6種植物在室外黑棉土綠墻中的應用

高 平,程迪華,黃鑫酮,李會萍,李青青,周 鵬*

1.四川天藝生態園林集團股份有限公司,四川成都 610041;2.西安建筑科技大學安德學院,陜西西安 710300;3.四川天藝優境環境科技有限公司,四川成都 610041)

立體綠化是緩解城市綠化增長需求和綠化空間有限矛盾的有效方法[1-2],墻面綠化是立體綠化重要的表現形式之一,是指運用各類植物對建筑墻體、圍墻、橋柱、陽臺、窗臺等進行綠化[3-4],常用的墻面綠化技術形式有攀爬式、鋪貼式、種植槽式、模塊式等技術[3,5-6]。隨著墻面綠化在城市建設中大量推廣應用,新型墻面綠化技術也邁入了研發創新的新階段,更多先進的新型墻面綠化技術形式出現[7-8],基質模塊式綠墻就是其中一種。基質模塊式綠墻是一種新型的綜合綠墻系統,是一種將植物種植在基質模塊化構件中進行墻面綠化的形式,因其結構系統簡單、施工速度快、景觀效果好、使用壽命長等優點越來越受到關注。國內具有代表性的產品包括由戚智勇博士研發的壘土[9]以及由浙江家樂蜜園藝科技有限公司研發的黑棉土,均是采用植物纖維等生態材料經過人工合成的能夠代替土壤的新型材料。

目前,基質模塊式綠墻已應用于國內許多城市的墻面綠化項目中,施工技術相對成熟[10-11]。而在實際運用中根據技術形式特點和種植生境選擇適宜的植物是保證綠墻景觀效果的重要因素之一,國內關于各類型墻面綠化的植物篩選已有相關研究[12-18],而針對基質模塊式綠墻的植物篩選研究尚屬空白。筆者以黑棉土綠墻為基礎,選用6種觀賞價值較高、適應性較好的植物進行栽培試驗,對比6種植物在黑棉土綠墻中的生長適應性和觀賞效果,以期篩選出適合成都室外黑棉土綠墻應用的品種,并為進一步開展大量的植物篩選研究提供方法借鑒。

1 材料與方法

1.1 試驗地氣候條件試驗于2020年7月至2021年12月在成都市金堂縣天藝集團試驗基地進行,地理位置為104°25′07″E,30°51′01″N,屬亞熱帶季風氣候。年平均氣溫16.8 ℃,最熱月7月平均氣溫26 ℃,最冷月1月平均氣溫5.7 ℃,年均無霜期285 d,年均日照時數為1 298.2 h,年降雨量926.4 mm。

1.2 試驗材料6種植物材料的基本信息見表1,使用的黑棉土購自浙江家樂蜜園藝科技有限公司。

表1 植物材料

1.3 試驗方法利用鋼材焊接成長度340 cm、高度170 cm的植物鋼架結構,安裝自動滴灌系統,并依次鋪掛560 mm×560 mm×50 mm(長×寬×厚)的黑棉土模塊單元構建一面黑棉土綠墻。選擇植株健壯、無病蟲害的植物作為試驗材料,每種植物選擇48株分別種植于3個模塊單元中,種植面積約1 m2。因栽植時間正值夏季,栽植后采用75%的遮陽網遮蓋14 d,種植后立即澆透水,后期通過植物墻的滴灌系統進行灌溉,正常按照以下周期進行灌溉:1—6月,3 d澆1次,每次滴灌30 min;7—9月,1 d澆1次,每次滴灌30 min;10—12月,3 d澆1次,每次滴灌30 min;若遇降雨,根據降雨情況適當調整澆灌周期。

1.4 測定指標與方法植物種植后,每間隔21 d根據式(1)～(5)統計植物的存活率、越夏率、越冬率、新枝葉萌發率、覆蓋度;每間隔21 d對植物的生長狀況和觀賞效果進行評分[19]。

存活率=存活植株數量/48×100%

(1)

越夏率[20]=夏季高溫期結束后(10月)的植株數/夏季高溫前(7月)的植株總數×100%

(2)

越冬率[21]=冬季結束后存活(4月)的植株數/冬季開始前(11月)的植株總數×100%

(3)

新枝葉萌發率=新枝葉萌發植株數/48×100%

(4)

覆蓋度[20]=植物所占網格數/100×100%

(5)

植物生長狀態評價標準:4,全部植株生長正常,長勢良好;3,生長受到較小影響,出現少量植物(≤20%)萎蔫、黃葉、落葉現象;2,生長受到一般影響,出現部分植物(20%～50%)萎蔫、黃葉、落葉現象;1,生長受到較大影響,50%以上植物萎蔫、落葉;0,50%以上植物死亡。

