1引言 　　

城市在給人類社會帶來深刻變革的同時也產(chǎn)生了諸多負面影響。過于密集的城市建筑群使城市熱島效應(yīng)越來越明顯，同時大面積綠地銳減也頻繁發(fā)生環(huán)境污染、城市內(nèi)澇等一系列城市生態(tài)環(huán)境問題。目前，城市生態(tài)環(huán)境的惡化對人們的生活和生存環(huán)境構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。因此，如何充分利用有限的空間實現(xiàn)綠化面積的最大化，城市綠地的補償越來越受到關(guān)注，城市第五立面的屋頂也逐漸進入人們的視野。
屋面綠化作為一種新型的綠化形式，已廣泛應(yīng)用于西方發(fā)達國家。大量研究表明，屋面綠化在緩解城市熱島效應(yīng)、節(jié)能、延長建筑壽命、改善日益惡化的人類生存環(huán)境等方面具有重要意義[1]。目前，利用各建筑屋頂進行綠化已經(jīng)成為最具發(fā)展前景，恢復(fù)綠地最具成本效益、最直接的措施。

2屋頂綠化的概念和分類

廣義的屋頂綠化可定義為各種建筑物、構(gòu)筑物、城墻、橋梁(立交橋)等屋頂、攤位、天臺、陽臺或大型人工假山山體建造園林，種植植物的總稱。狹義的屋頂綠化概念是屋頂花園，是指依賴建筑屋頂?shù)木G化形式。與傳統(tǒng)地面綠化的最大區(qū)別在于，它不與大地土壤相連，而是將園林綠化要素搬到建筑物上，利用人工合成基質(zhì)種植綠化植物的獨特綠化方式。與地面相比，屋頂包括光、溫度、濕度、土壤等的生態(tài)環(huán)境大不相同。
國外屋面綠化主要分為粗放型、半集約型和集約型三種。根據(jù)德國景觀研究發(fā)展建設(shè)協(xié)會(FLL)的標(biāo)準(zhǔn)，屋頂綠化可分為擴展型屋頂綠化、半密集型屋頂綠化和密集型屋頂綠化三種。擴展型屋頂綠化是屋頂綠化最簡單的屋頂綠化形式，其特點是建設(shè)速度快，成本低，養(yǎng)護簡單。這種屋頂綠化通常用草坪、地面植物、小型灌木等貧瘠植物綠化。德國等西方國家多采用景天科植物，國內(nèi)多采用草坪，目前國內(nèi)屋頂綠化大部分屬于這種類型。半密集型屋頂綠化是擴展型和密集型之間的形式，其特征是屋頂負荷大，需要定期維護，植物選擇范圍廣，但仍不能種植高喬木。密集型屋頂綠化通常被稱為屋頂庭院，其特征是養(yǎng)護需求高，植物選擇多樣，高喬木也可以選擇，屋頂負荷能力也最強。
國內(nèi)很多學(xué)者對屋面綠化進行了分類，從屋面綠化的建筑使用功能、屋面開放程度、建筑屋面負荷能力、綠化布局形式等不同角度可以將屋面綠化分為多種類型。綠化布局形式分為地毯式、盆栽式、架式和園林式4種[2、3]。

