北方城市屋顶花园中土层厚度与基质的选配对植物生长的影响研究

王晓红，谢修鸿

(长春大学 生物科学技术学院，长春 130022)

北方城市屋顶花园中土层厚度与基质的选配对植物生长的影响研究

王晓红，谢修鸿

(长春大学 生物科学技术学院，长春 130022)

通过对屋顶环境因子与地面环境因子的观测比较，得知屋顶环境特点表现为光照较强、温度较高、湿度较低、风速较大;在屋顶花园上分别设置了7个不同土层厚度(8cm、16cm、20cm、25cm、30cm、40cm)，对长白楤木(Aralia continentalis Kitagawa)进行生长观测，测定其生长高度、叶长、叶宽、根系长度、侧根数等各项生长指标，测定结果为:土层厚度在8－30cm范围内，其各项生长指标均随土层厚度的增加而明显增加，土层厚度达30cm以上时，各项生长指标差异不显著;通过对屋顶花园土壤基质的7个配比方案进行实验观察，得出最佳配比方案为:草炭土:腐叶土:田园土为1:1:1;其次为:腐叶土:田园土为3:2和草炭土:田园土为1:1。

屋顶花园;生态因子;土层厚度;基质配比

屋顶花园是指在各类建筑物、构筑物、城围、桥梁(立交桥)、露台、天台、阳台、地下车库的顶层上种植花草树木及农作物的统称。

随着社会经济的高速发展，城市化的不断扩大，灰色建筑在不断的增多，可供绿化的土地面积在不断的缩减，城市人居环境日趋恶化，热岛效应、干岛效应、大气污染在时刻侵袭着生活在城市中的每一个居民。如何解决城市灰色建设与绿色建设之间的矛盾，既可以增加楼房道路的建设，又可以保证一定的绿化量，立体绿化、空中绿化是改善城市生态环境的唯一选择，屋顶花园是城市建设中新兴的、最有潜力的绿化方式之一。建设屋顶花园将成为现代园林城市发展的必然趋势。

作为一种新型的绿化方式，屋顶花园的作用与意义主要体现在以下几个方面:①保温、隔热，对于顶层房屋可以起到冬暖夏凉的作用;②防止高温和强光的日灼，对建筑构造层具有保护作用;③吸收城市上空的有毒气体、吸附粉尘，净化空气;④储存降水、减少屋顶水分流失，增加蒸腾量，降低城市热岛、干岛效应;⑤吸碳放氧、减噪、降低辐射，改善城市环境;⑥丰富城市景观、增加城市绿化量［1］。

1 屋顶花园的环境因子测定

由于屋顶花园属于空中环境，与大地隔绝，其上面的土壤没有地下毛管水的上升作用，土层厚度也受到局限，有效的土壤水分容量小［2］，一般较高的楼顶上没有其他建筑物遮挡，其日照时数及光照强度等气候因子与地面相比均有明显的差异。

1.1 屋顶光照强度与地面光照强度的比较测定

光照强度的大小是影响植物生长的主要因素，它不仅影响植物的光合作用，还会影响到温度、湿度等生态因子的变化，表现为光照增强、温度升高、湿度降低、土壤蒸发量增大、植物蒸腾作用加强及土壤易干旱。

(1)测定时间、地点。本次观测时间为2010年8月22日，天气晴，有时多云。测定地点在长春大学西校区，屋顶环境选择了家属区一个7层楼的楼顶上，地面环境选择了距离此楼不远处的一个体育运动场空旷地。

(2)测定仪器与方法。测定光照强度使用的仪器为TES数位式光照计2台，由于光照强度时刻都在变化，测定时一定要保证屋顶与地面同时观测，从7时到17时，每隔1小时观测一次，如在整点时刻遇到太阳被云遮蔽时，等待云过去再测。

(3)观测结果与分析(见图1)。

图1 不同时间层顶与地面光强分析

由图1可以看出屋顶的光照强度在任何时刻均高于地面3000－5000lux。

1.2 屋顶环境与地面环境的温度、湿度与风速的比较观测

影响屋顶花园植物生长的气候因子除光照外，还有温度、空气湿度、风力等因子。本次测定时间为2010年8月23日12时。利用温湿表、风速测定仪进行了同一时间的不同地点的各项指标观测，测定结果见表1。

表1 屋顶环境与地面环境比较表

由表1可知，屋顶环境的光照强度在晴朗的12时高出地面3300lux，相对湿度低于地面5%，温度高出地面6℃，风速高出地面0.6m/s。可见楼顶环境在炎热的夏季相对于地面表现为光照较强、温度较高、湿度较低、风速较大等特点，直接影响植物生长。

2 屋顶花园的不同土层厚度对植物生长发育的影响

影响屋顶花园植物生长的因子除光照、温度、湿度、风速外，更重要的一个因子就是土层厚度与基质的选配。土层薄，影响植物根系向下深入，只能水平伸展，植物易倒伏。此外，土层薄，保水性能差，土壤易干旱，如果不能及时浇水，会严重影响植物的生长发育。

(1)实验方法。本实验分别设置了8cm、12 cm、16cm、20cm、25cm、30cm、40cm等7个不同土层厚度，在长春大学一教的楼顶上搭建不同土层厚度的苗池，土壤均采用壤土，选择了长白楤木(又名东北土当归)进行栽植，它是一种食药两用的经济植物，具有广阔的开发前景。

