廣州地區地毯式屋頂綠化植物篩選及其評價

張繼方 張俊濤 劉文 王偉 賀漫媚 李許文 代色平

摘 要 通過對廣州地區廣泛收集引種的鄉土植物，以及現有栽培的地毯式屋頂綠化植物種類品種的栽培觀察，初步篩選適合廣州地區地毯式屋頂綠化的植物共39科65屬85個種類品種。利用自行構建的廣州地區地毯式屋頂綠化綜合評價模型對85個種類品種進行評價，其中有21個種類品種適合在廣州地區地毯式屋頂綠化中大規模推廣應用。

關鍵詞 地毯式屋頂綠化 ；植物篩選 ；評價 ；廣州

分類號 TU986

隨著城市居民生活水平與文化水平的不斷提高，人們對居住環境的要求也日益明顯，從而對城市綠化提出了更高的要求。為了緩解城市綠化用地的嚴重不足，作為向空間索取綠化面積的屋頂綠化成了提高城市綠化覆蓋率的一條重要途徑[1]，得到了越來越多的重視。根據屋頂綠化選用的植物類型和景觀特點，屋頂綠化的模式有花園式、棚架式、地毯式等3種[2]。而地毯式（指在屋頂種植各種低矮的地被植物或草坪草）具有低重量、低成本、臺風風險小、綠化效果好、管理粗放等優點，是目前廣州市屋頂綠化的主要模式。

盡管廣州市的屋頂綠化在國內起步較早，但對于地毯式屋頂綠化植物的篩選，仍集中在一些景天科植物的研究上，品種相對單一，色彩單調、群落多樣性低，同時也帶來了一些如病蟲害、黃化斑點等負面問題[3]。為豐富廣州地區地毯式屋頂綠化植物種類多樣性和穩定性，本研究通過對廣州地區廣泛收集引種的鄉土植物以及現有栽培的種類品種的栽培觀察，初步篩選出表現良好的植物種類，并通過層次分析法（Analytic Hierarchy Process， 簡稱AHP）對其進行綜合評價[4]，并在此基礎上構造了屋頂綠化植物綜合評價模型，進一步提高廣州地區地毯式屋頂綠化植物篩選的有效性、可靠性和可行性，為今后廣州地區屋頂綠化建設提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 廣州地區地毯式屋頂綠化植物篩選依據

1.1.1 廣州地區的氣候概況

廣州市地處南亞熱帶，位于北緯23°05′～23°20′，東經113°20′～113°35′，總面積約7 434.4 km2，其氣候屬南亞熱帶典型的季風海洋性氣候，具有溫暖多雨、光熱充足、溫差較小、夏季長、霜期短等氣候特征。年平均氣溫為21.9～22.8℃，年極端最高氣溫為38.6～39.3 ℃，年極端最低氣溫為0.0～2.3 ℃，年降水量在1 384.4～2 278.3 mm[5]。雨季較長，一般從3～10月份，其中5、6月份雨量最多。另外廣州每年6～11月都不同程度受臺風的影響，以8、9月居多，臺風過后常為連續數天大雨[3]。因此，廣州的氣候特點可以用熱、濕、風來概括。

1.1.2 屋頂綠化的立地條件

屋頂受到各種自然條件的限制，其生態環境與地面有明顯的不同，在光照、溫度、濕度、土壤基質等方面均有很大的差異[6]。

1.1.2.1 屋頂種植基質輕且薄

受建筑荷重的限制，屋頂綠化一般要求種植層的厚度較淺，而且基質較輕，這將對屋頂綠化植物的篩選有一定的約束，除了考慮植物自身可能的自重外，還需考慮植物的高度和根系，防止植物倒伏以及根系對屋面的穿透影響。

1.1.2.2 屋頂種植基質水分保持差

屋頂綠化的下墊面大都是混凝土，種植土被建筑物完全與大地隔離，所需的水分只能完全依靠自然降水和澆灌；在雨季，雨量過多，屋頂排水緩慢，土壤有短時間積水，植物易因不耐濕而死亡；在旱季，加上屋頂白天的高溫，植物又容易出現脫水而枯萎[7]。

