基于碳中和視角的深圳光明科學城中心區(qū)生態(tài)設(shè)計探討

顏佳　孫芝倩　王玉萍

摘要：“碳中和”是應(yīng)對全球氣候危機的研究熱點，如何增強城市風景園林綠地的碳匯功能成為了亟待解決的問題。首先對碳中和視角下的城市發(fā)展和風景園林在其中的功能定位進行了論述，說明了基于碳中和視角進行城市風景園林規(guī)劃與設(shè)計的必要性和可行性。然后，以深圳光明科學城中心區(qū)城市設(shè)計為例，對其中基于碳中和理念的生態(tài)設(shè)計與實踐進行了總結(jié)，并提出了適于我國國情的4個助力碳中和目標的總體策略，分別是保護城市原有植被和碳匯，合理規(guī)劃城市綠地資源，建立碳匯定量計算與管控體系及發(fā)揮城市綠地的科教價值。

關(guān)鍵詞：碳中和;低碳城市;低碳園林;園林植物

中圖分類號：TU986

文獻標志碼：A

文章編號：1671-2641（2022）02-0002-05

Abstract： Carbon neutrality has become a research hotspot in response to global climate crisis， and how to enhance the carbon sink function of urban green spaces has also become an urgent problem to be solved. Firstly， this paper discusses urban development from the perspective of carbon neutrality and the functional orientation of landscape architecture in it， and illustrates the necessity and feasibility of urban landscape architecture planning and design based on the perspective of carbon neutrality. Then， taking the urban design of central area of Shenzhen Guangming Science City as an example， the paper summarizes ecological design and practice based on the concept of carbon neutrality， and proposes 4 overall strategies suitable for Chinese national conditions to help the goal of carbon neutrality， including to protect the original vegetation and carbon sink of the city， rationally plan urban green space resources， establish a quantitative calculation and control system for carbon sinks， and give full play to the scientific and educational value of urban green space.

Key words： Carbon neutrality; Low-carbon cities; Low-carbon gardens; Garden plants

隨著社會經(jīng)濟水平的快速增長與科技的不斷進步，氣候變化、資源緊張、環(huán)境污染和生態(tài)破壞等問題日益凸顯，人類要以“碳中和”為目標，共同創(chuàng)造更美好、更安全的人居環(huán)境。在城市的建設(shè)與發(fā)展過程中，風景園林規(guī)劃與設(shè)計扮演著不可或缺的角色，將碳中和理念貫徹落實到城市綠地規(guī)劃和園林設(shè)計中，是節(jié)能減排和提升城市生態(tài)質(zhì)量的有效途徑。

1基于碳中和視角的城市發(fā)展和風景園林定位

2020年9月22日，國家主席習近平在第七十五屆聯(lián)合國一般性辯論及氣候雄心峰會等國際場合多次作出“2030年碳達峰、2060 年碳中和”的莊嚴承諾，對內(nèi)符合我國實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)實要求，對外在國際上彰顯了我國的戰(zhàn)略決心和大國擔當。要實現(xiàn)經(jīng)濟社會與生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展，必須要通過技術(shù)革新、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和新能源開發(fā)等積極措施來減少溫室氣體的排放，應(yīng)對與適應(yīng)氣候變化[1]。在此時代背景下，從“低碳經(jīng)濟”“低碳生活”，到致力于低碳發(fā)展的“低碳城市”“低碳園林”，無一不體現(xiàn)著在“雙碳”目標的指引下，迎來的是一場廣泛而深刻的社會變革[2]。

