屋顶绿化研究进展及其对武汉市的启示

李风涛

（湖北省武汉市园林种苗中心，湖北 武汉 430042）

1 屋顶绿化建设研究进展及前景分析

2012年底的一场影响中国大江南北的雾霾天气把人们的视野引向了我们的生存环境。随着生活品质的提高，城市居民对人居环境越发重视，绿化也逐渐成为了一种人文需求。但是，除了被列入城市规划内的绿化面积，城市中可“见缝插绿”的空间越来越少。为了开辟更多的绿色空间，屋顶花园应运而生。

屋顶绿化从分类的角度不同，细分的种类也不同。从形式上可以分为［1］:盆栽形式、屋顶花园形式、屋顶菜（果）园形式、简单屋顶绿化形式；从建设的结构不同可分为:重型屋顶花园、轻型屋顶草皮绿化。屋顶花园绿化建设结构和基础要求高，投入高，效果好。轻型屋顶绿化属于粗放型屋顶绿化范畴，赵定国等［2］称轻型屋顶绿化为“屋顶绿化一次成坪技术”。

1.1 技术相关研究

目前国外的相关技术研究主要集中在植被、基质材料、隔离过滤层、排（蓄）水层、隔根层（防穿刺层）、离滑动层和防水层等材料的选择与处理技术。

张斌等［3］在2007年对屋顶绿化示范模型进行设计建造并展示，同时还对植物材料、基质及植物生存厚度、轻型坡屋顶绿化施工关键技术等方面进行了系统研究，初步形成了一整套模决化、拼装方便的轻型屋顶绿化一体化技术。

黄微波等［4］，利用喷涂聚脲技术应用到屋顶花园的防水层中，研究表明:涂层连续、致密、随形好、无接缝、耐老化，防水性能十分突出；将防水、节能和绿化技术有机地结合起来；施工速度快，是sBS、APP等防水卷材的15～20倍；材料柔韧性好、强度高、抗植物根茎穿刺，耐老化性能突出，户外使用可达30年以上；在施工和使用过程中，均无毒、无污染。姜德民［5］利用废旧EPS和硅酸盐水泥，采用合理配合比和工艺，制作具有一定的抗折和抗压强度，能够满足屋顶绿化的要求的环保型轻质混凝土砌块。

对于基质材料，韩国姜在允［6］试验选择竹炭应用于屋顶绿化基质中，竹炭具有含水能力强（不亚于海绵）、含丰富的矿物质成分、缓释含有的水分等特点，据研究表明掺有大量竹炭的屋面土地表温度稳和，比较适合植物生长。张飞飞等［7］研究推荐使用草炭∶珍珠岩∶椋榈丝比为4∶1∶1和6∶1∶2基质配方能显著促进中华景天根系生物量的增加，具有较大的根冠比。马永涛针对5种不同配比栽培基质，选择出基质（壤土∶缸炭土∶蛭石∶珍珠岩2∶1∶2∶1）为最适宜白蜡生长的屋顶绿化栽培基质［8］。

都淼等［9］根据屋顶绿化的特点提出了建立自动灌溉系统的设想，并对灌溉过程建立了混杂自动机模型，从离散事件动态系统与连续变量动态系统的角度共同描述了自动灌溉的过程，最后给出了自动灌溉系统的工程设计方案。

1.2 政策相关研究

民盟浙江省委社会工作委员会、浙江电子科技大学人文学院陈志俊等认为我国应制定一部专门的、完整的、全面的关于城市屋顶绿化的法律。他提出以下几个方面来完善我们的法律法规:通过制定强制条款来推进城市屋顶绿化；制定强制的施的标准和规范来摊进城市屋顶绿化；制定规范的各方权利和义务来推进城市屋顶绿化；制定完整的法律以协调各环节来减少成本；制定税收规定鼓励城市屋顶绿化。

因为欧洲国家，特别是德国队屋顶绿化的技术比较成熟，实践经验丰富，中国学者通过对西方国家的政策解读，可将屋顶绿化政策大致分为直接财政鼓励政策、间接财政政策、生态补偿政策、纳入城市发展规划、其他非政策手段等5种类型，并将国外屋顶绿化政策模式归结如图1［10］。

图1 国外屋顶绿化政策模式

1.3 设计及植物选择相关研究

在查阅的大量资料中，针对屋顶花园的设计大都谈的是一些设计原则，较少的谈及有特点设计理念。但除了设计原则，设计师应更关心使用人群的情感交流的空间，让社区居民获得归属感，形成和谐共融的花园环境景观［11］。

