“双碳”背景下园林材料低碳应用研究

刘大亮　吴娟　张静　郑莎莎　董金山

摘要：近几年全球气候变暖导致大范围极端天气现象频发，世界各地灾情不断，极大地影响了人们正常的生产生活，各国均采取了相应措施应对气候变化。为解决气候变暖引发的各种问题，我国提出碳达峰、碳中和的“双碳”发展战略，并自上而下制订了分期计划，要实现这一目标，必须以科技创新为先导，充分调动各行业领域的积极性。然而，“双碳”目标从确立到执行再到实现是一个艰难的过程。作为当前市政建设中的一股中坚力量，低碳园林成为城市生态建设中实现“双碳”目标的重要组成部分。为了进一步推动低碳园林建设，研究方向应从科学的角度深层剖析风景园林要素，从增强固碳释氧能力、降低碳排放的要求出发，解析园林组成要素，针对地形、水体、绿化、铺地、小品等材料特点进行应用性分析，以园林材料为切入点，通过其性能、应用概况、能耗控制、固碳释氧能力等多个角度的解构，找到正确的量化指标，并准确计算相应的碳排放控制量，从而总结出满足“双碳”战略的园林材料使用要求，结合具体案例分层进行落地性实践，从实际案例中总结新的经验，找到行之有效的实施办法，为构建低碳园林理念提供应用支持，从而为低碳园林建设拓展思路，为“双碳”目标的实现提供专业领域内的科学方法，践行“双碳”战略，守护绿水青山。文章采用文献研究法、数据分析法以及案例研究法开展“双碳”背景下的园林材料低碳应用研究。

关键词：双碳；园林材料；低碳园林；固碳释氧

中图分类号：TU986 文献标识码：A 文章编号：1004-9436（2023）18-0-03

0 引言

园林材料是构建园林要素的基础，是表达风景园林工程的语言［l］。近年来，园林材料随着科学技术的更新和國家政策的导向逐渐往低碳、生态、环保等低能耗方向发展。在这个过程中，受材料本身属性、施工匠人的技艺水平、地域环境等多种因素影响，园林材料展现出了不同的艺术表现形式，形成了具有地域特色的景观风貌。在“双碳”目标要求下，各个专业领域推出了风格迥异的低碳产品。

1 双碳概念及研究

“双碳”是我国提出的两个阶段碳减排奋斗目标——二氧化碳排放力争于2030年达到峰值，努力争取2060年实现碳中和［2］。碳达峰是指在某一阶段或历史时期内二氧化碳排放总量达到峰值，不再继续升高，之后在此基础上逐步下降。碳达峰能够为碳中和工作的开展奠定重要基础，其峰值的高低直接决定碳中和工作的效率与难易度。碳达峰机制的主要原理在于通过减少或抑制石油、煤炭等化石能源的消耗，增加新能源的推广与应用，以减少二氧化碳源头排放。碳中和则是指人类因生产、生活排放的二氧化碳总量，通过植树造林、碳汇技术等途径进行有机降解，实现二氧化碳排放与降解的中和［3］。

1.1 国际“双碳”发展概况

英国和美国已相继在1991年和2007年实现碳达峰，其发展过程是：达到峰点——平台期——下降期。根据世界资源研究所2017年下半年发布的报告，全世界已经有49个国家的碳排放实现达峰，占全球碳排放总量的36%［4］。苏里南与不丹分别于2014年和2018年宣布已经实现碳中和目标。两国的能源需求量均较低，产生的碳排放量较少；同时苏里南与不丹的森林覆盖率分别在90%和60%以上，较高的森林覆盖率提升了其碳汇能力。后续多个国家和地区就碳中和要求相继开展立法工作，并对此进行政策宣示，快速推进全球碳中和目标的实现。

1.2 国内“双碳”发展概况

面对全球范围内开展气候行动的趋势，我国从1979年开始逐渐推进节能减排工作，先后签订多项国际公约，并不断推动“双碳”政策落到实处。习近平总书记在联合国大会一般性辩论上发表重要讲话指出，“应对气候变化，《巴黎协定》代表了全球绿色低碳转型的大方向，是保护地球家园需要采取的最低限度行动，各国必须迈出决定性步伐”。同时，习近平总书记强调，“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”。

在“双碳”政策的大环境下，我国从各个行业和领域全面采取措施：工业领域内降低工业碳排放，打造低碳工业；建筑业大力推进绿色建筑发展，并纳入国家规范化体系，降低建筑碳排放；发展交通脱碳，降低交通碳排放；在农业领域，发展绿色低碳农业，提高生物碳吸收等［5］。

