杭州市屋頂農場作物資源調查及發展對策

何梓群，劉雷，顧興國，陳斯佳，賴齊賢*

(1.浙江農林大學 農業與食品科學學院，浙江 杭州 311300； 2.浙江省農業科學院 農村發展研究所，浙江 杭州 310021)

近年來，隨著浙江省供給側結構性不斷深入，創意農業、智慧農業、循環農業等理念越來越契合浙江農業的發展。屋頂農場作為現代都市農業發展潮流，秉承綠色發展的理念，以新品種、新技術、新設備、新材料、新模式為依靠，利用城市建筑第五立面發展農業，能夠增加居民糧食供給，緩解城市熱島效應，美化城市環境。目前已在浙江、上海、北京、廣東等地有了諸多實踐，是未來農業發展中的新興生態產業[1-2]。本研究基于對杭州市12處屋頂農場的實地調查，對農作物種植現狀進行總結，針對性提出合理建議，以期為屋頂農場的建設提供參考。

1 資料與方法

浙江省屋頂農業起步較早，浙江省農業科學院自2004年起開展了屋頂農業的研究與應用，2014年已在全省建立15個不同類型是試驗示范基地，杭州市對屋頂農場的探索頗多，實施“平改綠”項目75個，綠化屋頂超過40萬m2[3-4]。目前，杭州市屋頂農場根據其組織形式大致可分為企業自發型、科學試驗型、校園科普教育型、農戶自發型等多種形式。企業自發型屋頂農場其主要由企業投資者根據其需求在廠房、寫字樓等頂層建造屋頂農場，通常有專人負責管理，主要種植蔬菜用以補充在職員工日常伙食，如千島湖畔的鼓山工業園區，企業自發形成的一批建在廠房頂上的屋頂菜園；科學試驗型主要以科學研究為目的，通常由科研機構建立并組織管理，亦有由科研機構與企業單位協作，科研機構提供技術和試驗材料，企業提供場地和日常管理，如浙江省農業科學院與蕭山“麥河生態農業”公司協作，在廠房頂部搭建了蔬菜種植大棚，采用霧培、水培、基質栽培等技術進行蔬菜生產，探索屋頂種植技術；校園科普教育型其主要以學校為主導，通過自發或與科研機構合作的形式，在學校教學樓頂部建造屋頂農場，主要以為學生提供學習實踐、科普教育、科學研究為目的，如濮家小學、崇文世紀城實驗學校、學軍小學、丁蘭試驗中學、浙江理工大學等，實現了校園與農園的結合，同時宣傳了綠色、循環的理念；農戶自發型主要為居民根據其對綠色、健康蔬菜的需求，在自家屋頂上或者有條件的公共建筑屋頂上建造的屋頂農場，如頭格村、智格村、望江家園等居住小區內，居民自發形成了屋頂菜園，生產健康蔬菜供家人食用。

2018年5—10月項目組對杭州市12處屋頂農場進行了全面調查，包括農場建設時間、規模，農作物種類、種植方式、灌溉方式等，通過現場記錄、室內鑒定等方式，建立數據庫，用Excel進行數據的整理與統計。

2 結果與分析

2.1 基本情況

杭州市屋頂農場實地調研的結果見表1。

表1 杭州市屋頂農場實地調研的基本情況

2.2 作物種類

調查表明，杭州市屋頂農場種植農作物共82種，隸屬30個科63個屬。蔬菜20個科44個屬62個種類，包括十字花科10個、葫蘆科9個、茄科7個、百合科6個、豆科5個、菊科5個、傘形科4個，唇形科、禾本科、旋花科各2個，胡麻科、三白草科、睡蓮科、天南星科、莧科、澤瀉科、莎草科、姜科、錦葵科、楝科各1個。其中，葉菜類蔬菜21種，果菜類蔬菜18種，莖菜類蔬菜18種，種子蔬菜6種，根和花類蔬菜各2種。

十字花科和葫蘆科的蔬菜比重較高，共19種，約占蔬菜種類的31%。蔬菜種植種類按生長習性可分為陸生蔬菜和水生蔬菜，以陸生蔬菜為主，共57種。栽種較為普遍的蔬菜有大白菜、玉米、茄子、辣椒、莧菜、萵苣、苦麥菜、長豇豆、花生、番薯、黃瓜、甘藍等，大多為一二年生作物，少部分多年生作物如韭菜、蔥、蘆筍、魚腥草等亦有種植。水生蔬菜主要以蓮藕、荸薺、慈姑、茭白等為主。

