杭州市屋顶农场作物资源调查及发展对策

何梓群，刘雷，顾兴国，陈斯佳，赖齐贤*

(1.浙江农林大学 农业与食品科学学院，浙江 杭州 311300； 2.浙江省农业科学院 农村发展研究所，浙江 杭州 310021)

近年来，随着浙江省供给侧结构性不断深入，创意农业、智慧农业、循环农业等理念越来越契合浙江农业的发展。屋顶农场作为现代都市农业发展潮流，秉承绿色发展的理念，以新品种、新技术、新设备、新材料、新模式为依靠，利用城市建筑第五立面发展农业，能够增加居民粮食供给，缓解城市热岛效应，美化城市环境。目前已在浙江、上海、北京、广东等地有了诸多实践，是未来农业发展中的新兴生态产业[1-2]。本研究基于对杭州市12处屋顶农场的实地调查，对农作物种植现状进行总结，针对性提出合理建议，以期为屋顶农场的建设提供参考。

1 资料与方法

浙江省屋顶农业起步较早，浙江省农业科学院自2004年起开展了屋顶农业的研究与应用，2014年已在全省建立15个不同类型是试验示范基地，杭州市对屋顶农场的探索颇多，实施“平改绿”项目75个，绿化屋顶超过40万m2[3-4]。目前，杭州市屋顶农场根据其组织形式大致可分为企业自发型、科学试验型、校园科普教育型、农户自发型等多种形式。企业自发型屋顶农场其主要由企业投资者根据其需求在厂房、写字楼等顶层建造屋顶农场，通常有专人负责管理，主要种植蔬菜用以补充在职员工日常伙食，如千岛湖畔的鼓山工业园区，企业自发形成的一批建在厂房顶上的屋顶菜园；科学试验型主要以科学研究为目的，通常由科研机构建立并组织管理，亦有由科研机构与企业单位协作，科研机构提供技术和试验材料，企业提供场地和日常管理，如浙江省农业科学院与萧山“麦河生态农业”公司协作，在厂房顶部搭建了蔬菜种植大棚，采用雾培、水培、基质栽培等技术进行蔬菜生产，探索屋顶种植技术；校园科普教育型其主要以学校为主导，通过自发或与科研机构合作的形式，在学校教学楼顶部建造屋顶农场，主要以为学生提供学习实践、科普教育、科学研究为目的，如濮家小学、崇文世纪城实验学校、学军小学、丁兰试验中学、浙江理工大学等，实现了校园与农园的结合，同时宣传了绿色、循环的理念；农户自发型主要为居民根据其对绿色、健康蔬菜的需求，在自家屋顶上或者有条件的公共建筑屋顶上建造的屋顶农场，如头格村、智格村、望江家园等居住小区内，居民自发形成了屋顶菜园，生产健康蔬菜供家人食用。

2018年5—10月项目组对杭州市12处屋顶农场进行了全面调查，包括农场建设时间、规模，农作物种类、种植方式、灌溉方式等，通过现场记录、室内鉴定等方式，建立数据库，用Excel进行数据的整理与统计。

2 结果与分析

2.1 基本情况

杭州市屋顶农场实地调研的结果见表1。

表1 杭州市屋顶农场实地调研的基本情况

2.2 作物种类

调查表明，杭州市屋顶农场种植农作物共82种，隶属30个科63个属。蔬菜20个科44个属62个种类，包括十字花科10个、葫芦科9个、茄科7个、百合科6个、豆科5个、菊科5个、伞形科4个，唇形科、禾本科、旋花科各2个，胡麻科、三白草科、睡莲科、天南星科、苋科、泽泻科、莎草科、姜科、锦葵科、楝科各1个。其中，叶菜类蔬菜21种，果菜类蔬菜18种，茎菜类蔬菜18种，种子蔬菜6种，根和花类蔬菜各2种。

十字花科和葫芦科的蔬菜比重较高，共19种，约占蔬菜种类的31%。蔬菜种植种类按生长习性可分为陆生蔬菜和水生蔬菜，以陆生蔬菜为主，共57种。栽种较为普遍的蔬菜有大白菜、玉米、茄子、辣椒、苋菜、莴苣、苦麦菜、长豇豆、花生、番薯、黄瓜、甘蓝等，大多为一二年生作物，少部分多年生作物如韭菜、葱、芦笋、鱼腥草等亦有种植。水生蔬菜主要以莲藕、荸荠、慈姑、茭白等为主。