1.1.2.3 屋頂種植基質溫度變幅大

屋頂外表面材料多以水泥鋼筋等硬質材料為主，其熱容量小，缺少了大地土壤的調節，易吸熱也易散熱，使得基質的溫度變化幅度大。盡管晝夜溫差大有利于植物的營養積累，但一旦溫差的變化幅度和變化速度超過植物的承受能力，則容易造成夏天溫度特別高，會灼傷植物根部；而冬季溫度特別低，又會使植物根部受到冷害。

1.1.2.4 屋頂風力較大

建筑屋頂位置高，空氣流暢，風力大過地面風速，空氣濁度比地面低，有利的方面是利于屋頂綠化植物的通風透氣；不利的方面是風力過大時，較大枝干繁茂的植物容易倒伏和折斷，加上種植的基質層薄且輕，使得屋頂植物抗風能力弱，尤其是在多臺風季節。

1.1.2.5 屋頂種植基質中的養分更易流失

由于屋頂日照強度和風力大，植物的蒸騰作用強烈，基質的水分蒸發也快，因此灌溉次數比地面種植要更多，加上廣州地區的雨季時間長，這樣就導致基質中的營養元素也更易流失，植物也就更易出現營養不足的現象。

1.2 廣州地區地毯式屋頂綠化植物選擇標準

根據廣州地區的氣候特點和屋頂立地條件的限制，廣州地區地毯式屋頂綠化篩選的植物最好具有下列特點。

1.2.1 抗逆性強，養護管理粗放

由于屋面環境較為特殊，要求植物具有耐旱、耐寒、耐高溫、耐水濕、耐貧瘠、耐強風、耐強光照、抗病蟲害、能忍受夏季高熱風、冬天能露地越冬等特點。為了減少養護管理成本，除了抗逆性強外，還要求植物移栽容易成活、不需怎么修剪或耐修剪等。

1.2.2 根系淺，穿透力弱，擴張能力強

地毯式屋頂綠化使用的植物主要是低矮的多年生草本和灌木，要求其根系為須根系或淺根性，能夠適宜淺薄的基質層，并且以廣州地區的鄉土品種或是引種馴化成功的現有栽培品種為佳。草本類的還要求分蘗能力強，或者具有匍匐莖或地下橫走的根莖，以使植株能更快地覆蓋地面。

1.2.3 觀賞性狀良好，抗污染

地毯式屋頂綠化植物要求四季常綠，株型整齊緊湊，有觀花價值更佳，面積較大的盡量選擇幾種植物進行景觀組合、色塊搭配等。鑒于目前空氣污染比較嚴重的情況，所選擇的植物還要求具有較強的抵抗空氣污染和吸附PM2.5的能力。

1.3 廣州地區地毯式屋頂綠化植物綜合評價方法

1.3.1 地毯式屋頂綠化植物評價指標的確定

通過現場觀測、資料調研和專家咨詢法，初步得到的廣州地區地毯式屋頂綠化植物所需評價指標有17個，分別是耐旱性（P1）、耐熱性（P2）、耐寒性（P3）、耐陽性（P4）、耐濕性（P5）、耐貧瘠性（P6）、抗風性（P7）、抗病蟲害性（P8）、蓋度（P9）、葉期（P10）、花期（P11）、繁殖難易程度（P12）、成坪速度（P13）、根系性狀（P14）、種植層厚度（P15）、耗能程度（P16）和管理養護程度（P17）。

1.3.2 屋頂綠化植物評價指標的評分標準

各具體指標的評分標準是在對篩選出的地毯式屋頂綠化植物的生物學特性、觀賞性及生長適應性充分觀察的基礎上，通過參考前人評價體系并咨詢專家意見，制定評分標準（表1）。該評分標準的分值采用10分制[4]，以10、8、6、4、2分值分別代表好、較好、中等、差、極差。

1.3.3 綜合評價的計算方法

充分利用相關專家、學者、技術人員的經驗和判斷，對屋頂綠化中定量和非定量因素進行統一測度，通過兩兩比較方案或目標的相對重要性，構造判斷矩陣，計算判斷矩陣的最大特征根和特征向量，進而得到方案或目標相對重要性的定量化描述。采用絕對評定選擇法[8]，通過matlab 7.0 軟件計算標準層（P）相對于目標層（A）的總排序權值（W）的加權綜合，綜合評價值計算公式：A=P1×W1+P2×W2+...+P12×W12。

