南京市輕型屋面綠化生態(tài)效益評價的指標(biāo)體系

李海玲+孫麗娟

摘 ? ?要：建立合理的評價指標(biāo)體系是科學(xué)評價輕型屋面綠化生態(tài)效益的基礎(chǔ)。本研究首先概述了輕型屋面綠化系統(tǒng)的生態(tài)效益，然后在不同層次下選取評價指標(biāo)，建立多級指標(biāo)體系，以期為構(gòu)建輕型屋面綠化生態(tài)效益評價模型奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：輕型屋面;生態(tài)效益;指標(biāo)體系

中圖分類號：TU985.1 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ?DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2015.11.035

Evaluation System of Ecological Benefit of Planted Light Roof in Nanjing

LI Hai-ling，SUN Li-juan

（Department of Horticulture， Jinling Institute of Technology， Nanjing， Jiangsu 210038，China）

Abstract： To establish a rational evaluation index system is the basis of scientifically evaluating the ecological benefit of planted light green roof. The ecological benefit of planted light green roof is briefly introduced in this study. Then， indicators with different levels and multilevel indicator system are selected， providing a base for evaluation model of comprehensive ecological benefit of planted light green roof.

Key words： light green roof; the benefit of ecological restoration; evaluation index system

隨著現(xiàn)代化城市建設(shè)的快速發(fā)展，綠化用地緊張問題日益突出。當(dāng)前，可供綠化的城市地面面積被擠占得所剩無幾，有限的綠化已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足越來越多的城市居民的需求，更無法維持本就脆弱的城市生態(tài)系統(tǒng)，因此，城市綠化勢必向高處發(fā)展、向立體空間發(fā)展。繼地面綠化、立面垂直綠化后，又一類綠化處女地被開發(fā)利用，它就是屋面綠化。所謂屋面綠化是指在各類建筑物、構(gòu)筑物、橋梁（立交橋） 等的屋頂、露臺或天臺上進(jìn)行綠化、種植樹木和花卉的統(tǒng)稱[1]。根據(jù)屋面綠化的最終表現(xiàn)狀態(tài)、植物種類、荷載重量、施工的難易程度等，可將種植屋面分為不同的類型[2-3]。國內(nèi)外的屋面綠化研究工作均從 20世紀(jì)60年代開始，國外關(guān)于屋面綠化的設(shè)計(jì)、安裝及后期養(yǎng)護(hù)已趨于完善;國內(nèi)隨著城市化速度的加快，屋面綠化也逐步受到重視，并取得了一定的研究成果，但是受各方面條件的影響和制約，這一領(lǐng)域僅在少量一線城市有所開展，這導(dǎo)致我國城市屋面綠化率和人均綠地面積均遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家水平，就整體而言，還處于起步發(fā)展階段，相關(guān)政策、技術(shù)、觀念都亟待發(fā)展和完善。

針對承載力較弱（屋頂荷載≤200 kg·m-2）、事前沒有綠化設(shè)計(jì)的輕型屋面[4]，屋頂綠化大多采用種植少量適宜生長的草種，進(jìn)行“地毯式”密集種植的綠化[5-6]。其特點(diǎn)是綠化方式為地被式、藤架式等，綠化物種較少，且屋面荷載較輕，易施工。目前，輕型屋面綠化的施工技術(shù)已經(jīng)相對成熟，可以達(dá)到一次成坪，輕型屋面綠化所具有的生態(tài)節(jié)能效益也已經(jīng)得到廣泛認(rèn)同，但是輕型屋面綠化生態(tài)效益的評價指標(biāo)體系并沒有形成，這大大地束縛了南京市屋面綠化建設(shè)的步伐。因此，筆者對南京市輕型屋面綠化生態(tài)效益評價指標(biāo)體系的建立進(jìn)行了初步探討，以期建立一個客觀、合理的指標(biāo)體系，最終建立一套切實(shí)可行、符合實(shí)際需要的評價體系，更好地促進(jìn)南京最佳人居環(huán)境的進(jìn)程。

1 研究區(qū)自然概況及輕型屋面綠化概況

南京市是長江下游主要的中心城市，地理位置處于北緯 31°54'～32°16'，東經(jīng) 118°～119°24'之間。地貌特征為低山、崗地、河谷平原、濱湖平原和沿江河地等地形單元構(gòu)成的地貌綜合體。氣候?qū)俦眮啛釒Ъ撅L(fēng)性氣候，氣候溫和濕潤，雨量充沛，春秋較短，冬夏較長，年平均氣溫 15.4 ℃，極端最高溫 43 ℃，極端最低氣溫-14 ℃，年平均降雨量 1 106 mm，全年70%的雨量集中在5至9月汛期，全年無霜期達(dá) 200～300 d。

