羅旭榮，蔣 慧，李悅寧，溫庚金

(深圳市鐵漢一方環(huán)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(qū)園林綠化的空間結(jié)構(gòu)層次和城市立體景觀藝術(shù)效果，而且更有助于進(jìn)一步增加城市綠量，減少熱島效應(yīng)，吸塵、減少噪音和有害氣體，營造和改善城區(qū)生態(tài)環(huán)境，同時還能保溫隔熱，節(jié)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(xiàn)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(gòu)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(shù)垂直綠化根據(jù)構(gòu)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(zhì)作為植物生長的基礎(chǔ)，再搭配自動控制滴灌系統(tǒng)，對垂直綠化的植物可完全實(shí)現(xiàn)人工控制。該垂直綠化系統(tǒng)，采用模塊式單元化管理，各單位之間靠構(gòu)件連接，便于拆解與維護(hù)，與傳統(tǒng)模式相比，既不失美感，又大大降低了維護(hù)成本。

綠化植物栽培基質(zhì)是模塊式垂直綠化的重要組成材料，關(guān)系到植物生長狀況以及景觀效果的持續(xù)性。栽培基質(zhì)不但要保證植物正常生長所需的養(yǎng)分和水分，而且作為根系生長的介質(zhì)要起到支撐和固定植物的作用。選擇質(zhì)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(zhì)是垂直綠化持續(xù)化發(fā)展必不可少的物質(zhì)基礎(chǔ)[3]。

1 研究區(qū)概況

增城區(qū)是廣州市市轄區(qū)，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(biāo)：北緯23°05′～23°37′、東經(jīng)113°32′～114°00′，增城區(qū)屬南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，炎熱多雨、長夏無冬。但因季風(fēng)交替遲早及強(qiáng)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(fēng)影響，增城春多靜風(fēng)，夏多南風(fēng)，秋冬風(fēng)向北。夏秋間常有臺風(fēng)入侵，風(fēng)力最大可達(dá)11級，對南部地區(qū)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(yàn)方案

經(jīng)過大量文獻(xiàn)資料查詢，考慮華南地區(qū)自然氣候條件狀況和垂直綠化栽培基質(zhì)特性，本試驗(yàn)選用4種立體綠化常用材料作為栽培基質(zhì)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?！靡瑲?1∶1，其中陶粒為3～8 mm輕質(zhì)陶粒，椰殼為1 cm左右)、泥炭土質(zhì)地細(xì)膩、粗纖維含量少，腐殖質(zhì)含量高；椰糠土質(zhì)地粗糙而松軟、以粗纖維為主，有機(jī)質(zhì)含量較少，椰糠保水性和透氣性好于泥炭土，但對養(yǎng)分的吸附能力低于泥炭土。根據(jù)基質(zhì)配比情況，試驗(yàn)設(shè)置5種不同的栽培基質(zhì)(表1)。以測定不同配比的栽培基質(zhì)理化指標(biāo)作為判斷依據(jù)，共設(shè)5種基質(zhì)種植處理，每個處理重復(fù)4次。不同配比的植物種植試驗(yàn)于2020年4～7月在室外模塊式垂直綠化墻上進(jìn)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(shù)變化，種植試驗(yàn)的養(yǎng)護(hù)管理在同一水平條件下進(jìn)行。

表1 不同處理的栽培基質(zhì)組成及其配比 %

2.2 指標(biāo)測定

本試驗(yàn)中的土壤容重與土壤孔隙度指標(biāo)用環(huán)刀法測定：pH值按照基質(zhì)∶水=1∶5(體積比)浸泡30 min，用COMBI 5000土壤五參數(shù)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(kuò)散法[4]。在本試驗(yàn)中，使用吸水率來衡量基質(zhì)的保水性，吸水率指基質(zhì)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(shù)據(jù)以植物生長指數(shù)(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(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析采用SPSS 22.0軟件完成，Excel 2013軟件制圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同配比對栽培基質(zhì)理化性質(zhì)的影響

容重是指單位體積干栽培基質(zhì)的重量，基質(zhì)容重的大小取決于自身的質(zhì)地結(jié)構(gòu)和粒徑大小，容重值的大小反映了栽培基質(zhì)的整體結(jié)構(gòu)的緊實(shí)程度和透氣性。容重過大、結(jié)構(gòu)太緊，基質(zhì)的透水性和透氣性就差，反之則結(jié)構(gòu)疏松，透水透氣，利于根系的延伸生長[6]。根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果來看，5種配比基質(zhì)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(zhì)容重也變大，基質(zhì)的干重也隨之增加，其固定植物根系的能力也隨之增強(qiáng)。一般認(rèn)為栽培基質(zhì)的容重范圍在0.1～0.8 g/cm3之間為宜，垂直綠化栽培基質(zhì)考慮到承重情況，參考標(biāo)準(zhǔn)值小于1 g/cm3即可，因此，試驗(yàn)混配的5種基質(zhì)容重方面都符合重量標(biāo)準(zhǔn)。

