張鵬騫，白加德，谷林林，劉艷菊，姚延梼，朱明淏

（1.北京生物多樣性保護(hù)研究中心，北京 100076；2.晉西工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 太原 030027；3.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，山西 太谷 030801）

1 前言

屋頂綠化被形象地比作城市的 “第五面” 綠化，是城市園林綠化發(fā)展的延伸，是改善城市生態(tài)環(huán)境的重要途徑，是海綿城市建設(shè)的主要方法之一?；|(zhì)作為支撐植物提水、氣、肥的重要媒介[1]，對屋頂綠化植物的成活率起到了決定作用[2]。無論是“密集型” 還是 “開敞型” 屋頂綠化形式[3]，基質(zhì)的含氮量、含磷量、含鉀量、有機質(zhì)含量及水分因子等影響肥力的因素成為衡量基質(zhì)應(yīng)營養(yǎng)供給能力的重要特性。

2 輕型固態(tài)基質(zhì)研究概述

基質(zhì)作為一個較寬泛的概念，一般理解為能夠為植物提供營養(yǎng)的物質(zhì)，有別于土壤的是基質(zhì)往往有多種物質(zhì)構(gòu)成。從相態(tài)來區(qū)分，基質(zhì)可分為固態(tài)基質(zhì)和液態(tài)基質(zhì)兩種?；谖蓓斁G化的操作實踐，輕型固態(tài)基質(zhì)為最佳選擇。

龍騰等[4]對桉樹扦插育苗研究表明：以炭化木糠和黃心土以2:1 的容積比獲得的輕型基質(zhì)，干重和濕重最輕。韋小麗等[5]則選用爐渣、鋸木屑、樹皮粉、蔗糖渣、稻草粉及泥炭等6 種常見材料對濕地松進(jìn)行栽培試驗，發(fā)現(xiàn)樹皮粉效果最佳，鋸木屑效果最差。賈宏炎等[6]以黃心土和森林表土以容積比1:1 配比基質(zhì)對馬尾松和濕加松育苗試驗，結(jié)果表明松皮粉是促進(jìn)幼苗苗高、地徑的主要因素。蒙彩蘭[7]、黎明[8]和吳光枝等[9]以不同樹種容器苗為實驗材料對輕型基質(zhì)進(jìn)行測定時發(fā)現(xiàn)松皮粉、鋸末、炭化鋸末、漚制鋸末等材料進(jìn)行配比可獲得較好的效果。沈云等[10]以椰糠、泥炭土及黃心土作為桉樹扦插的輕型基質(zhì)，試驗表明以容積比為椰糠、泥炭土、黃心土以2:4:2 的容積配比可有效提升幼苗升生根率、平均根數(shù)、每株根長度等生理指標(biāo)。劉德朝等[11]通過降香黃檀容器扦插育苗技術(shù)試驗研究，表明以泥炭、木屑、樹皮、紅心土以3:3:3:1 的容積配方最佳，扦插生根率高且生根數(shù)多。

《北京市地方標(biāo)準(zhǔn)——屋頂綠化規(guī)范》[12]中對屋頂綠化基質(zhì)的選用提出了建議，即選用田園土、輕質(zhì)骨料、腐葉土、蛭石、沙土、草炭、松針土、珍珠巖等材料按照不同配比形成改良土。譚天鷹[13]對北京屋頂綠化配置提出了經(jīng)濟(jì)環(huán)保、適宜植物生長、施工簡便的三原則，并歸納了北京屋頂綠化輕型基質(zhì)常用材料為牛羊糞、蘑菇菌種或城市垃圾粉碎、經(jīng)高溫殺菌發(fā)酵后形成的有機肥、草炭土和田園土等。

3 材料與方法

3.1 試驗地概況

本次試驗在北京生物多樣性保護(hù)研究中心——“生物多樣性保護(hù)研究實驗室” 內(nèi)開展，位于北京市大興區(qū)南海子地區(qū)(39.78N, 116.47E)，平均海拔約27m，屬于暖溫帶半濕潤大陸季風(fēng)氣候，四季分明。