從南京市來看，已建成的大量老舊居民小區(qū)和建筑物，其屋面均屬于輕型屋面，這給城市綠化提供了新的發(fā)展空間和契機(jī)。例如南京市鼓樓區(qū)政府的樓體屋面進(jìn)行了總面積達(dá)到約2 800 m2的輕型屋頂綠化，技術(shù)上為解決小荷載難題，采用了新型屋面綠化生態(tài)盒專利產(chǎn)品和輕質(zhì)專用基質(zhì)，保證3～5 cm的基質(zhì)層能持續(xù)提供植物生長所需養(yǎng)分和生長環(huán)境，采用圃地預(yù)培景天類佛甲草植物毯鋪設(shè)，造景優(yōu)美，同時兼具生態(tài)功能。

2 輕型屋面綠化生態(tài)效益

城市屋面綠化不僅可以提高頂層建筑的舒適度，增加城市綠地面積，美化城市環(huán)境，而且可以貯存 2/3 的雨水，晴熱天氣雨水蒸發(fā)時可以凈化空氣，調(diào)節(jié)城市氣候，緩解熱島效應(yīng)。聯(lián)合國環(huán)境署的相關(guān)研究表明，當(dāng)一個城市屋頂綠化率達(dá)到70%以上時，這個城市上空的二氧化碳含量將會下降 80%，熱島效應(yīng)將徹底消失[6-8]。南京市區(qū)夏季綠化屋面與非綠化屋面溫度比較，屋面綠化后的室內(nèi)溫度較未綠化的室內(nèi)溫度下降 3.2～5.1 ℃，屋頂溫度可下降4～7 ℃，可使室內(nèi)空調(diào)節(jié)電近20%，節(jié)能效果顯著[9]。與此同時，種植屋面可以吸收 SO2、HF、Cl2、NH3等有害氣體，降低灰塵數(shù)量達(dá)40%左右[7]，殺滅空氣中散布的各種細(xì)菌，提高空氣清潔度;對噪聲有吸附作用，最大減噪量可達(dá)10分貝;減弱暴雨過后的地表徑流，對暴雨起一定的緩沖作用，可以有效緩解城市排水系統(tǒng)的壓力，為城市安全提供保障;同時為生物多樣化提供基礎(chǔ)，給動植物種群創(chuàng)造新的生態(tài)環(huán)境，維持城市生態(tài)平衡。

3 南京市輕型屋面綠化生態(tài)效益評價指標(biāo)體系的構(gòu)建

3.1 評價指標(biāo)體系的建立原則

（1）系統(tǒng)性原則。指標(biāo)體系是一個綜合的多屬性、多層次的體系，要求構(gòu)建的模型既能全面反映輕型屋面綠化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的生態(tài)效益，還可以實(shí)行分級分層次處理，以適應(yīng)不同側(cè)面評價需要[10-14]。

（2）獨(dú)立性原則。指標(biāo)間應(yīng)盡可能獨(dú)立，盡量選擇有代表性的指標(biāo)，輔之以一些次要指標(biāo)，盡量避免某單項(xiàng)功能指標(biāo)的重復(fù)使用[10-13]。

（3） 可操作性和數(shù)據(jù)資料的可獲得性原則。所選取的指標(biāo)應(yīng)具有監(jiān)測可操作性，且指標(biāo)內(nèi)容簡單明了、概念明確、數(shù)據(jù)容易獲取[13]。

