Επίδραση του είδους και του βάθους του υποστρώµατος στην εγκατάσταση, ανάπτυξη και αντοχή στην υδατική καταπόνηση χλοοταπήτων που προορίζονται για τη φυτοκάλυψη κτιρίων εντός του αστικού τοπίου

Abstract

Extensive green roofs could offer a sustainable solution to increase urbangreening within the existing built space of contemporary cities. However, theinaccessibility of this type of green roofs and their restricted utilization asfunctional open urban green spaces prevent their broad application overconstructed urban surfaces. The use of tufgrasses could provide a possible way outin the above discussion.The aim of the present thesis was to evaluate the potential of using warmseason turf species Zoysia matrella [L.] Merr. 'Zeon' and Paspalum vaginatum'Platinum TE' as plant cover in extensive green roofs. More specifically, the goalswere to identify the requirements of turfed extensive green roofs focusing onsubstrate type and depth and drought tolerance in order to have sustainablegrowth under Mediterranean conditions. The study utilized three outdoorexperimental fields where green roof conditions were simulated, as well as afourth experimental plot that was constructed on an actual roof top. Severalstudies were conducted in order to determine the effects of extensive green roofsubstrate type and depth and irrigation regime on the establishment, growth anddrought resistance of two turfgrass species.Six extensive green roof substrates were produced for the needs of thestudies by mixing locally available materials such as sandy loam soil (S), pumice(Pum), perlite (Per), zeolite (Z), peat (P) and compost (C) in volumetricproportions indicated by their subscripts: S15:Pum60:P20:Z5, S15:Pum60:C20:Z5,S30:Pum40:P20:Z10, S30:Pum40:C20:Z10, S15:Pum40:Per20:P20:Z5 and S15:Pum40:Per20:C20:Z5.In addition, a commercially available substrate based on crushed tiles was alsoevaluated. Evaluation of substrates was conducted through determination of theirphysical and chemical properties such as particle size distribution, saturated anddry bulk density, total porosity, water potential curves, in situ substrate moisture,pH, electrical conductivity and nutrient content. Turfgrass quality andphysiological status was determined by measuring green turf cover (GTC),normalized difference vegetation index (NDVI), leaf stomatal resistance (LSR) andleaf relative water content (RWC).Moreover, the accuracy of two dielectric sensors of different technologies[WET-2 (Delta-T devices) and TDR300 (Spectrum Technologies)] in measuringmoisture content were investigated. Calibration equations were developed for bothsensors and the effect of electrical conductivity on substrate moisture content calculation was determined. It was concluded that the most reliable results formoisture content determination of the coarse-textured green roof substrates wereobtained by substrate-specific calibration curves for both dielectric sensors.All substrates under investigation complied with FLL guidelines for extensivegreen roof construction. Regarding substrate type, it was found that during waterdeficitperiods peat-amended substrates (S15:Pum60:P20:Z5, S15:Pum40:Per20:P20:Z5 andS30:Pum40:P20:Z10) resulted in reduced drought stress for both turfgrass species,mainly due to their increased water holding capacity in conjunction with thelimited turfgrass growth. In contrast, when adequate irrigation was applied,compost-amended substrates (S15:Pum60:C20:Z5, S15:Pum40:Per20:C20:Z5 andS30:Pum40:C20:Z10) improved establishment and growth of both turfgrasses due totheir increased nutritional status.Increasing substrate depth from 7,5 cm to 15 cm significantly improvedestablishment and growth, ameliorated drought stress and enhanced recovery afterwater deficit periods or winter dormancy in both turfgrass species. These resultsfurther confirmed the fact that substrate depth is amongst the most influentialfactors concerning extensive green roof success and sustainability.Correlation between substrate moisture and GTC for both turfgrass speciesrevealed that in order to maintain the visual quality of Z. matrella withinacceptable limits, the substrate moisture should range from 13% to 19%, while inthe case of P. vaginatum substrate moisture should range from 23% to 28%.

