Page 428 - 《环境工程技术学报》2023年第1期

· 424 · 环境工程技术学报 第 13 卷

ranged from 0 to 2 mm. The total root surface area density and root volume density were the largest, and their values
were mainly related to the roots with a diameter of 1 to 2 mm. 2) Compared with the group without plants, the
addition of Sedum roots changed the saturated hydraulic conductivity of the perlite substrate by −98.95% to
−95.15%, and the saturated hydraulic conductivity of the plant group was much lower than that of the non-plant
group. For the plant group, the saturated hydraulic conductivity had a significant positive correlation with the root
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length density (P=0.050, R =0.786), root surface area density (P=0.047, R =0.818), and root volume density
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(P=0.044, R =0.824) of Sedum plants with a diameter of 0.2-0.4 mm. 3) The roots of Sedum plants significantly
changed the saturated hydraulic conductivity of perlite substrate.
Key words green roof; Sedum plants; root length density; root surface area density; root volume density; saturated
hydraulic conductivity

绿色屋顶作为海绵城市中源头控制的重要措 征参数间的联系 [12-13] 。
施、年径流总量控制的重要手段，近年来受到广泛关 笔者采 用 2 种常用于绿色屋顶的景天属植物
[1]
注 。现代绿色屋顶结构通常包括植被层、基质层、 垂 盆 草 （ Sedum sarmentosum） [14] 、 佛 甲 草 （Sedum
蓄水层、过滤层、排水层、根阻层、防水层 ，其中重 lineare） [15-16] ，种植于符合标准的不同厚度珍珠岩基
[2]
要的设计变量包括基质层的组分及厚度、植被层的 质中，结合武汉市降水特点对植物采用统一浇水制
植物种类等。基质层的材料大致可分为田园土、改 度培养；选取根长密度、根表面积密度、根体积密度
良土和人工基质。人工基质通常由轻质骨料和有机 等参数来描述根系形态，并测定基质 的 K 。试图阐
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质按一定体积比组成，孔隙度大、粗糙度高、结构性 明不同厚度绿色屋顶人工基质 中 2 种景天属植物的
强，在为植物生长提供必要水分和养分的同时，不影 根系分布及其基质 层 K 的变化、不同直径根系结构
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响绿色屋顶发挥雨水管理功能，是绿色屋顶基质层 特征 与 K 间的关系，以期丰富我国绿色屋顶中景天
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[3]
的首选 。常用的无机骨料包括膨化页岩、珍珠岩、 属植物根系分布特征的研究，并为研究绿色屋顶系
陶粒、蛭石等 ，有机质包括腐殖质、鸡粪、泥炭、椰 统水流运移规律提供基础数据。
[4]
子壳等。景天属植物被学界普遍认为是绿色屋顶植
1 材料与方法
物层的优势种，这是由于景天属植物的景天酸代谢
（CAM）光合作用有利于其在白天减少或抑制蒸腾作 1.1 试验材料
用，使水分损失达到最小化，让植物能够在恶劣环境 试验 于 202 年 1 月—202 年 3 月在实验室内
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下生存 。 进行。垂盆草和佛甲草的生物学特性见 表 1。种植
近年来研究发现，当降水事件发生时，除叶片截 基质由直径 为 4～8 m m 的珍珠岩与鸡粪按照体积比
留、植物吸收利用、水分蒸腾过程外，植被还可通过 为 9∶ 充分混合而成 ，其基本理化性质见 表 2 。
[17]
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根系生长来改变基质的孔隙分布，从而影响绿色屋
表 1 种景天属植物的生物学特性 [18]
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顶系统的水力特性 。Zhan 等 研究指出，对于绿
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Table 1 Biological characteristics of two Sedum plants
色屋顶雨水截留功能而言，由植物根系所引起的水
名称 生物学特性
流运动，要远高于由植物耗水策略所带来的差异。 多年生肉质草本，茎匍匐生长，长10～25 cm。叶全缘，
所以在研究绿色屋顶系统中水流运移规律时，既要 垂盆草 3片轮生，倒披针形至长圆形。花淡黄色，
聚伞花序，花期5—7月
考虑植物的耗水特性，也要考虑根系分布带来的影 多年生肉质草本，茎高10～20 cm，3叶轮生，少有4叶轮
佛甲草 或对生，叶线形，黄绿色，先端钝尖，基部无柄，
响 ，目前这方面的研究相对缺乏。饱和导水率（K ） 有短距。花黄色，花期5—6月
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代表介质全部孔隙充满水时，单位水势梯度下，单位
面积介质的水流通量或渗流速度，其大小往往制约 表 2 珍珠岩基质的理化性质
着地表径流的发生和发展 。相较于非饱和导水率， Table 2 Physical and chemical properties of perlite substrate
[9]
K 更易获得，在模拟水分运移过程、推求非饱和导 干密度/ 总孔隙 最大持 有机质浓 碱解氮浓 速效磷浓
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（g/cm ） 度/% 水量/% 度/(g/kg) 度/(mg/L) 度/(mg/L)
水率中得到了广泛的应用 [10-11] 。对于绿色屋顶系统， 0.21± 91.40± 36.65± 31.15± 25.83± 63.59±
较高 的 K 可以防止积水的产生，避免积水增加屋顶 0.01 0.01 1.33 2.72 1.11 2.60
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载荷，淹没植物，破坏基质层结构，是绿色屋顶设计 1.2 试验方法
的重要参数。目前绿色屋顶系 统 K 的监测多集中 1.2.1 植物培养
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于单纯基质 层 K 的测定，较少探讨其与根系分布特 考虑到景天属植物属于浅根物种，边缘效应较
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