西北半干旱山區基于果園的循環型復合生態農業系統化設計與實踐*

李鴻杰

(甘肅林業職業技術學院,天水　741020)

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西北半干旱山區基于果園的循環型復合生態農業系統化設計與實踐*

李鴻杰

(甘肅林業職業技術學院,天水741020)

我國的生態農業自20世紀80年代開始，已有了近30年的發展史，雖然取得了重大的成果，但從生態農業的實際效果來看，仍然處于發展階段，需要持續研究與推動。我國西北半干旱區是溫帶水果的重要生產基地，果樹占地面積大、占農業產業的比重大，基于果業的生態農業建設成效直接影響著農業的綜合效益，從果業現狀來看，生態農業多為“點”狀工作，仍缺乏“面”狀地域性的規范化、系統化設計，也存在配套技術方案的缺失現象。為了改變果業生態農業的現狀，形成系統化的解決方案，以甘肅天水地區果業為研究對象，綜合運用系統分析法、比較研究法、實證法等研究方法，優化形成了適宜于西北半干旱區生態果業發展的區域化指導模式——基于果樹生產的六大系統循環型復合生態農業模式，以村(社區)為主要規劃范圍，通過產業鏈將基礎工程系統、水資源系統、果園生產系統、養殖系統、加工系統、服務業系統有機結合，實現農村環境與城鎮環境的物能雙向流動； 通過各系統的技術與規范控制，使產品安全、優質，達到生態、經濟、社會效益的統一。在此基礎上，試點形成了幾種適合于農戶、合作社、社區組織運行的典型經營模式，取得了良好的效益，可為同類地區果樹產業領域生態農業進一步發展提供指導。

西北半干旱山區果園循環型復合生態農業系統設計實踐

0　引言

我國自20世紀80年代開始，一些學者和政府部門逐步開展了生態農業與循環農業的研究與推廣工作[1-8]，尤其是21世紀初以來，以實現農業可持續發展為目標的現代農業建設取得了長足的發展。目前，國內生態農業模式顯示出多、雜、亂的現象，且產業化水平不高[9-10]，限制了生態農業的綜合效益與現代農業的進一步發展。按照生態農業的內涵與目標，生態農業建設要密切結合自然資源、生態環境和產業優勢因地制宜開展，在生產中保護和改善生態環境，同時要延長生產鏈，重視生產中的物質能量循環利用，實現農業三大效益協調、農業經濟可持續發展。由于不同的主導產業在生產措施、經營方式、生態影響、產業鏈等方面存在較大差異，因此生態農業必須重視針對區域主導農業產業的優化設計，突出針對性、可行性、效益性。

西北半干旱區是我國重要的溫帶果品生產基地，果樹占地面積大，綜合生產效益直接影響著廣大農村經濟的可持續發展。從2010年開始，以甘肅天水為主要研究區域，針對果樹產業開展了大量的生態農業模式的設計與運行工作，優化形成了適宜于西北半干旱區果業生態農業區域化設計的指導模式，可為同類地區政府部門、農戶、合作社、社區等經營主體發展現代農業提供指導。

1　研究區域與研究方法

1.1研究區概況

天水市位于甘肅省東南部，東經104°35′～106°44′、北緯34°05′～35°10′之間。地處六盤山地，隴中黃土高原和秦嶺山地之間，屬暖溫帶半濕潤、半干旱氣候的過渡地帶。天水是西北農作物生長最適宜的地區之一，也是我國北方最佳水果、蔬菜生產基地和中國西部航天育種基地。主栽經濟樹種有蘋果、梨、桃、杏、葡萄、櫻桃、花椒、核桃、板栗、扁桃、大棗等，此外還有柿、李、獼猴桃、杜仲、沙棘等。天水是全國花牛蘋果的唯一優勢生產基地、全國最大的元帥系蘋果生產基地、西北地區最大的鮮食桃生產基地、全國最大的山地鮮食葡萄生產基地、西北地區最大的甜櫻桃生產基地。2013年，全市38.2萬hm2耕地中果樹栽培總面積達23.0597萬hm2，總產量138.8511萬t，總產值48.315193億元，成為農村主要經濟收入來源。

1.2研究理論與方法

以循環型生態農業理論為指導，運用生態學、循環經濟學、生物學、環境學及系統理論等方法，堅持因地制宜原則、系統化原則、物能正常代謝原則、資源保護與產品安全原則、廢棄物循環利用原則、動態調控原則，基于果樹產業進行復合生態農業優化設計。主要涉及的研究方法有以下3方面。

(1)系統分析法。基于系統科學理論，結合循環經濟理論與環境科學理論，從基于果園的農業系統各要素的整體性、層次性、關聯性、開放性、穩定性出發，充分考慮系統狀態的可變性與動態平衡，研究設計基于復合型生態農業模式。

