青島丘陵區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)園的景觀設(shè)計(jì)

楊洪曉，王凱榮，逄錦虎

(1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院農(nóng)業(yè)生態(tài)與環(huán)境健康研究所，山東青島266109;2.青島瑯琊臺(tái)科技生態(tài)農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司，山東青島266400)

相對(duì)于自然生態(tài)系統(tǒng)，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，自我調(diào)節(jié)能力差，易受大風(fēng)、暴雨、病蟲(chóng)害和雜草等因素的影響。進(jìn)入工業(yè)社會(huì)后，化肥、農(nóng)藥的大量投入曾使農(nóng)田的生產(chǎn)力大大提高，然而也導(dǎo)致日益凸顯的土壤退化、病蟲(chóng)害、農(nóng)藥污染和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降等問(wèn)題，這些問(wèn)題已經(jīng)或?qū)⒁莼癁殍滂艮r(nóng)業(yè)發(fā)展和威脅人類健康的主要因素[1-2]。從景觀生態(tài)學(xué)的角度看，農(nóng)田、林地、道路和溝渠是農(nóng)業(yè)景觀的要素，如果能在空間上合理配置它們，則可借助林地增強(qiáng)農(nóng)田的免疫能力和抗災(zāi)能力，從而避免過(guò)度依賴農(nóng)藥和化肥[3-7]。這不僅有利于提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，還有利于拓展農(nóng)田的休閑觀賞價(jià)值。本文以青島瑯琊臺(tái)生態(tài)農(nóng)業(yè)園區(qū)為例，依據(jù)景觀生態(tài)學(xué)原理在千米尺度上優(yōu)化農(nóng)田、林地、道路和溝渠的空間布局，以便借用樹(shù)木增強(qiáng)農(nóng)田的抗災(zāi)能力、免疫能力和觀賞價(jià)值，從而使丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)景觀變得高效、健康且優(yōu)美。

1 青島丘陵區(qū)的自然條件

青島市位于山東省東部，丘陵面積占總面積的50.4%。麻櫟(Quercus acutissima)和栓皮櫟(Quer-cus variabilis)是地帶性森林的建群種，其它野生樹(shù)種有黑松(Pinus thunbergii)、赤松(Pinus densi f lora)、側(cè)柏(Platycladus orientalis)、槲樹(shù)(Quercus dentata)、櫟樹(shù)(X ylosma racemosum)、山合歡(Albizzia kalkora)、白檀(Symplocos paniculata)、山櫻(Cerasus serrulata)、刺楸(Kalopanax septemlobus)、色木(Acer mono)、花楸(Sorbus pohuashanensis)、小葉樸(Celtis bungeana)、黃連木(Pistacia chinensis)、胡枝子(Leapedeza bicolor)、吉氏木蘭(Indigofera kirilowii)、百里香(Thymus mongolicus)、 野 珠 蘭 (Stephanandra chinensis)、 郁 李(Prunus japonica)、華北繡線菊(Spiraea fritschiana)、娃娃拳(Grewia biloba)、酸棗(Ziziphus jujuba var.spinosa)、黃櫨(Cotinus coggygria)、莢蒾(Viburnum dilatatum)、錦帶花(Weigela f lorida)、柘(Cudrania tricuspidata)、八角楓(Alangium chinense)、鹽膚木(Rhus chinensis)等[8]。1958年在嶗山成功引種茶樹(shù)(Camellia sinensis)，隨后種植規(guī)模不斷擴(kuò)大。主要農(nóng)作物有小麥(Triticum aestivum)、花生(Arachis hypogaea)、紅薯(Ipomoea batatas)、大豆(Glycine max)等，還有少量谷子(Setaria italica)、芝麻(Sesamum indicum)、豌豆(Pisum sativum)、綠豆(Vigna radiata)、豇豆(Vigna unguiculata)、黍子(Panicum miliaceum)、蕎麥(Fagopyrum esculentum)、穇子(Eleusine coracana)、煙草(Nicotiana tabacum)、麻(Cannabis sativa)等;果樹(shù)主要有蘋(píng)果(Malus spp)、梨(Pyrus spp)、石榴(Punica granatum)、山楂(Crataegus pinnati f ida)、葡萄(Vitis vini f era)、棗(Ziziphus zizyphus)、柿子(Diospyros kaki)、板栗(Castanea mollissima)、桃(Prunus persica)、杏(Prunus Armeniaca)、李(Prunus domestica)、櫻桃(Cerasus pseudocerasus)、花椒(Zanthoxylum bungeanum)、核桃(Juglansregia)等[9]。

