1. 引言
随着我国城镇化的加快,特别是疫情时期的到来,城市环境问题已成为城市建设中的突出问题,上海市也面临着同样的问题。绿化植物可吸收有毒有害气体,改善环境,屋顶绿化是解决城市环境问题的重要途经。因此,对上海市屋顶绿化问题进行探讨分析,对改善上海市居民的身心健康有着重要的意义。
1.1. 屋顶绿化
屋顶绿化是指在建筑物及构筑物等的顶部进行景观营造的活动。屋顶绿化与地面绿化的不同是植物生长环境不同于地面。屋顶绿化环境条件特殊,对植物生长不利,其主要表现在光照时间长、湿度小、干旱、极端温度高、土壤贫瘠等,管理难度大,大多数植物不适宜在此环境中生长。所以屋顶绿化成功的关键是选择适宜生长的花卉种类和科学的栽培养护技术[1]。
1.2. 上海市地理位置及气候特点
上海市位于长江下游,东海入海口,北纬31度14分,东经121度29分。属亚热带季风气候,气候特点为四季分明,雨量充沛,夏季炎热多雨,秋季凉爽,冬季寒冷,适宜大多数球根花卉生长。
2. 屋顶绿化技术的研究现状
屋顶绿化技术的研究现状涵盖了多个领域,旨在改善城市生态环境、提高建筑节能性能和促进可持续城市发展[2]。以下是一些关于屋顶绿化技术研究的现状。
2.1. 植被种植及管理技术
研究者致力于寻找适合屋顶环境的植被种植技术,包括选择适宜的植物种类、栽培技术、肥料管理、灌溉系统以及病虫害控制等方面的研究[3]。针对西北地区屋顶绿化普遍存在的问题,结合中科院西安分院在屋顶绿化项目中的高观赏性及低维护需求,可以将可持续花境有效地应用于屋顶绿化,从而实现二者的兼顾。此外,在西安市的屋顶绿化中,乡土植物和新优植物品种的筛选将有助于花境景观的建设,这也是对花境及屋顶绿化研究方向的一种新探索[4]。
2.2. 屋顶结构及材料研究
针对不同类型的建筑,研究者致力于开发轻质、保温、防水、透水和抗UV等特性的屋顶结构和材料,以确保屋顶绿化系统的稳定性和长期效果。为防止植物根系穿透屋顶防水层,不宜选用根系穿刺能力强的植物,应该选择须根发达的植物[5]。
2.3. 排水系统技术
研究者致力于设计和改进屋顶绿化的排水系统,确保在降雨过程中能够有效排除多余的水分,防止屋顶积水和渗漏。在进行种植基质施工之前,应根据设计规范,在种植区域的边缘设置种植池,以便与道路、广场等区域明确分隔。施工过程中,必须确保种植池的连接稳固,防止出现倒塌或漏水现象。为隔离通气孔、排水观察孔及下水口等位置,应使用砾粒、陶粒或具备透水和过滤功能的无纺布。此外,施工前应进行闭水试验,以确认屋顶是否存在漏水问题[6]。
2.4. 节能技术研究
研究者探索屋顶绿化对建筑节能的影响,包括屋顶绿化对建筑保温、降温效果的科学验证和理论研究。
植物作为立体绿化的重要“外衣”,目前尚缺乏标准化的体系来评估某一特定植物是否适合特定的立体绿化项目。建立立体绿化植物评价体系,将有助于快速筛选所需数据,为科学评估立体绿化植物的适应性、观赏价值及应用成本等特性提供新的思路[7]。
3. 球根植物的应用形式
在花坛、花境和地被中,球宿根花卉可以以不同的形式应用。以下是针对这三种不同形式的应用的分类方式[8]。
3.1. 花坛
单独种植:在花坛中,球宿根花卉可以单独种植,通过种植同一种球宿根花卉,创造出具有统一花色和花型的花坛,使整个花坛呈现出一种统一的视觉效果。
混搭种植:球宿根花卉也可以与其他植物混搭种植,通过搭配不同种类的球宿根花卉、叶观赏植物和其他花卉,营造出丰富多彩的花坛景观。
3.2. 花境