1.3.4 判斷矩陣及一致性檢驗

由matlab7.0軟件計算P層各個評價指標相對于所屬準則層（C層）的加權值后，再與C層對A層的加權值進行加權綜合，即可得P層相對于A層的總排序權值。根據總目標A的要求并借鑒前人成熟的綜合評價模型[9-10]，首先構造判斷矩陣，按照1、3、5、7、9比率標度使之定量比，進一步通過兩兩比較，得出第2層因素相對于第1層的比較判斷矩陣A～C；第3層因素相對于第2層的比較判斷矩陣C～P，共4個判斷矩陣，得出P層對C層、C層對A層的排序權值，并通過檢驗保證判斷矩陣的一致性。根據AHP理論，當平均隨機一致性指標CR<0.1時，層次總排序具有滿意的一致性，否則需對原判斷矩陣進行調整。本研究計算結果4個矩陣CR都小于0.1，具有滿意的一致性（表2）。

1.4 廣州地區地毯式屋頂綠化植物綜合評價指標體系

根據上述層次分析，參考前人評價體系并咨詢專家意見，對本研究評價指標進行調整和判斷矩陣分析，得到廣州地區地毯式屋頂綠化植物綜合評價模型（表3）。該模型包括目標層（A）、準則層（C）、標準層（P）和最底層（D）。選出對目標層約束最強的3個因素構成準則層，即生態適應性（C1）、觀賞性狀（C2）和開發應用潛力（C3）。

2 結果與分析

2.1 廣州地區地毯式屋頂綠化植物的篩選

根據地毯式屋頂綠化植物的選擇標準，結合氣候相似性原則以及現有的研究報道[8-9，11-12]，通過對野外廣泛收集引種的以及現有栽培的種類品種的觀察，初步篩選可能適合廣州地區地毯式屋頂綠化優良的植物共39科65屬85個種類品種（表4），其中廣州地區草本鄉土植物28個種類品種。

2.2 廣州地區地毯式屋頂綠化植物的評價

對上述85個種類品種利用廣州地區地毯式屋頂綠化綜合評價模型進行了評分，其綜合評價值在5.64～9.13，其中綜合評價值在7.0 以上的植物見表5。

將所得綜合評價值分為3個等級（每級不包括上限）：Ⅰ級（≥8.0），即在廣州地區地毯式屋頂綠化中開發應用價值高，可大規模應用及推廣，共有21種；Ⅱ級（≥7.5），即在廣州地區地毯式屋頂綠化中開發應用價值較高，可適度應用，共有21種；Ⅲ級（≥7.0），即在廣州地區地毯式屋頂綠化中有一定的應用價值，可作為配植，共有17種；綜合評價值在7.0以下的植物多為對環境要求較高，在地毯式屋頂綠化中適應性較差，可暫不應用。

3 討論

由于目前屋頂綠化的技術五花八門，難于形成嚴格執行的技術規范；另外，一些具有地方特色的鄉土植物及外來新優植物等資源開發的速度相對滯后，使得自然界中很多優良植物材料尚未被開發應用。相信在科研人員的不懈努力下，隨著植物資源的不斷開發，屋頂綠化對建筑物的荷重、防滲漏等技術方面的不斷提高，適合于屋頂綠化的植物種類必將會越來越豐富。

構建廣州地區地毯式屋頂綠化植物綜合評價體系，并運用AHP層次分析法對其進行評價，可以使視覺美感、生態應用開發潛力的程度、功能性等一些抽象性評價的因素定量化，從而具有相對較為全面、客觀及科學的優點，這為提高廣州地區地毯式屋頂綠化植物的篩選起到一定的指導作用。同時，本研究的評價體系也存在著一定的局限性，因為單一的評價體系并不能完全客觀地反映出不同植物的開發價值，如隨著屋頂綠化相關配套實施的改進，使原本不大適合在屋頂種植的植物也具有一定的開發應用價值。

參考文獻

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