受海洋季風(fēng)的影響較重，年大風(fēng)(＞17.2 m/s)日數(shù)平均超過(guò)20 d，每月均可發(fā)生大風(fēng)。春夏之際的干熱風(fēng)常使小麥等作物嚴(yán)重減產(chǎn)。幾乎每年夏季都要發(fā)生臺(tái)風(fēng)1次以上，并伴隨暴雨，可造成農(nóng)作物倒伏和水土流失。冬春季節(jié)大風(fēng)頻繁，常造成農(nóng)田風(fēng)蝕和極端低溫。由于常年的風(fēng)蝕和水蝕，低山丘陵的土壤相當(dāng)瘠薄，基巖暴露。病原生物、雜草和老鼠也常常帶來(lái)災(zāi)害，人們一般靠農(nóng)藥、除草劑和老鼠藥來(lái)控制這類災(zāi)害[9]。

2 設(shè)計(jì)原理

自然界本身具有良好的抗災(zāi)自救能力，天然植被可抵御多數(shù)的環(huán)境波動(dòng)與自然災(zāi)害。以森林為主體的天然植被可降低風(fēng)速并防止水土流失，從而為自己和伴生生物營(yíng)造相對(duì)適宜的生境或條件[10]。森林植被為鳥(niǎo)類提供了優(yōu)質(zhì)的食物和適宜的棲息地，而鳥(niǎo)類反過(guò)來(lái)幫助植被消滅害蟲(chóng)，維持植被的健康。借用或模仿物種之間的天然聯(lián)系來(lái)預(yù)防農(nóng)田災(zāi)害，既可節(jié)約農(nóng)業(yè)成本，還可提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量[6-7]。

建設(shè)農(nóng)田防護(hù)林是受到認(rèn)可的雙贏做法，一方面可防止大風(fēng)災(zāi)害，避免作物倒伏和表土風(fēng)蝕，另一方面可滿足社會(huì)對(duì)木材的需要。研究表明，當(dāng)防護(hù)林的疏透度為0.4～0.5時(shí)，防護(hù)效應(yīng)最好，在背風(fēng)側(cè)防護(hù)距離可達(dá)樹(shù)高的20～30倍處，在迎風(fēng)側(cè)可達(dá)5～10倍處[11-12]。然而，目前的農(nóng)田防護(hù)林多采用楊樹(shù)，樹(shù)種單一，不利于招引鳥(niǎo)類。很多鳥(niǎo)類是天然的“農(nóng)田衛(wèi)士”，如果能兼顧鳥(niǎo)類的喜好恰當(dāng)引入多種樹(shù)木，就能把鳥(niǎo)類引至農(nóng)田附近，從而增強(qiáng)農(nóng)田系統(tǒng)對(duì)病蟲(chóng)害的免疫能力。另外，一些樹(shù)木具有較高的觀賞和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，有的以色彩繽紛的花朵吸引人們的關(guān)注，有的以色香味俱佳的果實(shí)博得人們的喜愛(ài)。如果將這些樹(shù)木引入防護(hù)林，則可大大提升農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的美學(xué)價(jià)值，把生態(tài)農(nóng)業(yè)與觀光農(nóng)業(yè)融為一體。

防護(hù)林有多種形式，既可采取斑塊式林地，也可采取沿道路、溝渠或籬笆分布的廊道式林帶。不管何種形式，它們總是同農(nóng)田鑲嵌組合在同一平面上的，共同構(gòu)成農(nóng)業(yè)景觀。在空間布局上，如果能合理配置農(nóng)田、林地、道路和溝渠等景觀要素，就能發(fā)揮它們?cè)诠δ苌系挠幸媛?lián)系，彌補(bǔ)單一農(nóng)田的缺陷，借樹(shù)木增進(jìn)農(nóng)田的抗災(zāi)和免疫能力，借樹(shù)木改變農(nóng)田的色彩格局，借樹(shù)木豐富農(nóng)田的產(chǎn)品類型，從而構(gòu)建高效、健康且優(yōu)美的農(nóng)業(yè)景觀。

3 生態(tài)農(nóng)業(yè)園功能分區(qū)與景觀布局

瑯琊臺(tái)生態(tài)農(nóng)業(yè)園位于膠南市泊里鎮(zhèn)菜園村，面積約1 km2，為典型的丘陵地貌，海拔25～35 m，坡度3°～7°，災(zāi)害性大風(fēng)多為南北方向。土壤富含粗砂，有機(jī)質(zhì)貧乏，土層厚度常低于40 cm。原始植被蕩然無(wú)存，僅散生少量鄉(xiāng)土野生樹(shù)木，鳥(niǎo)的種類和數(shù)量很少，且多為家燕(Hirundo rustica)、麻雀(Passer domesticus)。園區(qū)周圍沒(méi)有工廠，空氣、土壤和水資源未受污染，適合發(fā)展無(wú)公害農(nóng)業(yè)。

