回归自然：城镇屋顶田园生活景观营造设计研究

卢群

摘要：本文阐述了城镇屋顶田园生活景观营造设计研究，旨在唤起人们对自然田园生活的向往及回归。从城镇空间利用，利益驱使和健康生活三个方面说明屋顶田园生活的必要性。其次，构建回归自然理念导向的城镇屋顶田园生活景观营造设计原则和设计方法，并结合设计实践进行分析，最后提出了自然生态技术在屋顶田园的应用。本文可以为同类设计研究提供参考，在城镇屋顶空间中倡导回归自然的田园生活具有重要的推广意义。

关键词：回归自然 必要性 城镇屋顶 田园生活 景观营造设计

中图分类号：TU986.1 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2021）06-0054-04

引言

近年来，随着中国快速的城镇化进程，农村人口不断向城镇转移。截至2019年，我国城镇人口达8.48亿，城镇化率为60.60%，预计到2030年，我国的城镇化率将达到75%-80%。与此同时，农耕用地不断减少，取而代之的是钢筋混凝土建筑，城镇建筑占用了大量的绿地，取而代之的是闲置的灰色屋顶。裸露的屋顶加剧了城市的热岛效应，加剧了人类的碳足迹（交通运输、食品生产和消费以及各类生产过程等引起的温室气体排放的集合），依赖农田生产的食品需要消耗更多的资源才能运往城镇，使城镇的生活质量下降。另一方面，城镇生活节奏加快，人们的工作、生活、学习都处于紧张状态，邻里之间没有交流，失去了“吃百家饭，穿百家衣”的传统美好生活。然而，人类起源于自然，大自然给予人类生活所需要的一切，自然环境是人类赖以生存和发展的基础。城镇屋顶上的田园生活可以让城市居民回归自然，实现“自己动手，丰衣足食”的理想，让孩子们体会到“锄禾日当午，汗滴禾下土”的真切感受。因此，本文提出基于回归自然理念的城镇屋顶田园生活景观营造设计架构，为同类设计研究提供参考，在城镇屋顶空间中唤起人们对自然田园生活的向往及回归具有重要的推广意义。

一、屋顶田园生活的必要性

工业文明和科技文明推动了人类社会的发展，但基本的自然环境仍然是所有发展的基础。老子说，“道法自然，自然是道”。这也正是回归自然理念的哲学起源。屋顶田园生活体现农业乡土景观，给人们带来感觉上享受的同时，也唤起人们对自然田园生活的向往及回归。

（一）城镇空间利用的必然性

中国的农业发展始于商代，距今已有两千多年的历史，作为世界农业大国，耕地面积的大小直接决定着人民的生活水平。但随着城市化的进程，城镇建设发展占用大量土地，導致耕地越来越少。根据中国统计年鉴2020全国社会经济发展指标，图1反映了近年来我国耕地面积的变化。依据国土资源部、国家发改委《全国土地整治规划（2016-2020年）》，“十三五”期间因生态退耕、农业结构调整、建设占用等耕地面积减少T000多万亩，全国新增建设用地需求达到3200多万亩。据统计，2020年中国耕地缺口在1亿亩以上。耕地的减少在一定程度上加剧了人们对果蔬和粮食等农产品的需求，同时也带来了农产品价格的上涨。因此，利用屋顶空间来弥补耕地的不足已逐渐成为社会的必然趋势。据调查，屋顶田园可以丰富城市居民的“菜篮子”，既能让居民吃上绿色健康的食物，又能实现“城市占用耕地，屋顶实现用地”，从而有效节约土地资源，实现城市建筑只占空间不占耕地的目标。

