城市建成區(qū)發(fā)展屋頂農業(yè)的必要性及可行性

高統(tǒng)政 叢沛桐

摘要通過對國內外屋頂農業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀的比較，分析了在城市中發(fā)展屋頂農業(yè)的必要性和可行性，并對現(xiàn)階段建設屋頂農業(yè)存在的問題進行了探討，以期為屋頂農業(yè)的發(fā)展提供參考。

關鍵詞屋頂農業(yè)；必要性；可行性

中圖分類號S-3文獻標識碼

A文章編號0517-6611（2017）26-0055-03

Analysis on the Necessity and Feasibility of Developing Rooftop Agriculture in Urban Builtup Areas

GAO Tongzheng， CONG Peitong*（College of Water Conservancy and Civil Engineering， South China Agricultural University，Guangzhou，Guangdong 510642）

AbstractThrough a comparison of the status quo of development of rooftop agriculture between China and other countries， the necessity and feasibility of developing rooftop agriculture in urban builtup areas were analyzed， and the problems of constructing rooftop agriculture in China were discussed at the present stage in order to provide reference for developing rooftop agriculture.

Key wordsRooftop agriculture；Necessity；Feasibility

伴隨著城市化進程的不斷推進，我國城市的人口及建筑規(guī)模不斷擴大，城鎮(zhèn)化發(fā)展也必然帶來一系列負面的生態(tài)與社會影響。城市化帶來的首要問題是城市建設用地與傳統(tǒng)耕地爭地的矛盾，其次是不斷增長的城市人口帶來的環(huán)境污染、資源浪費、生態(tài)污染等問題[1]。屋頂空間作為建筑的“第五面”不斷地被人們發(fā)掘利用，這也將在未來一段時期內成為城市綠化的另一條有效途徑，拓展城市綠化模式，增大城市綠化面積[2-3]。筆者通過對國內外屋頂農業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀進行比較，探討了建成區(qū)發(fā)展屋頂農業(yè)的必要性及可行性，以期為屋頂農業(yè)的健康發(fā)展提供借鑒。

1城市公共建筑屋頂農場概述

1.1屋頂農業(yè)的概念

屋頂農業(yè)，是將各類作物的栽培環(huán)境搬到建筑的屋頂，并具有一定規(guī)模的新型現(xiàn)代農業(yè)。它是一種不與大地土壤直接接觸的、生態(tài)環(huán)保的新型農業(yè)種植模式[4]。其目的是充分利用城市公共建筑中常被人忽視的屋頂空間，增加城市綠化總量，改善城市空氣質量，美化城市生活環(huán)境，在豐富城市居民生活的同時，創(chuàng)造附加的經濟價值。此外，屋頂農業(yè)還具有保護屋頂結構層的作用，延長屋頂使用壽命的同時，還可以做到節(jié)能減排，降低室內溫度等功能。屋頂農業(yè)的出現(xiàn)有助于緩解城市熱島效應，減小地表雨水徑流量[5]。目前，占城市用地60%以上的建筑屋頂空間的合理利用可有效緩解城市地面綠化面積少、費用高等問題，這為擴大城市綠化量提供了新思路與新方向[4]。

1.2國內外發(fā)展現(xiàn)狀

1.2.1國外現(xiàn)狀。

國外對于屋頂農業(yè)的發(fā)展最早可以追溯到公元前6世紀的古巴比倫王國，世界八大奇跡之一——巴比倫空中花園，開創(chuàng)了屋頂農業(yè)的先河。德國是最早對屋頂綠化進行系統(tǒng)研究的國家之一，早在1920年，柏林已經完成了大約2 000個屋面的植被化工程[6]。到20世紀60年代，屋頂農業(yè)越來越受到重視，西方發(fā)達國家相繼嘗試將屋頂農場引入城市。美國的紐約、舊金山、芝加哥等地都有屋頂農場，同時部分州政府還對屋頂農業(yè)項目實施了一定的減稅補貼[7-8]。與此同時，德國、西班牙、日本等國家也不斷地對屋頂農業(yè)可行性進行研究。在日本，即便是東京銀座這樣繁華的城市中心，也存在著一座屋頂農場——銀座農園株式會社。為了增添城市活力與生機，日本正在實施一項“屋頂農場”計劃，即在城市公共建筑屋頂上種植花卉、蔬菜、果樹等作物。該計劃的施行，不僅豐富了城市景觀層次，還為工作之余的城市居民提供了新的休閑場所。

