广州地区地毯式屋顶绿化植物筛选及其评价

张继方 张俊涛 刘文 王伟 贺漫媚 李许文 代色平

摘 要 通过对广州地区广泛收集引种的乡土植物，以及现有栽培的地毯式屋顶绿化植物种类品种的栽培观察，初步筛选适合广州地区地毯式屋顶绿化的植物共39科65属85个种类品种。利用自行构建的广州地区地毯式屋顶绿化综合评价模型对85个种类品种进行评价，其中有21个种类品种适合在广州地区地毯式屋顶绿化中大规模推广应用。

关键词 地毯式屋顶绿化 ；植物筛选 ；评价 ；广州

分类号 TU986

随着城市居民生活水平与文化水平的不断提高，人们对居住环境的要求也日益明显，从而对城市绿化提出了更高的要求。为了缓解城市绿化用地的严重不足，作为向空间索取绿化面积的屋顶绿化成了提高城市绿化覆盖率的一条重要途径[1]，得到了越来越多的重视。根据屋顶绿化选用的植物类型和景观特点，屋顶绿化的模式有花园式、棚架式、地毯式等3种[2]。而地毯式（指在屋顶种植各种低矮的地被植物或草坪草）具有低重量、低成本、台风风险小、绿化效果好、管理粗放等优点，是目前广州市屋顶绿化的主要模式。

尽管广州市的屋顶绿化在国内起步较早，但对于地毯式屋顶绿化植物的筛选，仍集中在一些景天科植物的研究上，品种相对单一，色彩单调、群落多样性低，同时也带来了一些如病虫害、黄化斑点等负面问题[3]。为丰富广州地区地毯式屋顶绿化植物种类多样性和稳定性，本研究通过对广州地区广泛收集引种的乡土植物以及现有栽培的种类品种的栽培观察，初步筛选出表现良好的植物种类，并通过层次分析法（Analytic Hierarchy Process， 简称AHP）对其进行综合评价[4]，并在此基础上构造了屋顶绿化植物综合评价模型，进一步提高广州地区地毯式屋顶绿化植物筛选的有效性、可靠性和可行性，为今后广州地区屋顶绿化建设提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 广州地区地毯式屋顶绿化植物筛选依据

1.1.1 广州地区的气候概况

广州市地处南亚热带，位于北纬23°05′～23°20′，东经113°20′～113°35′，总面积约7 434.4 km2，其气候属南亚热带典型的季风海洋性气候，具有温暖多雨、光热充足、温差较小、夏季长、霜期短等气候特征。年平均气温为21.9～22.8℃，年极端最高气温为38.6～39.3 ℃，年极端最低气温为0.0～2.3 ℃，年降水量在1 384.4～2 278.3 mm[5]。雨季较长，一般从3～10月份，其中5、6月份雨量最多。另外广州每年6～11月都不同程度受台风的影响，以8、9月居多，台风过后常为连续数天大雨[3]。因此，广州的气候特点可以用热、湿、风来概括。

1.1.2 屋顶绿化的立地条件

屋顶受到各种自然条件的限制，其生态环境与地面有明显的不同，在光照、温度、湿度、土壤基质等方面均有很大的差异[6]。

1.1.2.1 屋顶种植基质轻且薄

受建筑荷重的限制，屋顶绿化一般要求种植层的厚度较浅，而且基质较轻，这将对屋顶绿化植物的筛选有一定的约束，除了考虑植物自身可能的自重外，还需考虑植物的高度和根系，防止植物倒伏以及根系对屋面的穿透影响。

1.1.2.2 屋顶种植基质水分保持差

屋顶绿化的下垫面大都是混凝土，种植土被建筑物完全与大地隔离，所需的水分只能完全依靠自然降水和浇灌；在雨季，雨量过多，屋顶排水缓慢，土壤有短时间积水，植物易因不耐湿而死亡；在旱季，加上屋顶白天的高温，植物又容易出现脱水而枯萎[7]。