（二）利益驱使的必然性

屋顶田园对建筑有保温、散热、降温的作用，特别是在炎热的夏天，满地蔬菜的屋顶比光秃秃的屋顶要低5℃-6℃，如图2所示。冬季的屋顶菜园，能有效降低建筑外表面风压形成一个风屏，减少冷风渗透，从而起到保温作用，降低采暖能耗。屋顶田园不仅可以减少四季气温波动对屋面的风化侵蚀，还可以有效降低建筑能耗和城市热岛效应，改善城市环境。联合国环境署的一项研究表明，如果一个城市的屋顶绿化率达到70%以上，城市上空的CO2含量将下降80%，热岛效应会彻底消失。据德国环境与自然保护联盟（BUND）调查的数据显示，屋顶田园能够蓄含雨水，高度保持水分。根据屋顶的绿化设计，直接的水分流失量将减少50%-90%，大大缓解水处理系统的工作压力，因而能够节省大量建筑费用和公共事业开支。不仅如此，屋顶光源好，日照时间长，适合果蔬生长，不仅产量高而且营养丰富。屋顶田园为人们提供所需的食物，当自给自足得到满足时，还可以对外出售。传统农业的长途远距离运输转变为就近采摘，有利于实现生产、加工、销售一体化，增加经济收入。

（三）健康生活的必然性

屋顶绿化能吸收PM2.5，帮助过滤灰尘和烟雾颗粒，从大气和雨水中吸收有害物质，降低灰尘并减少潜在的烟雾威胁。城市中心绿化l平方米相当于郊区绿化200平方米的作用，每平方绿化每天可吸收二氧化碳15mg，释放氧气9mg，每年每平方可吸收灰尘200mg。屋顶田园不仅拥有屋顶绿化的生态效益，同时还具备城镇居民的生活和生产功能。随着生活品质的提高，人们对新鲜的本地食材的需求也在日益高涨，屋顶田园可以为人们提供当地当季食材和新鲜蔬果。城镇居民可以就近在屋顶上体验农耕劳作，在劳动中锻炼身体，提高生活质量和健康状况。适当的农耕可以帮助城镇居民缓解工作和生活压力，放松心情，体验种植果蔬乐趣的同时懂得珍惜食物。屋顶田园还可以让城市人群在协作中改善邻里关系，促进邻里之间的沟通和情感改善。城镇居民不必远离城市喧嚣，就能在视线开阔的屋顶农场享受纯真静谧的城中田园生活。

二、回归自然理念导向的城镇屋顶田园生活景观营造设计

（一）城镇屋顶田园生活景观营造设计原则

屋顶田园位于建筑楼顶，位置特殊极具挑战性，因此安全成为屋顶农场首先考虑的因素。屋顶田园可以提供公众使用的功能空间，其功能模块的组合要符合人类行为模式的需要和作物的生长规律。农业景观不仅可以绿化建筑美化城镇还能产生经济效益。

1.安全健康原则。屋顶田园位于建筑楼顶，种植要满足屋面承重、人身安全、防水、防风等安全原则。设计时考虑场地使用的安全性，比如设置围护栏杆以及界面适当封闭等。田园种植的布局和构建考虑人性化尺度和人体工学原理，使人们在耕作时避免意外伤害发生。栽种的泥土和使用的材料要选择无毒无害适合植物生长的，才能生产健康的蔬果供人食用，满足绿色健康的生活方式。

2.实用功能原则。屋顶田园的性质具有半公共半私人的特点，主要用于居民种植果蔬和劳作休憩所用。设计要契合居民的使用功能，对人在场地使用的行为过程进行剖析，按照种植、休憩、收获等流程模式合理安排功能区块，满足人的多种活动需求。屋顶田园应具有改善城市生态环境的功能，同时种植的蔬果可以食用，产生经济效益。

3.乡土审美原则。屋顶田园要遵循有形与无形的当地农业资源与文化的景观化设计。农业景观具有朴实荒野的特色，与城镇建筑工业风格形成对比，是一种独特的乡土美学，这种极具生命力的美和美学必须受到重视。农作物作为农业景观的构成要素，经过设计与创新包装，则可使得其摆脱原有的禁锢，提升景观的价值，通过屋顶田园引领人们认知的农业景观由乡土走向潮流。

