1生态农业模式设计理论与方法
1.1设计理论与原则
生态农业模式设计遵循因地制宜和市场导向原则,以食物链、生态位、系统工程、三效协同等为原理。要求尽可能多地增加生态位,形成互相保护互相利用的复合群体,提高整个系统的安全性。通过对组分的相互关系和反馈机制进行调节,使系统的整体功能大于各亚系统功能之和,实现生态效益、社会效益和经济效益三效和谐发展。
1.2设计步骤与方法
生态农业模式设计遵循“系统诊断分析模式框架设计生物物种选择产业发展组合生产效益评价结构优化完善”的一般过程。首先对区域农业发展的优势条件和限制条件进行分析,明确问题和效益,确定系统的生物、环境组分;人是系统的调节和控制者,居于消费者的地位。第二,“结构决定功能”,生态农业模式设计的核心即是定性的农业生态结构设计;将组分按照输入和输出关系进行时间和空间上的搭配,得到模式循环结构设计图以及说明。其后,对组分定量,进行投资和效益估算。最后在实施阶段,选用与模式配套的生态农业技术体系,在实践中不断反馈调整,达到最适宜情形。设计方法有时间结构设计、平面结构设计、立体结构设计、食物链结构设计、生产链结构设计等。在实际的设计中,需要多种方法交叉共同使用。核心是进行人工代换食物链,控制物质、能量的转移途径和富集方式,建立正确畅通的能流、物流、价值流和信息流,在生产基础上,加入加工、销售、市场等环节,延长循环链,提高总收益。
2研究区概况
华阳河湖群地区地理位置介于11600~11633E,2952~3058N,隶属于安徽省安庆市宿松县,地势西北高、东南低,属暧温带半湿润大陆性季风气候。区域内包涵龙感湖、黄湖、大官湖、泊湖四大湖泊,以及沿湖11个乡镇,总面积1665.55km2,占宿松县总面积的70.25%,湖泊面积650km2。2011年末总人口45.11万,农业人口25.00万,农业总产值占全县2/3以上。该区域按照地貌类型,分为3个区域:北部丘陵地区林木茂密,林果资源丰富;中部湖区面积大,水质优良滩涂面积大,水产丰富;南部地区是长江中游冲击平原,土壤肥沃,光热条件优越,粮棉产量高。
3湖滨带生态农业模式
运用生态农业模式的设计原理和方法,得到以下模式类型:群落层面的生物种群多级利用结构,如空间资源利用型、物质循环多级利用型;生态系统层面的组分能流物流连结结构,如生物共生共养型、农户(庭院)复合生态系统模式;景观层次的农业平面布局,如观光生态农业型等。
3.1空间资源利用型模式
空间资源利用型模式将种植系统和养殖系统联系在一起,在空间上进行层次的配置,在时间上进行衔接,使处于不同生态位的生物都能充分吸收资源,不同环节间产出和投入相接。
3.1.1草食畜牧业模式
湖滨带湿地滩涂地区,生态系统服务价值高,承担着整个地区水土保持的生态服务功能。植被类型从水域向湖岸以“水生植被—湿生草甸—中生植被”为演变规律,局部水热交互的条件最适宜模拟草甸草原,种植人工草地,发展草食畜牧业。华阳河湖群地区佐坝乡,有湿地滩涂约13.4km2,以粗放饲养水牛和水产大规模的围网养殖为主,传统的养殖方式和滩涂地粗放利用严重影响着该地区生态环境质量。设计现代草食畜牧业模式,以佐坝乡王岭村沿湖湿地5km2为适宜区域,拟配置50头奶水牛,带动湿地森林、牧草、秸秆、水生动植物参与生产,形成水陆相互作用的人工生态系统。在空间结构上,按照“水生植被—湿生草甸—中生植被”的演替规律,以丘陵为单元,坡顶发展速生丰产林、经济果园,山坡种植牧草,放养水牛,山脚筑塘发展水生动物和水生蔬菜,滩涂地养殖鱼虾螃蟹,形成“林木—牧草—水牛—水生物种”的梯形结构。在组分配置上,由森林、果园、牧场、水塘4大部分构成,基本成分有植物、动物、微生物和无机环境等,各成分彼此联系,物质流、能流和价值流流动顺畅。生态效益上,此模式营造了一个天然的污水过滤网。污染水体经过牧草和水生生物的过滤净化,同时营造了绿色的和谐景观,为发展观光农业奠定了基础。