1.1.2.3 屋顶种植基质温度变幅大

屋顶外表面材料多以水泥钢筋等硬质材料为主，其热容量小，缺少了大地土壤的调节，易吸热也易散热，使得基质的温度变化幅度大。尽管昼夜温差大有利于植物的营养积累，但一旦温差的变化幅度和变化速度超过植物的承受能力，则容易造成夏天温度特别高，会灼伤植物根部；而冬季温度特别低，又会使植物根部受到冷害。

1.1.2.4 屋顶风力较大

建筑屋顶位置高，空气流畅，风力大过地面风速，空气浊度比地面低，有利的方面是利于屋顶绿化植物的通风透气；不利的方面是风力过大时，较大枝干繁茂的植物容易倒伏和折断，加上种植的基质层薄且轻，使得屋顶植物抗风能力弱，尤其是在多台风季节。

1.1.2.5 屋顶种植基质中的养分更易流失

由于屋顶日照强度和风力大，植物的蒸腾作用强烈，基质的水分蒸发也快，因此灌溉次数比地面种植要更多，加上广州地区的雨季时间长，这样就导致基质中的营养元素也更易流失，植物也就更易出现营养不足的现象。

1.2 广州地区地毯式屋顶绿化植物选择标准

根据广州地区的气候特点和屋顶立地条件的限制，广州地区地毯式屋顶绿化筛选的植物最好具有下列特点。

1.2.1 抗逆性强，养护管理粗放

由于屋面环境较为特殊，要求植物具有耐旱、耐寒、耐高温、耐水湿、耐贫瘠、耐强风、耐强光照、抗病虫害、能忍受夏季高热风、冬天能露地越冬等特点。为了减少养护管理成本，除了抗逆性强外，还要求植物移栽容易成活、不需怎么修剪或耐修剪等。

1.2.2 根系浅，穿透力弱，扩张能力强

地毯式屋顶绿化使用的植物主要是低矮的多年生草本和灌木，要求其根系为须根系或浅根性，能够适宜浅薄的基质层，并且以广州地区的乡土品种或是引种驯化成功的现有栽培品种为佳。草本类的还要求分蘖能力强，或者具有匍匐茎或地下横走的根茎，以使植株能更快地覆盖地面。

1.2.3 观赏性状良好，抗污染

地毯式屋顶绿化植物要求四季常绿，株型整齐紧凑，有观花价值更佳，面积较大的尽量选择几种植物进行景观组合、色块搭配等。鉴于目前空气污染比较严重的情况，所选择的植物还要求具有较强的抵抗空气污染和吸附PM2.5的能力。

1.3 广州地区地毯式屋顶绿化植物综合评价方法

1.3.1 地毯式屋顶绿化植物评价指标的确定

通过现场观测、资料调研和专家咨询法，初步得到的广州地区地毯式屋顶绿化植物所需评价指标有17个，分别是耐旱性（P1）、耐热性（P2）、耐寒性（P3）、耐阳性（P4）、耐湿性（P5）、耐贫瘠性（P6）、抗风性（P7）、抗病虫害性（P8）、盖度（P9）、叶期（P10）、花期（P11）、繁殖难易程度（P12）、成坪速度（P13）、根系性状（P14）、种植层厚度（P15）、耗能程度（P16）和管理养护程度（P17）。

1.3.2 屋顶绿化植物评价指标的评分标准

各具体指标的评分标准是在对筛选出的地毯式屋顶绿化植物的生物学特性、观赏性及生长适应性充分观察的基础上，通过参考前人评价体系并咨询专家意见，制定评分标准（表1）。该评分标准的分值采用10分制[4]，以10、8、6、4、2分值分别代表好、较好、中等、差、极差。

1.3.3 综合评价的计算方法

充分利用相关专家、学者、技术人员的经验和判断，对屋顶绿化中定量和非定量因素进行统一测度，通过两两比较方案或目标的相对重要性，构造判断矩阵，计算判断矩阵的最大特征根和特征向量，进而得到方案或目标相对重要性的定量化描述。采用绝对评定选择法[8]，通过matlab 7.0 软件计算标准层（P）相对于目标层（A）的总排序权值（W）的加权综合，综合评价值计算公式：A=P1×W1+P2×W2+...+P12×W12。

