房顶绿化用土壤优化效应初步研究

翟晓巧，刘艳萍，姚莹莹，罗晓雅

（河南省林业科学研究院，河南 郑州 450008）

房顶绿化是城市绿化的一种有益补充形式，在增加城市绿化面积、美化城市景观、缓解城市热岛效应、改善城市生态功能等方面有积极作用；也是实现城市化从地面向空间发展的必然趋势[1～3]。房顶的生态环境与地面差别甚大，无论是光照、温度、湿度等都有明显差异。房顶的下垫面大都是水泥结构，通透性差、热容量小、易吸热也易散热，再加上种植土层薄，容易干旱失水[4]，这些特点给房顶绿化植物的生长发育带来了困难。为此，我们通过对房顶绿化用土壤进行处理，以期增强土壤的降温和保水效应。

本研究设在五层办公楼楼顶（垂直地面距离17 m），利用盆栽方式种植2年生白蜡扦插苗，采用施加保水剂、土壤表面覆盖石子和覆盖草垫的方式调控盆栽土壤，通过测定土壤温度、土壤含水率和植物叶片电导率来评价处理效果，寻找出房顶绿化用土壤的最优处理方法，为房顶绿化植物的栽培管理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地设于河南郑州市，位于112° 42' E ～ 114° 14'，34° 16' ～ 34° 58' N。郑州市属北温带大陆性季风气候，四季分明，夏季炎热多雨，平均温度27.3℃，最高温度曾达到43℃。

1.2 材料

试验用保水剂由法国SNF（爱森）公司生产，洋森聚合物（中国）有限公司提供，型号为AQUASORBTM 3005KM，主要成分为聚丙烯酸盐和聚丙烯酰胺共聚体；花盆、石子和草垫为普通品，市售，其中花盆的规格为30 cm×50 cm（高度×口径）。

1.3 试验方法

1.3.1 土壤处理 分别将25、50、75、100 g保水剂施加在栽植有白蜡的花盆土壤里，白蜡树为2年生；将石子和草垫覆盖在另外栽植有白蜡树的花盆土壤表面，石子覆盖厚度约1.5 ～ 2.0 cm，草垫覆盖一层、厚度约1.0～1.5cm；以未处理的土壤作对照，每个处理6盆。试验在2010年7月进行。

1.3.2 土壤温度的测定 利用TP3001型数显温度计测量土壤温度。测量时探针插入土壤深度约10 cm，测量时间为下午14时。

1.3.3 土壤含水率的测定 采用澳大利亚MPKit型土壤含水率测定仪测量。测量时探针插入土壤深度为6 cm。

1.3.3 叶片相对电导率的测定 采用电导率仪法测定[5]。称取白蜡叶片0.5 g，用自来水、去离子水冲洗数次，然后用洁净滤纸吸干水分，并将每个叶片剪成4份，放入电导杯中，加入超纯水25 mL，摇匀后浸泡24 h，用上海DDS-307型电导率仪测定其电导率；再将样品放入沸水浴中煮30 min，冷却后摇匀再用电导率仪测定其电导率。相对电导率的计算公式为：

式中：C1为煮前电导率；C2为煮后电导率。

2 结果与分析

2.1 不同处理对土壤温度的影响

从图1可以看出，经过处理的土壤其温度均低于未经处理土壤的温度。随着保水剂加入量的增大，土壤温度逐渐下降，当保水剂加入量为25 g时，土壤温度与对照相比，仅下降0.1℃，保水剂加入量为50、75、100g时，土壤温度分别为32.3、32.2、31.6℃，较之对照相比，分别下降了1.3、1.4、2.0℃，这说明增大保水剂的施加量，对降低土壤温度具有一定的效果。土壤表面覆盖石子的10 cm深土壤温度为33.0℃，比对照土壤温度低0.6℃。而土壤表面覆盖草垫的10 cm土壤温度最低，为29.9℃，比对照土壤温度低3.7℃，且此温度与植物生长的最适温度（25 ～ 30℃）一致[6]，草垫覆盖通过影响对光辐射的吸收转化和热量传导来调节土壤温度，高温时有降温效应[7]，这对植物的生长发育是非常有利的，并且草垫的成本也很低。故认为草垫覆盖土壤表面对降低房顶土壤温度的效果是较好的。

2.2 不同处理对土壤含水率的影响

从图1中可以看出，采取措施可以改善干旱胁迫下的土壤含水率，当保水剂加入量为25、50、75、100g时，土壤含水率分别为11.7%、10.3%、8.7%、10.2%，保水剂用量增大，吸收的水分增大，同时土壤水分的蒸发量随土壤水分的增加而增加，可能导致土壤含水率反而降低[8]，与对照土壤含水率10.1%相比，保水剂用量为25 g时效果明显。土壤表面覆盖石子和草垫的土壤含水率为16.1%和26.8%，采取覆盖措施后，其蒸发过程比较缓慢，因此水分含量下降的梯度也比对照小，再加上石子和草垫覆盖处理的“低温效应”，为植物生长创造了良好的土壤环境。与对照土壤含水率相比，覆盖石子和草垫的土壤含水率增幅分别为59.1%和165.7%，可知草垫覆盖处理对房顶土壤的保水效果好。

图1 不同处理对土壤温度、土壤含水率和叶片相对电导率的影响Figure 1 Influence of different treatment on temperature, moisture content of soil and relative electric conductivity of leaves

2.3 不同处理对植物叶片相对电导率的影响

从图1还可以看出，干旱胁迫下不同土壤条件的叶片相对电导率是不同的，保水剂用量为25、50、75、100 g时，白蜡叶片相对电导率分别为22.2%、27.3%、38.3%、16.6%，土壤表面覆盖石子和草垫的白蜡叶片相对电导率分别为19.4%和17.6%，而对照的叶片相对电导率为25.2%，可以看出保水剂用量100 g、覆盖石子和覆盖草垫的土壤处理效果好。当植物受到逆境影响时，细胞膜遭到破坏，膜透性增大，从而使细胞内电解质外渗，导致植物细胞浸提液的电导率增大[6]。当对土壤实施不同改善措施时，通过降低土壤温度和提高土壤含水率为植物生长创造有利条件，可使植物的细胞伤害率降低。

3 结论

通过对五层办公楼楼顶盆栽植物土壤的不同处理，在高温干旱条件下，对土壤温度、土壤含水率及白蜡叶片细胞质膜系统的影响程度不同。在使用保水剂、土壤表面覆盖石子和覆盖草垫的方式调控盆栽土壤条件中，以土壤表面覆盖草垫、保水剂用量100 g和土壤表面覆盖石子的效果较好，综合考虑到经济成本和方便作业等方面，以土壤表面覆盖草垫为最优房顶绿化用土壤的调控方法。

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