杭州市屋頂農(nóng)場作物資源調(diào)查及發(fā)展對策

何梓群，劉雷，顧興國，陳斯佳，賴齊賢*

(1.浙江農(nóng)林大學(xué) 農(nóng)業(yè)與食品科學(xué)學(xué)院，浙江 杭州 311300； 2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)村發(fā)展研究所，浙江 杭州 310021)

近年來，隨著浙江省供給側(cè)結(jié)構(gòu)性不斷深入，創(chuàng)意農(nóng)業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)、循環(huán)農(nóng)業(yè)等理念越來越契合浙江農(nóng)業(yè)的發(fā)展。屋頂農(nóng)場作為現(xiàn)代都市農(nóng)業(yè)發(fā)展潮流，秉承綠色發(fā)展的理念，以新品種、新技術(shù)、新設(shè)備、新材料、新模式為依靠，利用城市建筑第五立面發(fā)展農(nóng)業(yè)，能夠增加居民糧食供給，緩解城市熱島效應(yīng)，美化城市環(huán)境。目前已在浙江、上海、北京、廣東等地有了諸多實(shí)踐，是未來農(nóng)業(yè)發(fā)展中的新興生態(tài)產(chǎn)業(yè)[1-2]。本研究基于對杭州市12處屋頂農(nóng)場的實(shí)地調(diào)查，對農(nóng)作物種植現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)，針對性提出合理建議，以期為屋頂農(nóng)場的建設(shè)提供參考。

1 資料與方法

浙江省屋頂農(nóng)業(yè)起步較早，浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院自2004年起開展了屋頂農(nóng)業(yè)的研究與應(yīng)用，2014年已在全省建立15個(gè)不同類型是試驗(yàn)示范基地，杭州市對屋頂農(nóng)場的探索頗多，實(shí)施“平改綠”項(xiàng)目75個(gè)，綠化屋頂超過40萬m2[3-4]。目前，杭州市屋頂農(nóng)場根據(jù)其組織形式大致可分為企業(yè)自發(fā)型、科學(xué)試驗(yàn)型、校園科普教育型、農(nóng)戶自發(fā)型等多種形式。企業(yè)自發(fā)型屋頂農(nóng)場其主要由企業(yè)投資者根據(jù)其需求在廠房、寫字樓等頂層建造屋頂農(nóng)場，通常有專人負(fù)責(zé)管理，主要種植蔬菜用以補(bǔ)充在職員工日常伙食，如千島湖畔的鼓山工業(yè)園區(qū)，企業(yè)自發(fā)形成的一批建在廠房頂上的屋頂菜園；科學(xué)試驗(yàn)型主要以科學(xué)研究為目的，通常由科研機(jī)構(gòu)建立并組織管理，亦有由科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)單位協(xié)作，科研機(jī)構(gòu)提供技術(shù)和試驗(yàn)材料，企業(yè)提供場地和日常管理，如浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院與蕭山“麥河生態(tài)農(nóng)業(yè)”公司協(xié)作，在廠房頂部搭建了蔬菜種植大棚，采用霧培、水培、基質(zhì)栽培等技術(shù)進(jìn)行蔬菜生產(chǎn)，探索屋頂種植技術(shù)；校園科普教育型其主要以學(xué)校為主導(dǎo)，通過自發(fā)或與科研機(jī)構(gòu)合作的形式，在學(xué)校教學(xué)樓頂部建造屋頂農(nóng)場，主要以為學(xué)生提供學(xué)習(xí)實(shí)踐、科普教育、科學(xué)研究為目的，如濮家小學(xué)、崇文世紀(jì)城實(shí)驗(yàn)學(xué)校、學(xué)軍小學(xué)、丁蘭試驗(yàn)中學(xué)、浙江理工大學(xué)等，實(shí)現(xiàn)了校園與農(nóng)園的結(jié)合，同時(shí)宣傳了綠色、循環(huán)的理念；農(nóng)戶自發(fā)型主要為居民根據(jù)其對綠色、健康蔬菜的需求，在自家屋頂上或者有條件的公共建筑屋頂上建造的屋頂農(nóng)場，如頭格村、智格村、望江家園等居住小區(qū)內(nèi)，居民自發(fā)形成了屋頂菜園，生產(chǎn)健康蔬菜供家人食用。

