《园林》学刊·专题导读（2023.01）丨风景园林科技创新支撑碳汇能力提升的思考与实践
风景园林科技创新
支撑碳汇能力提升的思考与实践
Consideration and Practice of Landscape Architecture Science and Technology Innovation to Support the Improvement of Carbon Sink Capacity
张浪
张浪
教授级高级工程师，博士生导师，上海领军人才、享受国务院特殊津贴专家，上海市园林科学规划研究院院长，上海城市困难立地绿化工程技术研究中心主任，城市困难立地生态园林国家林业局重点实验室主任，研究方向为生态园林规划设计与技术研究，本刊主编
·全文刊登于《园林》2023-01期P4-9.
·全文引文格式：张浪.风景园林科技创新支撑碳汇能力提升的思考与实践[J].园林,2023,40(01):4-9.
摘要:风景园林是城市生态系统的重要构成，是城市中唯一具有碳汇功能的基础设施，也是实现人口高密区碳中和的主要组成部分。针对全球气候变化，从政策引导视角对科技创新支撑碳汇能力提升，以及学科发展机遇作出剖析；提出“双碳”战略是换跑道，而不是原道超车，其本身是一项极具挑战的系统工程，需通过一系列颠覆性变革，实现质变变迁，而非量变到质变，在新一轮产业革命中获得主角地位等革新思考；梳理研究团队近年来在城市国土空间生态网络构建、城市困难立地高效园林绿化营建、城市森林与绿地碳汇监测评估三大方面增汇能力提升的探索研究及实践。进一步归纳前沿颠覆性低碳技术支撑下的未来工作重点，包括实施行动计划编制、城市国土生态空间一体化修复、碳汇长期监测与计量体系构建、管理体制机制建设等，以期风景园林科技创新为加快支撑碳中和目标实现而助力。
关键词:风景园林；碳中和；碳汇；科技创新；增汇途径
2020年9月22日，习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上郑重宣布：“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2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。”何为碳达峰碳中和（以下简称“双碳”）？简言之，“碳达峰”即二氧化碳排放量达到某一量值，且碳排放量与经济发展量脱钩；“碳中和”即二氧化碳或温室气体排放量通过人为作用和自然过程能够抵消，达到相对“零排放”。从“碳达峰”到“碳中和”，不是量变到质变的过程，而是依赖于科技革命系统性变革的质变过程。
本研究主要以全球气候变化为背景，梳理国内“双碳”领域的相关政策指引，从认知、战略、进程、技术4方面进行革新思考，以科技创新为先导，在国家“双碳”顶层设计框架下，梳理了从城市国土空间生态网络构建，到城市困难立地高效园林绿化营建，再到城市森林与绿地碳汇监测评估，多尺度、多层级的面向碳中和的减碳增汇建设实践，最后提出未来工作的重点研究领域及实践。
1 背景分析
1.1 应对全球气候变化
根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次评估报告显示，2011年至2020年平均气温较工业化前增高1.09℃，1750年左右以来，温室气体浓度增加主要是由人类活动造成的。气候变化主要表现为极端高温事件、海洋热浪和强降水的频率和强度增加。“双碳”行动是应对全球气候变暖的重要举措。
1.2 科技创新助力碳中和
创新驱动是发展的第一动力，构建低碳零碳负碳技术创新体系，才能为2030年实现碳达峰目标提供技术保障，并为2060年实现碳中和目标做好技术储备。2022年6月24日，科技部等九部门联合印发《科技支撑碳达峰碳中和实施方案（2022-2030年）》，作为碳达峰碳中和“1+N”政策体系的重要组成，其系统提出科技支撑碳达峰碳中和的创新方向。
1.3 学科机遇
自然界的碳汇来源主要包括森林、草地、耕地和海洋等自然资源。城市生态空间以提供生态系统服务为主，生态要素涵盖绿地、林地、园地、耕地、未利用地等，是城市空间实现碳汇的重要载体。如何通过城乡统筹建设，提升城市碳汇能力，成为风景园林学科需要转变观念、增设学科内涵的时代新命题。
2 变革思考
2.1 认知上看，是挑战更是机遇
“双碳”战略是换跑道，而不是原道超车。其将重新定义人类社会的资源利用、生产生活、经济运行方式，其核心表征将是一系列的颠覆性变革。目前，对如何在具体实践中贯彻落实“双碳”文件精神还缺乏具体配套技术支持，对城市园林绿化碳汇能力建设应采用怎样的发展路径尚不明确。
2.2 战略上看，系统性是关键
实现“双碳”是一项极具挑战的系统工程，涵盖能源、经济、社会、文化、气候和环境等众多领域，不是一蹴而就，而是循序渐进。要坚持系统观念贯穿“双碳”工作全过程，提高系统性思维能力，处理好发展和减排、整体和局部、短期和中长期的关系，把碳达峰、碳中和纳入经济社会发展全局。
2.3 进程上看，量变不能形成质变
碳达峰是量变，碳中和才是质变。碳达峰的过程本质上是能源利用方式的变革，达峰与中和之间是有鸿沟的，没有系统性的社会变革，没有颠覆性的技术革命，很难实现从量变到质变的跃迁。必须摆脱自然能源禀赋的依赖，转向技术革命的新能源开发利用，这样才能在低碳汇向高碳汇双能驱动下占据新高地。
2.4 技术上看，水平决定地位
