生態(tài)農(nóng)業(yè)的景觀規(guī)劃、循環(huán)設計及生物關系重建

　　科技工作者提出在我國開展生態(tài)農(nóng)業(yè)建設已接近30年，生態(tài)農(nóng)業(yè)建設得到各級政府重視和廣大群眾廣泛實踐也已有15年的時間。生態(tài)農(nóng)業(yè)是對工業(yè)化農(nóng)業(yè)的一種反省、變革和超越，其最基本特征是關注生態(tài)環(huán)境效益，并把生態(tài)環(huán)境效益綜合協(xié)調(diào)到已被人們重視的社會效益和經(jīng)濟效益中。生態(tài)農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一種具體表現(xiàn)形式。由于生態(tài)農(nóng)業(yè)考慮到更加長遠的生態(tài)環(huán)境效益，更加注意到生態(tài)系統(tǒng)中各個組分的相互關系，因此在生態(tài)農(nóng)業(yè)建設中，必然會形成各種區(qū)另0于過去農(nóng)業(yè)形式的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式和與之配套的生態(tài)農(nóng)業(yè)技術體系 ’ 。但目前尚未深入研究生態(tài)農(nóng)業(yè)建設模式和配套技術體系開展的重點。在生態(tài)農(nóng)業(yè)建設中，工作往往缺乏“抓手”。這影響了生態(tài)農(nóng)業(yè)建設應有的認同和進展。經(jīng)過我國多年的實踐經(jīng)驗和國際相關實踐，加上應用研究和基礎研究成果的累積，生態(tài)農(nóng)業(yè)建設的核心和重點逐步顯現(xiàn)在人們面前，這就是景觀生態(tài)規(guī)劃、循環(huán)系統(tǒng)建設和生物關系重建。
　　
　　1 景觀生態(tài)規(guī)劃
景觀生態(tài)規(guī)劃是針對一個流域或者比較大的區(qū)域，對關系到生物保護、資源利用、生態(tài)安全和景觀美學的宏觀格局開展規(guī)劃。景觀生態(tài)規(guī)劃的核心是利用景觀生態(tài)學原理、生態(tài)經(jīng)濟學原理和生態(tài)美學原理協(xié)調(diào)各種土地利用方式的空間關系和數(shù)量關系。
　　1．1 生物保護規(guī)劃 包括對林地保護、濕地保護、水源保護、水體保護、野生動植物保護的規(guī)劃等，其中最重要的是劃出各類保護區(qū)的范圍，并制定確實可靠的保護措施。
　　1．2 資源利用規(guī)劃 包括土地利用格局、水資源平衡、能源利用方式等方面的規(guī)劃。農(nóng)業(yè)中各種植業(yè)的基本面積、養(yǎng)殖業(yè)占據(jù)的位置、種養(yǎng)比例等需要在規(guī)劃中加以規(guī)范。在干旱半干旱區(qū)各種取水方式(抽取地下水、小流域集水、地表水灌溉、人工水庫、“綠色水庫”)的水源量與各種用水方式(農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活等)的耗水量需要在規(guī)劃中取得平衡。農(nóng)村生活取暖、炊事、照明、家電耗能和生產(chǎn)中耕作、收獲、加溫、保溫、照明、運輸、儲存、加工的耗能必須能夠為內(nèi)部供應的太陽能、水電能、生物質(zhì)能、人力、畜力以及外部采購的商業(yè)能所支撐。
　　1．3 生態(tài)安全規(guī)劃 涉及防風固沙、鹽堿控制、保持水土、水源植被保護、護林防火、洪水疏導、海岸防浪等方面的規(guī)劃。在三北地區(qū)，規(guī)劃退耕還林、還草、建立防護林體系的位置在丘陵山區(qū)，規(guī)劃生物措施和工程措施相結合的水土保持工程關鍵部位；處于重要大江大河上游的水源區(qū)，需要通過確定水源林保護區(qū)，減少洪水產(chǎn)生的機會，增加水源區(qū)對氣候變化的緩沖能力；在江河的中下游，需要確定緩沖洪水的計劃行洪區(qū)和濕地范圍；在沿海確定能夠有效減輕臺風和寒潮威脅的農(nóng)田防護林體系位置；在南部沿海，確定有抗擊海嘯能力和保護沿海生物資源能力的紅樹林區(qū)域。
