Substraty dachowe - Wybrane właściwości fizyko-chemiczne podłoży do dachów zielonych i ogrodów dachowych

W Polsce, Europie i na świecie wykonawcy zielonych dachów oraz producenci materiałów do ich wykonywania bazują na wytycznych niemieckiego towarzystwa FLL. Jednak również i u nas wdraża się specjalistyczne projekty z dziedziny zielonych dachów. Prezentujemy opis takiego działania.

Sedum sediforme – na górze w substracie, na dole w ziemi urodzajnej

W Instytucie Sadownictwa i Kwiaciarstwa im. Szczepana Pieniążka w Skierniewicach wielokrotnie prowadziliśmy badania podłoży glebowych do dachów zielonych. Latem 2008 roku rozpoczęliśmy własny projekt badawczy, którego celem jest określenie optymalnego składu substratów dachowych do różnych typów ogrodów dachowych z uwzględnieniem zmian ich właściwości fizycznych w czasie uprawy oraz ilości zatrzymywanych wód opadowych w warstwie wegetacyjnej. Drugim obszarem naszego zainteresowania jest wegetacja roślin pod kątem doboru nasadzeń sprawdzających się w polskich warunkach klimatycznych. Konstrukcja ogrodu doświadczalnego, w układzie warstw typowym dla ogrodów dachowych, z podziałem na ogród ekstensywny i intensywny, została wykonana przy współudziale Laboratorium Dachów Zielonych oraz firmy Gamrat.

Rozwój rynku a stan wiedzy
Doświadczenia prowadzone są na trzech typach podłoży – ziemi urodzajnej, gotowych podłożach dachowych firmy Madas oraz na mieszankach glebowych przygotowanych w Instytucie Sadownictwa i Kwiaciarstwa im. Szczepana Pieniążka. 24 poletka doświadczalne o łącznej powierzchni 48 m2 wykonano w układzie dachu ocieplonego w systemie trójwarstwowym. Każdy typ dachu wykonano w trzech powtórzeniach na każdym z podłoży, aby zapewnić statystyczną reprezentatywność wyników obserwacji. Podobne badania były i są prowadzone w wielu ośrodkach na świecie, jest to jednak pierwsze tego typu doświadczenie realizowane w Polsce. Widzimy, jak rozwijający się rynek dachów zielonych w naszym kraju spowodował, że przygotowywany 2 lata temu projekt badawczy nie wyczerpie stawianych dzisiaj pytań i oczekiwań. Realizacja nowych doświadczeń podążających tym śladem stanie się naturalną koniecznością. Należy pamiętać, że takie badania wymagają czasu – aby dokonać rzetelnej analizy przebiegu i wyników naszego doświadczenia musi ono potrwać jeszcze co najmniej 2 sezony.

Wytyczne FLL
Materiały i mieszanki użyte w substracie powinny spełniać wytyczne określone przez Niemieckie Towarzystwo Naukowo-Badawcze Krajobrazu i Rolnictwa FLL (Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung Landschaftsbau e.V.), które są efektem wieloletnich prac badawczych i doświadczeń praktycznych zielonej branży w Niemczech. Wytyczne FLL, będące zbiorem zaleceń oraz norm obowiązujących w Niemczech, stanowią punkt odniesienia dla projektowania, wykonywania oraz pielęgnacji dachów zielonych nie tylko na terenie Niemiec, ale także w większości krajów Europy i świata.

Wytyczne dotyczące substratów dachowych są oparte na systemie kontroli jakości nazywanym w skrócie RAL. Skrót pochodzi od Niemieckiego Instytutu Gwarancji Jakości i Certyfikacji, który współpracuje ze Stowarzyszeniem Gwarancji Jakości „Podłoża do Uprawy Roślin” (GGS), zrzeszającym producentów podłoży.

Charakterystyka substratów
Głównym zadaniem podłoży glebowych, zwanych substratem do dachów zielonych i ogrodów dachowych, jest zapewnienie optymalnych warunków dla rozwoju roślin – dostarczenie przyswajalnych składników pokarmowych oraz powietrza i wody. Dlatego dobrze dobrany substrat powinien składać się głównie z komponentów mineralnych, porowatych, mrozoodpornych, o wysokiej zdolności magazynowania wody przy jednoczesnym utrzymaniu odpowiednich warunków powietrznych. Powinien cechować się trwałością, stabilnością użytego materiału oraz jego odpowiednimi właściwościami fizycznymi. Od dobrych substratów dachowych wymaga się ponadto zachowania kształtu, nie ulegania rozkładowi oraz erozji powodowanej przez wiatr i wodę.

