華南地區模塊式垂直綠化栽培基質篩選

羅旭榮，蔣 慧，李悅寧，溫庚金

(深圳市鐵漢一方環境科技有限公司，廣東 深圳 518040)

城市立體綠化，不但能豐富城區園林綠化的空間結構層次和城市立體景觀藝術效果，而且更有助于進一步增加城市綠量，減少熱島效應，吸塵、減少噪音和有害氣體，營造和改善城區生態環境，同時還能保溫隔熱，節約能源，滯留雨水，緩解城市下水、排水壓力等，因此，城市立體綠化越來越受政府和市民的重視和喜愛[1]。垂直綠化是城市立體綠化的重要呈現類型之一，垂直綠化是利用植物材料沿建筑物立面或其他構筑物表面攀附、固定、貼植、垂吊形成垂直面的立體綠化。

目前，我國大多數垂直綠化根據構造方式分為6種類型：模塊式、口袋式、鋪貼式、花盒式、牽引式和造型式[2]。模塊式垂直綠化，是指先沿著墻體搭建鋼骨架作為植物生長的支撐體系，安裝種植槽并添加基質作為植物生長的基礎，再搭配自動控制滴灌系統，對垂直綠化的植物可完全實現人工控制。該垂直綠化系統，采用模塊式單元化管理，各單位之間靠構件連接，便于拆解與維護，與傳統模式相比，既不失美感，又大大降低了維護成本。

綠化植物栽培基質是模塊式垂直綠化的重要組成材料，關系到植物生長狀況以及景觀效果的持續性。栽培基質不但要保證植物正常生長所需的養分和水分，而且作為根系生長的介質要起到支撐和固定植物的作用。選擇質量輕、透氣性好、水肥保持性好、整體固定性好、適宜植物生長等條件的栽培基質是垂直綠化持續化發展必不可少的物質基礎[3]。

1 研究區概況

增城區是廣州市市轄區，位于廣東省中東部、廣州市東部，南與東莞隔江相望，東臨惠州，北界從化，地理坐標：北緯23°05′～23°37′、東經113°32′～114°00′，增城區屬南亞熱帶海洋性季風氣候，炎熱多雨、長夏無冬。但因季風交替遲早及強弱不同，氣候多變，受地勢影響，北部山地與南部平原，氣候亦有差異。受季風影響，增城春多靜風，夏多南風，秋冬風向北。夏秋間常有臺風入侵，風力最大可達11級，對南部地區影響較大。增城的常年平均氣溫21.7 ℃，年降雨量2000 mm左右。

2 研究方法

2.1 試驗方案

經過大量文獻資料查詢，考慮華南地區自然氣候條件狀況和垂直綠化栽培基質特性，本試驗選用4種立體綠化常用材料作為栽培基質的主要原材料，分別為低鹽分格陸谷椰糠、丹麥品氏泥炭土、粗顆粒(陶粒∶椰殼=1∶1，其中陶粒為3～8 mm輕質陶粒，椰殼為1 cm左右)、泥炭土質地細膩、粗纖維含量少，腐殖質含量高；椰糠土質地粗糙而松軟、以粗纖維為主，有機質含量較少，椰糠保水性和透氣性好于泥炭土，但對養分的吸附能力低于泥炭土。根據基質配比情況，試驗設置5種不同的栽培基質(表1)。以測定不同配比的栽培基質理化指標作為判斷依據，共設5種基質種植處理，每個處理重復4次。不同配比的植物種植試驗于2020年4～7月在室外模塊式垂直綠化墻上進行，選擇小葉龍船花、黃金榕、紅桑和福建茶作為種植對象，測定不同配比情況下植物生長指數變化，種植試驗的養護管理在同一水平條件下進行。

表1 不同處理的栽培基質組成及其配比 %

2.2 指標測定

本試驗中的土壤容重與土壤孔隙度指標用環刀法測定：pH值按照基質∶水=1∶5(體積比)浸泡30 min，用COMBI 5000土壤五參數測試儀測定；速效磷采用碳酸氫鈉浸提—硫酸鉬銻抗比色法，速效鉀采用乙酸銨提取法，堿解氮采用擴散法[4]。在本試驗中，使用吸水率來衡量基質的保水性，吸水率指基質吸水后飽和后的含水量，即每單位體積的含水量[5]。植物生長數據以植物生長指數(株高、冠幅)為參考，其中冠幅為東西冠幅和南北冠幅的平均值。