2 低碳园林

为实现“双碳”目标，各个行业都提出了相应的策略，从国家层面的顶层设计出发，以国有大型企业先行引导，进一步做好全国碳排放交易。其中几个具体层面的应用与园林景观行业息息相关：发展数字化园林，与推动能源技术革命相关联，以数字化、信息化推动碳中和主题公园、低碳公园建设；打好污染防治攻坚战，实现减污降碳协同效应，在生态流域治理、污染矿山治理等项目中，通过生态手段，做好环境的污染防治，实现低碳可能；提升林业碳汇能力和碳市场交易能力，通过深入研究植物及植物群落的属性特点，分析植物的碳汇能力，研究其碳汇价值，从而提升碳汇市场交易优势。园林行业的“双碳”应对策略早期以节约型园林的方式出现并发展，对废旧材料、污染材料进行更新，同时减少生产过程中可能产生的高碳消耗工作，实现低碳目标；现阶段重点突出低碳园林将以更多元化的方式，为“双碳”目标的实现提供思路。

3 园林材料低碳应用研究

在低碳园林研究中，园林材料作为一个重要的构成部分，研究方向主要针对规划设计理论研究中的生态环保，园林工程建设中的节约、降低能耗以及后期维护管理的低成本和低消耗，侧重于成本控制下的低影响开发。在“双碳”理念下，园林材料的应用和研究发生了变化。“双碳”理念对增加碳汇储备、减少碳源污染提出了明确要求，因此应深入园林材料的属性层面，分析园林材料的基本性质，并对每个组成部分的化学成分、热物理性质等进行定量定性分析，找出符合低碳要求的材料，并以合理的方式加以推广和应用。

3.1 园林材料的分类及特性

3.1.1 园林材料的主要分类

园林材料主要有建筑材料和非建筑材料这两大类。建筑材料包括无机材料、有机材料和复合材料这三类，应用比较广泛的如钢材、铁、石材、胶凝材料、混凝土、砂浆、木材、沥青类等；非建筑材料分为无机材料和有机材料，如土壤、水体、动植物等。

3.1.2 园林材料的相关特性

建筑材料方面，从材料的组成结构与性质来看，密实度与孔隙率影响着材料的通透性。对比常用的主要园林材料，材料的密度越小，孔隙率越大，越适合应用于生态建设。从材料的力学性质来看，影响选材的主要因素是脆性与韧性、硬度与耐磨性。脆性材料的特点是塑性变形小，如天然石材，而韧性材料塑性变形大，如塑胶类、钢材、木材等，在选择有冲击振动荷载作用的材料时，应考虑材料的韧性［6］。从材料的抗冻性能来看，材料的抗冻性与强度相关，强度越高，抗冻性越强，耐久性也就越好。从材料的物理性能来看，主材料导热系数与保温性能呈正相关，也重点影响了碳排放。总的来说，材料的耐久性是材料性能的汇聚点，是一种综合性质，而耐久性在很大程度上节约了成本，将直接影响材料的低碳性能。

非建筑材料方面，园林植物作为天然的固碳释氧材料，具有吸收二氧化碳的天然优势，是实现“双碳”目标、缓解城市生态压力的有效载体。合理的植物群落组成将大大提升其固碳释氧的能力。

3.1.3 “双碳”要求下适用性低碳园林材料的特性

通过对材料各项性能的分析来看，材料的各个属性都是相互关联、互相支撑的。在“双碳”建设背景下，园林材料的选择主要应遵循增加碳汇、减少碳源的主题理念。影响因素主要体现在：一是突出材料的使用与自然的契合，尤其在海绵城市建设中，材料与雨水相互渗透，对材料的孔隙率有较高要求；二是在构架园林空间的过程中，关注材料保温性与耐燃性的结合，这有利于减少因空调、暖气等设施带来的碳排放；三是材料的耐久性是重点关注的终极课题，综合各种因素，趋利避害，通过各种途径和有效措施增强材料的耐久性，将大大降低因频繁更换材料而造成的环境污染、过程污染、管理污染等；四是通过合理设计，构建合理有序的绿地空间，重视植物材料的适宜性应用，以增加碳汇储备。

3.2 园林材料应用与低碳园林建设——以鞍山市运粮河项目为例

运粮河位于鞍山市西郊，是一条常年排污河，上游有污水处理厂出水，周围有农户生活污水排放等，造成河道常年污浊。随着全国推进“双碳”政策，水污染防治计划及海绵城市建设要求，鞍山市结合生态城市发展需求，推进从资源型向工业遗产型城市发展，降低工业城市的碳排放，促进工业废弃材料更新。运粮河公园建设以此为契机，在建设过程中综合多种手法实现园林材料的低碳更新。

园林材料与建筑材料不同，园林中的要素是材料通过人工和工程技术的处理、加工构建而成，因此园林材料的提取源自园林要素，园林要素是将园林与材料相关联的桥梁［7］。构成园林的几大要素是地形、水体、植物、建筑、小品和园路。在“双碳”建设要求下，运粮河公园园林材料的低碳研究主要从以下几个方面展开。

