北方城市屋頂花園中土層厚度與基質(zhì)的選配對植物生長的影響研究

王曉紅，謝修鴻

(長春大學 生物科學技術學院，長春 130022)

北方城市屋頂花園中土層厚度與基質(zhì)的選配對植物生長的影響研究

王曉紅，謝修鴻

(長春大學 生物科學技術學院，長春 130022)

通過對屋頂環(huán)境因子與地面環(huán)境因子的觀測比較，得知屋頂環(huán)境特點表現(xiàn)為光照較強、溫度較高、濕度較低、風速較大;在屋頂花園上分別設置了7個不同土層厚度(8cm、16cm、20cm、25cm、30cm、40cm)，對長白楤木(Aralia continentalis Kitagawa)進行生長觀測，測定其生長高度、葉長、葉寬、根系長度、側根數(shù)等各項生長指標，測定結果為:土層厚度在8－30cm范圍內(nèi)，其各項生長指標均隨土層厚度的增加而明顯增加，土層厚度達30cm以上時，各項生長指標差異不顯著;通過對屋頂花園土壤基質(zhì)的7個配比方案進行實驗觀察，得出最佳配比方案為:草炭土:腐葉土:田園土為1:1:1;其次為:腐葉土:田園土為3:2和草炭土:田園土為1:1。

屋頂花園;生態(tài)因子;土層厚度;基質(zhì)配比

屋頂花園是指在各類建筑物、構筑物、城圍、橋梁(立交橋)、露臺、天臺、陽臺、地下車庫的頂層上種植花草樹木及農(nóng)作物的統(tǒng)稱。

隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，城市化的不斷擴大，灰色建筑在不斷的增多，可供綠化的土地面積在不斷的縮減，城市人居環(huán)境日趨惡化，熱島效應、干島效應、大氣污染在時刻侵襲著生活在城市中的每一個居民。如何解決城市灰色建設與綠色建設之間的矛盾，既可以增加樓房道路的建設，又可以保證一定的綠化量，立體綠化、空中綠化是改善城市生態(tài)環(huán)境的唯一選擇，屋頂花園是城市建設中新興的、最有潛力的綠化方式之一。建設屋頂花園將成為現(xiàn)代園林城市發(fā)展的必然趨勢。

作為一種新型的綠化方式，屋頂花園的作用與意義主要體現(xiàn)在以下幾個方面:①保溫、隔熱，對于頂層房屋可以起到冬暖夏涼的作用;②防止高溫和強光的日灼，對建筑構造層具有保護作用;③吸收城市上空的有毒氣體、吸附粉塵，凈化空氣;④儲存降水、減少屋頂水分流失，增加蒸騰量，降低城市熱島、干島效應;⑤吸碳放氧、減噪、降低輻射，改善城市環(huán)境;⑥豐富城市景觀、增加城市綠化量［1］。

1 屋頂花園的環(huán)境因子測定

由于屋頂花園屬于空中環(huán)境，與大地隔絕，其上面的土壤沒有地下毛管水的上升作用，土層厚度也受到局限，有效的土壤水分容量?。?］，一般較高的樓頂上沒有其他建筑物遮擋，其日照時數(shù)及光照強度等氣候因子與地面相比均有明顯的差異。

1.1 屋頂光照強度與地面光照強度的比較測定

光照強度的大小是影響植物生長的主要因素，它不僅影響植物的光合作用，還會影響到溫度、濕度等生態(tài)因子的變化，表現(xiàn)為光照增強、溫度升高、濕度降低、土壤蒸發(fā)量增大、植物蒸騰作用加強及土壤易干旱。

(1)測定時間、地點。本次觀測時間為2010年8月22日，天氣晴，有時多云。測定地點在長春大學西校區(qū)，屋頂環(huán)境選擇了家屬區(qū)一個7層樓的樓頂上，地面環(huán)境選擇了距離此樓不遠處的一個體育運動場空曠地。

(2)測定儀器與方法。測定光照強度使用的儀器為TES數(shù)位式光照計2臺，由于光照強度時刻都在變化，測定時一定要保證屋頂與地面同時觀測，從7時到17時，每隔1小時觀測一次，如在整點時刻遇到太陽被云遮蔽時，等待云過去再測。

(3)觀測結果與分析(見圖1)。

圖1 不同時間層頂與地面光強分析

由圖1可以看出屋頂?shù)墓庹諒姸仍谌魏螘r刻均高于地面3000－5000lux。

1.2 屋頂環(huán)境與地面環(huán)境的溫度、濕度與風速的比較觀測

影響屋頂花園植物生長的氣候因子除光照外，還有溫度、空氣濕度、風力等因子。本次測定時間為2010年8月23日12時。利用溫濕表、風速測定儀進行了同一時間的不同地點的各項指標觀測，測定結果見表1。