目前，中國有60%的人長期居住在城市之中，而城市的碳排放量占中國總排放量的70%以上[3]。城市是居民、產(chǎn)業(yè)和能源消耗的聚集地，以城市為主體的規(guī)劃對于實現(xiàn)碳中和更具政策有效性和實踐意義。建設(shè)用地的無序擴張和極端天氣給城市帶來了一系列生態(tài)問題，城市的生態(tài)多樣性保護與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能修復理應(yīng)成為風景園林行業(yè)的重中之重。氣候變化對城市地區(qū)的水資源和能源供應(yīng)，排水、交通和電信等基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)，包括衛(wèi)生保健和救急在內(nèi)的服務(wù)，以及生態(tài)環(huán)境帶來復雜且持續(xù)的影響[4]。隨著城市人口高度聚集、產(chǎn)業(yè)與交通大量排熱和開發(fā)建設(shè)的快速發(fā)展，城市熱島效應(yīng)也日益突顯，亟待大力調(diào)整城市空間結(jié)構(gòu)和保護城市的水體與濕地[5]。綠地、湖泊、濕地等自然生態(tài)系統(tǒng)具有很強的固碳能力，高質(zhì)量的城市生態(tài)體系中和碳排放的能力也很強[2]。在應(yīng)對氣候變化的過程中，城市實現(xiàn)碳中和要從“源”與“匯”2個角度探索有效途徑。主要有2個思路，一是減少人為的碳排放，主要是通過節(jié)能減排、提質(zhì)增效等方式實現(xiàn);二是重視自然生態(tài)系統(tǒng)的固碳作用，利用森林碳匯和碳封存技術(shù)等手段，來抵消空氣中已有的碳排放[6]。低碳視角下的城市主要具有效率高、良性循環(huán)、人與自然和諧共生的特征。

早在2008年，美國景觀設(shè)計師協(xié)會（ASLA）在《2008年氣候變化聲明》中強調(diào)了風景園林設(shè)計師的地位和責任，即通過科學合理的土地規(guī)劃和利用，智慧社區(qū)的規(guī)劃和設(shè)計，如雨水管理、屋頂花園和低維護景觀建設(shè)，來減少對化石能源的依賴，倡導低碳的生活方式，同時防止城鄉(xiāng)因氣候異常變化而遭受自然災(zāi)害[7]。風景園林行業(yè)在低碳城市建設(shè)中的作用不僅體現(xiàn)在維持城市生態(tài)平衡和碳匯功能的方面，還在新型綠色建筑建設(shè)、交通系統(tǒng)優(yōu)化的方面發(fā)揮著重要作用。過去幾十年，中國的風景園林行業(yè)得到了長足的發(fā)展，但在多年實踐成果中，風景園林所體現(xiàn)的生態(tài)作用更多局限于城市微氣候的調(diào)節(jié)與改善，在氣候變化背景下對于城市建設(shè)與規(guī)劃的參與還遠遠不夠。因此，如何應(yīng)對與適應(yīng)氣候變化成為風景園林學科與行業(yè)的新內(nèi)涵與新要求[8]。在這場重要的城市變革中，風景園林行業(yè)要大規(guī)模規(guī)劃和建設(shè)公共景觀和城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施，并對現(xiàn)有的城市景觀重塑功能、更新再生，在實踐中積極融入應(yīng)對氣候危機的方案和措施。

2深圳光明科學城中心區(qū)概況

2.1總體規(guī)劃

光明科學城中心區(qū)整體規(guī)劃范圍99 km2，其地處粵港澳大灣區(qū)廣深港澳科創(chuàng)走廊的重要節(jié)點，也是深圳建立綜合國家科學中心的載體。“耦合”是為光明科學城的組織和發(fā)展提出的核心理念，旨在以一種基于交通和生態(tài)的有機發(fā)展為原則，將城市和自然交織在一起。通過城市與藍綠空間相耦合的5個高效節(jié)點，聚集針對科學需求的城市服務(wù)，連通科學城與周邊區(qū)域（圖1）。以科學公園和柴山為核心，讓生態(tài)空間通過5個節(jié)點向內(nèi)匯聚、向外滲透。依托一橫一縱兩條軸線，結(jié)合軌道交通，站城融合，以空間布局實現(xiàn)對于城市場所的營造。同時，在科學城中打造各種尺度的交流空間。復合共生樞網(wǎng)是為科學城設(shè)計的創(chuàng)新公共空間體系，位于科學城中心的科學公園是區(qū)域生態(tài)核心，也是休息活動的集中區(qū)域，與綠色廊道及周邊綠道相連，是城市“綠肺”。綠廊沿著綠地、道路以及水系向外延伸，像根系般深入城市空間中，邊界交疊、功能耦合，從而提升邊界活力（圖2）。

