立体绿化集成技术配套产品开发利用研究进展

杨红梅， 叶少萍， 杨 晓， 阮 桑

(广州市林业和园林科学研究院， 广东 广州 510405)

立体绿化是针对城市特殊空间，主要包括各种建筑物屋顶与各立面、立交桥与人行天桥等宜绿化立面，利用经过筛选出来的植物进行绿化的形式[1]。近年来，立体绿化已成为高密度特大城市绿地的重要组成部分[2]，立体绿化使绿色从地面走向立体多维空间，是提升城市景观质量和生态宜居环境的新方向和有效举措[3]。立体绿化具有吸储雨水功能，不仅能够在一定程度上降低城市排涝压力，还可以有效降低屋顶室温，缓解城市热岛效应，减少城市耗电量和碳排放，同时对近年来引起社会高度关注的PM 2.5等空气污染悬浮物具有不可忽视的吸附作用[4-6]。

近年来，国内外相关科研机构通过核心技术的集成创新和推广应用，打造了桥梁绿化、屋顶绿化、墙体绿化、窗阳台绿化、立体花坛等一系列立体绿化集成技术[7]。广州、深圳、福州等城市在立体绿化特别是人行天桥、立交桥绿化方面获得突破性的发展，广州目前已完成了392座人行天桥、立交桥绿化建设，总绿化长度达350 km，成为全国人行天桥、高架桥、立体绿化最多和景观效果最好的城市之一。新加坡、上海、香港等特大型城市都在致力于推广屋顶绿化建设，成效显著[8-9]。当前国内多个大中城市立体绿化得到了蓬勃发展，除了政府重视和相关政策扶持之外，更得益于相关配套技术和产品研发水平的提升及推广应用。本文在此综述了华南地区立体绿化的配套产品研发及应用情况，旨在为今后能更有效地推广立体绿化提供参考。

1 立体绿化基质产品

随着立体绿化技术在城市绿化建设中的应用日趋规范化，立体绿化对配套基质产品的要求也更加多样化、精细化。针对在不同特殊生境下不同植物生长的需求，研发专用的立体绿化基质产品就显得尤为重要。基质对立体绿化荷载也会产生直接的影响，因此需要尽量选择轻型基质。为满足荷载的要求，屋顶绿化、窗阳台绿化、桥梁绿化、层间绿化等立体绿化要优先选用具有轻质、洁净、排水良好、保水保肥、施工简便、适宜植物生长等优良特性的栽培基质。基质原料来源丰富，无机、有机原料按照一定的比例混配复合基质，是当前立体绿化基质研发的趋势。研究指出，德国人工种植土一般由腐殖质、泥炭、泡沫屑和有机肥料等原料配制而成，日本人工轻质土则包括土壤与蛭石、珍珠岩、煤渣、泥炭等原料，这些种植土或轻质土在屋顶绿化中均取得了良好的应用效果[10-11]。目前，德国和日本大力推广泡沫有机树脂制品、再生轻量气泡混凝土、陶质土壤等新型基质材料，使得屋顶绿化土层的厚度与荷载大大降低[12]。

近年来，广州市林业和园林科学研究院(下称“广州园科院”)基于园林废弃物资源化利用研究工作基础，利用园林废弃物循环发酵腐熟堆肥以及泥炭土、陶粒等原料研发多个立体绿化基质产品，产品在广州、深圳、福州等城市得到了广泛的应用。其中立体绿化基质产品容重在0.2～0.8 g·cm-3之间，保水保肥性能良好，对于植物定植生长具有一定的促进作用，目前已实现产业化生产，其绿化应用效果详见图1。此外，利用进口椰糠、泥炭土以及生物菌肥等有机原材料配制而成的立体绿化专用轻型基质，具有保水保肥、疏松透气、容重小等优点，有利于减轻立体绿化结构承重的压力，非常适用于屋顶、天台、立体花坛、天桥等绿化，也适用于苗圃袋苗生产和园景中容器苗的种植，其绿化应用效果详见图2。

2 屋顶绿化蓄水种植容器

屋顶绿化可拼装种植容器及种植容器组是根据屋顶种植的需要，结合海绵城市建设和节能减排的要求，由广州园科院自主研发的专利产品,是一种新型的屋顶绿化种植容器。其基本原理是将种植屋面要求的所有结构层进行整合，将安全部分和种植部分的功能层分开，创新设计成如积木般简单方便的种植容器(图3)。通过一侧底部进行注水灌溉，一个蓄水底盆蓄水完毕，再流向下一个蓄水底盆，所有的蓄水底盆均蓄水浸润土壤后，再集中排出，收集到蓄水池中。底盆通过中空的螺旋紧固件进行连接，形成大面积的密闭底面，起到了耐根穿刺防水层和蓄水层的功能，可以截留大量的雨水，可广泛运用于简易式屋顶绿化和花园式屋顶绿化(图4)。

