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邱园开放“碳花园”以提高气候意识 | 从设计实践到全球植物园零碳趋势

已有 201 次阅读 2025-12-29 11:12 |系统分类:观点评述

【内容提要】

2025年已近年末。回眸全球植物园，邱园于2025年7月开放了“碳花园”，以“活体气候课堂”为定位，通过场景化设计（气候条纹种植带、功能分区、真菌灵感亭）、科研驱动（韧性植物筛选、菌根真菌碳汇应用）及行动导向（家庭/社区清单、学校合作），将碳循环转化为可感知体验，推动公众气候行动。开放后监测验证其碳汇模式有效性，获公众积极反馈，并向热带地区输出技术。面对全球气候变化，全球多个国家的植物园建立类似的碳花园，其零碳趋势聚焦“科研-景观-教育”三位一体、地下碳库管理、本地化适配与全球协作，邱园模式为城市微型碳汇站提供可复制样板，推动人人成为气候行动园丁。

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2025年7月25日邱园正式对外开放“碳花园”（Carbon Garden），是全球植物园领域将科学研究、景观设计与气候教育深度融合的里程碑项目。该项目以“活体气候课堂”为核心定位，通过可视化设计、科研驱动的植物配置及互动体验，将抽象的碳循环（carbon cycle）与气候变化（climate change）议题转化为可感知的自然场景，同时为城市零碳景观（zero-carbon landscape）提供了实践范式。

1 邱园“碳花园”：设计、实践与核心价值

邱园“碳花园”是一项耗时4年（2021-2025）打造的永久性设施，由园林设计师理查德·威尔福德（Richard Wilford）与米齐工作室（Mizzi Studio）联合主导，核心目标是“通过植物与生态系统，让公众理解碳的角色、气候变化影响及生态韧性构建路径”。其设计与实践围绕“科学可视化、科研落地化、行动可转化”三大原则展开。

1.1 场景化设计：让“碳”可见可感

碳的“不可见性”是气候教育的核心障碍，而碳花园通过视觉符号、生态场景与建筑装置的结合，将抽象概念转化为具象体验：

（1）气候条纹种植带（Climate-Stripe Borders）

入口区域采用草本植物打造“色彩渐变带”，从冷色调的蓝色逐步过渡到暖色调的红色，复刻了英国雷丁大学气候学家埃德·霍金斯（Ed Hawkins）教授的“气候条纹”可视化成果——蓝色代表20世纪初的低温时期，红色象征近年全球升温趋势（Hawkins, 2018; Hawkins et al., 2025）。邱园科学家表示，这种设计能让游客“一眼看懂数十年的变暖速度”，无需依赖复杂数据图表。

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图1 邱园碳花园入口的气候条纹种植带，通过蓝红渐变的草本植物（如鼠尾草Salvia officinalis、红花酢浆草Oxalis corymbosa）直观呈现全球升温趋势

（2）功能分区：还原碳循环与气候适应场景

花园以“碳的流动与存储”为逻辑，划分4个核心功能区，每个区域既承载科研价值，又传递教育意义。

干旱花园（Dry Garden）：种植地中海气候区的耐旱物种，包括薰衣草（Lavandula angustifolia）、龙舌兰（Agave americana）、凤尾丝兰（Yucca gloriosa）等，模拟2050年伦敦可能出现的“夏季高温干旱”场景，展示植物如何通过叶片角质层增厚、根系深扎等特性适应气候变化；土壤采用“沙子+再生碎混凝土”混合材质，兼顾排水性与保水性，为城市耐旱景观提供技术参考。

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图2 碳花园干旱花园一角，种植的薰衣草与龙舌兰等耐旱物种，可在少灌溉条件下维持生长并发挥碳汇功能

雨水花园与生物滞留区（Rain Garden & Bioswale）：通过人工凹陷地形与本土湿地植物，如灯芯草（Juncus effusus）、黄菖蒲（Iris pseudacorus），演示自然系统如何“一石三鸟”——收集雨水、过滤径流污染物、通过植物光合作用与土壤有机质存储碳，同时缓解城市内涝。

