模块式立体绿化基质筛选

摘要 分析4种不同复配基质的理化性质和4种基质栽培的3种常用立体绿化植物的生长情况，探讨适合模块式立体绿化的基质配比，为模块式立体绿化的基质筛选提供可靠的依据。结果表明，T3配方的基质（泥炭∶松树皮∶有机肥6∶2∶2）在饱和容重、总孔隙度、持水性、通气性等性状上比较理想，有机质含量和CEC值在合理的范围内且含量较高，表明该基质配方能够持续地为植物生长提供养分的潜力比较强。在T3配方基质栽培的3种植物小蚌兰（Tradescantia spathacea）、鸭脚木（Heptapleurum heptaphyllum）、红檵木（Loropetalum chinense var.Rubrum）生长健壮且生长速度适中，符合模块式立体绿化对基质的要求，可适当提高基质的pH，以满足更多植物的需求。

关键词 立体绿化；基质；理化性质；生长指标

中图分类号 S731.2 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2023）19-0191-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.19.044

Screening of Modular Three-dimensional Greening Substrates

JIANG Hui， LI Guo-jian， LUO Xu-rong

（Shenzhen Square Ecological Environment Co.， Ltd.，Shenzhen，Guangdong  518035）

Abstract The physicochemical properties of 4 different complex substrates and the growth conditions of 3 common three-dimensional greening plants under 4 matrix ratios were analyzed， and the matrix ratio suitable for modular three-dimensional greening was discussed， which provided reliable basis for matrix screening.The results showed that the matrix of T3 formulation （peat： pine bark： organic fertilizer 6：2：2） was ideal in saturated wet bulk density， total porosity， water holding capacity and air permeability， and the content of organic matter and CEC was relatively high and within a reasonable range， which indicated that the formulation had a strong potential to provide nutrients for plant growth continuously. Tradescantia spathacea， Heptapleurum heptaphyllum， Loropetalum chinense var. Rubrum grew robustly and at moderate growth rate in the T3 formula matrix， which met the requirements of modular three-dimensional greening on the matrix， and the pH value of the matrix could be increased appropriately to meet the needs of more plants.

Key words Three-dimensional greening;Substrates;Physical and chemical properties;Growth index

立体绿化是指以建（构）筑物为载体，以植物材料为主体营建的各种绿化形式的总称，其最大的特点是脱离土壤环境，在建（构）筑物上种植植物［1］。虽然立体绿化的体量面积较小，但这种直接依附于建筑物的绿化形式，能够更直接地在夏季建筑物高温能耗时起到缓解的作用，通过植物对太阳辐射的吸收、反射以及遮挡，有效地降低建筑物表面温度，降低建筑物空调等能耗的使用率。在快速发展的城市化进程中，模块式立体绿化作为建筑的有机组成部分，以其施工便捷灵活、景观效果见效快、维护管理方便等优势，在绿色建筑中占据重要的地位［2］。这种绿化形式不仅具有美化硬质建筑外观、改善环境的作用，又可以减少建筑能耗，提高节能减排的效率［3］。 由于脱离了地面土壤环境，模块式立体绿化的基质对于植物生长十分重要，不仅在有限的生长空间为植物提供生长所需的水、肥、气、热等生长条件，还起到固定和支撑植物的作用。所以模块式立体绿化基质的筛选是保障植物可持续景观的重要基础。

模块式立体绿化是指以沿着建筑墙体搭建钢结构骨架作为支撑体系，采用模块式单元种植槽，并添加基质作为植物生长的基础。整个系统的单元通过构件连接安装，并采用自动控制滴灌系统，对植物的生长进行人工控制管理［4］。目前，关于立体绿化集成技术的研究已有一定的成果，作为模块式立体绿化，模块结构、灌溉系统以及基质是影响其景观持续效果的重要因素［5］。植物因地制宜的选择也很重要。相对于地面绿化，模块式立体绿化的植物处于建筑物的立面上甚至高空中，其赖以生存的基质除满足上述植物生长的基本要求外，还需要满足质量轻、抗降解、整体稳定性好的要求［6］。具体表现在具有比较理想的理化性质，如总孔隙度、透气性、持水性、肥力达到一定的要求，以及为了保证立面结构安全的基质荷载要求，通常用饱和容重来进行判断。由于模块式单元种植槽的基质处在立面的高空环境，所以应充分考虑后期维护的便捷及管理成本，基质还具备不易降解、不易松散稳定性好的特点。作为人工选择的基质材料也应考虑具有经济实用、环境友好等优点［7］。

立体绿化植物生长介质来源主要是两类：一个是水，以“垂直绿化之父”帕特里特·布兰克为代表的毛毡式立体绿化，不使用基质土壤，通过输送水分和营养液来支撑植物生长；另一个是基质，这是大部分立体绿化采用的方式。立体绿化基质的发展经历了传统基质、复配基质再到塑形基质的过程。关于立体绿化基质，国内没有统一的规范和标准，目前相对权威的是深圳市2021年发布的《立体绿化工程验收规程》（DB4403/T 178—2021）地方标准。该规程规定了立体绿化工程的验收程序、验收记录、验收评价、常规项目验收和分项验收的要求，其中包括对立体绿化基质的相关要求。而在实际工程运用中基质使用仍不规范，部分基质是苗木带黄土外包裹一圈泥炭土，有些基质比较松散无法固定植物根系、有机质含量较高导致基质流失严重，有些基质保水性较差，植物景观效果难以持续。由于立体绿化苗木培育没有形成专门的标准化生产，依赖于传统苗木的培育流程。所以在这种环境下培育的立体绿化苗木基质也不一定符合相关要求。苗圃育苗基质不能满足上墙植物基质的要求，导致植物上墙后出现各种因基质理化性质差异较大生长不良的问题。所以，标准化的基质配比有利于立体绿化植物持续稳定的生长，保证植物的长期效果，真正发挥生态环境价值。

