鄔軼群 朱曉青 王 竹 陳繼錕
21世紀以來,隨著我國農(nóng)村經(jīng)濟的快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化規(guī)模的不斷擴大,農(nóng)村的生態(tài)環(huán)境問題日益突出。一方面,近年來鄉(xiāng)村用能大幅增長,傳統(tǒng)的生物質(zhì)能源逐步被商品能源所代替,高排放、高耗能的“碳源”①(carbon source)不受自然資源的約束盲目擴張;另一方面,在就近、就地城鎮(zhèn)化的作用下,鄉(xiāng)村的自然肌理趨于破碎,綠地生境的正常結(jié)構(gòu)和功能遭到不同程度的侵蝕,“碳匯”②(carbon sink)功能不斷弱[1]?!疤荚础薄疤紖R”的嚴重失衡,造成鄉(xiāng)村碳排放量顯著增加。根據(jù)《中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》[2],近十年來鄉(xiāng)村的人均碳排放量增速是同期城鎮(zhèn)地區(qū)的2.4倍之多,碳排總量也超過了總值的45%,鄉(xiāng)村儼然成為碳排放大戶。十九大工作會議和2018年中央一號文件相繼提出“以生態(tài)文明統(tǒng)領(lǐng)鄉(xiāng)村振興,堅持質(zhì)量興農(nóng)、生態(tài)宜居、綠色可持續(xù)的高質(zhì)量鄉(xiāng)村發(fā)展道路”。由此,探索“增匯減排”目標下的“低碳化”“內(nèi)涵式”“集約型”的新農(nóng)村發(fā)展,成為當下順利推進新型城鎮(zhèn)化、鄉(xiāng)村現(xiàn)代化和打造生態(tài)宜居環(huán)境的關(guān)鍵。
基于過渡性、階段性的生態(tài)建設(shè)目標,中西方鄉(xiāng)村的低碳實踐呈現(xiàn)多元化的發(fā)展路徑:英國貝丁頓(Bedzed)生態(tài)村[3]率先建設(shè)“零碳排”示范工程區(qū);德國弗班(Vauban)制定了鄉(xiāng)鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展相關(guān)的制度法規(guī);日本則推行了21世紀環(huán)境共生住宅的建設(shè)項目。國內(nèi)的典型案例包括吳良鏞院士的張家港生態(tài)鄉(xiāng)村人居規(guī)劃,劉加平院士對云南、西藏等地鄉(xiāng)村綠色生土人居建構(gòu)[4],王竹教授完成的綠色窯居社區(qū)營建[5]等。從方法角度看,安賈莉·杜比(Dubey A)等通過追蹤“碳足跡”分析了鄉(xiāng)村碳排放的來源構(gòu)成[6];麥爾·丹尼史(Danesh M)等采用耦合度量化解析了碳排影響因子的關(guān)聯(lián)性[7];葛堅等制定了鄉(xiāng)村碳排的評估指標體系[8];吳寧等構(gòu)建了面向鄉(xiāng)村用地的碳源評估模型[9];丁金華、王靜等也從景觀有機更新、建筑在地設(shè)計方面給出了具體的營建策略[10-11]。
總體來看,現(xiàn)有鄉(xiāng)村可持續(xù)發(fā)展的實證探索和理論研究多偏重于村域及更宏觀的范圍。事實上,要開展科學、合理的規(guī)劃決策,更需要精準聚焦小微化的鄉(xiāng)村人居單元。本文以鄉(xiāng)村基本的生產(chǎn)生活單元的“產(chǎn)權(quán)邊界”來劃分和界定空間,在充分調(diào)研村民產(chǎn)住行為碳排放量的背景下,建立鄉(xiāng)村碳排放量化評估模型,并借用GIS模擬解析鄉(xiāng)村碳空間圖譜,為探尋出低碳鄉(xiāng)村營建的優(yōu)化路徑提供理論依據(jù)與經(jīng)驗參考。
圖1 鄉(xiāng)村聚落元胞的概念生成Fig.1 conceptual generation of rural settlement cells
