屋顶绿化生态功能及适用植物

时间：2024-05-28

周峻枫

(常德市鼎城区建设局，湖南常德 415101)

屋顶绿化生态功能及适用植物

周峻枫

(常德市鼎城区建设局，湖南常德 415101)

对城市屋顶绿化的类型、形式、生态功能和植物选择进行了简单的阐述，总结了我国北京、成都、广州、沈阳等大城市的城市屋顶绿化植物种类。以期为各中、小城市的屋顶绿化提供参考。

屋顶绿化；生态功能；植物选择

人口的增长、城市的建设给环境带来了一系列生态、经济压力。绿地则能对城市环境的改善起到缓解的作用。在城市用地日益紧张的今天，地面绿化已经满足不了人们的需求，屋顶绿化作为地面绿化的有益补充，成了绿化建设中比较有潜力的方式。世界上最早的屋顶绿化源于巴比伦的空中花园，那是新巴比伦国王尼布甲尼撒二世为他从小生活在山林的王后而建。发展到现在，国外的屋顶绿化技术已经非常成熟并且美观，而中国除了北京、成都、广州等一些大城市及四川省某些县级城市有一定程度的发展外，别的城市基本还处在起步的阶段。

1 屋顶绿化类型

屋顶绿化又称为“空中花园”、“屋顶花园”或“空中绿洲”，就是在屋顶、露台、天台或阳台上有选择性地育花种木，铺植绿草，建造园林景观。目前，屋顶绿化技术发展很快，根据表现状态、植物种类、荷载重量、施工难易程度的不同，屋顶绿化有以下几个类型。

1.1绿化游园

绿化游园就是在大型公共建筑的屋顶上进行绿化，同时加入休闲、娱乐等元素，形成楼盘中的空中花园。例如日本大阪的大型空中庭园——南波公园，已向游人开放。其设计，大量地运用屋顶绿化创造庭园效果。屋顶庭园不仅使居住区的绿地面积增大，而且庭园空间为居住者提供了更多的休憩与活动场所。灌木、乔木、水面等园林绿化元素被广泛地使用，丰富了绿化景观。不仅为喧嚣拥挤的城市营造出充满鸟语花香的绿色自然，而且吸引了大量的游客，为屋顶花园下的商业中心带来了巨大效益，取得环境与经济效益的双赢。太原市也建了一个开放式的屋顶游园，利用游园地面与自然地面之间的高差，设计人员对草坡进行处理，在草坪间引种了银杏、梧桐、白玉兰等近20种乔木、灌木及宿根花卉，并设置成不同造型。在游园的不同地段增设原木质地的小木屋，面积从20～100m2不等，木屋内有坐椅、茶座等休闲设施，为人们提供了一个休憩、聚会的空间[1]。

1.2自然丛林

随着屋顶种植与养护技术的发展，原先只能在地面上种植的大型乔木现在也可以在屋顶较薄的土壤中生存，大型建筑的屋面有可能出现城市丛林。人们步入楼顶就宛如置身林间。2010年5月在中国上海开幕的世界博览会上，好几个国家的展馆就向人们展示了先进的屋顶绿化技术，森林峡谷、果园牧场。斜坡式的设计，使得新西兰馆的屋顶花园精彩纷呈、一览无遗。闻名遐迩的新加坡展馆顶部空中花园，也突出了环保节能、低碳的主题。顶部的花园特别设计了神秘的显花植物与音乐喷泉，展示了花园城市生活的真实与美好。

1.3薄型植被

由于绿化游园、自然丛林等屋顶绿化模式对种植层、植物自身的重量和建筑屋面的荷载有限制，对植物的养护也有较高的要求，因此不可能在一般建筑中运用。相对于这些重型的屋顶绿化，更多的建筑采用轻巧的薄型屋顶绿化。薄型屋顶绿化就是采用一些浅根性的，适合屋顶环境的植物配置景观。这一方式不仅节省成本、容易养护，而且在景观和保温隔热方面能收到良好的效果。这一方式已被我国大部分城市的屋顶绿化采用。绿化方式有地被式、藤架式等[2]。不足之处是绿化植物种类选择余地较小，一般由草坪和少量的显花植物组成。这种绿化方式建植比较简单，维护成本低，使用寿命长。不需要特别的灌溉和排水系统。建植屋顶草坪比建造屋顶花园节约一半以上的成本，只需要注意防止渗漏和防止堵塞下水道[3]。