3屋面綠化的功能。

3.1生態(tài)效益。
屋面綠化植物通過吸附、固定大氣中的有害氣體、灰塵，吸收、分解空氣中的氮氧化物等有害物質(zhì)，提高空氣濕度和負離子濃度，提高城市空氣質(zhì)量，達到凈化空氣的目的。在地面綠化面積有限的情況下，通過在屋面上大量種植植植物可以過濾和改善空氣污染情況，屋面綠化在立面空間中形成天然過濾層，其在空間中的凈化作用是地面綠化無法實現(xiàn)的。研究表明，與空白屋頂相比，城市實現(xiàn)所有屋頂綠化時空氣中二氧化碳濃度下降85%[4]。屋頂綠化對大氣中灰塵的減少作用主要表現(xiàn)為兩個方面：一方面是植物群落降低風(fēng)速使灰塵降落，另一方面是綠色植物依靠表面的絨毛或分泌的粘液來阻擋、吸附各種塵埃顆粒。據(jù)統(tǒng)計，北京市樓頂綠化年吸收二氧化硫量約為3.1g/m3，年滯塵量約為150g/m2，屋面綠化對空氣污染嚴(yán)重的北京無疑有積極深遠的影響[5]。
綜上所述，屋面綠化植物在城市空氣凈化方面確實發(fā)揮著顯著的生態(tài)效果，在凈化空氣的同時，屋面綠化也為城市實現(xiàn)低碳發(fā)展、綠色發(fā)展提供了切實可行的有效途徑。
3.1.2截留雨水；
在全球的背景下，雨水收集越來越受到世界各國的重視。作為城市雨水收集的重要組成部分，屋面雨水的收集利用一直是研究者們關(guān)心的問題。屋面雨水來自降水，經(jīng)過屋頂植物的過濾凈化，屋面雨水一般水質(zhì)較好，稍作處理甚至不做處理即可進行回收利用。目前國內(nèi)大部分城市和地區(qū)均沒有對這部分水資源的利用價值重視起來，進行相關(guān)的收集利用工作，而是將這部分水白白浪費掉了。另外，由于城市綠地面積引起的城市洪水問題也可以通過屋頂綠化緩和。傳統(tǒng)的空白屋頂對降雨沒有任何阻隔作用，大部分雨水從地面流出，幾乎沒有滲透到地下。城市排水設(shè)施容納有限，大量降水降水不能在短時間內(nèi)排出，城市就會發(fā)生洪水。屋頂綠化可以為雨水停留提供儲藏空間，如果能充分利用占城市硬質(zhì)表面30%左右的屋頂實施屋頂綠化，屋頂雨水的收集和城市洪水的發(fā)生會有明顯改善。數(shù)據(jù)顯示，屋面被植物復(fù)蓋后，通過遮擋雨水的作用，排水強度可以降低70%，大幅度緩和排水系統(tǒng)的壓力[6]。國外對屋面綠化在雨水收集和過濾方面的功能研究相對完善，很多學(xué)者對屋面綠化改善城市水環(huán)境，降低城市洪水發(fā)生頻率等作用進行了研究[7]。
2012年夏天，我國廣州、北京等城市遭受嚴(yán)重暴雨襲擊，研究屋頂綠化在減輕城市洪水頻率、積蓄雨水等方面發(fā)揮的功能具有重要的現(xiàn)實意義。
3.1.3緩解城市熱島效應(yīng)，
城市熱島效應(yīng)是指城市氣溫明顯高于周圍氣溫的現(xiàn)象。城市建筑密集、綠化面積縮小、通風(fēng)不良導(dǎo)致城市中心氣溫高，形成城市熱島，間接導(dǎo)致城市上空有害氣體積累，形成大氣污染。進行綠化的屋頂對陽光的反射率比裸露的屋頂大，加上綠色植物的遮擋作用，其屋面輻射熱量遠小于裸露的屋頂。另外，植物本身的蒸發(fā)作用和墊面的蒸發(fā)作用比露出屋頂消耗很多熱量。因此，大面積的屋面綠化對降低城市熱島效應(yīng)具有重要意義。
國外許多學(xué)者研究了屋頂綠化在降低城市熱島效應(yīng)方面的功能，認(rèn)為屋頂綠化在緩和城市熱島效應(yīng)、調(diào)節(jié)室內(nèi)溫濕度和節(jié)約能源方面具有重要意義[8，9]。
3.2節(jié)能效果。
3.2.1調(diào)節(jié)最上層溫度，節(jié)約能源；
屋頂綠化通過植物和栽培基質(zhì)的隔離，對建筑最上層有明顯的隔離作用。夏天利用植物本身的蒸騰作用吸熱，減少太陽對屋頂?shù)闹苯虞椛�，降低最上層的溫度，�?jié)約空調(diào)的使用費用冬天植物的復(fù)蓋，屋頂夜晚的白天溫差變化不那么激烈，在保護屋頂?shù)耐瑫r，也節(jié)約了暖氣的使用費用。相關(guān)研究表明，植物屋頂一天的溫差最大只有4.8℃，露出屋頂為10.2℃[10]。建筑周圍的溫度每下降1℃，相應(yīng)的空調(diào)容量可下降6%[11]。綠色植物在夏天通過降低屋頂外表面的平均輻射溫度，不僅大幅度降低了建筑能源消耗，特別是建筑空調(diào)能源消耗，還進一步改善了城市的熱環(huán)境，形成了積極的促進作用。室外溫度越高，屋面綠化的節(jié)電效果越明顯，大大緩解了城市夏季用電矛盾。
廣州市對屋頂綠化的生態(tài)效益測定結(jié)果顯示，屋頂綠化可以節(jié)約空調(diào)20%~40%的消耗電力，僅此生態(tài)效益每年可以節(jié)約數(shù)千萬元[12]。
3.2.2節(jié)省建筑資源，
屋面破壞多來自屋面溫度劇烈變化引起的膨脹和收縮引起的裂縫、雨水泄漏等問題。屋面經(jīng)過綠色植物的覆蓋，避免了陽光對屋面的直接照射，緩解了屋面溫度變化引起的熱膨脹收縮對建筑屋面的破壞，延遲了各種材料的老化時間，達到了保護屋面、延長建筑屋面壽命的目的。 此外，通過實施屋頂綠化，由于植物對雨水的截留和收集作用，使得屋頂管道排水壓力大大減小，因此可以通過減少管道施工的數(shù)量，節(jié)省大量建筑費用和資源。這方面研究國內(nèi)目前還比較少，不可否認(rèn)的是通過屋頂綠化實現(xiàn)建筑資源的節(jié)約的確是一項意義重大的工作。