集中种植:在花境中,球宿根花卉可以集中种植,创造出具有高度视觉冲击力的花境。例如,可以将同一种球宿根花卉集中布置,形成一片花海,或者搭配多种球宿根花卉种类,创造出丰富多彩的花境景观[9]。
分散点缀:球宿根花卉也可以点缀在花境中的其他植物之间,增加花境的层次感和丰富度。例如,在花境中的绿色植物之间点缀一些球宿根花卉,可以为整个花境增添亮点和色彩。
边缘装饰:球宿根花卉适合用于花境的边缘装饰,可以作为花境的边界,或者装饰在花境的边沿,提升花境的整体美观度[10]。
3.3. 地被
覆盖地面:球宿根花卉适合用于地被覆盖,例如覆盖在庭院、花园或绿地的地面上,形成一层花卉覆盖层,美化环境。
填充空隙:在一些地块或者花园中,球宿根花卉可以填充一些空隙,利用其茂盛的生长特性,填补地面空白,增加绿化面积。
边缘植物:作为边缘植物,球宿根花卉可以沿着花园边缘或者花坛边缘种植,起到装饰和边界的作用。
4. 屋顶绿化球宿根植的种类筛选技术
4.1. 技术实施步骤
4.1.1. 确定需求和目标
明确屋顶绿化球宿根植的目的和要求,例如景观美化、环境改善或者生态保护等。
4.1.2. 考虑屋顶条件
评估屋顶的承重能力、排水系统以及阳光照射等因素,确定植物所需的生长环境。
4.1.3. 研究植物种类
调研可供选择的宿根植物种类,包括耐旱、耐寒、抗风等特性,以及其生长速度、根系发展及植物高度等要素。
4.1.4. 进行筛选
根据屋顶条件和植物种类特点,筛选出适合的宿根植物种类,考虑植物的适应性、生长周期和维护要求等因素。
4.1.5. 进行综合评估
综合考虑植物的外观、生态效益、维护成本以及屋顶承载能力等因素,对不同种类进行评估和比较。
4.1.6. 选择最佳种类
根据综合评估结果,选择适合屋顶绿化的宿根植物种类,并进行相应的规划和设计。
4.2. 影响因素分析
4.2.1. 屋顶条件
包括承重能力、排水系统、阳光照射等,限制了植物的选择范围和生长环境。
4.2.2. 植物特性
包括耐旱、耐寒、抗风等特点,以及生长速度、根系发展和植物高度等,影响了植物在屋顶环境中的适应性和生长状况。
4.2.3. 环境要求
考虑屋顶绿化的目的和要求,如景观美化、环境改善、生态保护等,确定植物种类的选择标准。
4.2.4. 维护成本
不同植物种类的维护成本可能存在差异,包括浇水、修剪、施肥等,需要考虑维护工作的难易程度和费用。
4.2.5. 生态效益
不同植物种类在生态效益方面有所差异,包括净化空气、保持水源、降低城市热岛效应等方面的贡献,需要综合考虑。
4.3. 球根花卉的栽培特性分析
通过调查统计结果表明(表1):在调查地块内,上海城市绿地已经应用的球根花卉22种,分属9科、20属(百合科2属、天门冬科1属、六出花科1属、鸢尾科3属、菊科1属、秋水仙科1属、石蒜科9属、酢浆草科1属、阿福花科1属) [11]。
Table 1. Comparison of Biological and Cultivation Characteristics of Bulbous Flowers
表1. 球根花卉生物学及栽培特性对比表
植物名 |
学名 |
生物学特性 |
花期 |
抗 旱性 |
抗 风性 |
抗 病性 |
分蘖 能力 |
抗 寒性 |
抗 涝性 |
抗 日晒 |
覆盖 能力 |
自然 高度 |
郁金香 |
Tulipa spp. |
多年生球根花卉,春季开花,入夏休眠,其生长发育可分为萌发期、生长与开花期、新球与子球形成期、花芽分化期和休眠期 |
春季 |
中等 |
中等 |
中等 |
弱 |
强 |
中等 |
强 |
强 |
