低碳园林研究综述及研究热点分析

徐丽华 陈 婷 张瑞华

XU Lihua1* CHEN Ting1 ZHANG Ruihua2

（1.浙江农林大学风景园林与建筑学院，浙江杭州 311300；2.浙江省杭州市青山湖街道人民办事处，浙江杭州 311300）

( School of Landscape Architecture, Zhejiang Agriculture and Forestry University, Hangzhou, Zhejiang, China, 311300; People’s Office of Qingshanhu Street, Hangzhou City, Zhejiang Province, Hangzhou, Zhejiang, China, 311300 )

低碳园林；研究综述；研究热点；可视化分析；可视化软件

自2003年英国在能源白皮书中提出了“低碳经济”，这一减少碳排放、绿色可持续的发展方式就受到了国内外学者们的关注[1]。低碳经济被认为是一种有希望的发展模式，通过减少碳排放以应对气候变化的挑战。在此基础上，国内学者结合国情提出了“低碳城市”这一概念，通过低碳生产和低碳消费的方式加快构建生态城市和节能环保型社会[2]。而公园绿地作为城市重要的组成部分，通过“增汇减源”以增强其固碳及释氧的功能成为实现“低碳城市”的必然选择[3]，低碳理念与园林设计相结合形成的“低碳园林”概念随即生成。低碳园林指在园林的规划设计、施工建造及后期维护管理等阶段实现低能耗、低污染、低排放，降低自然资源和能源的消耗，最大限度地减少二氧化碳排放，发挥园林绿地的环境效益、社会效益和经济效益，即一种可持续的“绿色”风景园林[4]。建设低碳园林也逐渐成为国内外园林绿化设计研究重要的研究课题。

为了解国内外低碳园林领域的研究现状和热点，研究基于陈超美教授开发的CiteSpace 5.7.R2软件对当前中国知网CNKI数据库和Web of Science核心数据库中低碳园林领域的相关文献进行分析，通过文献的发文量计数、知识图谱的绘制，结合文献内容分析得出当前研究方向、热点及其不足之处，以此为基础提出低碳园林的设计建议，作为低碳园林建设的参考。

1 文献计量数据来源及分析方法

1.1 数据来源与筛选

中文文献在中国知网（CNKI）数据库以“主题词=低碳园林OR低碳景观”为检索式进行检索，来源类别为所有学术期刊。检索时间跨度为2011 — 2021年，检索后对文献进行进一步筛选，剔除其中的重复文献、期刊寄语、会议通告、报刊等非学术类文献。最终得到626篇相关文献；外文文献在Web of Science核心合集以“主题= carbon AND (landscape OR green space OR parks OR garden OR plant)”进行检索，文献类别为“article AND review”，时间同样选择2011 — 2021年进行精炼，结合文献主题、摘要及关键词进行进一步筛选，使用CiteSpace的去重功能进行去重，最终保留465篇文献。

由图1可知，2011 — 2021年CNKI“低碳园林”相关文献发文量在2014开始呈现整体上升趋势，2016年出现下降随后恢复上升，至2018年发文量出现峰值，2020年出现大幅下降趋势，2021年仅发表相关文献28篇，年平均发文量为56.9篇。而在Web of Science核心合集中“低碳园林”年平均发文量为42.3篇，发文量整体呈现上升趋势。外文文献较中文文献发文量相对较少，分析原因是外文文献中对于“低碳”的关注多集中于低碳经济、低碳社会、低碳城市和低碳环境等宏观层面的研究，对景观这一微观层面的关注度较低。

图1 CNKI和WOS中低碳园林文献量年度变化趋势（2011 — 2021年）Fig.1 Annual change trend of low carbon garden literature in CNKI and WOS (2011 — 2021)

1.2 数据分析方法

采用CiteSpace 5.7.R2的可视化分析工具，寻求低碳园林近10年演化的关键路径及研究方向[5]。CiteSpace是美国陈超美教授基于Java语言开发用于文献计量和可视化分析的一款软件[6]。研究通过关键词共现网络图谱和聚类图分析低碳园林相关研究方向及热点，结合核心学术期刊内容进行系统性的研究综述和研究热点分析[7]。