近年来，针对屋顶绿化的植物选择在增多，但多为区域性的研究结果。国外屋顶绿化植物研究也多是集中在肉质或景天植物的研究上，在考察指标上基本是以耐旱性、耐热性、耐寒性、耐瘠薄能力和覆盖能力作为考察依据［12］。张杰等［13］研究相关植物材料的耐寒性“夏辉”景天＞苔景天＞金银花（CK）＞佛甲草＞玉米石＞六角景天＞吉祥草（CK）＞藓状景天＞勘察加景天，同时他认为与大田试验观察结果相符。黄敏烨［14］对垂盆草、绿景天、太阳花3种常用屋顶绿化地被植物进行生理生化指标对照认为，太阳花随胁迫程度的增加其生理生化指标均比其他两种植物变化剧烈，抗性相对较弱，不适宜大面积用于屋顶绿化。张燕利［15］等对4种屋顶绿化常用景天科植物的抗热性排序，依次为八宝景天＞佛甲草＞反曲景天＞红叶景天。王军利［16］等以景天科植物佛甲草、垂盆草、红景天和黄景天为主要试验对象，通过4年多的屋顶栽培试验发现，混合群落的抗病性、抗虫性、抗草性、耐寒性以及群落的冬季覆盖率等较之于单一群落都有不同程度的提高；植物的侵略性方面，垂盆草的侵略性最强，红景天的抗侵略性最强；在利用这些不同颜色的景天科植物进行色彩搭配制作色块或图案的试验中发现，黄景天的单一群落不能安全越冬，不能用来做单色色块，但其在混合群落中能够安全越冬；可用红景天单独作色块，或在各色块之间用红景天种植带来抗阻佛甲草和垂盆草等侵略性强的植物，从而保证屋顶草皮色块形状的持续保留。胡玉永［17］等研究认为佛甲草的耐热性最差，花蔓草的耐热性略高于佛甲草，胭脂红景天和中华景天的耐热性要显著高于佛甲草和花蔓草。宋海鹏［18］等认为抗旱能力大小为垂盆革＞佛甲革＞遍地黄金＞凹叶景天＞胭脂红景天。综合抗旱能力强弱为小蚌兰＞铺地锦＞蔓花生＞马缨丹＞南美蟛蜞菊［19］。

王春彦［20］对南京的薄层屋顶绿化（轻型屋顶绿化）研究认为，一年中各季节对屋顶的降温幅度不同，夏季最强，冬季较弱，且薄层屋顶绿化对屋顶空气湿度改善不大，最后他认为薄层屋顶绿化应选冬季落叶的植物种类。

1.4 作用及发展前景

北京屋顶绿化协会创始人王仙民［21］教授认为全世界的大都市都在进行屋顶绿化为代表的城市建筑大面积植被化，如果所有的大、中城市都做到了屋顶绿化超过70%的比例，那么全球的热岛效应将消亡，气温将下降、大气变凉。其实很多调查研究发现，人们对绿化植物生态效益的重视程度已达到了和景观效果相同的高度［22］。

喻圻亮［23］通过对深圳地区实施已有建筑屋顶绿化节能改造研究，认为完全可行。这为现有建筑的改造提供了部分理论基础，每个城市可结合各自的特点进行因地制宜的相关改造研究。

针对屋顶绿化的优点，很多学者进行了相关量化研究。大都认为在较高的室内温度情况下，绿化屋顶内表面温度将会低于等效保温屋顶，且室内的舒适度明显提升［24］。吴艳艳等［25］对深圳地区研究结果表明，重型与轻型屋顶绿化降温增湿效果总体表现为:重型屋顶花园＞轻型屋顶草块。赵定国等对轻型屋顶绿化节电效果在夏季进行试验，表明采用屋顶绿化比未有屋顶绿化的房间用电量白天减少20.9%，夜间减少15.3%，全天减少18.4%。室外温度越高，屋顶绿化的节电效果越大，两者呈显著直线关系［26］。同时他在后续研究中采用该技术的绿化屋面下的屋顶内表面温度与裸屋面下的屋顶内表面温度相比，春、夏、秋三季低10%左右，冬季高20%；与遮阳板屋顶内表面温度相比，夏、秋两季低0.5℃／d，春季相同，冬季高3%［27］。研究证明轻型屋顶绿化对室内具有冬暖夏凉的作，连亚楠等［28］在佛甲草对屋顶温度调节效应的初步研究中也佐证了这一结论。