15~60 cm |
水仙 |
Narcissus spp. |
多年生草本植物,叶由鳞茎顶端绿白色筒状鞘中抽出,花茎(俗称箭)由叶片中抽出。每个鳞茎可抽花茎1~2枝,多者可达8~11枝,形成伞状花序。花瓣多为6片,花瓣末处呈鹅黄色。花蕊外面有一个如碗一般的保护罩 |
早春 |
中等 |
中等 |
强 |
弱 |
强 |
强 |
中等 |
中等 |
20~40 cm |
风信子 |
Hyacinthus orientalis |
多年生草本植物,具有球根,鳞茎呈卵形,有膜质外皮,皮膜颜色与花色呈正相关。花色丰富,包括蓝色、粉红色、白色、鹅黄、紫色、黄色、绯红色、红色等八个品系,花期为早春,原种为浅紫色,有芳香气味 |
春季 |
中等 |
中等 |
中等 |
弱 |
强 |
弱 |
弱 |
中等 |
5~25 cm |
百合 |
Lilium spp. |
多年生宿根植物,鳞茎肥大,洁白,肉质细嫩,由许多肉质鳞片螺旋状排列,层层抱合在鳞茎盘上所组成 |
夏季 |
中等 |
高 |
强 |
弱 |
中等 |
弱 |
中等 |
强 |
40~60 cm |
大丽花 |
Dahlia pinnata |
多年生草本植物,具有巨大的棒状块根, 茎直立且多分枝,高度可达1.5~2米, 粗壮。头状花序大,有长花序梗,常下垂,花色丰富,包括白色、红色、紫色等, 花期长,从6月到12月 |
夏秋季 |
中等 |
中等 |
强 |
中等 |
强 |
弱 |
弱 |
中等 |
1.5~2 m |
秋水仙 |
Colchicum autumnale |
多年生草本植物,叶子披针形,暗绿色, 长约30厘米,花朵通常在8~10月开放, 翌年春天长叶, |
秋季 |
中等 |
中等 |
强 |
弱 |
强 |
弱 |
弱 |
强 |
15~20 cm |
香雪兰 |
Ornithogalum umbellatum |
多年生草本植物,兰具有狭卵形或卵圆形的球茎,外包有薄膜质的包被,包被上有网纹及暗红色的斑点。花朵通常为淡黄色或黄绿色,有香味,花被管喇叭形,基部变细 |
春季 |
中等 |
中等 |
中等 |
弱 |
弱 |
弱 |
弱 |
弱 |
30~45 cm |
红花酢浆草 |
Oxalis tuberosa |
多年生直立草本,无地上茎,地下部有球状鳞茎;叶基生,叶柄长5~30 cm或更长, 被毛;花瓣5,倒心形,淡紫色至紫红色, 基部颜色较深 |
春夏 |
中等 |
中等 |
强 |
中等 |
中等 |
强 |
强 |
强 |
10~40 cm |
大花葱 |
Allium giganteum |
多年生常绿草本,具鳞茎,圆形;叶呈宽线形至披针形,绿色;花葶高大,高约1米或更高,呈伞形花序球状,直径达20 cm; 有小花数百朵,紫红色;种子呈球形, 坚硬,黑色 |
夏季 |
中等 |
中等 |
强 |
弱 |
弱 |
弱 |
中等 |
强 |
30~60 cm |
香葱 |
Allium fistulosum |
鳞茎聚生,形态多样,外皮颜色从红褐色、紫红色到黄白色不等,质地为膜质或薄革质,不破裂,叶子为中空的圆筒状,向顶端渐尖,深绿色,常略带白粉 |
春夏 |
中等 |
中等 |
强 |
中等 |
强 |
弱 |
中等 |
强 |
20~44 cm |
黄花菜 |
Hemerocallis fulva |
多年生宿根草本,叶绿色,长50~130厘米,宽6~25毫米,花葶长短不一,一般稍长于叶,基部三棱形,上部多少圆柱形,有分枝 |
夏季 |