圖2 鄉(xiāng)村產(chǎn)住元胞的空間設(shè)定示意圖Fig.2 xpatial setting diagram of rural work-live cells
表1 能源消耗量到碳排放量的換算公式Tab.1 conversion formula for energy consumption to carbon emissions
元胞(cells)源引于生物學的概念(圖1),是生命體基本的結(jié)構(gòu)和功能單位。在鄉(xiāng)村聚落中,每個建筑都是一個具有自組織生產(chǎn)生活能力的元胞,它們具有各自的功能核心和空間邊界,需要通過與外界進行物質(zhì)交換,來維持其自身的“新陳代謝”。小微的產(chǎn)住元胞(work-live cells)包含了建筑、場所、邊界等物質(zhì)要素和經(jīng)營、居住與人群等社會要素,是產(chǎn)住二元組合、鏈接、變化和增長的因子[12],也是“碳源”產(chǎn)生與排放的最基本空間單位和載體。
根據(jù)《村莊規(guī)劃用地分類指南》,可將鄉(xiāng)村的建設(shè)用地概括為三大類。第一、宅基地:用于村民居住或兼具小經(jīng)營、小生產(chǎn)等產(chǎn)住功能混合的用地;第二生產(chǎn)經(jīng)營用地:用于鄉(xiāng)村“社會化生產(chǎn)”的各類集體建設(shè)用地;第三、公共服務設(shè)施用地:提供鄉(xiāng)村基本公共服務和設(shè)施的集體建設(shè)用地。
研究聚焦于村民居住和生產(chǎn)活動產(chǎn)生的碳排放,故選取單位宅基地和生產(chǎn)經(jīng)營用地為研究對象,不考慮公共服務設(shè)施用地。實地調(diào)研發(fā)現(xiàn),村內(nèi)許多宅前屋后、鄰里間隙、閑置用地等“灰色模糊用地”存在被居民占用的情況,是居民自發(fā)外延的重要產(chǎn)住活動空間[13]。因此,僅以“產(chǎn)權(quán)邊界”對元胞進行劃分存在較大的失真性,而應選用村民產(chǎn)住活動的“實際邊界”來設(shè)定元胞空間范圍。
產(chǎn)住元胞的生成具體操作步驟和規(guī)則如下(圖2):一、剔除公共服務設(shè)施和非建設(shè)用地;二、以村民宅基地和生產(chǎn)經(jīng)營用地的“產(chǎn)權(quán)邊界”設(shè)定產(chǎn)住元胞。受鄉(xiāng)村宅基地的面積限制,產(chǎn)住元胞的大小通常在80~140 m2范圍內(nèi),部分生產(chǎn)經(jīng)營元胞的面積較大,約為300~1 000 m2不等;三、現(xiàn)場調(diào)研探勘,明確村內(nèi)“灰色模糊用地”的實際使用狀況,對產(chǎn)住元胞進行空間增補和修訂;四、為每個鄉(xiāng)村的產(chǎn)住元胞建構(gòu)獨立的編碼系統(tǒng)(L-/W-/LW-/G-…),確立數(shù)據(jù)進一步處理的空間基底。
元胞生產(chǎn)生活的碳排放量化評估采用物料衡算法,即使用能源的消耗量(AE-activity data)乘以排放系數(shù)(EF-emission factors)得到碳排放總量。選取的能源消耗量類別主要包括石油、燃氣、煤炭、柴薪、電力和熱力③。在實際測算中,會將能源消耗量轉(zhuǎn)化為相對統(tǒng)一的“物理單位活動水平量”,即標準煤數(shù)據(jù)法(表1),再根據(jù)標準煤的碳排放轉(zhuǎn)化系數(shù)換算出實際碳排量[14],得到公式(1):
其中Cp為CO2氣體總排放量(kg),i為第i種能源,n則為能源種類數(shù)目,Qi是折算成標準煤的不同能源使用量(tce),EFi為第i種能耗排放因子系數(shù)(kg/tce)。對于排放系數(shù)的確定,本研究選取應用最為廣泛的《IPCC國家溫室氣體清單指南》作為依據(jù)。