与此同时，相关专业利用屋顶绿化结合相关技术，实现抗震和绿化的共赢。胡泳［29］利用屋顶花园作为TMD来控制结构的风振反应，设计出实用的屋顶花园控制器，屋顶花园作为TMD后，屋顶花园的建造上不需要复杂特殊的构造措施，只是在女儿墙、屋顶底板等力集中处，加强其强度，他通过与未加减振控制装置的结构响应作比较，总结出屋顶花园控制器用于高层建筑抗震的理论，并提出用橡胶弹簧和叠层钢板支座作为屋顶花园TMD的支撑系统，使该控制装置用于实际成为可能。

2 武汉市屋顶绿化分析

2.1 武汉市第五立面景观建设的必要性

武汉市自然条件相对比较极端，冬季寒冷，夏季炎热。这就使这个城市对屋顶花园有迫切需要，但是，局限于特殊的条件，需要更高的技术特点和植物抗性，但是遗憾的是，武汉市的屋顶绿化研究还不能和北京、上海、深圳相比，甚至与成都、重庆都有一定差距。但武汉市的屋顶绿化建设已经取得了长足发展。

2.2 武汉屋顶花园建设情况

截止2011年，据不完全统计，武汉市建设近400处，约28.5万m2屋顶绿化，本世纪初，武汉市每年以4.5万m2的速度递增，近几年年增速接近6万m2。

武汉市2006年度，结合目前立体绿化和社会单位绿化建设项目的实际情况而综合测算考虑，对社会绿化建设进行“以奖代补”，标准如下。

（1）屋顶绿化。每平方米最低建设标准为250元，社会单位自筹200元，政府补贴每平方米50元。

（2）拆墙透绿。每米建设标准为500元（含拆建费用），社会单位自筹350元，政府补贴每米150元。

（3）垂直绿化。每米建设标准为150元（含种植槽建设和攀缘物体的处理），社会单位自筹100元，政府补贴每米50元。

据了解，2012年度武汉市园林局针对中心城区（含东西湖区）每年支持一处或两处屋顶花园示范点建设，这些示范点大都集中在学校、医院等公共事业部门。2012年，武汉市直接投资近3000万元，建设中心城区屋顶绿化和立体绿化。

除此之外，武汉市的天桥、涵洞、围墙、办公楼等垂直绿化建设面积每年都在以较大的速度增长（图1、图2、图3）。

图1 湖北省石油大厦屋顶花园

图2 武汉供电公司电能计量中心屋顶绿化

2.3 武汉地区研究情况

有关学者和研究人员针对武汉的屋顶绿化研究大都还是处在理论阶段。武汉市园林科研所的姚军［30］通过总结调查植物的生长状况和适应性，以下植物可以在武汉市屋面绿化中进行推广应用。乔木:桧柏、龙柏、笔柏、龙爪槐、栾树、合欢、红叶李、鸡爪槭、樱花、海棠。灌木:大叶黄杨（球、高干型、篱）、黄杨、凤尾丝兰、金叶女贞（球、篱）、连翘、碧桃、紫薇、棣棠、云南黄馨、月季类（丰花、地被类）、木槿、腊梅、八仙花、石榴、紫荆、绣线菊、金丝桃、洒金柏、含笑、茶花。草本花卉:萱草类、玉簪类、马蔺、鸢尾类、石竹类、美女樱。地被植物:白三叶、佛甲草、铺地柏、马尼拉草、垂盆草、红花酢浆草。攀援植物:金银花、凌霄、葡萄、紫藤、藤本月季、花叶蔓长春、常春藤。华中科技大学李敏［31］针对武汉市建筑第五立面的景观的造园特点，从屋顶绿化的设计层面、技术层面、和经济层面，提出武汉市屋顶绿化对策之设计要素，并针对武汉市的实际情况提出具体的屋顶绿化的有效设计途径及手法。

图3 武汉市小区屋顶花园

3 屋顶绿化发展存在的问题分析

郭睿［32］认为目前屋顶绿化还存在社会认同性和功能定位不足、植物选择不当、品种单一等几方面的问题。除此之外，笔者认为虽然城市对屋顶绿化的需求越来越高，但屋顶绿化发展的外部环境仍有待改善。