　　1．4 景觀美學規(guī)劃 對于居住、旅游等人類經(jīng)常涉足和視覺觸及的區(qū)域，需要根據(jù)既經(jīng)濟實用，又符合審美要求對景觀進行美學規(guī)劃。例如對城市周邊采石場的綠化規(guī)劃，對礦山開跡地和廢礦堆積場等進行綠化規(guī)劃，對村落周圍的環(huán)境進行整治規(guī)劃等。

　　2 循環(huán)系統(tǒng)建設
循環(huán)系統(tǒng)建設是通過建立系統(tǒng)組分間物質(zhì)循環(huán)連接，提高生態(tài)系統(tǒng)的資源效率和減少其對環(huán)境的壓力。根據(jù)系統(tǒng)的范圍，循環(huán)體系建設包括農(nóng)田統(tǒng)循環(huán)、農(nóng)牧系統(tǒng)循環(huán)、農(nóng)業(yè)加工循環(huán)、農(nóng)村內(nèi)部循環(huán)、城市農(nóng)村循環(huán)、生物地球循環(huán)等。生態(tài)農(nóng)業(yè)的循環(huán)系統(tǒng)建設核心是利用生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學原理，根據(jù)物質(zhì)、能量和資金平衡關系，建立經(jīng)濟適用的循環(huán)模式。
　　2．1 農(nóng)田系統(tǒng)循環(huán)在作物和耕地形成的農(nóng)田系統(tǒng)中，作物吸收養(yǎng)分后的秸稈回田是最重要的循環(huán)體系。秸稈可以通過機械粉碎、微生物分解、化學分解、食用菌培養(yǎng)、蚯蚓利用、堆肥等方式回田。秸稈回田的最優(yōu)比例也是應當加以考慮的重要循環(huán)設計參數(shù)。
　　2．2 農(nóng)牧系統(tǒng)循環(huán)在耕地、作物、畜禽形成的農(nóng)牧系統(tǒng)中，禽畜糞便的循環(huán)利用是關鍵。糞便可以直接回田以外，還可通過沼氣、人工濕地、食用菌、廄肥等方式建立循環(huán)通道。
　　2．3 農(nóng)業(yè)加工循環(huán) 隨著經(jīng)濟生活水平的提高，農(nóng)產(chǎn)品經(jīng)加工后進人市場的比例越來越高，加工后的副產(chǎn)品及廢物多數(shù)是有機物，適宜在農(nóng)業(yè)中加以循環(huán)利用。例如罐頭、肉類、食油、紡織、淀粉、制糖、造紙、木材加工等企業(yè)產(chǎn)生的副產(chǎn)品和廢料可以循環(huán)利用做肥料、飼料、燃料、培養(yǎng)基等。
　　2．4 農(nóng)村內(nèi)部循環(huán) 我國農(nóng)村建設中，一段時間以來，由于公共設施的建設配套計劃跟不上需求，導致許多農(nóng)村的糞便、污水和垃圾污染環(huán)境，降低了廣大農(nóng)民的生活質(zhì)量。村落產(chǎn)生的這些糞便、污水和垃圾實際上多數(shù)可以進行農(nóng)業(yè)循環(huán)利用。由于農(nóng)村分散的特點，需要發(fā)展和普及分散式的處理方式，例如污水的小型人工濕地處理方式、糞便的沼氣處理方式、有機垃圾的堆肥方式等。
　　2．5 城市農(nóng)村循環(huán)農(nóng)村化肥供應缺乏的20世紀70年代前，由于城鎮(zhèn)規(guī)模不大，一般城鎮(zhèn)糞便和垃圾可以全部被近郊農(nóng)田加以循環(huán)利用。在80年代后，這種循環(huán)鏈逐步被打斷，垃圾被填埋或者焚燒，糞便被污水處理廠統(tǒng)一集中處理。通過城市垃圾分類收集系統(tǒng)的建立，對有機垃圾進 步進行堆肥或其他處理方式，可以實現(xiàn)農(nóng)用循環(huán)。污水處理后的污泥如果沒有有害物質(zhì)，可以直接農(nóng)用?，F(xiàn)已有方法可同時降低污泥的重金屬含量和開展污泥的作物生產(chǎn)利用 。在城市生態(tài)住宅建設中，目前提倡小區(qū)的有機垃圾和污水循環(huán)利用到本身的植被中，也是一個好的循環(huán)體系。
