合肥高校垂直绿化的营建及土壤理化特性分析

王敉敉，江丽珍 ，杨黎明

（1.安徽建筑大学 建筑与规划学院，安徽 合肥 230601；2.安徽省国土空间规划与生态研究院，安徽 合肥 230009；3.中安华力建设集团有限公司，安徽 合肥 230022）

垂直绿化被应用于建筑设计与园林景观的营造历史久远，公元前七世纪，古巴比伦时期的“空中花园”是垂直绿化技术（Vertical Greening Technology）被应用于建筑物设计的有史可循的最早案例[1]。垂直绿化的概念正式被提出来是在1937年，由美国学者Stanley Hart White提出，即相对于平面绿化而言，利用建筑物的墙面进行立体化的绿化建造[2]。这种立体的绿化和建筑相融合的模式，对西方和东南亚建筑影响颇深。20世纪80年代，在上海、北京、南京、重庆等经济发达地区较早出现了垂直绿化的实践[3]。到2010年，生态环保已成为上海世博会的主要理念，许多国家的世博展览馆都采取了植物墙形式进行推广应用[4]，解锁了不一样的绿意生活，除了改善城市生态环境，还为城市“花样”变身，给人们一场目之所及的视觉盛宴。

高校作为我国现代化建设事业的人才培养基地，更应充分发挥其在绿色生态文明建设中的独特优势，把校园环境建设好、优化好，构建出良好的育人氛围。垂直绿化不仅可以弥补地面绿化面积的不足，极大丰富教学环境中的绿化层次，还可以适度美化建筑达到审美效果，使得建筑与环境更加富有生命力[5]。为了营造绿色校园生态环境，高校校园绿化应当从平面往立面发展，拓展绿化空间，增加校园绿量和绿化覆盖率。

当前合肥市垂直绿化的研究主要集中在对垂直绿化的植物种类选择、现状调查和商业效益评价等方面，其中合肥高校校园绿化主要集中植物配置和外环境影响的研究，但在高校垂直绿化的分布、树种、长势、垂直绿化营造技术、土壤理化性质等方面目前是空白，所以通过此项研究，可以填补这方面的空白，为合肥市以后垂直绿化的科学发展提供一定的数据依据和理论支持。

1 研究内容

1.1 研究区域

我们选取合肥二环内6所高校进行研究，有安徽农业大学（以下简称安农大）、安徽医科大学（以下简称安医大）、安徽中医药大学（以下简称安中医）、安徽建筑大学（以下简称安建大）、合肥师范学院（以下简称合师院）、合肥学院。

1.2 研究方法

首先记录研究地垂直绿化应用的实际情况，可供装配垂直绿化的立面类型，然后对垂直绿化植物的土壤进行取样测试，最后评估垂直绿化应用于合肥高校校园内各区域的可行性和应用价值。其中，利用土壤三参数速测仪（浙江托普云农科技股份有限公司，TZS-PHW-4G）检测土壤温度、土壤pH值、土壤盐分和叶面积值，将速测仪的传感器金属探头全部插入测样点的土壤中，静置5s，采集三组土壤理化数据，取平均值。各垂直绿化植物的叶片用植物活体叶面积测量仪（石家庄泛胜科技有限公司，LMA-G）进行测量数据。对采集的数据进行统计，并采用SPSS2.0统计软件对温度立体面积进行方差分析和配对样本检验，一般认为，相关系数R＞0表示2个变量间呈正相关，R＜0为负相关。|R|≥0.8时，可认为高度相关；0.5＜|R|＜0.8时，变量间中度相关；|R|≤0.5时，低相关或不相关，需要重新配对检验。其中当R＜0.05时，表明样本间具有显著性差别。

2 结果与分析

目前垂直绿化主要集中在安农大、安医大、安中医、安建大（南北校区）、合肥学院和合师院。其中，安农大的垂直绿化面积占比最大，高达406.05㎡，约占所有统计垂直绿化总面积的55.68%；其次是安建大，约有236.67㎡，占总面积的32.45%；合肥师范学院、安中医大、合肥学院以及安医大依次减少。其中安建大和安农大的垂直绿化营造技术应用较为先进和成熟，用了卡盆式模块技术和自然栽植垂直绿化品种，能够很好地兼具美观性与实用性，绿化选材范围也较广，通过不同植物选材的搭配和多种装配技术的综合应用，形成了立体、美观、具有观赏价值的立体绿化（表1、2）。