2018年5—10月項(xiàng)目組對杭州市12處屋頂農(nóng)場進(jìn)行了全面調(diào)查，包括農(nóng)場建設(shè)時(shí)間、規(guī)模，農(nóng)作物種類、種植方式、灌溉方式等，通過現(xiàn)場記錄、室內(nèi)鑒定等方式，建立數(shù)據(jù)庫，用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理與統(tǒng)計(jì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 基本情況

杭州市屋頂農(nóng)場實(shí)地調(diào)研的結(jié)果見表1。

表1 杭州市屋頂農(nóng)場實(shí)地調(diào)研的基本情況

2.2 作物種類

調(diào)查表明，杭州市屋頂農(nóng)場種植農(nóng)作物共82種，隸屬30個(gè)科63個(gè)屬。蔬菜20個(gè)科44個(gè)屬62個(gè)種類，包括十字花科10個(gè)、葫蘆科9個(gè)、茄科7個(gè)、百合科6個(gè)、豆科5個(gè)、菊科5個(gè)、傘形科4個(gè)，唇形科、禾本科、旋花科各2個(gè)，胡麻科、三白草科、睡蓮科、天南星科、莧科、澤瀉科、莎草科、姜科、錦葵科、楝科各1個(gè)。其中，葉菜類蔬菜21種，果菜類蔬菜18種，莖菜類蔬菜18種，種子蔬菜6種，根和花類蔬菜各2種。

十字花科和葫蘆科的蔬菜比重較高，共19種，約占蔬菜種類的31%。蔬菜種植種類按生長習(xí)性可分為陸生蔬菜和水生蔬菜，以陸生蔬菜為主，共57種。栽種較為普遍的蔬菜有大白菜、玉米、茄子、辣椒、莧菜、萵苣、苦麥菜、長豇豆、花生、番薯、黃瓜、甘藍(lán)等，大多為一二年生作物，少部分多年生作物如韭菜、蔥、蘆筍、魚腥草等亦有種植。水生蔬菜主要以蓮藕、荸薺、慈姑、茭白等為主。

蔬菜上市具有夏季多瓜果類蔬菜、秋季多莖菜類蔬菜、冬季多葉菜類蔬菜的特點(diǎn)。由表2可知，夏季上市蔬菜共計(jì)33種，其中果菜類有14種，占42.4%；秋季上市蔬菜共計(jì)16種，其中莖菜類蔬菜8種，占50.0%；冬季上市蔬菜16種，其中葉菜類蔬菜10種，占62.5%。

表2 不同食用部位蔬菜上市季節(jié)的種類

果樹共計(jì)11科19個(gè)屬20種，其中以薔薇科植物為主，有7種；蕓香科3種，?？?種，杜鵑花科、禾本科、獼猴桃科、葡萄科、石榴科、柿科、鼠李科、楊梅科各1種。農(nóng)場果樹種植分為零散種植和成片種植，零散種植的果樹主要有柑橘、枇杷、無花果、棗、櫻桃、石榴等，管理上以自然生長為主，成片種植大多以葡萄、桃為主，管理較為精細(xì)。按水果上市時(shí)間可分為，春季上市的有草莓、櫻桃，夏季上市的有藍(lán)莓、葡萄、李、桃、無花果、桑、楊梅，秋季上市的有獼猴桃、沙梨、石榴、柿子、金桔、柚、柑橘、山楂、棗、甘蔗。

3 屋頂農(nóng)場發(fā)展的不足

3.1 夏季農(nóng)場需水量大，灌溉方式有待改進(jìn)

夏季農(nóng)場種植瓜果類和葉菜類比重較高，由于高溫植物蒸騰作用強(qiáng)，需水量較大。屋頂農(nóng)場承重能力有限，種植土層厚度較薄，一般蔬菜種植土層厚度為30 cm，果樹種植土稍厚在50～60 cm[5]，土壤蓄水能力差，且大多選取輕基質(zhì)[6]，主要原料成分有泥炭、珍珠巖、蛭石、椰糠、椰絲、農(nóng)林廢棄物等，具有蒸發(fā)量大，失水快等不足；部分農(nóng)場依照屋頂花園的做法，在種植土下布置了3 cm的蓄排水層，但應(yīng)對夏季高溫仍心有余而力不足。據(jù)調(diào)查，目前屋頂農(nóng)場大多采用人工灌溉，夏季高溫天氣下，1 000 m2屋頂農(nóng)場平均覆土厚度30 cm，白天需漫灌2～3次，每次需灌溉40 min左右，每天大概花費(fèi)2 h管理屋頂農(nóng)場，灌溉時(shí)間較為分散，農(nóng)戶時(shí)間利用率不高，灌溉不及時(shí)易導(dǎo)致減產(chǎn)，農(nóng)場灌溉方式有待改進(jìn)。