2 国内外低碳园林的研究热点与研究方向分析

2.1 关键词共现网络图谱及聚类分析

2.1.1 国内文献关键词共现网络图谱及聚类分析

关键词能够提炼论文内容的研究主题，关键词共现网络图谱是通过关键词的两两共现频次的数量及关键词中介中心性对该研究领域的方向及热点进行可视化表达[8]。通过CNKI文献知识图谱的绘制，得到336个节点和951条连线（图2），同时在此基础上列出频次≥20的关键词。综合关键词共现知识图谱和关键词频率排序表（表1）。结果显示“低碳理念”的频次最高共228次，占总文献数的36.4%，“低碳”（140次）排名第二，“园林景观”（72次）、“景观设计”（70次）、“城市园林”（57次）、“低碳园林”（55次）等关键词紧随其后。结合表1内中介中心性节点大于0.1的关键节点[8]；“低碳”（0.43）、“低碳理念”（0.37）、“低碳园林”（0.25）、“景观设计”（0.21）等可以发现，国内的低碳园林相关研究内容集中于低碳园林的相关理念及实际设计应用方面。

图2 国内文献关键词共现网络图谱Fig.2 Domestic literature keywords co-occurrence network map

表1 国内“低碳园林”相关文献关键词频率排序表Tab.1 Keywords frequency ranking table of domestic literature related to “low carbon garden”

基于CNKI文献关键词共现网络图谱，使用对数似然率算法（LLR）对关键词进行聚类从而更清楚地了解国内低碳园林领域的研究方向，最终形成了11个聚类及其聚类标签（图3）。关键词聚类前的数字越小则代表聚类内的关键词数量更多且关联性更高[8]，国内低碳园林文献聚类标签如下：#0低碳理念、#1低碳城市、#2低碳、#3园林景观、#4低碳园林、#5风景园林、#6景观设计、#7园林设计、#8可持续发展、#9体系构建、#10低碳型园林。其中聚类#0、#1、#4、#8、#10归为对低碳园林的起源、定义及相关设计理念的研究；聚类#2、#3、#5、#6、#7、#9归为对低碳园林实际应用设计中营建方法的研究。

图3 国内文献关键词聚类图谱Fig.3 Keywords clustering map of domestic literature

结合文献时间及内容将国内低碳园林的发展分为两个阶段：2011 — 2013年为低碳园林设计的初探阶段，对低碳理念在风景园林学科的应用进行了初步探索；2014 — 2021年的研究进一步完善了低碳园林设计营建的技术手段和实施途径，并尝试将低碳园林引入不同的绿地类型。

2.1.2 国外文献关键词共现网络图谱及聚类分析

将国外文献导入CiteSpace生成关键词共现图谱（图4）。网络节点数N=349，连线数量E=2 244，中心度D=0.037。综合WOS文献的关键词共现网络图谱及关键词词频数，出现频次较高的关键词为“碳封存”（139次）、“碳储存”（107次）、“生态系统服务”（79次）、“森林”（58次）、“气候变化”（58次）、“土地利用”（50次）、“植被”（47次）、“影响”（46次）、“树木”（45次）、“景观”（44次）、“生物群落”（40次）等，关键词中介中心性均≥0.1。

图4 国外文献关键词共现网络图谱Fig.4 Foreign literature Keywords co-occurrence network map

WOS文献同样使用LLR算法对关键词进行聚类分析，导出关键词聚类图谱（图5）。最后得到7个聚类标签：#0植被恢复、#1公园、#2碳捕获、#3生态系统服务、#6土壤有机碳、#8森林城市营建、#9植树。

图5 国外文献关键词聚类图谱Fig.5 Keywords clustering atlas of foreign literature

通过研读相关文献并结合关键词共现网络图谱信息及聚类团标签可以看出，国外低碳园林的研究主要集中于景观要素碳储量和固碳能力的测算；低碳园林设计缓解气候变化及改善环境的相关研究；低碳园林设计框架的系统性研究。