結(jié)合上述兩個方面，目前國內(nèi)外對屋面綠化節(jié)能效果的研究主要集中在隔熱節(jié)能效益方面。利益研究主要表現(xiàn)為屋頂綠化通過調(diào)節(jié)溫度節(jié)約空調(diào)使用的能源消耗，實現(xiàn)節(jié)能。

4屋面綠化植物的抗性篩選，

屋面綠化能否取得良好的預(yù)期效果，主要取決于所選植物能否在屋面這一特殊環(huán)境下生長良好，形成綠化景觀。屋頂環(huán)境與地面環(huán)境大不相同，無論是光照時間、光照強度、氣溫變化、風(fēng)速變化等自然因素，還是基質(zhì)與大地土壤無關(guān)的基質(zhì)層過薄、基質(zhì)養(yǎng)分容易流失等問題，普通地面植物都不能適應(yīng)生長。針對屋面特殊環(huán)境，所選植物材料應(yīng)具備抗旱、抗寒、抗貧瘠、喜光、抗風(fēng)、生命力旺盛等條件。
綜上所述，屋面綠化作為一種新型的綠化形式，已經(jīng)成為一種趨勢。與國外屋頂綠化研究相比，中國的相關(guān)研究仍然相對滯后。目前，我國對屋頂綠化植物材料的選擇仍以景天科、草本地被類植物為主，對灌木、喬木屋頂栽培適應(yīng)性研究較少。此外，由于受到多種技術(shù)條件的限制，我國目前應(yīng)用較為廣泛的屋頂綠化形式多以簡單的拓展型綠化為主。 　　

5展望 　　

5.1大力發(fā)展鄉(xiāng)土植物的篩選研究 　　
植物是屋頂綠化的主體部分，植物選擇的好壞直接影響到屋頂綠化的效果。中國植物資源豐富，應(yīng)特別選擇適應(yīng)性強、觀賞性好的鄉(xiāng)土樹種進行屋頂綠化推進應(yīng)用，不僅充分利用當(dāng)?shù)刭Y源，還能地區(qū)特色。廣東地區(qū)蘊藏著豐富的植物資源，應(yīng)積極開發(fā)利用，加大這方面的研究力度。
5.2深入開展屋頂綠化植物的反抗性研究。
屋頂綠化不僅僅是把植物移到屋頂栽培，屋頂和地面的環(huán)境因素也不僅限于溫度、濕度、風(fēng)速、陽光輻射等現(xiàn)在研究的很多因素。屋頂和地面的差異因素成為制約屋頂綠化植物多樣性的瓶頸問題。因此，深入開展屋面綠化植物適應(yīng)性研究具有深遠的現(xiàn)實意義。
5.3加大屋面綠化植物效益研究，
在加強屋面綠化理論研究的基礎(chǔ)上，多角度多層面開展屋面綠化景觀效益評價、屋面綠化生態(tài)效益評價、屋面綠化碳匯率功能等研究，提高屋面綠化技術(shù)水平