（上海新园林实业有限公司，上海，201100）
Development and evalution of Formulation of Substrate of the Six Kinds of indoor plantings in ‘shanghai tower’
SHEN Da-wei
(Shanghai New Garden Industrial Co.，Shanghai 201105)
【摘 要】本研究通过珍珠岩、蛭石、草炭、有机肥、种植土共5种基质材料的配比，组合出21组室内绿化植物栽培基质配方，经过对21组配方的pH值、EC值、硝态氮、速效磷、速效钾、钠离子、干密度、湿密度、最大持水量、毛管持水量、田间持水量、毛管孔隙度、通气孔隙度、总孔隙度共14项指标的综合评价后，确定了配方代号为XYL-9、XYL-10、XYL-13、XYL-16、XYL-17、XYL-19的六组基质综合评价结果最优。根据六组最优配方之间不同的特点，分别对应作为小叶榕，黄金碧玉竹，南洋杉，华棕，国王椰子、三角椰子，蒲葵这六大植物的栽培基质。
【关键词】基质；配方；研制；“上海中心”；室内绿化
【Abstract】Through Pearl rock, and leech stone, and peat, and organic fertilizer, and planting soil ,total 5 materials, the researche combines out 21 Group indoor green plant cultivation matrix formulations, after testing 21 formulations of pH value, and EC value, and nitrate State nitrogen, and available phosphorus, available potassium, sodium ion, dry density, wet density, maximum water-retaining capacity, capillary moisture, and field moisture, and capillary porosity, and ventilation porosity, and total porosity, total 14 quotas, six formulations numbered as XYL-9, XYL-10, XYL-13, XYL-16, XYL-17, XYL-19, are assessed as the best formulations. According to their different features, six formulations are offered to six indoor plantings, as leaflet banian, Golden jade bamboo, hoop pine, Washingtonia filifera, King coconuts and coconut triangle, and Chinese fan palm as substrate.
【Key words】Substrate, Formulation, Development, ‘Shanghai Tower’, Indoor garden
上海市作为中国的窗口城市，其室内绿化发展速度很快，在一定程度上代表了中国室内植物造景的发展水平，上海市主要商业空间的室内绿化植物的栽培方式主要分为水生栽培和基质栽培两类，其中水生栽培的植物占13.5%，基质栽培的植物占86.5％[1]。基质相关的研究针对农业蔬菜以及观赏花卉的无土栽培以及基质的配比研究较多[2]，在超高层建筑室内绿化基质研究方面几乎没有先例。“上海中心”作为上海，乃至中国的新地标，是我国首个突破600米高度的超高层建筑，也是全球首个在软地基上建设超过百万吨级的单体建筑。其室内环境的布置自然也就成为了值得关注的话题。其室内绿化基质既要满足种植室内绿化的需求，又要从其整体建筑承重的角度考虑，基质的最大密度（干密度）0.68Mg/m3。而就目前常用的成品养分土其密度大多在0.9Mg/m3左右，有的甚至更高，不适用于“上海中心”这样的超高层大厦使用。此外，“上海中心”室内绿化选用的小叶榕类，华棕类，国王椰子、三角椰子类，棕竹、黄金碧玉竹类、蒲葵类、南洋杉类的生态习性各不相同。本文在满足“上海中心”建筑承重的条件下，根据六大植物配置方式的主要优势植物的生态习性，兼顾低矮草本和少量灌木，选用有机无机的基质配制材料，按不同的比例组合成21个室内绿化植物栽培基质配方，测试各自的主要理化性质，确定不同植物适宜的基质配方。直接应用于“上海中心”的室内绿化中，也可供类似工程参考。
1．材料与方法
1.1 材料的选择
1.1.1 材料的选取 本文选用有机无机的基质配制材料，包括：珍珠岩(P)、蛭石(V)、草炭(T)、有机肥(F)和种植土(S)。其中，珍珠岩、蛭石、草炭为从市场购买的材料，有机肥为现场园林废弃物经堆置处理后的材料，种植土由建设单位提供。经过实验测试分析，获取本文基质配方的原材料相关理化性质及养分情况如下表。
表1 所选材料相关性质
Table 1 The physicochemical indexes of material used in the study