2.2 国内外文献的研究热点与研究方向分析

2.2.1 低碳园林的设计理念及设计原则

“增加碳汇”和“减少碳源”是低碳园林设计理念及原则的核心要素[9-10]。基于此学者们提出了低碳园林设计的主要思路：共生和循环[11]，其要求设计者在规划设计阶段考虑场地具体的自然、经济和社会条件，做到因地制宜、自然做功、以人为本[12]，以体现生态优先、可持续发展及节约理念的表达[13]。

目前低碳园林相关文献提出的设计理念大多只强调了低碳角度，缺少对园林自身使用功能与低碳理念融合的探讨。低碳园林应利用其环境营建与个人福祉之间的潜在关系[14]，在可持续发展的同时遵循“以人为本”的设计理念。将园林要素的美学价值与其低碳效应相结合，营造符合使用者需求且美观雅致的园林设计，体现其舒适性及美观性[11]。

2.2.2 景观角度下的要素碳储量及固碳能力的研究

相关研究多基于景观角度评估草本植物、灌木、河流湖塘、湿地、森林地面、矿质土壤和乔木中的碳储量及固碳能力[15]。碳储量及固碳能力的测算有助于确定设计区域景观要素的实际情况，从而更准确地为低碳园林营造提供参考，测定数据也可以作为园林后期维护周期及费用的依据[11]。如章银柯等测定了杭州西湖风景名胜区15个绿地的长期固碳量，从树种选择、植物配置、群落结构等几个方面提出建设低碳园林的建议[16]；Li等通过文化教育绿地、风景名胜区、绿地、道路绿地、工业绿地、居住绿地的森林平均碳密度，结合其在城市中的空间分布进行了定量分析以探寻改善城市环境和加强森林固碳的有效途径[17]；Hammar等从景观角度评估了传统长轮伐期森林残留物和短轮伐期林业碳储量引起的景观的空间变化对气候和能源效率的影响[18]；Park等通过对韩国园林树木苗圃进行实地调查，量化园林树木生产的碳足迹以确定城市绿地的最佳温室气体减排目标[19]。

2.2.3 低碳园林的设计营建方法

学者提出的低碳园林的设计营建方法可分为“增加碳汇”和“减少碳源”两个方面。“增加碳汇”方面包括选择固碳能力强的乡土植物、增加绿量及合理植物配置三种途径[20]；“减少碳源”方面包括选用碳友好材料，重构及改装废弃材料，综合利用水资源、绿色构筑物及小品设施的营建，减少后期维护管理的碳排放，顺应及利用现有地形减少土方量施工，使用可再生能源以及延长景观生命周期8种途径[21]。

不同于国内低碳园林设计对各类景观要素设计要点的关注，外文文献对低碳园林设计的思考更加整体。学者们对其设定从概念到实施阶段的既定框架，以低碳理念下的景观设计为出发点，融合社会、文化等其他要素特征[22]。如Elnokaly等将HHW模式中汲取的经验教训转化为“自然景观和林地管理的框架”[23]；Li等为低碳角度实施河流湿地景观创建了一个规划框架，并采用基于层次分析法的河流湿地景观规划低碳评价模型，对河流湿地景观规划的低碳效果进行评价[24]。

2.3 国内外低碳园林领域的研究侧重点对比

通过关键词共现图谱及聚类分析，结合文献内容发现国内外在低碳园林领域的研究存在以下区别：（1）在研究层面上，国内的文献集中于微观层面的研究，以公园绿地等作为主要的研究对象；而国外的文献则更关注于宏观层面的研究，将景观作为低碳经济、低碳环境研究的部分影响因子，在研究对象上选择大尺度的森林、河流湿地等[25-26]。（2）在研究热点上，国内研究多以设计应用为导向，研究内容包括低碳园林的相关设计手段及营建方法的研究；国外研究则更关注低碳园林对改善气候实际影响的实证研究及设计框架研究。

综合而言，国内的研究能够应用于实际低碳园林的营建，但缺少实证研究和系统性的理论研究框架，而国外文献缺少微观层面的研究，其低碳园林评价方法及相关科学技术能够与国内研究相结合形成更为完整的理论和应用体系。