表1 屋頂環(huán)境與地面環(huán)境比較表

由表1可知，屋頂環(huán)境的光照強度在晴朗的12時高出地面3300lux，相對濕度低于地面5%，溫度高出地面6℃，風速高出地面0.6m/s?？梢姌琼敪h(huán)境在炎熱的夏季相對于地面表現(xiàn)為光照較強、溫度較高、濕度較低、風速較大等特點，直接影響植物生長。

2 屋頂花園的不同土層厚度對植物生長發(fā)育的影響

影響屋頂花園植物生長的因子除光照、溫度、濕度、風速外，更重要的一個因子就是土層厚度與基質(zhì)的選配。土層薄，影響植物根系向下深入，只能水平伸展，植物易倒伏。此外，土層薄，保水性能差，土壤易干旱，如果不能及時澆水，會嚴重影響植物的生長發(fā)育。

(1)實驗方法。本實驗分別設置了8cm、12 cm、16cm、20cm、25cm、30cm、40cm等7個不同土層厚度，在長春大學一教的樓頂上搭建不同土層厚度的苗池，土壤均采用壤土，選擇了長白楤木(又名東北土當歸)進行栽植，它是一種食藥兩用的經(jīng)濟植物，具有廣闊的開發(fā)前景。

本實驗在相同的水肥管理條件下生長，栽培了當年生的長白楤木，經(jīng)過了一個生長季的栽培觀察，測定其生長高度、葉長、葉寬、根系長度、側根數(shù)等各項生長指標，并取其平均值。

(2)測定結果與分析。具體測定結果見圖2、圖3、圖4。

圖2 不同土層厚度對長白楤木生長高度的影響

圖3 不同土層厚度對長白楤木葉片生長的影響

圖4 不同土層厚度對長白楤木根系生長的影響

由圖2、圖3、圖4可以看出:隨著栽培土壤厚度的增加，長白楤木的生長高度、葉子長度、葉子寬度、根系長度和側根數(shù)均明顯增加，當土層深度達到30cm以上時，其各項生長指標差異不顯著。

屋頂花園土層的薄厚直接影響著栽培植物的生長狀況，土層薄，保水性差，在炎熱的夏季，植物很快就處于干旱缺水狀態(tài)，嚴重影響植物的高生長及根系生長，因此，屋頂花園的土壤厚度，要在屋頂承載力允許的范圍內(nèi)，盡可能的保持較厚的土壤。但對不同植物來講，可以有一個最低值。

3 屋頂花園土壤基質(zhì)的配比選擇

屋頂花園由于受承重、排水、防水等條件的限制，輕質(zhì)、保水、透氣性穩(wěn)定、可持續(xù)利用的屋頂綠化基質(zhì)的開發(fā)，一直是屋頂綠化的重點［3］。自然的大地土壤已經(jīng)不能滿足屋頂花園對土壤基質(zhì)的要求，只有用各種基質(zhì)混合在一起配置的人工混合土才有可能達到既保水、保肥又輕質(zhì)、透氣的要求。

本實驗選擇了腐葉土、鋸末、大地田園土、草炭土、爐灰渣等為配方基質(zhì)，并按不同比例進行調(diào)配，同時在上面栽植一些園林植物(如百合、桔梗、芍藥、荷蘭菊、土當歸、偃伏棶木等)進行生長觀察。具體配比方案如下:

①腐葉土:田園土為1:2;②腐葉土:田園土為1:1;③腐葉土:田園土為3:2;④草炭土:田園土為1:1;⑤草炭土:田園土為1:2;⑥鋸末:田園土為1:1;⑦鋸末:田園土為1:2;⑧草炭土:腐葉土:田園土=1:1:1。

爐灰渣作為排水層鋪在最下面5cm厚。

經(jīng)過實驗觀察，上述配比方案中能夠達到既保水、保肥又輕質(zhì)、透氣植物在上面長勢良好的基質(zhì)配比，最佳方案為:草炭土:腐葉土:田園土為1:1:1，其次為:腐葉土:田園土為3:2;草炭土:田園土為1:1;。

由于腐葉土是利用秋季的落葉經(jīng)過1－2年時間的腐爛后形成的，測定其有機質(zhì)含碳量(C%)為215%，其次為草炭土含碳量為154%，而大地田園土的含碳量(C%)僅為27%。腐葉土與草炭土既輕質(zhì)又透氣，氮磷鉀等營養(yǎng)成分含量也較其它基質(zhì)高，應是屋頂花園基質(zhì)的首選，唯一不足的是保水能力較差。而大地田園土屬粘壤土，保水能力較強，腐葉土、草炭土、田園土三者混合在一起，植物生長最佳。鋸末由于當年沒有腐爛，植物不能吸收利用，與田園土混合，植物長勢一般。

