的使用與自然的契合，尤其在海綿城市建設(shè)中，材料與雨水相互滲透，對材料的孔隙率有較高要求；二是在構(gòu)架園林空間的過程中，關(guān)注材料保溫性與耐燃性的結(jié)合，這有利于減少因空調(diào)、暖氣等設(shè)施帶來的碳排放；三是材料的耐久性是重點(diǎn)關(guān)注的終極課題，綜合各種因素，趨利避害，通過各種途徑和有效措施增強(qiáng)材料的耐久性，將大大降低因頻繁更換材料而造成的環(huán)境污染、過程污染、管理污染等；四是通過合理設(shè)計，構(gòu)建合理有序的綠地空間，重視植物材料的適宜性應(yīng)用，以增加碳匯儲備。

3.2 園林材料應(yīng)用與低碳園林建設(shè)——以鞍山市運(yùn)糧河項(xiàng)目為例

運(yùn)糧河位于鞍山市西郊，是一條常年排污河，上游有污水處理廠出水，周圍有農(nóng)戶生活污水排放等，造成河道常年污濁。隨著全國推進(jìn)“雙碳”政策，水污染防治計劃及海綿城市建設(shè)要求，鞍山市結(jié)合生態(tài)城市發(fā)展需求，推進(jìn)從資源型向工業(yè)遺產(chǎn)型城市發(fā)展，降低工業(yè)城市的碳排放，促進(jìn)工業(yè)廢棄材料更新。運(yùn)糧河公園建設(shè)以此為契機(jī)，在建設(shè)過程中綜合多種手法實(shí)現(xiàn)園林材料的低碳更新。

園林材料與建筑材料不同，園林中的要素是材料通過人工和工程技術(shù)的處理、加工構(gòu)建而成，因此園林材料的提取源自園林要素，園林要素是將園林與材料相關(guān)聯(lián)的橋梁［7］。構(gòu)成園林的幾大要素是地形、水體、植物、建筑、小品和園路。在“雙碳”建設(shè)要求下，運(yùn)糧河公園園林材料的低碳研究主要從以下幾個方面展開。

第一，地形塑造的低耗取材。運(yùn)糧河的河道清淤過程中產(chǎn)生很多污泥和石渣，如果遠(yuǎn)距離外運(yùn)，將大大增加過程中產(chǎn)生的碳排放。方案設(shè)計考慮一是對污泥進(jìn)行就地清理，加入礦渣、混合土壤，在園區(qū)范圍內(nèi)塑造地形基底，用于構(gòu)建微地形、敷設(shè)塑膠做兒童運(yùn)動場地等；二是淤泥中富含植物生長所需要的氮磷鉀元素，將部分淤泥處理后用于補(bǔ)充植物生長的養(yǎng)分。

第二，水體凈化及生態(tài)效用。河道水體的生態(tài)凈化及生境營造是重點(diǎn)關(guān)注的問題。整個河道分層設(shè)計水生種植區(qū)，設(shè)置兩大濕地公園滯留水體，依靠豐富的水生植物凈化水質(zhì)，同時在河段的兩側(cè)增加人工浮島，形成整個河道的良性生態(tài)群落，凈化水體水質(zhì)，減少碳源污染，增加植物碳匯量。

第三，植物群落的碳匯儲備。通過相關(guān)調(diào)研，提高植物空間的郁閉度與頂層面覆蓋度，有利于增強(qiáng)該空間的固碳能力［8］。運(yùn)糧河公園種植有雪松、欒樹、國槐、杜仲、青杄、旱柳、蒙古櫟、五角楓等高大喬木層，并將其作為該植物群落主要的植物品種，樹木群落的長期固碳效應(yīng)得到顯著增強(qiáng)。同時，增加玉蘭、紫葉李、西府海棠、碧桃、晚櫻等小喬木，以及連翹、扶芳藤、珍珠梅等灌木群，以此提升群落的多樣性，可有效增強(qiáng)植物群落的長期固碳能力。運(yùn)糧河位于西郊，也是城市防護(hù)林帶的重要組成部分，其種植密度區(qū)別于城區(qū)公園，可適當(dāng)提高植物群落的種植密度，喬木種植間距在5米以內(nèi)，灌木在2～3米，使整個植物群落形成冠冠相連的效果，緊密厚實(shí)的植物群落有利于保證長期固碳效應(yīng)。

第四，鋪地及小品。運(yùn)糧河公園涉及的鋪地材料主要由兩條沿河主路、游園步道以及公園內(nèi)的活動場地構(gòu)成。河道兩側(cè)的主路采用透水性能較強(qiáng)、孔隙率較高的透水混凝土為主材，并提升鋪設(shè)厚度；活動廣場以透水磚為主材，濱河廣場采用韌性較大的木材，外刷防腐涂料；兒童樂園以大顆粒塑膠材料為主，游園步道采用碎石加透水磚，既可以增強(qiáng)透水性，滿足海綿城市建設(shè)需求，生態(tài)環(huán)保，又能增強(qiáng)耐久性。場地內(nèi)的大部分構(gòu)筑物、景觀小品和休閑設(shè)施均采用廢舊材料二次設(shè)計而成。

4 結(jié)語

在“雙碳”背景下，每個國家及各行業(yè)各領(lǐng)域都做出了相應(yīng)的努力。風(fēng)景園林專業(yè)與建筑學(xué)、城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)共同構(gòu)成三位一體的人居環(huán)境設(shè)計學(xué)科，是建筑學(xué)、城市規(guī)劃、環(huán)境藝術(shù)、市政工程設(shè)計、動植物學(xué)等多學(xué)科交叉的綜合學(xué)科，因此其與時俱進(jìn)，與國際接軌，能夠極大地推動綜合性建設(shè)，并助推“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。園林材料作為使用范圍廣，且與城市綠地建設(shè)結(jié)合，與“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)密切關(guān)聯(lián)的重要因子，其合理規(guī)范及科學(xué)的選擇使用成為關(guān)注要點(diǎn)，未來在“雙碳”建設(shè)中將大放異彩。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：劉大亮（1980—），男，山東威海人，碩士，副教授，系本文通訊作者，研究方向：風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計。

吳娟（1986—），女，山東濟(jì)南人，碩士在讀，工程師，研究方向：風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計。

張靜（1986—），女，山東濟(jì)南人，學(xué)士，工程師，研究方

向：園林工程。

鄭莎莎（1987—），女，山東淄博人，學(xué)士，工程師，研究方向：風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計。

董金山（1990—），女，山東德州人，學(xué)士，工程師，研究方向：風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計。