西安市屋頂綠化植物選擇

李 紅，程 敏，張麥芳，黃宏剛，謝毓芬

(陜西省林業(yè)科學(xué)院，西安 710082)

隨著城市化的快速發(fā)展，不透水硬質(zhì)鋪裝的道路、廣場及建筑物表面充斥城市空間，導(dǎo)致城市內(nèi)澇不斷發(fā)生，僅靠以管道為主的城市現(xiàn)有雨水排放設(shè)施難以解決，為充分發(fā)揮園林景觀的雨水生態(tài)管理功能，吸收、儲蓄、滲透雨水，減少瞬間地面洪水徑流量，發(fā)揮種植土壤對雨水的自然積存、自然滲透、自然凈化作用，積極利用城市建筑物屋頂空間進行綠化美化，不僅可顯著改善建筑室內(nèi)空間環(huán)境，豐富完善城市綠地系統(tǒng)，修復(fù)和改善城市景觀以及包括小氣候、空氣質(zhì)量等在內(nèi)的生態(tài)環(huán)境，降低城市熱島效應(yīng)，為城市市民增添環(huán)境優(yōu)美的休閑娛樂場所，也能為鳥類等生物提供更多更優(yōu)良的棲息地，最大程度地減少城市建設(shè)對生態(tài)環(huán)境的影響，促進城市可持續(xù)發(fā)展。

屋頂綠化是指建筑物、構(gòu)筑物頂部為載體，以植物為主體配置，使用人工土壤的綠化形式，按復(fù)雜程度大致可分期為簡單式、花園式兩種形式。簡單式屋頂綠化是指利用草坪及地被植物的綠化景觀形式，一般需要較小的屋頂載荷，施工簡單，管理粗放，植物品種和形態(tài)較少，生態(tài)價值也相對較小?；▓@屋頂綠化景觀一般由喬木、灌木、草坪、地被植物、花卉等組成綠化形式，并設(shè)置園林小品、座椅、步道等設(shè)施，提供一定的游覽和休閑活動空間，這種由喬、灌、地被等植物搭配構(gòu)成的復(fù)層群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高，適用于建筑載荷較大的屋頂，具有較高的生態(tài)價值。屋頂綠化對建筑承重、屋頂防排水、植物品種、人工基質(zhì)等都有一定要求，其中建筑物設(shè)計活載荷200～300 kg·cm-2的屋頂可進行簡單式綠化，設(shè)計活載荷大于350 kg·cm-2的屋頂可進行花園式綠化，設(shè)計活載荷小于200 kg·cm-2的屋頂不宜屋頂綠化[3]。西安市政府要求公共機構(gòu)符合規(guī)范的建筑物，在滿足建筑要求前提下，建筑層數(shù)7層以內(nèi)，高度低于22m的非坡屋頂新建、改建建筑(含裙房)和竣工時間不超過20 a、屋頂坡度小于15°的既有建筑應(yīng)當(dāng)實施屋頂綠化[1]，自2011年啟動到2016年已建成屋頂綠化358處，面積總和約1.098億平方米，8個區(qū)的屋頂綠化率達0.41%[2]。為指導(dǎo)西安市屋頂綠化科學(xué)、規(guī)范化實施，有必要在實踐基礎(chǔ)上對植物種類選擇做一總結(jié)。

1 西安市屋頂綠化環(huán)境

1.1 屋頂小氣候特征

城市建筑屋頂空間開闊，表面小氣候與地面相比有3個主要特征，一是表面光照強度大，溫度升降快，晝夜溫差大，夏季更炎熱，冬季更寒冷，夏季大多數(shù)屋頂植物幾乎處于全光照長時間高溫條件下，冬季忍受比地面空氣溫度更低且相差最大可達18 ℃的低溫，高溫嚴(yán)寒是限制植物正常生長的主要因素之一。二是建筑屋頂風(fēng)速大，并隨建筑物高度增大而增強，屋頂風(fēng)速可比地面風(fēng)速高2～3級，可加劇水分散失，降低空氣濕度；因空氣相對濕度小，更寒冷干燥，植物極易發(fā)生凍害，一般屋頂?shù)南鄬穸缺鹊孛娴?0%～20%，使生長基質(zhì)水分散失加速[3]，植物蒸騰速率更高、更容易失水[5]。三是受載荷強度限制，屋頂植物生長的薄層基質(zhì)儲水少，水分維持期短，為滿足植物正常生長一般需更多澆灌。