（二）城镇屋顶田园生活景观营造设计方法

城镇屋顶设计需要在回归自然理念导向下充分利用各种园林元素，合理布局形态，营造出满足城市居民需求，适应屋顶属性的田园生活景观。

1.解析基址地域现状。（1）契合基址地域环境特色。屋顶田园设计初期，对所设计基地背景包括区域位置、自然条件、历史文化、产业状况、乡土材料、风土人情等基础资料进行分析。调研所设计建筑的使用情况和功能用途，继而提出屋顶田园的初步设想，包括设计理念、功能分区、材料构建、生态技术等，设计力求体现土地风貌、农田肌理形式和生活方式等地域特色。（2）利用现有屋顶场地资源。尊重原有建筑屋顶空间格局，分析屋顶现有的入口空间、平面构成、竖向构筑等，尽量利用现有场地资源、建筑构件、基础设施等，并对它们进行景观化设计改造。如排气设备与空调外机群组所在区域，可以采用乡土材料进行适当遮挡，在乡土材料立面上用爬藤作物或悬挂种植盆进行装饰美化。可以借助屋顶边界防护栏杆种植爬藤类作物，既起到了安全防护作用又美化了护栏。保留与利用场地内的排灌设施，作为雨水收集和植物灌溉所用等。

2.组织功能空间序列。（1）功能空间划分。屋顶田园的空间类型主要可以分为生产空间、活动空间、交通空间。屋顶田园和一般的屋顶绿化主要的区别在于种植的是农作物，以生产功能为主体，当然也不能只考虑生产管理的便利，需要综合考虑种植的搭配和田园的视觉效果。屋顶田园需要提供给人栽种、休憩、交流的活动空间，布局上要满足人的多种活动需求，合理安排活动区块。屋顶田园的交通功能主要由原路承担，原路的设置既要满足便于采摘、施肥、除虫的功能，又要具备引导疏散，连接区块，丰富空间环境等多种功能。（2）空间序列组织。空间的构成方式受围合界面形态的影响和制约呈现三种基本形式，静态封闭空间，动态开敞空间和虚拟流动空间，结合使用功能营造不同的空间类型，丰富的空间层次，满足人们不同的体验需求。灵活运用对景与借景、透景与障景、引导与示意、渗透和延伸等园林设计手法，来组织空间序列，增加空间的层次性。有些屋顶空地是整栋建筑的部分顶层，还有一部分建筑高于屋顶田园，设计上需考虑室内外空间的关系，可以通过设置景物或农作物的高低造成视线的遮蔽或通透，或通行上的遮挡或延伸，增加室内外空间的层次和渗透。

3.提升田园景观设计。（1）屋顶田园景观设计要从平面布局、竖向设计、尺度比例、环境设施等综合考虑。构思整体平面布局时应控制景观轴线，可以借助原有建筑轴线，结合道路轴线，将通行道路、作物种植、设施位置等进行合理安排。竖向设计上主要选择景物主体与背景的关系来反映，还要考虑单体构筑物的立体造型。确定田园的尺度和比例，依据人体工学原理布置适宜的室外休闲设施，让人感到舒适亲切。（2）屋顶田园景观的道路组织应更加简洁有序，主次分明，贯穿不同功能分区的有机组合。地面铺装的材料有石材、木材、卵石、塑胶等，不同材料有各自不同的特性，可以满足人们不同的需求，石材体现整洁，木材给人亲切感，卵石可以透水和步行，塑胶有助于健身运动等。发挥不同材料各自的特色和优点，不同材料结合不同的功能需求，体现形式上的变化。尽量选择廉价的材料，还可以将废弃材料应用于铺装和道路收边中。（3）构筑物和设施小品尽量选择乡土材料或废物可回收物品。建筑屋顶都是硬质界面，种植的边界可以尽量利用废弃的碎石残渣等围砌作为边缘形成种植池，在这些池内填充轻质种植基质，形成固定的栽种农作物空间。屋顶田园还需要设置栽植棚架、休息亭廊、座椅等设施小品，既能满足生产功能又可以提供人们休憩，同时可以丰富田园景观的层次。

