植物材料在垂直绿化中的应用策略及发展方向

李文清

摘要：随着高层建筑不断增加，城市对绿地的需求越来越大。垂直绿化在不占用城市土地面积的同时增加了城市绿地率，改善了城市生态环境。目前，已经有大量关于垂直绿化结构的研究，但是对植物材料的研究相对薄弱，本文总结了现有垂直绿化技术中关于植物材料的部分研究成果，从应用策略和发展方向做了相应分析。

关键词：绿地率；垂直绿化；植物材料；应用策略；发展方向

当今城市建筑密度日益增加，人口膨胀、工作压力增大、空气污染和热岛效应等都成为城市亟待解决的问题。在城市用地竞争激烈的局面下，垂直绿化是最有效的绿化手段，在不占用城市平面面积的同时，利用已有的建筑墙面增加绿化面积，改善城市生态环境。但随着人们审美意识的提高，垂直绿化已经不单单只具有生态价值，其对城市的装饰美化和经济价值也在逐步受到关注，而植物材料作为垂直绿化的核心组成，对于其进行详尽研究应该尽快提上日程。

1垂直绿化研究现状

1.1垂直绿化的概念

狭义的垂直绿化指利用攀援植物进行建筑物或构筑物的立面或顶面绿化、美化，这一概念为大部分文献所认同。但是随着技术和审美的发展，垂直绿化的材料不再局限于攀援植物，种植方式也不再只有贴壁种植这一种，美化的范围也不再仅限于墙面和屋顶。现在广义的垂直绿化是相对于地面绿化而言的，利用植物材料沿建筑物立面或其它构筑物表面攀扶、固定、贴植、垂吊形成垂直面的绿化，属于立体空间绿化方法之一。

1.2国内外垂直绿化研究现状

欧美国家垂直绿化应用历史悠久，早期以藤蔓类的花卉植物缠绕墙体、大门和栏杆等，形成花团锦簇的装饰效果为主，现在则更关注城市与绿地一体化发展，利用垂直绿化减少建筑耗能，形成森林城市。新加坡、吉隆坡等城市以天桥立柱、广场的垂直绿化为主，致力于减少环境污染，营造优美的城市公共绿色空间。日本在垂直绿化技术上则更加关心垂直绿化给人带来的作用。日本学者青木阳在1987年就提出了“绿视率”的概念，统计得出绿色在人的视野中达到15%以上是最利于人的健康长寿的。日本设计师利用垂直绿化缓解城市对绿地的心理需求，在室内和室外同时增加绿地，在室内的水稻、蔬菜等植物的垂直绿化技术上也投入大量的研究。

虽然中国的垂直绿化历史可以追溯到春秋时期，但是利用垂直绿化来缓解城市发展产生的绿地矛盾却是近年来才兴起的。我国的垂直绿化技术多为学习和引进国外已有的技术，大面积的垂直绿化仍然以传统的攀援植物贴壁生长为主，高科技高成本的垂直绿化还处于试验和探索阶段。由于地理气候与国情的不同，国外引进的技术是否能很好地在中国应用，很大一个限制因素就是植物的选择。在垂直绿化的植物材料研究中，我国已经取得了许多突破性研究成果，如我国的863计划对道路护坡上种植藤本植物筛选出了适宜种类，并开展了大规模的繁殖育苗；北京农林科学院也选育出了5种攀援植物治理内蒙等荒漠地区和矿区；对于北京立交桥的攀援植物抗性和适宜性也做出了一定的研究。由于中国植物种类较多，且地域差异显著，所以对垂直绿化的研究成果很难进行全国性的推广，应该是扩大研究范围和方向，做出针对地域性的垂直绿化植物研究。

2植物材料在垂直绿化中的应用策略

2.1根据不同地域选择植物材料

我国幅员辽阔，跨纬度较广，距海远近差距较大，加之地势高低不同，地形类型及山脉走向多样，因而气温降水的组合多种多样，形成了多种多样的气候。从气候类型上看，东部属季风气候（又可分为亚热带季风气候、温带季风气候和热带季风气候），西北部属温带大陆性气候，青藏高原属高寒气候。从温度带划分看，有热带、亚热带、暖温带、中温带、寒温带和青藏高原区。从干湿地區划分看，有湿润地区、半湿润地区、半干旱地区、干旱地区之分。而且同一个温度带内，可含有不同的干湿区；同一个干湿地区中又含有不同的温度带。因此在相同的气候类型中，也会有热量与干湿程度的差异。

