校園生態農業閉循環鏈支持城市農業發展的模式

□馬立軍

（鶴壁職業技術學院，河南 鶴壁 458030）

近年來，世界上大多數國家都開始關注城市農業發展，重視城市中各個建筑屋頂空間的利用。一些城市開發了屋頂農場，當地政府也為城市屋頂農業提供了減稅補貼。屋頂農業的栽培技術、結構材料以及管理養護方面已經積累了一定的經驗。我國北京、上海、深圳等城市也相繼出臺了屋頂農業施工技術規范，對屋頂農業展開探索。我國當前城鎮化水平已經接近50%，城市壓力不斷增大，城市的環境問題、糧食問題、居民生活問題層出不窮。通過農業城市聯合規劃的思想，能夠引導城市開展科學農業活動，打造新型城市空間。通過校園生態農業閉循環鏈運作，能夠為城市農業發展提供理論與實踐支持。長期以來，校園屋頂空間屬于消極空間，未得到充分和有效的開發利用。將屋頂農業引入校園，提高綠色生態效益，使閑置屋頂空間發揮積極作用，研究農業閉循環鏈運作模式，為城市農業發展提供經驗支持，從而產生經濟效益與社會效益。

1 校園屋頂農業閉循環鏈開發的意義

從經濟效益上來看，校園屋頂長期處于裸露狀態，遭受日曬雨淋。隨著建筑長年使用，紫外線加速防水層老化，導致建筑產生裂縫、損壞。在校園屋頂空間種植各類作物，可以延緩建筑損壞，避免建筑暴露在陽光下產生滲漏、老化等問題。屋頂農業的各類作物可以吸收太陽輻射，整體降低建筑溫度，讓建筑內部冬暖夏涼，減小溫差浮動，減少建筑的能耗，節約資源。農業活動生產所得的各類綠色食品可以經過簡單處理供給學校食堂，能夠在確保食品安全的前提下節約采購食品的資金。可以售賣多余的蔬果花卉等作物，打造校園綠色品牌。

從社會效益上來看，校園屋頂長期以來屬于閑置資源，甚至不被看作為資源，一直凌亂無管理，被當作部分閑置雜物的擺放處。引入屋頂農業后，閑置的屋頂資源被調動起來，灰色的屋頂變得郁郁蔥蔥，農作物使校園綠化量大幅提高，提供了新的綠源，創新了校園景觀，提升了校園生活質量，讓師生更親近自然。學生可以通過參與校園屋頂農業項目提升知識和技術水平，提高動手能力，樹立可持續發展觀。在屋頂可以進行各類科研和學習交流活動，是傳道授業的理想環境。

從生態效益來看，屋頂農業閉循環鏈中，作物和水能夠吸附PM2.5污染顆粒，減少空氣中的污染物和大氣飄塵，讓校園環境更加優質。校園屋頂農業活動也能夠吸附建筑屋頂的粉塵，增加空氣濕度，調節溫度，對于校園內部的微氣候來講是非常有效的調節手段。校園屋頂農業可以將部分雨水截留儲存，不需要用來灌溉的水分則逐步蒸發，不僅循環利用水資源，也減少了校內路段積水問題，創造了健康的校園環境。

2 校園生態農業閉循環鏈設計途徑

2.1 校園屋頂種植栽培

在種植栽培區，可分為覆土栽培、容器栽培、廊架栽培、容器育苗區域。根據作物生長特性，在不同區域分類種植。覆土栽培區可以選擇生長期較長的作物；容器栽培選擇新鮮蔬菜，用廢舊輪胎等二次回收材料作為栽培容器，裝填保濕和滲水性較好的有機肥料；廊架栽培種植藤本作物。屋頂是相對獨立的環境，除草和病蟲防治容易控制，注意控制春季病害。盡量減少農藥殘留，以人工防蟲劑、物理防蟲為主。容器育苗區可以培育植物的種子，種子發芽后，再移栽到其他區域，確保四季有生產、土壤養分均衡，避免某塊土壤大量消耗養分或者某類微量元素失衡而破壞閉循環鏈的平衡。

除了作物種植，也要引入小型畜類養殖、魚類養殖等，養殖用的水可以灌溉，畜類糞便可以經過微生物處理作為作物的肥料，根據需求選用微生物發酵設備或者天然發酵堆肥法。將各類新技術引入屋頂農業中，引入太陽能、水循環系統等新型能源管理設備，以智能技術管理屋頂農業，提升閉循環鏈的技術水平和循環能力。

