屋顶绿化无土栽培基质问题研究

1 屋顶绿化的现状

轻型屋顶绿化最早在德国开始兴起，其低建造成本和低维护成本模式使之在德国屋顶绿化的大面积推广中发挥了关键性的作用; 其显著的生态效益更使之得到整个社会的普遍认同并得到迅速发展。由于老房子建造年代久远，屋顶承重能力较低，以及一些斜面屋顶的存在，让设计师在进行老房子的屋顶改造工程时倾向于选择轻型屋顶绿化。如今德国80% 的屋顶绿化都是轻型屋顶绿化，大多数的轻型屋顶绿化( 约60% ～ 65%) 就是由老房屋改造重修的。在其它欧美发达国家，屋顶绿化的理念和技术也日臻成熟，已经形成了其固有的模式。

我国的屋顶绿化总体上开展较晚，实施范围也比较有限。开展较早和技术相对成熟的是上海市，上海农业科学院生态环境保护科学研究所2004 年研究出一套适用于轻型平屋顶绿化的“屋顶绿化一次成坪技术”，目前为止已有10 万m2以上的应用面积，其应用范围包括了裙楼、小区、医院、政府大楼等各种建筑屋面，取得了良好的效果。在南方的其它一些地区如长沙、厦门、佛山、深圳等城市，轻型屋顶绿化也都有了一定进度的推广应用。但是在北方地区，由于其经济相对南方大城市比较落后、气候干燥、风沙较大等原因，屋顶绿化工作的实施较晚，形式比较单一，发展也比较缓慢。

屋顶绿化作为一种不占地面土地的绿化形式，其应用越来越广泛。由于屋顶绿化所占的特殊空间，对基质的要求也相对比较高，须充分考虑无土栽培基质的结构和性能能否满足植物的生长要求、容重等，能否满足屋面的荷载和其它建筑安全要求，清洁环保是否满足环境安全的要求，以及是否经济实惠便于开展和实施等一系列问题。
 

2 屋顶绿化对无土栽培基质的基本要求

屋顶位于建筑物的顶层之上，面临紫外线照射、高温、大风、雨水等种种严峻的外界环境考验，故用于屋顶绿化的无土栽培基质需要满足植物生活和生长的基本要求: 支持和固定植物; 为作物的生长提供水、气、肥、热、pH 值等根系环境; 不可含有不利于植物生长发育的有害、有毒的物质。根系的生长、吸收、代谢等反过来对基质的性状又会产生一定的影响。因此，合理使用无土栽培基质才会既利于植物生长，同时也不会对建筑物带来危害，因此对基质的选择十分的重要。

2． 1 质地轻保证建筑安全

建筑物可以承受的负荷是屋顶绿化首先要考虑的重要因素和实施屋顶绿化的前提。屋顶绿化的无土栽培基质必须在屋顶允许承载的范围之内，不然建筑物的安全性将无法得到保证。栽培基质、植物总重量和雨季蓄水量的总和不能超过屋顶允许承载。因此要尽量选用密度及容重小的轻基质材料以减轻荷载，基质还必须起到锚定植物的作用，防止在植物根系没有充分展开时被风吹走。屋顶绿化的无土栽培基质应该尽可能地降低种植层的厚度，有效地降低对建筑物的负重。不同种类的植物对于土壤厚度的要求也有所不同，乔灌木需要较厚的土壤层方可正常生长，提倡选用对土壤层厚度要求较低的抗逆性强的草本植物进行栽培。

2． 2 持水和透气性能良好

屋顶绿化的无土栽培基质种植层薄，土壤有效水分少，常常面临剧烈的外界气温变化，使得种植层的温度变化较大。在屋顶之上的植物是与大地隔离开来的，也就没有地下毛管上升水的补充，所以无土栽培基质应该选用持水量大、蒸发量小的人工土壤材料。植物生长须有良好的气体环境，与基质的容重、粒径和松紧程度密切相关，不同类型的基质按一定比例混合可以调整基质的容重和通气状况。

2． 3 结构和性能稳定

屋顶绿化一旦建成，如若大幅度更换生长介质，会面临很大的困难。屋顶绿化的无土栽培基质使用寿命应该尽可能的长，这就要求基质的物理结构、酸碱度等稳定性要长久，否则劣质的无土栽培基质会在较短的使用时间之内，因材料破碎或降解而造成结构变化，养分和酸碱度也随着植物根系的吸收和分泌作用而发生变化，从而对屋顶绿化植物的正常生长带来危害。

2． 4 环保清洁无毒害

屋顶绿化的无土栽培基质可采用工业农业的废物，但是不应对环境产生污染。下雨后不会因为淋溶而产生细微土壤微粒的流失以及氮、磷、钾等营养元素的淋溶所导致的对环境的二次污染和水体富养化。屋顶绿化基质应该选择使用清洁材料和无害化工艺，以免污染环境，否则不能使用。
2． 5 经济实用

屋顶绿化的无土栽培基质应该来源广泛，价格经济，这样才能便于大规模开发推广屋顶绿化技术，产生良好经济效益，利于屋顶绿化技术的发展和推广。
 

3 屋顶绿化无土栽培基质的种类

目前国内外使用的基质主要有无机、有机和混合基质。还可以把上述基质进行不同方式的组合形成无机－ 无机、有机－ 有机和有机－ 无机等类型的混合基质，因此栽培基质种类越来越多。