1.2.2國內現(xiàn)狀。

在我國農村地區(qū)，屋頂農業(yè)已經發(fā)展了相當長一段時間，并取得了一系列成果。其中，最為突出的是浙江紹興縣的農民彭秋生，曾連續(xù)多年在屋頂種植水稻的他曾榮獲“世界屋頂水稻最佳人物金獎”。經過10余年的摸索試驗，河北省石家莊市靈壽縣縣城的屋頂農場總面積在20萬m2以上，為屋頂閑置空間的充分利用及糧食生產開辟了一條新道路[3]。近幾年，屋頂農業(yè)在城市的健康發(fā)展中也越來越受到重視，北京、上海、廣州、深圳等城市相繼出臺了相應的施工技術規(guī)范。如東方園林南方聯(lián)合設計集團在上海開創(chuàng)的“天空菜園（V-roof）” [9]是國內較早進行城市屋頂農業(yè)實踐的項目。其在權屬清晰的創(chuàng)意產業(yè)園區(qū)、科技園區(qū)和商務園區(qū)開展屋頂農業(yè)實踐，在不影響現(xiàn)存城市綠化的前提下，充分利用了城市消極空間，并借鑒國外社區(qū)支持農業(yè)（CSA）模式為市民提供新鮮環(huán)保的蔬菜產品。

2屋頂農業(yè)的類型

2.1營利性屋頂農業(yè)

營利性屋頂農業(yè)主要出現(xiàn)在商業(yè)區(qū)及大型商場等公共建筑的屋頂，這類建筑最突出的特點為屋頂面積大，可進行規(guī)?；N植，并形成相應的都市農業(yè)產業(yè)[10]。都市農業(yè)最普遍的模式為投資者首先對擬采用屋頂進行農業(yè)基礎設施建設，并種植適應屋頂環(huán)境的相應作物，實行統(tǒng)一、精細化管理。營利性屋頂農業(yè)的出現(xiàn)，不僅豐富了都市人群的休閑去處，還增加了城市的綠化面積，進了一步促進城市環(huán)境的改善，并且發(fā)揮了一定程度的經濟效益。

2.2非經營型屋頂農業(yè)

非營利性屋頂農業(yè)通常出現(xiàn)在居住區(qū)、公司、校園及其他科研型場所的樓頂，用于休閑體驗和科研試驗，主要分為休閑型農場與科普型農場2類。

2.2.1休閑型農場。

休閑型屋頂農場在居住區(qū)、公司的樓頂較為普遍。該類型屋頂農場由居委會或物業(yè)進行代種植及后期管理，社區(qū)居民或公司員工也可參與種植與管理，農場產出按個人投入進行分配。休閑型屋頂農場能增強居住區(qū)居民或公司員工之間的溝通和互動，也增加了城市人群接觸自然的機會，打破了現(xiàn)代城市生活的冷漠與單調，有助于促進人們的溝通和交流 ，同時能為城市居民與公司員工提供舒適優(yōu)美的生活、工作環(huán)境。

2.2.2科普型農場。

科普型屋頂農場多出現(xiàn)在校園和科研型院所建筑的屋頂，這類建筑多為多層建筑，建筑較為集中，且屋頂面積相對較大，適合開展屋頂種植。此外，還可根據(jù)實際條件將屋頂農場建設成不同用途的休閑、科研場所。中小學校園屋頂農場可以舉辦各類科普活動，同時也可以作為學生課外休閑娛樂場地，讓城市的孩子近距離地接觸農業(yè)生產，改變他們對農業(yè)生產認識不足的現(xiàn)狀。大學及科研院所的屋頂可以開發(fā)出一整套科研試驗場地，合理解決試驗場地限制的同時達到了科學研究的目的，同時節(jié)約了校園內土地資源。

3屋頂農場建設的必要性與可行性

3.1必要性

3.1.1生態(tài)效益。

3.1.1.1緩解熱島效應。

城市熱島效應是指由于城市建筑密度高、硬化面積大、綠化面積少等原因導致的城市中心地帶空氣溫度明顯高于外圍郊區(qū)的現(xiàn)象[11]。城市建成區(qū)大面積的硬化地面會散發(fā)大量熱氣，在近地面形成暖氣團，由于較高的建筑密度，導致城市空氣流通受阻，近地暖氣團難以擴散，進而形成對人體有巨大損害的霧霾天氣。此外，熱島效應還會增加城市酷熱天氣出現(xiàn)的頻次，給城市人群的工作和生活帶來嚴重影響，高溫天氣的出現(xiàn)易使人中暑、脫水，甚至死亡[12]。屋頂農業(yè)的出現(xiàn)改變了屋頂樓面的物理性質，減少了陽光對面層的直射。同時由于作物的蒸騰作用和光合作用可以有效吸收輻射熱能，大大降低了屋頂?shù)馁A熱量，從而緩解了城市熱島效應。