3.2 基質(zhì)配比

本試驗以前人研究為基礎(chǔ)[14]，利用生產(chǎn)生活中常見的醋渣、松針、菇渣等材料為基質(zhì)的主要組成材料，將上述材料經(jīng)粉碎并充分腐熟；再分別與粉煤灰、樹皮粉、鋸末、羊糞等以不同的體積比混合而成（見表1）。其中，粉煤灰、樹皮粉和鋸末過2.0 mm 土篩。

10 種不同基質(zhì)按照表1 配比而成，經(jīng)過充分混合后，分別置于直徑15 cm×高20 cm 的塑料制植物栽植盆中。每種基質(zhì)盛放30 盆作植物栽植試驗（A 組）；其余10 盆用作理化分析測定（B 組）。

表1 不同基質(zhì)配比表Table 1 The different substrates proportions

3.3 植物選擇及移植

3.3.1 葛蘿槭扦插苗

葛蘿槭具有獨特的觀賞特性，對葛蘿槭進(jìn)行開發(fā)利用，對城市園林建設(shè)具有重要的意義[15]。本試驗選用健康無病蟲害的一年生葛蘿槭扦插苗為實驗材料。于2016 年3 月在北京生物多樣性保護(hù)研究中心生態(tài)學(xué)實驗室內(nèi)將扦插苗移植于盛放有不同基質(zhì)的栽植盆內(nèi)，每種基質(zhì)栽植10 株×3 次重復(fù)。

3.3.2 扦插苗移植

移植時先在栽植盆底部裝填少許基質(zhì)；將已經(jīng)修好根的苗木擺在栽植盆中央，每盆栽1 株；一手持苗，一手將剩余基質(zhì)填入，裝填基質(zhì)的同時不斷敲擊栽植盆，使基質(zhì)與苗木根系緊密接觸；填滿土后輕提苗木，使根系舒展開；從上面將土壓實，土面略低于袋口；最后澆定根水，使基質(zhì)水分達(dá)到飽和。

3.4 基質(zhì)取樣

A 組：待葛蘿槭扦插苗在栽植盆內(nèi)生長10 d后，從不同基質(zhì)中隨機選取扦插苗，將扦插苗緩緩連根取出，再將基質(zhì)混勻后裝入采樣袋待測。B組：基質(zhì)由表層到底層依次選取，然后混合均勻，裝入采樣袋待測。

3.5 試驗方法

基質(zhì)含水量采用烘干法[16]測定；基質(zhì)容重采用環(huán)刀法[17]測定。全氮采用堿解擴散法[18]測定；有機質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法—外加熱法[19]測定；全鉀采用HNO3—H2O2體系微波消解，原子吸收分光光度法（火焰法）[20,21]測定；全磷采用HCIO4—H2SO4消煮法[22]測定。

3.6 數(shù)據(jù)分析

本次試驗所采集的基質(zhì)物理性質(zhì)數(shù)據(jù)，及葛蘿槭幼苗扦插試驗數(shù)據(jù)均利用SPSS 20.0 軟件進(jìn)行分析。并利用Excel 2010 形成表格。

4 結(jié)果與分析

4.1 不同基質(zhì)物理指標(biāo)的測定結(jié)果

水分是植物生長必不可少的重要肥力因子之一[23]。通過表2 可以看出，7 號基質(zhì)容重最大，達(dá)到0.4495g/cm3；4 號基質(zhì)容重最低，為0.2996g/cm3。生產(chǎn)實踐中，通過降低土壤容重能夠起到增加土壤孔隙度、提高土壤的滲透性能、減少蒸發(fā)、減少水土流失的效果[24]。在本研究中，基質(zhì)相對含水量最高的是10 號基質(zhì)，達(dá)到59.14%；反之，相對含水量最少的是3 號基質(zhì)，僅有15.66%。研究表明，基質(zhì)含水量與植物生長量、總蒸騰耗水量和作物水分生產(chǎn)率均有極顯著影響[25]。通過對彩葉草和網(wǎng)紋甜瓜的觀察，發(fā)現(xiàn)針對不同的植物類型應(yīng)選擇含水量適中的基質(zhì)，以促進(jìn)植物的正常生長；含水量過高或過低都有可能造成植物的死亡[26,27]。