蔬菜上市具有夏季多瓜果類蔬菜、秋季多莖菜類蔬菜、冬季多葉菜類蔬菜的特點。由表2可知，夏季上市蔬菜共計33種，其中果菜類有14種，占42.4%；秋季上市蔬菜共計16種，其中莖菜類蔬菜8種，占50.0%；冬季上市蔬菜16種，其中葉菜類蔬菜10種，占62.5%。

表2 不同食用部位蔬菜上市季節的種類

果樹共計11科19個屬20種，其中以薔薇科植物為主，有7種；蕓香科3種，桑科2種，杜鵑花科、禾本科、獼猴桃科、葡萄科、石榴科、柿科、鼠李科、楊梅科各1種。農場果樹種植分為零散種植和成片種植，零散種植的果樹主要有柑橘、枇杷、無花果、棗、櫻桃、石榴等，管理上以自然生長為主，成片種植大多以葡萄、桃為主，管理較為精細。按水果上市時間可分為，春季上市的有草莓、櫻桃，夏季上市的有藍莓、葡萄、李、桃、無花果、桑、楊梅，秋季上市的有獼猴桃、沙梨、石榴、柿子、金桔、柚、柑橘、山楂、棗、甘蔗。

3 屋頂農場發展的不足

3.1 夏季農場需水量大，灌溉方式有待改進

夏季農場種植瓜果類和葉菜類比重較高，由于高溫植物蒸騰作用強，需水量較大。屋頂農場承重能力有限，種植土層厚度較薄，一般蔬菜種植土層厚度為30 cm，果樹種植土稍厚在50～60 cm[5]，土壤蓄水能力差，且大多選取輕基質[6]，主要原料成分有泥炭、珍珠巖、蛭石、椰糠、椰絲、農林廢棄物等，具有蒸發量大，失水快等不足；部分農場依照屋頂花園的做法，在種植土下布置了3 cm的蓄排水層，但應對夏季高溫仍心有余而力不足。據調查，目前屋頂農場大多采用人工灌溉，夏季高溫天氣下，1 000 m2屋頂農場平均覆土厚度30 cm，白天需漫灌2～3次，每次需灌溉40 min左右，每天大概花費2 h管理屋頂農場，灌溉時間較為分散，農戶時間利用率不高，灌溉不及時易導致減產，農場灌溉方式有待改進。

3.2 蔬菜種植復種指數高，易對屋面結構產生影響

農場種植以葉菜類作物種植為主，葉菜類如小白菜、韭菜等生產周期在30～50 d左右，生長周期較短，土地復種指數相對較高。夏季的頻繁灌溉以及復合肥的施加會影響土壤的理化性質，導致土壤板結。通常屋頂農場為保護建筑屋面不受農業耕作影響，屋頂平面與種植層常會構建防水層和保護層，既可以防止灌溉用水滲漏，又可以阻斷農作物根系對建筑屋頂的影響，還可以防止由于農業耕作而對建筑平面產生機械損傷。由于屋頂種植土厚度較薄，過短的作物生產周期增加了土壤的翻耕次數，板結的土壤加大了翻耕難度，一定程度上會對農場保護層產生不利影響，增加了屋頂平面產生損傷的幾率，如果建筑屋面的保護層和防水層被損傷，會導致建筑屋面漏水，植物根系會透過屋面縫隙，對其內部結構進一步破壞，影響建筑安全性。

3.3 部分果樹管理不當，存在一定安全隱患

農場種植的果樹類型中部分果樹種類如枇杷、柿子，由于農戶疏于對果樹的管理，放任其自然生長導致樹形較為高大，但枝條較細，果實成熟時農戶采摘存在安全隱患。屋面種植果樹根系生長淺，受強風影響存在被吹倒的風險，存在一定的安全隱患。桃子、沙梨、李等落葉果樹種植距排水口近，秋季落葉和夏季的落果可能會對排水口產生堵塞，影響屋面正常排水，屋頂雨水滿溢會對樓下房間產生不良影響，過長時間的大水浸泡會導致果樹根系腐爛，果樹死亡。梨、柿子等果樹根系自然分布較深，屋頂種植土厚度有限，多年種植后果樹根系生長可能會對防護層以及屋面產生一定的影響，由根系生長導致的屋面保護層破壞將會引起屋面漏水，且難以修復。