2.2 校園屋頂循環設備保留

校園屋頂開展生態農業研究實踐需要安裝部分循環設備，原有的一些建筑設備如果不能移開，也要進行保留維護。在屋頂原有設備的維護上，劃分單獨區域，用木格柵適當隔離遮擋。格柵的立面旁種植藤本植物，藤本植物漸漸將所有設備掩蓋，不僅美觀，也減少了設備運轉帶來的熱量、灰塵等污染。部分設備的熱量被利用，為需要保溫的作物和養殖動物提供熱能。在有采光井的屋頂上，用水生植物的培育池將人和采光井隔開，不僅不會遮擋采光井，從建筑內部向外望，采光井位置更加賞心悅目。屋頂設備保留及循環設備保護以能源的循環利用為主要目的，同時也要注意不要影響屋頂其他設備的運作，如有維修維護要求，能夠將周邊作物移開。

3 校園生態農業閉循環鏈運作模式

校園生態農業閉循環鏈的運作需要通過校內多方參與、多方共同管理以及生態農業系統物質循環來支持。在校園內開展生態農業閉循環鏈研究及各類實踐活動，不僅需要教師和學生的積極參與，也需要學校給予足夠的支持。生態農業閉循環鏈的研究與實踐需要通過科研、實驗、教學、觀察、交流等多種活動來實現。在項目管理方面，校區設立以實驗管理為主導、聯合校園多元人群共同管理的模式。在校的校領導、學生、教師、社團、志愿者等都要參與研究。在校園生態農業系統的物質循環方面，對校園屋頂空間加以改造，設計生態農業運作模式，確保農業活動形成以草養畜、以廢造肥、以肥還田的綠色農業閉循環鏈系統，并且讓農產品在生產、加工、運輸、回收等多個環節持續運轉。

3.1 校內多方參與

校園生態農業閉循環鏈項目具有校內多方參與的特點，項目充分利用校內條件適宜的建筑屋頂為實踐基地，由校區多位教師指導項目開展，由學生、志愿者、社團成員輪流組織維護并運營。因項目未來要推廣到城市農業發展模式中，要做好校企聯合，從企業中獲得技術支持，多個院系共同參與，共享資源。校園內的建筑多為多層建筑，屋頂面積大且平坦，建筑較為集中。利用建筑屋頂開展生態農業閉循環鏈研究工作，依托這一平臺也可以展開生態農業相關的社會調研、新技術實驗、參數設計、生態空間打造等多項教學研究活動。校園生態農業閉循環鏈研究讓院系專業間的教研合作更深入和穩定，形成專業化的交叉學科研究梯隊，提供屋頂農業建設、技術指導、運營指導等社會服務，將教學、研究、實驗相結合，形成科研反哺教研、實踐推動教學、教學促進教研的創新機制，形成良好的屋頂農業交流溝通及長效研究平臺。

3.2 多方共同管理

校園屋頂農業項目需要由教師、學生、社團、志愿者等共同維護運營。不同院系師生以及不同的人員組織在維護運營過程中起到的作用不同。農業及生態相關專業的教師和學生在閉循環鏈研究方面提供專業技術指導。為了校園屋頂農業順利開展運營，研究團隊組建了專門的農業研習學社，以社團管理模式模擬城市農業管理模式，接受企業在運營管理方面的建議。招募有志于農業發展的學生志愿者參與農業生產和管理運營工作，形成系統的管理模式、管理制度，充分發揮各個參與組織的積極性。

3.3 生態農業系統的物質循環

生態農業系統進行閉環物質循環活動，大力發展高效農業，形成了以草養畜、以廢造肥、以肥養田的綠色循環模式。全面提升屋頂農業的物質循環效率，打造良好的生態環境。在屋頂種植，要考察屋頂環境，結合當地農業生產條件，選定可進行屋頂種植的作物。屋頂循環農場可以種植蔬菜、花卉，搭配養殖部分小型魚類、家禽等。可放置太陽能電池板，為屋頂農場提供電力。收集作物產生的雜草秸稈等，一部分利用微生物發酵技術進行無害化處理和發酵，形成肥沃的土壤和肥料，而微生物發酵使用的設備以及保存農產品的冰柜會產生廢物熱能量，這部分能量可以被利用，如用以養殖魚類。養魚產生的廢水經過生物過濾器，既可以用來滋養灌溉土壤，也可滋養水培蔬菜。部分屋頂項目開發了智能屋頂，將屋頂墊高，種植根部較為發達的作物，將蓄水灌溉系統和智能系統連接起來，根據天氣預報來控制和計量蓄水灌溉量。在干燥少雨時節增加灌溉量，在強降雨到來時儲存水分，水分也可以進入建筑的循環系統加以利用，或者將多余的水排入污水管道。

屋頂農業涵蓋了農業技術、生態循環技術、建筑技術等多個學科的內容。我國的水培、氣霧培、物理農業等現代農業種植以及園林園藝技術不斷發展，確保屋頂農業向著高技術的方向發展，作物產量和質量也不斷提高。屋頂農業采用的層狀結構可以起到保障作物生長、排水、防水、蓄水、過濾、隔根作用。

