华南地区模块式垂直绿化栽培基质筛选

罗旭荣，蒋 慧，李悦宁，温庚金

(深圳市铁汉一方环境科技有限公司，广东 深圳 518040)

城市立体绿化，不但能丰富城区园林绿化的空间结构层次和城市立体景观艺术效果，而且更有助于进一步增加城市绿量，减少热岛效应，吸尘、减少噪音和有害气体，营造和改善城区生态环境，同时还能保温隔热，节约能源，滞留雨水，缓解城市下水、排水压力等，因此，城市立体绿化越来越受政府和市民的重视和喜爱[1]。垂直绿化是城市立体绿化的重要呈现类型之一，垂直绿化是利用植物材料沿建筑物立面或其他构筑物表面攀附、固定、贴植、垂吊形成垂直面的立体绿化。

目前，我国大多数垂直绿化根据构造方式分为6种类型：模块式、口袋式、铺贴式、花盒式、牵引式和造型式[2]。模块式垂直绿化，是指先沿着墙体搭建钢骨架作为植物生长的支撑体系，安装种植槽并添加基质作为植物生长的基础，再搭配自动控制滴灌系统，对垂直绿化的植物可完全实现人工控制。该垂直绿化系统，采用模块式单元化管理，各单位之间靠构件连接，便于拆解与维护，与传统模式相比，既不失美感，又大大降低了维护成本。

绿化植物栽培基质是模块式垂直绿化的重要组成材料，关系到植物生长状况以及景观效果的持续性。栽培基质不但要保证植物正常生长所需的养分和水分，而且作为根系生长的介质要起到支撑和固定植物的作用。选择质量轻、透气性好、水肥保持性好、整体固定性好、适宜植物生长等条件的栽培基质是垂直绿化持续化发展必不可少的物质基础[3]。

1 研究区概况

增城区是广州市市辖区，位于广东省中东部、广州市东部，南与东莞隔江相望，东临惠州，北界从化，地理坐标：北纬23°05′～23°37′、东经113°32′～114°00′，增城区属南亚热带海洋性季风气候，炎热多雨、长夏无冬。但因季风交替迟早及强弱不同，气候多变，受地势影响，北部山地与南部平原，气候亦有差异。受季风影响，增城春多静风，夏多南风，秋冬风向北。夏秋间常有台风入侵，风力最大可达11级，对南部地区影响较大。增城的常年平均气温21.7 ℃，年降雨量2000 mm左右。

2 研究方法

2.1 试验方案

经过大量文献资料查询，考虑华南地区自然气候条件状况和垂直绿化栽培基质特性，本试验选用4种立体绿化常用材料作为栽培基质的主要原材料，分别为低盐分格陆谷椰糠、丹麦品氏泥炭土、粗颗粒(陶粒∶椰壳=1∶1，其中陶粒为3～8 mm轻质陶粒，椰壳为1 cm左右)、泥炭土质地细腻、粗纤维含量少，腐殖质含量高；椰糠土质地粗糙而松软、以粗纤维为主，有机质含量较少，椰糠保水性和透气性好于泥炭土，但对养分的吸附能力低于泥炭土。根据基质配比情况，试验设置5种不同的栽培基质(表1)。以测定不同配比的栽培基质理化指标作为判断依据，共设5种基质种植处理，每个处理重复4次。不同配比的植物种植试验于2020年4～7月在室外模块式垂直绿化墙上进行，选择小叶龙船花、黄金榕、红桑和福建茶作为种植对象，测定不同配比情况下植物生长指数变化，种植试验的养护管理在同一水平条件下进行。

表1 不同处理的栽培基质组成及其配比 %

2.2 指标测定

本试验中的土壤容重与土壤孔隙度指标用环刀法测定：pH值按照基质∶水=1∶5(体积比)浸泡30 min，用COMBI 5000土壤五参数测试仪测定；速效磷采用碳酸氢钠浸提—硫酸钼锑抗比色法，速效钾采用乙酸铵提取法，碱解氮采用扩散法[4]。在本试验中，使用吸水率来衡量基质的保水性，吸水率指基质吸水后饱和后的含水量，即每单位体积的含水量[5]。植物生长数据以植物生长指数(株高、冠幅)为参考，其中冠幅为东西冠幅和南北冠幅的平均值。