植物觀賞效果評價標準:4,全部植株枝葉繁茂,或造型優美,或色彩艷麗或有花果可觀;3,大部分植物枝葉繁茂,觀賞效果好,僅少量植物(<20%)枝葉枯黃或落葉,略影響觀賞效果;2,植物枝葉稀疏,植株造型一般,部分植物(20%～<40%)枝葉枯黃或落葉,整體觀賞效果一般;1,枝葉稀少,出現大量(40%～<60%)枯枝落葉,觀賞性差;0,大部分植物枝葉枯黃或脫落(≥60%)或植物大片死亡,嚴重破壞觀賞效果。

2 結果與分析

2.1 6種植物不同時期的存活率、越夏率、越冬率比較栽培試驗于2020年7月17日開始,因正值夏季高溫期,植株移栽后立即使用75%遮陽網進行遮陰。6種植物剛移栽上墻后出現不同程度的失水萎蔫現象,7 d后逐漸恢復生長;上墻后15～21 d 6種植物全部恢復正常生長,植株挺拔無死亡,且有不同比例的植株開始萌發新的枝葉,新枝葉萌發率表現為大吳風草(100%)>“花葉”薜荔(94%)>細葉萼距花(75%)>“桃色火焰”礬根(42%)>銀香科科(35%)>“火焰”南天竹(17%)。15～21 d后拆除遮陽網,讓植物墻置于全光照下生長。在夏季高溫期,細葉萼距花、大吳風草、“花葉”薜荔均具有良好的越夏能力,越夏率均高于90%,銀香科科越夏率略低于以上3種植物(為88%),“桃色火焰”礬根、“火焰”南天竹越夏能力一般,越夏率分別為75%、79%。2020年12月至2021年1月試驗地室外溫度連續多日最低溫度低于0 ℃,而在冬季低溫期6種植物都具有一定的抗寒能力,“桃色火焰”礬根、銀香科科、大吳風草、“花葉”薜荔、“火焰”南天竹的越冬率均達到100%,細葉萼距花越冬率次之,為96%。經過栽培試驗,6種植物的存活率由高到低為細葉萼距花(90%)>銀香科科(88%)、“花葉”薜荔(88%)>大吳風草(83%)>“桃色火焰”礬根(75%)>“火焰”南天竹(69%)。

圖1 6種植物存活率、越夏率、越冬率比較Fig.1 Comparison of survival rate,summer surviving rate and winter surviving rate of six plants

2.2 6種植物生長狀態比較植物的生長狀態評分是對植物在綠墻上的適應情況進行評價,6種植物在栽培試驗的不同時期呈現出不同的生長狀態,生長狀態評分差異較大。由表2可知,銀香科科、大吳風草、“花葉”薜荔在整個試驗期間均長勢良好、枝葉繁茂,不同時期的生長狀態評分均在3分以上?！疤疑鹧妗钡\根第1年長勢良好、枝葉繁茂、株型優美、葉片色彩艷麗,生長狀態評分均為4分,而第2年進入夏季高溫高熱期后,葉片明顯萎蔫變黃甚至焦枯,8月19日進行觀測時,60%以上的植物葉片干枯,生長狀態受到較大影響。兩年夏季生長狀態相差巨大,可能因為“桃色火焰”礬根不耐夏季強陽光照射,第1年夏季移栽后采用了遮陽網進行遮陰處理,而第2年置于全光照下生長,因此在第2年夏季受強光照射影響生長受限,生長狀態差。細葉萼距花在第1年溫度高于2 ℃時,生長狀態良好,評分在3分及以上,而隨著冬季溫度降低植物生長受限,葉片逐漸枯黃干枯,并隨著溫度的降低生長狀態持續下降,當溫度低于0 ℃時(2021年1月試驗地最低溫度為-1 ℃),上部葉片受凍,最終全部干枯,生長狀態極差。第2年春季隨著氣溫的升高,植物迅速恢復生長,萌發出新的枝葉并達到較好的生長狀態,5—12月持續開花,但隨著冬季低溫到來生長狀態又逐漸下降?！盎鹧妗蹦咸熘褚圃院笥新淙~現象,移栽60 d后植物大量死亡,存活植物在整個試驗期間枝葉稀疏,長勢較差。