4.采用多元化栽种方式。（1）建筑屋顶形态各异，合理充分利用不同形态的屋顶空间，使屋顶利用率达到最大化。随着农业科技的发展，目前主要有地被式、栽培箱、大棚、無土化四种种植方式，见图3。地被式是在建筑屋顶上覆土种植农作物，也是最常见的屋顶田园种植方式。考虑到建筑荷载承受能力，适合覆土30-50cm厚，可以种植一般蔬菜瓜果类，不适宜种植深根性作物。栽培箱是用各种预制容器栽培农作物，自由排列组合，容器形式和组合方式多样。具有操作简单，管理和浇灌方便对屋顶结构要求较小，能够灵活运用屋顶空间等优点。大棚种植是在地被式种植的基础上，针对不同季节的农作物生长外加一种具有保温性能的框架覆膜结构，使人们可以吃到反季节蔬果。大棚种植不易受天气影响，屋顶大棚要有良好的抗风牢固性以及防锈蚀性，透光率高，农作物产量和质量能得到更高保障。无土化种植是新兴栽培方式，有管道栽培、水培、气耕、雾培等，可以通过电脑自动化人工控制植物温度湿度等，给作物提供了更好的生长环境。根据不同屋顶形态对闲置屋顶进行空间的归置和美化，整合多种种植方式综合运用于屋顶田园。（2）根据农作物的不同品种、形态和色彩归类分析其表现特性，如图4，满足多类蔬果的种植需求，创造丰富多元的屋顶田园形式。结合各种种植方式的优点，配置不同功能建筑、人群和多种农作物混植，多样化艺术式的形态和灵活布局更能体现场地特色。运用园林景观设计方法来提升农作物的趣味性和美观度，使屋顶田园变身为城镇中兼具生产功能的花园，不仅提升了顶层空间的活跃性和美观度，也引导人们建立新的休闲方式和多变的空间参与方式。

（三）城镇屋顶田园生活景观营造设计实践

本文选取了浙江某处校园食堂建筑的屋顶进行设计实践，将学校食堂屋顶改造成有机田园，不仅可以为学校食堂提供日常新鲜果蔬，还能满足学校师生农耕劳作，活动交流，休闲娱乐的课余生活，如图5。

1.基地现状调研：该屋顶田园设计契合浙江地区地域特色和校园文化个性，采用竹木编织等乡土材料和乡土工艺，并依据四季节气种植蔬果。现状建筑三楼顶层平台大体呈长方形，基地南北约55m，东西约25m，总面积约1375m²，可容纳约200人。场地有南、北两个出入口，北面出入口是木质双开门，连接一块灰空间进入露台，南面有一扇防盗门。北面出入口建筑边界外有影响视觉美观的建筑竖向构件和空调外机，利用现有的建筑构架，加入竹竿搭接成简易花架。屋顶露台围栏和排水设施健全，地面地砖铺设，设计过程中保留并利用了这些现状设施。

2.功能空间组织：从北面主入口到南面次入口之间设计一条主要通行路线，同时作为主要景观轴，由主要通行道路延伸便于耕种、采摘和活动的次级路线，整体达到便捷合理并与区块形态协调流畅，如图6。沿线组织各个功能空间，主要分为竖向构筑交流区，海绵结构种植区，可移动水循环栽培箱种植，立体能源结构栽植和边界跌落栽种，各个区块之间既相互独立又渗透融合。灵活运用各种园林设计手法组织空间序列，环绕沿线遮挡或延伸，使人们在穿行的同时，感受不同视线转换带来的不同感官体验。设置立体环绕型栏栅种植爬藤蔬果，竖向设计上采用不同高低造成视线的遮蔽或通透，增加空间的层次和渗透。

3.田园设计提升：靠近北面主入口附近营造为竖向构筑交流区，在现有的建筑构架顶部横向加入竹竿搭接成简易花架，沿着花架种植爬藤类蔬果，地面放置乡土石木桌椅，既遮挡了原有建筑构架空调机位，又为师生开辟了室外轻食交流场所。图7为海绵结构种植区，利用碎石瓦片等材料围砌种植区域边界，上层用旧轮胎等废弃物种植，进行景观化处理提升美观效果。下层利用废弃塑料瓶从中间切开一分为二，瓶身底部进行穿孔，放置在过滤层与隔水层中间，雨水从土壤层中渗透下来，为作物提供给排水。立体能源结构栽植位于屋顶田园的南部空间，根据人视线高度1.5m为分界点设计不同高度的环绕管道，高于这个高度的栏栅用来遮挡人的视线，低于这个高度的栏栅可以渗透人的视线，在采摘的同时体验隐藏与互动的乐趣，如图8。