图3 雨水花园与生物滞留区的地形设计及植物配置.png

图3 雨水花园与生物滞留区的地形设计及植物配置，凹陷区域可高效收集雨水，湿地植物根系与土壤协同实现碳存储与污染物过滤

土壤剖面展示区（Exposed Soil Profile Area）：暴露包含“化石煤层”的土壤分层，直观呈现“地球碳的地质起源”——煤层是远古植物遗骸碳化形成的碳储存库，而人类对化石燃料的开采燃烧，正是将“长期封存的碳”重新释放到大气的过程，强化“碳失衡”（carbon imbalance）的认知。

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图4 土壤剖面展示区的化石煤层特写，游客可直观观察地球碳的地质存储形态，理解化石燃料与碳循环的关联

真菌灵感亭（Fungal-Inspired Pavilion）：花园核心建筑，外观模仿真菌子实体形态，采用亚麻复合材料（flax composite）与本地木材等低碳材料建造，倾斜的顶棚将雨水导入下方种植区，实现“建筑-生态”的水循环联动。其设计深层隐喻是“真菌在碳循环中的关键作用”——邱园研究显示，菌根真菌（mycorrhizal fungi）能将植物光合作用产生的碳，通过根系输送到地下并存储，每年可吸收全球约36%的化石燃料碳排放（最新数据更新为75%，见下文研究进展）。

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图5 以真菌子实体为灵感的碳花园核心蘑菇亭。采用低碳材料建造，顶棚设计实现雨水收集与生态联动，象征菌根真菌在碳存储中的核心作用

（3）数据化标识系统

园区内设置多块信息面板，标注关键科研数据（如“每平方米土壤每年可存储2-5公斤碳”“耐旱植物比普通草坪节水60%”），并关联实时监测数据（如土壤湿度、植物生长状态），让游客理解“景观背后的科学逻辑”。

1.2 科研驱动：从实验室到花园的“落地转化”

碳花园并非单纯的景观展示，而是邱园多项前沿研究的“活体实验场”，所有植物配置与生态设计均基于其维克赫斯特研究站及“自然解锁”（Nature Unlocked）计划的成果。

（1）未来气候适应性植物筛选

针对2090年伦敦的气候预测（气温升高2-3℃、降水波动增大），邱园筛选并种植了35种“气候韧性树种”（climate-resilient tree species），包括来自暖区的糖朴（Celtis laevigata）、蒙特苏马松（Pinus montezumae）、匙叶栎（Quercus dolicholepis）等。这些树种通过“高温胁迫实验”“病虫害抗性测试”等评估，被证明能在未来气候中存活并发挥碳汇（carbon sink）功能（Curtis-Machin et al., 2025）。同时，在干旱花园中种植的85种深根草本与草原物种，如大须芒草（Andropogon gerardii）、圆锥花序紫菀（Symphyotrichum paniculatum），经监测其碳捕获能力比普通城市绿地高40%，且生物多样性（biodiversity）更丰富。

（2）菌根真菌碳汇机制的应用

邱园近年研究发现，菌根真菌是地下碳储存的“关键纽带”：它们与植物根系形成共生关系，将植物制造的碳（糖分）转化为自身菌丝体的有机质，存储于土壤中，且这种碳的“封存周期可达数十年甚至上百年”。基于此，碳花园的土壤中人工接种了特定菌根真菌（如外生菌根真菌），并通过“不翻耕土壤”“使用有机堆肥”等措施保护真菌网络，实测显示其土壤碳存储速率比常规花园提升30%（Kew Wakehurst Research Team, 2025）。

（3）城市花园碳足迹优化研究

针对“城市小花园是否能有效固碳”的争议，邱园联合密歇根大学开展研究，发现管理不当的城市菜园碳足迹（carbon footprint）可能是传统农业的6倍（因过度使用化肥、频繁翻耕导致土壤碳释放）。而碳花园示范了“低足迹设计”：采用多年生植物替代一年生作物、利用雨水灌溉、减少土壤扰动，其碳汇效率可达“普通菜园的3倍”，为家庭与社区花园提供“低碳管理指南”。