2 屋顶造景形式

建筑屋顶千差万别，有平屋顶、坡屋顶、拱形屋顶、蝶形屋顶等等，同时屋顶绿化系统也是千姿百态。最常见的几种形式分别是:开敞型屋顶绿化、半密集型屋顶绿化以及密集型屋顶绿化[4]。

2.1开敞型屋顶绿化

开敞型屋顶绿化，又称粗放型屋顶绿化，是屋顶绿化中最简单的一种形式。它具有以下基本特征：① 养护简单；② 灌溉容易；③ 从苔藓、景天属植物到草坪地被均宜；④ 整体高度≤20cm；⑤重量为60～200kg/m2[5]。在国外，这种绿化形式很常见，在我国的一些大型城市也较普遍。绿化效果比较粗放和自然化，让人们有接近自然的感觉，所选用的植物往往具有抗干旱、生命力强的特点，并且颜色丰富多彩，绿化效果显著。由于开敞型屋顶绿化具备重量轻、养护易的特点，因此适合于荷载有限以及后期养护投入不多的屋顶。

2.2半密集型屋顶绿化

半密集型屋顶绿化，是介于开敞屋顶绿化和密集型屋顶绿化之间的一种绿化形式，植物选择趋于复杂，效果也更加美观。它所具备的特点如下：① 定期养护；② 定期灌溉；③ 采用草本或者灌木绿化屋顶；④ 整体高度为12～25cm；⑤ 重量为120 ～250kg/m2[5]。半密集型屋顶绿化居于自然和人工雕琢之间，低矮灌木和彩色花景完美结合。由于系统重量增加，设计时可以加入更多的设计理念，设计更加自由，一些人工景致也可以得到很好地展示。

2.3密集型屋顶绿化

密集型屋顶绿化，是植被绿化与人工造景、亭台楼阁、溪流水榭的完美组合。它具备以下几个特点： ① 经常养护；② 经常灌溉；③ 从草坪、常绿植物到灌木、乔木合理配置；④ 整体高度为15～100cm；⑤ 重量为150～1000kg/m2[5]。密集型屋顶绿化是真正意义上的“屋顶花园”，高大的乔木、低矮的灌木、鲜艳的花朵，植物的选择余地更大；还可设计休闲场所、运动场地、儿童游乐场、人行道、车行道、池塘喷泉等。

3 屋顶绿化生态功能

屋顶绿化的功能不仅仅体现在美学价值上，对于改善高密度城市区域中生态恶化的作用尤为重要。

3.1缓解城市热岛效应

由于热岛效应，城市中心地区的温度普遍会比周围郊区的温度高，而且城市越大，热岛效应越严重。日益升高的城市温度也是造成光化学烟雾的原因之一。光化学烟雾的重要组成物质之一是臭氧，其中还混有氮氧化物和可挥发有机化合物。这种污染常常发生在高温和日照好的时候。城市的热岛效应会提高气温，这样就加剧了这种污染。传统城市光秃秃的建筑屋顶有利于城市热岛效应的发生。而绿化屋顶可以降低城市温度，减慢风速，改变城市空气流动方式，可以有效地抑制城市热岛效应的发生，同时可以减少光化学烟雾污染的出现。一个区域绿化覆盖率达到30%时，热岛强度开始出现较明显的减弱；绿化覆率大于50%，热岛的缓解现象极其明显[6]。