4.多元化栽种：屋顶田园的栽种采用地被式、栽培箱、大棚和无土化结合的方式。海绵结构种植区采用地被式种植方式外，依据不同蔬果在不同节气的需求搭设简易可拆卸大棚来提高蔬果的质量和产量。屋顶边界处采用跌落地被栽种方式，在建筑屋顶现状排水沟边沿依次种植低、中、高三种类型的作物。靠近排水沟边栽种最低矮的作物，其次栽种中等高度作物，最外层栽种相对较高的作物，既可以使灌溉水顺势流入建筑边沿排水沟，又丰富了栽种层次和景观效果。屋顶田园的中心部分为可移动水循环栽培箱种植，利用现有的栽培箱器皿种植作物，按形式构成规律模块化组合布局，可以移动复制，便于搬运重新组合布局，中间间隔水槽收集雨水灌溉此区域蔬果，如图9。立体能源结构栽植采用无土化栽培方式，设置不同高度的环绕管道水培无污染蔬果。

三、屋顶田园自然生态技术应用

屋顶田园的设计是多个领域合作协调的综合结果，需要从屋顶结构、园林绿化、水电设施等各方面考虑自然生态技术的应用。

（一）绿色土壤管理。由于建筑结构的限制，屋顶田园的土层厚度不能超过荷载标准，但较薄的土层会使土壤容易干燥，造成水分不足，养分含量少，不利于植物生长，所以屋顶田园的土壤需要定期增加土壤腐殖质，以保证植物的生长。尽可能利用一些废弃物，比如饭后餐厨垃圾放入堆肥箱里经过发酵可用于农作物肥料和补充土壤中的有机物，也节省了一些处理餐厨垃圾的资源和成本。生活垃圾在有机垃圾回收系统中可以再利用，实现自身的价值。屋顶田园的绿色自然栽培管理还包括配置营养土，搭配种植介质比例，实行绿色栽培，循环利用枯枝落叶等方法，保证屋顶田园生产出新鲜、健康、有机的蔬菜。

（二）低碳栽培方式。随着生态农业技术的快速发展，各种无土栽培和依托新兴技术的栽培方式逐渐成熟起来，水培、气耕、雾培和轻基质栽培方式为农作物的成长提供了更高水平的平台。比如综合性固态水栽法，可以用来改进密集型屋顶农业，采用薄膜玻璃代替标准玻璃，建造轻钢构建的屋顶田园温室。结构灵活且价格低廉，设计了脉冲营养装置，不仅能通过土壤输送水分，并且能输送溶液的营养成分、微生物、二氧化碳、高浓度氧以及促进植物生长、防治病虫害、调节土壤温度所需的物质。

（三）多重能量循环系统。雨水收集、太阳能利用等可再生能源在屋顶上更方便利用，并且利用率更高。利用与改造屋頂原有的排灌设施，地面用防水布隔开，用纳米技术隔离，用透水材料作为铺装材料。通过雨水的收集和处理，可以用来灌溉农作物，形成回收雨水经净化消毒灌溉的水循环系统。屋顶阳光照射的时间比较充足，太阳能发电装置可以用于田园的照明和自动灌溉系统。另外，随着季节的变化农作物枯萎死亡，它的秸秆可以被用作燃料，其燃烧产生的灰烬可以用作肥料来滋养农作物。图10显示了这个隐藏的能量循环链，可以形成通风、供暖、灌溉和发电的屋顶田园生态系统。这些多重能量循环系统组合在一起实现了屋顶田园生活回归自然的设计。

结语

回顾以往的田园生活，家家户户都耕地种菜养殖，日常食物几乎自给自足，厨佘垃圾、瓜果蔬菜、枯枝败叶甚至粪便都成为了农作物和牲畜的有机营养。随着城镇高密度居住的兴起，钢筋混凝土建筑鳞次栉比，高层建筑也越来越流行，田园诗般的风俗已成为城镇生活难有的奢侈品。如今，随着农业自动化的发展，农耕生活已不再是“田间劳作”的无奈之举，开始变为“采菊东篱下，悠然见南山”的田园休闲娱乐生活的向往。作为屋顶花园最主要的农业生产方式，屋顶田园生活在城镇发展中有其必然性。屋顶田园不仅可以有效利用城镇空间，降低建筑能耗，缓解城市热岛效应，美化城镇环境。价格低廉的农作物还可以提供人们食物产生经济效益，让城镇居民在田间地头体验乡土生活。本文阐述了回归自然理念导向的城镇屋顶田园生活景观营造设计，使人们在快节奏的生活中亲近自然，享受悠闲愉悦的田园生活。