1.3 行动导向：从“认知”到“实践”的转化

碳花园的最终目标是“推动公众行动”，为此它不仅提供“教育”，更提供“可复制的方案”：

（1）家庭/社区花园的“行动清单”

邱园基于碳花园的实践，提炼出6条可落地的建议：

Ø 选择深根多年生植物，如草原草、德国鸢尾（Iris germanica），避免单一草坪，提升土壤碳存储；

Ø 引入耐旱物种（如地中海植物），减少灌溉需求；

Ø 建造小型雨水花园或生物滞留沟，管理雨水并增强碳汇；

Ø 用有机堆肥替代化肥，促进土壤真菌生长；

Ø 模仿“气候条纹”种植色彩渐变植物，传递气候信息；

Ø 联合社区打造“共享碳花园”，扩大影响范围。

（2）学校与机构的“教育合作”

碳花园已与伦敦280所学校合作，开发“校园碳花园”课程，包括“植物固碳实验”“土壤碳含量检测”等实践活动，并培训100名“碳素养教师”，目前已有67所学校建立了微型碳花园，覆盖2.8万名学生。

2 邱园“碳花园”的最新实践进展（2025年开放后）

自2025年7月开放以来，碳花园的“科研监测”与“社会影响”持续推进，形成了新的成果与反馈：

（1）植物生长与碳汇效率监测

邱园科研团队每月对35种韧性树种的生长状态（如株高、叶片存活率）进行记录，发现蒙特苏马松与匙叶栎的“夏季高温适应率”达90%，而糖朴的年碳吸收量可达每株12公斤（高于本地树种欧洲夏栎 Quercus robur的8公斤）。同时，干旱花园的深根草本区土壤碳含量较开放初期提升5%，验证了“深根植物+真菌共生”模式的有效性。

（2）公众参与与反馈

碳花园开放首月接待游客超20万人次（邱园年均游客250万），其中83%的受访者表示“对碳循环的理解显著加深”，37%的家庭游客表示“计划改造自家花园以提升碳汇”。此外，伦敦3个社区已基于碳花园模式打造“社区碳花园”，并获得邱园的技术支持（如植物种苗、土壤改良方案）。

（3）国际合作与技术输出

邱园已与巴西亚马逊国家研究所（National Institute for Amazon Research）、肯尼亚国家博物馆（National Museums of Kenya）等机构达成合作，将碳花园的“韧性植物筛选标准”“菌根真菌应用技术”输出到热带地区，用于退化雨林修复与干旱区绿化。例如，在巴西马瑙斯的雨林修复项目中，引入邱园筛选的固氮植物（如银合欢Leucaena leucocephala）与菌根真菌，使幼苗存活率从35%提升至72%，碳封存速率提高18%。

3 国际植物园零碳花园的核心趋势

邱园“碳花园”并非孤立案例，近年全球顶尖植物园均在探索“零碳景观”的实践，形成了三大核心趋势，其本质是“从‘植物展示’向‘生态解决方案提供者’的转型”：

3.1 “科研-景观-教育”三位一体，拒绝“形式化零碳”

国际植物园越来越强调“零碳设计必须基于本土科研”，避免单纯追求“低碳材料堆砌”而忽视生态功能。例如：

（1）美国密苏里植物园

2024年开放的“气候适应花园”（Climate Adaptation Garden），基于其对北美中部草原生态系统的研究，种植120种本土深根植物（如大须芒草Andropogon gerardii、紫松果菊Echinacea purpurea），通过“刈割管理”（模拟自然火干扰）提升碳汇效率，实测显示其每公顷每年可固碳15吨，同时为传粉昆虫提供栖息地。

（2）荷兰莱顿植物园

2025年启动的“城市碳汇实验室”（Urban Carbon Sink Laboratory），将园区划分为“传统草坪区”“多年生草本区”“真菌共生区”三个对照组，实时监测不同景观的碳足迹与生物多样性，数据对公众开放，为城市规划提供参考。

这些项目的共同特点是：每一处景观都是“可测量、可验证”的科研样本，同时通过信息面板、互动实验等方式，让公众理解“零碳不是‘无碳’，而是‘碳的平衡’”（Hitchmough et al., 2023）。

