我国屋顶绿化技术研究

2014-04-29郑凯等

安徽农业科学 2014年28期

郑凯等

摘要针对屋顶绿化技术，包括屋顶绿化工程实施中的注意事项以及屋顶绿化带来的效益和今后的发展方向进行分析和阐述，以期通过介绍能够使人们对屋顶绿化技术有更深的认识，促进我国屋顶绿化事业的更快速、更广泛的发展。

关键词屋顶绿化；绿化技术；生态高效

中图分类号S688文献标识码A文章编号0517-6611（2014）28-09849-04

屋顶绿化是根据建筑物顶部结构特点和实际条件，通过一定的技术方法对其进行绿化装饰以及造园活动的总称。现代城市面临巨大的生态环境挑战，城市化进程加快，现代城市正向着高密度、高层次发展，可以用于绿化的土地面积和土地资源也日益紧张，屋顶绿化是一种不占用地面土地进行绿化的方式，不仅能极大地拓展城市的绿化空间，作为地面绿化的有效补充途径，也同时促进了城市节能减排和低碳环保，带来巨大的生态效益、经济效益和社会效益。

屋顶绿化所带来的效益逐步进入人们的视野，得到越来越多的市民、企业和政府的认可和支持，从一开始的呼吁和支持，到现在全国开展越来越多的试点和推广以及各个地方相关政策的出台，屋顶绿化已经进入了前所未有的发展热潮。

1屋顶绿化设计原则以及注意事项

1.1屋顶绿化设计原则

在实施屋顶绿化项目之前，要科学筹划，精细实施，充分认识屋顶绿化作为一种特殊的绿化方式与常规绿地绿化相比所体现出来的差异性和复杂性，因此，在进行屋顶绿化时要遵循以下原则。

1.1.1

生态适宜性原则。充分考虑建筑荷载、基质荷重和土层厚度，选择当地常用和引种成功的植物为佳，同时考虑植物的生长特性以及共生性原则，合理搭配屋顶绿植。

1.1.2景观舒适度高。根据屋顶荷载的不同要求，在选用大型乔木时应酌情考虑并适当配以景观小品，注重生物多样性和以丰富多彩的色彩搭配來渲染环境，丰富建筑整体景观。

1.1.3注重“生态、生活、生产”三生效应的相互影响。在崇尚绿色的今天，屋顶绿色菜园的发展方向也变得越来越被人们接受。在兼顾了生活和生态功能的同时，可以加入生产功能以丰富屋顶整体功能，如丝瓜、葡萄、四季豆、辣椒、西红柿等各色蔬菜水果的加入，不仅丰富了绿化景观，也提升了生活品质。

1.2屋顶绿化实施过程中的注意事项

屋顶绿化不同于常规绿化，在遵循一定原则的基础上，在项目的施工过程中也应注意以下几个问题。

首先要考虑屋顶的承载重量：充分考虑建筑物梁板和地基的承载力，要将绿化带栽培基质轻质化和薄层化，植物材料少，注意少乔木多灌木配置；设计亭、假山、水池、花坛等重量较大布局时，选在跨度较小，承重能力较强的位置上，合理利用空间以达到效益最大化。

屋顶绿化根据不同绿化方式可以分成花园式屋顶绿化和简单式屋顶绿化两种；其中花园式屋顶绿化屋顶静荷载要大于等于250 kg/m2，根据屋内承重墙和房梁等位置不同设计园亭和乔木等较重物体的摆设；简单式花园绿化要求屋顶静荷载较低，大于等于100 kg/m2即可。简单式屋顶绿化还可细分为：覆盖式绿化、固定种植绿化和可移动容器绿化3种，在简单式屋顶绿化过程中尽量避免选用乔木作为绿化植物。

其次要考虑屋顶的植物生长条件：由于屋顶生态环境相对于地面环境较为恶劣，因此，在屋顶上如何选择合适的植物品种，要根据植物本身的特性来做选择：耐热，耐寒，耐贫瘠，耐干旱，生命力旺盛，环境适应能力强的植物为最佳选择；在种植花木时以容器种植为佳。