1.2 西安市建筑物屋頂小氣候條件

西安市地處黃河流域的關(guān)中盆地中部，氣候?qū)倥瘻貛О霛駶櫞箨懶约撅L(fēng)氣候，春季溫暖多風(fēng)、夏季炎熱少雨、秋季涼爽多連陰雨、冬季寒冷多風(fēng)，多霧霾少雨雪；市區(qū)年平均氣溫13.3 ℃，夏季高溫炎熱，地面極端溫度可達60 ℃以上，屋頂表面溫度白天更高(一般比地面高3～5 ℃)，晚上低2～3 ℃[4]；年降水量適中偏少，一般在423～660 mm左右，夏季高溫缺水，秋季多連陰雨, 冬季屋頂風(fēng)速大，無臺風(fēng)侵?jǐn)_，屋頂植物生長相對安全。

2 西安市建筑物屋頂植物的選擇

2.1 植物選擇的原則

2.1.1 抗逆性、功能性強 選擇和合理利用優(yōu)良植物種類(品種)是屋頂綠化景觀優(yōu)美、穩(wěn)定健康、建造及維護低成本的必要條件。屋頂特殊的高空位置，與地面明顯差異且相對惡劣的生態(tài)環(huán)境，生長基質(zhì)淺薄、蓄水性差、秋季連陰雨易積水，同時屋頂還可作為人的活動或與人活動距離較近的空間，風(fēng)速比地面大，一般不宜采用藥劑防控病蟲害，防止樹木倒斜傷人，加之近年來水資源短缺狀況愈發(fā)嚴(yán)重，完全依靠灌溉滿足植物正常生長，既不現(xiàn)實也不經(jīng)濟，這些因素決定了適宜的綠化植物必須具備更強的抗逆性[4]和特殊的生態(tài)功能，既要對夏季高溫、冬季寒冷，日光強照射、極端干旱、暴雨、大風(fēng)、積水、病蟲害、土壤瘠薄等不良環(huán)境有較好的適應(yīng)性和抗逆性，還應(yīng)有較高的凈化空氣、阻滯降塵、消除城市噪音等功效，以及優(yōu)良的觀賞性和抗病蟲害性，且嚴(yán)守設(shè)計載荷、支撐、阻根、防水原則。

2.1.2 淺根系 生長基質(zhì)作為植物固定和生長的載體和屋頂花園系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，也是實現(xiàn)儲蓄、滲透雨水，為植物提供養(yǎng)分的重要功能介質(zhì)。建筑屋頂載荷受嚴(yán)格限制，植物生長基質(zhì)較薄，所含養(yǎng)分有限，不利于深根植物生長，要求植物具有淺根性，這樣也可減少對建筑結(jié)構(gòu)層的破壞。一般低矮植物常常淺根系[3]，少部喬木類也為淺根系植物，可滿足屋頂綠化景觀的多樣性和豐富度。

2.1.3 株形矮小、觀賞性好、生長緩慢易維護 為維護長久穩(wěn)定的景觀效果，延長屋頂綠化的使用壽命，植物生長高度和生長量控制非常重要，避免因植物株形高大造成屋頂活載荷加大問題，又因為屋頂綠化處于高空特殊位置，在維護、施肥、灌溉、修剪等管理方面較地面費工費時，人工管理成本高，選擇植株矮小，生長緩慢、易維護、耐修剪，具有較長生命周期和觀賞期植物，減少植物更新次數(shù)，一次建成多年收益，以節(jié)約人力、物力和財力[3]。