2.2場地現(xiàn)狀

場地現(xiàn)狀地形沿水系周邊低洼，東北部山體是區(qū)域內(nèi)最高的山體，山頂高程約93 m，西南部小丘陵群海拔集中在30～40 m。場地總體地勢較平緩，大部分區(qū)域坡度小于10°。坡度大于20°的地塊占比較少。場地大部分區(qū)域坡向為南、東南及西南，屬于陽坡或半陽坡，適合大多數(shù)動植物生長。流經(jīng)科學城的有3條河流已于2018年底完成河道整治，防洪標準均為50年一遇，主要的匯水線與河道重合度較高，匯水條件良好。場地現(xiàn)狀植被覆蓋率較高，約20%為喬木，10%為灌木，18%為草本植物和農(nóng)田，總面積占比達48%。用地性質(zhì)方面涉及到5處不可調(diào)整用地，以居住和商業(yè)性質(zhì)為主（圖3）。

3光明科學城中心區(qū)生態(tài)設(shè)計

基于以上幾方面生態(tài)因子的GIS分析數(shù)據(jù)，設(shè)計師重新定義了山水比例，拉近山水關(guān)系，優(yōu)化山水格局，改變山多水少、生物種類單一的現(xiàn)狀，提高藍綠空間結(jié)合度，提升生態(tài)系統(tǒng)的多元性（圖4）。設(shè)計主要以生態(tài)優(yōu)先為原則，采取了水系優(yōu)化、林地改良、生物多樣性保護、海綿城市設(shè)計與城市慢行系統(tǒng)設(shè)計的五大生態(tài)設(shè)計策略。

3.1水系優(yōu)化

從碳中和的角度來說，水系優(yōu)化應(yīng)當就地取材或者依靠自然力設(shè)計水體的循環(huán)，能很大程度減少能源的消耗[9]。項目在保證原有河流生態(tài)基地的前提下，根據(jù)現(xiàn)有流量計算新增濕地與湖體的體量極限與自凈能力，構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的大面積水體景觀?；诳茖W合理的計算，可以沿著河床高程指導河道下挖、拓寬區(qū)域，濕地與湖體的構(gòu)建偏好地勢低洼、坡度低緩的非建設(shè)區(qū)域。在考慮河堤行洪要求、河岸沖刷強度和功能區(qū)域的前提下，設(shè)計滿足生態(tài)性、景觀性與親水性的駁岸。根據(jù)生態(tài)條件劃定岸線功能，包括親水平臺、生態(tài)水岸、自然草坪等;采用不同駁岸建造手法，包括亂石駁岸、生態(tài)石籠、礫石坡等，營造連續(xù)而豐富的岸線。為了使水體駁岸兼具生態(tài)性和觀賞性，選擇了耐濕的鄉(xiāng)土喬木、灌木和草本植物，形成多層次的景觀帶，保護原有的自然生境。

3.2林地改良

利用GIS分析場地的開發(fā)適宜性，以確定開發(fā)建設(shè)活動用地占比及分布;日照強度分布用于指導植物配置和人行步道路線選擇，以及篩選良好的視域指導風景觀測點的位置排布等。根據(jù)實際調(diào)研與分析，發(fā)現(xiàn)場地現(xiàn)有植被覆蓋度較高，但森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)單一。通過區(qū)系樹種配置及林相改造，清理長勢不良樹種與入侵物種，形成林窗，然后補植鄉(xiāng)土樹種，加快演替進程，形成深圳頂級群落南亞熱帶季風闊葉林;通過常綠闊葉樹種、彩葉植物、開花植物以及果樹等合理配置，進一步提升林地結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及生物多樣性。

3.3生物多樣性保護

當?shù)厣锒鄻有缘谋Ｗo策略主要分為3個方面：1）保留及恢復柴山現(xiàn)有的自然林地，注重提高生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。通過林地構(gòu)建，以及喬木、灌木和草本植物的搭配，豐富群落結(jié)構(gòu)，促進林地正向演替，為動物提供棲息地以及保護珍稀植物。2）在可建設(shè)的陸地種植果樹及蜜源植物，提供動物食源，并在河流沿岸構(gòu)建保持水土的植被帶。水生生態(tài)系統(tǒng)可以通過貯存在水體中的生物體有機碳和溶解態(tài)有機碳，吸收土壤和大氣中的CO2[10]，通過對濕地和水體的修復，可以提高城市風景園林的碳匯作用。3）針對水生生態(tài)群落選取能夠凈化水質(zhì)的鄉(xiāng)土水生植物，為水生動物提供庇護環(huán)境，同時通過減少堰壩、建設(shè)魚道，保護洄游性魚類。

