基于碳中和視角的深圳光明科學城中心區生態設計探討

顏佳　孫芝倩　王玉萍

摘要：“碳中和”是應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劃與設計的必要性和可行性。然后，以深圳光明科學城中心區城市設計為例，對其中基于碳中和理念的生態設計與實踐進行了總結，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，合理規劃城市綠地資源，建立碳匯定量計算與管控體系及發揮城市綠地的科教價值。

關鍵詞：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、環境污染和生態破壞等問題日益凸顯，人類要以“碳中和”為目標，共同創造更美好、更安全的人居環境。在城市的建設與發展過程中，風景園林規劃與設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劃和園林設計中，是節能減排和提升城市生態質量的有效途徑。

1基于碳中和視角的城市發展和風景園林定位

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，對內符合我國實現可持續發展的現實要求，對外在國際上彰顯了我國的戰略決心和大國擔當。要實現經濟社會與生態環境的和諧發展，必須要通過技術革新、產業轉型和新能源開發等積極措施來減少溫室氣體的排放，應對與適應氣候變化[1]。在此時代背景下，從“低碳經濟”“低碳生活”，到致力于低碳發展的“低碳城市”“低碳園林”，無一不體現著在“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、產業和能源消耗的聚集地，以城市為主體的規劃對于實現碳中和更具政策有效性和實踐意義。建設用地的無序擴張和極端天氣給城市帶來了一系列生態問題，城市的生態多樣性保護與生態系統服務功能修復理應成為風景園林行業的重中之重。氣候變化對城市地區的水資源和能源供應，排水、交通和電信等基礎設施系統，包括衛生保健和救急在內的服務，以及生態環境帶來復雜且持續的影響[4]。隨著城市人口高度聚集、產業與交通大量排熱和開發建設的快速發展，城市熱島效應也日益突顯，亟待大力調整城市空間結構和保護城市的水體與濕地[5]。綠地、湖泊、濕地等自然生態系統具有很強的固碳能力，高質量的城市生態體系中和碳排放的能力也很強[2]。在應對氣候變化的過程中，城市實現碳中和要從“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，主要是通過節能減排、提質增效等方式實現;二是重視自然生態系統的固碳作用，利用森林碳匯和碳封存技術等手段，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、人與自然和諧共生的特征。

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

2深圳光明科學城中心區概況

2.1總體規劃

光明科學城中心區整體規劃范圍99 km2，其地處粵港澳大灣區廣深港澳科創走廊的重要節點，也是深圳建立綜合國家科學中心的載體?！榜詈稀笔菫楣饷骺茖W城的組織和發展提出的核心理念，旨在以一種基于交通和生態的有機發展為原則，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個高效節點，聚集針對科學需求的城市服務，連通科學城與周邊區域（圖1）。以科學公園和柴山為核心，讓生態空間通過5個節點向內匯聚、向外滲透。依托一橫一縱兩條軸線，結合軌道交通，站城融合，以空間布局實現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。復合共生樞網是為科學城設計的創新公共空間體系，位于科學城中心的科學公園是區域生態核心，也是休息活動的集中區域，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場地現狀

場地現狀地形沿水系周邊低洼，東北部山體是區域內最高的山體，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，大部分區域坡度小于10°。坡度大于20°的地塊占比較少。場地大部分區域坡向為南、東南及西南，屬于陽坡或半陽坡，適合大多數動植物生長。流經科學城的有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%為草本植物和農田，總面積占比達48%。用地性質方面涉及到5處不可調整用地，以居住和商業性質為主（圖3）。

3光明科學城中心區生態設計

基于以上幾方面生態因子的GIS分析數據，設計師重新定義了山水比例，拉近山水關系，優化山水格局，改變山多水少、生物種類單一的現狀，提高藍綠空間結合度，提升生態系統的多元性（圖4）。設計主要以生態優先為原則，采取了水系優化、林地改良、生物多樣性保護、海綿城市設計與城市慢行系統設計的五大生態設計策略。

3.1水系優化

從碳中和的角度來說，水系優化應當就地取材或者依靠自然力設計水體的循環，能很大程度減少能源的消耗[9]。項目在保證原有河流生態基地的前提下，根據現有流量計算新增濕地與湖體的體量極限與自凈能力，構建可持續發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、拓寬區域，濕地與湖體的構建偏好地勢低洼、坡度低緩的非建設區域。在考慮河堤行洪要求、河岸沖刷強度和功能區域的前提下，設計滿足生態性、景觀性與親水性的駁岸。根據生態條件劃定岸線功能，包括親水平臺、生態水岸、自然草坪等;采用不同駁岸建造手法，包括亂石駁岸、生態石籠、礫石坡等，營造連續而豐富的岸線。為了使水體駁岸兼具生態性和觀賞性，選擇了耐濕的鄉土喬木、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分析場地的開發適宜性，以確定開發建設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。根據實際調研與分析，發現場地現有植被覆蓋度較高，但森林生態系統結構單一。通過區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，進一步提升林地結構的穩定性及生物多樣性。