2.3 數據分析

數據分析采用SPSS 22.0軟件完成，Excel 2013軟件制圖。

3 結果與分析

3.1 不同配比對栽培基質理化性質的影響

容重是指單位體積干栽培基質的重量，基質容重的大小取決于自身的質地結構和粒徑大小，容重值的大小反映了栽培基質的整體結構的緊實程度和透氣性。容重過大、結構太緊，基質的透水性和透氣性就差，反之則結構疏松，透水透氣，利于根系的延伸生長[6]。根據數據分析結果來看，5種配比基質容重整體都存在差異，且差異顯著(P<0.05)，隨著泥炭比例的增加，基質容重也變大，基質的干重也隨之增加，其固定植物根系的能力也隨之增強。一般認為栽培基質的容重范圍在0.1～0.8 g/cm3之間為宜，垂直綠化栽培基質考慮到承重情況，參考標準值小于1 g/cm3即可，因此，試驗混配的5種基質容重方面都符合重量標準。

孔隙度是指基質中孔隙體積占基質體積的百分比，孔隙度包括持水孔隙度和通氣孔隙度。基質孔隙度與栽培基質的質地、有機質含量以及結構有著重要關聯，總孔隙度的值越高，越有利于植株生長，隨著孔隙度增大則固定植株根系的效果就會變得越差。基質的通透性優良，栽培基質的通透性與苗木根系的呼吸、水肥吸收等生理代謝活動密切相關，是基質最重要的理化性質參數之一。5種栽培基質的孔隙度如表1所示，各種配比基質之間差異顯著(P<0.05)，孔隙度范圍從82.53%～92.67%之間，表明隨著泥炭土含量的增加，土壤孔隙度逐漸減小，土壤通透性也逐漸減小，垂直綠化的通氣孔隙度要求≥12即可，因此5種配比基質在孔隙度上都符合垂直綠化的要求(表2)。

pH值是栽培基質的理化性質的重要指標之一，其決定了基質養分的活性。大量研究表明，植物栽培基質的pH值在6.0～7.5為宜，但部分植物對基質酸堿度的需求更偏向于酸性，如茉莉等，因此判斷基質的酸堿度不能一概而論，還要考慮到植物種類和品系的不同。德國fall種植基質標準規定簡易花園種植基質pH值在5.5～8.0之間，我國立體綠化行業一般認為栽培基質pH值在5.5～7.5皆可[7]。5種配比基質pH值，隨著椰糠的減少和泥炭配比的增加，pH值呈現下降趨勢，其中T1、T2、T3和T4的pH值都在5.5～7.5范圍內，而T5的pH值為5.4，表明不適宜大多數植物生長。由此可知，T0、T1之間差異不顯著，其他各處理間差異顯著(表2)。

表2 不同配比栽培基質理化性質

3.2 不同配比對栽培基質保水性的影響

土壤保水性能力主要是指土壤保持毛細水的能力。本試驗以測定基質吸水率作為衡量各配比基質的保水性的指標。吸水率是指基質吸水飽和后的含水量，即每單位體積的含水量[8]。屋頂綠化的種植基質的飽和持水量一般控制在30%～50%，最適宜植物生長，而華南地區選擇的綠化植物葉片都比較寬大，蒸發量大，因此飽和持水量一般也會相應增加。2種原材料吸水量都比較大，其中椰糠的保水特性為吸水速率快，水分流失速率慢，泥炭吸收速率慢，更容易流失。結果表明，5種配比基質隨椰糠數量的減少及泥炭的增加，基質吸水率依次下降，T1為76.04%，T5為25.83%。因此，T2、T3、T4這3種基質配比更利于植物的生長(圖1)。