3.1.2“猪、鱼饲养沼气加工蔬菜水果生产”模式
湖滨带城郊经济以供养和满足城市人民生活和市场需求为主,主要发展禽畜业和蔬菜水果业,通过对农业模式的生态化设计和合理布局,为良好的城乡生态环境建设服务。华阳河湖群地区五里乡临近宿松县城,禽畜业发达,年生猪养殖近90000头,但规模和专业养殖仅占养殖量的2/5,鸡鸭禽类近400000羽,几乎全部以粗放的散养放养为主,带来的粪便污染,已经严重危及到南部湖泊水域的清洁。同时这一地区蔬菜种植面积较小,蔬菜供应主要依靠湖区南部,呈现肉菜供应不均衡的状况。针对这一矛盾,设计“猪、鱼饲养沼气加工蔬菜水果生产”模式。此模式以提供家禽、鱼类和蔬菜水果为主要目的,建设大型专业化沼气池,处理禽畜粪便,以沼气的综合利用延伸出产业链条。系统内部各种资源相互交叉利用,高效清洁,系统产出安全优质的农产品。
3.2物质循环多级利用型模式
物质循环多级利用型模式,是以废弃物,如秸秆的再利用入手延长能量流动和物质循环链条。将农业废弃物作为投入物质,引入更多物种加入生产系统,使能量层级提高、物质利用更为彻底,减少直接排放带来的环境污染。
3.2.1“农林废弃物沼气加工食用菌生产瓜果生产”模式
湖滨带农作物主产区的大量秸秆废弃物的处理一直是一个难题,设计特定的生态农业模式,对废弃物进行资源化利用。汇口镇位于华阳河湖群地区南部地区,是全国著名的粮棉生产基地和重要的粮棉供应区。2011年,该镇粮食总产量达到80000t,油棉花总产达24000t;同时该镇具有酿酒业基础,酒糟习惯性的直接排入湖泊污染水体清洁。设计“农林废弃物–沼气加工–食用菌生产–瓜果生产”模式,将秸秆、酒糟废弃物循环利用,引入沼气池,以食用菌、速生林带和有机瓜果延长能流和物质流。建设酒糟加工厂,1座酒糟加工厂每年可处理2000t秸秆,处理的秸秆和酒糟可喂牲畜,平均每头牛每天消耗秸秆5kg;在沿江林带间搭棚建设0.2km2食用菌培养基地;食用菌生产后的培养基和沼渣沼液转变为有机肥,提高了土壤温度、湿度以及肥力,可滋养粮食作物和瓜果蔬菜。
3.2.2“农林废弃物菌棒加工食用菌生产材料化加工”模式
对湖滨带农作物大量秸秆废弃物的处理,也可以采用“材料化”的方式。设计“农林废弃物菌棒加工食用菌生产材料化加工”模式,将农林废弃物、菌棒、食用菌以及新型建筑材料结合在一起,在农林废弃物资源化的基础上,进行废弃物的二级和三级利用。该模式以棉籽皮、木屑、秸秆等废弃物作为投入,产出优质高蛋白保健食品、绿化用的草皮以及生物能和新型建筑材料。能量逐级传递层层利用,特别是生产末端将废弃物由生物能转换为了化学能,利用彻底有效。
3.3生物共生共养增值型模式
生物共生共养增值型模式通过加入农副产品加工环节,超越普通农业种植业的价值和效益,实现由单一产品效益到增值综合效益。运用时空三维结构、生产链结构设计方法,形成综合的“农产品生产产品深加工副产品综合利用与资源化处理”生态产业链。
3.3.1生态经济产业园综合开发模式
湖滨带土地肥沃,产品丰富,目前普遍以直接销售农产品盈利为主,缺乏循环的生产过程及品牌质量意识,需要发展现代农业的产销思路,建立现代农业产业园区。华阳河湖群地区的华阳河农场,有耕地2km2,粮食、蔬菜和棉花产量占到宿松县的1/3左右。设计现代生态经济产业园开发模式,使其农、林、牧、渔、加工业及其他副业配套,成为统一体系。该模式以农产品加工厂为核心,联系畜牧业、种植业、林业、渔业;废弃物以沼气处理为主,引进蚯蚓对沼气产生的二次废弃物进行利用,一方面用于饲料加工,一方面作为有机肥还田,形成无害化循环。
3.3.2葡萄酒园区综合开发模式