4 土壤厚度與植物選擇

由于屋頂環(huán)境的特殊性，最主要的是土層厚度的局限性，限制了一些植物的生存與生長，因此在植物選擇上應考慮選擇那些喜光、耐旱、耐寒、抗風倒的植物種類［4］。

自2007年開始至今，經(jīng)過了4年的屋頂花園實地栽培試驗觀察，總結出了一些在北方寒冷的氣候條件下，能夠在土層厚度為20－30cm的土壤中安全越冬的園林植物有30余種(見表2)。

表2 能夠在土層較薄土溫－35℃的屋頂花園安全越冬的植物種類

續(xù)表

以上植物種類抗旱、耐寒性強，能在北方寒冷的冬天－35℃的低溫環(huán)境下生存，應是東北地區(qū)屋頂花園的首選植物。還有一些植物經(jīng)過栽植實驗觀察，沒能在土層較薄的屋頂花園上越冬。如:草莓、長白楤木、芍藥、地被菊、桃樹、李樹等，說明它們屬于耐寒性不強的植物種類。

5 結論與建議

屋頂花園種植土的厚度與栽培基質(zhì)的配比是決定植物生長發(fā)育的重要因素，考慮到屋頂?shù)某兄貑栴}，又要使土壤達到一定的厚度，必須使栽培基質(zhì)具有輕質(zhì)、透氣、保水、肥力強等特點。

屋頂花園的土層厚度可根據(jù)栽種的植物種類不同而定，一般不提倡栽植深根系的大型喬木樹種，因為受土壤厚度的限制，易倒伏，若一定要栽植，土層厚度至少應達到80－120m。灌木多屬于須根系，土層厚度應達到40－80cm，花草地被植物要求的土層厚度為20－40cm即可。

由于屋頂環(huán)境溫度高、濕度低、蒸發(fā)蒸騰量大，建議有條件的可采用滴灌?？傊蓓敾▓@的土層厚度在條件允許的情況下應盡量厚些，有利于保水與根系的生長，對于北方地區(qū)也有利于保護植物的安全越冬。

［1］ 蘇友賽，韓瑜，黃白梅.城市屋頂花園的功能與生態(tài)效果研究［J］.民營科技，2011(3):173.

［2］ 吉文麗，李衛(wèi)忠，王誠吉，等.屋頂花園發(fā)展現(xiàn)狀及北方屋頂綠化植物選擇與種植設計［J］.西北林學院學報，2005，20(3):180－183.

［3］ 夏愛萍，李慧峰，王通.屋頂花園研究綜述［J］.山西建筑，2008，34(31):338－339.

［4］ 歐陽秀明，郭春華，張今會，等.屋頂花園植物選擇與配置［J］.江西農(nóng)業(yè)學報，2008，20(1):70－72.

［5］ 殷麗峰，李樹華.日本屋頂花園技術［J］.中國園林，2005(5):62－64.

［6］ 余洋，王紅光，王冰冰.寒地住宅崖項花園景觀設計探析［J］.低溫建筑技術，2004(5):30－31.

Study on the Impacts of Soil Thickness and Matrix Matching of Roof Garden on Plant Growth in Northern Cities

WANG Xiao-hong，XIE Xiu-hong

(Bio-Scientific and Technical College，Changchun University，Changchun 130022，China)

Through observation and comparison of roof environmental factors and ground environmental factors，we know that the environment of roof has the characteristics such as stronger illumination，higher temperature，lower humidity and lager wind speed.By setting seven different soil thicknesses(8cm，16cm，20cm，25cm，30cm，40cm)，we observe the growth of Aralia continentalis Kitagawa and determine all growth indexes including growth height，leaf length，leaf width，root length，numbers of lateral roots，etc.The results are as follows:all growth indexes increase significantly with the increase of soil thickness in the ranges of 8－30cm;the differences of growth indexes are not significant when soil thickness reaches more than 30cm.By making experimental observations on seven matching schemes of roof garden soil matrix，it concludes that the best matching scheme is that the proportion of turfy soil，leaf mould and garden soil is 1:1:1.And the second best scheme is that the proportion of leaf mould and garden soil is 3:2，and the proportion of turfy soil and garden soil is 1:1.

roof garden;ecological factor;soil thickness;matrix matching

S688

A

1009－3907(2012)08－0991－04

2012-03-20

吉林省教育廳科技計劃項目(吉教科合字［2007］第192號)

王曉紅(1964-)，女，吉林長春人，副教授，碩士，主要從事園林生態(tài)學、園林植物栽培學等方面研究。

責任編輯:劉 琳