表1 合肥市高校室内垂直绿化概况及土壤理化参数

表2 合肥市高校室外垂直绿化概况及土壤理化参数

2.1 垂直绿化品种及生长态势

合肥，地处江淮一带，常见垂直绿化物种主要包括地锦、爬山虎、木香、迎春、葡萄、胡枝子、扁担藤、金银花、牵牛花、络石、鸢萝、山荞麦、藤本月季、扶芳藤、紫藤、铁线蕨、凤尾蕨、网纹草、常青藤等[6]，目前研究地已有地锦、胡枝子、紫藤、扁担藤、铁线蕨、木槿、忍冬、蔷薇、葡萄，总体长势良好。尤其是忍冬和紫藤长势相对较好，而地锦长势较差，其中安建大（北区）宿舍楼前地锦叶片已基本枯萎。其中忍冬的叶面积值达到20.35cm2，而紫藤的叶面积值达到20.15cm2，主要集中在安农大和安医大。安中医的垂直绿化植物长势基本良好，其中葡萄、地锦长势相对较好，而忍冬长势较差。葡萄和忍冬主要集中在安中医宿舍楼附近，葡萄作为经济作物，其藤枝有明显的修剪和水肥管理痕迹。

2.2 垂直绿化对比分析

2.2.1 室内外对比分析 据相关资料显示，室内垂直绿化景观不仅能大大改善建筑室内空气质量，还能缓解视觉疲劳，有益于改善室内中人的身心健康[7]。但室内垂直绿化在目前合肥各高校尚处起步阶段，少而小，6所高校中仅在安建大北校区建筑馆内有一处，面积约11.52㎡，而室外垂直绿化在各个高校均有分布，总计约717.75㎡。在各高校的办公区、教学区和生活区难以找寻室内垂直绿化的踪迹，除了资金预算的限制，也反映出人们对室内设置垂直绿化意识淡薄。

2.2.2 新老校区对比分析 垂直绿化植物大多集中分布在老校区中，目前新校区在建的垂直绿化仅有安建大建筑与规划学院的屋顶绿化，统计得知，近86%的垂直绿化存在于老校区，而新校区仅占14%，并且新校区中绿化覆盖率远远低于老校区。正如许多已毕业学长回忆所形容的那样：校园里爬山虎布满教室的窗台，如今已稀稀落落。垂直绿化植物所构建的景观不仅是校园的特色风景，更是一份历史文化底蕴的沉淀。而在建校短短数年或数十年中的新校区里难以寻觅垂直绿化景观的身影，也是情理之中的一件事。

2.3 土壤理化参数分析

土壤理化性质对垂直绿化植物的生长态势具有显著影响，其中pH值、土壤盐分和土壤温度是最具代表的理化因子。而从2000年到今天，合肥土壤性质已然发生改变，2000年合肥土壤pH值普遍呈中性偏酸，到2015年，合肥市局部土壤碱化趋势逐渐增强，土壤pH值在6.48～8.38之间，均值为7.78[10]。垂直绿化栽植土的pH要求则在6.0～7.5之间[11]，其中室内种植槽内的栽培基质多为疏松、透水、透气、具有富有机质的土壤。采样分析得知，蔷薇的土壤pH平均值最高，为7.42；胡枝子的pH值最小，为7.02，所有的土壤pH基本维持在7.0以上，整体为弱碱性，和合肥市普遍pH值吻合。土壤盐分整体范围在0.02～0.18mS/cm之间，野蔷薇的土壤盐分最高，为0.18mS/cm（图1）。

图1 土壤pH和土壤盐分对比图

以垂直绿化较为丰富的安建大为例，通过土壤理化性质对比分析可知，在老校区中由于垂直绿化植物存在时间长，并且经多年养护处理，其土壤盐分与新校区相比明显偏低。经查阅资料发现，合肥地区湿润多雨，土壤多呈酸性，而土壤微生物最适宜的pH值是6.5～7.5之间[8]。过酸或过碱都会影响氮素及其他养分的转化和供应，并使土壤养分有效性降低，不利于作物的生长发育[9]。对比发现老校区土壤pH值更接近中性，更有利于植物的生长发育繁殖。土壤中各种盐分对植物的伤害程度不同，当土壤表层总含盐量超过0.6%以上时，大多数植物已不能生长[10]。从上表植物实物可以看出，总盐量都在正常范围，适合于各种植物生长。

通过室内外土壤理化数据的比对，室内温度明显偏高，并且由于缺乏雨水的浇灌，土壤多呈中性偏碱性，更适合偏碱性植物的生长。但室内垂直绿化植物种类明显偏少，在推动花园式校园建设活动中，我们可以在室内合理引入绿化植物为建筑添光增彩，增加校园绿化覆盖率的同时净化室内空气，提高校园空气品质，从而带来更高效适宜的学习环境。

