无土栽培种植实现轻型屋顶绿化

随着城市的发展，建筑用地与园林绿化用地之间的矛盾越发突出，城市生态环境日趋恶化，而屋顶绿化几乎等面积偿还了建筑物所占面积。其不但具有改变现代城市鸟瞰形象、丰富城市立体景观、调节人们的心理和视觉感受的效果, 还具有隔热降温、隔热保温、改善建筑物环境小气候、提高建筑物防水层使用寿命、节约能源、降低城市用电压力等作用。屋顶绿化以其独特的优势必将得到大发展, 而大面积营建必将以轻型屋顶绿化为主, 这种方式成本低,养护管理粗放甚至不需养护管理, 选用的植物抗性强, 适宜大面积推广应用。由于其显著的生态效益和景观价值，屋顶绿化开始得到越来越多环保专家的关注。相比于地面绿化，屋顶绿化更具有特殊的意义和价值，它将绿化建设与建筑形式紧密结合，是对城市建筑破坏自然生态平衡的一种最简捷有效的补偿。

屋顶绿化的种类多种多样，根据不同的性质，其分类也不同，目前国内外通常根据其荷载的大小将屋顶绿化分为两类：简单式屋顶绿化和花园式屋顶绿化。简单式屋顶绿化又称轻型屋顶绿化，是以种植耐干旱、生命力旺盛、覆盖能力强、低养护的多年生地被植物为主的屋顶绿化形式。一般是应用于不上人的屋面，荷载轻，施工简单，建造和维护成本低。花园式屋顶绿化的植物种类丰富，是乔灌花草搭配，亭榭花架、小桥流水、体育设施综合在一起的，供人们休闲娱乐的绿色空间。其对屋顶的荷载及种植基质要求严格，成本高，施工管理难，很难大面积营建。

轻型屋顶绿化作为一种新型的屋顶绿化形式，突破了传统屋顶绿化的诸多限制，逐渐成为一般的建筑节能技术。它具有很好的应用前景及社会效益，所蕴涵的市场潜力十分巨大。

我国的屋顶绿化由于受到经济、政策、材料和技术的影响，还处于起步阶段。我国自20 世纪60 年代起，才开始研究屋顶花园绿化的建造技术。进入21 世纪后，屋顶绿化的发展有了初步模式，在北京、上海、深圳、杭州等部分城市，屋顶绿化开始从屋顶花园形式向轻型屋顶绿化发展。目前来讲，我国屋顶绿化多集中在一些宾馆、工厂、商场和学校等单位的办公楼楼顶，数量少，形式单一，屋顶绿化发展空间较大。上海是我国最早开展轻型屋顶绿化的城市。早在2004 年，上海市农业科学院生态环境保护科学研究所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"。目前为止已在上海有10 万平方米以上的应用面积，其应用范围包括了裙楼、小区、医院、政府等等的各种建筑屋面，取得了良好的效果。轻型屋顶绿化已经开始在上海的各类房屋上推广使用了。在南方的其它一些地区如长沙、厦门、佛山、深圳等几个城市，轻型屋顶绿化也都有了一定进度的推广应用，国内发展前景很好。
近年来，随着环境和生态保护热潮的升起，屋顶绿化已经成为国外城市建设的热点之一。在一些欧美发达国家，屋顶绿化的理念和技术日臻成熟，已经形成了其固有的模式。轻型屋顶绿化最早在德国开始兴起，并得到迅速发展。德国屋顶绿化历史悠久，一直走在世界前列。如今，德国80％的屋顶绿化都是轻型屋顶绿化。其中，大多数的轻型屋顶绿化( 约60%~65%) 是由老房屋改造重修的。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。轻型屋顶绿化的低成本低维护模式及其显著的生态效益在德国屋顶绿化的大面积推广中发挥了关键性的作用。因此，从世界屋顶绿化发展趋势看，轻型屋顶绿化占有绝对优势。
 