3.4海綿城市設(shè)計

通過合理的地形整理，使地表徑流匯入沿主道路的植草溝，傳輸至雨水滯蓄區(qū)，并結(jié)合景觀布置面積約0.69 hm2的雨水花園、下沉式綠地等海綿設(shè)施，集中滯蓄、凈化，總體能夠達到年徑流總量控制率70%的目標（圖5）。至于超標徑流的部分，場地河道能夠在暴雨期間提供蓄洪空間，保障場地防洪排澇的安全性;中游濕地能起到水質(zhì)的凈化作用。

3.5城市慢行系統(tǒng)設(shè)計

基于碳中和理念，從公共交通方面考量，項目在該場地設(shè)計了城市慢行系統(tǒng)，為所有愿意采取真實行動助力碳達峰和碳中和的人們提供一個優(yōu)美而舒適、便捷而環(huán)保的公共交通系統(tǒng)。慢行系統(tǒng)是一個覆蓋在藍綠系統(tǒng)上的三維系統(tǒng)，其將人們從主要的軌道站節(jié)點運送到科學城的文化和娛樂設(shè)施，并在交通和娛樂方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用（圖6）。城市慢性系統(tǒng)設(shè)置了南北向走廊、河流走廊和創(chuàng)新環(huán)線，將城市出行系統(tǒng)進行高效串聯(lián)。南北向走廊將場地與北面的大裝置集群、南面的國際生活社區(qū)連接起來，并穿過公園。東西走向的河流走廊是一條穿過科技園的最佳觀賞路線，而創(chuàng)新環(huán)線則可以連接5個高效節(jié)點和地鐵站的多級內(nèi)外環(huán)線，為整個科學城提供服務(wù)。

4碳中和視角下風景園林的設(shè)計策略

將碳中和理念貫徹落實到風景園林規(guī)劃設(shè)計中，是節(jié)能減排和提升城市生態(tài)質(zhì)量的有效途徑。依據(jù)碳中和視角下的城市發(fā)展與現(xiàn)實需求，基于對光明科學城中心區(qū)生態(tài)設(shè)計的詳細分析，提出4個方面的風景園林設(shè)計策略。

4.1保護城市原有植被和碳匯

城市中的開放空間和自然區(qū)域網(wǎng)絡(luò)承擔著改善水質(zhì)、雨洪管理和降低洪水風險等重要功能，網(wǎng)絡(luò)中的綠道、濕地、公園、森林保護區(qū)和原生植物植被是寶貴的城市原有碳匯。首要措施是保護原有的自然植被和濕地原有碳匯，正如光明科學城中心區(qū)項目中的水系優(yōu)化和林地改良策略，都是在保護現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，有針對性地進行水體和森林的功能性優(yōu)化。一方面，要保護和管理好城市植被和人工綠地，將園林綠地的現(xiàn)有碳長久保存在植物、土壤和水體中。對于自然植被的演替，應(yīng)當避免人為干擾，使其盡早到達頂極群落，可增強植被碳匯，減緩全球氣候變化。另一方面，要保護現(xiàn)有濕地不受破壞，確保其水文條件和生態(tài)環(huán)境相對穩(wěn)定，才能夠最大限度地發(fā)揮其生態(tài)功能。

4.2合理規(guī)劃城市綠地資源

城市綠地系統(tǒng)的碳匯功能在城市應(yīng)對全球氣候變化和溫室氣體排放方面發(fā)揮著重要的作用。而傳統(tǒng)的城市綠地生態(tài)理論往往拘泥于以增加綠地面積來提高生態(tài)效益，但綠地面積不可能無限增加。因此，科學規(guī)劃設(shè)計城市空間結(jié)構(gòu)，合理布局各類城市綠色空間，推動形成綠色低碳的城市生態(tài)系統(tǒng)顯得至關(guān)重要[7]。光明科學城中心區(qū)設(shè)計中提出了“一顆綠芯，五大節(jié)點”的城市總體空間規(guī)劃，以柴山與科學公園為核心，讓生態(tài)空間通過5個節(jié)點向內(nèi)匯聚、向外滲透。另外，也有學者提出了“三源綠地”模式，即氧源綠地、碳源綠地、近源綠地3種布局模式有機結(jié)合的城市綠地系統(tǒng)，用于合理規(guī)劃城市綠地空間 [11～12] （圖7）。