(2)比較研究法。主要從縱橫向收集有關生態農業與循環農業研究的論文、著作，對現代生態農業模式、果園生產資料進行分析、歸納，掌握其內涵本質、明確共同點與差異，與發展需求結合，合理采納應用。

(3)實證法。針對研究區域的主導農業產業，調查現實運行情況，充分分析現有資料，總結模式的有效經驗、尚且存在的問題與有待改進的方面，以實踐為依據，不斷完善循環型生態農業的設計思路、優化運行機制。

2　研究結果

2.1以果園生產為基礎的復合生態農業優化模式

在生態農業的研究與發展中，形成了“四位一體”[11]等一系列良好的模式，但這些模式普遍缺乏對區域性生態環境的宏觀控制及對農業產業鏈的系統設計。我們以天水生態環境、地形地貌、社會經濟、果樹產業狀況為依據，完成了以村鎮為主要規劃范圍、宜于組織實施的循環型復合生態農業模式設計。

以農村環境治理、產業鏈延伸、經濟綜合發展為目標，以村鎮為主要范圍，以果園為主要空間，以果品生產及產品傳遞為主線，以產業復合為特征，建立了包括工程系統(梯田、道路、民居環境)、水資源系統、果園生產系統、加工系統、養殖系統、服務業等六大系統相互關聯的基于果業的循環型復合生態農業指導模式(西北半干旱山區基于果業的六大系統復合循環型生態農業模式)，見圖1，保證物質能量的循環流動，生態系統良性發展，產品優質安全。

圖1　西北半干旱山區基于果業的六大系統復合循環型生態農業模式

在該模式運行中，以果園生產為中心，通過物資流、人員流及技術流，將農村環境與城鎮環境有機結合，實現物質、能量的雙向流動。

基于果園的六大系統循環型復合生態農業系統模式中，果園生產系統為核心系統，果園生產子系統又包括生物子系統、生產資料子系統、生產技術子系統、生產管理子系統。基礎工程系統與水資源系統為初級系統，是首先建立或與果園生產同步建立； 果園生產系統、養殖系統、加工系統、服務業系統為生產系統，在果園生產系統建立后，可同步或逐步加入其它系統。

2.2基于果園的六大系統循環型復合生態農業配套措施

2.2.1基礎工程系統

基礎工程系統是建立復合生態農業的前提，包括水平梯田建設、村道農路建設、住房衛生建設、造林綠化。西北地區以黃土山地為主，水土流失嚴重，興修梯田以減少水土流失，提高土壤蓄水保肥能力。農路狹窄是制約農業產業發展的重要因素，擴寬平整或新建農路，實現大型車輛到村、農運車到地頭。改善農村居住條件，建設美麗鄉村，與鄉村旅游結合建造具有傳統特色又功能齊全的庭院式接待場所； 進行生活垃圾收集處理，保持房前屋后、道路溝渠清潔，衛生良好。擴大沼氣、電的使用，減少或杜絕煤炭的使用量，不焚燒秸稈。通過溝坡水保造林、營造四旁樹，實現遠看綠樹成蔭、近觀花香鳥語、道路大樹蔽日的美境。通過系統化建設，使果園所在地擁有良好的景觀與高質量大氣環境，符合《綠色食品產地環境質量NY/T391-2013》空氣質量標準。

2.2.2水資源系統

從不同村鎮的水資源情況出發，實施引水工程、水井工程、雨水集流工程。天水地區河流少，除渭河等少數較大河流外，其它小河往往會季節性斷流，海拔1200～1600m農區基本無可利用河流。可在低海拔川區或河谷打井，通過提灌工程引入山地； 通過庭院屋頂、道路集水、塑料大棚集水，建集雨水窖。利用山地地形，在果園上位建儲水池，引入集雨水、河水或自來水，通過壓差進行滴灌、穴灌或溝灌。河流、井水水質符合綠色果品NY/T 391-2013灌溉水質標準或有機食品GB 5084標準。

2.2.3果園生產系統

果樹生產系統是人工生態系統，物種組份受人為控制，在保證經濟效益的生產中，為了盡量達到生態平衡，必須增加生態系統的組份，提高系統的復雜性，延長生產鏈，促進物能的循環與補充。在復合農業系統中，利用園地自身物能回歸(種草埋草、廢生物體還田)、補充物能(有機肥施入)，增加土壤有機質含量； 通過增加生物種類、控制有害生物，形成植物、動物、微生物組成的較復雜的系統，使物種間作用更加廣泛，易于形成物能平衡。