表2 6種植物生長狀態評分

2.3 6種植物覆蓋度變化比較植物的覆蓋度與枝葉密度呈正相關,也是反映植物墻景觀效果的重要指標之一。6種植物上墻栽植時規格不一,生物學特性不同,生長速度差異較大,因此,覆蓋度變化差異較大(圖2)。“桃葉火焰”礬根、“花葉”薜荔、“火焰”南天竹3種植物初始覆蓋度較高,分別為75%、85%、75%,上墻栽植21 d后,“桃色火焰”礬根覆蓋度達到83%,“花葉”薜荔覆蓋度達到88%,“火焰”南天竹由于落葉現象嚴重,覆蓋度降低為45%。細葉萼距花、銀香科科、大吳風草初始覆蓋度較低分別為33%、30%、23%,上墻栽植21 d后,3種植物新枝葉萌發生長迅速,覆蓋度增長率均大于50%,覆蓋度分別達到50%、50%、40%。“桃色火焰”礬根移栽上墻恢復生長后枝葉繁茂,覆蓋度增長快,在第2年夏季高溫前都保持較高的覆蓋度,覆蓋度長期達到95%以上;第2年夏季受到高溫高熱及強陽光照射的影響,生長受限,枝葉枯黃脫落,覆蓋度也顯著下降。細葉萼距花在第1年冬季低溫前覆蓋度一直呈上升趨勢,并達到較高的覆蓋度,后受冬季低溫影響,植物枝葉受凍枯落,覆蓋度顯著下降到10%;隨著第2年春季氣溫升高,植物恢復生長后,覆蓋度快速上漲,達到良好的覆蓋狀態,一直持續到冬季低溫到來前,后續枝葉再次受到低溫影響開始枯黃掉落,覆蓋度再次下降。銀香科科、大吳風草、“花葉”薜荔3種植物恢復生長后,覆蓋度增長,并在試驗期內都保持較高的覆蓋度,達到良好的覆蓋狀態。“火焰”南天竹上墻后出現落葉及死亡現象,覆蓋度下降到較低水平,整個試驗期內覆蓋度長期低于50%,覆蓋效果較差。

圖2 6種植物覆蓋度變化曲線Fig.2 Change of coverage of the six plants

2.4 6種植物觀賞效果比較綠墻植物的生長狀態直接影響其觀賞效果,綜合來看,銀香科科、大吳風草、“花葉”薜荔在整個試驗期間長勢良好,枝繁葉茂,花期正常開花,表現出良好的觀賞效果?！疤疑鹧妗钡\根在第2年夏季生長受限之前,枝葉繁茂、葉色紅艷,并在春季開花,觀賞效果極佳,但第2年夏季受高溫、強陽光直射影響后,枝葉幾乎全部干枯,嚴重破壞觀賞效果。細葉萼距花除冬季低溫時期外,枝葉繁茂,正常生長狀態下一直保持開花,表現出較好的觀賞效果,但在冬季低溫時期生長狀態差,枝葉枯黃,觀賞效果極差。“火焰”南天竹因適應性差,在整個試驗期枝葉大量枯黃凋落,甚至死亡,整個試驗期觀賞效果較差(表3)。

表3 6種植物觀賞效果評分

3 結論與討論

基質模塊式綠墻運用的新型培養基質能夠固化成型,可以根據需要設計成不同的形狀,可應用于多種復雜的環境中。目前,在建筑墻面、屋頂、立交橋梁、隧道等區域廣泛應用[11-21],是未來城市立體綠化營建的重要技術形式。該研究以室外黑棉土綠墻為載體,通過栽培試驗對6種植物的適應性、觀賞性等特性進行觀測,對適宜的植物種類進行篩選。結果表明:銀香科科、大吳風草、“花葉”薜荔3種植物適應性強,觀賞效果好,適宜應用于成都地區室外黑棉土綠墻;“桃色火焰”礬根,不耐夏季強陽光直射,可考慮應用于耐陰環境的黑棉土綠墻;細葉萼距花枝葉易受冬季低溫影響,冬季觀賞效果較差,可考慮用于小氣候較好的黑棉土綠墻;“火焰”南天竹生長適應性差,不適宜應用于成都地區室外黑棉土綠墻。

傳統綠化設施受限于培養基質,植物種類選擇單一,配置形式簡單,手法單調,一般只強調綠化設施的基本裝飾性,忽略了植物的生態性和氣候性,導致植物生長不可持續[22]?；|模塊式綠墻中的新型培養基質能夠為植物生長提供更大的生長空間和所需營養物質,能夠根據不同要求制成不同形狀,使得在植物配置上可以向模擬自然群落進化。因此,根據設計需求,結合當地的氣候特征和環境,綜合考慮植物的生態習性和觀賞習性進行科學合理選擇搭配,能夠最大限度地發揮植物的觀賞特性和生態價值,保證綠墻觀賞效果及生態效益持續穩定。該研究對6種植物的篩選研究可為成都地區室外黑棉土綠墻植物選擇提供參考,但研究種類還遠遠不足,進一步針對更多植物開展栽培試驗和評價篩選研究十分必要,對提高基質裝配式綠墻營建水平具有重要意義。