　　2．6 生物地球化學循環(huán)農(nóng)業(yè)的物質(zhì)輸入和輸出加大了生物地球化學循環(huán)的規(guī)模，在已經(jīng)過量使用化肥的區(qū)域適當減少化肥氮、磷、鉀的施用，有利于減少對工業(yè)化氮固定規(guī)模的需求，也減少對磷礦和鉀礦開采的壓力。通過植被生長固定CO 是一個促進溫室氣體減少的重要措施，全球植物每年固定的CO，達到3．6 X 10 t碳。擴大多年生植被、有機農(nóng)業(yè)和資源節(jié)約型農(nóng)業(yè)的規(guī)模都會對農(nóng)業(yè)資源相關的生物地球化學循環(huán)產(chǎn)生積極影響。

　　3 生物關系重建
　　在近萬年的中國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中，生物多樣性豐富，生物關系比較協(xié)調(diào)，在沒有化肥、農(nóng)藥的條件下，實現(xiàn)了用地養(yǎng)地相結合、有害生物有效控制、農(nóng)業(yè)長期延續(xù)的效果。為改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)農(nóng)田的產(chǎn)出和勞動力生產(chǎn)率不高的狀況，工業(yè)化農(nóng)業(yè)推廣現(xiàn)代品種，運用化肥、農(nóng)藥、薄膜、機械等措施，這又常常導致品種單一、生物多樣性下降、有害生物經(jīng)常爆發(fā)、土壤地力下降等問題。重建農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性，重新建立起生物間的相互關系，常常能夠產(chǎn)生“事半功倍”的效果，這已經(jīng)為很多科學研究和生產(chǎn)實踐所證實。
　　以作物為核心的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程可以重建的關系包括：(1)作物與作物的關系。利用不同植物之間在光、溫、養(yǎng)分、水分、抗病、抗蟲、抗草等方面的差異，開展建立豐富、互利的輪作、間作、套作模式。(2)作物與昆蟲的關系。不同作物或不同作物品種對昆蟲分別有吸引、驅(qū)趕、回避、抗性、耐性關系。利用昆蟲之間的捕食關系，可以建立控制害蟲的天敵體系。(3)作物與微生物的關系。微生物與作物可能共生形成菌根或者根瘤。微生物能夠分解土壤鉀和磷化合物，改善作物營養(yǎng)狀況。有益微生物的開發(fā)已經(jīng)能夠做到有效改善養(yǎng)殖業(yè)的水體質(zhì)量，提高飼料品質(zhì)，改善家畜養(yǎng)殖環(huán)境。通過感染害蟲的微生物開發(fā)，使害蟲控制增加了手段。食用菌能夠有效轉(zhuǎn)化秸稈、糞便等農(nóng)副產(chǎn)品。甲烷細菌等相關微生物在沼氣發(fā)酵過程起到關鍵的作用。微生物如果是植物病原菌，會產(chǎn)生病害，但利用其他微生物的拮抗關系或者作本身的抗性基因，就可能減少病害。(4)作物與大型動物的關系。蚯蚓在消化和轉(zhuǎn)化秸稈、糞便和改善土壤狀況中有特殊的作用。農(nóng)田中可以利用鴨、魚、青蛙控制有害生物，利用貓頭鷹、蛇和貓控制鼠害。(5)作物與草的關系。田基草可以成為害蟲天敵的集散地和避難所。梯田周邊的草被可以減少水土流失。草田輪作有利于地力恢復。果園覆蓋適當?shù)牟荼局参铮粌H可以減少其他雜草和減少水土流失，還可能成為綠肥。(6)作物與樹的關系。農(nóng)林系統(tǒng)(Agroforestry)就是作物與木本植物良好關系的一些模式的總稱 。