4 建議

4.1 注重創新，利用水培和模塊化種植構建屋頂農場

夏季屋頂農場陽光較強烈，植物需水量大，土培形式對灌溉技術較為嚴苛，霧培技術成本較高，采用屋頂水培是較好的選擇。傳統的水培是在容器內采用營養液代替土壤，向植物提供水分、養分、氧氣等生長因子，使植物能夠正常生長[7]。若將整個屋面作為一個大型容器，在屋面頂層設置模塊化可拆卸的種植板，根據作物生長特點設置不同類型的種植板，通過簡易的更換就可滿足作物種植需求，通過水培的形式可以避免耕作器械對屋面防護層的損傷；另外模塊板和屋面可構成一幅拼圖，不同的圖案設計可由模塊板位子的變化來達成，增加趣味性。將整個屋面設計成蓄水池能夠較好的緩解夏季灌溉問題；水的比熱容高能夠減少建筑頂層溫度浮動，從而減少屋面因熱脹冷縮產生的細小縫隙。屋面長期由營養液覆蓋，保護層始終處于膨脹狀態，建筑表面原有的細小縫隙被閉合，降低了屋面漏水的幾率。

4.2 因地制宜，選取適宜的農作物品種與種植制度

蔬菜選擇要因地制宜，原則上優先選取“夏耐旱、冬耐寒、低維護”的品種，杭州夏季入伏時間在7月中旬到8月中旬，有些年份入伏能達40 d，屋頂農場夏季地表溫度近50 ℃，故在選擇作物時要挑選一些根系較為發達，具有深而廣的儲水性和調水網絡，具有受旱后有較強的水分補償能力的作物品種，亦可選擇具有較強儲水器官的作物，如莖菜類蔬菜的洋蔥、菊芋具有較好的儲水器官，抗旱能力相較瓜果類和葉菜類蔬菜更強，適宜在夏季種植。此外，可以結合套種等農業種植制度，利用農作物高度以及抗旱能力等特性，有梯度的進行種植，農作物套種可以平衡土壤肥力，如葉菜類、果菜類對磷元素需求較多，莖菜類對鉀元素需求較多，套種后可以改善土壤結構，恢復土壤肥力，部分作物套種可以相互產生影響，減少病蟲害的困擾，提升農產品品質，既可以滿足植物生長需求，又可以增加農場的生產效率。

4.3 加強管理，通過輕剪和施肥合理控制果樹生長空間

果樹的種植需要加強管理，根據不同果樹生長習性，通過對其進行矮化處理，有利于控制果樹樹形和豐產，在果樹種苗選取時避免選擇實生苗，施肥時誘導根系橫向生長，減少植物根系對屋面的影響。研究表明，選取主干高度低的枇杷，在采取摘心或拉枝等輕剪為主的管理后，可以矮化樹形，增加植株的抗凍能力，促進幼齡枇杷早果，并且保持一定的豐產和持續生產性[8]。矮化后的果樹可以避免高空采摘的不便，降低強風對果樹的影響，減少安全隱患。果樹的根系垂直分布范圍主要是在20～100 cm的土層內，在土壤的分布表現出明顯的層性，上層根系主要吸收土壤養分，下層根系主要吸收微量元素，且果樹的根系存在趨肥特性。通過將有機肥料施在遠離墻體距在根系集中分布層稍遠處，誘導根系橫向生長，減少對屋頂平面的影響，同時可形成強大根系，擴大吸收面積，增強果樹的抗逆性。

5 小結

屋頂農場雖然存在許多不足之處，但農場作物種類選取較為豐富，目前的屋頂農場在種植技術和農作物種類方面基本滿足居民種植需求。農場的管理應當順應時代發展的潮流，藉由創新為起點，改變農場的構建模式；因地制宜，擇優選擇作物品種和種植模式；科學管理，保障作物生產和人居安全。隨著今后品種、技術、材料等不斷創新，屋頂農場必將彌補先天不足，并逐漸成為城鄉居民一種新的生活方式。