3.2 評價指標(biāo)體系的說明

3.2.1 評價指標(biāo)的確定 評價指標(biāo)的選擇對于構(gòu)建一個好的評價體系至關(guān)重要[5]。輕型屋面綠化的結(jié)果最終形成一個具有一定結(jié)構(gòu)和功能的系統(tǒng)，為了對系統(tǒng)進(jìn)行綜合生態(tài)效益評價，以南京市輕型屋面綠化生態(tài)效益評價為例，評價指標(biāo)的篩選根據(jù)評價對象的結(jié)構(gòu)、功能和區(qū)域特性，在咨詢專家以及參考國內(nèi)外大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，著重考慮緩和溫度效應(yīng)、增濕效應(yīng)、雨水滯蓄率、平均風(fēng)速改變率、滯塵效應(yīng)、吸收有害氣體、固碳釋氧、降噪效應(yīng)、植物種類多樣性、植物存活率、鄉(xiāng)土物種比例等指標(biāo)。其中緩和溫度效應(yīng)主要考慮針對南京氣候夏季高溫天氣多，冬季無采暖，可促進(jìn)發(fā)揮建筑節(jié)能;雨水滯蓄率主要考慮針對南京的降雨特征，可為建立“海綿城市”提供一定的支撐;滯塵效應(yīng)、吸收有害氣體以及固碳釋氧效應(yīng)主要考慮南京大氣環(huán)境特征，植物特有的屬性可兼為城市居民呼吸提供潔凈空氣;降噪效應(yīng)主要考慮南京擁有車輛較多以及其他噪音源也較多的情況;植物種類多樣性、植物存活率以及鄉(xiāng)土物種比例這3個指標(biāo)主要考慮生態(tài)的穩(wěn)定性以及維護(hù)成本的高低等。

3.2.2 評價指標(biāo)體系的層次結(jié)構(gòu) 輕型屋面綠化生態(tài)效益評價指標(biāo)體系必須既能反映整個系統(tǒng)的綜合效益，又能反映各層次、各側(cè)面生態(tài)功能;既有助于為城市發(fā)展制定綠化規(guī)劃目標(biāo)，又能提出易于操作、便于對照執(zhí)行的具體準(zhǔn)則。為此，根據(jù)南京市輕型屋面綠化生態(tài)效益評價目標(biāo)和指標(biāo)體系選擇原則，建立三級評價指標(biāo)體系，分別為總目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層，如圖 1所示。

第一級評價指標(biāo)層即目標(biāo)層，它可通過模糊數(shù)學(xué)評價模型獲得，是反映系統(tǒng)生態(tài)綜合效益的指標(biāo)，顯示輕型屋面綠化在改善城市生態(tài)環(huán)境中的作用，也是檢驗(yàn)輕型屋面綠化質(zhì)量的主要組成部分。

第二級由第一級評價指標(biāo)層的3個支持指標(biāo)—環(huán)境效益、系統(tǒng)穩(wěn)定性、小氣候效應(yīng)構(gòu)成。城市是一個復(fù)雜的大系統(tǒng)，在環(huán)境方面，交通、城市建設(shè)、工廠和家庭生活等產(chǎn)生大量的污染物質(zhì)。屋面綠化在綠化造景的同時根據(jù)植物的特性，運(yùn)用其自然凈化功能，這對重建城市生存空間具有不可替代的意義，環(huán)境效益指標(biāo)應(yīng)全面深入考慮綠化改善環(huán)境的作用機(jī)制，對其作用的大小進(jìn)行正確地定位與評價。另外由于城市地形復(fù)雜、建筑密集、能耗大等原因，使得城市形成特有的某些有害氣候現(xiàn)象，一定規(guī)模的綠化對氣候具有調(diào)節(jié)作用，小氣候效應(yīng)指標(biāo)可考慮對各項(xiàng)氣象因子的緩和程度，進(jìn)而評價屋面綠化整體在影響城市區(qū)域大氣熱力狀況中的作用原理與程度。考慮到城市的生態(tài)環(huán)境受人類強(qiáng)烈干預(yù)，生態(tài)系統(tǒng)往往表現(xiàn)出物種數(shù)量減少，結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)，系統(tǒng)穩(wěn)定性指標(biāo)應(yīng)考慮所建群落的穩(wěn)定性，引入一定比例的鄉(xiāng)土物種對于維持生態(tài)系統(tǒng)平衡，改善立地條件等有著不可低估的優(yōu)勢。

第三級評價指標(biāo)層是通過具體的方法和技術(shù)處理獲得的指標(biāo)，是評價指標(biāo)體系的最低層，也是唯一可通過實(shí)驗(yàn)獲取數(shù)據(jù)的指標(biāo)層。部分指標(biāo)的測定如下。

（1） 吸收有害氣體：可測定植物體中S、N的含量，計(jì)算植物吸S、N的量;同時監(jiān)測大氣中的有毒氣體SO2、NOx、氮?dú)浠衔锏暮俊?/p>

（2） 固碳釋氧：可測定各植物的光合作用并進(jìn)行估算。

（3） 降噪：測定不同區(qū)域內(nèi)不同時段的噪聲。

（4） 滯塵效應(yīng)：測定植物體表面的TSP、PM10，同時監(jiān)測大氣中的TSP、PM10。

（5） 鄉(xiāng)土樹種比例=鄉(xiāng)土樹種種類/綠化區(qū)域內(nèi)所有樹種種類（%）。

（6） 植物種類多樣性：根據(jù)單位綠化空間中應(yīng)用的植物種類、株數(shù)、面積等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可用 Simpson 指數(shù)或Shonnon-Weiner指標(biāo)計(jì)算。