3.2 聚焦“地下碳库”：从“地上景观”到“土壤-真菌系统”的重视

过去植物园的零碳实践多集中于“选择低碳植物”“减少建筑能耗”，而近年研究发现，土壤是陆地生态系统最大的碳库（全球土壤碳储量是大气的3倍），因此“地下碳管理”成为核心方向（Schlesinger & Bernhardt, 2022）：

（1）英国爱丁堡皇家植物园

开展“土壤碳封存计划”（Soil Carbon Sequestration Initiative），研究不同覆盖物（如木屑、秸秆、堆肥）对土壤碳存储的影响，发现“木屑覆盖+不翻耕”可使土壤碳含量每年提升2%，且能减少杂草生长（替代除草剂）。

（2）澳大利亚皇家植物园

针对干旱气候，研发“菌根真菌-植物共生套餐”，将特定真菌（如丛枝菌根真菌Rhizophagus irregularis）与当地桉树蓝桉（Eucalyptus globulus）、密花相思（Acacia pycnantha）配套种植，其根系深扎能力提升50%，土壤碳存储量比普通种植区高60%，同时减少灌溉需求。

邱园碳花园的“真菌灵感亭”与土壤剖面设计，正是这一趋势的典型体现——它让公众意识到“地下世界才是碳存储的关键”，而非仅关注“植物长得好不好看”。

3.3 “本地化适配”与“全球协作”并行，拒绝“一刀切”

不同地区的气候、土壤与生态问题差异显著，因此国际植物园的零碳实践均强调“本地化设计”，同时通过协作共享技术：

（1）热带地区：雨林修复与碳汇结合

巴西亚马逊国家研究所与邱园合作，在退化雨林中种植“固氮植物+菌根真菌”组合，利用热带植物生长快的特点，加速碳封存，同时恢复土壤肥力。其“2000公顷雨林修复项目”已成为“热带零碳景观”的样板，碳汇效率达每公顷每年20吨。

（2）干旱半干旱地区：节水与碳汇协同

南非开普敦植物园2024年打造的“多肉碳花园”，利用本地多肉植物（如芦荟Aloe vera、景天科植物的“CAM光合作用”（夜间吸收CO₂，白天闭合气孔减少水分蒸发），实现“节水80%+碳汇提升25%”，同时展示“干旱区如何通过本土植物构建零碳景观”。

（3）高纬度地区：极地植物保育与碳循环研究

邱园维克赫斯特研究站的“千年种子库”升级项目，引入-196℃液氮保存技术，将南极苔藓（如真藓 Bryum argenteum）等极地植物的种子活力保存期延长至100年以上。极地植物是高纬度碳循环的关键参与者（如苔藓形成的泥炭地可存储大量碳），该研究为“高纬度地区应对气候变化的碳管理”提供数据支撑。

4 总结：碳花园的“超越性”与全球意义

邱园“碳花园”的核心价值，在于它突破了传统植物园“科普展示”的边界，成为“科学研究的实验场、公众行动的催化剂、全球零碳景观的样板”。它证明：

花园可以是“气候解决方案的一部分”：不是“被动的绿化”，而是“主动的碳汇与生态韧性构建者”；

气候教育需要“沉浸式体验”：通过“看得到的色彩渐变、摸得到的土壤分层、感受得到的雨水循环”，让公众从“知道气候变化”转变为“理解并愿意行动”；

全球植物园的零碳趋势，本质是“回归自然的逻辑”：不再追求“人工化的完美景观”，而是基于生态系统的自我调节能力（如真菌-植物共生、自然雨水管理），实现“低干预、高碳汇、高韧性”的平衡。

对于城市而言，碳花园的模式可复制、可落地——无论是社区小花园、学校绿地，还是城市公园，都能通过“科学配置植物、保护土壤真菌、优化水资源管理”，成为“微型碳汇站”。正如邱园执行主任Raoul Curtis-Machin所言：“碳花园不是‘终点’，而是‘起点’——它邀请每个人成为‘气候行动的园丁’，从脚下的土壤开始，构建更具韧性的未来”。