李宏彬 羅文新 郭春華 劉瑩瑩

摘要：指出了裝配式屋頂菜園采用堅固、耐久、抗腐蝕的圍合材料，通過簡易的裝配方式，形成輕便的作物種植區(qū)，具有施工方便、養(yǎng)護簡單、經濟實用的特點，并且利用節(jié)水灌溉技術，是一種具有技術創(chuàng)新的，高效、低耗的新型屋頂菜園方式，值得發(fā)展與推廣。

關鍵詞：裝配式種植池;貯水槽;節(jié)水技術

中圈分類號：TU231 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2019）19-0018-03

1引言

隨著人們生活水平的逐漸提高，對于生態(tài)環(huán)境和綠色蔬菜有了很高的關注，追求環(huán)保、綠色、天然、低碳已經成為當今的一種潮流。新的屋頂綠色體系——屋頂菜園近年來備受大家的關注，它將生態(tài)環(huán)境保護，農作物生產和景觀休閑非常融洽地結合在一起，對于城鎮(zhèn)居民有很大的吸引力。但是目前屋頂菜園技術上還存在一些問題：家庭式屋頂菜園采用種植盆種植作物，空間太小，管理困難，而公共屋頂大面積種植主要使用磚砌圍護結構，成本較高，自重較大，極大地增加了屋頂荷載，且施工工期較長，對環(huán)境影響大。因此，探索施工簡便、高效，生態(tài)化的屋頂菜園形式極為必要。

2種植池結構與技術

2.1材料

裝配式屋頂菜園采用板式結構的種植池，輕便、簡單。選用圍護板材需滿足以下要求：①圍護材料承受著種植基質與植物的壓力，應有足夠強度，堅固不變形;②板材與種植基質直接接觸，需耐水濕，并能抵抗酸雨腐蝕、化肥腐蝕、植物與昆蟲分泌液腐蝕等;③室外屋頂溫度晴朗夏季能達到80℃，北方地區(qū)冬天室外溫度能長期低于20℃，板材應具有耐高溫、耐嚴寒特性;④板材常年暴曬于陽光之下，紫外線輻射強烈，需抗曬而不易老化，以延長使用年限。因此，裝配式屋頂菜園選用的板材主要有以下幾種。

（1）塑木板。塑木板為近年在全球新興的工程材料，通過將植物纖維與塑料高分子材料結合而成。具有質堅、量輕、防腐蝕、耐潮濕、防蟲蛀、耐酸堿、防火、防水、保溫、無毒害、無污染、不長真菌等特性。

（2）硬聚氯乙烯板。具有質堅、量輕、耐腐蝕、耐火阻燃、較耐熱、防紫外線、絕緣、吸水率低、不變形、易加工、抗拉、抗彎、抗壓和抗沖擊等特性。

（3）不銹鋼板。具有塑性好、韌性好、耐腐蝕、耐酸堿、耐高溫、抗氧化、機械強度大、不易生銹等特性。

（4）耐候鋼板。耐候鋼板近年在戶外景觀工程中應用廣泛，其施工工藝、相關特性等均與普通鋼板相近。由于有表面致密的氧化物膜的保護，不需進行防銹和除銹的相關工序，施工維護簡便;相對于不銹鋼，其成本更低。耐候鋼板自然的銹色和獨特的紋理，具有特殊的藝術效果。

2.2結構

裝配式種植池有2種結構形式（圖1、2）。

2.2.1“墩一板”形式

利用厚重的石墩固定圍護板形成種植池（圖la），石墩選用花崗巖等石材，其質地堅硬、強度高、抗風化、耐腐蝕、吸水性低。石墩的側面設置鑿槽，鑿槽內插入圍護板。安裝時將石墩擺放于指定位置，石墩通過自重穩(wěn)定于屋頂表面，將圍護板從上往下插入槽中。為了加強防水效果，也可于種植池底部均勻鋪設防水膜，將防水膜邊緣拉直緊貼圍護板內側。

圍護板高度根據(jù)種植基質的厚度確定，因此固定圍護板的石墩亦按高度分為3個級別：小石墩高300～400mm，長寬均為200mm×200mm;中石墩高400～500mm，長寬均為250mm×250mm;大石墩高600mm，長寬均為300mm×300mm。為保證穩(wěn)定，石墩高寬比不超過2。用切機在石墩上鑿槽，槽寬根據(jù)所用圍護板厚度而定，一般25mm，槽深為30mm，槽長等同于石墩高度。石墩的表面可根據(jù)設計需要進行火燒、拋光、錘擊等不同處理，形成不同外觀效果。圍護板采用各種耐久性好的板材，各種板材使用規(guī)格為：塑木板長500～1500mm，寬100～150mm，厚25mm;硬聚乙烯板長500～1500mm，寬250～900mm，厚25mm。

2.2.2“板一板”形式

利用各種板材通過焊接或螺栓（圖lb）、卡口（圖2）連接方式形成種植池。

焊接或螺栓連接所用圍護板一般用金屬板，板材厚度一般選用5～10mm，可根據(jù)實際工程需要切割出所需尺寸。焊接方式結構簡單，直接在板材交接處電焊連接牢固;“角鋼+螺栓”的連接方式要求角鋼兩邊寬度為100mm，厚為5～10mm，縱向長度等于所用鋼板寬度，角度根據(jù)種植區(qū)板材相接角度而變，在角鋼上鉆間隔約200mm，直徑為16mm的孔，采用8.8級M16公制六角頭螺栓穿過與C級M16六角螺母連接。不銹鋼板或耐候鋼板可直接使用，也可將板材表面進行處理。不銹鋼板表面可使用化學法進行本色白化處理和著色處理。耐候鋼板表面可采用耐候性涂膜、氧化物涂膜、帶銹涂層氮化及新型表面處理劑等處理方式，使耐候鋼板盡早形成氧化物膜。

