高温高湿环境佛甲草栽培基质的研制

汤 聪，郭 微，蔡桂芬，冼令英，刘 念

(仲恺农业工程学院园艺园林学院，广东 广州 510225)

屋顶作为建筑的“第五立面”，近年来已越来越受到人们的重视。在当今“寸土寸金”的社会，屋顶绿化已成为人们缓解建筑面积和绿地面积之间矛盾的首要选择[1-2]。屋顶相对地面而言，光照强、温差大、风速高、水分散失快，而且由于屋顶有限的荷载设计，一般不选用天然壤土而用轻型人工合成种植基质，所以在屋顶绿化中对种植基质及植物都有一定的要求[3-4]。国内外研究表明，大部分景天科植物耐旱、耐热、耐寒能力强；植株整齐低矮、病虫害少且管理粗放；而且，其浅细的根系不会对屋顶构成威胁，目前在草坪式屋顶绿化中广泛应用[5-6]。近年来，尤以景天科景天属的佛甲草(Sedumlineare)应用最为广泛[7-10]。

在屋顶绿化栽培基质方面，德国[11]、日本[12]走在前列；国内赵定国[13]、鲁朝晖和张少艾[14-15]、王建湘等[16]也探讨了最适合佛甲草草卷生产的基质。但是由于不同地区气候环境和市场常见基质种类有一定差异，再加上佛甲草为肉质茎，工程实践表明其耐旱不耐涝，在广州地区夏季高温高湿季节容易因基质含水量过高和高温蒸腾作用引起根茎腐烂和“烧苗”等现象。本项研究主要从基质角度出发，综合考虑基质的理化性质，兼顾广州地区的自然环境和基质获取的难易程度，通过相同种植条件下佛甲草的生长表现，先筛选出适合佛甲草在高温高湿条件下生长的基质种类，再通过正交试验得出所选基质的最佳配比。

1 材料与方法

试验于2011年7-10月(广州地区高温多雨季节，平均气温35 ℃，相对湿度80%以上)，在仲恺农业工程学院钟村教学农场建筑屋顶进行。

1.1试验材料 选用的植物材料为佛甲草，购于广州旷野屋顶绿化有限公司。

本次试验选用的基质材料为进口泥炭、国产泥炭、国产草炭、园林废弃物、珍珠岩和椰丝等，所选基质均来自广州市园林基质厂，考虑到屋顶绿化基质应遵循质量轻、营养全、通透性好等特点，本试验根据工程实践经验，将基质按照经验配比组成混合基质，先筛选出适合佛甲草在高温高湿条件下生长的基质种类，再通过正交试验得出所选基质的最佳配比。

1.2试验设计 试验选用了广州地区市场常见的基质种类：国产泥炭、草炭、进口泥炭、园林废弃物、珍珠岩、椰丝。基质用40%的福尔马林进行消毒后堆沤数天，然后暴晒数天，再按照不同体积配比组成混合基质(表1)。试验场地用方砖隔成100 cm×70 cm的方格，按照由下而上依次铺设阻根层、储排水板、无纺布、混合基质，基质厚约4 cm，即混合基质总体积为28 L。佛甲草选取植株良好无病虫害、生长状况基本一致的5 cm左右插穗，在多菌灵溶液中浸泡10 min进行伤口杀菌处理，按照5 cm×5 cm的株距进行扦插，每个配方重复3次，整个试验期间由一人专门管理。

表1 各基质体积比Table 1 The volume ratio of each substrate

1.3测定项目与方法

1.3.1混合基质理化性质的测定 参照《土壤理化分析》[17]方法，对混合基质的主要理化性质进行了测定，其中物理性质主要测定指标为混合基质的容重、持水孔隙度、排水孔隙度；化学性质主要测定指标为混合基质的pH值、有机物总量以及全氮、碱解氮、速效磷和速效钾含量。

1.3.2佛甲草生长指标的测定 每个样方任意选取5棵植株，待根系长稳后每隔10 d测定一次分蘖数；第50天时利用网格法测定各配方佛甲草的盖度；利用四分法测定第50天时佛甲草的生物量，具体操作为：选取10 cm×10 cm方格，沿佛甲草基部剪取地上部分，将地下部分挖起，用湿纱布包好带回实验室，洗净后吸干表面水分立即称量。