中等 |
中等 |
强 |
中等 |
弱 |
中等 |
中等 |
强 |
30~90 cm |
番红花 |
Crocus sativus |
多年生草本,叶基生,条形,灰绿色,边缘反卷,长15~20厘米,宽2~3毫米,花朵通常为淡蓝色、红紫色或白色,有香味,直径2.5~3厘米;花柱橙红色,长约4厘米,上部3分枝,柱头略扁,顶端楔形,有浅齿 |
秋季 |
中等 |
中等 |
强 |
弱 |
强 |
弱 |
弱 |
强 |
15~20 cm |
雪片莲 |
Leucojum aestivum |
多年生球根花卉,具有小型的鳞茎,叶子丛生,带状,绿色且被有白粉,花葶中空,单花或成伞形花序,花朵下垂,钟形,花被片6枚分离,白色,边缘有一绿色斑点 |
春季 |
中等 |
中等 |
强 |
弱 |
强 |
弱 |
弱 |
强 |
20~30 cm |
雪滴花 |
Galanthus nivalis |
多年生草本植物,花葶直立,中空,扁圆形,顶端着生单朵下垂的花,花被片6枚,椭圆形,无筒部,呈广钟形,白色,每裂片端具一绿点 |
早春 |
中等 |
中等 |
强 |
弱 |
强 |
弱 |
弱 |
强 |
10~30 cm |
石蒜 |
Lycoris radiata |
多年生草本植物,叶狭带状,中间有粉绿色带,秋季出叶。伞形花序,花鲜红色 |
秋季 |
强 |
中等 |
强 |
中等 |
强 |
弱 |
中等 |
强 |
30 cm |
风雨花 |
Zephyranthes candida |
多年生草本植物,花较大,喇叭状,形似水仙,每个鳞茎都能开花。花期较长,从春末到秋初,花朵颜色多样,有红色、粉红色等 |
夏季 |
中等 |
中等 |
强 |
中等 |
中等 |
弱 |
中等 |
中等 |
15~30 cm |
韭兰 |
Notholirion flexile |
多年生草本植物,鳞茎为卵球形,直径约2~3厘米。基生叶常数枚簇生,线形,扁平,长15~30厘米,宽6~8毫米。 花玫瑰红色或粉红色,花被裂片6, 裂片倒卵形,顶端略尖,长3~6厘米 |
夏季 |
强 |
中等 |
强 |
中等 |
弱 |
弱 |
中等 |
强 |
15~30 cm |
六出花 |
Nomocharis spp. |
多年生草本植物,根具肉质须根;叶为基生叶,长卵形,先端尖,基部楔形,长度变化较大,茎生叶宽披针形,互生,先端尖,基部楔形,表面亮绿色;花为伞形花序,橙黄色,具紫色斑点和条纹 |
春季 |
中等 |
中等 |
强 |
弱 |
强 |
弱 |
中等 |
强 |
1 m |
垂筒花 |
Fritillaria spp. |
多年生常绿球根植物,花自地下鳞茎抽生而出,细长,花呈长筒状,略弱垂,每个花枝着花8朵左右,有黄、橙红、白、粉红等色 |
春季 |
中等 |
中等 |
强 |
弱 |
中等 |
弱 |
弱 |
强 |
20~30 cm |
文殊兰 |
Tigridia pavonia |
多年生粗壮草本植物,具有长圆柱形的鳞茎,叶子深绿色,线状披针形,边缘波状,先端渐尖具尖头。花茎直立,与叶近等长,伞形花序有10~24朵花,花朵洁白, 芳香馥郁 |
夏季 |
中等 |
中等 |
强 |
中等 |
弱 |
弱 |
弱 |
中等 |
1 m以上 |
水鬼蕉 |
Alocasia spp. |
多年生鳞茎草本植物,叶子较小,无叶柄,呈椭圆状披针形;花朵较大,淡白色, 表面光滑无毛 |
夏季 |
中等 |
中等 |
强 |
中等 |
弱 |
弱 |