4.3建立碳匯定量計算與管控體系

現(xiàn)代信息技術(shù)和3S技術(shù)不斷發(fā)展和完善，將其應(yīng)用于風景園林碳匯方面可形成高效準確的碳匯分析系統(tǒng)。在風景園林全生命周期中控制好碳排放，是風景園林行業(yè)助力實現(xiàn)碳中和目標的基礎(chǔ)，可通過總量評估、合理規(guī)劃和分段控制3個步驟，實現(xiàn)對整個項目碳排放的控制。建立碳匯管控體系的首要任務(wù)是找到適用于風景園林項目的碳匯定量方法。目前國內(nèi)的碳匯定量計算體系尚未成熟，可利用美國林務(wù)局開發(fā)的i-Tree系列軟件進行近似評估（圖8）。

4.4發(fā)揮城市綠地的科教價值

從低碳和自然教育的角度出發(fā)，通過在公園綠地積極開展自然科普、生態(tài)實踐、生態(tài)體驗等集知識性、趣味性為一體的實踐，使廣大公眾尤其是少年兒童接受潛移默化的自然教育，從而提升大眾的生態(tài)保護意識，令當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境有一個可持續(xù)的美好未來。景觀規(guī)劃師和設(shè)計師的重要使命之一是維護與優(yōu)化城市區(qū)域內(nèi)的綠化空間，進而促進城市生態(tài)發(fā)展，以及人類與自然的定期接觸。風景園林規(guī)劃設(shè)計對城市原有的生態(tài)環(huán)境表現(xiàn)出充分的尊重，也能夠帶動生活在城市里面的人們主動親近自然與保護生態(tài)環(huán)境。通過科學合理的城市空間規(guī)劃，運用城市綠地的教化作用引導所有城市居民采取低碳的生活方式和生活理念，提升人們的保護環(huán)境的責任意識，也是一個構(gòu)建碳中和城市的重要思路。此外，營造優(yōu)美的城市景觀，可在宣傳普及碳匯知識、控制人口增長、倡導綠色消費、發(fā)展生物固碳等方面發(fā)揮重要的促進作用。

5結(jié)語

目前，碳中和已經(jīng)成為全球共識。為實現(xiàn)資源型城市向低碳城市的轉(zhuǎn)型，有必要推進產(chǎn)業(yè)升級、能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化、生態(tài)碳匯增加等措施。相對于自然森林生態(tài)系統(tǒng)，園林綠地的碳匯能力盡管有限，但仍然在全球碳循環(huán)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。保護城市原有碳匯和生態(tài)，合理規(guī)劃綠地資源，建立碳匯定量計算與管控體系，以及發(fā)揮城市綠地的科教價值，并將這些細化到風景園林項目的全生命周期，通過壓縮碳排放、增加碳匯空間、合理搭配植物、循環(huán)利用資源、降低維護消耗和改善周邊環(huán)境等方式，助力我國碳中和目標的實現(xiàn)。

注：圖7來自參考文獻[12]，其余圖片均來源于奧雅設(shè)計及聯(lián)合體光明科學城中心區(qū)城市設(shè)計一等獎競賽方案。

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作者簡介：

顏佳/1983 年生/女/ 湖南長沙人/博士/深圳市奧雅設(shè)計股份有限公司（深圳 518000）/專業(yè)方向為建筑設(shè)計與理論、綠色建筑科學技術(shù)、風景園林規(guī)劃設(shè)計新技術(shù)

孫芝倩/1995 年生/女/重慶九龍坡人/碩士/深圳市奧雅設(shè)計股份有限公司（深圳 518000）/專業(yè)方向為風景園林規(guī)劃與設(shè)計

王玉萍/1996 年生/女/湖南邵陽人/碩士/深圳市奧雅設(shè)計股份有限公司（深圳 518000）/專業(yè)方向為風景園林規(guī)劃與設(shè)計