湖滨带特色产品的发展往往趋同于大宗性农产品,在经营创收上不能发挥特色优势。因此,在模式设计上围绕特色产品,突破农业生产限制,发展加工、旅游等综合现代开发形式。南部洲头乡有1.53km2优质“葡萄产销一体化现代农业基地”,同时有0.20km2苗木、柑橘、蔬菜水果的有机种植区。设计以葡萄园为核心的现代综合开发模式,将农业种植、产品加工、旅游度假结合在一起。该模式的产品有绿色农产品、葡萄酒、花青素化妆品等,葡萄酒休闲旅游社区可吸引大量游客,可带来可观的经济收入。同时模式还能够安置大量农民就业。
3.3农户(庭院)复合生态系统模式
农户(庭院)复合生态系统型模式是以农户家庭为单位,把生产、生活和生态有机结合,既能美化生活环境,又能增加经济收益。该模式的实质是以农户为单位建立高效的农户生态系统。此模式以农户自给自足为目的,应用广泛不受地区限制。粪便集中发酵沼气,提供基本能源,沼渣还田,提高农田肥力。每户配置污水处理系统,处理后基本达到生活用水标准,建设果菜园、鱼塘此模式每户配备5~8m3沼气池,可常年饲养4~6头猪,种植15m3的果园以及10m3的鱼池。
3.4亲水休闲农业观光模式
休闲观光农业模式具有突出农业的观光、休闲、教育和自然等多功能,是具有第三产业特征的一种新的农业生产经营形式。湖滨带有丰富的生态自然资源、人文资源和特色农业资源以及秀美的湖滨风光、农田景色,因势造景,设计休闲观光农业发展模式。该模式发展“农作物种植/小动物养殖+休闲观光+体验”型、“无公害果蔬种植+采摘+餐饮娱乐业+休闲”型、“农家乐/渔家乐+田园山庄+垂钓采摘”型等,将农业同休闲、养生、体验和农业文化传承联系在一起。下仓镇三面环水,拥有约105km2湖泊水域,景色优美,以下仓镇为休闲观光农业模式的适用区域,小范围发展约8~10km2的湿地公园,综合配置上述休闲观光农业模式。
4模式配置与展望
综上所述,华阳河湖群地区湖滨带生态农业模式主要有以上8种,各种模式能解决不同区域当前问题并带来一定的综合效益。“草食畜牧业”模式和亲水休闲农业观光模式适用于湖泊滩涂湿地地区,以生态环境保护之上的小范围开发为主,主要解决滩涂湿地粗放低效利用的环境问题;“农户(庭院)复合生态系统模式”以各农户为单位,针对解决农户生活问题;“猪、鱼饲养沼气加工蔬菜水果生产”模式、“农林废弃物沼气加工食用菌生产瓜果生产”模式、“农林废弃物菌棒加工食用菌生产材料化加工”模式,针对粮食主产区农作物废弃物、动植物粪便的处理问题,提供了多种变废为宝的方法;“生态经济产业园”综合开发模式、“葡萄酒园区”综合开发模式,以园区为单位,走农业产业化道路,实现大宗农产品批量生产,延长产业链条,带动三产同步发展。生态农业模式的突出特点在于资源的永续利用,使农业生产和生态环境之间建立和谐关系。因此需要对各模式合理配置并提出相应的政策保障。目前可重点挖掘“草食畜牧业”模式、“生态经济产业园”综合开发模式、“葡萄酒园区”综合开发模式,着重改变当前滩涂地粗放利用对环境施加的威胁,建立循环思路,进行农业产业化开发,使资源生态优势转变为经济优势。在模式配置中,按生态功能敏感性区分,以“大面积搞生态,小面积搞开发”为指导思想,确定合理的开发强度。完善生态农业发展的各项政策支持,以投资倾斜、培育龙头企业、奖励发展等方式鼓励农业生态化发展;加快农业基础设施建设,完善农产品加工、贮藏、运输、运销链条;由政府牵头、带动家禽企业、农户共同参与,建立如家庭农场模式的高效参与度高的组织形式。如果说生态农业模式主要是指系统的静态结构形式,生态农业技术则是实现模式功能的动态调节体系。一个好的生态农业模式必然有一个对应的、好的生态农业技术体系。因此对生态农业模式配套的技术进行深入研究也是十分重要的。在今后的研究中,可在模式定量分析和技术体系方面继续深入,以期建立各生态农业模式的标准体系,提高模式的可操作性。
作者：南箔 毕海洋 李波 卢书兵 妙丹 单位：北京师范大学资源学院 地表过程与资源生态国家重点实验室 四川师范大学地理与资源科学学院