1.3.3佛甲草品质评定 采用美国NTEP(The National Turfgrass Evaluation Program)的9分制评价方法，以佛甲草生长第50天时地上部分的色泽、植株健壮程度、整齐度、分蘖能力、盖度和均一性等作为外观品质指标，其中1分为枯死植物品质，9分为100%成坪品质，6分为基本生长正常、能达到人们可接受的品质[18]。

1.3.4佛甲草最佳生长基质配比的筛选 试验共设9个处理，以园林废弃物作为对照，设置L9(34)安排3因素3水平的正交试验(表2)，以期筛选出最适合佛甲草生长的最佳配比。试验方法和佛甲草生长指标的测定方法同上。

表2 正交实验Table 2 Orthogonal experimental design

1.4数据处理 采用Excel 2007进行数据处理，SPSS 18.0进行数据分析。

2 结果与分析

2.1混合基质理化性质测定 基质是植物获取水分、无机盐及有机养分的主要载体，也是保证根系气体交换的主要场所。基质的孔隙度能很好地反映基质的通气和水分平衡状况，通气孔隙度反映基质的排水能力，持水孔隙度反映基质的保水能力。由于屋顶绿化要尽量减轻荷载，理想的基质容重应该在0.1～0.8 g·cm-3[19]，本研究所选基质均在理想范围之内(表3)。

原基质中，珍珠岩容重最小，主要是起到调节混合基质孔隙度的作用。混合后的基质容重均较未混合时小；混合基质的总孔隙度以3号基质最大，为74.7%，说明该混合基质的透气性最好；配方1通气孔隙度仅为9.4%，而持水孔隙度为63.9%，说明其保水性强但排水性相对较弱；配方8、9同样存在保水和排水能力不均衡的情况；配方4、5、6和7总体排水性和保水性比较均衡。

混合后的基质总体呈微酸性(表4)，原材料基质中园林废弃物综合肥力最强，其次是椰丝和进口泥炭；混合后的基质，其中配方4全氮含量最高，为1.50 g·kg-1，最小的为配方3，仅0.02 g·kg-1；有机质含量最高的为配方1，达70.4%，不同基质配方有机质含量由高到低依次排序为1>5>9>4>8>3>6>7>2；碱解氮的含量大致呈基质4>1>5>6>9>7>8>2>3；速效钾含量最高的为配方4，最小的为配方2；有效磷含量最高的为配方5，最小的为配方3；可以看出，4、5和1号混合基质的有机物总量、碱解氮、速效钾和有效磷含量均高于其它配方基质，其综合肥效相对较强，其它各混合基质间肥效差异不大。

2.2不同基质配方对佛甲草分蘖数的影响 佛甲草分蘖能力很强，能达到快速成坪效果，佛甲草的分蘖能力大小能直观反映出各基质是否有利于佛甲草生长。不同配方基质对佛甲草平均分蘖数影响比较明显(图1)，在30 d左右时，配方2、3、6、7、8和9中栽培的佛甲草的平均分蘖数出现下降趋势，主要是受当时高温暴雨影响，而1、4和5号基质的平均分蘖数仍大致呈上升趋势，这说明1、4和5基质在高温高湿环境下仍适合佛甲草生长。其中，分蘖能力最强的是在5号基质，各基质中分蘖能力由强到弱依次排序为5>1>4>6>2>8>7>3>9。

2.3不同基质配方对佛甲草生物量的影响 配方4和5中佛甲草在生长第50天时地上部分的生物量与其它配方基质间存在显著性差异(P<0.05)；其中地上部分生物量最小的为9号处理，仅为7.55 g，最大的为5号处理，达40.78 g，是9号处理的5.4倍；不同处理生长第50天时的地上部分生物量依次排序为5>4>1>7>3>2>6>8>9(表5)；4和5号处理主要基质成分都为园林废弃物。

表3 不同基质的物理性质Table 3 The physical properties of different substrates

表4 不同基质的化学性质Table 4 The chemical properties of different substrates

图1 不同基质配方对佛甲草平均分蘖数的影响Fig.1 The effect of different substrates on the stem number of Sedum lineare after 50 days