雖然村鎮(zhèn)地區(qū)普遍缺乏能源消耗方面的詳實統(tǒng)計,但因其占地面積和人口規(guī)模較小,可通過半結(jié)構(gòu)式訪談與問卷調(diào)查的方式來進行數(shù)據(jù)獲取。訪談的目的在于對鄉(xiāng)村生產(chǎn)生活等社會現(xiàn)象進行整體性探究,問卷內(nèi)容涉及村民的社會與經(jīng)濟特征以及能耗使用等具體量化數(shù)據(jù)。
圖3 鄉(xiāng)村產(chǎn)住元胞的碳排量放賦值示意圖Fig.3 evaluation of carbon emissions in rural worklive cells
圖譜是運用圖形的思維方法歸納、抽象和概括復雜現(xiàn)象或過程的系統(tǒng)性方法論[15]。碳空間圖譜旨在以地理信息系統(tǒng)技術(shù)(GIS)為技術(shù)支撐,采用兼具空間和量化信息的系列圖式,來分析鄉(xiāng)村碳排空間的既有格局與問題。其實質(zhì)是在現(xiàn)有的產(chǎn)住元胞識別上,對相應的碳排放信息進行整合和表達(圖3):一、利用公式(1)計算每個產(chǎn)住元胞所對應的碳排放量,建立樣本鄉(xiāng)村的碳排放數(shù)據(jù)庫;二、為了對碳排放數(shù)據(jù)的相似值進行最恰當?shù)姆纸M,并使各個類之間的差異最大化呈現(xiàn),研究采用“自然斷點法”④將碳排放數(shù)據(jù)劃分為5個區(qū)間分組(高碳排、中—高碳排、中碳排、中—低碳排、低碳排);三、借助GIS以不同色度的色塊對元胞的碳排放值進行標定,推演生成整個鄉(xiāng)村的碳空間圖譜。碳空間圖譜的模擬為解析鄉(xiāng)村碳排空間存在的問題,并提出針對性的優(yōu)化策略提供了理論基礎(chǔ)。
新型城鎮(zhèn)化背景下,中心城鎮(zhèn)的土地開發(fā)利用,由早期的激進增長向挖掘存量、限制增量轉(zhuǎn)型,鄉(xiāng)村由此成為承載城市外溢功能的空間載體。以浙江地區(qū)為典型,一批以小微非農(nóng)產(chǎn)業(yè)為主要支撐的發(fā)達鄉(xiāng)村迅速發(fā)展,它們依托自身的資源稟賦和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢,吸引了大量外來人口和資金的注入,發(fā)展特色手工業(yè)、現(xiàn)代商貿(mào)業(yè)、休閑服務業(yè)等,建立起成熟的產(chǎn)業(yè)鏈,具有民營經(jīng)濟發(fā)達和風貌特色明顯的特征?!墩憬窠?jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》調(diào)查顯示,2017年新增農(nóng)家樂休閑旅游特色村1 155個、特色點2 328個,農(nóng)家樂經(jīng)營戶20 463戶,農(nóng)副產(chǎn)品加工從業(yè)人數(shù)增加44 521人,產(chǎn)值相比2016年增加6.6%。
表2 典型發(fā)達鄉(xiāng)村的社會與經(jīng)濟基礎(chǔ)信息Tab.2 social and economic information of typical developed village
在土地集約高效利用指導下,發(fā)達鄉(xiāng)村內(nèi)的生產(chǎn)、生活功能遵循協(xié)同共生的增長原則,表現(xiàn)出“就地”或“就近”式的空間混合(如前宅后坊、下店上宅等模式)[16],有效促進了產(chǎn)業(yè)空間與勞動力分布的有效契合,并使得村民可以兼顧就業(yè)與安家。產(chǎn)住混合的用地功能特征,使得發(fā)達鄉(xiāng)村的碳排放量增加明顯,其模式特征也會較傳統(tǒng)意義上的農(nóng)村居民點更為復雜。如何去探索可復制的碳排放空間量化體系并應對既存的問題與困境,更成為一個迫切的難題。
