西安市屋顶绿化植物选择

李 红，程 敏，张麦芳，黄宏刚，谢毓芬

(陕西省林业科学院，西安 710082)

随着城市化的快速发展，不透水硬质铺装的道路、广场及建筑物表面充斥城市空间，导致城市内涝不断发生，仅靠以管道为主的城市现有雨水排放设施难以解决，为充分发挥园林景观的雨水生态管理功能，吸收、储蓄、渗透雨水，减少瞬间地面洪水径流量，发挥种植土壤对雨水的自然积存、自然渗透、自然净化作用，积极利用城市建筑物屋顶空间进行绿化美化，不仅可显著改善建筑室内空间环境，丰富完善城市绿地系统，修复和改善城市景观以及包括小气候、空气质量等在内的生态环境，降低城市热岛效应，为城市市民增添环境优美的休闲娱乐场所，也能为鸟类等生物提供更多更优良的栖息地，最大程度地减少城市建设对生态环境的影响，促进城市可持续发展。

屋顶绿化是指建筑物、构筑物顶部为载体，以植物为主体配置，使用人工土壤的绿化形式，按复杂程度大致可分期为简单式、花园式两种形式。简单式屋顶绿化是指利用草坪及地被植物的绿化景观形式，一般需要较小的屋顶载荷，施工简单，管理粗放，植物品种和形态较少，生态价值也相对较小。花园屋顶绿化景观一般由乔木、灌木、草坪、地被植物、花卉等组成绿化形式，并设置园林小品、座椅、步道等设施，提供一定的游览和休闲活动空间，这种由乔、灌、地被等植物搭配构成的复层群落结构稳定性高，适用于建筑载荷较大的屋顶，具有较高的生态价值。屋顶绿化对建筑承重、屋顶防排水、植物品种、人工基质等都有一定要求，其中建筑物设计活载荷200～300 kg·cm-2的屋顶可进行简单式绿化，设计活载荷大于350 kg·cm-2的屋顶可进行花园式绿化，设计活载荷小于200 kg·cm-2的屋顶不宜屋顶绿化[3]。西安市政府要求公共机构符合规范的建筑物，在满足建筑要求前提下，建筑层数7层以内，高度低于22m的非坡屋顶新建、改建建筑(含裙房)和竣工时间不超过20 a、屋顶坡度小于15°的既有建筑应当实施屋顶绿化[1]，自2011年启动到2016年已建成屋顶绿化358处，面积总和约1.098亿平方米，8个区的屋顶绿化率达0.41%[2]。为指导西安市屋顶绿化科学、规范化实施，有必要在实践基础上对植物种类选择做一总结。

1 西安市屋顶绿化环境

1.1 屋顶小气候特征

城市建筑屋顶空间开阔，表面小气候与地面相比有3个主要特征，一是表面光照强度大，温度升降快，昼夜温差大，夏季更炎热，冬季更寒冷，夏季大多数屋顶植物几乎处于全光照长时间高温条件下，冬季忍受比地面空气温度更低且相差最大可达18 ℃的低温，高温严寒是限制植物正常生长的主要因素之一。二是建筑屋顶风速大，并随建筑物高度增大而增强，屋顶风速可比地面风速高2～3级，可加剧水分散失，降低空气湿度；因空气相对湿度小，更寒冷干燥，植物极易发生冻害，一般屋顶的相对湿度比地面低10%～20%，使生长基质水分散失加速[3]，植物蒸腾速率更高、更容易失水[5]。三是受载荷强度限制，屋顶植物生长的薄层基质储水少，水分维持期短，为满足植物正常生长一般需更多浇灌。

1.2 西安市建筑物屋顶小气候条件

西安市地处黄河流域的关中盆地中部，气候属暖温带半湿润大陆性季风气候，春季温暖多风、夏季炎热少雨、秋季凉爽多连阴雨、冬季寒冷多风，多雾霾少雨雪；市区年平均气温13.3 ℃，夏季高温炎热，地面极端温度可达60 ℃以上，屋顶表面温度白天更高(一般比地面高3～5 ℃)，晚上低2～3 ℃[4]；年降水量适中偏少，一般在423～660 mm左右，夏季高温缺水，秋季多连阴雨, 冬季屋顶风速大，无台风侵扰，屋顶植物生长相对安全。

2 西安市建筑物屋顶植物的选择

2.1 植物选择的原则

2.1.1 抗逆性、功能性强 选择和合理利用优良植物种类(品种)是屋顶绿化景观优美、稳定健康、建造及维护低成本的必要条件。屋顶特殊的高空位置，与地面明显差异且相对恶劣的生态环境，生长基质浅薄、蓄水性差、秋季连阴雨易积水，同时屋顶还可作为人的活动或与人活动距离较近的空间，风速比地面大，一般不宜采用药剂防控病虫害，防止树木倒斜伤人，加之近年来水资源短缺状况愈发严重，完全依靠灌溉满足植物正常生长，既不现实也不经济，这些因素决定了适宜的绿化植物必须具备更强的抗逆性[4]和特殊的生态功能，既要对夏季高温、冬季寒冷，日光强照射、极端干旱、暴雨、大风、积水、病虫害、土壤瘠薄等不良环境有较好的适应性和抗逆性，还应有较高的净化空气、阻滞降尘、消除城市噪音等功效，以及优良的观赏性和抗病虫害性，且严守设计载荷、支撑、阻根、防水原则。