表2 同基質(zhì)容重與水分含量的測定Table 2 The measurement of different substrates bulk specific gravity and moisture content

考慮到屋頂這一特殊的植物栽植環(huán)境，基質(zhì)相對含水量較大的基質(zhì)如10 號、7 號、5 號及2 號可以被運用到抗旱性較差的植物栽培中；容重小的基質(zhì)如4 號、6 號等則可以運用到植物根系對土壤間隙要求較低的植物栽植中。

4.2 葛蘿槭栽植對基質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的影響

土壤有機質(zhì)和全氮是土壤肥力的重要指標(biāo)[28]。研究顯示，醋糟含量是影響基質(zhì)全氮的關(guān)鍵因子[29]。通過對本研究中10 種基質(zhì)的比較，3 號、6 號及8號基質(zhì)所含的醋渣配比分別達(dá)到50%、55%和60%；與之對應(yīng)的全氮含量分別為14.207g/Kg、13.944g/Kg 和13.155g/Kg，這一結(jié)果與前人研究一致（見表3）。葛蘿槭(Acer grosseri)扦插苗在栽植前后對全氮含量具有較大影響，在大多數(shù)種基質(zhì)中均體現(xiàn)出栽植后全氮含量下降的變化規(guī)律，這反映出幼苗移栽初期對基質(zhì)中氮素需求量較大。特別是1號和6 號基質(zhì)，全氮含量變化在幼苗栽植前后成分有顯著差異。由表2 可以看出10 號基質(zhì)的含水量及相對含水量最高，這是該基質(zhì)在植物栽植前后全氮無變化的原因之一。

表3 不同基質(zhì)理化性質(zhì)在栽植葛蘿槭前后測定結(jié)果Table 3 The determination results of physical and chemical properties on different substrates based on Acer grosseri planting

通過葛蘿槭栽植實驗表明，所有基質(zhì)的全磷含量伴隨植物生長而不斷下降。相關(guān)報道指出，植物生長量與土壤全磷含量有密切相關(guān)，即地上生物量越高，土壤全磷含量越低[30]。8 號基質(zhì)的全磷含量在葛蘿槭栽植前后均保持較高水平，適宜用作對基質(zhì)中磷含量需求較大的植物。通過對葛蘿槭幼苗的栽植發(fā)現(xiàn)，全鉀含量全部呈現(xiàn)為栽植前＜栽植后。這說明葛蘿槭幼苗在生長的初期對鉀元素需求較少，現(xiàn)有10 種不同基質(zhì)經(jīng)過長時間累積使得鉀元素逐漸升高。土壤有機質(zhì)是土壤的重要組成部分，土壤的許多特性，都直接或間接地與有機質(zhì)的存在分不開，是評價土壤肥力高低的重要指標(biāo)[31]。通過實驗發(fā)現(xiàn)，4 號基質(zhì)的有機質(zhì)含量在栽植前后均呈現(xiàn)較高水平，為植物生長提供更多的養(yǎng)分。

5 結(jié)論

本配方中所用的基質(zhì)材料多數(shù)屬于生活生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢棄物，價低易取，具有良好的經(jīng)濟(jì)實用性。不同配方具有不同理化特性，鑒于北方夏季多雨、春秋少雨的氣候特點，在屋頂綠化栽植過程中應(yīng)根據(jù)不同的植物生長特性配比，并結(jié)合栽植植物所要求的生長環(huán)境，合理選用不同基質(zhì)。本文中所述10 種不同基質(zhì)，在葛蘿槭栽植實驗中均能夠為植物幼苗提供必要的養(yǎng)分，從而保證植物的正常生長，可以做為栽植其他植物，特別是屋頂綠化用草本植物和小型灌木的依據(jù)。其中，4 號基質(zhì)容重小，保水特性好，有機質(zhì)含量高，更加適宜應(yīng)用于北方屋頂綠化生產(chǎn)實踐中。