再次要注意屋顶渗漏和排水：屋顶会产生渗漏的原因是植物根系的穿透作用非常明显，长期种植会导致植物根系向防水层侵入，同时，屋顶的湿润状态会导致酸碱及盐对屋顶的腐蚀；通过对屋顶种植设施的调查发现，屋顶绿化种植设施主要由排水层、过滤层、种植层构成，排水层主要由抗腐蚀材料组成，排水系统不完善会导致屋顶积水，植物根部腐烂，影响植物生长，增加成本维护费用。

因此，解决屋顶漏水问题时应采用复合防水设施进行屋顶防水层处理，即设置配筋细石砼刚性防水层及涂膜防水层2道防线，绿化前还要进行一次防水实验，完善屋顶排水系统，为满足排水需要，对排水管道和出水口进行配置，定期疏导和清洁，防止堵塞，雨水不足的城市，配置雨水收集装置；雨水量充足地区，做好屋顶蓄排水设置工作；以种植屋顶爬蔓类经济作物为例，在屋顶要铺设质量过关的阻隔根防水层，耐根穿刺层，铺设保湿毯和蓄排水板，在这之上的是种植土。爬蔓类植物根系不发达，可以限定种植在设置的花盆和种植池中，与屋顶的建筑可以分离[1]。

植物选择对于屋顶布局显得格外重要，在选择合适屋顶生长的绿植时应遵循的原则是：

①选择根系发达但穿透能力不强，根系浅的植物，避免植物根系穿破建筑防水层；

②植物要方便移植，适合粗放式的管理，而且生长要缓慢，植物抗性要好：耐寒、耐旱、耐高温、耐贫瘠、抗风、抗强光等，而且还要耐空气污染，能吸收有害气体并能够滞留污染物质；

③观赏能力强的地被植物和低矮灌木及攀援植物成为上选，屋顶的特殊生存环境不适宜选择高大乔木主要是因为：屋面荷载限制，尤其是屋土层较薄，不能够满足高大乔木的生长需求；屋顶的特殊生长条件，如风力较大，使高大乔木难以固定，因此难以成活，即使种植以后也容易引发事故；高大乔木根系穿透能力强，容易破坏屋顶防水层，破坏屋顶结构[2]。因此在选用屋顶绿化植物时多以草坪为主，抗逆性强和耐粗放管理的植物也应优先选择，耐旱的盆景与矮灌木搭配适宜种植，另外合理地选择彩色及芳香植物也是美化屋顶植物的关键。

由于屋顶承重能力不同，对于承重能力一般的屋顶，矮型灌木和一些地被植物，如垂盆草等爬蔓植物以及紫藤、五叶地锦等可以搭配使用；承重能力较好，条件优异的屋顶可以按照空中花园设计，以植物装饰原则为主，适当搭配假山、石舫和花墙等，按照混合式、自然式和规则式方法搭配设计，以生态效应和休闲娱乐为主。

设施维护以及植物修剪：屋顶绿化维护相对于陆地绿化原理一致，地理位置的差异导致屋顶风力较大，要经常检查屋顶支撑支护装置情况。若有破坏和松散要及时修理和固定，若屋顶绿植中种植有黄瓜等爬藤类作物，应及时辅以爬杆以维系良好生长[3]。

对植物的修剪，一方面是控制株型，防止超过屋顶负荷；另一方面是维持良好的外观形象，保持屋顶美观；还要注意促进植物良性生长，促进开花发芽。

在适宜种植乔木的屋顶，定期对乔木进行修剪以控制乔木的生长量，保持株高在3～4 m，冠径约有3 m，防止倒伏，一般的修剪方法有：短截、疏剪、疏花、疏果等，修剪时间一般在冬季、夏季为佳，小乔木以保护主干为主，适当对生长过快的主干进行短截。

一般的屋顶灌木绿植在修剪时，首先要控制灌木高度，要保持一致，约在2.5 m左右，保持层次感，减少拥挤，避免因生长过密、透气透光性差导致的病虫害，如白粉病。灌木修剪老枝时，要保持新老交替、循序渐进的原则，使灌木丛丰满，有观赏度。开花灌木应根据本身性质进行酌情修剪：石榴、八仙宜在秋末春初进行短截，促进花芽分化；紫荆、海棠等宜在花后修剪以保证花芽量。