2.3 数据分析

数据分析采用SPSS 22.0软件完成，Excel 2013软件制图。

3 结果与分析

3.1 不同配比对栽培基质理化性质的影响

容重是指单位体积干栽培基质的重量，基质容重的大小取决于自身的质地结构和粒径大小，容重值的大小反映了栽培基质的整体结构的紧实程度和透气性。容重过大、结构太紧，基质的透水性和透气性就差，反之则结构疏松，透水透气，利于根系的延伸生长[6]。根据数据分析结果来看，5种配比基质容重整体都存在差异，且差异显著(P<0.05)，随着泥炭比例的增加，基质容重也变大，基质的干重也随之增加，其固定植物根系的能力也随之增强。一般认为栽培基质的容重范围在0.1～0.8 g/cm3之间为宜，垂直绿化栽培基质考虑到承重情况，参考标准值小于1 g/cm3即可，因此，试验混配的5种基质容重方面都符合重量标准。

孔隙度是指基质中孔隙体积占基质体积的百分比，孔隙度包括持水孔隙度和通气孔隙度。基质孔隙度与栽培基质的质地、有机质含量以及结构有着重要关联，总孔隙度的值越高，越有利于植株生长，随着孔隙度增大则固定植株根系的效果就会变得越差。基质的通透性优良，栽培基质的通透性与苗木根系的呼吸、水肥吸收等生理代谢活动密切相关，是基质最重要的理化性质参数之一。5种栽培基质的孔隙度如表1所示，各种配比基质之间差异显著(P<0.05)，孔隙度范围从82.53%～92.67%之间，表明随着泥炭土含量的增加，土壤孔隙度逐渐减小，土壤通透性也逐渐减小，垂直绿化的通气孔隙度要求≥12即可，因此5种配比基质在孔隙度上都符合垂直绿化的要求(表2)。

pH值是栽培基质的理化性质的重要指标之一，其决定了基质养分的活性。大量研究表明，植物栽培基质的pH值在6.0～7.5为宜，但部分植物对基质酸碱度的需求更偏向于酸性，如茉莉等，因此判断基质的酸碱度不能一概而论，还要考虑到植物种类和品系的不同。德国fall种植基质标准规定简易花园种植基质pH值在5.5～8.0之间，我国立体绿化行业一般认为栽培基质pH值在5.5～7.5皆可[7]。5种配比基质pH值，随着椰糠的减少和泥炭配比的增加，pH值呈现下降趋势，其中T1、T2、T3和T4的pH值都在5.5～7.5范围内，而T5的pH值为5.4，表明不适宜大多数植物生长。由此可知，T0、T1之间差异不显著，其他各处理间差异显著(表2)。

表2 不同配比栽培基质理化性质

3.2 不同配比对栽培基质保水性的影响

土壤保水性能力主要是指土壤保持毛细水的能力。本试验以测定基质吸水率作为衡量各配比基质的保水性的指标。吸水率是指基质吸水饱和后的含水量，即每单位体积的含水量[8]。屋顶绿化的种植基质的饱和持水量一般控制在30%～50%，最适宜植物生长，而华南地区选择的绿化植物叶片都比较宽大，蒸发量大，因此饱和持水量一般也会相应增加。2种原材料吸水量都比较大，其中椰糠的保水特性为吸水速率快，水分流失速率慢，泥炭吸收速率慢，更容易流失。结果表明，5种配比基质随椰糠数量的减少及泥炭的增加，基质吸水率依次下降，T1为76.04%，T5为25.83%。因此，T2、T3、T4这3种基质配比更利于植物的生长(图1)。