立体绿化技术是一个跨行业、跨领域、不断创新的技术大合集，随着科技的进步和材料科学的发展，不同类型的种植基质材料也层出不穷，它们在不同程度上解决了传统基质的易流失、理化性质差等问题［8］。现阶段市场上比较新型的立体绿化基质材料为塑形基质，如脲醛树脂类基质（美植砖）、聚酯纤维类基质（垒土）、聚氨酯类基质（保浮科乐、水弹土、黑绵土、土非土）［9］。其中聚氨酯塑形基质是目前发展较快的一类立体绿化基质材料，具有质量轻、保水性好、透气率高的优点，非常符合立体绿化基质的要求，而且更加干净，可塑性高。由于塑形基质也存在一定的缺陷，如聚氨酯类基质在极端环境下存在失水收缩的风险、营养成分低，脲醛树脂类基质有害物质超标以及生产能耗高、成本较高等原因，推广应用受到一定的限制［10］。对于室外立体绿化基质仍以复配轻型基质为主。笔者分析泥炭、牛粪木粒、椰糠、药渣、木粒、珍珠岩、松树皮、有机肥按照一定比例形成的复配基质的理化性质，研究不同基质配方对常见立体绿化植物生长的影响，筛选出适宜模块式立体绿化植物生长的栽培基质，为模块式立体绿化的可持续发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试植物材料为立体绿化常用的生长一致的植物：小蚌兰、红檵木、鸭脚木。

供试基质材料为4种复配基质，成分种类包括泥炭、牛粪木粒、药渣、椰糠、木粒、珍珠岩、松树皮、有机肥。具体配方比例见表1。

1.2 试验方法

试验于2022年2月17日在惠州博罗苗圃基地进行，2月17日至3月5日，试验苗在立体绿化模块中进行预培，试验环境为温室大棚（图1）。试验苗木为小蚌兰、红檵木、鸭脚木。共设置4个基质处理，每种处理3种植物，每个模块可种植16棵植物，每种处理重复16次。3月6日筛选长势一致的模块植物在室外进行上墙试验（图2），从左至右依次为T1～T4。期间植物给水采用自动滴管系统，保证基质水分充足，即3月6日—3月28日，每7 d灌溉2次，每次15 min。3月29日—5月29日，每7 d灌溉3次，周一、周四、周日自动灌溉，每次15 min。5月30日—6月17日，每天浇水1次，每次15 min。整个试验周期120 d。记录不同基质植物120 d后的生长高度、冠幅和成活率。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 理化性质评价法。

基质理化性质评价方法是根据基质水肥气热的属性来综合考虑植物生长的环境，理想的基质理化指标：

容重0.1～0.8 g/cm3， 总孔隙度>75%， 持水孔隙度>60%，通气孔隙度>15%，大小孔径比1∶1.5～1∶4.0，pH 6.0～7.5， C/N<30，最好在25左右，电导率（EC值）1.0～2.5 mS/cm，阳离子代换量（CEC值）300～1 000 mmol/kg。

在理化性质评价时，除参考上述理想基质的理化性质外，在同类别的理化性质指标上以《立体绿化工程验收规程》为准。具体要求见表2。

1.3.2 生长指标评价法。

通过记录4种配方基质栽培的植

物生长高度、冠幅、成活率，分析不同配方的基质对植物生长的影响，根据立体绿化对植物生长的要求，筛选出植物生长速度适中、植物生长状态良好的基质。

2 结果与分析

2.1 理化性质评价法

4种不同配比基质常用理化性质见表3。

饱和容重是指材料的孔隙充满水时的单位体积重量。该体积重量值体现了基质饱和湿度时的荷载，是衡量基质轻型安全的重要指标。当饱和湿度时的荷载超过安全范围时，会加重模块式立体绿化结构的负担，从而造成一定的安全隐患。所以模块式立体绿化基质第一个重要的指标是符合安全范围的荷载。根据深圳市《立体绿化工程验收规程》，立体绿化基质饱和容重低于0.80～1.50 g/cm3，属于安全荷载的范围。从表3可以看出，4种基质的饱和容重均符合安全要求，最轻质的是T3配方，其次是T1。

总孔隙度是指基质中通气孔隙与持水孔隙的总和，以孔隙体积占基质总体积的百分比来表示。总孔隙度增大则说明基质比较疏松，能容纳更多的空气和水，有利于植物根系生长，同时基质的稳固性会较差，容易出现植物漂浮的情况。反之，则基质较重而紧密，水分和空气的体积量相对变小，不利于根系伸展和呼吸。总之总孔隙度过大或者过小都不利于植物的生长。从表3可以看出，T2、T3、T4的总孔隙度差异不大，均在0.65～0.68，T2的持水性明显差于其他配方，T4的持水性较好，而通气性相对较差。通过对比理想基质的要求，综合总孔隙度、持水性和通气性，配方T1最接近理想基质的要求，其次是T3。