Η εγκατάσταση φυτεµένων δωµάτων εκτατικού τύπου προσφέρει µια βιώσιµηλύση για την αύξηση του αστικού πρασίνου στον ήδη πυκνοδοµηµένο αστικό ιστό.Όµως, η µειωµένη δυνατότητα πρόσβασης και δηµιουργίας χρηστικού υπαίθριουχώρου σε αυτού του τύπου τα φυτοδώµατα δρα αποτρεπτικά στη µαζική κατασκευήτους. Η εγκατάσταση χλοοταπήτων µπορεί να προσφέρει µία πιθανή διέξοδο στονπαραπάνω προβληµατισµό.Στην παρούσα διδακτορική διατριβή διερευνήθηκε για πρώτη φορά ηδυνατότητα χρήσης των θερµόφιλων ειδών χλοοτάπητα Zoysia matrella [L.] Merr.‘Zeon’ και Paspalum vaginatum ‘Platinum TE’ σε εκτατικού τύπου φυτεµέναδώµατα και προσδιορίστηκαν οι προϋποθέσεις προκειµένου να υπάρξει βιώσιµηανάπτυξη αυτών στην Μεσογειακή ζώνη, εστιάζοντας στον τύπο και το βάθος τουυποστρώµατος καθώς και στην αντοχή τους σε συνθήκες υδατικής καταπόνησης.Προκειµένου να αξιολογηθεί η επίδραση του τύπου και του βάθους τουυποστρώµατος εκτατικού φυτοδώµατος καθώς και του επιπέδου άρδευσης στηνεγκατάσταση, ανάπτυξη και αντοχή στην υδατική καταπόνηση των επιλεγµένωνειδών χλοοτάπητα πραγµατοποιήθηκαν συνολικά 3 µελέτες αγρού όπουεξοµοιώθηκαν συνθήκες φυτοδώµατος, ενώ πραγµατοποιήθηκε και µία µελέτη σεπραγµατικό δώµα κτιρίου.Για τις ανάγκες των επί µέρους µελετών κατασκευάστηκαν συνολικά έξιυποστρώµατα εκτατικών φυτοδωµάτων προερχόµενα από την ανάµιξη υλικώνδιαθέσιµων στην τοπική αγορά και πιο συγκεκριµένα αµµοπηλώδες έδαφος (S),ελαφρόπετρα (Pum), περλίτης (Per), ζεόλιθος (Ζ), τύρφη (P) και κοµπόστ (C) σεκατ’ όγκο αναλογίες όπως αυτές υποδεικνύονται από τους αντίστοιχους δείκτες:S15:Pum60:P20:Z5, S15:Pum60:C20:Z5, S30:Pum40:P20:Z10, S30:Pum40:C20:Z10,S15:Pum40:Per20:P20:Z5 και S15:Pum40:Per20:C20:Z5, ενώ αξιολογήθηκε και έναεµπορικό υπόστρωµα, του οποίου η σύνθεση βασιζόταν στο θραυστό κεραµίδι.Η αξιολόγηση των υποστρωµάτων πραγµατοποιήθηκε µέσω του καθορισµούτων φυσικών και χηµικών ιδιοτήτων τους όπως η κοκκοµετρία, το ξηρό βάρος καιτο βάρος στον κορεσµό, το ολικό πορώδες, οι χαρακτηριστικές καµπύλες υγρασίας,ο προσδιορισµός της in situ υγρασίας, το pΗ, η ηλεκτρική αγωγιµότητα και ηπεριεκτικότητα σε θρεπτικά συστατικά.Για τη διερεύνηση της επίδρασης των διαφόρων υπό µελέτη παραγόντων,προσδιορίστηκε η οπτική ποιότητα και η φυσιολογική κατάσταση των χλοοταπήτωνµέσω του προσδιορισµού του ποσοστού της εδαφοκάλυψης από πράσινα φυτικά τµήµατα του χλοοτάπητα (GTC, Green Turf Cover), του κανονικοποιηµένου δείκτηβλάστησης (NDVI, Normalized Difference Vegetatιοn Index), της στοµατικήςαντίστασης (LSR, Leaf Stomatal Resistance) και του σχετικού υδατικού δυναµικού(RWC, Leaf Relative Water Content) των φύλλων του χλοοτάπητα.