蔬菜上市具有夏季多瓜果类蔬菜、秋季多茎菜类蔬菜、冬季多叶菜类蔬菜的特点。由表2可知，夏季上市蔬菜共计33种，其中果菜类有14种，占42.4%；秋季上市蔬菜共计16种，其中茎菜类蔬菜8种，占50.0%；冬季上市蔬菜16种，其中叶菜类蔬菜10种，占62.5%。

表2 不同食用部位蔬菜上市季节的种类

果树共计11科19个属20种，其中以蔷薇科植物为主，有7种；芸香科3种，桑科2种，杜鹃花科、禾本科、猕猴桃科、葡萄科、石榴科、柿科、鼠李科、杨梅科各1种。农场果树种植分为零散种植和成片种植，零散种植的果树主要有柑橘、枇杷、无花果、枣、樱桃、石榴等，管理上以自然生长为主，成片种植大多以葡萄、桃为主，管理较为精细。按水果上市时间可分为，春季上市的有草莓、樱桃，夏季上市的有蓝莓、葡萄、李、桃、无花果、桑、杨梅，秋季上市的有猕猴桃、沙梨、石榴、柿子、金桔、柚、柑橘、山楂、枣、甘蔗。

3 屋顶农场发展的不足

3.1 夏季农场需水量大，灌溉方式有待改进

夏季农场种植瓜果类和叶菜类比重较高，由于高温植物蒸腾作用强，需水量较大。屋顶农场承重能力有限，种植土层厚度较薄，一般蔬菜种植土层厚度为30 cm，果树种植土稍厚在50～60 cm[5]，土壤蓄水能力差，且大多选取轻基质[6]，主要原料成分有泥炭、珍珠岩、蛭石、椰糠、椰丝、农林废弃物等，具有蒸发量大，失水快等不足；部分农场依照屋顶花园的做法，在种植土下布置了3 cm的蓄排水层，但应对夏季高温仍心有余而力不足。据调查，目前屋顶农场大多采用人工灌溉，夏季高温天气下，1 000 m2屋顶农场平均覆土厚度30 cm，白天需漫灌2～3次，每次需灌溉40 min左右，每天大概花费2 h管理屋顶农场，灌溉时间较为分散，农户时间利用率不高，灌溉不及时易导致减产，农场灌溉方式有待改进。

3.2 蔬菜种植复种指数高，易对屋面结构产生影响

农场种植以叶菜类作物种植为主，叶菜类如小白菜、韭菜等生产周期在30～50 d左右，生长周期较短，土地复种指数相对较高。夏季的频繁灌溉以及复合肥的施加会影响土壤的理化性质，导致土壤板结。通常屋顶农场为保护建筑屋面不受农业耕作影响，屋顶平面与种植层常会构建防水层和保护层，既可以防止灌溉用水渗漏，又可以阻断农作物根系对建筑屋顶的影响，还可以防止由于农业耕作而对建筑平面产生机械损伤。由于屋顶种植土厚度较薄，过短的作物生产周期增加了土壤的翻耕次数，板结的土壤加大了翻耕难度，一定程度上会对农场保护层产生不利影响，增加了屋顶平面产生损伤的几率，如果建筑屋面的保护层和防水层被损伤，会导致建筑屋面漏水，植物根系会透过屋面缝隙，对其内部结构进一步破坏，影响建筑安全性。

3.3 部分果树管理不当，存在一定安全隐患

农场种植的果树类型中部分果树种类如枇杷、柿子，由于农户疏于对果树的管理，放任其自然生长导致树形较为高大，但枝条较细，果实成熟时农户采摘存在安全隐患。屋面种植果树根系生长浅，受强风影响存在被吹倒的风险，存在一定的安全隐患。桃子、沙梨、李等落叶果树种植距排水口近，秋季落叶和夏季的落果可能会对排水口产生堵塞，影响屋面正常排水，屋顶雨水满溢会对楼下房间产生不良影响，过长时间的大水浸泡会导致果树根系腐烂，果树死亡。梨、柿子等果树根系自然分布较深，屋顶种植土厚度有限，多年种植后果树根系生长可能会对防护层以及屋面产生一定的影响，由根系生长导致的屋面保护层破坏将会引起屋面漏水，且难以修复。