1.3.4 判断矩阵及一致性检验

由matlab7.0软件计算P层各个评价指标相对于所属准则层（C层）的加权值后，再与C层对A层的加权值进行加权综合，即可得P层相对于A层的总排序权值。根据总目标A的要求并借鉴前人成熟的综合评价模型[9-10]，首先构造判断矩阵，按照1、3、5、7、9比率标度使之定量比，进一步通过两两比较，得出第2层因素相对于第1层的比较判断矩阵A～C；第3层因素相对于第2层的比较判断矩阵C～P，共4个判断矩阵，得出P层对C层、C层对A层的排序权值，并通过检验保证判断矩阵的一致性。根据AHP理论，当平均随机一致性指标CR<0.1时，层次总排序具有满意的一致性，否则需对原判断矩阵进行调整。本研究计算结果4个矩阵CR都小于0.1，具有满意的一致性（表2）。

1.4 广州地区地毯式屋顶绿化植物综合评价指标体系

根据上述层次分析，参考前人评价体系并咨询专家意见，对本研究评价指标进行调整和判断矩阵分析，得到广州地区地毯式屋顶绿化植物综合评价模型（表3）。该模型包括目标层（A）、准则层（C）、标准层（P）和最底层（D）。选出对目标层约束最强的3个因素构成准则层，即生态适应性（C1）、观赏性状（C2）和开发应用潜力（C3）。

2 结果与分析

2.1 广州地区地毯式屋顶绿化植物的筛选

根据地毯式屋顶绿化植物的选择标准，结合气候相似性原则以及现有的研究报道[8-9，11-12]，通过对野外广泛收集引种的以及现有栽培的种类品种的观察，初步筛选可能适合广州地区地毯式屋顶绿化优良的植物共39科65属85个种类品种（表4），其中广州地区草本乡土植物28个种类品种。

2.2 广州地区地毯式屋顶绿化植物的评价

对上述85个种类品种利用广州地区地毯式屋顶绿化综合评价模型进行了评分，其综合评价值在5.64～9.13，其中综合评价值在7.0 以上的植物见表5。

将所得综合评价值分为3个等级（每级不包括上限）：Ⅰ级（≥8.0），即在广州地区地毯式屋顶绿化中开发应用价值高，可大规模应用及推广，共有21种；Ⅱ级（≥7.5），即在广州地区地毯式屋顶绿化中开发应用价值较高，可适度应用，共有21种；Ⅲ级（≥7.0），即在广州地区地毯式屋顶绿化中有一定的应用价值，可作为配植，共有17种；综合评价值在7.0以下的植物多为对环境要求较高，在地毯式屋顶绿化中适应性较差，可暂不应用。

3 讨论

由于目前屋顶绿化的技术五花八门，难于形成严格执行的技术规范；另外，一些具有地方特色的乡土植物及外来新优植物等资源开发的速度相对滞后，使得自然界中很多优良植物材料尚未被开发应用。相信在科研人员的不懈努力下，随着植物资源的不断开发，屋顶绿化对建筑物的荷重、防渗漏等技术方面的不断提高，适合于屋顶绿化的植物种类必将会越来越丰富。

构建广州地区地毯式屋顶绿化植物综合评价体系，并运用AHP层次分析法对其进行评价，可以使视觉美感、生态应用开发潜力的程度、功能性等一些抽象性评价的因素定量化，从而具有相对较为全面、客观及科学的优点，这为提高广州地区地毯式屋顶绿化植物的筛选起到一定的指导作用。同时，本研究的评价体系也存在着一定的局限性，因为单一的评价体系并不能完全客观地反映出不同植物的开发价值，如随着屋顶绿化相关配套实施的改进，使原本不大适合在屋顶种植的植物也具有一定的开发应用价值。

参考文献

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