（7） 植物存活率：統(tǒng)計(jì)不同干旱脅迫下，植物存活個體數(shù)/綠化區(qū)域內(nèi)所有樹種個體。

（8） 雨水滯蓄率：可測定單位面積的土層厚度中土壤非毛管空隙度的含水量，以及不同雨量產(chǎn)生徑流的滯后時間。

（9） 緩和溫度效應(yīng)：可測定綠化區(qū)域內(nèi)日最高溫度、日最低溫度、日均溫、室內(nèi)外溫度的變化、高溫天氣（>35 ℃）減少日數(shù)等。

（10） 增濕效應(yīng)：測定綠化區(qū)域內(nèi)空氣濕度的變化。

（11） 平均風(fēng)速改變率：測定平均風(fēng)速的變化。

4 結(jié) 論

目前，南京市正在推廣立體綠化建設(shè)，本研究根據(jù)南京市輕型屋面綠化現(xiàn)狀，著眼于綜合評價，構(gòu)建了南京市輕型屋面綠化生態(tài)效益多層次指標(biāo)體系，包括3個準(zhǔn)則層及固碳釋氧量、緩和溫度效應(yīng)等11個指標(biāo)層，并為構(gòu)建城市綠地綜合生態(tài)效益評價模型作準(zhǔn)備。進(jìn)一步的研究將通過定量方法對這些指標(biāo)進(jìn)行量化與評估，科學(xué)研究生態(tài)效益，并參照國內(nèi)外先進(jìn)城市的經(jīng)驗(yàn)成果，制定符合自身特點(diǎn)的城市綠化目標(biāo)，促進(jìn)南京市綠化建設(shè)向多元化方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 許萍，車伍，李俊奇.屋頂綠化改善城市環(huán)境效果分析[J].環(huán)境保護(hù)，2004（7）：41-44.

[2] 馬月萍，白淑媛.屋頂綠化設(shè)計(jì)與建造[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[3] 魏艷，趙慧恩.我國屋頂綠化建設(shè)的發(fā)展研究—以德國、北京為例對比分析[J] .林業(yè)科學(xué)， 2007， 43（4）：95-101 .

[4] 孫程天，施炯，朱中華，等.城市屋面綠化的環(huán)境效益分析與推廣之策[J] .環(huán)境污染與防治，2009，31（8）：96-100.

[5] 渥爾納·皮特·庫斯特. 德國屋頂花園綠化[J] .中國園林，2005（4）：71-75.

[6] 賴曉峰.屋面綠化關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用[J] .建筑設(shè)計(jì)與裝飾，2006（7）：152-155.

[7] BRAD B. Evaluating rooftop and vertical gardens as an adaptation strategy for urban areas[M]. Ottawa，Canada： National Research Council，2009.

[8] DOUG B. Report on the environmental benefits and costs of green roof technology for the city of Toronto[M]. Toronto： Hitesh Doshi Department of Architectural Science， Ryerson University， 2005.

[9] 王亮，申玲，杜博.對我國城市建筑物屋面綠化的效益分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（2）：916-917，966.

[10] 王珠娜，史玉虎，潘磊，等.層次分析法在退耕還林生態(tài)效益評價指標(biāo)體系建立中應(yīng)用[J].湖北林業(yè)科技， 2007， 14（5）： 1-4.

[11] 彭道黎，張志華，靳云燕.北京市生態(tài)公益林經(jīng)營目標(biāo)及指標(biāo)體系的研究[J].林業(yè)調(diào)查規(guī)劃， 2006， 31（6）： 16-19.

[12] 靳芳，魯紹偉，余新曉，等.中國森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估指標(biāo)體系初探[J].中國水土保持科學(xué)， 2005， 3（2）： 5-9.

[13] 楊斌，楊國州，張延?xùn)|.運(yùn)用層次分析發(fā)優(yōu)選臨夏北塬農(nóng)田防護(hù)林樹種[J].林業(yè)科學(xué)， 2006， 42（6）： 49-55.

[14] 莫琪江，張英芳，劉榮堂.基于層次分析法的甘南州高寒草地保護(hù)對策研究[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008（6）：3-6.