筆者選取了湖州市安吉縣大竹園村、紹興市越城區(qū)高平村、嘉興市桐鄉(xiāng)市義馬村作為典型案例進行研究。選取的案例符合發(fā)達鄉(xiāng)村社區(qū)的基本特點,即在特定的地理空間內(nèi)適度集聚混合了生產(chǎn)性和生活性功能,且形成了相對成熟穩(wěn)定的非農(nóng)產(chǎn)業(yè)架構(gòu)和用地模式,具有明顯的“一村一品”特征。同時,3個鄉(xiāng)村具有比較接近的量化數(shù)據(jù)規(guī)模(表2),具備了進行對比研究的基礎(chǔ)條件。而從碳排放的直觀特點上來看,由于主導產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)性質(zhì)不同,不同案例的碳排放模式也會存在明顯的差異,而這種差異性的存在,更有利于揭示鄉(xiāng)村碳空間圖譜的分異特征,并具有針對性地制定優(yōu)化導控策略。
由于竹制品生產(chǎn)加工中的開竹、壓竹、劈竹、拉絲等流程需要機器來維持運行,且生產(chǎn)管理模式通常較為粗放,因此在這過程中會產(chǎn)生大量的碳排放。在大竹園村統(tǒng)計得到的136個高碳排元胞⑤中,含有竹制品相關(guān)產(chǎn)業(yè)的工廠或家庭工坊元胞共125個,占總數(shù)92%。從圖4來看,高碳排元胞主要集中的核心區(qū)域分別為:村東部的竹制品生產(chǎn)廠、村北部的竹制品生產(chǎn)廠以及村中心的竹制品倉儲、包裝和物流廠。同時,產(chǎn)住元胞具有強烈的空間集聚特征,以獲得生產(chǎn)規(guī)模、共享空間和市場優(yōu)勢,并取得更為便捷的上下游產(chǎn)業(yè)鏈的資源、技術(shù)和勞動力支撐。因此,大竹園村的碳空間圖譜呈現(xiàn)出“核心—邊緣”模式,元胞的碳排強度與大型工廠距離遠近具有顯著的正相關(guān)性。
農(nóng)家樂的碳排放來源主要在于交通、炊事、住宿、娛樂等方面,受接待游客的數(shù)量差異影響較大。通過圖5可以得出一個明顯的特點,即超過80%的高碳排元胞集中在高平村的主干道兩側(cè)或是景觀資源優(yōu)越的水岸附近。這些區(qū)位的農(nóng)家樂客源最為豐富,更多的能源消耗也相應地帶來了更高的碳排放值。相對的,那些可達性較弱、環(huán)境品質(zhì)較低的經(jīng)營戶則因為客源較少,通常只會在旅游旺季臨時性地接待游客,因此元胞的碳排放值較低。從整體的碳空間圖譜來看,由道路和水岸附近向組團內(nèi)部延伸,產(chǎn)住元胞的碳排放量呈逐漸減少的層推特征。
圖4 大竹園村:碳空間圖譜實證分析Fig.4 empirical analysis of Dazhuyuan village carbon map
電子商務產(chǎn)業(yè)的能耗方式一般包括日常供暖、制冷、照明、設(shè)備用電,以及倉儲的部分器具耗能,所產(chǎn)生的碳排放量較低,且元胞之間的差異相對較小。橫港村中從事電子商務產(chǎn)業(yè)的117個家庭經(jīng)營戶中,僅有25個具有相對較高的碳排放量,僅占總數(shù)的21%。分析發(fā)現(xiàn),這些高碳排元胞通常是宅地面積較大、從業(yè)人數(shù)較多、勞作時間較長的電商經(jīng)營戶。根據(jù)圖6,由于電子商務的產(chǎn)業(yè)模式相近,且元胞受區(qū)位要素的影響小,因此碳空間圖譜沒有明顯的空間集聚特征,呈現(xiàn)出分散式的點狀分布現(xiàn)象。同時,電子商務的產(chǎn)業(yè)鏈相對簡單,使得各戶的經(jīng)營范圍相對獨立,邊界相對清晰,元胞間的碳排放空間關(guān)聯(lián)性較弱。