虽然我国地区气候环境各有不同，但是大区域以内环境相似，在我们无法像日本一样做到整个国家垂直绿化植物材料收集测试的情况下，可以分大区域进行，以区域内典型城市为代表，结合已有的研究资料，做出不同地域垂直绿化适宜植物资料表，通过引进新植物，尝试新种植养护方法，追踪植物生长情况等方法，不断完善各区域垂直绿化植物材料。这样在做一块陌生区域的垂直绿化设计时，能最快地选出地域适宜性最好的植物材料。同时，通过各区域的植物材料对比，可以选出跨区域最广，适应性最强的植物材料，在没有相似城市垂直绿化植物作为参考时，可以缩小植物种类选择范围，减少试验风险与浪费。

本文根据查阅到相关资料，做出了垂直绿化植物区域表（见表1），因为查找到资料有限，仅作为参考，还有待于进一步的研究与完善。

2.2根据种植方式选择植物材料

垂直绿化的种植方式主要分为无支撑结构种植和有结构辅助种植。通常来说，场地和建筑的状况以及最后的成景效果决定了是否采用支撑结构，而是否有结构辅助，用哪种结构辅助则决定了植物种类的选择。因此在场地与效果有要求时，为达到最快确定垂直绿化植物配置方案，未来应该增加结构与植物种类配合适宜性研究。

2.2.1传统无支撑结构种植方式：传统的无支撑结构种植方式主要是利用攀援植物地栽式种植。攀援植物茎干比较柔弱纤细，自身不能直立向上生长，需要攀附于墙体或其他物体上生长。通常这种种植方式，会把植物种在墙基花池相结合处或者墙头让植物自然下垂。这样种植方式不会对植物根系生长造成限制，便于后期维护和浇水。贴墙地栽式种植手段，是目前垂直绿化技术中最易行最低成本的种植方式。在植物种类的选择上，主要以缠绕类、吸附类、钩刺类3类植物为主。

（1）自然缠绕的攀援类植物。这类植物不能直接沿墙面向上攀爬，而是需要依靠自身的主茎缠绕着其它辅助构架向上攀爬生长的，这种茎在植物学上称为缠绕茎。这类型的植物攀援能力较强，攀爬高度可达20m，常见的植物如紫藤、络石、牵牛花、何首乌等。

（2）吸附类攀援植物。这类植物借助于粘性吸盘或吸附气生根攀附于物体表面，它们的卷须前端能形成粘性吸盘和茎蔓，在生长过程中一定的时期，能分泌粘性胶的气生根。地锦、常春藤、凌霄等都属于吸附类攀援植物（如图1）。

（3）钩刺类植物。即利用生长于植物体表的向下弯曲的镰刀状逆刺（枝刺或皮刺）将植物自身依附于其它物体上向上生长攀援，如藤本月季、云石等（如图2）。

2.2.2现代结构辅助种植方式：传统的攀援植物贴壁种植方式虽然简便易行，但是无法控制植物的生长路径，容易遮蔽门窗，或者无法生长到达指定高度位置，同时还有可能对建筑体本身造成腐蚀和破坏。现代的垂直绿化引入了各种结构辅助植物生长，减少了对垂直绿化植物选择的限制，但是不同的结构仍有自己相对应的植物种类。

（1）模块化种植方式：模块化种植的垂直绿化是一种标准化的绿化模式，它一般由单元模块、灌溉系统和结构系统3部分组成。单元模块用来种植绿化植物，通过结构系统固定到建筑上形成绿化面，而灌溉系统沿结构系统布置，为单元模块提供水分或液态肥料。模块化种植方式最大的优势是可以即时成景，而且从每个单元模块到整体都可以灵活构图，形成非常丰富的绿化效果（如图3）。但是由于单元模块需要垂直放置在承重构件上，而且需要较为紧密的植物密度，所以不宜采用体积特别大的植物和攀援植物，宜使用小灌木，如丁香、金钟、紫薇、红叶石楠等，多年生草本植物，如金银花、吉祥草、肾蕨等。