卡口連接方式所用圍護板一般用150mm寬、25mm厚的塑木板，根據(jù)所種植作物的需要，豎向上以2～4塊板搭接至300～600mm高度。種植池和屋頂板之間設有蓄排水板，蓄排水板上鋪設無紡布，種植池內填種植土。種植池由垂直相交的2塊塑木板分別開上、下槽口相互卡接。種植池4個角外側分別用加固方木條固定上下板。

2.3節(jié)水技術

為了節(jié)約用水，在種植池中可以加設貯水槽，貯水槽間隔設置于種植池中，將種植池分為種植區(qū)域和貯水區(qū)域（即貯水槽）。貯水槽的底部和側壁貼附防水布，其下部填摻有有機肥的泥炭土，上部填種植土。貯水槽能將降水和澆灌的多余水分儲存在貯水區(qū)，當種植池土壤干燥時，貯水槽內水分通過其中的泥炭土和上部種植土的毛細管，不斷地滲潤到種植池的種植土中，使種植池土壤長期保持濕潤。由于貯水槽中泥炭土摻有有機肥，在其水分向種植池滲潤過程中，也將有機肥中養(yǎng)分補充到種植土中，起到長效緩釋肥的作用。

屋頂菜園的作物和土壤能夠對雨水起到過濾作用，還可有效截留雨水，減少雨水徑流，減輕城市水澇壓力。屋頂菜園還可設計雨水利用灌溉系統(tǒng)進行雨水的收集與再利用，為屋頂作物生長提供水資源。該系統(tǒng)包括屋頂雨水收集、沉淀和過濾等環(huán)節(jié)，最終將清潔的雨水儲存在清水池中以供作物灌概、地面沖灑等使用。在私人種植的屋頂菜園灌溉時，還可以將生活用水二次利用，如洗菜水、淘米水等用于灌溉，使水資源得到多次利用，減少了建筑供水，同時節(jié)約了一系列的能源消耗。

3種植池垂直結構

裝配式種植池是作物種植區(qū)域，技術要求較高，一整套完整的屋頂菜園綠化系統(tǒng)包括植被層、隔離過濾層、排（蓄）水層、隔根層（防穿刺層）、離滑動層、防水層等?？紤]蔬菜根系穿透能力不強，蓄排水板可起到隔根層的作用，故種植池內部垂直結構在屋面板之上主要包括疏排水層、過濾層、種植土層。

3.1疏排水層

疏排水層的作用是收納基質層中滲透下來的水分，將其疏導到屋頂排水系統(tǒng)中。疏排水層為15～20cm厚度的陶粒或碎石等顆粒碎料，要求快速排水時厚度不小于20cm。陶粒質輕，而碎石太重，增加了屋頂荷載，但造價低。新型的屋頂菜園排水層采用2～4cm厚的蓄排水板，重量輕、厚度小，且板面設有凹孔，既能做到迅速排水，又有貯水功能，有利于植物生長;另外，還具有阻擋植物根系刺穿的功能。

3.2過濾層

過濾層的作用是通過土工布等材料的過濾作用，將基質中的細小顆粒阻擋，而允許降水或灌溉時多余水分滲入疏水層中排走，既能保護基質，又能防止排水管被泥沙淤積。

3.3種植土層

屋頂菜園的種植土需要一定的厚度，但又不能給屋頂帶來過大的荷載，所以土層必須具備輕質、透氣、保水、保肥等特點，合適的種植土密度為500kg/m³～800kg/m³。用鋸末、廢菌渣、有機垃圾加1%～2%的復合肥制成營養(yǎng)土，不僅重量比純泥土輕57.3%，而且比泥土更疏松透氣，有利于使植物根系發(fā)展的更加發(fā)達。有研究認為屋頂休閑菜園種植基質建議選用配方為泥炭60%，珍珠巖10%，椰康10%，堆肥20%，安全環(huán)保效果好Ⅲ。南京曉莊學院附屬中學體育館屋頂設計的科普農園，用木板圍合種植圃地，采用30cm厚種植基質，配方為東北草炭土、腐熟的鋸屑、微生物有機肥、珍珠巖按5：3：3：1的比例組合，堆密度為200kg/m³，飽和濕堆密度為450kg/m³。由此可見，輕質的泥炭土配合一定比例的有機肥和珍珠巖等是理想的蔬菜種植基質。種植土層厚度取決于種植的作物種類，但從屋頂菜園的種植經驗來看，30～50cm較為適宜，既能保證植物所需的營養(yǎng)和水分，同時又不會增加過多的房屋荷載。

4結語

屋頂菜園是合理利用資源，自給自足生產，保護生態(tài)環(huán)境的循環(huán)經濟生產模式，兼具生產、觀賞、休閑功能于一體，不僅具有傳統(tǒng)屋頂花園的功能，還具有產出蔬果等農產品、改善生態(tài)環(huán)境的經濟效益和社會效益，是一種可持續(xù)發(fā)展的綠色模式。屋頂菜園自己種植蔬菜水果，能確保食物的綠色環(huán)保和新鮮的品質，滿足城市居民的生活需求，又可以作為休閑娛樂場所，使居民能在城市中享受到農耕生活，綜合效益良好。裝配式屋頂菜園采用獨特的板式圍護結構，降低了屋頂荷載;“墩一板”式和“板一板”式圍護結構裝配工藝簡單，施工方便;利用貯水設計，可以有效地節(jié)約用水，具有很好的發(fā)展前景。