(1)生物子系統。根據物種的生態位差異，在果園內組建生態、生理互補的復合生物群體，有效利用光能、空間與土壤，提高系統生產力，如：一方面通過果樹與不同層次物種(品種)復合，另一方面以優勢物種資源開發為基礎，通過果樹、作物、草等種植業與養殖業組合，在產業間實現物質和能量的高效循環流動，實現廢棄物無害化處理與循環利用。

(2)生產資料子系統。包括土壤、農藥、肥料、生長調節劑、果袋、農具、地膜等主要投入品，以及種植復合時的其它作物種、苗等。土壤符合綠色果品NY/T 391-2013質量標準，肥料符合綠色食品肥料使用準則NY/T 394-2013，農藥符合綠色食品農藥使用準則NY/T 393-2013。地膜在使用后揀拾干凈或用可降解農膜，果袋在除袋時亦要收集干凈。

(3)生產技術子系統。生產技術的合理應用直接決定了產量、品質與效益，尤其在種植復合的情況下，更要注意技術的綜合應用。生產技術的應用要符合綠色食品溫帶水果NY/T 844-2010標準。主要在于土壤的翻耕、松土熟化技術，有機肥的漚制技術、施放技術，水的灌溉方式、滴灌等新技術應用，病蟲害的鑒別與綜合防治技術，生長調節劑的合理使用，整形修剪技術，套袋技術，果實增色技術，相關的播種技術、食用菌的栽培技術等。技術應用要實現對各類種植、養殖產品以及生產環境的直接或間接促進，不能出現促此抑彼或產品不安全現象。

(4)生產管理子系統。主要包括生產進程管理、登記制度、廢物收集、產品檢驗等。土、肥、水管理進程、整形與修剪進程、病蟲害防治進程等按當地氣候與物候制定，做到各項措施及時適時。各項管理與技術措施的應用要登記、保存。對塑料、金屬、玻璃等生產廢物回收，返城鎮加工廠重復利用。生產的產品(主要為果品)要進行抽檢，符合綠色果品質量標準金屬及其他有害物質限量、農藥最大殘留限量要求。

2.2.4養殖系統

在果園旁建立太陽能圈舍，利用果園牧草、樹葉或秸稈配合糧食或糧食加工剩余料飼養豬、牛、羊、兔等牲畜； 利用果園作為散養場飼養家禽，家禽食用牧草、草籽、自然昆蟲，增加肉蛋產出兼除蟲、除雜草。與養殖業配套建立沼氣工程，利用動物糞便生產沼氣，在無害化處理廢物的同時，提供了農村能源與有機肥料。也可利用豬、雞等動物糞便養殖蚯蚓、蝸牛、蠅蛆，再以蚯蚓或蠅蛆喂豬、雞、魚等動物。養殖業中病害防治時必須遵守NYT 472-2013《綠色食品獸藥使用準則》。

2.2.5加工系統

緊密結合果樹結構與產出量，在村鎮建立果汁飲料、果醬等果產品加工業，合理布點，界定規模。間作作物籽粒、秸稈、牧草加工飼料，果渣加工成酒精、飼料或有機肥。按綠色食品標準，嚴格標準化生產管理，保證產品安全。生產過程中嚴格環境保護措施，減輕或杜絕有害氣體污染，對生產廢水處理重復利用或用于果園澆灌，生產廠地要做好生態環境設計，有條件時盡量實現園林化設計，打造優美的景觀。

2.2.6服務業系統

將果品生產延伸至農產品貿易與服務業，建立營銷系統，打造綠色、有機食品品牌，提高競爭力，在城鎮或交通干線旁建立本地特色生態農產品直銷點，能動建立網店宣傳銷售產品。在打造美麗鄉村的基礎上，開展生態休憩與農家樂建設，田園風光旅游業建設，農村生活體驗接待業建設，賞花、賞果、賞雪等主題觀光業建設，中小學生農業教育、生態教育基地建設，院校科研、實訓基地建設，特色民俗文化旅游業建設等，提高果園生產綜合效益。

3　模式的實踐與效益

天水地區依“基于果園的六大系統循環型復合生態農業模式”運行機制，結合經營條件靈活應用，主要形成了“果樹—草—畜禽”、“果樹—食用菌”、“果樹—其它農作物”、“果樹—生態園”、“果樹—蔬菜—農家樂”等幾種典型的生產經營模式，取得了良好的效益。