本实验在相同的水肥管理条件下生长，栽培了当年生的长白楤木，经过了一个生长季的栽培观察，测定其生长高度、叶长、叶宽、根系长度、侧根数等各项生长指标，并取其平均值。

(2)测定结果与分析。具体测定结果见图2、图3、图4。

图2 不同土层厚度对长白楤木生长高度的影响

图3 不同土层厚度对长白楤木叶片生长的影响

图4 不同土层厚度对长白楤木根系生长的影响

由图2、图3、图4可以看出:随着栽培土壤厚度的增加，长白楤木的生长高度、叶子长度、叶子宽度、根系长度和侧根数均明显增加，当土层深度达到30cm以上时，其各项生长指标差异不显著。

屋顶花园土层的薄厚直接影响着栽培植物的生长状况，土层薄，保水性差，在炎热的夏季，植物很快就处于干旱缺水状态，严重影响植物的高生长及根系生长，因此，屋顶花园的土壤厚度，要在屋顶承载力允许的范围内，尽可能的保持较厚的土壤。但对不同植物来讲，可以有一个最低值。

3 屋顶花园土壤基质的配比选择

屋顶花园由于受承重、排水、防水等条件的限制，轻质、保水、透气性稳定、可持续利用的屋顶绿化基质的开发，一直是屋顶绿化的重点［3］。自然的大地土壤已经不能满足屋顶花园对土壤基质的要求，只有用各种基质混合在一起配置的人工混合土才有可能达到既保水、保肥又轻质、透气的要求。

本实验选择了腐叶土、锯末、大地田园土、草炭土、炉灰渣等为配方基质，并按不同比例进行调配，同时在上面栽植一些园林植物(如百合、桔梗、芍药、荷兰菊、土当归、偃伏棶木等)进行生长观察。具体配比方案如下:

①腐叶土:田园土为1:2;②腐叶土:田园土为1:1;③腐叶土:田园土为3:2;④草炭土:田园土为1:1;⑤草炭土:田园土为1:2;⑥锯末:田园土为1:1;⑦锯末:田园土为1:2;⑧草炭土:腐叶土:田园土=1:1:1。

炉灰渣作为排水层铺在最下面5cm厚。

经过实验观察，上述配比方案中能够达到既保水、保肥又轻质、透气植物在上面长势良好的基质配比，最佳方案为:草炭土:腐叶土:田园土为1:1:1，其次为:腐叶土:田园土为3:2;草炭土:田园土为1:1;。

由于腐叶土是利用秋季的落叶经过1－2年时间的腐烂后形成的，测定其有机质含碳量(C%)为215%，其次为草炭土含碳量为154%，而大地田园土的含碳量(C%)仅为27%。腐叶土与草炭土既轻质又透气，氮磷钾等营养成分含量也较其它基质高，应是屋顶花园基质的首选，唯一不足的是保水能力较差。而大地田园土属粘壤土，保水能力较强，腐叶土、草炭土、田园土三者混合在一起，植物生长最佳。锯末由于当年没有腐烂，植物不能吸收利用，与田园土混合，植物长势一般。

4 土壤厚度与植物选择

由于屋顶环境的特殊性，最主要的是土层厚度的局限性，限制了一些植物的生存与生长，因此在植物选择上应考虑选择那些喜光、耐旱、耐寒、抗风倒的植物种类［4］。

自2007年开始至今，经过了4年的屋顶花园实地栽培试验观察，总结出了一些在北方寒冷的气候条件下，能够在土层厚度为20－30cm的土壤中安全越冬的园林植物有30余种(见表2)。

表2 能够在土层较薄土温－35℃的屋顶花园安全越冬的植物种类

续表

以上植物种类抗旱、耐寒性强，能在北方寒冷的冬天－35℃的低温环境下生存，应是东北地区屋顶花园的首选植物。还有一些植物经过栽植实验观察，没能在土层较薄的屋顶花园上越冬。如:草莓、长白楤木、芍药、地被菊、桃树、李树等，说明它们属于耐寒性不强的植物种类。

5 结论与建议

屋顶花园种植土的厚度与栽培基质的配比是决定植物生长发育的重要因素，考虑到屋顶的承重问题，又要使土壤达到一定的厚度，必须使栽培基质具有轻质、透气、保水、肥力强等特点。

屋顶花园的土层厚度可根据栽种的植物种类不同而定，一般不提倡栽植深根系的大型乔木树种，因为受土壤厚度的限制，易倒伏，若一定要栽植，土层厚度至少应达到80－120m。灌木多属于须根系，土层厚度应达到40－80cm，花草地被植物要求的土层厚度为20－40cm即可。

由于屋顶环境温度高、湿度低、蒸发蒸腾量大，建议有条件的可采用滴灌。总之，屋顶花园的土层厚度在条件允许的情况下应尽量厚些，有利于保水与根系的生长，对于北方地区也有利于保护植物的安全越冬。

［1］ 苏友赛，韩瑜，黄白梅.城市屋顶花园的功能与生态效果研究［J］.民营科技，2011(3):173.

［2］ 吉文丽，李卫忠，王诚吉，等.屋顶花园发展现状及北方屋顶绿化植物选择与种植设计［J］.西北林学院学报，2005，20(3):180－183.

［3］ 夏爱萍，李慧峰，王通.屋顶花园研究综述［J］.山西建筑，2008，34(31):338－339.

［4］ 欧阳秀明，郭春华，张今会，等.屋顶花园植物选择与配置［J］.江西农业学报，2008，20(1):70－72.

［5］ 殷丽峰，李树华.日本屋顶花园技术［J］.中国园林，2005(5):62－64.

［6］ 余洋，王红光，王冰冰.寒地住宅崖项花园景观设计探析［J］.低温建筑技术，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

吉林省教育厅科技计划项目(吉教科合字［2007］第192号)

王晓红(1964-)，女，吉林长春人，副教授，硕士，主要从事园林生态学、园林植物栽培学等方面研究。

责任编辑:刘 琳