　　農(nóng)業(yè)中的生物關系重建還可從獲得的效果來分類考察：(1)改善作物養(yǎng)分供應的關系。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的間套種體系能夠很好地改善作物的養(yǎng)分供應。例如李隆 的研究表明，豆科作物和禾本科作物間作，能夠有效增加豆科作物的固氮量，增加土壤磷和土壤金屬元素的有效性，菌根、綠肥、紅萍、磷細菌、鉀細菌的恰當運用也能夠不同程度地改善作物的養(yǎng)分供應。(2)實現(xiàn)對害蟲和鼠患控制的關系。稻田養(yǎng)鴨、稻田養(yǎng)魚、稻田養(yǎng)蛙被證實能夠有效控制作物的害蟲 。昆蟲植物陷阱的設置，例如在石榴園種植向日葵、在桑園周圍種植楓楊樹能夠分別吸引石榴和桑樹上的害蟲。驅(qū)蟲植物設置，例如在溫室種植紫蘇、田間種植蔥和蒜有驅(qū)蟲作用，柑桔園種植番石榴有減少木虱危害，從而減少柑桔黃龍病的作用。釋放寄生蜂、捕食螨、昆蟲病原菌等能夠效控制害蟲危害。巢居農(nóng)田附近林地鳥類能夠有效控制農(nóng)田害蟲0水稻的抗稻飛虱品種能夠減少稻飛虱的危害。已經(jīng)有通過飼養(yǎng)無毒蛇、釋放家貓、放養(yǎng)貓頭鷹等方式控制鼠害的成功例子。(3)實現(xiàn)對病害控制的關系。黃京華等 的研究表明，VA菌根入侵作物根系，不僅能夠增強作物的養(yǎng)分和水分供應狀況，而且能夠誘導增強作物的抗病能力。木霉制劑能提高土壤有機質(zhì)的利用效率外，還能通過拮抗作用，減少作物病害 。蔡燕飛等研究表明，含有豐富微生物的有機肥制劑，能夠減少番茄的青枯病。同種作物不同品種的間作，或者不同作物之間的間作都有利于減少病害的發(fā)生，例如朱有勇等¨。。通過水稻不同品種的間種，實現(xiàn)對稻瘟病的控制。利用基因多樣性選育抗病品種是控制病害的重要手段。(4)實現(xiàn)對草害控制的關系。稻田養(yǎng)鴨、養(yǎng)魚能夠控制稻田雜草。果園的豆科作物間作，在增加肥料的同時，可以減少果園雜草。旱地作物的秸稈覆蓋可以減少雜草。近年對植物化感作用的研究揭示了另外一個很有前途的雜草控制辦法，就是通過育種、間種、有效成分分離等方式利用植物之間的化學相互作用，達到控制雜草的目的。日本學者Fujii Y．⋯ 的研究表明，利用豆科植物刺毛黧豆(Mucuna pruriens)和柔毛野豌豆(Vi—cia villosa)作為覆蓋作物或輪作作物，不僅能夠為作物提供氮肥，而且有很好的雜草控制效果。(5)實現(xiàn)對資源高效利用的關系。通過農(nóng)田的輪間套作，盡可能減少生長季節(jié)農(nóng)田的空閑時間，可以提高光溫水等氣候資源的利用效率。通過林地喬灌草多層次的植被結合，可以提高林地的土地覆蓋度，減少水土流失，提高生物生產(chǎn)量。通過魚塘生活在不同層次的魚類混養(yǎng)，可以充分利用水體不同層次的各種資源，提高魚塘的生產(chǎn)效率。草原上不同類型牲畜的適當組合和輪牧也有可能改善草場植被結構，提高草地生產(chǎn)效率。通過農(nóng)林的適當結合例如泡桐和小麥的間種、橡膠和茶葉的間種等也可形成高效利用模式u 。

　　4 生態(tài)農(nóng)業(yè)主要措施與中國特色農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化道路的關系
　　生態(tài)農(nóng)業(yè)建設的3個主要措施分別代表了農(nóng)業(yè)建設的宏觀、中觀和微觀格局。景觀生態(tài)規(guī)劃主要是在農(nóng)業(yè)用地的景觀水平上開展的一項宏觀生態(tài)農(nóng)業(yè)建設內(nèi)容，循環(huán)系統(tǒng)建設是在生態(tài)系統(tǒng)水平上開展的中間尺度的生態(tài)農(nóng)業(yè)建設內(nèi)容，生物關系重建是在群落、種群、個體和基因水平上利用生物多樣性開展的微觀水平上的生態(tài)農(nóng)業(yè)建設內(nèi)容(圖1)。中國的生態(tài)農(nóng)業(yè)建設實際上就是營造有中國特色的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化道路的基本格局。
　　4．1 生態(tài)農(nóng)業(yè)措施的中國特色