為確保農業活動的可持續性，作物產出后要進行生產、加工、運輸、推廣，回收利用部分秸稈、垃圾等，建立完整的閉循環系統。屋頂覆土栽培、水培容器種植、魚類、小型畜類，可以滿足多樣化農業種植養殖需求，滿足科研需求。將產品進行初步清潔、消毒、保鮮處理，經過環保包裝進行售賣，打造校園綠色品牌。將收獲的蔬果花卉進行分類，一部分售賣，一部分用來裝飾屋頂農場參觀活動現場，師生可以將屋頂農場作為自習或休閑娛樂的場地[1]。不斷升級屋頂農業，形成生態閉循環鏈，提高數字化、智能化水平，強化太陽能、蓄水循環等綠色能源資源利用手段。我國已經有一批企業專門從事屋頂農業打造，將屋頂綠化發展為屋頂農業，讓農業技術、建筑技術、生態循環技術有機融合，形成城市農業發展的重頭戲。

4 校園生態農業閉循環鏈支持城市農業發展策略

4.1 城市屋頂農業推廣建議

采用CSA 商業模式來進行城市屋頂農業推廣。CSA 就是community support agriculture，即社區支持的農業活動。我國民眾越來越關注食品安全問題，人們對綠色生態產品的需求不斷增加。在校園中展開生態農業閉循環鏈研究與實踐，推廣到城市中，企業利用各類建筑的屋頂打造屋頂生態農場，滿足居民對有機農產品的需求，加強居民與農場、農產品、市場的聯系，可實現小型化、點對點營銷，減少運輸、銷售推廣環節的成本。部分城市已開展此類活動，居委會和物業公司進行招標，符合要求的企業打造小范圍的屋頂農業并開展運營管理。根據小區居民的意愿打理農場，共擔風險，分享利潤，打造新型創新屋頂農業模式[2]。

4.2 城市屋頂農業發展模式

要想城市屋頂農業不斷發展，必須提升屋頂農業的社會效益、經濟效益、生態效益，才能做到可持續、長期、穩定延續生產。當前單一的作物種植、養殖業的經濟效益不斷被壓縮，并且傳統農業存在資源利用率較低的問題，不利于在城市中開展。嘗試將屋頂農業打造成為更多居民提供服務的平臺，帶來更大經濟效益、生態效益和社會效益。例如校企合作、研究所與企業合作共同打造屋頂農業工程，將院校研究所的各類先進技術率先應用在屋頂農場中，提升農場科技水平的同時，也為技術的大規模投產提供了實驗數據支持；由藝術設計、園藝設計、娛樂活動等組織介入，將農業生產與美學生活聯系起來，形成“屋頂農業+藝術鑒賞”“屋頂農業+娛樂”“屋頂農業+休閑餐飲”等一系列經營模式。屋頂農業和各類藝術展覽、餐廳、集市、小型演出、健身會館等結合，吸引城市居民前來參觀體驗，為屋頂農業帶來附加經濟效益[3]。

4.3 城市屋頂農業政策保障

參考國外的先進經驗，結合我國實際，在城市農業發展方面，政策支持和法律法規的指引必不可少。首先，對城市屋頂農業要加以激勵，設置約束政策。政府加大對城市屋頂農業的補貼力度，增加相關推廣宣傳，出臺法律法規規范屋頂農業發展[4]。對于屋頂農業的生態環保效應，應加大宣傳推廣力度，配合當前國家碳中和戰略思想，支持城市農業發展，提高資源利用率。其次，在新建筑建設方面，政策和法規上規定開發商、建設單位對屋頂平臺進行生態化打造，根據新型屋頂使用需求，做好承重、防水、排水等技術工作，為后期開展屋頂農業活動提供支持。再次，在城市總體規劃中，將城市農業發展納入其中，特別是高效利用現有資源的屋頂農業事業，調動城市閑置資源，形成城市內部生態循環，配備必要的保障設施，明確屋頂農業發展目標，以中長期為考量完善屋頂農業發展實施細則[5]。最后，對于城市不同的建筑群、建筑類型，采用不同的推廣發展戰略。鼓勵并引導住宅建筑開展屋頂農業，公共建筑可進行屋頂農業休閑事業，商業建筑可以以獎代補，評選商業區域最美屋頂農場、屋頂花園、屋頂休閑項目等，增強商業區的競爭力。

5 結束語

我國大學校園的生態農業閉循環鏈研究中，引入屋頂農業高效利用空間，為生態農業提供支持，同時打造豐富多彩的建筑空間。發展屋頂農業，為城市農業發展打下良好的基礎，獲得經濟效益、社會效益，伴生生態效益，讓城市環境更加美好、更加宜居，城市資源利用率更高。在校園內開展農業閉循環鏈生態研究實踐活動，能夠提升學校的研究能力與影響力，為大學生態建設打造可持續發展模式，為城市生態建設提供經驗與借鑒。