孔隙度是指基質(zhì)中孔隙體積占基質(zhì)體積的百分比，孔隙度包括持水孔隙度和通氣孔隙度?；|(zhì)孔隙度與栽培基質(zhì)的質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)含量以及結(jié)構(gòu)有著重要關(guān)聯(lián)，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?；|(zhì)的通透性優(yōu)良，栽培基質(zhì)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(guān)，是基質(zhì)最重要的理化性質(zhì)參數(shù)之一。5種栽培基質(zhì)的孔隙度如表1所示，各種配比基質(zhì)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(zhì)在孔隙度上都符合垂直綠化的要求(表2)。

pH值是栽培基質(zhì)的理化性質(zhì)的重要指標(biāo)之一，其決定了基質(zhì)養(yǎng)分的活性。大量研究表明，植物栽培基質(zhì)的pH值在6.0～7.5為宜，但部分植物對基質(zhì)酸堿度的需求更偏向于酸性，如茉莉等，因此判斷基質(zhì)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(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定簡易花園種植基質(zhì)pH值在5.5～8.0之間，我國立體綠化行業(yè)一般認(rèn)為栽培基質(zhì)pH值在5.5～7.5皆可[7]。5種配比基質(zhì)pH值，隨著椰糠的減少和泥炭配比的增加，pH值呈現(xiàn)下降趨勢，其中T1、T2、T3和T4的pH值都在5.5～7.5范圍內(nèi)，而T5的pH值為5.4，表明不適宜大多數(shù)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(zhì)理化性質(zhì)

3.2 不同配比對栽培基質(zhì)保水性的影響

土壤保水性能力主要是指土壤保持毛細(xì)水的能力。本試驗(yàn)以測定基質(zhì)吸水率作為衡量各配比基質(zhì)的保水性的指標(biāo)。吸水率是指基質(zhì)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(zhì)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(qū)選擇的綠化植物葉片都比較寬大，蒸發(fā)量大，因此飽和持水量一般也會相應(yīng)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(jié)果表明，5種配比基質(zhì)隨椰糠數(shù)量的減少及泥炭的增加，基質(zhì)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(zhì)配比更利于植物的生長(圖1)。

圖1 不同配比基質(zhì)的吸水率

3.3 不同配比對栽培基質(zhì)養(yǎng)分的影響

堿解氮包括無機(jī)態(tài)氮和結(jié)構(gòu)簡單能為作物直接吸收利用的有機(jī)態(tài)氮，堿解氮的大小表示可供植物近期吸收利用的氮素?cái)?shù)量，故又稱速效氮，基質(zhì)堿解氮含量的多少直接體現(xiàn)了基質(zhì)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(zhì)的堿解氮含量大幅增加，5種配比基質(zhì)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(shí)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(yǎng)水平和供磷能力，是土壤肥力的重要指標(biāo)之一[9]?；|(zhì)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(zhì)速效磷在5.31～10.34 mg/kg之間，其中T1處理基質(zhì)速效磷的含量最低，T5處理基質(zhì)的最高。結(jié)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(zhì)中速效磷含量逐步增加，兩者之間呈正比關(guān)系。

基質(zhì)的速效鉀是指基質(zhì)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(jié)構(gòu)，因此速效鉀含量是表征基質(zhì)鉀素供應(yīng)狀況的重要指標(biāo)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(zhì)之間呈顯著性差異。

3.4 不同配比的栽培基質(zhì)對植物生長的影響

垂直綠化栽培基質(zhì)作為綠化植物生長的直接介質(zhì)，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(biāo)則直觀地反映了植物的長勢變化，其株高、冠幅直接關(guān)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(zhì)其株高生長幅度不同，其中T1配比基質(zhì)種植的小葉龍船花在60 d內(nèi)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(xiàn)為T3>T4>T2>T5>T1。黃金榕在60 d內(nèi)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)為T4>T3>T2>T5>T1。

圖2 不同配比基質(zhì)4種植物株高生長的變化

由圖3可知，5種配比基質(zhì)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(jié)論與討論

對模塊式垂直綠化不同配比基質(zhì)的理化性質(zhì)研究結(jié)果表明：5種配比栽培基質(zhì)隨著泥炭比例的增加，椰糠比例的減少，其容重也相應(yīng)逐漸增加，基質(zhì)干重同時變大，對根系的穩(wěn)定性及固定作用也相應(yīng)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(zhì)的容重都比較小、重量輕，都符合垂直綠化栽培基質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)。隨著泥炭比例的增加，T1～T5配比基質(zhì)的孔隙度逐漸減小，其透氣性也隨之減小，5種基質(zhì)的孔隙度相較于其他栽培基質(zhì)都比較大，都有利于植物根系生長。5種配比基質(zhì)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(dǎo)致配比基質(zhì)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(zhì)的pH值標(biāo)準(zhǔn)，而T5的pH值為5.4呈酸性強(qiáng)度較高，不利于植物根系對礦物質(zhì)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(zhì)4種植物冠幅生長的變化

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

5種配比基質(zhì)的養(yǎng)分結(jié)果表明，隨著泥炭土比例的增加，椰糠比例的減小，栽培基質(zhì)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(yǎng)分含量最少，T5的速效氮磷鉀含量最高，基質(zhì)本身所提供的養(yǎng)分?jǐn)?shù)量也更多。同時對比泥炭和椰糠的結(jié)構(gòu)，表明泥炭對養(yǎng)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(zhì)隨著泥炭含量的增加，其養(yǎng)分含量增加，同時其保肥能力也不斷增強(qiáng)，其保肥能力大小依次為T5>T4>T3>T2>T1。

根據(jù)小葉龍船花、黃金榕、紅桑和福建茶的生長指數(shù)(株高、冠幅)變化情況來看，40%椰糠+40%泥炭土+20%粗顆粒的基質(zhì)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?yàn)橹参锓N類的不同所呈現(xiàn)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(zhì)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(zhì)營養(yǎng)水平低下，基質(zhì)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(zhì)由于酸堿度低從而影響植物正常生長。根據(jù)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(zhì)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(yǎng)分的依賴較高，基質(zhì)酸堿度也不能過低，當(dāng)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(zhì)的理化性質(zhì)、保水保肥能力,分析不同配比基質(zhì)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(zhì)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(jù)植物種類的不同來進(jìn)行配比。大多數(shù)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(qū)模塊式垂直綠化基質(zhì)以椰糠∶泥炭土∶粗顆粒=2∶2∶1的比例來應(yīng)用。