3.2改善城市空气环境

工业生产、城市交通以及空调系统排放出大量的污染物，造成了严重的大气环境污染，严重威胁着城市居民的身体健康。绿化屋顶的植物覆盖层可以吸收部分有害气体，吸附空气中的粉尘，具有净化空气的作用。同时，屋顶绿化可以抑制建筑物内部温度的上升，增加湿度，防止光照反射、防风，对小环境的改善有显著效果。再者，系统化的屋顶绿化还可以偿还大自然有效的生态面积，为野生动植物提供新的生活场所，通过这种绿地的多样化来实现城市生态系统的多样性，从根本上改善城市空气环境。

3.3节约能源

建筑物在没有增设隔离层进行保护的情况下，在夏季，室内的温度很快就会由于太阳光的辐射而迅速升高。对屋顶进行绿化就可以有效地遮挡阳光，从而降低室温，减少使用空调所耗费的电能。在冬季，屋顶绿化中附加的隔离层可起到给室内保温的作用，可减少室内的供暖消耗。通过屋顶绿化和墙面绿化等绿化手段，最大程度可降低屋顶表面温度15℃、室温2.0～2.4℃。屋顶绿化是冬暖夏凉的“绿色空调”，大面积屋顶绿化的推广有利于缓解城市的能源危机[7]。

3.4保护城市水环境

在城市中，大量表面积被钢筋水泥覆盖，这样就造成了城市的表面径流量瞬间增大，而瞬时表面径流的高峰会造成城市排水系统的瘫痪。同时，城市表面径流还含有大量N、P营养元素、悬浮物、有机物以及重金属颗粒等污染物质，而这些污染物随着表面径流直接进入地下水，造成较为严重的城市水体污染。屋顶绿化可以有效地截留降水，从而减轻了城市排水系统的压力，同时可以有效地缓解因降雨而造成的城市水体污染。

3.5降低城市噪声

植物本身是一种多孔材料，对声波具有一定的吸收能力，投射到植物叶片上的声音能被反射、散射或造成叶子的微振而减弱，故能有效的减少城市中的交通工具、人们的喧哗声、工厂、建筑工地的噪音[8]。但是单株的植物对声波的反射效应很小，整片的树林，树丛和绿荫才能有效的减少噪音或者电磁波。

4 屋顶绿化植物的选择

4.1选择原则

屋顶绿化植物的选择应根据建筑物的特点、植物本身的生长特性以及人的需求来决定，选择原则概括起来有以下几个方面[9]。

(1) 安全性。屋顶绿化与地面绿化不同，地面绿化的载体是大地，其荷载量没有限制，而屋顶绿化的载体是建筑物，更为确切地说是屋顶，其载荷量是有限的。屋顶绿化首先要考虑屋顶载荷的安全问题。屋顶之上的棚架廊亭要与建筑梁、墙、柱节点合理结合，在满足安全的前提下来营造。考虑荷载的影响，屋顶绿地土层较薄，一般应选择体轻、根系浅的植物，灌、花、草、藤等是首选，只要色彩、层次、结构等搭配合理就可以了。

(2)适应性。屋顶环境相对地面环境具有以下特征： ① 空气流动强度大，其风速远大于近地面风速； ② 由于植物构成简单，土壤均为人工移植，土层保湿性差； ③ 由于缺少遮蔽物，光照强度大，温差大； ④ 城市汽车尾气、灰尘等污染较重，导致屋顶绿化植物难以成活或长势弱等问题。因此，在进行屋顶绿化植物选择时，应结合屋顶环境特征选择耐旱、耐寒、耐瘠薄、抗风及抗污能力较强的种类，同时还应考虑植物的地域特征，尽量选择本地常见植物。

(3)重视观赏性。屋顶绿化起来后可供人们休闲、纳凉所用，可用于缓解工作压力，因此屋顶绿化要重视观赏性，使人赏之身心愉悦。屋顶花园面积一般不大，因其所处位置的特殊性不能随心所欲地挖湖堆山按设计思路模拟自然山水，而要因地制宜。花境的边缘，依屋顶环境、地段不同，可采用自然曲线，一般采用在4月上旬开花长叶，地上部枯死期在10月下旬左右，具有叶形美观、花期长观赏价值高、抗逆境能力强、耐寒性强等特点的植物。