1.2 测定方法
测定方法均按中华人民共和国行业标准LY/T1210-1275-1999 《森林土壤分析方法》进行[3]。
pH用水浸提电位法，电导率(EC)采用5：1水浸提电导法，采用紫外分光光度法在UV—4802型紫外可见分光光度计测定硝态氮，有效磷(A-P)含量采用0.5mol?L-1NaHCO3浸提—钼锑抗比色法在UV—4802型紫外可见分光光度计测定，速效钾和钠用1mol?L-1 NH4Ac浸提，采用火焰光度法在AP1300型火焰光度计测钾和钠，采用威尔科克斯法测定水分-物理性质的项目有：基质的干密度、湿密度、毛管持水量、田间持水量、最大持水量、通气孔度、毛管孔度、总孔隙度等[26]。
1.3 测试质量控制与数理统计分析
分析所用的药品和试剂均为AR级，试剂配制、样品稀释和蒸馏等一律用双重蒸馏水，以免引入离子误差；每组配方各测试项目均做3个平行值，以消除偶然误差。
用Excel将测试所得的原始数据进行统计分析，应用模糊数学方法确定每一个单因子评价的隶属度、权重，并建立隶属函数和综合评价模型，以此确立基质质量等级，并根据结果提出21组基质的质量评价。综合评价指标值IFI 采用下列公式来计算：
IFI = ∑( qi?wi ) （1）
式中，qi 是第i项基质肥力评价的隶属度值，wi 是第i 项基质评价指标的权重系数。IFI 取值为0~1 之间，其值越高，表明基质综合质量越高。
2．结果与分析
2.1 各配方的主要化学性质的差异比较
2.1.1 各配方pH值 由表3可知，21组配方中，按pH值在5.5~7.5之间的为合格范围，共有15组配方pH值合格，合格率为71.43%。经过配方的21个基质的pH值从给定的pH值为8.52的种植土均下降到了8.00以下，基质酸碱度得到明显改善，pH值平均值为7.14。总体分布如图1所示。
图1 二十一组基质配方pH分布
Fig. 1 The pH distribution of the twenty-one formulations
2.1.2 各配方EC值 表3显示，以EC值在0.1~1.5 mS ? cm-1之间的为合格范围，共有13组配方EC值测试合格，合格率为61.9%。其中EC值平均值为0.84 mS ? cm-1。
2.1.3 各配方A-Na 按A-Na的含量≤200g/m-3为合格阈值，合格率为100%（表3）。其中A-Na的含量在100g/m-3以下占33%，21组配方A-Na的含量平均值为67.73 g/m-3，总体钠离子含量较低，处于可控范围之内，不易造成土壤盐渍化。
2.2 各配方的主要养分状况的差异比较
2.2.1 各配方NO3--N 一般NO3--N的含量在50~250g/m-3范围内为适宜的范围，过高或过低均不利于植物生长，在21组配方中，有5组配方测试合格，合格率为23.81%。21组配方硝态氮含量平均值为35.08g/m-3。如表3所示。
2.2.2 各配方A-P 在经过测试的21组配方中，按A-P的含量≥20g/m-3视作合格范围，有9组配方测试合格，合格率为42.86%。21组配方硝态氮含量平均值为35.08 g/m-3。总体分布见表3。
2.2.3 各配方A-K 表3表明， 21组配方中，以A-K的含量≥100g/m-3视作合格范围，共有10组配方的A-K指标测试合格，合格率为47.6%，21组配方A-K的含量平均值为567.27 g/m-3。
表3各配方化学性质及主要养分状况
Table.3-1 The chemical results of the twenty-one formulations
2.3各配方的主要物理性质和水分状况的差异比较
2.3.1 各配方干密度 从“上海中心”的整体建筑承重的角度考虑，对“上海中心”室内绿化基质提出了要求。根据大楼整体设计承载力计算后，要求基质的压强最大不超过6000N/m2，即612kg/m2。按照基质的平均厚度为90cm计算，基质的最大密度（干密度）0.68Mg/m3。在经过测试的21组配方中，按基质干密度在0.3~0.68Mg/m-3以下合格范围，共有11组配方的干密度指标测试合格，合格率为52.38%，平均值为0.40 Mg/m-3。总体分布如图2和表4所示。
从图2中可见，编号为XYL-20、XYL-21的两组配方其干密度已经超过了“上海中心”对基质的密度的上限要求，而XYL-1~XYL-8的干密度太低，植物易倒伏。
2.3.2 各配方湿密度 按基质湿密度在0.8~1.2Mg/m-3之间为合格范围， 21组配方中共有13组配方的湿密度指标测试合格，合格率为61.90%，平均值为0.95 Mg/m-3(表4）。
2.3.3 各配方水分状况 表4显示，在21组配方中，按基质最大持水量≥400kg/m-3视作合格范围，合格率为100%，平均值为671.81 kg/m-3；按基质毛管持水量≥350kg/m-3为合格范围，合格率为100%，平均值为534.69 kg/m-3；按基质田间持水量≥300kg/m-3视作合格范围，合格率也为100%，平均值为462.4 kg/m-3。总体来说，21组配方的水分状况较为理想。
2.3.4 各配方孔隙性质 由表4可见，在21组配方中，按基质毛管孔度≥40%视作合格范围，合格率为100%，平均值为55.19%；按基质通气孔度≥10%为合格范围，15组配方的测试合格，合格率为71.43%，平均值为12.45%；按基质总孔度在45%-75%之间为合格，20组配方测试合格，合格率为95.24%，平均值为67.65%。