以上海地铁蒲汇塘路基地屋顶绿化为例，草坪绿篱的修剪以保持植物轮廓清晰，外缘树叶紧密，保持美观，防止病虫害为目的。洒金柏和龟甲冬青等组成的图案在春、夏、秋每月修剪一两次，控制高度在50～60 cm。瓜子黄杨两月修剪一次，构骨球一季度修剪一次。蒲汇塘路屋顶绿化草坪以矮生百慕大混播黑麦草为主，从3、4月份开始增加对黑麦草修剪次数，防止生长过于浓密闷死，成坪后修剪以夏季为主，修剪量为草坪高度的1/3，草长保持在2～3 cm。

屋顶土层由于屋顶条件恶劣，易缺水，因此在干旱少雨的时候应增加浇水次数，自动喷灌和人工灌溉同时进行，春、秋、冬三季浇水时间控制在10～15天一次，在当天雨量大或气温低时可不浇水，雨量少時可进行自动喷灌，草坪植物以喷灌为主，其他植物为人工灌溉。喷灌以出现地面径流为基准量。以上海地铁蒲汇塘路基地屋顶绿化为例，每年9～10月份黑麦草种子播种后，立即采用喷灌方式浇水，出现地面径流为止，这样有利于黑麦草种子下渗到土壤中，还可以避免种子流失。此后，根据土壤水分实际情况和种子发芽情况适时采用喷灌，保持草坪湿度。屋顶灌水也可采用滴灌的方式[4]。

2屋顶绿化存在技术问题

2.1基质选择

与其他绿色植物一样，只有在正常的生长环境中，屋顶植物才能正常生长，而屋顶是一个半封闭的系统，不具有能够与大地进行水分交流的特殊性，而地面具有早晚温差大、空气流动性比较大，同时水分散失也快等条件，在选择屋顶基质时要既能满足植物的正常生长，又具较长时间的保水保肥性能，而且基质的容重也不宜过大，孔隙度适中是比较好的。以华北地区屋顶种植卫矛为例，在综合考虑卫矛生长的株高、冠幅等指标、容重、持水量、成本等因素的基础上，确定有3种基质配比是比较适合屋顶卫矛生长的，基质一：土壤、腐殖质土比例4∶6；基质二：土壤、腐殖质土和蛭石比例：4∶3∶3；基质三：土壤、腐殖质土和醋糟比例：4∶3∶3[5]。屋顶的特殊条件表明：一般大田作物生长所需的种植基质不合适屋顶绿植的生长，因此在满足屋顶绿植正常生长的情况下，对基质进行适当筛选是必须的[6]。

现阶段在基质选择时存在很多问题，大多数屋顶绿化地区栽培基质为田园土或改良土（田园土与无机基质搭配，如少量珍珠岩），这类土有很多缺点：重量大，很容易超出屋顶荷载；不纯净，易滋生杂草，后期维护成本增加；土壤本身性质差，易板结；通气透水能力差，保水保肥能力低；所有屋顶绿化植物基质无差异，没有为植物选择适宜生长的基质。

因此，在选择基质时所遵循的原则有：

①轻质环保，不能超过屋顶荷载，浸出物无污染；

②保水能力强，保水能力强的基质能够供给根系足够的水分；

③通透性好，可以及时排除由于灌溉量过大和暴雨时期产生的多余的水分，保护植物根系；

④保肥能力强，理化性质稳定；

⑤要有适宜的pH，不同的植物所需要的基质酸碱度不同，要因植物而宜，提供最适宜生长的外部环境；

⑥成本要低，易于获取且不易分解。

因此，以北方屋顶绿化基质选择为例，结合北方的气候特征，80%左右无机物质与25%左右有机物质混合的混合基质为佳。无机物质可选择砂土、沙、煤渣、珍珠岩、浮石、沸石、蛭石、无机肥料等；有机物质可选择泥炭、硅胶、锯木屑、炭化秸秆、炭化稻壳、牛粪、小粒径树皮、泡沫塑料、有机肥料等。可以从中分别选择两种原料，按照不同的比例进行混合植物栽培试验，通过观察植物长势，最后选择出适宜的基质混合比例[7]。