4 建议

4.1 注重创新，利用水培和模块化种植构建屋顶农场

夏季屋顶农场阳光较强烈，植物需水量大，土培形式对灌溉技术较为严苛，雾培技术成本较高，采用屋顶水培是较好的选择。传统的水培是在容器内采用营养液代替土壤，向植物提供水分、养分、氧气等生长因子，使植物能够正常生长[7]。若将整个屋面作为一个大型容器，在屋面顶层设置模块化可拆卸的种植板，根据作物生长特点设置不同类型的种植板，通过简易的更换就可满足作物种植需求，通过水培的形式可以避免耕作器械对屋面防护层的损伤；另外模块板和屋面可构成一幅拼图，不同的图案设计可由模块板位子的变化来达成，增加趣味性。将整个屋面设计成蓄水池能够较好的缓解夏季灌溉问题；水的比热容高能够减少建筑顶层温度浮动，从而减少屋面因热胀冷缩产生的细小缝隙。屋面长期由营养液覆盖，保护层始终处于膨胀状态，建筑表面原有的细小缝隙被闭合，降低了屋面漏水的几率。

4.2 因地制宜，选取适宜的农作物品种与种植制度

蔬菜选择要因地制宜，原则上优先选取“夏耐旱、冬耐寒、低维护”的品种，杭州夏季入伏时间在7月中旬到8月中旬，有些年份入伏能达40 d，屋顶农场夏季地表温度近50 ℃，故在选择作物时要挑选一些根系较为发达，具有深而广的储水性和调水网络，具有受旱后有较强的水分补偿能力的作物品种，亦可选择具有较强储水器官的作物，如茎菜类蔬菜的洋葱、菊芋具有较好的储水器官，抗旱能力相较瓜果类和叶菜类蔬菜更强，适宜在夏季种植。此外，可以结合套种等农业种植制度，利用农作物高度以及抗旱能力等特性，有梯度的进行种植，农作物套种可以平衡土壤肥力，如叶菜类、果菜类对磷元素需求较多，茎菜类对钾元素需求较多，套种后可以改善土壤结构，恢复土壤肥力，部分作物套种可以相互产生影响，减少病虫害的困扰，提升农产品品质，既可以满足植物生长需求，又可以增加农场的生产效率。

4.3 加强管理，通过轻剪和施肥合理控制果树生长空间

果树的种植需要加强管理，根据不同果树生长习性，通过对其进行矮化处理，有利于控制果树树形和丰产，在果树种苗选取时避免选择实生苗，施肥时诱导根系横向生长，减少植物根系对屋面的影响。研究表明，选取主干高度低的枇杷，在采取摘心或拉枝等轻剪为主的管理后，可以矮化树形，增加植株的抗冻能力，促进幼龄枇杷早果，并且保持一定的丰产和持续生产性[8]。矮化后的果树可以避免高空采摘的不便，降低强风对果树的影响，减少安全隐患。果树的根系垂直分布范围主要是在20～100 cm的土层内，在土壤的分布表现出明显的层性，上层根系主要吸收土壤养分，下层根系主要吸收微量元素，且果树的根系存在趋肥特性。通过将有机肥料施在远离墙体距在根系集中分布层稍远处，诱导根系横向生长，减少对屋顶平面的影响，同时可形成强大根系，扩大吸收面积，增强果树的抗逆性。

5 小结

屋顶农场虽然存在许多不足之处，但农场作物种类选取较为丰富，目前的屋顶农场在种植技术和农作物种类方面基本满足居民种植需求。农场的管理应当顺应时代发展的潮流，藉由创新为起点，改变农场的构建模式；因地制宜，择优选择作物品种和种植模式；科学管理，保障作物生产和人居安全。随着今后品种、技术、材料等不断创新，屋顶农场必将弥补先天不足，并逐渐成为城乡居民一种新的生活方式。