3.1.1.2降低噪聲污染。

城市噪聲主要來源為交通噪聲、工業(yè)噪聲、社會噪聲和施工噪聲。噪聲不僅降低了城市居民的生活環(huán)境質量，還威脅了城市居民的身心健康，因此有必要采取相應的措施來減弱和消除噪音。屋頂農業(yè)中的農作物可以通過枝葉吸收和阻隔噪音，據(jù)測算40 m寬的林帶可降低噪音10～15分貝[13]，因此在屋頂種植綠色植物是一種經濟、環(huán)保的降噪方法。Steven等[14]研究發(fā)現(xiàn)，栽培基質也具備一定的降噪效果，當厚度為12 cm時，可降低約40分貝的噪音；當厚度達到20 cm時，可降低46～50分貝的噪音。

3.1.1.3改善水環(huán)境。

近幾年，國內各中大型城市雨季城市內澇問題頻現(xiàn)，合理解決這一問題已刻不容緩。有多種方法可以做到截流城市降雨雨水，如修建蓄水池、地面鋪裝大孔混凝土、滲透性砌塊等。由表1可知，增加城市綠化面積是最有效的方法是雨水截流。由于城市建設用地緊張，沒有充足的土地可以用于城市綠化，屋頂農業(yè)無疑將成為擴大綠地面積最經濟、最生態(tài)的方式。綠化面積的增大不僅可以改善城市生態(tài)和水環(huán)境，還在提升城市景觀方面具備非常積極的影響。

3.1.1.4提高空氣質量。

由于城市人口密度較大、機動車及工廠數(shù)量較多，城市空氣污染問題日趨嚴重，尤為突出的是霧霾天氣的出現(xiàn)。嚴重的空氣污染不僅會對人們的呼吸道系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)產生危害，還會降低城市空氣的能見度，影響交通安全。城市屋頂空間的有效利用將增加城市的綠化面積，成為城市上層空間的“空氣凈化器”。屋頂農業(yè)與地面綠化共同作用，可吸收空氣中的CO2等氣體、滯留可吸入顆粒物，增加空氣中的氧氣和負離子含量，提高空氣質量，改善城市生活環(huán)境。

3.1.2經濟效益。

屋頂農業(yè)將形成一層保護層，可有效避免建筑物屋頂受到晝夜溫差、酸雨和紫外線等因素造成的不利影響。作物的栽培基質可作為樓面附加的隔熱層，改善建筑室內空間的熱環(huán)境，減少夏、冬兩季空調的使用，降低能耗，也節(jié)約了費用支出。同時還可以吸收部分雨水，保護屋頂防水結構，延長建筑物的使用壽命。屋頂綠化具有只投入、不產出的天然劣勢，而屋頂農業(yè)在合理運營情況下，可以收回建設成本甚至產生經濟收益。因此，屋頂農業(yè)的經濟效益更加明顯。

3.1.3社會效益。

隨著城市的高速建設，城市綠化用地與建設用地的矛盾日顯突出。據(jù)統(tǒng)計，我國城市建成區(qū)人均公園綠地面積約12.64 m2，其中多數(shù)城市的的綠化率不足30%[16]。在城市公共建筑中建設屋頂農場可以增加城市綠化面積，緩解城市人均綠地面積不足的現(xiàn)狀，協(xié)調城市建筑物與城市綠化爭地的矛盾。城市建筑的屋頂多為裸露、光禿的混凝土，部分建筑物的屋頂還存在反射炫目光線的現(xiàn)象，造成嚴重的光污染。研究表明，注視綠色有助于緩解視覺疲勞，提升工作效率和工作熱情[17]。此外，城市屋頂農業(yè)還可作為生態(tài)景觀，豐富城市景觀層次，為城市居民提供一個接近農耕文化、釋放工作壓力的自然場所。

3.2可行性

3.2.1具備相應資源。

農業(yè)生產必須具備以下3項資源：空間資源、水肥資源、勞動力資源。都市農業(yè)中最緊缺的是空間資源，將城市建設用地用于發(fā)展農業(yè)明顯不符合經濟學法則，但屋頂空間的有效利用可以合理解決這一困局。城市建筑屋頂面積占城市用地面積60%以上[4]，是一個存量巨大且尚未得到充分利用的空間資源，將建筑屋頂用于屋頂農業(yè)開發(fā)可有效擴大城市綠量，改善城市居民生活環(huán)境。