在“果樹—草—畜禽”經營模式中，采用“果—草—畜”復合時，適宜果樹為蘋果、梨、杏、櫻桃、花椒(盛果期前)、桃(盛果期前)、核桃(盛果期前)、棚架式葡萄等，采用“果—草—禽”復合時，適宜果樹為花椒、核桃、蘋果(果實套袋)、梨(果實套袋)等； 幾年的實踐證明，“蘋果—苜蓿—豬”模式的經濟收益達比普通果園增加5.6745萬元/hm2·a，“花椒—草—雞”模式的比普通花椒園增收5.3220萬元/hm2·a。“果樹—食用菌”經營模式中，適宜果樹為蘋果、棗、櫻桃、棚架式葡萄、梨、杏、核桃，適宜栽培的食用菌為平菇、香菇、黑木耳、滑菇、雞腿菇等，以蘋果枝為主要代料，栽培香菇，經濟收益比單純生產蘋果增加約6.9000萬元/hm2。“果樹—其它農作物”生產模式中，果樹可以是蘋果、梨、杏、櫻桃、棚架式葡萄、花椒(盛果期前)、桃(盛果期前)、核桃(盛果期前)等，其它農作物為糧食(豆類、薯類、玉米為主)、油料(油菜、胡麻等為主)、蔬菜(蘿卜、白菜、芹菜、韭菜、蒜、蔥、胡蘿卜、菜瓜、刀豆、芫荽、萵筍、辣椒、黃瓜、西紅柿等)、藥材(半夏、冬花、柴胡、平貝母、金銀花、板藍根、黨參、大黃、生地、防風、鼠尾草等)，櫻桃行間套種板藍根，單產板藍根2250～3000kg/hm2，果園可增收1.5萬～2.1萬元/hm2，櫻桃套種半夏，可收半夏450～750kg/hm2，可增收1.5萬～2.7萬元/hm2，櫻桃套種貝母，貝母平均產量750kg/hm2左右，可增收3.0萬元/hm2左右，櫻桃套種款冬花，單產款冬花平均為750～1350kg/hm2，每年可增收1.8萬～2.7萬元/hm2左右。“果樹—生態園”模式包括果樹科技園、果樹公園、生態觀光村和生態農莊等經營形式，依天水的特色水果櫻桃開展櫻桃園觀光經營，比普通櫻桃園增加經濟效益2.43萬元/hm2。“果樹—蔬菜—農家樂”復合經營中，園地分區栽培蘋果、杏、桃、梨、花椒、櫻桃、核桃，果樹行間種植時令蔬菜，園內配備餐飲設施，一年四季具有賞花、觀果、采果、賞雪等輔助功能，平均經濟收益增加15萬元/hm2左右。

在增加經濟效益的同時，各經營模式在廢物循環利用、培肥土地、保護環境上都具有良好的效果，此外，通過消除污染、減少農藥和化肥用量、提高產品品質，不但有利于人民的健康，還可引導農民從傳統農業向循環型生態農業生產轉變，從而推動農村社會可持續發展。

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SYSTEM DESIGN AND PRACTICE FOR ORCHARD COMPLEX ECO-AGRICULTURE IN NORTHWEST SEMI-ARID MOUNTAIN OF CHINA*

Li Hongjie

(Gansu Forestry Technology College，Tanshui，Gansu 741020，China)

Eco-agriculture in Chinahas a development history with nearly thirty years since the 1980′s,but the eco-agricultureconstruction is still at the initial stage due to the low benefits. The northwest area of Chinais an importantproduction base oftemperatefruittrees with large area and proportion ofagriculturalindustry, and thus the achievements of the orchard eco-agriculture construction directly affect thecomprehensive benefits of eco-agriculture. From the present situation oforchard production,there is a lack of the regional planning and guidance in orchard eco-agriculture normality, system construction, and supporting technical scheme. In order to change the status of ecological agriculture and form systematic solution, taking fruit industry in Tianshui region as the research object andusing the integrated methods of system analysis, comparative research and empirical research, this paper optimizedthe regional eco-agricultural guidance mode based on fruit industry for semi-arid region of Northwest China, i.e.,six system recycling complex eco-agriculture model based on the orchard. At village scale, it combined the industry chain, basic engineering system, water system, orchard production system, breeding system, machining system, and service system to realize the material and energy bi-directional flowbetween rural and urban environment.The technology control of each system can ensure the product safety, high quality to achieve the unity of the ecological, economic and social benefits. Finally, it establishedseveral typical operating modes suitable for farmers, cooperatives, and community organization, which can serve for the eco-agriculture development in the fruit industry field and similar natural environment area.

northwest semi-arid mountain; orchard; complex eco-agriculture; regional optimization; practice

10.7621/cjarrp.1005-9121.20160510

2015-01-19

李鴻杰(1972—)，男，甘肅秦安人，教授。研究方向：植物栽培與利用。Email：lhjtsh@163.com

甘肅省天水市科技計劃項目基金“基于果園復合生態農業研究”(2011-16)

S181；S-03

A

1005-9121[2016]05-0060-06