3 讨论

低碳园林是在规划设计、施工建造、后期维护管理方面以增加碳汇及减少碳源的方式降低资源和能源的使用，以达到绿色可持续效果的一种可持续的园林形态。基于低碳园林综述的系统性讨论及热点分析，结合国内外低碳园林相关研究在不同层面和设计阶段的优势及不足，本文对低碳园林的设计营建提出以下建议：

（1）景观要素的美观性、功能性与低碳理念相结合。在讨论园林设计增汇减源的途径时，学者们关注通过采用固碳能力强或碳友好的景观要素来实现低碳园林，要素的美观性和实用性往往被忽视，从而背离了园林设计的初衷和使用者最关注的部分。

植物是增加场地碳汇最主要的要素，也是低碳设计的首要景观要素。在植物选取上，合理利用场地的保留植物及乡土植物，此外可选择美学价值高且固碳能力强的观赏植物，如榆、柳树、木槿、菩提树等[27]。在植物形态上，根据植物的自然形态造景，少作修剪。在植物结构上，不同植物种类和年龄的分层群落种植可以最大限度地提高单位面积植物的固碳量，在此基础上考虑植物的特征形态、四时变化、颜色等要素以提高其美观性[28]（表2）。

表2 植物要素设计要点Tab.2 Key points of plant element design

除植物外，低碳材料、废弃材料在景观构筑物或小品设施中的运用也能够体现低碳理念与美观相一致的设计要点（表3）。如使用原场地废弃的石块材料制作石笼景墙、石笼雕塑，以原有的枯枝、木桩打造景观小品等。

表3 材料应用要点Tab.3 Key points of material application

（2）低碳理念下的风景园林布局。低碳理念的本质是人和自然的可持续发展。因此布局形式的选择以自然式布局为主[29]，整体的布局顺应原有的地形、水体、植物等条件，因地制宜、相地合宜。在地形的改造设计上，结合原有地形打造整体设计，以优美怡人的自然式景观为主；减少改造过程产生的碳排放量，避免大面积硬质广场的使用。在功能空间的规划上，除赏景空间外，还需重视与使用者需求最相关的活动空间，按照空间的开敞度及功能特性在公园中合理布局。

（3）构建低碳理念下的园林评价体系。构建合理的低碳园林评价体系能够作为设计后期维护、改进的依据，同时也能为低碳园林的要素选取及空间布局提供一定的参考价值，有助于补充中国低碳园林的实证研究部分并完善低碳园林领域的理论体系。

低碳园林的景观评价体系可以根据其设计主题及侧重点，结合美观性方面的评价研究方法（美景度评判法、层次分析法等）及使用评价研究方法（POE评价法等），综合美观评价、使用评价及低碳效果评价形成一套更符合低碳园林核心要求的新体系。

4 结论与展望

（1）设计营建成为低碳园林的研究热点。近10年来，低碳园林研究主要集中于景观营建方面。国内的研究内容倾向于在各类园林景观要素中融入“增汇减源”的低碳理念，包括使用高碳汇植物及碳友好材料等以营建低碳园林。相较而言，国外的研究方向多为测算各要素的固碳能力。此外，国外的实证研究构建了“主题概念—现状研讨—应用实施”的低碳园林设计框架。

（2）美观性及功能性的表达是低碳园林实践应用的重要考虑因素。低碳园林需兼具美观性及功能性的表达，在景观要素的选用上将其作为重要的参考依据；并采用自然式布局方式，顺应原有自然条件及地形营造符合使用者赏景、游憩需求的低碳园林；同时在低碳园林的评价框架上结合美观评价及使用评价因子，完善低碳园林评价指标体系。

（3）生态学研究范式和碳计量方法是低碳园林理论体系的重要补充。综合国内外分析结果，低碳园林的理论体系研究可以吸收借鉴生态学中对绿化、水体、土壤等景观要素碳计量的测算方式，其结果既可以为选择低碳要素提供数据支撑，又能够验证低碳园林的实际作用效果，同时有利于为低碳园林理论研究提供科学定量的研究方法。