（2）牵引格架种植方式：牵引格架式分为牵引附壁式和附架式种植方式。这2种种植方式都通过辅助结构牵引植物离壁生长，减少对建筑墙体的破坏，同时增加对植物生长位置方向的控制。不同的是牵引附壁式主要用铁丝网格进行牵引，宜采用攀援植物进行绿化，如地锦、常春藤、凌霄、绿萝、牵牛花等。而附架式通过搭建金属网架、木架、竹架等辅助构件构成攀爬架，使植物在攀爬架上生长，隔离出一个更大的离壁空间，这个空间可以用作植物养护管理通道，也可以作为绿化种植空间，结合离壁空间做垂直绿化，对植物的限制可以减少很多，垂直方向的攀爬架仍然以攀援植物为主，但是离壁空间内可以种植各种草本和灌木，考虑到外围的垂直绿化对光线有一点的遮挡，所以里面的绿化空间应选用较耐阴的植物，如虎耳草、玉叶金花、文竹等等，如果是办公和居住空间，还可以使用蔬菜水果类植物，如豇豆、豌豆、葡萄等，增加垂直绿化经济价值和生活趣味。

（3）种植槽种植方式：种植槽主要分为小型墙面花斗和大型种植槽2种种植方式。墙面花斗是指在墙面上设置各种形式的种植基盘，包括明装与墙面和结合构建暗装于建筑内2种形式。墙面花斗一般不会大面积覆盖建筑表面，只是在建筑立面上起装饰点缀作用，因而对建筑热工性能不会造成太大的影响。由于花斗中可存放生长基质的空间十分有限，对植物的选择有一定要求；对于那些设置在不便维护位置的花斗，应选择耐旱、生命力强的植物。在已有的研究中表明，景天科植物具有耐旱性强、繁殖力强、易管理、品种多、植株矮小、生态效益好等优势，非常适宜作为现代的花斗植物，如凹叶景天、佛甲草、垂盆草、八宝、石莲等都是非常好的花斗植物选择。大型种植槽也分为安装式和一体化2种种植槽，相较于墙面花斗，种植槽的体积可以大很多。具体种植植物要根据种植槽所处空间的位置和功能选择，如墙基花槽、墙面花槽、墙顶花槽、阳台种植槽等，通常是小灌木结合草本种植，如果靠近外界墙体，可以再结合藤本植物，在室内可以种植蔬菜，校园和实验室可以利用室内种植槽在绿化室内的同时进行试验研究。

（4）垂直花园种植方式：垂直花园是由法国植物学家帕特里克·布朗克研发的可在墙面上形成较为完整的生态系统的绿化方式，利用金属网架，PVC塑料防水层和聚酰胺纤维毛毯构成生活基质，使多种多样的植物在墙面上自由生长，利用定时供水网架系统，形成稳定的生态基质，在垂直方向上形成花园一样丰富的绿化效果。由于垂直花园技术难度较大，養份和营养液也容易因重力问题导致在绿墙的上部、下部分布不均匀，影响植物正常生长，绿墙后期的维护管理和检修较为麻烦，因此在植物的选择上，应选用不易感染病虫害的植物，如乌药、紫薇，繁殖能力较强的植物，如景天科植物，能在部分植物意外死亡后，对建筑空缺部分进行自我修复，耐旱易管理植物，如委陵菜、涝峪苔草、石竹、紫花地丁等乡土植物。同时由于纤维毛毯厚度有限，不宜选用根系过于发达和自重体积较大的植物。

2.3根据预期功能选择植物材料

垂直绿化在不同的环境下发挥着不同的主要功能。在立交桥桥柱上，垂直绿化主要起着绿化装饰和降尘作用；在工厂、垃圾站围墙上，垂直绿化主要起着净化和隔离的作用；在商业区和校园，垂直绿化主要起着美化和增氧增湿作用；在居住区、医院等室内，垂直绿化主要起着对都市人心理治愈作用。不同的环境条件和预期功能，决定了垂直绿化植物的选择，同样，不同植物特性和抗性相互组合，才能最好地达到垂直绿化预期功能。

在目前的研究中，已经有了对不同垂直绿化植物抗性和特性的研究方法与实践。研究范围主要有垂直绿化植物的滞尘能力、降温增湿能力、抗旱性、光环境适应能力、对二氧化硫的净化能力等。通过对这些已有的研究方法和成果进行总结，可以得出一些通用的实验方法和理论，在未来的植物选择中，能直接选择抗性与预期功能最符合的植物或者在备选植物中使用最佳测试方法。