综上所述，经过配方， 21组基质的主要物理性质和水分状况有所改善，不同配比的干、湿密度相比原材料中的种植土的1.108 Mg?m-3、1.608 Mg?m-3，有较大降幅，基本达到“上海中心”对土壤基质承重上的要求。在保证基质仍具备足够的保水性的同时，增加了通气孔度，由原有种植土的5.17%，大幅上升至12.45%的平均值。
Fig.3-7 The dry densities of the twenty-one formulations Fig.3 The analytical ranking results of the 21 formulations
表4 各配方物理性质和水分状况的差异比较
Table4 The divergent comparison of physical results and water status of the twenty-one formulations
2.4各配方综合分析评价
2.4.1 21组基质配方总体评价 本文运用综合评定法对21组基质配方的测试结果的分析，最终得出21组基质的质量等级评分及分布，如表3和图3所示。
2.4.2六组最优配方的确定
根据对21组基质配方的综合评价结果，筛选出六组最优的基质配方，如表5所示。从一系列的测试结果中可以看出，这六组配方不仅在基质养分、理化性质方面得到较高的综合评价，而且其密度均在 “上海中心”对基质的密度要求的可控范围之内，即干密度小于0.680Mg?m-3。
表5 六组最优基质配方
Table5 The six best formulations
2.4.3六组最优配方的评价
（1）pH和EC值 通过图4可以发现，XYL-13、XYL-17、XYL-19三组配方的pH值项明显高于其他三组，属于微碱性；其余三组XYL-9、XYL-10、XYL-16号基质配方的酸碱度均为中性。六组配方的pH值较原给定种植土的pH值8.52均有很大程度改善。
图6 六组最优配方的硝态氮和有效磷含量
Fig.6 The NO3--N and A-P conditions of the six best formulations
除XYL-16在六组配方中速效钾的含量最低（表3），含量为24.89g? m-3，而其他5组配方的速效钾含量均较为丰富，此外，Na+的含量均低于110 g? m-3。
（3）干、湿密度 由图7可见，XYL-9与XYL-10号配方在六组配方中，干密度指标稍低，其余四组配方干密度均处于适宜的范围；在湿密度方面，六组配方均有较好的表现，其中XYL-9、XYL-10、XYL-13号配方的湿密度在0.8~1.0 Mg?m-3之间，而其余三组配方的湿密度较适宜。
图8 六组最优配方的持水量
Fig. 8 The water-retaining capacities of the six best formulations
（5）孔隙性质 由图9可见，六组最优配方的孔度状况总体比较平均。其中，XYL-16号基质配方毛管孔度方面稍高，为57.98%；在通气孔度方面，XYL-9号基质配方较高，为15.14%， XYL-10、XYL-13号基质配方稍低，分别为9.96%和9.14%； XYL-16号基质配方总孔度稍高。总体来看，这六组配方的孔性都处于较为良好的水平。
图9 六组最优配方的孔性
Fig. 9 The porosities of the six best formulations
3．结论
按照“上海中心”的室内绿化种植要求，需要为小叶榕类，华棕类，国王椰子、三角椰子类，黄金碧玉竹类、蒲葵类、南洋杉类，共六大植物配置类型提供合适的基质配方。研究结果表明，配方编号为XYL-9、XYL-10、XYL-13、XYL-16、XYL-17、XYL-19的六组基质综合评价结果最优。根据六组最优配方之间不同的特点，我们将其分别对应于小叶榕，黄金碧玉竹，南洋杉，华棕，国王椰子、三角椰子，蒲葵等六大植物。
3.1 小叶榕优选配方
在榕树对土壤的适应特点中，透气度好的基质对水分的渗透和蒸发有很大的优越性 [4]。根据其特征和六组最优配方的测试结果，选择透气性最佳的XYL-9号基质。
3.2 华棕优选配方
根据华棕对盐碱度有一定的要求，选择EC值最佳的XYL-16号基质作为其栽培基质。
3.3 国王椰子、三角椰子优选配方
对椰子属的植物而言，最适宜的土壤是河流冲积土。就土壤肥力来说，要求富含钾肥。选择pH值接近中性的XYL-17号基质。
3.4 黄金碧玉竹优选配方
黄金碧玉竹喜肥沃排水良好的壤土或砂壤土[5]。根据其品种特点，选择养分较高的XYL-10号基质。
3.5 蒲葵优选配方
根据蒲葵喜光略耐阴，抗风力强，喜湿润、肥沃、富含有机质的粘壤土，选择养分较高且持水量较高的XYL-19号基质。
3.6 南洋杉优选配方
南洋杉性喜暖热气候而空气湿润处，不耐干燥及寒冷，喜生于肥沃土壤[6]。根据其对养分的要求及其对通气性的要求，选择XYL-13号配方。
参考文献：
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论文作者:沈大为
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年5月总第210期
论文发表时间:2016/7/14
标签：基质论文; 配方论文; 合格论文; 密度论文; 上海论文; 值为论文; 测试论文; 《工程建设标准化》2016年5月总第210期论文;