3 植被毯

植被毯是指利用纤维制品，如无纺布、土工布、植物纤维等为基层材料，在其上铺设基质并种植地被植物，植物生长成卷后形成类似于草皮卷的预制植被层[13]。植被毯可以随意卷起，质量较轻，施工快速，方便运输，搬运至屋顶直接铺植，非常适合在屋顶绿化中进行推广应用。广州园科院自2017年以来从地被植物品种、撒播密度、基质配方、基质厚度等方面研究屋顶绿化植被卷生产技术参数，以期确定适用于指定屋顶绿化植物的植被卷生产技术。一方面，调查收集了屋顶绿化植物品种144个，并筛选出30种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的地毯式屋顶绿化植物[14]。另一方面，研究了地毯式屋顶绿化植物植被毯关键技术参数，其中利用有机废弃物腐熟堆肥配制的基质生产的植被卷综合品质最好。

4 生态植被砖

生态植被砖是指直接在墙上贴上含有基质的植物模块(图5)。其主要是利用多孔混凝土采用特定粒径集料作为骨架，胶结材料包裹在集料颗粒的表面，作为集料颗粒之间的胶结层，形成骨架—孔隙结构的多孔混凝土材料[15]。其具有透水透气、抗压抗折、多孔过滤、吸音减噪、耐水冲刷的特点，可以保持地面的水、气交换，还可以通过填充基质肥料供植物生长。广州园科院研发的专利产品生态植被砖水灰比在 0.25～0.30时可以获得较高的抗压、抗折强度、有效孔隙率，通过植生试验发现垂盆草与佛甲草在生态植被砖上长势较好，盖度高且抗逆性强。目前生态植被砖已成功应用于广州市立体绿化中，无需做钢结构支架，工厂化生产绿色贴铺砖，施工时直接贴在墙体上，绿化效果快，养护简单方便，且适用面积小、离地面不超过2 m的绿墙。

5 绿墙产品

5.1 模块式绿墙

模块式绿墙是指用模块式结构进行墙面绿化，模块有方形、菱形、圆形等几何图形。用钢做结构，在钢结构上安装模块，采用智能化供水，具有蓄水功能并能将水均匀地扩散到固态基质中利于植物的生长。模块式绿墙可在生产基地预先制作，在模块上种植植物，成型速度快；模块组成中的网框具有固定模块的作用，模块紧凑、平整、植物选择多[16]，易于拼成较为精美的图案,制作完成后即可达到最终的景观效果；且景观效果持久，适用于大面积高难度的墙面绿化。模块结构示意图见图6。

5.2 挂盆式绿墙

挂盆式绿墙是指用特定的花盆进行墙面绿化。花盆可预先在生产基地种植好植物，适用于对景观效果要求不高，且易养护、易施工的大面积绿墙。挂盆式绿墙结构见图7，其技术特点如下：种植盆规格、款式选择多样；植物可在基地预种植，易安装、成型快；智能化供水，节约人工；工程造价较低，景观效果好。

5.3 套盆式移动绿墙

套盆式移动绿墙是室内绿墙制作最常用方式，植物种在定植网中，安装时直接插入种植容器孔中，可随意拔出更换，其特点是在定制的框架内安装可蓄水种植容器和滴灌溉系统，实现水分的循环利用，对定植网中上部浇水，水不经基质表面，水分蒸发少，避免水外流或窜流，且减少植物病源菌互相传播。可自带隐形轮，绿墙可随意移动，方便摆放(图8)。绿墙植物生长良好，景观效果好，吸尘吸音效果好，可用做室内空间隔板，空气净化器，空气加湿器，是高档次的室内绿化装饰品。

5.4 柔性布袋式绿墙

柔性布袋式绿墙是指在墙上或在钢结构立面上从上到下平铺带袋的生态布或无纺布或毛毯，在布袋上装基质种植植物。采用超薄、强度好、保温耐寒、通气性好的布袋，能吸收利用空气中的水分，保证植物在多种气候下生长。其优点是施工工艺简单，造价较低，景观成型速度快，适合圆形及不规则墙面、不平整墙面绿化(图 9)。

6 结语

生态城市建设是新型城市化发展之路的必然选择。在高密度特大城市绿化建设中，土地资源紧缺、地面绿化增量有限的情况下，发展立体绿化是必然的选择[2]。立体绿化工程的建设带动了相关配套产品的研发与推广应用，同时新型的配套产品又会推动立体绿化的快速发展。从目前发展现状来看，华南地区立体绿化基质、蓄水种植容器、植被毯、绿墙、生态植被砖等相关配套产品的研发及应用已经取得一定的进展。然而，立体绿化的发展仍然面临着极大的挑战，以屋顶绿化为例，保守估算截止2017年，广州市主城区(不含增城、从化)可利用合适进行绿化的屋顶面积约7 700 万m2，而目前广州市的屋顶绿化率只有 0.5%左右；深圳全市屋顶绿化覆盖率也仅为0.6%[17]，距发达国家如德国、日本、新加坡的屋顶绿化率相差甚远[18-20]。随着城市园林绿化事业的进一步发展，立体绿化配套产品及其产业链也将迎来更好的发展机遇，相关科研工作者应多加思考如何深化提升立体绿化技术体系，以期更好地引导城市立体绿化高质量发展，发挥出更大的生态效益、社会效益以及经济效益。