配方5和8与其它配方之间第50天时的地下部分生物量存在显著性差异(P<0.05)；其中以配方8最大，为3.29 g，以配方6最小，仅为1.07 g；地下部分生物量由大到小依次排序为8>5>7>3>4>1>2>9>6；各处理根冠比最小的是配方5，最大的为配方8，根冠比越小，说明该基质将主要营养集中在地上部分的生长，能达到快速成坪的效果(表5)。

2.4不同基质配方对佛甲草盖度的影响 试验期间常有高温暴雨，在佛甲草生长第50天时，不同基质配方下佛甲草的盖度差异较大，其中盖度最高的为配方5，达83.0%，其次为配方4，盖度最小的为配方3，仅为36.0%。目前工程中佛甲草种植基质主要以泥炭为主，试验发现以园林废弃物为主的4和5号基质比传统的泥炭配方种植佛甲草盖度高出30%～40%，在高温暴雨的影响下，最终成坪的也只有4和5号配方基质(表5)。

2.5不同基质配方对佛甲草品质的影响 根据美国NTEP 9分制评价的方法，试验从佛甲草的盖度、色泽、植株整齐度、分蘖能力和植株健壮程度等方面综合评分，得出不同基质配方由高到低得分为5>4>1>2>6>8>7>9>3。可以看出，配方5和4号(以园林废弃物为主)基质比较适合佛甲草在高温高湿环境下生长(表6)。

2.6最佳基质配比筛选结果 通过比较不同基质配方下佛甲草的各项综合生长指标可以得出，园林废弃物最适合佛甲草在高温高湿条件下生长。为进一步得出最佳基质配比，按照L9(34)安排3因素3水平的正交试验，进一步对最佳基质配比进行验证。

对生长第50天时佛甲草的各项生长指标进行比较分析可以看出(表7)，不同配比基质对佛甲草叶片增长无显著差异(P>0.05)；不同配比基质地上部分生物量存在差异，其中以配比Ⅶ地上部分生物量最大，为47.24 g；各配比地上部分生物量依次排序为Ⅶ>Ⅸ>CK>Ⅴ>Ⅰ>Ⅳ>Ⅷ>Ⅲ>Ⅵ>Ⅱ；地下部分的生物量也存在差异，其中最大的是配比Ⅴ，最小的是配比Ⅱ；各配比根冠比之间无显著差异；各配比之间的盖度存在差异，配比Ⅶ和Ⅸ的盖度达到90%，而配比Ⅰ的盖度最小，为69%，各配比的盖度依次排序为Ⅶ=Ⅸ>CK>Ⅳ>Ⅷ>Ⅴ=Ⅵ>Ⅱ>Ⅲ>Ⅰ。综合各项指标可以得出：配比Ⅶ和Ⅸ，即园林废弃物∶珍珠岩∶椰丝为8∶1∶3和8∶3∶2为佛甲草高温高湿条件下生长的最佳基质配比。

表5 生长第50天时不同基质配方下佛甲草各生长指标的比较Table 5 Comparisons of each growth index of Sedum lineare subjected to different substrate mixtrue at the 50th day

表6 生长第50天时不同基质配方佛甲草品质得分Table 6 Visual quality of different substrate mixtrue at the 50th day 分Score

表7 不同基质配比下佛甲草生长指标的比较Table 7 Comparisons of the growth index of Sedum lineare subjected to different substrates after 50 days

3 讨论与结论

目前，关于佛甲草的研究主要集中在栽培基质的筛选以及抗性的研究上[14-16]。佛甲草虽然综合抗性很强，但为肉质茎，工程实践发现，在高温高湿条件下，佛甲草很容易因根茎腐烂而导致死亡。本研究从基质的理化性质分析，通过不同基质配方下佛甲草生长状况的对比，得出以园林废弃物为主的基质配方适合佛甲草在高温高湿条件下生长；混合基质的通气孔隙度和持水孔隙度均衡与否是判断基质是否适合佛甲草在高温高湿条件下生长的关键，本研究得出,以园林废弃物为主的4、5号配方有机质、碱解氮、速效磷等含量均较高，基质营养丰富，有利于佛甲草快速成坪。

