双碳目标导向下城市公园高固碳植物群落设计研究

张博通，雒晶晶，高敏

（1.中国市政工程西北设计研究院有限公司，兰州730000；2.东北林业大学外国语学院，哈尔滨150000）

1 引言

城市公园的植物群落是一种典型的生态系统， 同时也构成了陆地碳汇的重要一环[1]。 作为天然的固碳系统，高固碳植物群落更强调植物对二氧化碳的固定[2]。通过选择高碳汇植物品种，改善植物群落配置模式，优化绿地空间结构，建设低维护绿地等低碳设计策略， 可有效促进植物碳汇并缓解热岛效应[3-4]。 因此，将双碳理念应用于城市公园植物景观设计中，是实现城市可持续发展，提高城市韧性与减排增汇的重要环节。

本文以西安市5 处城市公园为调查区域， 通过样地调查的方式， 筛选适宜城市公园绿地中高固碳植物群落的资源类型，探索城市公园中高固碳植物群落营造的方法，并提出相应的初步建议，以期为低碳园林绿化设计提供科学参考。 本研究的结果将填补双碳目标下城市公园绿化空间碳汇能力的优化，为北方公园生态空间优化提供技术支撑。

2 材料与方法

2.1 研究区域概况

本文以西安为研究区域， 选取5 种不同的城市公园探索公园绿地高固碳群落的应用能力及优化设计方法。 在实地踏查和查阅资料以全面了解西安市城市公园系统植物群落的基础上， 选择西安市内绿化种类较多且具有代表性的5 处城市公园作为调查对象，包括西安世博园、浐灞湿地公园、城市运动公园、大唐芙蓉园以及昆明池遗址公园。 这些公园建成于不同时期，坐落于不同方位。

2.2 研究方法

采用样地调查、资料收集和比较分析相结合的方法，对5处城市公园高固碳植物群落资源进行调查研究。 笔者依据5种公园的分区，采用全园植物种类调查、样地调查和典型植物群落配植调查等方法对公园内的高固碳植物群落的配置方式进行记录和描述，并拍照记录植物的应用形式。

本次调查从公园现有的植物群落中优先筛选优势树种为高固碳乔木组合，即长势较好，无不良树种，平均胸径规格在15 cm 以上，郁闭度在50%～70%的植物群落。群落样方的划分边界主要以公园道路、硬质铺地、水体或绿地自身边界作为依据，尽可能不破坏样地的完整性，一定程度上保证了挑选的合理性。 统计每个群落的树种、层次、郁闭度、群落层次等群落特征指标，针对不同植物群落特征因子进行对比分析，在此基础上提出北方城市公园的高固碳植物群落模式及平面布局优化策略等。

3 结果与分析

3.1 北方城市公园高碳汇植物应用现状

我国北方地区气候四季分明，生态环境特殊，有丰富的自然生物资源以及层次鲜明的植被格局，固碳能力十分优越。 但其高碳汇植物群落在北方城市公园中的设计实践与应用少之又少，研究深度也有待加强。

调研地有较明显的植物搭配和群落形式， 季相性突出明显，具有良好的绿地碳汇能力，但经调查发现，公园大部分景区景点及周边植物群落以乔草结构为主，灌木层缺失，植物群落稳定性不高，调研地的灌木层种类及数量远远低于乔木层，使得绿地整体的固碳率利用不高。 此外，部分绿地类型的植物种植密度过高，导致生长不良，生物量下降，继而引发了绿地碳汇减少及景观整体美观度降低等问题。

3.2 北方城市公园高固碳植物群落数据库构建

经过调研和实践，5 处城市公园样地特征差异明显， 符合建成区城市绿地的典型特征， 能有效反映北方城市公园绿地植物群落种植情况。 同时发现以高固碳植物为优势树种的植物群落具有可在北方城市公园中应用的巨大优势。