3.2.2存在實踐支持。

自20世紀60年代以來，屋頂農業(yè)在西方發(fā)達國家得到了迅猛發(fā)展。目前美國、英國等國家已經在政府辦公樓、醫(yī)院和學校等城市公共建筑推廣屋頂農業(yè)，并對從事屋頂農業(yè)的機構或團體實行相應的補貼制度[18]。日本實施的“屋頂農場”計劃也極大地促進了屋頂農業(yè)的發(fā)展，京都農業(yè)試驗場為此已著手在都立醫(yī)院和政府會議樓等公共建筑的屋頂上開始花卉、果樹和蔬菜的栽培試驗[1]。 作為發(fā)展中國家的古巴，其首都哈瓦那的都市農業(yè)發(fā)展獨樹一幟。古巴政府在失去前蘇聯(lián)的食物供給的“特殊時期”進行了一系列的自救措施，促使古巴的都市農業(yè)得到了提前發(fā)展[19]。

3.2.3擁有市民認可。

許多城市居民都有在自家的陽臺種植花草的習慣，將其作為一種業(yè)余休閑活動，同時也美化環(huán)境。發(fā)展屋頂農業(yè)，不僅可以美化城市環(huán)境、豐富城市景觀層次，還可以促進城市居民之間的交流，增進鄰里之間的感情。屋頂農業(yè)在提高居民生活質量的同時可節(jié)約生活開支，社會認可度高，非常受城市居民歡迎。

3.2.4符合發(fā)展趨勢。

隨著現(xiàn)代農業(yè)的進一步發(fā)展，農業(yè)已不僅僅局限在農村地區(qū)，越來越多的發(fā)達國家已經嘗試將農業(yè)引入城市，并出臺各種激勵政策來鼓勵現(xiàn)代農業(yè)在城市中的發(fā)展。近幾年，我國部分大型城市也做了相關的實踐，北京、上海、廣州、深圳等城市已經出臺了相應的施工技術規(guī)范，保證屋頂農業(yè)在城市中健康有序發(fā)展。

4屋頂農業(yè)存在的問題

4.1缺乏技術保障

屋頂農業(yè)的技術保障關系到屋頂農業(yè)能否正常運行，由于屋頂農業(yè)與大田農業(yè)存在很大差異，因此要求建設屋頂農業(yè)的工程程序更加嚴謹細致。屋頂農業(yè)建設在保證不破壞屋頂原有結構層的前提下，應該注意防水、排水和蓄水等問題，優(yōu)化技術規(guī)程。此外，屋頂農業(yè)中基質的種植和作物品種的選擇也會存在較大差異，不合適的種植基質會導致作物生長不良，根系具有較強穿透力的作物可能會對屋頂結構產生破壞，造成安全隱患[20]。

4.2建設費用制約

屋頂農業(yè)的成本包括初期建設成本及后期的管理、維護成本，由于現(xiàn)有技術的限制，屋頂農業(yè)的建設費用仍然相對較高。屋頂農業(yè)想要真正落地實施，成本必須控制在更容易接受的范圍內。降低初期建設成本，可以通過讓技術提供者充分競爭，打破技術和市場壟斷來實現(xiàn)[21]。此外，還可以通過精細化管理和優(yōu)化技術方案來降低后期的管理、維護成本。

4.3缺乏政策支持

現(xiàn)階段政府尚未規(guī)定屋頂農業(yè)的所有權問題，也未將這項工作納入城市規(guī)劃、園林綠化等部門的工作程序中，在投資、審批、補償?shù)确矫孢€缺乏相應的政策、法規(guī)，這對屋頂農業(yè)的推廣起到了一定阻礙作用。相關政策、法規(guī)的制定將調動開發(fā)商及業(yè)主的積極性，有利于屋頂農業(yè)的建設及后期管理和維護。

5展望

屋頂農業(yè)作為一種新型農業(yè)模式，在生態(tài)、經濟、社會等方面發(fā)揮著積極影響，并逐步在各大、中型城市中得到發(fā)展。這些實踐嘗試不僅改善了城市生態(tài)環(huán)境，還為城市居民提供了新的休閑場所，提高生活質量。隨著技術水平的提升和相關政策、法規(guī)的出臺，屋頂農業(yè)將會得到更進一步發(fā)展，做到更加的平價、生態(tài)、環(huán)保。

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