2.1.2 浅根系 生长基质作为植物固定和生长的载体和屋顶花园系统的关键组成部分，也是实现储蓄、渗透雨水，为植物提供养分的重要功能介质。建筑屋顶载荷受严格限制，植物生长基质较薄，所含养分有限，不利于深根植物生长，要求植物具有浅根性，这样也可减少对建筑结构层的破坏。一般低矮植物常常浅根系[3]，少部乔木类也为浅根系植物，可满足屋顶绿化景观的多样性和丰富度。

2.1.3 株形矮小、观赏性好、生长缓慢易维护 为维护长久稳定的景观效果，延长屋顶绿化的使用寿命，植物生长高度和生长量控制非常重要，避免因植物株形高大造成屋顶活载荷加大问题，又因为屋顶绿化处于高空特殊位置，在维护、施肥、灌溉、修剪等管理方面较地面费工费时，人工管理成本高，选择植株矮小，生长缓慢、易维护、耐修剪，具有较长生命周期和观赏期植物，减少植物更新次数，一次建成多年收益，以节约人力、物力和财力[3]。

2.1.4 乡土树种 乡土树种对本地区气候、土壤等生态环境适应性强，在生态环境恶劣的屋顶空间环境能够保持较高的适应性[6]，选用乡土树种易使植物群落结构趋于稳定，生长状况优良，也能营造优美的景观效果，因此应重视乡土树种的选用。

2.2 植物选择

根据西安市屋顶小气候与空间特征、种植基质层特性、植物生物学特征特性，以及上述屋顶绿化品种选择原则，初步筛选出45科99属150种适宜西安市建筑屋顶栽植的植物。

2.2.1 地被植物 植株低矮，丛生致密，耐粗放管理，能够覆盖地表，许多种类还具有多年生、抗逆性及覆盖力强、耐修剪等特性，与屋顶高空位置相适应[3]，是屋顶绿化首选种类，包括低矮的景天科多肉植物、宿根花卉植物和观赏草本植物等(表1)。景天科多肉植物大多为多年生，株形矮小，肉质的枝叶具有发达的储水组织，极具抗旱性、生态适应性及观赏性。宿根花卉植物生命周期2 a及以上，管理简单粗放，管理成本较低，无絮年年更换，可极大美化丰富屋顶花园增添景色[3]。观赏草本植物主要是以禾本科为主的单子叶植物，形态优美，观赏价值高、观赏期长，适应性强、维护成本低、大多多年生宿根[3]。

2.2.2 藤本植物 有木本和草本，可丰富和活跃屋顶空间绿化形式、分割屋顶空间，美化或覆盖屋顶墙体及地面[7]，具有其他生活型植物不备的优势。

2.2.3 灌木 植株较小，根系较发达，抗逆性强，对生长基质要求低，抗寒、抗旱、耐热、耐瘠薄，耐修剪、耐粗放管理，对屋顶高空位置有较强的适应性[3]，丰富的种类(品种)可满足屋顶绿化的多样需求(表2)。

2.2.4 乔木 增加屋顶植物群落层次结构、丰富和增强景观多样性与观赏价值的必选类型，可为底层或低矮植物创造阴凉环境；一般可选择栽植树冠与树体小，抗逆性强，生长缓慢，观赏价值高，高度自然生长或可人工控制在5 m以下的种类(品种)(表3)，栽植在生长基质厚1 m左右的种植槽、大生长容器或种植箱中，放置在建筑物承重墙位置，固定根部或树身。近年来园林绿化常用的具有特殊观赏价值的草坪草和竹子也可应用于建筑屋顶绿化，这些种类(表4)一般需水性强，管理精细，费工费时，必须选用抗旱、抗寒、耐热种类或品种。

表4 西安市建筑屋顶绿化适宜的观赏价值极高的禾本科植物

3 结语

屋顶绿化空间的独特性决定了植物种类选择的特殊性，目前西安市屋顶绿化的景观形式和种类还不够丰富，数量较少；开发和建造不同形式和功能的屋顶绿化还需综合考虑建造成本、环境效益、景观效果，只有当植物覆盖面积比例达到一半以上，才能更好地发挥生态效益并有效地改善城市生态环境，今后随着新材料、植物新品种、园林新技术等的出现，更适宜的屋顶绿化植物种类也将会变更，这也要求建设者必须随时关注和重视。