2.4 叶面积值与土壤理化性质的相关性

通过数据整理，发现忍冬和地锦是高校普遍存在的植物，而它们的土壤环境有一定差异，发现在安农大和安中医有同样结果。在安农大，地锦平均温度15.4℃，而忍冬平均温度为15.8℃，比地锦高0.3℃。与在安中医，忍冬平均温度为14.4℃，地锦的平均温度一样比忍冬低。经发现，忍冬和地锦在两高校所处位置有明显区别，忍冬所处位置普遍日照良好，地锦所处位置有一定隐蔽性，附近多有乔木遮挡。而同一植物在不同地区土壤理化参数和立体面积有显著不同。如忍冬，在安农大、安中医和合师院有显著不同。垂直绿化立体面积指与地面垂直的立体空间的绿化面积。由表3可知，忍冬的叶面积值与土壤温度和土壤pH相关，而与土壤盐分低相关。

表3 忍冬叶面积值与土壤理化性质的相关性

3.5 施工技术分析

目前垂直绿墙的几种常见结构形式有模块式、铺贴式、口袋式、摆花式（容器式）和攀援垂吊式垂直绿化（图2）。由于研究地室外垂直绿化较多，主要为地锦这些攀援吸附类植物，仅有少数室内垂直绿化引进了卡盆式模块等新型垂直绿化技术。室内垂直绿化的施工技术以安建大为例，主要由绿植模块、净化水槽、循环滴灌系统、微型水质监测站以及空气质量检测仪等构成。通过多通道传感器与电脑端连接，微型水质监测站能实时监测、记录垂直绿墙对水质的改变，为立体绿化的生态增效提供科学依据（图3）。

图2 垂直绿墙的几种常见结构形式（作者自绘）

图3 室内垂直绿化绿墙系统施工示意图（作者自绘）

3 结论与讨论

3.1 提升垂直绿化景观效果，推广新型垂直绿化技术

目前，合肥高校内的垂直绿化植物已有绣球花、铁线蕨、铁角蕨、绿萝、鹅掌柴、五彩苏、地锦、紫藤、木槿、狗牙根、胡枝子、忍冬、蔷薇、葡萄、野蔷薇和扁担藤，物种相对较少，形式不够丰富，大部分墙面绿化都只选用一至两种植物，如选择地锦，任其随意生长，很多适宜搭配种植和观赏的攀缘植物鲜有运用。可以增加市面上常见的爬山虎、金银花、牵牛花、络石、木香、迎春以及常青藤，增加景观效果。高校室外多为藤蔓式和攀援吸附类植物，室内垂直绿化水平则告别传统的攀爬式植物，更多的借助新的技术，多配置蕨类植物。目前，合肥高校垂直绿化用到了卡盆式技术，相对来说较为成熟的在安建大北校区，建议在合肥高校地区推广铺贴式、模块式等垂直绿化技术。

3.2 营造良好立地环境，改善植物生长态势

安农大校区内的胡枝子、忍冬、紫藤和蔷薇长势相对较好，而地锦长势较差。其中胡枝子的土壤温度为15.9℃、土壤pH为7.02、土壤盐分为0.02mS/cm，符合胡枝子耐盐碱、对土壤适应性强的生态习性；忍冬的三个指标分别为15.8℃、7.38、0.07mS/cm，满足忍冬的生长环境要求；紫藤对气候和土壤的适应性强，在15.3℃、PH为7.4的土壤条件下，生长态势良好；蔷薇喜欢阳光、亦耐半阴、对土壤要求不严，在朝阳的墙头生长良好。而地锦喜温暖湿润气候，稍耐荫蔽，生长环境得不到满足，长势较差。忍冬和地锦作为高校普遍存在的垂直绿化植物由于不同生长环境形成长势差异。研究表明，温度发生变化时，会促使环境中土壤肥力以及湿度等因子发生变化，而这些因子的变化会对植物的生长发育造成直接影响[11]。忍冬和地锦由于所处位置有明显区别，平均温度也有所区别。

3.3 丰富高校绿化层次，弥补垂直绿化不足

垂直绿化在校园乃至城市的绿化中都是一种相当具有发展前途的绿化方式。由于垂直绿化能够极大地丰富高校教学环境的绿化层次，营造良好的景观效果，十分有效地提升高校校园环境质量。而合肥市高校垂直绿化目前存在着许多的问题，相比于沿海发达地区仍有很多的不足，主要体现在垂直绿化在高校中的宣传工作不到位，植物的选择与配置不合理，后期养护管理不完善几个方面。因此根据现状我们需要大力发展垂直绿化，促进校园自然与人文的协调统一。由研究表明，在城市建设中可以通过增加自然爬山虎覆盖或人工绿墙改善室内人体舒适度，实现夏季空调的节能减排。在绿化形式的选择方面，模块式比网架式在降温增湿、提升人体舒适度方面的优势更加明显，可以作为室外垂直绿化的主要模式进行推广[12]。