小尺度绿地景观全生命周期碳排放量化研究

2  小尺度绿地景观全生命周期碳排放量化研究

 

2.1  样地的选取

 

本研究以西北半干湿地区的小尺度城市绿地为研究对象，聚焦乡土地被植物群落，选取西安建筑科技大学雁塔校区南门花园与图书馆绿地作为样地（图 2、3），进行景观全生命周期量化研究。南门花园位于西安建筑科技大学南门东侧，总面积 855.34 m2，其中铺装面积 168.43 m2，绿地面积 686.91 m2。

 

 

在植物配置方面，应满足城市典型附属绿地生境条件多样性和典型性的需求，基于生态学生态因子理论对其进行生境类型分区，并配置适宜于阳生区、建筑阴生区、建筑西照半阳生区的植物群落[12]。南门花园经生境营造后，形成以乡土植物为主的低维护绿地，分为季节主题层、结构层、地被层 3 个层次。其中，季节主题层植物主要包括橙花糙苏（Phlomis fruticosa）、绵毛水苏（Stachys byzantina）、云南蓍（Achillea wilsoniana）、野菊（Chrysanthemum indicum）、八宝（Hylotelephium erythrostictum）、细叶针茅（Stipa lessingiana）、小兔 子 狼 尾 草（Pennisetum alopecuroides）、 桔 梗（Platycodon grandi?orus）、匍枝毛茛（Ranunculus repens）、地榆（Sanguisorba of?cinalis）、鸢尾（Iris tectorum）、 葱 莲（Zephyranthes candida）、 过 路黄（Lysimachia christinae）、羽瓣石竹（Dianthus plumarius）、 涝 峪 薹 草（Carex giraldiana） 和 麦冬（Ophiopogon japonicus）；结构层包括美国薄荷（Monarda didyma）、假龙头花（Physostegia virginiana）、迷迭香（Rosmarinus of?cinalis）、细叶芒（Miscanthus sinensis）、聚合草（Symphytum of?cinale） 以 及 毛 地 黄 钓 钟 柳（Penstemon digitalis）； 地 被 层 包 括 蒲 公 英（Taraxacum mongolicum）、 垂 盆 草（Sedum  sarmentosum）、佛 甲 草（Sedum lineare）、 灯 芯 草（Juncus effusus）等。

 

图书馆绿地位于图书馆西侧，面积 800 m2，其中铺装面积 116 m2，绿地面积 684 m2，基地内植物采用单一草坪草种植，人工种植并定期维护管理。为对比低维护绿地的低碳效能，将图书馆绿地作为对照组进行观察。

 

2.2  景观全生命周期碳排放量化计算

 

景观全生命周期清单分析是对景观营建的各个阶段的碳排放和碳汇因素进行汇总，内容包括材料的种类及数量、运输方式、能源消耗、运营维护及植物碳汇等数据清单，将观测数据与相对应的碳排放因子（碳排放系数）相乘，得到每一个阶段的碳排放和碳汇量，进而得出景观全生命周期总的碳排放和碳汇量。在景观全生命周期中，每个阶段都有相应的材料使用和能源消耗清单，分别计算每阶段的碳排放和碳汇量然后再汇总，得到景观全生命周期的碳排放和碳汇总量，分别如式（1、2）所示[13]：

 

式中：C 为景观全生命周期碳排放总量；C1为景观材料生产阶段碳排放总量；C2为景观建造阶段碳排放总量；C3为景观日常使用阶段碳排放总量；C4为景观维护管理阶段碳排放总量；S 为景观全生命周期碳汇总量；S1为景观植物碳汇总量；单位为 kg。

 

2.2.1  景观材料生产阶段碳排放总量

 

根据以往研究，景观全生命周期中景观材料生产阶段的碳排放量占比最多，原材料获取以及材料加工过程中往往伴随着化石能源的大量消耗。南门花园在景观设计的初始阶段就减少了高消耗材料的运用，使用的建造材料有 6 种，主要用于铺装、花池，根据 GB/T 51366—2019《建筑碳排放计算标准》[14]以及相关研究[15]，得出南门花园在景观材料生产阶段产生的碳排放总量为 19 115.69 kg（表 1）。

 

图书馆绿地内的铺装材料为混凝土砖，在材料生产中产生的碳排放较多，共为 15 120.00 kg。根据比较得知，南门花园与图书馆绿地在材料生产过程中碳排放量差距不大。2 块样地都是以游览观赏为主的场所，需要硬质铺装满足活动功能。根据材料的碳排放对比得知，在材料生产过程中，天然材料（如大理石、花岗岩等）的碳排放因子较低，其中花岗岩生产过程中的碳排放量是同等体积压模混凝土的 1/3。

 

2.2.2  景观建造阶段碳排放总量

 

景观建造阶段产生的碳排放来源于材料运输和建造施工两方面。南门花园与图书馆绿地都为 1 000 m2以内的附属绿地，工程量较小且不需要大型机械，建造施工均为人力，故建造施工产生的碳排放暂且忽略不计，这里只讨论景观材料运输产生的碳排放，包括景观建材运输和景观植物运输两类。

 

1）景观建材运输产生的碳排放。南门花园内的景观建材均选自西安市周边，运输车辆选用 4.2 m 长、载重 10 t 的货车，其碳排放因子来自中国碳排放数据库，每千米耗柴油0.2  L[16]，计算得出南门花园在景观建材运输过程中的碳排放量为 82.47 kg。图书馆绿地的景观建材也是就近运输，产生的碳排放量为23.56 kg（表 2）。

 

2）景观植物运输产生的碳排放。花园内的景观植物采用西北地区本土植物，均由市内苗圃提供，运输车辆为中小型面包车，每千米消耗汽油 0.12 L[16]，计算得出南门花园在植物运输过程中产生的碳排放量为 72.13 kg。图书馆绿地的植物景观是单一品种的草坪草，运输过程中的碳排放量为 92.41 kg（表 3）。

 

南门花园与图书馆绿地的碳排放量在建造阶段相差不大，由此可见，材料运输的碳排放量取决于能源的消耗，而运输距离与车辆型号决定汽油或柴油的消耗量，因此缩短运输距离和就地取材是减少碳排放的有效方法。

 

 

2 块样地在使用过程中的碳排放主要源自照明设备，包括路灯和草坪灯。采用中国区域电网西北地区的碳排放因子[17]来测算照明设备的碳排放。南门花园内的照明设施使 用 时 间 冬 天 为 18 ：00—23 ：00， 夏 季 为 19 ：00—24 ：00，按照每天 5 h 计算。南门花园在日常使用过程中产生的年碳排放量总计197.58 kg，图书馆绿地为 408.19 kg（表 4）。由于南门花园距校园主路较远，对于照明的需求并不多；而图书馆绿地临近校园主路，对照明的需求较多，产生的碳排放相对南门花园较多。

 

 

景观维护管理过程中产生的碳排放主要来自材料的更新、植物的养护及补种。由于南门花园遵循低维护设计原则，园内植物对灌溉和肥料的需求较少，主要碳排放来源于植物的补种运输，每年景观维护管理产生的碳排放量为 14.42 kg。图书馆绿地为草坪，需要定期维护，包括修剪、灌溉和使用杀虫剂等，每年景观维护管理所产生的碳排放量为 216.48 kg（表 5、6）。南门花园的低维护景观设计保证了其不必像图书馆绿地那样进行烦琐的后期维护，仅需在绿地植物不足时进行补充，减少了人力物力的消耗，也减少了碳排放。