将面广量大的轻型屋顶绿化起来,是对现代城市发展的巨大贡献，但实施起来并不简单。如果土重以2000 千克/ 立方米计算，那么100 千克/ 平方米只相当于土壤厚度5 厘米。要在屋顶上5 厘米厚的土层上种植植物是极其困难的。生态环境恶劣，一般植物难以成活。夏天强光照，冬天强冷风，空气流动量大，水分挥发损失快，又没有地下水可以供应，一般植物容易失水而难以成活，管理困难。这些屋顶一般没有上人通道，就是有也只是一个小口。如果这些屋顶种植了植物，难以进行浇水、施肥、修剪、除草和防治病虫害等管理措施。由此可见，要在轻型屋顶上进行绿化建设，必须解决屋顶荷载限制、一般植物难以成活、管理困难及其相关的难题。

针对以上轻型屋顶绿化面临的难题，笔者分享某轻型屋顶绿化无土栽培技术，基本解决了这些难题。该技术是一项带有自动灌溉装置的轻型绿化工艺，适用于平台屋顶和坡度小于等于20% 的斜面屋顶，可直接在防水层上施工使用。该产品可应用于新建工程和翻修工程，可用于砖砌、压热多孔钢筋混凝土板、木板或木制板材建造的载体和基底层或加肋钢板上的隔热基底层。该产品由三层组成：过滤和排放层（如屋面的坡度小于2%，还另包括厚度为50 毫米的粒状排水层），大麻纤维灌溉层，以及培养基+ 景天植物层。根据景天植物盘的厚度计算（加上花草的高度约在7 到10 厘米之间），产品的厚度总计约为4 厘米（如另配有粒状排水层，则厚度约为9 厘米）。各组成件的厚度是：过滤和排放层9 毫米，大麻纤维灌溉层10 毫米，种植层（培养基）2 厘米，景天植物的高度3 到6厘米。其中自动灌溉装置包括灌溉管道和给水管，灌溉管道置于大麻纤维灌溉垫层之中，给水管下游与灌溉管道相连接，上游与给水管网相连接，使用程序控制器以及湿度传感器进行控制。该技术产品该技术产品包括过滤和排放层，大麻纤维干燥灌溉垫层（带自动灌溉系统），和景天植物种植层（薄培养基+ 景天植物）。

过滤和排放层垫层卷按预先编制的拼接图，摊开铺设在屋顶防水层上，过滤和排放层垫层的黑色网格向下放置，过滤薄膜向上放置。过滤和排放层由聚合物排放芯和上部过滤层组成，该垫层是设计用于粗放管理的绿化系统的水平排放。如需增加矿物颗粒排放层，可按照2007 年行业规范中的规定，使用多孔矿物颗粒排放层，如火山岩，膨胀黏土或页岩。该排放层的最小厚度为50毫米。

大麻纤维干燥灌溉层摊开铺设在过滤和排放层上，垫层配备有滴水式自动灌溉管（每个垫层纵向有2 条管道），并且为微孔结构，从而可以更好的将灌溉水分流出去。外装灌溉管道向上（从而能更好的灌溉），与屋顶的主坡面相垂直。大麻纤维干燥灌溉层是在聚乙烯网格周围针刺植绒而制成的非编织类垫层，由大麻纤维/ 椰子纤维/ 亚麻纤维/ 黄麻纤维制成，厚度为10 毫米。构成灌溉垫层部分的大麻纤维是可降解性质的，在1 到2 年内，大麻纤维将逐渐被景天植物的根系所取代。灌溉管道将位于根系网内部。灌溉垫层最后仅剩余聚乙烯网和椰子纤维。

植物垫层（培养基+ 景天植物）：景天植被毯摊开铺设在大麻纤维灌溉层上，并且要覆盖到所有绿化区域。预种植的植物垫层是由培养基和景天植物组成的。景天植物是预先在温室种植6到8 个月，培养基的厚度约为2 厘米。所使用的景天植物的高度在3 到6 厘米之间。培养基是由两个相连的部分组成：椰子纤维和大麻纤维混合构成的根系固定薄层和褐色泥煤（1/3），白榴火山灰（1/3），以及沿海松木皮（1/3）组成的泡沫层。根据其来源和生产期限，景天植物可以分为若干品种。最常见的品种为：苔景天，六角景天，红叶景天，小叶景天，多花景天，反曲景天等，这些植物均属于景天科（肉质植物）。

