城市绿地碳汇 | 城市绿色空间碳汇理论研究与实践应用
编者按
碳排放是造成全球气候变化变暖的重要因素。减少碳排放，实现碳达峰和碳中和是人类应对气候气候变化不利影响的重要举措。2020年，我国提出了2030年实现碳达峰，2060年实现碳中和的目标。今年，又陆续发布《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》《2030年前碳达峰行动方案》等文件，对碳达峰碳中和工作进行全部部署。
城市绿地是城市生态系统的重要组成部分，是城市碳汇的主要途径。开展城市绿地碳汇研究，提升城市绿地规划设计、建造和管理水平，对应对城市碳排放问题，实现碳达峰和碳中和具有重要意义。为此，中国风景园林学会公众号开辟专栏，将刊载一些相关研究成果和学术论文等，供会员和同行们学习交流。
城市绿色空间碳汇理论研究与实践应用
城市绿色空间作为城市生态系统的重要组成部分，是城市主要的直接碳汇途径[1]。国内外围绕城市绿色空间碳汇的相关理论研究与实践应用较多，本文重点介绍城市绿色空间碳汇基本概念、城市绿色空间碳汇的主要研究内容及重要理论与实践成果和城市绿色空间碳汇今后发展方向等内容，有助于推进城市绿色空间建设以服务国家“碳中和”战略需求。
一
背景
城市绿色空间能够通过植物光合作用隔离和储存大气中的二氧化碳实现直接固碳，为城市提供了直接增汇途径[2]。通过增强城市绿色空间碳汇功能使城市达到碳氧平衡或缓解城市外林地碳汇压力的目的，有助于城市绿色空间存量化的可持续更新[3]，降低由于二氧化碳浓度增加对人类生产、生活产生的影响，对于实现“碳达峰、碳中和”目标具有重要作用。
▲ 以花境为主的城市绿色空间
二
基本概念
城市绿色空间即广义上的绿地，是指城市范围内所有被植被覆盖的区域，是城市空间结构的基本要素之一，在调节城市气候和协助城市应对未来气候变化中扮演着极为重要的作用[4]。城市绿色空间碳汇是指城市绿色空间内植物通过光合作用，吸收大气中的二氧化碳并将其固定在植被和土壤中，从而减少大气中二氧化碳浓度的过程、活动或机制[5]。三
理论研究与实践应用进展
1、理论研究进展
（1）小尺度城市绿色空间碳汇理论研究
小尺度的城市绿色空间碳汇的研究对象主要为植物个体和植物群落两方面[6]，以光合速率法、生物量模型法、实验室测定法、野外调查法为主要研究方法，对单株植物的碳储量进行精确的计算。植物个体上，研究内容主要集中在不同植物个体碳汇能力的评估上。国内外学者通过对多种植物种类的研究，识别了不同气候情景下碳汇潜力最大的城市乔灌木物种。植物个体碳汇研究表明，乔木和落叶植物大于灌木和常绿植物，速生植物大于慢生植物，彩叶植物大于常绿植物[7]，部分乡土植物相比外来植物具有更强的碳汇能力，年龄相对较低的植物碳汇能力高于相对高龄的树木[8]。由此可见，不同的植物物种碳汇能力存在明显差别。
▲ 黄栌胸径与固碳效益模型图
植物群落上，国内外大量学者从种群、群落结构方面对碳储量和碳密度分别开展研究，并探讨了植物群落结构与其碳汇能力二者之间的关系。已有研究表明，植物群落结构、类型和特性、设计风格、规格等都会对城市绿色空间碳汇能力产生明显影响，如植物群落的树种组成、郁闭度、层次结构、胸径、群落密度等特征因子会影响其碳汇能力[9]。
（2）中尺度城市绿色空间碳汇理论研究
中尺度的城市绿色空间碳汇研究着重关注不同类型城市绿色空间碳储量的对比，沿用了小尺度城市绿色空间碳储量的计算方法，并借助国外先进技术软件进行估算，如InVEST、i-tree、NTBC等，实现了小尺度碳汇研究的延伸，也为大尺度的碳汇研究奠定了基础。国内外学者多使用矢量数据以公园绿地、居住区绿地、道路绿地等各类绿地为研究对象[10]，计算其植被碳储量，进行数字化分析。其中，公园绿地作为城市绿色空间最为核心的组成部分，能够为城市碳氧平衡做出重大贡献[11]，受到了广泛重视。在单株树木碳汇能力相同和合理设计种植密度的前提下，乔木种植密度越大，则公园绿地碳汇能力也会越强。此外，公园绿地的功能分区对其碳储量有一定影响，相关研究表明公园绿地的密林区由于种植密度较大的原因，比疏林草地的碳储量要高出很多[12]。由于城市地理环境的不同与种植方式的差异，不同地域的城市绿色空间植被碳储量对比均呈现出不同的结果。（3）大尺度城市绿色空间碳汇理论研究大尺度的城市绿色空间碳汇能力和土地类型关系较大，其研究内容围绕碳汇能力评估、碳氧平衡分析以及时空动态变化规律展开，呈现出由静态计量测算向动态变化规律分析转变的趋势。遥感估算法通过对卫星遥感图像进行解译，结合实地调查观测区域的绿地生物具体信息综合分析得出碳储量估算结果，是大尺度城市绿色空间碳汇研究常用方法。国外对于大尺度城市绿色空间碳汇的研究开展较早，美国自20世纪90年代以来通过计算干物质中碳的比重得到城市绿地碳储量，之后逐步建立了评估城市绿地生态效益的模型，近年来，大尺度城市绿色空间碳汇的研究偏向于从生态学角度在更大范围内研究植被的碳指标量化。随着城市化进程不断加快，我国城市绿色空间分布格局不断发生变化，不同城市绿地类型发生转变，对城市尺度的绿色空间碳储量进行估算，并探究不同年代碳储量的动态变化规律成为了广大学者的研究热点[13]。大量研究表明建设用地的扩张是影响城市绿色空间碳储量变化的重要驱动因素，证实了城市绿色空间在固定二氧化碳方面的积极贡献，同时也反映出不同城市及区域的碳汇能力呈现出显著的差异性[14]。2、实践应用进展