弱 |
强 |
30~90 cm |
球根鸢尾 |
Iris germanica |
多年生草本植物,具有长条形或块状的根状茎,叶片剑形,条形或丝状,基部鞘状。 花较大,颜色丰富,包括蓝紫色、紫色、 红紫色、黄色、白色等 |
春夏 |
中等 |
中等 |
强 |
中等 |
强 |
中等 |
中等 |
中等 |
60~80 cm |
由表2可见:通过采用抗旱性、抗风性、抗病性等指标,对比22种球根花卉的应用能力后发现,不同的球根花卉栽培特性存在显著差异,百其中抗旱性强2种,中等20种,抗风性强1种,中等21中,抗病性强19种,中等3种,分蘖能力中等10种,弱12种,抗寒性强12种,中等4种,弱6中,抗涝性强2种,中等3种,弱17种,抗日晒强2种,中等10种,弱10中[12]。
Table 2. Cultivation Characteristics Statistical
表2. 栽培特性统计表
栽培特性 |
抗旱性 |
抗风性 |
抗病性 |
分蘖能力 |
抗寒性 |
抗涝性 |
抗日晒 |
覆盖能力 |
强 |
2 |
1 |
19 |
|
12 |
2 |
2 |
15 |
中等 |
20 |
21 |
3 |
10 |
4 |
3 |
10 |
6 |
弱 |
|
|
|
12 |
6 |
17 |
10 |
1 |
4.4. 球根花卉应用于屋顶绿化的栽培与养护技术
4.4.1. 栽培基质
针对屋顶绿化土层厚度有限的特点,我们可在园土的基础上增加有机质来改良土壤,为植物创造良好的土壤环境。目前,按照一定比例增加了植物残体、农作物秸秆、草炭、海苔、耶糠等材料腐熟物的营养丰富的轻型有机质材料的复合土壤在屋顶绿化中倍受欢迎。实践证明,有机腐殖质可改善屋顶土壤的透气性,增强土壤的保水保肥能力,增加土壤速效以及迟效养分,是屋顶绿化植物的优良轻型基质。
4.4.2. 水肥管理
植物的健壮生长离不开充足的养分以及水分供给。屋顶绿化土壤面积有限,导致其水肥含量很有限,及时浇水施肥是屋顶绿化植物养护的重要环节。
1) 浇水
屋顶环境阳光充足,温度较高,水分蒸发快,因此要勤浇水,建议在降水较少的季节每天浇一次水,降水较多的季节可根据情况,在植物有萎蔫的情况下及时补充水分。夏季浇水宜在早晨进行,冬季浇水宜在中午进行较好。浇水要一次浇足浇透[13]。
2) 施肥
观赏性球根花卉需要考虑有利于母球根的生长而限制子秋根的生长。在前期土壤中增加有机质的基础上,后期以化学肥料追肥为主,掌握薄肥勤施的原则。营养生长期应以氮肥为主,在花期和开花后球根膨大期应控制氮肥追肥,增加磷钾肥追肥,以促使母球膨大[14]。
3) 病虫害防治
球根花卉病虫害防治总体上应该把握以下原则:一是选用无病虫害感染的球根或种子,二是在播种前进行土壤消毒,三是播种前对球根进行消毒,四是球根采收后贮藏之前进行药剂处理。
球根花卉的病害问题相对严重,主要表现为锈病和疫病。对于锈病的防治,可以在初期使用40%氟硅唑乳油8000倍液,或50%硫黄悬浮剂300倍液,或者25%粉锈灵可湿性粉剂2000倍液进行喷雾防治。通常需要连续喷施2~3次,每隔7~15天进行一次。对于疫病的防治,初期可选用64%杀毒矾可湿性粉剂400倍液,或25%瑞毒霉可湿性粉剂700倍液,或72%克露可湿性粉剂800倍液,或者75%百菌清可湿性粉剂600倍液进行喷雾防治,同样需要连续喷施2~3次,每隔7~10天施用一次。