3.1 技术问题（建设和养护）

施工是工程质量的基础，养护是施工质量的保证。屋顶绿化的养护涉及到资金、政策、安全、技术等各方面的因素影响，出现一些只建不养、建完少养、养护不专业等现象，造成屋顶绿化的景观效果达不到预期要求，一些人员开始怀疑屋顶绿化的实施目的。屋顶绿化的设计工作，涉及多个学科，如建筑、化学、化工、力学、园林、生态、土壤、环保等，是一种跨学科的综合科学。因目前做屋顶绿化逐利的施工单位技术力量参差不齐，施工人员素质难以保证，偷工减料行为时有发生，这就为施工完后的使用带来一系列的问题，影响人们的选择。这种现象就是在实践发展较为成熟的欧洲国家，相关问题也时有发生。没有技术支撑，对于发展推广就是空谈。

其实，现实技术足以达到屋顶绿化的建设要求，国外的普及就说明了这一点，这些现象的出现都是缺少技术支持、技术创新和技术普及而造成的。

3.2 政策支持力度不够

屋顶绿化确实能提供一些公共服务产品（如空气改善，城市水环境改善），但目前，我国屋顶绿化相关法律法规较少，屋顶绿化建设鼓励措施不多，应该充分利用诸如税收减免等的优惠手段，增强人们建绿护绿的积极性。

从我国现有的屋顶花园相关政策法规来看，规范主要针对的仍然是屋顶花园的选址和建造，以及施工和植被选择等技术方面问题来提出相应标准，这充分暴露了我国大型城市在屋项花园方面所出台的政策法规在立法的完备性、强制性和执法力度上的不足［33］。对于屋顶绿化。国外的政策比较灵活多样，虽然不宜照搬，但是很多地方仍值得借鉴学习。国内制定相关的管理条例的城市除北京、上海、深圳等城市外，还有成都、重庆、长沙等城市也出台了相关条例，为屋顶绿化提供相关政策支持。

武汉市曾经编制了《武汉市屋顶绿化及垂直绿化技术指南（试行）》，2006年度也对屋顶绿化进行相关补贴，但没有相关系统的的鼓励政策出台。因此，武汉市应建立相关的法律制度，明确责任主体，从法律层面支持屋顶绿化的推广，并提供一定的技术支持与资金保证［34］。

3.3 规划建设管理缺乏

屋顶绿化管理工作还需要规范，屋顶绿化既属于建设部门管理，又属于园林部门管理，环保部门也可以管理，多头管理的结果九龙治水，工作难以开展。所以，武汉市需针对规模化发展屋顶绿化，成立专门的主题工作组负责机构。

3.4 民众参与不积极

现在的城市土地寸土寸金，虽屋顶绿化投入听起来似乎有些高，若比起中心城区的拆迁费用，那就显得很低了。群众缺乏环保意识由于屋顶绿化提供的是舒适性和环境改善（属于公共利益）等的好处，对房屋的基本功能并无改善和影响，而且会给住户的正常生活造成干扰.因此，一般住户如果缺乏环保意识，会反对屋顶进行绿化。因而应转变观念，积极宣传屋顶绿化的公共效益，从政策上加强其公众引导。

4 结语

武汉市作为中部中心城市，随着武汉市及其城市圈发展进程的加速，人居环境逐步渐成混凝土森林，城市中可供绿化的空地减少，越来越多的城市在探讨如何开拓城市绿化的空间。同时我们也认识到只有绿色生态理念真正地深入人心，人类才能得以与自然和谐相处，共存共荣。

［1］叶建军，余世孝.已有建筑屋顶绿化的探讨［J］.襄樊学院学报，2009（2）:65～69.

［2］赵定国，唐鸣放.轻型屋顶绿化对屋面温度的影响研究［J］.中国建筑防水，2010（11）:5～8.

［3］张 斌.轻型坡屋顶绿化技术的研究与实践［J］.西北林学院学报，2009，24（2）:171～175.

［4］黄微波，吕 平.喷涂聚脲技术在我国的发展及其在屋面节能绿化工程中的应用［J］.建筑节能，2008（7）:54～60.

［5］姜德民，杜明军.轻质屋顶绿化混凝土砌块的研制［J］.混凝土与水泥制品，2007，6（3）:54～56.

［6］姜在允.竹炭用于屋顶绿化和沙漠绿化的前景［J］.世界竹藤通讯，2010，8（5）:36～38.