3.2 蔬菜種植復(fù)種指數(shù)高，易對屋面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響

農(nóng)場種植以葉菜類作物種植為主，葉菜類如小白菜、韭菜等生產(chǎn)周期在30～50 d左右，生長周期較短，土地復(fù)種指數(shù)相對較高。夏季的頻繁灌溉以及復(fù)合肥的施加會(huì)影響土壤的理化性質(zhì)，導(dǎo)致土壤板結(jié)。通常屋頂農(nóng)場為保護(hù)建筑屋面不受農(nóng)業(yè)耕作影響，屋頂平面與種植層常會(huì)構(gòu)建防水層和保護(hù)層，既可以防止灌溉用水滲漏，又可以阻斷農(nóng)作物根系對建筑屋頂?shù)挠绊?，還可以防止由于農(nóng)業(yè)耕作而對建筑平面產(chǎn)生機(jī)械損傷。由于屋頂種植土厚度較薄，過短的作物生產(chǎn)周期增加了土壤的翻耕次數(shù)，板結(jié)的土壤加大了翻耕難度，一定程度上會(huì)對農(nóng)場保護(hù)層產(chǎn)生不利影響，增加了屋頂平面產(chǎn)生損傷的幾率，如果建筑屋面的保護(hù)層和防水層被損傷，會(huì)導(dǎo)致建筑屋面漏水，植物根系會(huì)透過屋面縫隙，對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)一步破壞，影響建筑安全性。

3.3 部分果樹管理不當(dāng)，存在一定安全隱患

農(nóng)場種植的果樹類型中部分果樹種類如枇杷、柿子，由于農(nóng)戶疏于對果樹的管理，放任其自然生長導(dǎo)致樹形較為高大，但枝條較細(xì)，果實(shí)成熟時(shí)農(nóng)戶采摘存在安全隱患。屋面種植果樹根系生長淺，受強(qiáng)風(fēng)影響存在被吹倒的風(fēng)險(xiǎn)，存在一定的安全隱患。桃子、沙梨、李等落葉果樹種植距排水口近，秋季落葉和夏季的落果可能會(huì)對排水口產(chǎn)生堵塞，影響屋面正常排水，屋頂雨水滿溢會(huì)對樓下房間產(chǎn)生不良影響，過長時(shí)間的大水浸泡會(huì)導(dǎo)致果樹根系腐爛，果樹死亡。梨、柿子等果樹根系自然分布較深，屋頂種植土厚度有限，多年種植后果樹根系生長可能會(huì)對防護(hù)層以及屋面產(chǎn)生一定的影響，由根系生長導(dǎo)致的屋面保護(hù)層破壞將會(huì)引起屋面漏水，且難以修復(fù)。

4 建議

4.1 注重創(chuàng)新，利用水培和模塊化種植構(gòu)建屋頂農(nóng)場

夏季屋頂農(nóng)場陽光較強(qiáng)烈，植物需水量大，土培形式對灌溉技術(shù)較為嚴(yán)苛，霧培技術(shù)成本較高，采用屋頂水培是較好的選擇。傳統(tǒng)的水培是在容器內(nèi)采用營養(yǎng)液代替土壤，向植物提供水分、養(yǎng)分、氧氣等生長因子，使植物能夠正常生長[7]。若將整個(gè)屋面作為一個(gè)大型容器，在屋面頂層設(shè)置模塊化可拆卸的種植板，根據(jù)作物生長特點(diǎn)設(shè)置不同類型的種植板，通過簡易的更換就可滿足作物種植需求，通過水培的形式可以避免耕作器械對屋面防護(hù)層的損傷；另外模塊板和屋面可構(gòu)成一幅拼圖，不同的圖案設(shè)計(jì)可由模塊板位子的變化來達(dá)成，增加趣味性。將整個(gè)屋面設(shè)計(jì)成蓄水池能夠較好的緩解夏季灌溉問題；水的比熱容高能夠減少建筑頂層溫度浮動(dòng)，從而減少屋面因熱脹冷縮產(chǎn)生的細(xì)小縫隙。屋面長期由營養(yǎng)液覆蓋，保護(hù)層始終處于膨脹狀態(tài)，建筑表面原有的細(xì)小縫隙被閉合，降低了屋面漏水的幾率。