城市规划方面，巴黎“城市森林”计划为城市绿色空间碳汇实践应用提供思路，倡议在城市增加2万棵新树，来实现城市的绿化与降温。实践应用表明，植被覆盖率的增加可以有效为城市增加碳汇量。此项计划从街道树木、城市公园、屋顶花园入手，有效增加城市碳汇，降低夏季气温，缓解城市热岛效应。《温哥华最绿城市行动计划2020》修复生态破损公园，将废弃的停车场改造成新的城市绿色空间，步道和骑行道两侧自然形成了新的鸟类栖息地，增强城市绿色空间碳汇及生物多样性，引领创新低碳规划。《哥本哈根2025环境规划》为2025年成为全球首个“碳中和”首都制定计划，以整座城市作为绿色实验室，重点新增高品质绿地，通过增加树木等举措提高生物多样性，建设更多屋顶绿化、小型城市花园和休闲设施，强调集中力量保障城市绿色可持续发展。▲ 巴黎“城市森林”计划立面愿景
（来源：https://www.sohu.com/a/325220141_120052779）
在园林绿地的景观设计上，广阳谷森林公园、天津市低碳创意实践花园、南翠屏公园、河东公园等典型案例立足“低碳、生态、可持续”的设计原则，涵盖科普引导宣传、节能减排、资源循环、低碳植物配置等多种层面的低碳思想和手法[15]，表明城市绿色空间模仿当地自然群落结构，结构上采用片状复层混交林模式，使得群落具有较强的稳定性，抗干扰能力强，能够增强场地碳汇能力和生态效益。
▲ 低碳创意实践花园生境快速修复前后对比
四
城市绿色空间碳汇发展方向
1、量化区域绿色碳汇——助力国土空间规划
原有城市总体规划与土地利用总体规划到如今的国土空间规划尚未能有效量化城市碳汇，缺乏城市碳赤字问题的识别工具和碳氧平衡的调控依据。因此建立当地城市常见乔木的碳汇数据库，有效量化城市绿色空间碳汇动态情况，实现碳氧平衡监督与预测，是支撑国土空间规划落实绿色低碳发展要求和“碳中和”城市建设的关键步骤。
▲ 不同胸径各种乔木碳储量聚类
▲ 不同胸径各种乔木整株植物日固碳量聚类
2、细化单元碳汇评价——完善景观营建标准
从不同类型的绿色空间出发，选取景观增汇减排方面作为城市绿色空间评价构成，结合专家评分以及公众参与，筛选出评价指标，构建不同城市绿色空间低碳景观综合评价指标体系以及综合评价模型，寻找城市绿色空间的增汇减排设计思路，能够更加全面地反映城市绿色空间的建设水平，有助于提高城市绿色空间实践的合理性和“以人为本”的践行。
▲ 低碳视角下居住区绿地景观评价指标体系层次结构模型
3、优化植物群落配置——推进城市绿色空间低碳更新
有效保护和利用场地中的山林、湖塘和湿地，发挥植物碳汇作用[16]。在植物个体的选择上，结合植物个体碳储量的测算结果，适度应用高碳汇树种，并多采用乡土植物，降低维护过程产生的碳排放。借鉴当地自然群落结构，同时结合景观视觉效果对植物个体进行搭配，形成植物数量多、种类丰富、固碳能力强的高碳汇植物群落。▲ 南翠屏公园山体植物景观
4、模块化核算与建造——搭建高效量化平台
建立城市绿色空间高效量化平台，核心组成可从“文献检索库”、“低碳园林案例”和“评价手册”等内容为分栏构建。“文献检索库”主要向专业人群展示研究现状、低碳园林营造、高碳汇植物应用三方面国内外最新的研究文献，展现最新学术上科研成果。“低碳园林案例”目标人群为设计人群，专栏系统分析低碳园林的景观案例，从方案亮点、设计手法、低碳技术等方面展现低碳园林的设计方法。“评价手册”部分由碳源——碳汇估算工具箱及低碳植物景观评价两部分组成，测算确定被使用的景观设计方法和策略是否满足当初的设计意图，以及是否为项目的低碳可持续发展作出贡献。▲ 低碳数字植物园网站首页
▍ 本文由学会城市绿化专业委员会组织整理。图片来源：作者提供。
参考文献
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[15] 王洪成,杨宁.低碳发展与合作创新——天津低碳创意花园的建设与管理运营[J].中国园林,2018,34(S2):34-38.
[16] 王洪成.探索城市生态修复的低碳园林途径[J].风景园林,2017(11):80-85.
◼ 作者简介：
王洪成 男，天津大学建筑学院教授、博士生导师，天津大学建筑学院风景园林研究所所长，研究方向为风景园林理论与设计、低碳园林。赵 玥 女，天津大学建筑学院在读硕士研究生，研究方向为风景园林理论与设计、低碳园林。郭 茹 女，天津大学建筑学院在读博士研究生，天津大学建筑学院风景园林研究所成员，研究方向为风景园林理论与设计、低碳园林。///END///
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