3． 1 无机基质

包括岩棉、蛭石、陶粒、炉渣、珍珠岩、砂砾、泡沫、浮石等。

岩棉是常用的无机基质，由60% 的灰绿石、20%的焦炭和20%的石灰石混合，于高温炉中熔化后喷成细丝，再压制成小容重的纤维片。岩棉作为屋顶绿化材料具有容重小、孔隙度大、吸水力强、隔热保温和消音效果良好的特点; 不产生泥沙淤积和粉尘，还会形成很好的尘土过滤层而防止排水管道堵塞，而且吸水后的岩棉含水量也会从下而上递增，是一种极好的种植材料。

蛭石的容重小，保水排水性较好，疏松透气，有一定程度的保肥能力，能够改善基质的物理性能。但长期使用后容易崩解变为粉末，使得通气、渗水的性能变差，因此可用作培养土的添加物，一般适宜与腐殖土、珍珠岩等混合使用。
珍珠岩是一种乳白色的多孔隙、容重小、且结构稳定的保温材料。其持水量和吸肥性能低，但通气性好，因此可与蛭石、腐殖土等基质混合运用，来弥补各自不足，达到最优成效。

浮石是天然的无机基质，富含K、Ca、Mg、S 和Si 等多种元素，具有容重小，通气性和排水性好，既轻又不易松散的特点，用于屋顶绿化作排水垫层能够有效降低屋顶的荷载。火山灰是火山喷发时形成的岩石物质，排水性良好，质地疏松，使用时需与其他物质配合使用，效果较好。多孔陶粒常用作过滤层，也是优良的栽培基质。

3． 2 有机基质

有机基质是一类天然的或合成的有机材料，包括泥炭、树皮、堆肥、沼渣、岩糠灰、锯木屑、秸秆、稻壳、蔗渣、苔藓和椰壳等。泥炭是一种轻质地的褐色酸性有机基质，有机质含量高，保肥性能好; 它吸水性能强而湿容重大，故不能够单独用于屋顶绿化，须和其他轻质材料比如珍珠岩、蛭石等搭配混合使用，才可以达到理想的效果。蚯蚓粪营养丰富，含有N 2． 6%，P 2． 8%，K2． 1%，有机质25% ～ 35%，腐殖质15% ～ 20%，且保水保肥性好，肥力持续时间长; 另外，这种黑色细小颗粒不光透气性好，还干净卫生无异味。堆腐木屑的C /N 比含量高，有较高持水量和通气性，容重小，来源广泛，经济便宜而使用广泛，但是对作物幼苗有一定程度的毒害作用，需堆腐后才能使用，应适当加入过磷酸钙和氮肥，并且需要彻底腐熟，才可有效降低有毒物质含量、增加腐殖质的含量。

生产栽培基质是对工农业废弃物进行资源化利用的重要途径，如食用菌生产中的产生的培养基废料、制糖工业中的废蔗渣、芦苇末基质、制醋的醋糟等等。我国是食用菌生产大国，在其带来经济效益的同时，也随之产生了大量食用菌废渣，但是如果随意丢弃，会造成资源浪费，还十分容易造成霉菌与害虫滋生，导致环境的污染。资源化利用食用菌废渣的方法之一便是将其发酵处理，通过微生物来分解其中的木质素、纤维素、蛋白质等大分子养分，使其变为植物能够直接吸收并利用的有机质和碳氮养分。食用菌废渣中含着有大量纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质、胺类等氮素和碳素营养成分。菌渣具有容重小，养分含量高，疏松且通气性好，具有环保，来源广泛，经济的特点，不仅仅能够确保水分和空气供应，还可不断释放养分，来促进根系的生长，充当保湿和填充料的作用。

在农业生产中，秸秆的来源极为广泛。在使用各种秸秆和植物的茎叶配置有机栽培基质前，首先应将其腐熟、降解和无害化的处理。椰糠是指椰子的果实经过加工后的废料，是热带植物和观叶植物的良好栽培基质，有良好的保水透气和保肥性能，配合河沙效果更好。聚苯乙烯容重小，仅为0． 021 g·cm － 3，几乎是不吸水的，但其抗压强度大，当压力为1． 22kg·cm － 2时，仅仅压缩10%，是比较理想的排水层材料。

4 屋顶绿化的无土栽培基质发展存在的问题

随着屋顶绿化技术的不断进步、完善和发展，一些发达城市的政府部门出台了相应的政策法规大力推进屋顶绿化，使之成为城市建筑和景观的不可缺少部分。但我国的屋顶绿化发展水平还很不平衡，总体上还位于起步阶段。特别是在一些落后地区和中小型城市，由于受到气候条件、经济条件和政策等客观因素的影响，很大程度上阻遏了屋顶绿化的发展。

屋顶绿化的施工问题和造价问题，是其发展道路上的绊脚石。很多便宜的屋顶绿化不仅景观效果差，而且后期的养护成本很高; 屋顶绿化的施工却还很不规范，全面而专业化的施工队伍还比较缺乏。
 

5 屋顶绿化无土栽培基质发展展望

屋顶绿化的发展方向是节约能源、低成本、低养护。随着城市建设的不断发展，可用于地面绿化的土地面积将会越来越少，而这正为促进屋顶绿化无土栽培技术的发展提供了巨大的发展机遇，而屋顶绿化的发展也将更加促进人与自然和谐共生。