2.1.4 鄉(xiāng)土樹種 鄉(xiāng)土樹種對本地區(qū)氣候、土壤等生態(tài)環(huán)境適應(yīng)性強，在生態(tài)環(huán)境惡劣的屋頂空間環(huán)境能夠保持較高的適應(yīng)性[6]，選用鄉(xiāng)土樹種易使植物群落結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，生長狀況優(yōu)良，也能營造優(yōu)美的景觀效果，因此應(yīng)重視鄉(xiāng)土樹種的選用。

2.2 植物選擇

根據(jù)西安市屋頂小氣候與空間特征、種植基質(zhì)層特性、植物生物學(xué)特征特性，以及上述屋頂綠化品種選擇原則，初步篩選出45科99屬150種適宜西安市建筑屋頂栽植的植物。

2.2.1 地被植物 植株低矮，叢生致密，耐粗放管理，能夠覆蓋地表，許多種類還具有多年生、抗逆性及覆蓋力強、耐修剪等特性，與屋頂高空位置相適應(yīng)[3]，是屋頂綠化首選種類，包括低矮的景天科多肉植物、宿根花卉植物和觀賞草本植物等(表1)。景天科多肉植物大多為多年生，株形矮小，肉質(zhì)的枝葉具有發(fā)達的儲水組織，極具抗旱性、生態(tài)適應(yīng)性及觀賞性。宿根花卉植物生命周期2 a及以上，管理簡單粗放，管理成本較低，無絮年年更換，可極大美化豐富屋頂花園增添景色[3]。觀賞草本植物主要是以禾本科為主的單子葉植物，形態(tài)優(yōu)美，觀賞價值高、觀賞期長，適應(yīng)性強、維護成本低、大多多年生宿根[3]。

2.2.2 藤本植物 有木本和草本，可豐富和活躍屋頂空間綠化形式、分割屋頂空間，美化或覆蓋屋頂墻體及地面[7]，具有其他生活型植物不備的優(yōu)勢。

2.2.3 灌木 植株較小，根系較發(fā)達，抗逆性強，對生長基質(zhì)要求低，抗寒、抗旱、耐熱、耐瘠薄，耐修剪、耐粗放管理，對屋頂高空位置有較強的適應(yīng)性[3]，豐富的種類(品種)可滿足屋頂綠化的多樣需求(表2)。

2.2.4 喬木 增加屋頂植物群落層次結(jié)構(gòu)、豐富和增強景觀多樣性與觀賞價值的必選類型，可為底層或低矮植物創(chuàng)造陰涼環(huán)境；一般可選擇栽植樹冠與樹體小，抗逆性強，生長緩慢，觀賞價值高，高度自然生長或可人工控制在5 m以下的種類(品種)(表3)，栽植在生長基質(zhì)厚1 m左右的種植槽、大生長容器或種植箱中，放置在建筑物承重墻位置，固定根部或樹身。近年來園林綠化常用的具有特殊觀賞價值的草坪草和竹子也可應(yīng)用于建筑屋頂綠化，這些種類(表4)一般需水性強，管理精細(xì)，費工費時，必須選用抗旱、抗寒、耐熱種類或品種。

表4 西安市建筑屋頂綠化適宜的觀賞價值極高的禾本科植物

3 結(jié)語

屋頂綠化空間的獨特性決定了植物種類選擇的特殊性，目前西安市屋頂綠化的景觀形式和種類還不夠豐富，數(shù)量較少；開發(fā)和建造不同形式和功能的屋頂綠化還需綜合考慮建造成本、環(huán)境效益、景觀效果，只有當(dāng)植物覆蓋面積比例達到一半以上，才能更好地發(fā)揮生態(tài)效益并有效地改善城市生態(tài)環(huán)境，今后隨著新材料、植物新品種、園林新技術(shù)等的出現(xiàn)，更適宜的屋頂綠化植物種類也將會變更，這也要求建設(shè)者必須隨時關(guān)注和重視。