园林废弃物为园林绿化中经修剪或废除的一些花草、树干和枯枝落叶等园林绿化垃圾经过粉碎、堆肥、发酵等过程而形成的一种基质[20]。近年来，各种废弃物研制出的环保型无土栽培基质，在蔬菜、食用菌和花卉等栽培方面有相关应用报道[21-22]，但将废弃物用于轻型屋顶绿化栽培基质的研究少见报道，园林废弃物与目前应用广泛的泥炭和草炭相比，有较好的通气和保水性，有机质含量和肥力均高于泥炭，并且节能环保、价格低廉，给降低轻型屋顶绿化成本提供了一个方向。

通过进一步正交试验，得出配比Ⅶ和Ⅸ，即园林废弃物∶珍珠岩∶椰丝为8∶1∶3和8∶3∶2时，是佛甲草高温高湿条件下生长的最佳配比基质。通过本研究可以看出园林废弃物可开发利用于轻型屋顶绿化市场,但其作为基质的适应性和稳定性还有待进一步研究。

[1] Kolb W.Good reasons for roof planting:Green roofs and rainwater[J].Acta Horticuhurae,2004,643:295-300．

[2] Wong N H,Chen Y,Ong C L,etal.Investigation of thermal benefits of rooftop garden in the tropical environment[J].Building and Environment,2003,38:261-270.

[3] 赵玉婷,胡永红,张启翔.屋顶绿化植物选择研究进展[J].山东林业科技,2004(2):27-29.

[4] 李谦盛.屋顶绿化栽培基质的选择[J].安徽农业科学,2005,33(1):84-85.

[5] 马燕,白淑媛,梁芳,等.北京城市屋顶绿化佛甲草养护管理技术[J].草业科学,2009,26(7):158-163.

[6] 白淑嫒,姜丽,蔺艳,等.地被植物在北京园林绿化中的研究应用概述[J].草业科学,2006,23(11):103-106.

[7] 林夏珍.论屋顶环境与屋顶绿化[J].浙江林学院学报,1998,15(1):91-95.

[8] 赵定国,李桥,艾侠,等.平顶屋面绿化的好材料-佛甲草初考[J].上海农业学报,2001,17(4):58-59.

[9] 赵定国.城市荒芜屋顶国土的开垦——景天植物在轻型屋顶绿化上的应用[J].现代园林,2006(3):40-43.

[10] 黄卫昌,秦俊,胡永红,等.屋顶绿化植物的选择——景天类植物在上海地区的应用[J].安徽农业科学,2005,33(6):1041-1043.

[11] Emilsson T.Extensive vegetated roofs in sweden[D].Sweden:Swedish University of Agricultural Sciences,2005.

[12] Getter K L,Rowe D B.The role of extensive green roofs in sustainable development[J].Hortscience,2006,41(5):1276-1285.

[13] 赵定国.屋顶绿化及轻型平屋顶绿化技术[J].中国建筑防水,2004(4):17-19.

[14] 鲁朝辉,张少艾.佛甲草屋顶建坪技术研究[J].草业科学,2003,20(10):65-66.

[15] 鲁朝晖,张少艾.铺地百里香屋顶建坪基质的筛选[J].草业科学,2005,22(1):79-81.

[16] 王建湘,周杰良,何江江,等.佛甲草无土草毯基质的配比正交实验[J].安徽农学通报,2007,13(15):56-57.

[17] 中国科学院南京土壤研究所.土壤理化分析[M].上海:上海科技出版社,1980.

[18] Bartel T W,Yaniv S L.Creep and creep recovery response of load cells tested according to U.S. and international evaluation procedures[J].Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology,1997,102(3):349-362.

[19] 殷丽峰,李树华.屋顶绿化基质的选择及绿化种植模式的建立[J].风景园林,2006(4):46-49.

[20] 梁晶,吕子文,方海兰.园林绿色废弃物堆腐处理的国外现状与我国的出路[J].中国园林，2009(4):1-5.

[21] 李谦盛,郭世荣,李式军.利用工农业有机废弃物生产优质无土栽培基质[J].自然资源学报,2002,17:515-519.

[22] 周媛,陈法志,谭庆,等.屋顶绿化植物对废弃物转化基质的适应性研究[J].安徽农业科学,2011,39(8):4844-4846.