3.3生物多樣性保護

當地生物多樣性的保護策略主要分為3個方面：1）保留及恢復柴山現有的自然林地，注重提高生態系統穩定性。通過林地構建，以及喬木、灌木和草本植物的搭配，豐富群落結構，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，并在河流沿岸構建保持水土的植被帶。水生生態系統可以通過貯存在水體中的生物體有機碳和溶解態有機碳，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）針對水生生態群落選取能夠凈化水質的鄉土水生植物，為水生動物提供庇護環境，同時通過減少堰壩、建設魚道，保護洄游性魚類。

3.4海綿城市設計

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，并結合景觀布置面積約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的凈化作用。

3.5城市慢行系統設計

基于碳中和理念，從公共交通方面考量，項目在該場地設計了城市慢行系統，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美而舒適、便捷而環保的公共交通系統。慢行系統是一個覆蓋在藍綠系統上的三維系統，其將人們從主要的軌道站節點運送到科學城的文化和娛樂設施，并在交通和娛樂方面發揮著至關重要的作用（圖6）。城市慢性系統設置了南北向走廊、河流走廊和創新環線，將城市出行系統進行高效串聯。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，而創新環線則可以連接5個高效節點和地鐵站的多級內外環線，為整個科學城提供服務。

4碳中和視角下風景園林的設計策略

將碳中和理念貫徹落實到風景園林規劃設計中，是節能減排和提升城市生態質量的有效途徑。依據碳中和視角下的城市發展與現實需求，基于對光明科學城中心區生態設計的詳細分析，提出4個方面的風景園林設計策略。

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域網絡承擔著改善水質、雨洪管理和降低洪水風險等重要功能，網絡中的綠道、濕地、公園、森林保護區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項目中的水系優化和林地改良策略，都是在保護現狀的基礎上，有針對性地進行水體和森林的功能性優化。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，要保護現有濕地不受破壞，確保其水文條件和生態環境相對穩定，才能夠最大限度地發揮其生態功能。

4.2合理規劃城市綠地資源

城市綠地系統的碳匯功能在城市應對全球氣候變化和溫室氣體排放方面發揮著重要的作用。而傳統的城市綠地生態理論往往拘泥于以增加綠地面積來提高生態效益，但綠地面積不可能無限增加。因此，科學規劃設計城市空間結構，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系統顯得至關重要[7]。光明科學城中心區設計中提出了“一顆綠芯，五大節點”的城市總體空間規劃，以柴山與科學公園為核心，讓生態空間通過5個節點向內匯聚、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種布局模式有機結合的城市綠地系統，用于合理規劃城市綠地空間 [11～12] （圖7）。

4.3建立碳匯定量計算與管控體系

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

4.4發揮城市綠地的科教價值

從低碳和自然教育的角度出發，通過在公園綠地積極開展自然科普、生態實踐、生態體驗等集知識性、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保護意識，令當地的生態環境有一個可持續的美好未來。景觀規劃師和設計師的重要使命之一是維護與優化城市區域內的綠化空間，進而促進城市生態發展，以及人類與自然的定期接觸。風景園林規劃設計對城市原有的生態環境表現出充分的尊重，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環境。通過科學合理的城市空間規劃，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，提升人們的保護環境的責任意識，也是一個構建碳中和城市的重要思路。此外，營造優美的城市景觀，可在宣傳普及碳匯知識、控制人口增長、倡導綠色消費、發展生物固碳等方面發揮重要的促進作用。

5結語

目前，碳中和已經成為全球共識。為實現資源型城市向低碳城市的轉型，有必要推進產業升級、能源結構優化、生態碳匯增加等措施。相對于自然森林生態系統，園林綠地的碳匯能力盡管有限，但仍然在全球碳循環中發揮著至關重要的作用。保護城市原有碳匯和生態，合理規劃綠地資源，建立碳匯定量計算與管控體系，以及發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、循環利用資源、降低維護消耗和改善周邊環境等方式，助力我國碳中和目標的實現。

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

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作者簡介：

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

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

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