Επιπλέον, προκειµένου να υπάρξει ακριβής προσδιορισµός της υγρασίας τωνυποστρωµάτων που χρησιµοποιήθηκαν στις διάφορες µελέτες της διατριβής,αναπτύχθηκαν κατάλληλες εξισώσεις βαθµονόµησης για δύο διαφορετικούςδιηλεκτρικούς αισθητήρες, τον WET-2 (Delta-T devices) και τον TDR300 (SpectrumTechnologies), ενώ παράλληλα προσδιορίστηκε και η επίδραση της ηλεκτρικήςαγωγιµότητας στην ακρίβεια µέτρησης της υγρασίας. ∆ιαπιστώθηκε ότι για τη λήψηαξιόπιστων µετρήσεων της υγρασίας σε χονδρόκοκκα υποστρώµατα φυτεµένωνδωµάτων εκτατικού τύπου απαιτείται και για τους δύο αισθητήρες η χρήσηξεχωριστών ειδικών εξισώσεων βαθµονόµησης για κάθε υπόστρωµα.Αναφορικά µε τα υποστρώµατα τα οποία δοκιµάστηκαν, διαπιστώθηκε πωςόλα εµπίπτουν στις κατευθυντήριες οδηγίες FLL για την κατασκευή εκτατικώνφυτεµένων δωµάτων. Κατά τη διάρκεια των περιόδων υδατικής καταπόνησης ταυποστρώµατα τα οποία περιείχαν τύρφη στη σύνθεσή τους (S15:Pum60:P20:Z5,S15:Pum40:Per20:P20:Z5 και S30:Pum40:P20:Z10) παρουσίασαν τη µικρότερη καταπόνησηκαι για τα δύο είδη χλοοτάπητα, λόγω της µεγαλύτερης ικανότητας συγκράτησηςτης υγρασίας και της µικρότερης ανάπτυξης της φυλλικής επιφάνειας σταυποστρώµατα αυτά. Αντίθετα, κατά τις περιόδους εφαρµογής επαρκούς άρδευσης,τα υποστρώµατα τα οποία περιείχαν κοµπόστ στη σύνθεσή τους (S15:Pum60:C20:Z5,S15:Pum40:Per20:C20:Z5 και S30:Pum40:C20:Z10) βελτίωσαν σηµαντικά την ανάπτυξη τωνδύο γρασιδιών λόγω της αυξηµένης περιεκτικότητάς τους σε θρεπτικά στοιχεία.Η αύξηση του βάθους του υποστρώµατος από 7,5 cm σε 15 cm βελτίωσεσηµαντικά την εγκατάσταση, ανάπτυξη, την αντοχή στην υδατική καταπόνηση καιτην επαναφορά µετά από υδατική καταπόνηση ή λήθαργο και στα δύο είδηχλοοτάπητα επιβεβαιώνοντας το γεγονός ότι το βάθος υποστρώµατος αποτελεί έναναπό τους σηµαντικότερους παράγοντες που επιδρούν στην επιτυχία και τηβιωσιµότητα ενός εκτατικού φυτεµένου δώµατος.Μέσω συσχέτισης της υγρασίας του υποστρώµατος και της εδαφοκάλυψης τωνδύο ειδών χλοοτάπητα διαπιστώθηκε ότι προκειµένου να διατηρείται η οπτικήποιότητα του Z. matrella στα ελάχιστα αποδεκτά επίπεδα, θα πρέπει η υγρασία τουυποστρώµατος να κυµαίνεται από 13% έως 19%, ενώ στην περίπτωση του P.vaginatum θα πρέπει η υγρασία του υποστρώµατος να κυµαίνεται από 23% έως 28%.