　　生態(tài)農(nóng)業(yè)的中國特色來自兩個方面，其一是中國的農(nóng)業(yè)還處于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向工業(yè)化農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變階段，但中國的農(nóng)業(yè)由于受到資源和環(huán)境的約束，不可能走西方工業(yè)化國家大投入、大輸出的老路，生態(tài)農(nóng)業(yè)實際上是在走一條在工業(yè)化過程中更多利用智慧、科技和自然規(guī)律來實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的獨特農(nóng)業(yè)發(fā)展道路(圖2)；其二是中國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)由于不依賴化肥和農(nóng)藥，經(jīng)歷過長期的淘汰與選擇壓力，形成很多循環(huán)體系，并利用很多生物相互關系，形成了相對合理的土地利用格局。盡管有關傳統(tǒng)是在比較低的土地生產(chǎn)力和勞動生產(chǎn)率的基礎上形成的，在新的歷史條件下，適應規(guī)模化、集約化和商品化，只要對傳統(tǒng)經(jīng)驗的有效性和適應性進行篩選，并利用現(xiàn)代科技手段加以改造，生態(tài)農(nóng)業(yè)就能夠繼承和發(fā)揚中國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的寶貴經(jīng)驗。
　　　　　

　　　　　

　　4．2 生態(tài)農(nóng)業(yè)措施的現(xiàn)代手段 
　　生態(tài)農(nóng)業(yè)建設的主要措施需要吸納現(xiàn)代科技。進行景觀水平的規(guī)劃時，需要運用衛(wèi)星遙感、全球定位、地理信息系統(tǒng)等現(xiàn)代科技手段掌握用地信息。在推動循環(huán)系統(tǒng)的過程中需要先進的機械設備，例如能進行秸稈回田的收獲機械、能夠?qū)崿F(xiàn)糞便回田的機械、免耕機械，需要能夠精確控制施肥、用藥、用水的農(nóng)業(yè)機械。在重建生物關系過程中，更需要現(xiàn)代生物技術和相關科學技術鑒別和利用生物多樣性及其相互關系。生態(tài)農(nóng)業(yè)也需要利用新材料和新技術生產(chǎn)生態(tài)安全的農(nóng)用化工產(chǎn)品，如植物保護劑、控釋肥、可分解薄膜等，減少對重要生物相互關系的負面影響。
　　4．3 生態(tài)農(nóng)業(yè)措施與現(xiàn)代管理 
　　只有規(guī)模化的農(nóng)業(yè)才對科技敏感、才能夠?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境真正負起責任，因此生態(tài)農(nóng)業(yè)建設更加注重農(nóng)業(yè)的合作經(jīng)營和企業(yè)化經(jīng)營。生態(tài)農(nóng)業(yè)建設涉及生態(tài)環(huán)境保護，而生態(tài)環(huán)境效益多是為大眾享用的公共產(chǎn)品，因此生態(tài)農(nóng)業(yè)建設有賴于資源有償使用制度和生態(tài)環(huán)境補償機制的激勵。生態(tài)規(guī)劃的制定和循環(huán)體系的建設也需要相關土地利用法規(guī)和循環(huán)經(jīng)濟法律的規(guī)范。
　　4．4 生態(tài)農(nóng)業(yè)建設的評估體系 在明確了生態(tài)農(nóng)業(yè)建設的主要措施后，就可以科學制定有關生態(tài)農(nóng)業(yè)的評估體系。除了通用的社會效益、經(jīng)濟效益和生態(tài)環(huán)境指標外，生態(tài)農(nóng)業(yè)建設水平可以通過考察這3個方面工作的實際成效來進行科學和客觀的評價。