Substraty dachowe powinny z jednej strony charakteryzować się maksymalną zdolnością zatrzymywania wody opadowej w warstwie wegetacyjnej, z drugiej natomiast gwarantować odpływ jej nadmiaru do warstwy drenażu. Dlatego do zalecanych komponentów substratów dachowych zalicza się minerały nasiąkliwe, takie jak lawa wulkaniczna, pumeks, perlit, wermikulit, zeolit, chalcedonit. Dodatkowo można wykorzystywać materiały otrzymywane sztucznie, jak keramzyt czy popiołoryty lub materiały otrzymywane z recyklingu, tj. czerwoną cegłę kruszoną i żużel. Duża porowatość oraz kształt wymienionych materiałów odgrywa ważną rolę w zwiększaniu wodoprzepuszczalności substratu. Materiały te doskonale rozluźniają podłoże, zwiększając jego pojemność wodną, a przy tym decydują o ciężarze objętościowym substratu.

Wytyczne FLL, zaktualizowane po raz ostatni w 2008 roku, obejmują aż 14 kategorii, w których oceniane są substraty dachowe, m.in. ilość materii organicznej, skład granulometryczny, właściwości fizyczne oraz skład chemiczny.

Według FLL zawartość frakcji o średnicy cząstek d ≤ 0,063 mm w substracie do dachu ekstensywnego nie może przekraczać 15%, natomiast do intensywnego – nie może wynosić więcej niż 20% masy. Jest to ważne, ponieważ substrat o wysokiej zawartości frakcji gliny i iłu przy nadmiernym zawilgoceniu wykazuje silną plastyczność i lepkość, ulega zbryleniu i twardnieje przy wysychaniu. Utrudnia to ruch wody i powietrza, w wysokim stopniu ograniczając rozrastanie się warstwy wegetacyjnej, co w konsekwencji negatywnie wpływa na żywotność i estetykę ogrodu dachowego. Całkowity brak części spławialnych jest również niewskazany z uwagi na pogorszenie właściwości fizycznych substratu, zwłaszcza jego pojemności sorpcyjnej, czyli zdolności do wiązania wody i składników pokarmowych oraz zdolności do podsiąkania kapilarnego.

Tabela. Właściwości fizyko-chemiczne substratów do ogrodów dachowych określone według FLL (FLL, 2008: Richtlinie für die Planung, Ausführung und Pflege von Dachbegrünungen, Bonn)

Oprócz komponentów mineralnych substraty dachowe muszą zawierać również substancje organiczne. Materia organiczna w postaci torfu czy kompostu znajduje się w stanie ciągłego rozkładu, co w konsekwencji powoduje dekompozycję i kurczenie się substratu. Jak podaje FLL, osiadanie substratu jest naturalne i dopuszczalne, jednak dla warstwy o grubości do 50 cm nie może ono wynosić więcej niż 10% nominalnej grubości jego warstwy, zaś dla substratu o grubości powyżej 50 cm – nie więcej niż 5 cm. Jak ważna jest zawartość substancji organicznych w substracie, wskazuje też wytyczna FLL dotycząca długoterminowej odporności substratu na ściskanie. Dopuszczalna kompresja substratu o grubości warstwy 30–50 mm wynosi nie więcej niż 20% nominalnej grubości jego warstwy, zaś dla warstwy substratu o grubości powyżej 50 mm – nie więcej niż 10 mm. Rozpad substancji organicznych przyczynia się również do obniżenia ilości dostępnych składników pokarmowych w substracie i pośrednio wpływa na ograniczenie wzrostu roślin. Podstawowe wartości referencyjne wytycznych FLL przedstawiono w tabeli.

Badania substratów
Wytyczne FLL szczegółowo opisują również metody badawcze dla podłoży glebowych na dachach. Niestety część z nich nie jest stosowana w Polsce, co znacznie utrudnia porównanie wyników badań. Na przykład analizę chemiczną podłoży glebowych w Niemczech oznacza się metodą CAL albo CAT, natomiast w Polsce w dalszy ciągu bazuje się na metodzie Nowosielskiego, dla której opracowane są optymalne zawartości składników pokarmowych w podłożach dla roślin ozdobnych. Stąd wynikają problemy z właściwą interpretacją wyników. Dlatego należy przeprowadzić szereg doświadczeń i badań porównawczych w celu określenia wytycznych dla substratów dachowych i dostosowania ich do warunków polskich.

Małgorzata Kunka
Artykuł ukazał się w e-kwartalniku Dachy Zielone, nr 2/2010
www.dachyzielone.info