整體來看,碳元胞的發(fā)展規(guī)律受業(yè)態(tài)關(guān)聯(lián)需求、功能集聚程度和聚落發(fā)展水平的影響較為顯著,其格局圖譜也并非嚴格的三種模式。事實上,在不同的時間階段和產(chǎn)住模式下,鄉(xiāng)村的碳排放往往具有相對主導的空間圖譜范式。此外,隨著政策變更和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型,也會顯性改變碳元胞的空間分布特征。由此,其他差異化、地域性的碳排空間圖譜需要更進一步的探究。
圖5 高平村:碳空間圖譜實證分析Fig.5 empirical analysis of Gaoping village carbon map
鄉(xiāng)村碳圖譜中存在的多樣性和復雜性,也正是其建設(shè)組織的顯性特征和難題所在。對當前鄉(xiāng)村人居增長與環(huán)境提升矛盾的應對,既不能只停留在程式化的數(shù)據(jù)模型解析上,也必須避免經(jīng)驗化的功能混合模式套用,其關(guān)鍵更重在“具體而微”的應對操作。對此,筆者提出以“靶向治理”“生態(tài)調(diào)節(jié)”“有機整合”為核心的優(yōu)化理念,采用小尺度、低成本、漸進式的手段,在實現(xiàn)生態(tài)、生活與生產(chǎn)的和諧共生的同時,也能最大程度順應村域發(fā)展脈絡(luò),保育原生格局與肌理(圖7)。
鄉(xiāng)村產(chǎn)住元胞圍繞特定的“核心區(qū)”向內(nèi)集聚,容易造成局部區(qū)域的碳排放量明顯高于外圍區(qū)域,形成空間上的“碳島”現(xiàn)象。以大竹園村為例,在大型廠坊周圍的200~500 m范圍內(nèi),元胞的生產(chǎn)投入高,從業(yè)人員多,能耗和碳排也顯著增加,出現(xiàn)了較為明顯的“碳島”區(qū)域。
消除“碳島”現(xiàn)象的核心在于“對癥下藥”,找準“碳根”“碳核”,對重點的高碳排元胞實施“靶向治理”:第一、鼓勵性的政策驅(qū)動,在土地、資金、規(guī)費、設(shè)備和技術(shù)上,提供多樣化的獎懲機制,鼓勵元胞自發(fā)性的低碳轉(zhuǎn)型,并通過“效仿式”的傳播形成區(qū)域聯(lián)動效應;第二,規(guī)范化的管束干預,設(shè)定產(chǎn)住元胞的碳排放指標,特別是對碳臨界值(carbon critical value)、碳生產(chǎn)率⑥(carbon production)、碳配額⑦(carbon quota)等指標進行強制規(guī)定,避免在某一時間或空間內(nèi)碳排放值過高?!耙渣c帶面”的靶向治理方式,區(qū)別于傳統(tǒng)“大拆大建”式的整治規(guī)劃,可以避免大量的資金投入與長期的政策支持,實現(xiàn)更有可操作性的優(yōu)化策略。
圖6 義馬村:碳空間圖譜實證分析Fig.6 empirical analysis of Yima village carbon map
道路通徑、綠帶廊道、水系河道作為鄉(xiāng)村空間結(jié)構(gòu)的通廊,既是元胞間相互連接的重要途徑,也是能量、物質(zhì)、信息在群域的主要傳輸通道。通廊的形狀和連接度會影響外部環(huán)境資源的滲透效率,從而改變碳元胞的集聚秩序與方式。在高平村中,由于鄉(xiāng)村內(nèi)的通廊尚未形成體系、內(nèi)外聯(lián)系不暢、分流效率低下,導致了大量公共資源向小部分產(chǎn)住元胞傾斜,碳空間圖譜表現(xiàn)出層級分化的“病征”。
圖7 鄉(xiāng)村碳空間圖譜問題解析與優(yōu)化策略路徑Fig.7 analysis and optimization strategy path of rural carbon map problems