碳汇能力巩固与提升技术水平高低，将决定配角或主角地位，谁是增汇技术的领跑者，谁将在新一轮产业革命中获得主角地位。增汇能力的成套技术研发是眼前重点，以构建更高水平的“源汇动态平衡”，而碳汇领域的颠覆性技术创新成果是未来攻坚目标。
3 提升增汇能力科技创新实践
在国家“双碳”战略顶层设计指导下，结合建设背景与思考，研究团队做了城市国土空间生态网络构建、城市困难立地高效园林绿化营建、城市森林与绿地碳汇监测评估等三方面工作。
3.1 城市国土空间生态网络构建
3.1.1 总结城市绿地系统布局模式和进化特征
国内城市绿地系统的布局模式主要有环网放射式、结合城市山水格局式、绿心模式等；国外城市绿地系统的布局模式可归纳为环状圈层式、楔向放射式、廊道网络式等。城市绿地系统的进化过程是从非系统形态到系统形态，从无机系统到有机系统，其特点可以归纳为自然性、动态性、多样性、复合性等。
3.1.2 首推省（市）级国土空间层面的生态网络规划
2012年5月21日，中国首个省（市）级国土空间全域生态网络规划正式获批（沪府〔2012〕53号文正式批复《上海市基本生态网络规划》）。批复中指出，上海通过多层次、成网络、功能复合的基本生态网络建设，落实低碳、生态理念，促进市域绿地、耕地、林园地和湿地的融合发展。
3.1.3 编制上海市首个区级生态空间规划
落实上海市基本生态网络规划，通过前期专项研究，形成上海市闵行区“一廊两环五带”的一级生态网络；进一步串联区内骨干河流与交通廊道绿地，形成“八纵八横多园”的二级生态网络。
3.1.4 开展城市生态廊道连接度提升机制研究
量化识别并明确城市生态廊道范围，建立其内部组分要素甄别提取方法；筛选并计算城市生态廊道的多尺度结构指标和功能连接度指标；明确影响功能连接度的关键结构指标，研建廊道多尺度结构与功能连接度的数学关系模型，揭示城市生态廊道多尺度结构与功能连接度的关联机制。
3.2 城市困难立地高效园林绿化营建
3.2.1 提出城市困难立地生态园林营建理论框架
界定了“城市困难立地（Challenging Urban Sites）”的概念，明确狭义层面的三大特征。城市困难立地绿化（LCUS）的理论基础包含城市人居理论、空间构建理论和环境保护理论；LCUS的主要科学研究与技术研发包括城市困难立地空间分布识别与优化、生态园林关键营建技术、健康与效能评估等方面。
3.2.2 识别城市困难立地空间
采用多期遥感解译地类产品，借助Python+GIS，分析过去20年中国搬迁地变迁情况；将可绿化困难立地归纳为三类城市困难立地；分析绿化用城市困难立地的时空变化特征与分配模式，探究长三角城市群绿色生态空间增长的土地资源供给差异及模拟预测。
3.2.3 提出城市搬迁地高效园林绿化技术思路
针对城市搬迁地高效园林绿化的共性关键技术瓶颈问题，重点在“改地适树”“选树适地”“精准评价”等方面开展科研攻关，以实现城市搬迁地高效园林绿化高效抚育和快速成林成景。
3.2.4 建立城市搬迁地园林绿化障碍因子及土壤质量评价指标体系
首次揭示土壤物理性质退化是城市搬迁地快速绿化的主要障碍因子；发明了城市搬迁地绿化11个立地障碍因子分级评价方法；首次划定城市搬迁地3个障碍等级；率先划分出上海城市搬迁地4个土壤质量等级；制订《园林绿化棕地（城市搬迁地）土壤质量分级》标准。
3.2.5 研发城市搬迁地园林绿化土壤就地改良技术
研发适宜搬迁地土壤团粒结构快速形成改良配方及关键技术；发明功能性无包膜生物炭基肥等土壤改良剂专利技术；研发湿垃圾堆肥产品快速改良城市搬迁地土壤技术；研制土壤疏松调理剂搬迁地土壤改良技术等，解决了常规技术无法满足的共性关键技术支撑难题。
3.3 城市森林与绿地碳汇监测评估
3.3.1 城市森林碳汇定位及园林绿化碳汇测计
2021年以来，在对城市绿地碳汇多年连续监测基础上，建立城市园林绿地碳汇能力09的快速评估方法；研制城市绿地碳汇智能测计系统，该系统基于遥感技术和生态系统生产力模型，可以快速准确地实现城市绿地碳汇能力的智能测计。
3.3.2 探索城市森林碳汇计量方法
开展城市森林碳汇计量方法研究，成功获取一种草本沼泽湿地生态系统呼吸观测室（专利号：ZL201921776966.9）等多项专利；获得土地利用变化和林业温室气体清单核算系统（软著登字第1029558号）等多项软件著作权；制定上海地方系列标准/规范，如《城市森林碳汇计量监测技术规程》（DB31/T1234-2020）等。
3.3.3 完成多轮上海林业碳汇计量监测
完成国家林草局工作部署，开展遥感解译和碳汇计量；每两年开展一轮碳汇计量，目前第三轮工作完成。形成5大清单中唯一一份温室气体净吸收清单；连续十余年，每年核算林业活动温室气体排放，直接支撑了上海节能减排和低碳发展工作。
4 结语
“双碳”目标的实现，首要是自上而下的制度牵引，并以管理体制机制建设为保障。完善投资政策，充分发挥政府投资引导作用；强化公众参与，多渠道多途径开展碳汇相关知识的宣传教育和科普活动，发展碳普惠。
在风景园林领域，不断加强前沿颠覆性减碳增汇技术体系研发，可从以下方面具体开展：编制城市园林绿化双碳实施规划和行动计划；持续强化城市国土生态空间一体化保护和修复技术研发；揭示系统构建城市生态网络，完善生态安全格局的方法原理；建设全国布局城市的园林绿化碳汇及碳源长期监测与计量体系；积极推进城市园林绿化减碳增汇管控政策法规制定等。
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