4.2国内城市屋顶植物选择

4.2.1 北京市屋顶绿化植物选择据调查[10]，北京市屋顶绿化共使用了约100种植物，涉及43科约80属。其中常绿乔木9种；落叶乔木15种；常绿灌木8种；落叶灌木28种；攀援植物约7种；宿根花卉和地被植物约30种。乔木种类的比重较小，灌木相对较大，基本符合屋顶荷载对植物的要求。在屋顶绿化应用的植物中，蔷薇科(Rosaceae)、百合科(Liliaceae)、柏科(Cupressaceae)、松科(Pinaceae)、禾本科(Poaceae)、景天科(Crassulaceae)植物最为常见，其中以蔷薇科植物占的比例最高，占14%。

4.2.2 成都市屋顶绿化植物选择现成都市屋顶绿化应用植物共71科，122属，170种(含品种)，其中乔木占21.8%，灌木占34.6%，竹类占3.5%，藤本占9.3%，草本占28.8%。运用五分制评价法从植物的生长势、适应性表现方面对部分植物的生长情况和环境适应性进行评价，在现有屋顶绿化基础上筛选出表现优良的植物89种[11]。

4.2.3 广州市屋顶绿化植物选择屋顶绿化的模式有花园式、棚架式、地毯式等3种。而地毯式(指在屋顶种植各种低矮的地被植物或草坪草)具有低重量、低成本、台风风险小、绿化效果好等优点，符合广州市的地理特点，是目前广州市屋顶绿化的主要模式。一些适应性强、抗风、耐热、耐瘠薄的藤本或草本植物成为了首选。据调查，广州市常用于屋顶绿化的植物有佛甲草(Sedumlineare)、玉吊钟(Kalanchoefedtschenkoi)、太阳花(Portulacagrandiflora)、紫叶鸭跖草(Setcreaseapallida)、爬墙虎(Parthenocissustricuspidata)、狗牙根(Cynodondactylon)、番薯叶(Ipomoeabatatas)等[12]。

4.2.4 沈阳市屋顶绿化植物选择根据相关报道[13]，沈阳市屋顶绿化植物主要有以下几类: ① 草本花卉。天竺葵(Pelargoniumhortorum)、球根秋海棠(Begoniatuberhybrida)、风信子(Hyacinthusorientalis)、郁金香(Tulipagesneriana)、金盏菊(Calendulaofficinalis)、石竹(Dianthuschinensis)、一串红(Salviasplendens)、鸢尾(Iristectorum)、芍药(Paeonialactiflora)、葱兰(Zephyranthescandida)等。 ② 草坪及地被植物。目前成熟的品种还比较少，主要是卧茎景天(Sedumsarmentosum)、佛甲草等景天科地被植物。通过进行多品种、本土化试验，卧茎景天、三七景天(Sedumaizoon)、八宝景天(Hylotelephiumerythrostictum)、德国景天(Sedumhybridum)等景天属地被植物都有上佳表现。 ③ 开花灌木、矮生乔木。目前试验可用作屋顶绿化的开花灌木越来越多，如爬地柏(Sabinaprocumbens)、侧柏(Platycladusorientalis)、龙爪槐(Sophorajaponicavar.pendula)、大叶黄杨(Buxusmegistophylla)、女贞(Ligustrumlucidum)、紫叶小檗(Berberisthumbergiicv.atropurpurea)、西府海棠(Malusmicromalus)、樱花(Prunusserrulata)、紫叶李(Prunusceraiferacv.pissardii)、玫瑰(Rosarugosa)等已经历了多年四季轮回的考验，效果良好。 ④ 爬蔓攀援植物。这类植物对屋顶设备和广告架的覆盖有独到的长处，可在屋顶建筑物承重墙处建植物种植池，也可在地面种植向屋顶爬。常春藤(Hederanepalensisvar.sinensis)、小叶扶芳藤(Euonymusfortuneivar.radicans)、野葡萄(Vitispiasezkii)等都在试种，多数表现良好，且造价低廉、施工简便。