2.3.1滞尘能力研究：通过室内模拟测试叶片最大滞尘量、数码相机拍照结合Photoshop软件测量叶面滞尘面积、干燥称量滞尘重量等方法测试6种垂直绿化植物（油麻藤、常春藤、金银花、西洋杜鹃、法国冬青、红花檵木）的滞尘能力。结果为：单位叶面积滞尘量的顺序为：红花橙木>金银花>西洋杜鹃>常春藤>法国冬青>油麻藤。单位叶面积最大滞尘量的顺序基本相同：红花橙木>金银花>西洋杜鹃>常春藤>冬青>油麻藤。单株滞尘量顺序为：红花橙木>法国冬青>西洋杜鹃>金银花>油麻藤>常春藤。单位土地面积滞尘量顺序为：红花檵木>金银花>西洋杜鹃>法国冬青>油麻藤>常春藤。同时，在相同尘源条件下，单株叶面积是影响单位土地上这种植物滞尘量大小的关键，其次是该植物的种植密度；叶表面毛被及气孔数目对滞尘能力影响有限，影响滞尘能力的是气孔和毛被的结构特征，通过扫描电镜对叶表面微观结构的观察，不同结构滞留空气中尘埃的能力顺序为：褶皱与突起>沟状结构>网格>蜡质。

2.3.2降温增湿能力研究：在6～8月，选择3天时间，在哈尔滨固定垂直绿化小环境内，进行每小时1次从早上9点到下午5点的温湿度测试。测试植物为三叶地锦和五叶地锦，测量仪器为TI130便携式红外测温仪、HT-3005HA便携式温湿度测量仪。测量结果为三叶地锦附近50m小环境较无绿化环境温度平均降低1.65℃，最大降温幅度为2.4℃，湿度平均增加14.6%，最大增湿17.2%；五叶地锦附近50m小环境较无绿化环境温度平均降低1.65℃，最大降温幅度为2.6℃，湿度平均增加13.5%，最大增湿18.1%。

2.3.3抗旱性研究：采用盆栽控水法，研究油麻藤、常春藤、红花橙木、法国冬青4种垂直绿化植物在干旱胁迫下，生长、生理指标的变化。利用模糊数学隶属函数分析法综合评价4种植物的抗旱性强弱，结果为：红花橙木>油麻藤>法国冬青>常春藤。

2.3.4光环境适应能力研究：选用10种垂直绿化植物（白鹤芋、红掌、彩叶万年青、绿萝、圆叶椒草、鹅掌柴、彩叶凤梨、银边吊兰、肾蕨、巢蕨），使用Li-6400便携式光合作用测定系统测定不同光合参数，绘制相应光合曲线，得出不同植物适应能力最强的光环境。研究结果为：鹅掌柴光饱和点最高，最大净光合速率最高，适应强光能力最好；银边吊兰、白鹤芋、肾蕨、红掌的光补偿点较低，适应弱光能力较强；红掌蒸腾速率较低，具有明显的节水抗旱性，巢蕨和彩叶万年青次之；肾蕨光和潜能高，对弱光利用率最高，其次为彩叶凤梨。

2.3.5对二氧化硫的净化能力研究：采用静态熏气法对3种垂直绿化植物（爬山虎、云南黄馨、野蔷薇）进行了8h不同浓度（3mg/m³、12mg/m³、50mg/m³）的二氧化硫熏气处理，检测了二氧化硫对3种植物叶片中的叶绿素、抗坏血酸、游离氨基酸、可溶性蛋白、脯氨酸含量的影响，得出了3种植物对二氧化硫的净化能力。试验结果表明，3种植物平均净化二氧化硫能力为：野蔷薇>云南黄馨>爬山虎。

2.4根据综合效益选择植物材料

在垂直绿化方案选择中，最大的决定条件之一就是成本预算。如何降低绿化成本，提高绿化效益一直是困扰垂直绿化发展的难题。在植物的选择上，如何降低成本而提高垂直绿化效益，应该从3个方面入手选择植物材料。