圖1 不同配比基質的吸水率

3.3 不同配比對栽培基質養分的影響

堿解氮包括無機態氮和結構簡單能為作物直接吸收利用的有機態氮，堿解氮的大小表示可供植物近期吸收利用的氮素數量，故又稱速效氮，基質堿解氮含量的多少直接體現了基質對綠化植物的氮素供給狀況。由表3可知，隨著泥炭含量的增加，不同配比基質的堿解氮含量大幅增加，5種配比基質的堿解氮存在顯著差異(P<0.05)，其中不加泥炭的配比為88.74 mg/kg，添加80%泥炭土的配比堿解氮為236.87 mg/kg。表明椰糠的氮含量比較低，泥炭土含量相對要高一些，這與事實相符合。

速效磷是指植物在生長期可直接吸收的磷元素，它直接表明了土壤營養水平和供磷能力，是土壤肥力的重要指標之一[9]。基質的速效磷含量大小則指出了綠化植物在生長期間可直接用于植物吸收的磷素的多少。由表3可知，5種配比的基質速效磷在5.31～10.34 mg/kg之間，其中T1處理基質速效磷的含量最低，T5處理基質的最高。結果表明，T1與T2、T3、T4、T5之間差異顯著，而T3、T4、T5相互之間差異不顯著，但與其他2種配比差異顯著，隨著泥炭土比例的增加，基質中速效磷含量逐步增加，兩者之間呈正比關系。

基質的速效鉀是指基質中易被綠化植物吸收利用的鉀素，鉀元素能改善葉綠體的結構，因此速效鉀含量是表征基質鉀素供應狀況的重要指標之一。由表3可知，不同配比的速效鉀含量隨著泥炭土比例的增加而增加。T1的速效鉀含量最低，為191.95 mg/kg，T5的含量最高，為564.47 mg/kg，5種配比基質之間呈顯著性差異。

3.4 不同配比的栽培基質對植物生長的影響

垂直綠化栽培基質作為綠化植物生長的直接介質，其選用材料、配比比例和持水量等直接影響著垂直綠化植物的生長和綠化工程的觀賞效果。而綠化植物的生長指標則直觀地反映了植物的長勢變化，其株高、冠幅直接關系著綠化植物的綠化效果和觀賞價值[10]。

由圖2可知，不同配比的栽培基質其株高生長幅度不同，其中T1配比基質種植的小葉龍船花在60 d內株高增長了3.13 cm，T2株高增長了4.77 cm，T3株高增長了6.75，T4增長了5.02 cm，T5增長了3.94 cm，株高增長幅度表現為T3>T4>T2>T5>T1。黃金榕在60 d內株高分別增長了3.20、4.58、5.69、3.31、3.12 cm，株高增長幅度表現為T3>T2>T4>T1>T5。紅桑株高分別增長了5.86、7.35、8.67、8.17和6.77 cm，株高增長幅度表現為T3>T4>T2>T5>T1。福建茶株高增長幅度分別為8.85、9.13、10.52、10.92、8.99 cm，株高增長幅度表現為T4>T3>T2>T5>T1。

圖2 不同配比基質4種植物株高生長的變化

由圖3可知，5種配比基質小葉龍船花的冠幅增長幅度從T1～T5依次為3.45、4.99、6.51、5.98和3.79 cm，增長幅度依次為T3>T4>T2>T5>T1。黃金榕分別為1.81、1.71、3.67、2.75和1.74 cm，增長幅度依次為T3>T4>T1>T5>T2。紅桑增長幅度分別為5.65、7.96、8.08、7.92和6.78 cm，增長幅度依次為T3>T2>T4>T5>T1。福建茶增長幅度分別為11.43、12.6、13.54、14.45和11.37 cm，增長幅度依次為T4>T3>T2>T1>T5。