2.2植物选择

屋顶植物选择一直以来都是困扰屋顶绿化布局的首要问题，合适的绿植不仅能够延长屋顶绿化生命周期，而且还可以增加舒适度和居民的体验指数，但是由于可供选择的屋顶绿化植物种类少，现有的屋顶绿化植物类型单一，多以种植佛甲草、垂盆草或者羊茅等为主，多样性差，格局单调不稳定，随时间推移，成本会增加。

屋顶自然环境与地面、室内差异大，单一形式的绿植进行屋顶绿化不是长久之计，物种丰富，观赏度高的屋顶绿化才是目的。经过大量实践经验的累积，适宜的植物有：①景天科植物：八宝景天、粗壮景天、光亮假景天、反曲景天、六棱景天、胭脂红景天、石景天等；②葱类植物：圆葱、扁葱等；③菊科植物：地被菊、太行菊等；④唇形科植物：蒙古百里香、铺地百里香、荆芥、神香草等；⑤灌木：珍珠梅、凤尾丝兰、金叶女贞、矮紫杉、连翘、榆叶梅、碧桃类、金银木、海仙花、丁香类、木槿、蜡梅等；⑥地被植物：玉簪类、马蔺、石竹类、随意草、铃兰、白三叶、小菊类、芍药、鸢尾类、景天类、沙地柏等。以上植物搭配成为现阶段屋顶绿化植物配置的可行性选择，另外低矮、抗风、耐移植的品种黑松、罗汉松、瓜子黄杨、大叶黄杨、龙爪槐、紫荆、紫薇、海棠、百枝莲、鸡冠花、枯叶菊、葱兰、黄馨、迎春等也可搭配使用[8]。

在进行屋顶绿化的过程中，杂草问题也是影响屋顶绿化景观的突出问题，杂草不仅影响整体景观效果，而且生长速度快，极易吸收基质中的水分和营养元素，从而影响植物本身的正常生长，杂草主要以菊科和禾本科为主，主要来源途径也是植物基质本身的带入以及鸟类等动物的带入；杂草自我繁殖能力强，发芽能力强，对植物的生长极为不利。

到目前为止，还没有完全控制杂草的措施，主要控制杂草生长的经验有：①控制基质纯度，要对铺设的基质进行充分消毒，而且要及时清除还未长成的杂草；②选择合适的屋顶绿化植物，增加植物的种植密度，多选择蔓性强的植物为佳，能够使植物迅速覆盖地面，减少杂草的生长空间；③增加植物的多样性，提高屋顶绿化植物种类多样性，从而能够抑制杂草的生长；④适当控制屋顶绿植的灌溉时间，延长干旱期，使杂草在缺水的状态下死亡。另外，研究证明，选用大田土的混合基质所产生的杂草数量要远远大于无土混合基质，因此，选用无大田土基质将是控制杂草的主要手段。

3屋顶绿化效益

屋顶绿化作为城市绿化的补充形式，为寸土寸金的城市做出了卓越的贡献，也是城市居民应对环境问题的解决方案之一。屋顶绿化为城市带来的效益主要从3个方面论述：经济效益、生态效益和社会效益。

3.1经济效益

3.1.1延长房屋拆建周期。合理的屋顶绿化工程可以利用和吸收雨水，保护屋顶防水层不被破坏，防止漏水。夏季可以吸收太阳辐射热量，有效降低屋顶地面温度以及与屋顶对应室内温度，效果明显；冬季保持屋顶表面温度不至于过低，保持恒定，在一定程度上坚定了建筑物由于阳光暴晒和冬季冰雪所导致的热胀冷缩，保护建筑物防水层和屋面等，从而延长了建筑物的整体寿命，节约建筑费用[9]。