图1 不同配比基质的吸水率

3.3 不同配比对栽培基质养分的影响

碱解氮包括无机态氮和结构简单能为作物直接吸收利用的有机态氮，碱解氮的大小表示可供植物近期吸收利用的氮素数量，故又称速效氮，基质碱解氮含量的多少直接体现了基质对绿化植物的氮素供给状况。由表3可知，随着泥炭含量的增加，不同配比基质的碱解氮含量大幅增加，5种配比基质的碱解氮存在显著差异(P<0.05)，其中不加泥炭的配比为88.74 mg/kg，添加80%泥炭土的配比碱解氮为236.87 mg/kg。表明椰糠的氮含量比较低，泥炭土含量相对要高一些，这与事实相符合。

速效磷是指植物在生长期可直接吸收的磷元素，它直接表明了土壤营养水平和供磷能力，是土壤肥力的重要指标之一[9]。基质的速效磷含量大小则指出了绿化植物在生长期间可直接用于植物吸收的磷素的多少。由表3可知，5种配比的基质速效磷在5.31～10.34 mg/kg之间，其中T1处理基质速效磷的含量最低，T5处理基质的最高。结果表明，T1与T2、T3、T4、T5之间差异显著，而T3、T4、T5相互之间差异不显著，但与其他2种配比差异显著，随着泥炭土比例的增加，基质中速效磷含量逐步增加，两者之间呈正比关系。

基质的速效钾是指基质中易被绿化植物吸收利用的钾素，钾元素能改善叶绿体的结构，因此速效钾含量是表征基质钾素供应状况的重要指标之一。由表3可知，不同配比的速效钾含量随着泥炭土比例的增加而增加。T1的速效钾含量最低，为191.95 mg/kg，T5的含量最高，为564.47 mg/kg，5种配比基质之间呈显著性差异。

3.4 不同配比的栽培基质对植物生长的影响

垂直绿化栽培基质作为绿化植物生长的直接介质，其选用材料、配比比例和持水量等直接影响着垂直绿化植物的生长和绿化工程的观赏效果。而绿化植物的生长指标则直观地反映了植物的长势变化，其株高、冠幅直接关系着绿化植物的绿化效果和观赏价值[10]。

由图2可知，不同配比的栽培基质其株高生长幅度不同，其中T1配比基质种植的小叶龙船花在60 d内株高增长了3.13 cm，T2株高增长了4.77 cm，T3株高增长了6.75，T4增长了5.02 cm，T5增长了3.94 cm，株高增长幅度表现为T3>T4>T2>T5>T1。黄金榕在60 d内株高分别增长了3.20、4.58、5.69、3.31、3.12 cm，株高增长幅度表现为T3>T2>T4>T1>T5。红桑株高分别增长了5.86、7.35、8.67、8.17和6.77 cm，株高增长幅度表现为T3>T4>T2>T5>T1。福建茶株高增长幅度分别为8.85、9.13、10.52、10.92、8.99 cm，株高增长幅度表现为T4>T3>T2>T5>T1。

图2 不同配比基质4种植物株高生长的变化

由图3可知，5种配比基质小叶龙船花的冠幅增长幅度从T1～T5依次为3.45、4.99、6.51、5.98和3.79 cm，增长幅度依次为T3>T4>T2>T5>T1。黄金榕分别为1.81、1.71、3.67、2.75和1.74 cm，增长幅度依次为T3>T4>T1>T5>T2。红桑增长幅度分别为5.65、7.96、8.08、7.92和6.78 cm，增长幅度依次为T3>T2>T4>T5>T1。福建茶增长幅度分别为11.43、12.6、13.54、14.45和11.37 cm，增长幅度依次为T4>T3>T2>T1>T5。