根據(jù)地形地貌，將整個(gè)農(nóng)業(yè)園設(shè)計(jì)為3個(gè)功能區(qū)，即農(nóng)耕區(qū)、林果區(qū)和輔助區(qū)。農(nóng)耕區(qū)和輔助區(qū)位于地勢(shì)相對(duì)平緩的下坡位，林果區(qū)位于地勢(shì)起伏的上坡位。道路、籬笆和溝渠貫穿各區(qū)，執(zhí)行保護(hù)、交通、隔離或疏散暴雨的作用。沿道路、籬笆和溝渠，栽種4行中小喬木和部分灌木，使之成為整個(gè)園區(qū)的基本骨架和支撐體系，承擔(dān)防風(fēng)保土、招引鳥(niǎo)類和休閑觀賞的作用，同時(shí)適當(dāng)承擔(dān)部分生產(chǎn)功能(圖1)。沿海地區(qū)常有臺(tái)風(fēng)和大風(fēng)，不宜采用高大樹(shù)種建造防護(hù)林，宜采用高度約10 m以下的適生中小喬木。

在農(nóng)耕區(qū)，林帶與農(nóng)田間隔排列，林帶沿道路、籬笆和溝渠分布(圖1)。以林帶保護(hù)農(nóng)田，預(yù)防農(nóng)田的風(fēng)災(zāi)與病蟲(chóng)害。假定林帶成熟后的高度約8 m，把近似垂直于主風(fēng)向的農(nóng)田寬度設(shè)計(jì)為100 m左右。農(nóng)田用來(lái)輪作小麥、花生、紅薯、大豆、芝麻、向日葵(Helianthusannuus)或其它適生作物。

林果區(qū)由茶園、果園、林地、道路、籬笆和溝渠組成(圖1)。冬季低溫是限制茶樹(shù)生長(zhǎng)的關(guān)鍵因素。所以，在建設(shè)茶園時(shí)，周圍栽種松樹(shù)，以減輕與大風(fēng)相伴的極端低溫對(duì)茶樹(shù)的傷害。將茶園寬度控制在100 m內(nèi)，周圍至少配植20 m寬的松樹(shù)林，并修建保溫大棚。果園用來(lái)栽種櫻桃、石榴、核桃、板栗等，給人們提供采摘休閑和享受新鮮果品的機(jī)會(huì)。

在輔助區(qū)，設(shè)立溫室、苗圃、養(yǎng)殖場(chǎng)、沼氣池、加工服務(wù)區(qū)、農(nóng)資儲(chǔ)藏室等，還為管理人員配備必要的值班室與休息室(圖1)。在溫室和苗圃中，以優(yōu)良作物或珍貴樹(shù)種作為種源培育幼苗并推廣至周圍農(nóng)區(qū)。建設(shè)規(guī)模為200頭豬或50頭牛的養(yǎng)殖場(chǎng)和2 000 m3容積的沼氣池，使秸稈和其它農(nóng)業(yè)廢棄物資源化，促進(jìn)養(yǎng)分循環(huán)利用，降低農(nóng)田的化肥施用量，并依靠發(fā)酵過(guò)程殺滅好氧性病原生物，減輕對(duì)農(nóng)藥的依賴。

圖1 農(nóng)業(yè)生態(tài)園的功能分區(qū)與景觀布局

4 斑塊或廊道的物種組成和結(jié)構(gòu)