球根花卉虫害主要有蚜虫、蛴螬、红蜘蛛等。蚜虫防治可在发生期及时喷洒2.5%溴氰菊酯4000~10000倍液或10%吡虫啉1500倍液进行防治,喷药时要细致均匀,侧重叶片背面和嫩叶;蛴螬等地下害虫可在整地时用敌百虫粉剂22.5~30.0 kg/hm2充分混匀于土壤中进行毒杀,或在生长期用90%敌百虫800~1000倍液于傍晚时逐个浇灌;红蜘蛛可用15%哒螨灵乳油2000倍液,或40%三氯杀螨醇乳油1000~1500倍液,或1.8%齐螨素乳油6000~8000倍液,或20%螨死净可湿性粉剂2000倍液等喷施均可达到理想的防治效果。
5. 上海市屋顶绿化植物应用建议
球根花卉是指地下茎或根变态成能够储藏养分的球状或块状的一类多年生草本植物。球根花卉种类丰富,花姿优美,花色丰富,观赏价值极高,适应性强,栽培管理粗犷,是不可多得的优良绿化植物种类,也是屋顶绿化植物选择的优良种类,建议在上海市屋顶绿化中广泛使用[15]。
5.1. 小结
5.1.1. 美观性原则
在上海屋顶绿化中,选择球根花卉要遵循三季有花原则。球根花卉种类多样,其中,有春天开花的如郁金香、仙客来、风信子、水仙等,有夏天开花的如百合、大岩桐、朱顶红、睡莲、荷花等,秋天开花的球根秋海棠、大丽花、唐菖蒲、晚香玉、阔叶麦冬等,这些球根花卉中,有些以观花为主,有些以观花为主,有红色,黄色,紫色等多种花色种类,可合理应用,保证周年赏花观叶。
5.1.2. 适应性原则
球根花卉可春天播种也可秋天播种,因生态习性不同而有所不同。对于原产南非好望角地区的球根花卉,此类球根花卉不耐寒,我们应春天播种,可保证其夏秋生长开花,冬季寒冷季节正好休眠。对于原产地中海沿岸地区的球根花卉,此类球根花卉较耐寒不耐热,我们可秋天播种,可保证其春天开花,夏季炎热季节正好休眠。另外,球根花卉多喜欢阳光充足,排水良好的土壤,较耐旱,正好适应屋顶环境特点。
6. 结语
屋顶绿化作为改善城市环境质量的重要手段,尤其对于上海市的城市建设具有重要意义。通过对屋顶绿化植物的应用与技术研究,我们发现选择适宜生长的植物种类和科学的栽培养护技术是屋顶绿化成功的关键。同时,对于上海市的地理位置及气候特点,我们发现大多数球根花卉都适宜在其气候条件下生长,这为屋顶绿化提供了丰富的植物资源。
此外,屋顶绿化技术的研究现状也表明了该领域的多样性,包括植被种植管理、屋顶结构及材料、排水系统技术、节能技术等多个方面的研究。这些研究对于解决城市环境问题,提高城市生活质量具有重要意义。
因此,我们建议在上海市的屋顶绿化中广泛应用球根花卉,并遵循美观性原则和适应性原则,以充分发挥球根花卉在屋顶绿化中的优势。希望屋顶绿化技术的不断创新和完善,能够为上海市的城市绿化和环境改善做出更大的贡献。
此次研究成果与之前的研究相比,在以下几个方面存在不同之处。
研究对象:此次研究的重点是屋顶绿化植物的选择和技术研究,特别关注适宜生长的球根花卉。而之前的研究可能着重于其他类型的植物或者不同的绿化手段。
地理位置和气候特点:此次研究针对上海市的地理位置和气候特点进行了优化,发现大多数球根花卉适宜在该地区的气候条件下生长。而之前的研究可能针对其他地区或者一般的气候条件。
技术研究范围:此次研究涉及了球根花卉在屋顶绿化中的应用与栽培养护技术,同时也提到了屋顶绿化的其他方面,如屋顶结构、材料、排水系统和节能技术等。而之前的研究可能更加专注于某个具体的技术或者研究范围。
总的来说,此次研究成果在选择适宜生长的植物种类、科学栽培养护技术以及综合考虑屋顶绿化的各个方面都有所突破和创新。在上海市的城市建设中,这些成果将为屋顶绿化的实施和改善城市环境质量提供重要的参考和指导。