第一，地形塑造的低耗取材。运粮河的河道清淤过程中产生很多污泥和石渣，如果远距离外运，将大大增加过程中产生的碳排放。方案设计考虑一是对污泥进行就地清理，加入矿渣、混合土壤，在园区范围内塑造地形基底，用于构建微地形、敷设塑胶做儿童运动场地等；二是淤泥中富含植物生长所需要的氮磷钾元素，将部分淤泥处理后用于补充植物生长的养分。

第二，水体净化及生态效用。河道水体的生态净化及生境营造是重点关注的问题。整个河道分层设计水生种植区，设置两大湿地公园滞留水体，依靠丰富的水生植物净化水质，同时在河段的两侧增加人工浮岛，形成整个河道的良性生态群落，净化水体水质，减少碳源污染，增加植物碳汇量。

第三，植物群落的碳汇储备。通过相关调研，提高植物空间的郁闭度与顶层面覆盖度，有利于增强该空间的固碳能力［8］。运粮河公园种植有雪松、栾树、国槐、杜仲、青杄、旱柳、蒙古栎、五角枫等高大乔木层，并将其作为该植物群落主要的植物品种，树木群落的长期固碳效应得到显著增强。同时，增加玉兰、紫叶李、西府海棠、碧桃、晚樱等小乔木，以及连翘、扶芳藤、珍珠梅等灌木群，以此提升群落的多样性，可有效增强植物群落的长期固碳能力。运粮河位于西郊，也是城市防护林带的重要组成部分，其种植密度区别于城区公园，可适当提高植物群落的种植密度，乔木种植间距在5米以内，灌木在2～3米，使整个植物群落形成冠冠相连的效果，紧密厚实的植物群落有利于保证长期固碳效应。

第四，铺地及小品。运粮河公园涉及的铺地材料主要由两条沿河主路、游园步道以及公园内的活动场地构成。河道两侧的主路采用透水性能较强、孔隙率较高的透水混凝土为主材，并提升铺设厚度；活动广场以透水砖为主材，滨河广场采用韧性较大的木材，外刷防腐涂料；儿童乐园以大颗粒塑膠材料为主，游园步道采用碎石加透水砖，既可以增强透水性，满足海绵城市建设需求，生态环保，又能增强耐久性。场地内的大部分构筑物、景观小品和休闲设施均采用废旧材料二次设计而成。

4 结语

在“双碳”背景下，每个国家及各行业各领域都做出了相应的努力。风景园林专业与建筑学、城乡规划学共同构成三位一体的人居环境设计学科，是建筑学、城市规划、环境艺术、市政工程设计、动植物学等多学科交叉的综合学科，因此其与时俱进，与国际接轨，能够极大地推动综合性建设，并助推“双碳”目标的实现。园林材料作为使用范围广，且与城市绿地建设结合，与“双碳”目标实现密切关联的重要因子，其合理规范及科学的选择使用成为关注要点，未来在“双碳”建设中将大放异彩。

参考文献：

［l］ 魏韵佳.废弃木质材料在市政景观园林工程中的应用［J］.林产工业，2020，57（10）：76-77，87.

［2］ 李继峰，郭焦锋，高世楫，等.我国实现2060年前碳中和目标的路径分析［J］.发展研究，2021，38（4）：37-47.

［3］ 文苗苗.铋基复合物催化剂光热协同催化还原CO2性能研究［D］.西安：陕西科技大学，2021.

［4］ 刘胜.从达峰到中和，未来减碳之路怎么走［J］.中国中小企业，2021（8）：11-18.

［5］ 庄雪松.低碳社区规划实施绩效评价研究［D］.武汉：华中科技大学，2014.

［6］ 宋承裕.中国建筑材料评测系统现状分析与改进对策：新加坡建筑材料质量评测系统研究［D］.上海：上海交通大学，2001.

［7］ 李运远.试论园林材料的应用［D］.哈尔滨：东北林业大学，2006.

［8］ 章银柯，董延梅，马婕婷，等.基于园林植物固碳效益评价的低碳植物景观设计研究：以杭州西湖为例［C］//中国风景园林学会2016年会论文集.北京：中国建筑工业出版社，2016：481-484.

作者简介：刘大亮（1980—），男，山东威海人，硕士，副教授，系本文通讯作者，研究方向：风景园林规划设计。

吴娟（1986—），女，山东济南人，硕士在读，工程师，研究方向：风景园林规划设计。

张静（1986—），女，山东济南人，学士，工程师，研究方

向：园林工程。

郑莎莎（1987—），女，山东淄博人，学士，工程师，研究方向：风景园林规划设计。

董金山（1990—），女，山东德州人，学士，工程师，研究方向：风景园林规划设计。