在篩選物種時(shí)，主要考慮3條標(biāo)準(zhǔn):(1)適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂蚝颓鹆甑孛?，盡可能是鄉(xiāng)土種，也可以是沒(méi)有入侵性的外來(lái)種;(2)具有良好的經(jīng)濟(jì)或觀賞價(jià)值，可滿足人類在物質(zhì)、健康或精神方面的愿望;(3)具有良好的生態(tài)價(jià)值，能防風(fēng)保土或招引鳥(niǎo)類，從而增強(qiáng)農(nóng)田抵御風(fēng)災(zāi)、水土流失或病蟲(chóng)害的能力。基于這些標(biāo)準(zhǔn)，篩選出以下物種:農(nóng)田作物，包括小麥、花生、紅薯 、大豆 、芝麻 、向日葵 、谷子 、豌豆 、綠豆 、豇豆 、黍子 、蕎麥、穇子、燕麥(Avena saliva)等;經(jīng)濟(jì)樹(shù)種，包括板栗、核桃 、石榴 、冬棗(Ziziphus spp)、櫻桃、茶樹(shù) ，等;防風(fēng)保土兼材用樹(shù)種，包括楊樹(shù)(Populus spp)、麻櫟、黃連木、楓楊(Pterocarya stenoptera)、刺槐(Robinia pseudoacacia)、國(guó)槐(Sophora japonica)、合歡(Albizia julibrissin)、白蠟(Fraxinus chinensis)、黑松、赤松、側(cè)柏等;防風(fēng)兼招鳥(niǎo)樹(shù)種，包括金銀木(Lonicera maackii)、火棘(Pyracantha fortuneana)、大葉胡頹子(Elaeagnus macrophylla)、山櫻、桑樹(shù)(Morus alba)、構(gòu)樹(shù)(Broussonetia papyri fera)、花楸等;防風(fēng)兼觀賞樹(shù)種，包括玉蘭(Magnolia denudata)、木蘭(Magnolia lili f lora)、鵝掌楸(Liriodendron chinense)、銀杏(Ginkgobiloba)、雪松(Cedrus deodara)、白皮松(Pinus bungeana)、元寶槭(Acer truncatum)、黃櫨、文冠果(Xanthoceras sorbifolia)、龍柏(J uniperus chinensis cv.kaizuka)、木槿(Hibiscus syriacus)、紫薇(Lagerstroemia indica)、錦帶花、耐冬(Camellia japonica)、連翹(Forsythia suspensa)、莢蒾、紫丁香(Syringa oblata)、白丁香(Syringaoblata var.alba)、月季(Rosachinensis)、玫瑰(Rosa rugosa)等;籬笆兼經(jīng)濟(jì)或觀賞樹(shù)種，包括酸棗、花椒、玫瑰、月季，等;林下耐陰藥用草本，天南星(Pinellia pedatisecta)、半夏(Pinellia ternata)、鈴蘭(Convallaria majalis)、白芨(Bletilla striata)、麥冬(Ophitopogin japonicum)、春蘭(Cymbidium goeringii)等。

對(duì)于每一斑塊或廊道，既考慮自身的生產(chǎn)功能或觀賞價(jià)值，又考慮同其它斑塊的功能聯(lián)系。采用3條標(biāo)準(zhǔn)為斑塊或廊道配備物種:(1)確定每一斑塊或廊道在整個(gè)園區(qū)中應(yīng)該承擔(dān)的職能，選取的物種必須服務(wù)于預(yù)定職能;(2)對(duì)于每個(gè)物種，要考慮實(shí)物產(chǎn)品的社會(huì)需求，兼顧防護(hù)效應(yīng)和觀賞價(jià)值;(3)同一斑塊或廊道內(nèi)的物種在空間和資源需求上具有互補(bǔ)性，有利于提升所在景觀單元的生產(chǎn)或生態(tài)效益?；谏鲜鰳?biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建了以農(nóng)作物為主的農(nóng)田斑塊，以喬灌木為主的林地斑塊和林帶廊道。農(nóng)田斑塊用來(lái)種植小麥、花生、紅薯、大豆、芝麻、向日葵、谷子、綠豆等農(nóng)作物，以提供農(nóng)產(chǎn)品。這些斑塊的寬度控制在100 m左右，依賴于林帶的保護(hù)。林地斑塊包括果園、茶園、松樹(shù)林和黃連木林等，依靠它們產(chǎn)出果品、茶、木材和生物柴油等，同時(shí)利用它們保護(hù)周圍作物和防止水土流失，并執(zhí)行招鳥(niǎo)功能(表1)。林帶沿籬笆、道路和水溝分布，主要執(zhí)行防護(hù)、招引鳥(niǎo)類、交通或排水的功能，并附加給它們一定的生產(chǎn)和觀賞功能，這些林帶至少10 m寬(表2)。

表1 斑塊的結(jié)構(gòu)與功能

表2 廊道的結(jié)構(gòu)與功能

5 結(jié)語(yǔ)