4.2 因地制宜，選取適宜的農(nóng)作物品種與種植制度

蔬菜選擇要因地制宜，原則上優(yōu)先選取“夏耐旱、冬耐寒、低維護(hù)”的品種，杭州夏季入伏時(shí)間在7月中旬到8月中旬，有些年份入伏能達(dá)40 d，屋頂農(nóng)場夏季地表溫度近50 ℃，故在選擇作物時(shí)要挑選一些根系較為發(fā)達(dá)，具有深而廣的儲(chǔ)水性和調(diào)水網(wǎng)絡(luò)，具有受旱后有較強(qiáng)的水分補(bǔ)償能力的作物品種，亦可選擇具有較強(qiáng)儲(chǔ)水器官的作物，如莖菜類蔬菜的洋蔥、菊芋具有較好的儲(chǔ)水器官，抗旱能力相較瓜果類和葉菜類蔬菜更強(qiáng)，適宜在夏季種植。此外，可以結(jié)合套種等農(nóng)業(yè)種植制度，利用農(nóng)作物高度以及抗旱能力等特性，有梯度的進(jìn)行種植，農(nóng)作物套種可以平衡土壤肥力，如葉菜類、果菜類對磷元素需求較多，莖菜類對鉀元素需求較多，套種后可以改善土壤結(jié)構(gòu)，恢復(fù)土壤肥力，部分作物套種可以相互產(chǎn)生影響，減少病蟲害的困擾，提升農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，既可以滿足植物生長需求，又可以增加農(nóng)場的生產(chǎn)效率。

4.3 加強(qiáng)管理，通過輕剪和施肥合理控制果樹生長空間

果樹的種植需要加強(qiáng)管理，根據(jù)不同果樹生長習(xí)性，通過對其進(jìn)行矮化處理，有利于控制果樹樹形和豐產(chǎn)，在果樹種苗選取時(shí)避免選擇實(shí)生苗，施肥時(shí)誘導(dǎo)根系橫向生長，減少植物根系對屋面的影響。研究表明，選取主干高度低的枇杷，在采取摘心或拉枝等輕剪為主的管理后，可以矮化樹形，增加植株的抗凍能力，促進(jìn)幼齡枇杷早果，并且保持一定的豐產(chǎn)和持續(xù)生產(chǎn)性[8]。矮化后的果樹可以避免高空采摘的不便，降低強(qiáng)風(fēng)對果樹的影響，減少安全隱患。果樹的根系垂直分布范圍主要是在20～100 cm的土層內(nèi)，在土壤的分布表現(xiàn)出明顯的層性，上層根系主要吸收土壤養(yǎng)分，下層根系主要吸收微量元素，且果樹的根系存在趨肥特性。通過將有機(jī)肥料施在遠(yuǎn)離墻體距在根系集中分布層稍遠(yuǎn)處，誘導(dǎo)根系橫向生長，減少對屋頂平面的影響，同時(shí)可形成強(qiáng)大根系，擴(kuò)大吸收面積，增強(qiáng)果樹的抗逆性。

5 小結(jié)

屋頂農(nóng)場雖然存在許多不足之處，但農(nóng)場作物種類選取較為豐富，目前的屋頂農(nóng)場在種植技術(shù)和農(nóng)作物種類方面基本滿足居民種植需求。農(nóng)場的管理應(yīng)當(dāng)順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的潮流，藉由創(chuàng)新為起點(diǎn)，改變農(nóng)場的構(gòu)建模式；因地制宜，擇優(yōu)選擇作物品種和種植模式；科學(xué)管理，保障作物生產(chǎn)和人居安全。隨著今后品種、技術(shù)、材料等不斷創(chuàng)新，屋頂農(nóng)場必將彌補(bǔ)先天不足，并逐漸成為城鄉(xiāng)居民一種新的生活方式。