4 結論與討論

對模塊式垂直綠化不同配比基質的理化性質研究結果表明：5種配比栽培基質隨著泥炭比例的增加，椰糠比例的減少，其容重也相應逐漸增加，基質干重同時變大，對根系的穩定性及固定作用也相應增加，80%椰糠+20%粗顆粒容重最小，20%椰糠+60%泥炭+20%粗顆粒容重最大，5種栽培基質的容重都比較小、重量輕，都符合垂直綠化栽培基質的標準。隨著泥炭比例的增加，T1～T5配比基質的孔隙度逐漸減小，其透氣性也隨之減小，5種基質的孔隙度相較于其他栽培基質都比較大，都有利于植物根系生長。5種配比基質的pH值隨著泥炭的增加而降低，其原因是由于泥炭土酸堿度呈酸性或軟酸性，椰糠酸堿度呈中性，泥炭土比例增加勢必會導致配比基質的酸堿度降低，其中T1、T2、T3和T4的pH值都符合垂直綠化基質的pH值標準，而T5的pH值為5.4呈酸性強度較高，不利于植物根系對礦物質元素的吸收，從而影響了植物的正常生長。

圖3 不同配比基質4種植物冠幅生長的變化

通過研究不同配比栽培基質的吸水率，我們發現5種配比基質隨椰糠數量的減少及泥炭的增加，基質吸水率依次下降，T1為76.04%，T5為25.83%。華南地區選擇的綠化植物葉片都比較寬大，其蒸發量同樣較大，飽和持水量一般也會相應增加，對基質的吸水率相應的要求也比較高。因此，根據試驗結果可以得出，T1、T2、T3、T4這4種配比栽培基質都有利于滿足植物對水分的需求，而T5配比基質由于其泥炭土含量較大，對水分的吸收效率就比較小，基質中的水分也更容易蒸發流失，因此，60%泥炭土比例的栽培基質容易造成植物缺水、葉片萎蔫的現象，從而影響植物景觀效果和觀賞價值[11]。

5種配比基質的養分結果表明，隨著泥炭土比例的增加，椰糠比例的減小，栽培基質中的堿解氮、速效磷和速效鉀含量逐步增加，其中不加泥炭土的T1處理各類速效氮磷鉀含量最低，可供給植物的養分含量最少，T5的速效氮磷鉀含量最高，基質本身所提供的養分數量也更多。同時對比泥炭和椰糠的結構，表明泥炭對養分的吸附能力高，而椰糠的保肥能力較低[12]，因此可以判定不同綠化栽培基質隨著泥炭含量的增加，其養分含量增加，同時其保肥能力也不斷增強，其保肥能力大小依次為T5>T4>T3>T2>T1。

根據小葉龍船花、黃金榕、紅桑和福建茶的生長指數(株高、冠幅)變化情況來看，40%椰糠+40%泥炭土+20%粗顆粒的基質增長幅度最大，最適宜模塊式垂直綠化植物生長，其次為60%泥炭+20%椰糠+20%粗顆粒和20%泥炭+60%椰糠+20%粗顆粒，因為植物種類的不同所呈現的增長幅度不同，其中小葉龍船花和紅桑增長幅度相一致，80%泥炭+20%粗顆粒和80%椰糠+20%粗顆粒配比基質增長幅度相對要低于另外3個處理，原因可能是80%椰糠+20%粗顆粒配比基質營養水平低下，基質濕度過高，不利于植物的正常生長，80%泥炭+20%粗顆粒配比基質由于酸堿度低從而影響植物正常生長。根據福建茶的株高生長變化來看其中20%椰糠+60%泥炭+20%粗顆粒增長幅度最大，此配比的種植基質最適福建茶生長，其次為40%椰糠+40%泥炭土+20%粗顆粒，60%椰糠+20%泥炭土+20%粗顆粒再次之，不加泥炭和不加椰糠的2組增長幅度較低，其原因是福建茶的生長對養分的依賴較高，基質酸堿度也不能過低，當pH值保持在5.4以上。

綜上所述，通過比較5種配比栽培基質的理化性質、保水保肥能力,分析不同配比基質植物生長的影響，表明以泥炭土、椰糠為主原料的模塊式垂直綠化的栽培基質其椰糠+泥炭土的占比在60%+20%至20%+60%之間為宜，具體比例可根據植物種類的不同來進行配比。大多數植物都以40%泥炭+40%椰糠+20%粗顆粒占比為最佳配比。因此建議今后華南地區模塊式垂直綠化基質以椰糠∶泥炭土∶粗顆粒=2∶2∶1的比例來應用。