基于以上对高固碳群落的筛选标准， 总结出高碳汇效益的植物个体种类以及高固碳植物群落样地， 并对其进行综合分析。 通过调查发现，北方城市常用的高碳汇植物包括雪松、油松、圆柏、樟子松、白皮松、大叶女贞、广玉兰、枇杷、桂花、石楠、龙柏、新疆杨、合欢、国槐、刺槐、鹅掌楸、山杏、金枝国槐、大叶白蜡、小叶白蜡、云杉、水杉、蒙古栎、垂柳、馒头柳、樱花（日本晚樱、早樱）、旱柳、白桦、金叶复叶槭、复叶槭、银杏、金叶榆、栾树、苦楝、一、二、三球悬铃木（法桐、英桐、美桐）、五角枫、三角枫、柿树、海棠、紫荆、紫叶李、臭椿、杜仲、皂荚、构树、紫穗槐、青杄、香樟、玉兰、朴树、枣树、元宝枫等，以高碳汇植物为优势树种的高固碳群落模式应用具体见表1。

表1 高固碳植物群落模式应用

3.3 高固碳植物群落优化设计策略

3.3.1 以高碳汇植物为优势树种，适当增加幼龄树种

从植物个体角度而言， 重点补栽和抚育高碳汇优势树种，对长势不良的植物进行移除或维护。 由于植物个体的碳汇效益会随着植物个体趋向成熟，其增长速率逐渐降低，因此，在植株个体的选择中，不能盲目选择高大粗壮的植株个体，要从绿地长期碳汇的角度出发，在合理的区间内调整植物的苗木规格、种类及数量等，植株平均最好不超过25 cm。尽可能多地选择胸径为10～20 cm 的中、低幼龄树种，做好梯队建设。

同时，注重植物间的合理搭配，避免植物种间竞争，注重植物生长习性，尽可能选用乡土植物。 依据本文研究，可优先以上述高碳汇植物数据库为依据，结合植物群落学、植物生态学等相关理念进行植物个体的选择。

3.3.2 调节植物群落结构

城市公园中植物群落的郁闭度、径级结构、种植密度等特征因子与绿地单位面积的碳汇效益有着显著的相关性。 因此，可通过重点调整植物种类规格、郁闭度、径级结构、种植密度等特征因子， 在不改变原有绿地功能属性和景观需求的前提下，以此为依据，进一步细化公园绿地种植设计，提出有效的种植设计优化策略及改善措施， 有效提高绿地的综合碳汇效益，指导高碳汇种植设计。 另外需要注意的是，城市公园绿地的综合碳汇效益与植物群落的乔灌比并不具备明显的相关性，因此，可根据不同绿地类型进行合理调整。

在植物群落结构的调整过程中，并不是特征因子调节越大对植物的碳汇效益越好，需要确保在绿地空间类型不发生变化的前提下进行，从4 类不同绿地植物群落空间类型进行调节和控制，包括开敞型绿地、半开敞型绿地、覆盖型绿地和封闭型绿地。 郁闭度方面，针对开敞型和半开敞型绿地空间，郁闭度的提升应该有合理的限制，保留植物生长空间。 径级结构层面，过高的平均胸径、平均株高及树龄对单位面积的绿地固碳量有着显著的负相关性，因此，应在区间内提升其平均株高、冠幅等。 种植密度虽然是绿地高固碳量的重要因子之一，但过高的种植密度并不一定具备高碳汇效能，过大的种植密度不但会导致下层植物长势不佳，还会增加病虫害概率，影响绿地固碳率，因此，群落密度的调节不应超过0.5 株/m2。

4 讨论

面对复杂的城市生态建设问题， 基于城市规划建设单元的空间结构和城市生态系统多层级尺度特点， 合理布局城市低碳绿色公园， 探索低碳公园绿地提质增效优化设计方法与技术途径，进行绿地碳汇提质增效的优化研究和应用，是双碳目标导向下研究的重点。 而城市绿地中植物碳汇能力的提升，是改善城市小气候，促进城市生态系统碳循环的基础路径。

5 结论

综上所述，构建高固碳植物数据库，打造以高固碳植物为优势树种的高固碳群落， 以基于近自然理念下的解决途径从而减少二氧化碳的排放，提升城市公园的植被碳汇能力，可以实现绿地的长期碳汇。 同时，针对现状公园的高固碳植物群落的种植模式及设计，调节群落径级结构，提出具有普适性的设计策略及优化目标， 对后续城市公园绿化低碳设计以及我国城市低碳发展具有重要意义。