基于养分循环代谢的城市有农社区空间、技术、社会互动机理及构建模式研究

Currently，the global nutrient crisis has developed to a rather critical situation that cannot be ignored. Hence, constructing a kind of new urban-nutrient-metabolism system and reclosing the nutrient-cycling have become an indispensable strategy. Based on the theory of Metabolic Rift, community, as the urban functional unit in mesoscale, is selected as the study object on the theoretical platform of ecological architecture and urban ecology, and then, applying the methodologies of substance metabolism analysis and research-oriented design etc. to construct the sustainable argo-integrated community mode, which combines food production, residents’ life and community ecology as a whole. In this mode, urban agriculture is considered as the central factor and the nutrient metabolism will be the key clue, meanwhile, the structural hierarchy, systematic characters as well as the relationship of elements equilibrium would be illustrated. Furthermore, based on the theoretical research, an eco-technological mode which could efficiently support nutrient metabolism in the community, as well as the counterpart that is consist of physical space and operational participation are proposed, in order to understand and explore the interactive mechanism between technology, space and society. Finally, several models of typical argo-integrated communities are established and their metabolism will be analyzed, for the purpose of verifying the theoretical results. All in all, through the multidisciplinary research, this study is trying to explore a new approach for the eco-community development by integrating the urban economic, social and environmental issues, which not only make a great contribution to the theory of urban human settlement, but also provides Chinese eco-city development with new approaches and new methodologies.

当前，全球养分危机已经到了不容忽视的程度。构建新的城市养分代谢系统、重新闭合养分循环是一个必要措施。本项目基于代谢断层理论，选取社区这一中观尺度的城市功能单元作为研究对象，以生态建筑学与城市生态学为理论平台，运用物质流分析、研究性设计等方法，构建以城市农业为核心要素，养分代谢过程为关键线索，融食物生产、居民生活和社区生态于一体的可持续城市“有农社区”模式，并阐明其结构层次、系统特征以及要素平衡配量关系。在理论研究的基础上探寻技术、空间和社会间的互动规律，提出有效支持社区养分代谢的生态技术模式和与之相匹配的物质空间、社会参与模式。最后，构建若干典型有农社区的设计模型并进行代谢分析，对理论成果加以验证与分析。本研究力图通过多学科的交融协作，探寻集成解决城市经济、社会、环境问题的新型社区发展之路，对城市人居环境理论进行有益补充，也为我国生态城市建设提供新思路、新方法，具有重要理论意义和应用价值。

本项目基于代谢断层理论，选取社区这一中观尺度的城市功能单元作为研究对象，以生态建筑学与城市生态学为理论平台，运用物质流分析、研究性设计等方法，构建以城市农业为核心要素，养分代谢过程为关键线索，融食物生产、居民生活和社区生态于一体的可持续城市“有农社区”模式。项目组筛选并完成了山东省济南市内72处典型社区的实地调研，对国内外成功实践项目进行了案例研究，并从四个方面对现有文献资料进行了系统化梳理，较为全面地掌握了当前城市社区的现状和相关领域的研究动态。在此基础上，项目组从养分循环的空间-技术-社会互动机理研究、养分代谢分析及各要素平衡配量研究、城市有农社区构建模式研究三方面进行了理论研究，提出了若干符合地域资源环境特征及城市发展需要的有农社区构建模式，并依据理论研究成果进行了不同尺度的生态社区规划及旧社区改造、兼农循环建筑的设计研究。综合理论研究和前期研究性设计成果，项目组在山东建筑大学建艺馆六楼屋顶平台建设包括温室系统、种植系统和循环系统的屋顶循环温室，组建了国内首个包含无土栽培、沼气处理设备、无水马桶、堆肥桶及雨水收集等设备在内的小型物质代谢实验舱，并于2019年建成运行，对理论成果进行了实践验证。本研究认为，线性代谢已经成为城市不可忽视的危机，而有农社区的物质代谢相较传统社区有着较大改善，可为我国城市生态、和谐、可持续发展提供更佳选择，山东建筑大学屋顶循环温室的建成运行从实践层面验证了发展养分循环代谢的城市有农社区的可行性。通过多学科的交融协作，本研究把城市社区养分循环代谢问题视为一个空间、技术、社会多维度的复合系统，并进行了全过程的整合研究，为城市可持续人居环境理论提供了有益参考，也为城市可持续社区规划及旧社区更新设计探索了新思路和新方法。