［7］张飞飞，刘春江.用于屋顶绿化的中华景天草毯生产的基质筛选［J］.上海交通大学学报:农业科学版，2009（6）:215～218.

［8］马永涛，晏 增.适宜白蜡生长的屋顶绿化栽培基质筛选［J］.河南林业科技，2010（6）:3～6.

［9］都 淼，徐礼根.屋顶绿化的自动灌溉系统设计［J］.浙江大学学报:理学版，2007（1）:96～99.

［10］赵晓英，胡希军.屋顶绿化的优点及国外政策借鉴［J］.北方园艺，2008（2）:109～112.

［11］郭 松，杨宁彬.人文关怀下的情感空间的塑造［J］.华中建筑，2010（10）:80～83.

［12］Kerner－F，Czimber－G，Priszter－S.Plant species suitable for establishing living roofs in Hungary.I.Sedum spp［J］.Acta otanica Hungarica，1999～2000.

［13］Kutkova T.Herbaceous plants for sites with extreme conditions in landscape architecture［J］.Acta Universitatis Agriculturae，1990:5.

［14］东京屋顶绿化事务局.Tajima roofing［EB／OL］.［2003－11－12］.http:／／www.tajima－roof.co.jp.

［15］张 杰，李海英.轻型屋顶绿化景天属植物的耐寒性［J］.中国农学通报，2010，26（23）:249～253.

［16］黄敏烨.屋顶绿化植物抗旱性研究［J］.吉林农业，2010（7）:164.

［17］张燕利，高捍东.4种景天科植物耐热性测定［J］.西南林学院学报，2010（12）:52～54.

［18］王军利.关中地区屋顶绿化中景天科植物色彩搭配的相融性研究［J］.中国农学通报，2010，26（19）:201～205.

［19］胡玉咏，刘 露.四种屋顶绿化候选植物的耐热性研究［J］.上海交通大学学报:农业科学版，2009（6）28（3）:210～214.

［20］宋海鹏，刘 君.干旱胁迫对5种景天属植物生理指标的影响［J］.草业科学，2010（1）:11～15.

［21］罗 丹，陈红跃.5种屋顶绿化植物抗旱性研究［J］.广东林业科技，2009，25（6）:81～85.

［22］王春彦，陆信娟.屋顶薄层绿化对环境条件的影响［J］.西北林学院学报，2010，25（3）:192～195.

［23］王仙民.屋顶绿化大气变凉［J］.园林，2008（3）:18～19.

［24］张卫军.绿色建筑绿化体系研究——以上海市为例［D］.武汉:华中农业大学，2007.

［25］喻圻亮.深圳地区厩有建筑屋顶的绿色节能改造研究［J］.华中建筑，2008（5）26:96～97.

［26］杨真静，唐鸣放.绿化屋顶室内热环境研究［J］.土木建筑与环境工程，2010（8）:80～84.

［27］吴艳艳，庄雪影.深圳市重型与轻型屋顶绿化降温增湿效应研究［J］.福建林业科技，2008（12）:124～129.

［28］赵定国，薛伟成.轻型屋顶绿化的节电效果［J］.上海农业学报，2008，24（1）:99～101.

［29］赵定国，唐鸣放.屋顶绿化节能降耗的定量分析［J］.中国园艺文摘，2009（12）.27～30.

［30］连亚楠，董召荣.佛甲草对屋顶温度调节效应的初步研究［J］.中国园艺文摘，2009（8）:41～43.

［31］殷丽峰，李树华.清华大学超低能耗示范楼绿化屋面的温度分布特征［J］.林业科学，2007（8）:143～147.

［32］胡 泳.议屋顶花园TMD风振控制研究［D］.武汉:武汉理工大学，2004.

［33］姚 军，潘利.武.又市屋顶绿化植物应用调查研究［J］.中国建筑防水，2010（7）:27～30.

［34］李 敏.建筑第五立面景观设计研究——以武汉市屋顶绿化为例［D］.武汉:华中科技大学，2005.

［35］郭 睿，夏 檑.上海浦东新区屋顶绿化建设要素分析［J］.大连工业大学学报，2008（3）:45～49.

［36］李 榕.推行迟滞问题的探讨和应对（以上海市宝华大厦屋顶花园等为例）［D］.上海:同济大学硕士论文，2007.

［37］赵 玲.武汉市屋顶绿化的方式及对居住环境的影响［J］.湖北农业科学，2010，49（9）:2304～2306.