農(nóng)田是高度簡(jiǎn)化的生態(tài)系統(tǒng)，物種之間的天然聯(lián)系和制衡關(guān)系多數(shù)被切斷。所以，農(nóng)田的自我調(diào)節(jié)機(jī)制嚴(yán)重受損，免疫力和抗災(zāi)力低下，病原生物和外部干擾可輕易擊潰農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)。采用農(nóng)藥防治病蟲(chóng)害，只能解決燃眉之急，不能從根本上解決問(wèn)題。病原生物具有進(jìn)化性和適應(yīng)性，在用藥過(guò)程中可能產(chǎn)生抗藥性和爆發(fā)性更強(qiáng)的變異類型。對(duì)于臺(tái)風(fēng)、干熱風(fēng)、強(qiáng)風(fēng)和暴雨等災(zāi)害事件，傳統(tǒng)農(nóng)田幾乎無(wú)力抵抗，臺(tái)風(fēng)導(dǎo)致作物倒伏，干熱風(fēng)奪取作物水分，冬春強(qiáng)風(fēng)導(dǎo)致土壤風(fēng)蝕，夏秋暴雨導(dǎo)致土壤水蝕。依據(jù)生態(tài)學(xué)原理，重建物種之間的制衡關(guān)系增強(qiáng)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的免疫力和抗災(zāi)力，是破解當(dāng)前農(nóng)業(yè)困境的根本辦法，是未來(lái)農(nóng)業(yè)的主要發(fā)展方向。人們?cè)缫殃P(guān)注同一農(nóng)田內(nèi)的物種聯(lián)系，引入間種、套種、輪作等制度，也知道樹(shù)木可以防御氣象災(zāi)害。然而，人們對(duì)這些問(wèn)題的認(rèn)知深度和應(yīng)用范圍還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，要深化和推廣農(nóng)田防護(hù)林，還要利用物種之間的制衡關(guān)系增強(qiáng)農(nóng)田抵御病蟲(chóng)害的能力。本文的嘗試性方案，其核心思想是依據(jù)當(dāng)?shù)刈匀粭l件，運(yùn)用景觀生態(tài)學(xué)原理在千米尺度上優(yōu)化農(nóng)田和林地的布局，借樹(shù)木和鳥(niǎo)類增強(qiáng)農(nóng)田的免疫、抗災(zāi)和生產(chǎn)能力，再加上樹(shù)木本身的優(yōu)良產(chǎn)品、觀賞價(jià)值和抗災(zāi)自救能力，以創(chuàng)立高效、健康和優(yōu)美的農(nóng)林復(fù)合景觀。這種嘗試對(duì)青島及周邊的丘陵區(qū)有啟示作用，不過(guò)需要在實(shí)踐中檢驗(yàn)與發(fā)展。

致謝:感謝青島農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院柴超博士和崔春月博士參與課題研討。

[1] 駱世明.論生態(tài)農(nóng)業(yè)的技術(shù)體系[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2010，18(3):453-457.

[2] 段舜山，駱世明，蔡昆爭(zhēng).生態(tài)系統(tǒng)原理與可持續(xù)農(nóng)業(yè)[J].應(yīng) 用生態(tài)學(xué)報(bào) ，1997 ，8(6):663-668.

[3] 王仰麟，韓蕩.農(nóng)業(yè)景觀的生態(tài)規(guī)劃與設(shè)計(jì)[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2000，11(2):265-269.

[4] 張慧，繆旭波，孫勤芳.景觀生態(tài)學(xué)在農(nóng)業(yè)景觀生態(tài)規(guī)劃中的應(yīng)用[J].農(nóng)村生態(tài)環(huán)境，2001，17(1):29-32.

[5] 邊振興，王秋兵，于淼，等.基于景觀農(nóng)業(yè)理論的綜合土地整理項(xiàng)目規(guī)劃實(shí)證[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2008，24(2):95-100.

[6] 駱世明.生態(tài)農(nóng)業(yè)的景觀布局、循環(huán)設(shè)計(jì)及生物關(guān)系重建[J].山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，7(5):463-467.

[7] 鄭云開(kāi)，尤民生.農(nóng)業(yè)景觀生物多樣性與害蟲(chóng)生態(tài)控制[J].生態(tài)學(xué)報(bào) ，2009 ，29(3):1508-1518.

[8] 孔祥安，李廣海，鄭鋒先，等.青島嶗山主要植被類型及物種豐富度研究[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2009，25(10):241-245.

[9] 青島市農(nóng)業(yè)區(qū)劃委員會(huì)辦公室.青島市綜合農(nóng)業(yè)區(qū)劃[M].青島:青島出版社，1988.

[10] 劉洋，李春陽(yáng)，龍翼.岷江源頭區(qū)農(nóng)林復(fù)合景觀變化對(duì)土壤侵蝕強(qiáng)度的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2009，25(7):232-236.

[11] 李春平，關(guān)文彬，范志平，等.農(nóng)田防護(hù)林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究進(jìn)展[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2003，14(11):2037-2043.

[12] 王禮先，朱金兆.水土保持學(xué)[M].北京:中國(guó)林業(yè)出版社，2005.