滴灌系统使用了由泽兰及再生黄麻布构成的植物综合体所产生的毛细作用。绿化屋顶的灌溉可以通过WP1 类型的单机式自动控制器自动进行管理，控制器从室外的湿度传感器获取信息并控制电动阀。由于使用该自动管理系统，绿化屋顶只有在干燥需要灌溉时才进行灌溉。根据设置，控制器可以在1至14 天无降雨后启动新的灌溉。控制器安装在室内并且便于拿取，或者是安装在室外的防护盒内。湿度传感器安装在室外，并且无防雨保护。电动阀由控制器控制，安装在饮用水或回收水管网的进水点和PVC 灌溉水给水管之间。该技术属于轻型屋顶绿化无土栽培种植技术的范畴，不仅拥有轻型屋顶绿化的优点还解决了轻型屋顶绿化面临的难题。并且带有自动灌溉系统，管理方便，可达到一次成型，立竿见影的效果。此技术产品均采用工厂化生产，施工简便，来源简单，可大面积推广发展。其意义重大，主要体现在以下几个方面：该技术选用的植物材料为景天植物，其适应性强，在恶劣环境下也能生长的很好。景天植物应用在轻型屋顶绿化中具有以下优点：综合抗性强，耐寒（-20℃）、耐热( 高温、日灼)（50℃）、耐旱、耐涝、耐盐碱、抗病虫害，适合不同气候条件，特别是在北方地区漫长的夏季高温高湿期和冬季寒冷干燥期，以及常见的大风天气中，景天植物也能生长良好；根系浅，无穿透力, 不会破坏屋面结构；无需厚基质种植, 减轻平屋面负荷，景天植物可以采取无土基质栽培, 种植层在5cm 左右已经足够；地面覆盖力强；耐粗放管理, 自生自繁，耐修剪。

无土栽培基质具有轻型、薄层、稳定、环保等优点，克服了土壤容重大、尘土飞扬的缺点。具体来说：

轻型。轻型屋顶绿化适宜于对承重条件要求苛刻的建筑物屋顶，对栽培基质重量有着严格的要求。无土栽培基质容重小，克服了土壤容重大的缺点，而成为轻型屋顶绿化栽培基质的新趋势。

薄层。在屋顶实施绿化，通过尽可能的降低种植层厚度无疑是非常有效的减轻负重措施，而该技术采用的无土栽培基质厚度薄，既能满足植物生长的需要，又能有效地减轻荷载。

稳定。该技术采用的基质是椰子纤维和大麻纤维混合构成的根系固定薄层和由褐色泥煤（1/3），白榴火山灰（1/3），以及沿海松木皮（1/3）组成的泡沫层。其理化性质稳定，寿命长。

环保。该技术栽培基质选择的是清洁材料和无害化工艺，能控制病虫害，具有抗风吹、雨水冲刷能力，不会对环境造成污染。

该技术配带自动灌溉系统，大大方便了管理，并且工业化生产，适合大面积推广。

荷载。增加负荷每平方米小于37公斤。适用范围。适合各种新建建筑屋顶或翻新中的屋顶绿化，绿化装设倾斜度可达50%。

安装。便于装设和维护，无须对屋顶进行特殊处理, 不渗水的屋顶都能使用, 一次建植立即成景。

养护管理。基本不需要养护管理，建成后, 可以在不浇水、修剪、施肥、锄草等管理情况下, 也能保持常年景观效果。即使在炎热的夏天也是如此。如果稍加管理, 景色会更美好。

耗水量控制。由于有了纤维毯，植物只用消耗它们所需要的用水量，该灌溉系统由一个计时器和一个雨水传感器控制，平均100 平方米一年耗水10~30 立方米。

效果。工程验收后投入使用效果明显，景天植被毯可提供即时的屋顶绿化，一次成型，效果立竿见影，即使在严寒的冬季也呈现出特有的生命形态，不丧失生态功能。

尽管轻型屋顶绿化在我国起步晚，发展慢，也存在着一些问题，但随着人们意识的逐渐提高, 政府相关政策法规的出台, 科研工作的进一步开展, 轻型屋顶绿化无土栽培种植技术必将逐步完善, 走向成熟, 成为绿化行业的新起点,为人们创造美好的生活空间。