采用“梳狀”或“網(wǎng)狀”的路網(wǎng)連接組團,將地塊通過“化整為零”方式(通常為0.5~2 hm2)來實現(xiàn)與鄉(xiāng)村公共資源的“零距離”對接,可以增加原先組團內(nèi)部農(nóng)家樂的“可達性”,促使客源向鄉(xiāng)村內(nèi)部滲透,從而引導碳要素的流動趨向均衡;同時,以景觀廊道為紐帶,將周邊的公園、綠地、林地、河道、民宅及旅游景點有機串聯(lián),可提升鄉(xiāng)村人居環(huán)境品質(zhì),在推進生態(tài)環(huán)境建設(shè)的同時,也對整個鄉(xiāng)村綠地系統(tǒng)碳匯功能的發(fā)揮起著積極的促進作用[17]。
分散、獨立經(jīng)營產(chǎn)住元胞往往各戶為政,缺乏有效的土地、勞動力、資金、設(shè)備、管理、信息等共享平臺,無法實現(xiàn)資源的高效利用與有序組織。在橫港村中,電商經(jīng)營戶沒有形成明確的空間聚向,無序地遍布于鄉(xiāng)村各個區(qū)域中,導致了碳空間圖譜呈現(xiàn)出散點式分布特征,其熵值⑧也是三個鄉(xiāng)村中最高的。
要保持鄉(xiāng)村有序的狀態(tài),降低碳排放的空間熵值,必須要有外部的介入和干預,從而抵抗內(nèi)耗傾向。決策部門可通過自上而下的用地劃分和設(shè)施集成等手段,鼓勵和引導“小經(jīng)營”戶的單元化整合(以4~10戶為宜),將生產(chǎn)經(jīng)營要素適度兼并和規(guī)模化,促使高效協(xié)同的產(chǎn)住共同組團形成,從而引導碳格局的有序發(fā)展。在產(chǎn)住組團內(nèi)還可設(shè)置共用“大節(jié)點”,例如停車場、倉庫、包裝廠等,既可以實現(xiàn)物流、人流的一體集散,又能減少不必要的空間資源和設(shè)備能耗浪費。
量化評估鄉(xiāng)村的碳排放空間格局并制定低碳優(yōu)化策略,是新農(nóng)村人居建設(shè)和環(huán)境提升的必由路徑?;诖耍疚牡暮诵闹饕劢褂冢簭摹爱a(chǎn)住元胞”作為切入點,以“自下而上”的視角建立鄉(xiāng)村碳排放量化評估模型;根據(jù)碳元胞的空間分布特征,借助GIS模擬建構(gòu)鄉(xiāng)村碳空間圖譜,結(jié)合發(fā)達鄉(xiāng)村案例實證,解析產(chǎn)住模式差異化下的鄉(xiāng)村碳排放特征;充分考慮減少對鄉(xiāng)村的文化、肌理的破壞,從消除“碳島”、引導“碳流”、抑制“碳熵”等治理方法入手,制定“上下結(jié)合”的良性優(yōu)化路徑與策略。
然而,具體到低碳地區(qū)的實踐,立足生產(chǎn)、生活、生態(tài)的博弈關(guān)系,平衡多元主體的訴求矛盾,完善柔性引導與剛性管控的策略兼容,還存在許多現(xiàn)實性問題。針對低碳鄉(xiāng)村的營建途徑,仍需要進一步的地域性、可操作性的探索。
注釋:
① 碳源:指向大氣中釋放碳的過程、活動或機制。
② 碳匯:指利用植物光合作用吸收大氣中的二氧化碳,并將其固定在植被和土壤中,從而減少溫室氣體在大氣中濃度的過程、活動或機制。
③ 為了方便村民理解,問卷中將抽象的能源消耗量轉(zhuǎn)換成費用(如年付電費)、重量(如年用柴薪量)、單位數(shù)量(如液化氣瓶數(shù))等直觀參量用以制成調(diào)查問卷。
④ 自然斷點法是一種根據(jù)數(shù)值統(tǒng)計分布規(guī)律分級和分類的統(tǒng)計方法,它能使類與類之間的不同最大化。
⑤ 高碳排元胞:此處高碳排元胞包括前文分類中的高碳排與中-高碳排元胞。
⑥ 碳生產(chǎn)率:單位二氧化碳的GDP產(chǎn)出水平,碳生產(chǎn)率=GDP/碳排放量。
⑦ 碳配額:每個產(chǎn)住元胞的碳排放允額,應根據(jù)元胞產(chǎn)業(yè)特征、人口數(shù)量、占地面積等靈活彈性設(shè)置。
⑧ 熵值:熵是系統(tǒng)的無序狀態(tài)的量度,即系統(tǒng)的不確定性的量度。熵值越大,表明系統(tǒng)越趨向于無序。