4 结论与讨论

对模块式垂直绿化不同配比基质的理化性质研究结果表明：5种配比栽培基质随着泥炭比例的增加，椰糠比例的减少，其容重也相应逐渐增加，基质干重同时变大，对根系的稳定性及固定作用也相应增加，80%椰糠+20%粗颗粒容重最小，20%椰糠+60%泥炭+20%粗颗粒容重最大，5种栽培基质的容重都比较小、重量轻，都符合垂直绿化栽培基质的标准。随着泥炭比例的增加，T1～T5配比基质的孔隙度逐渐减小，其透气性也随之减小，5种基质的孔隙度相较于其他栽培基质都比较大，都有利于植物根系生长。5种配比基质的pH值随着泥炭的增加而降低，其原因是由于泥炭土酸碱度呈酸性或软酸性，椰糠酸碱度呈中性，泥炭土比例增加势必会导致配比基质的酸碱度降低，其中T1、T2、T3和T4的pH值都符合垂直绿化基质的pH值标准，而T5的pH值为5.4呈酸性强度较高，不利于植物根系对矿物质元素的吸收，从而影响了植物的正常生长。

图3 不同配比基质4种植物冠幅生长的变化

通过研究不同配比栽培基质的吸水率，我们发现5种配比基质随椰糠数量的减少及泥炭的增加，基质吸水率依次下降，T1为76.04%，T5为25.83%。华南地区选择的绿化植物叶片都比较宽大，其蒸发量同样较大，饱和持水量一般也会相应增加，对基质的吸水率相应的要求也比较高。因此，根据试验结果可以得出，T1、T2、T3、T4这4种配比栽培基质都有利于满足植物对水分的需求，而T5配比基质由于其泥炭土含量较大，对水分的吸收效率就比较小，基质中的水分也更容易蒸发流失，因此，60%泥炭土比例的栽培基质容易造成植物缺水、叶片萎蔫的现象，从而影响植物景观效果和观赏价值[11]。

5种配比基质的养分结果表明，随着泥炭土比例的增加，椰糠比例的减小，栽培基质中的碱解氮、速效磷和速效钾含量逐步增加，其中不加泥炭土的T1处理各类速效氮磷钾含量最低，可供给植物的养分含量最少，T5的速效氮磷钾含量最高，基质本身所提供的养分数量也更多。同时对比泥炭和椰糠的结构，表明泥炭对养分的吸附能力高，而椰糠的保肥能力较低[12]，因此可以判定不同绿化栽培基质随着泥炭含量的增加，其养分含量增加，同时其保肥能力也不断增强，其保肥能力大小依次为T5>T4>T3>T2>T1。

根据小叶龙船花、黄金榕、红桑和福建茶的生长指数(株高、冠幅)变化情况来看，40%椰糠+40%泥炭土+20%粗颗粒的基质增长幅度最大，最适宜模块式垂直绿化植物生长，其次为60%泥炭+20%椰糠+20%粗颗粒和20%泥炭+60%椰糠+20%粗颗粒，因为植物种类的不同所呈现的增长幅度不同，其中小叶龙船花和红桑增长幅度相一致，80%泥炭+20%粗颗粒和80%椰糠+20%粗颗粒配比基质增长幅度相对要低于另外3个处理，原因可能是80%椰糠+20%粗颗粒配比基质营养水平低下，基质湿度过高，不利于植物的正常生长，80%泥炭+20%粗颗粒配比基质由于酸碱度低从而影响植物正常生长。根据福建茶的株高生长变化来看其中20%椰糠+60%泥炭+20%粗颗粒增长幅度最大，此配比的种植基质最适福建茶生长，其次为40%椰糠+40%泥炭土+20%粗颗粒，60%椰糠+20%泥炭土+20%粗颗粒再次之，不加泥炭和不加椰糠的2组增长幅度较低，其原因是福建茶的生长对养分的依赖较高，基质酸碱度也不能过低，当pH值保持在5.4以上。

综上所述，通过比较5种配比栽培基质的理化性质、保水保肥能力,分析不同配比基质植物生长的影响，表明以泥炭土、椰糠为主原料的模块式垂直绿化的栽培基质其椰糠+泥炭土的占比在60%+20%至20%+60%之间为宜，具体比例可根据植物种类的不同来进行配比。大多数植物都以40%泥炭+40%椰糠+20%粗颗粒占比为最佳配比。因此建议今后华南地区模块式垂直绿化基质以椰糠∶泥炭土∶粗颗粒=2∶2∶1的比例来应用。