2.4.1选择低成本植物。可以从本土植物、野生植物、多年生草本植物、繁殖能力强的植物人手选择，在保持景观效果的同时，最大程度降低采购、运输的成本。

2.4.2选择低养护植物。如选择抗旱性低灌溉植物，豆科类低肥料植物，樟科类低虫害植物，减少灌溉施肥药物的使用，合理搭配植物，减少植物的死亡补种消耗。

2.4.3选择高效益植物。在可以采摘的区域，如室内，可以使用蔬菜、水果等具有经济价值的植物，提高后期收入；在实验室可以使用正在进行研究的植物，实验结合绿化效果，增加科研效益；在商业区，使用色泽美丽的植物，增加城市知名度，从旅游业方向增加垂直绿化效益。

在植物的选择上，要提高综合效益，就要多方向考虑，同时要对植物材料的采购和养护价格做出更多的了解，通过实验，将不同植物的价格和效益透明化，就能够较为容易地在垂直绿化方案上做出综合效益最高的植物选择。

3植物材料在垂直绿化的中研究方向

3.1完善垂直绿化植物相关研究

尽管对于垂直绿化植物方面的研究已经有所成果，但是这些成果是不完善且远远不够的。在未来的研究中，必须进一步地完善相应的研究。

3.1.1应该继续完成垂直绿化植物区域表。做出地域性垂直绿化植物筛选培育，为植物的选择提供大范围和更多的原材料。

3.1.2应该更优化植物的种植方式。尝试不同植物在不同辅助结构中的表现测试，跟踪记录已有的垂直绿化种植方式生长情况，根据反馈效果对植物种植方式进行更优化组合。

3.1.3应该优化植物的选择配置。在抗性组合上，选择合理配置，形成区域内抗性最佳的垂直植物组合模式；在景观效果上，注重色彩、质感、密度的组合，达到视觉效果最佳；在节能环保上，注重植物降温增湿、驱蚊遮光等效应，打造建筑景观一体化未来城市；在人文关怀上，注重植物的气味、经济收益、色彩变化，缓解都市人的内心焦虑，满足回归自然的心愿。

3.2电脑软件模拟成景效果

在垂直绿化的最终效果设计上，攀援植物有着很强的生长优势和较低的种植成本，但是不易预测和控制最后成景效果，模块化种植又有着灵活布局，即时成景的优势，在未来的垂直绿化中，为了景观效果的稳定和丰富，大面积的垂直绿化会走向多种植物组合的模式。因此，在相应的环境中，对可以用于垂直绿化的植物进行测试，并记录不同植物的生长形态和生长速率，录入计算机后形成模拟植物生长数据库。在未来测试中，利用相应软件，根据所需图案和效果选择植物，进行模拟生长，减少植物墙空白时间，根据不同植物的生长速率和周期性的叶片变色、开花、结果等变化进行景观控制性组合，达到垂直绿化效果可预见性控制。

3.3设计行业、商业、政府与个人的多向合作

垂直绿化在国外已经兴起多年，但是在国内仍然处于试驗性阶段，政府扶持是很重要的因素。在国外，对垂直绿化有着法律强制性和政策扶持性原则，可以供我们国家垂直绿化发展借鉴。

同时，我们不能一味去追求引入高技术含量设备和异域植物，而忽略本土植物和传统种植方式，垂直绿化的发展中必不可少的还有对于景观的把控和设计环节。只要对植物选择合理，设计效果巧妙，即使使用如地锦类的植物进行最简单粗放的贴壁种植，也可以形成非常优美的绿化效果。提高设计师的见识和水平也是未来垂直绿化植物设计的重要章程。

对于都市环境，寸土寸金的垂直绿化，和需要大版面才能起到震撼效果的广告业不谋而合，如果广告业能结合垂直绿化进行宣传，不仅可以减少广告对城市的二次污染，而且可以节约政府对于垂直绿化的投资，这样的尝试已经有过不少，而且受到群众的欢迎。

对于大面积的垂直绿墙，投入会比较大，而将垂直绿化引入个人家庭和办公室，由个人自发养护，则相应管理投入较少。未来应该鼓励和扶持办公楼和居民区自发性垂直绿化，给予植物种子、幼苗免费发放或者垂直绿化补助政策，加强群众对城市垂直绿化建设参与的积极性，聚少成多。

4结语

总的来说，垂直绿化技术在我国还属于一门新兴的绿化手段，有着广阔的发展前景，但是我们不能够盲目地大面积实施垂直绿化，必须对植物和环境进行足够的实验和测试，权衡利弊，确定是否采用垂直绿化，再选出最优方案再进行小面积尝试，建立成功模型再逐步推广。