3.1.2节约能源。屋顶合理的绿化措施相当于为建筑物提供了额外的保温层和隔热层，绿化覆盖屋面是多種建筑屋面夏天隔热降温，冬天御寒保温效果最好的一种，而且隔热御寒效果显著，在一定程度上降低了空调能耗和冬季供暖量，节约了家庭能耗。屋顶绿化夏季的降温保湿作用，冬季的保温增湿作用被称为冬暖夏凉的“绿色空调”。研究表明，实施绿化的屋顶在夏季可以降低建筑室内温度约2 ℃，在冬季可平均增高室内温度约1 ℃，而且绿化的屋顶表面年最大温差仅为29.2 ℃，未经绿化的屋顶表面年最大温差达到了58.2 ℃[10]。

3.1.3招商引资。屋顶绿化斑斓的颜色掩盖了传统墙面，提升了人们视觉体验的档次，延长了消费者消费和旅游的时间，使土地资源再生，产生了相同的生态效应，节约了土地，在兼顾城市发展的同时也兼顾生态平衡，合理的屋顶绿化工程应用于公共设施项目之上可以增加项目的价值，提升项目竞争力，并能够吸引零售商和企业进驻项目。

3.2生态效益

3.2.1改善城市生态环境。建筑物屋面是接受阳光辐射、雨水和大气的重要界面，将城市中大多数屋顶利用起来对维持城市健康的生态系统有重要作用。尤其是在交通、生活、工作较为集中的城中区，交通、工业和人带来的空气污染较为严重，通过植物的光合作用以及植物吸纳粉尘的功能，能够在一定程度上净化城市空气。植被层的固水量能对缓解城市洪涝、防风滞尘起到积极作用，大面积的屋顶绿化也可起到抑制沙尘暴的作用，维持良好的生活环境。

3.2.2缓解热岛效应。屋顶绿化系统具备蒸发和大气循环冷却效应：屋顶的绿化可以通过植物的蒸腾作用将水分蒸发，带走热量；屋顶绿化植被的轻质植土所形成的“毛毯”可以降低建筑屋顶室内的热负荷，减少由于使用空调所产生和排放的热量，在冬季保温，夏季隔热[11]。

3.2.3增加空气湿度和提高空气质量。屋顶绿植的土壤有保水性能，与传统屋顶相比，传统屋顶无法保持雨水，95%的雨水流失，而相对做了屋顶绿化的建筑，可以保持50%的雨水，再通过蒸发等作用调节空气湿度。

屋顶绿化绿植的光合作用可以在一定程度上弥补城市绿化面积不足，光合作用欠缺的特点，维护了空气中CO2与O2的平衡，同时屋顶绿植的净化空气烟尘、氮氧化物、重金属元素等有害物质的作用也极大意义上提高了空气质量[12]。

3.3社会效益

3.3.1绿化环境、美化生活。通过绿化可以充分利用和分配被闲置的城市上层空间，提升城市居民的生活体验和休闲指数，带来积极生活的正能量，使城市田园化、人性化、自然化。

3.3.2生活调味剂。屋顶绿化能够使得长期居住在城中的居民增加与自然环境接触的机会，带来田园乡村的味道，另外，还可以保护特殊地段和建筑的面貌。

3.3.3成本较低。比较传统的屋顶设施：涂料成本：60元/m2左右，有效期3年；绿色塑料板成本：20元/m2，有效期3年，且无生态功能；而屋顶绿化的成本，以佛甲草为例（含养护管理费）：170元/m2，有效期有30年；屋顶花园成本（含管理费）520元/m2，且兼具生态功能，有效期也有30年[13]。

4屋顶绿化存在的问题及发展方向

4.1屋顶绿化存在的问题

屋顶绿化为城市生态环境的改变提供了相当大的帮助，但我国现阶段在发展屋顶绿化过程中还存在非常多的不足，不论是在政策方面，还是公众接纳层面，逐一对现阶段阻碍屋顶绿化发展的几个重要原因进行分析。

4.1.1政策体系不完善。现阶段在很多发达国家已经出台了促进屋顶绿化发展的支持政策，而在我国，虽然很多大城市的屋顶绿化实施力度也很大，范围很广，也有一些促进屋顶绿化项目的文件和相关办法等，但在政策力度上不够强，政府的推动力明显不足，在屋顶绿化项目的考核验收、奖励政策方面缺乏有力的联系，也没有相当的亮点，因此屋顶绿化项目市场混乱，项目实施没有权威监督方，施工、建筑方责任不明确，严重影响了各方面的积极性，导致屋顶绿化项目目前只能在我国大型和特大型城市中发展，难以普及，严重制约了屋顶绿化在我国的发展进程。

4.1.2屋顶绿化规划滞后。正规的屋顶绿化设计是与建筑规划同步进行的，在建筑物规划的同时考虑屋顶绿化设计，这样能够最大化屋顶绿化与周边环境的融合度，而且还可以根据绿化规模和设施确保房屋结构的防水、抗震、抗压、排水能力，也可以设计出更加具有特点的屋顶绿化。在我国，房屋建筑设计与屋顶绿化设计完全分离，整个房屋设计的过程中完全未考虑屋顶绿化承重能力核算和设计，这样导致了在后期进行屋顶绿化时技术难度大，安全隐患大，长期管理不全等诟病，而且也无法保证所有屋顶都可以进行绿化设计，大大限制了屋顶绿化的丰富度和创新度。而且，现在我国还缺少屋顶绿化行业的技术规范和标准，技术上也缺少权威的参数，因此屋顶绿化工程参差，技术水平良莠不齐的现象普遍存在。

4.1.3缺乏多渠道资金投入和专业人才参与，社会认可度不高。仅靠政府投入的屋顶绿化想继续在我国广泛推广还存在很大的困难，而且目前从事专门屋顶绿化的专业人才非常稀少，人才培养系统不完善。目前从事屋顶绿化的人员专业水平存在疑问，虽然屋顶绿化市场前景广泛，但当前社会不论是法律法规还是公民认知层面，对屋顶绿化的关注还不是很高。屋顶绿化是一项社會工程，也是一项生态工程，需要全社会人员的共同参与和推广，但是由于屋顶绿化普及度不高，公众对此了解普遍不足，甚至持有怀疑的态度，因此如何提高法制和公众的认可和关注也是下一步发展的重点。

4.2发展方向

4.2.1强化法律法规体系建设和政府调控指导。将现有的大型城市的屋顶绿化政策要求和激励手段普及到地方，扩大全国试点，逐步推广屋顶绿化发展模式；并从制度层面强化至相关政策法规层面，由政府提供掌控全局的屋顶绿化发展方向、技术标准和管理措施，明确各方责任，并由地方结合实际制定地方规划和技术标准规范。

4.2.2组织专门的人才培训机构并加大科研机构投入。首先要建立较高级别的屋顶绿化管理小组，由专门机构、单位和专门人员管理，编制和考核城市屋顶绿化项目情况；其次，屋顶绿化是一个涉及多学科的复杂范畴，包括苗木、生态、园林、管理、土肥、系统工程等，都需要专业人才，因此政府和高等学府应设立专门的人才培养机构，鼓励各界人才广泛参与屋顶绿化规划队伍，同时，加大科研机构投入，选育适用于屋顶绿化的植物种类，为屋顶绿化持续发展奠定坚实的基础。

4.2.3与城市建筑迅速融合。调查城市内部现有屋顶的标准和规格，由政府制订屋顶绿化年度目标并纳入考核体系，建立切实可行的奖励机制；另外由政府与住房建筑机构联合制订标准，新建楼房的屋顶加入屋顶绿化规划，保证新建房屋的屋顶绿化项目切实可行。

4.2.4鼓励创新，加速转化。屋顶绿化在我国起步较晚，绿化技术和手段不成熟，尤其在施工方面，面临巨大的风险和挑战。因此，政府应加大对屋顶绿化项目的重视，成立专门学科，加大科研力量，并出台鼓励创新措施，及时完成成果转化。

4.2.5拓展多方面的融资通道，鼓励社会企业注入资金。资金保障是维系屋顶农业持续发展的关键因素，在每个年度开始将屋顶绿化预算纳入政府预算，并调动建筑业主和社会企业的积极性和投入，年终对成绩突出部门及相关单位个人进行奖励。

参考文献

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