校園生態(tài)農(nóng)業(yè)閉循環(huán)鏈支持城市農(nóng)業(yè)發(fā)展的模式

□馬立軍

（鶴壁職業(yè)技術(shù)學院，河南 鶴壁 458030）

近年來，世界上大多數(shù)國家都開始關(guān)注城市農(nóng)業(yè)發(fā)展，重視城市中各個建筑屋頂空間的利用。一些城市開發(fā)了屋頂農(nóng)場，當?shù)卣矠槌鞘形蓓斵r(nóng)業(yè)提供了減稅補貼。屋頂農(nóng)業(yè)的栽培技術(shù)、結(jié)構(gòu)材料以及管理養(yǎng)護方面已經(jīng)積累了一定的經(jīng)驗。我國北京、上海、深圳等城市也相繼出臺了屋頂農(nóng)業(yè)施工技術(shù)規(guī)范，對屋頂農(nóng)業(yè)展開探索。我國當前城鎮(zhèn)化水平已經(jīng)接近50%，城市壓力不斷增大，城市的環(huán)境問題、糧食問題、居民生活問題層出不窮。通過農(nóng)業(yè)城市聯(lián)合規(guī)劃的思想，能夠引導城市開展科學農(nóng)業(yè)活動，打造新型城市空間。通過校園生態(tài)農(nóng)業(yè)閉循環(huán)鏈運作，能夠為城市農(nóng)業(yè)發(fā)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(fā)利用。將屋頂農(nóng)業(yè)引入校園，提高綠色生態(tài)效益，使閑置屋頂空間發(fā)揮積極作用，研究農(nóng)業(yè)閉循環(huán)鏈運作模式，為城市農(nóng)業(yè)發(fā)展提供經(jīng)驗支持，從而產(chǎn)生經(jīng)濟效益與社會效益。

1 校園屋頂農(nóng)業(yè)閉循環(huán)鏈開發(fā)的意義

從經(jīng)濟效益上來看，校園屋頂長期處于裸露狀態(tài)，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(chǎn)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(chǎn)生滲漏、老化等問題。屋頂農(nóng)業(yè)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(nèi)部冬暖夏涼，減小溫差浮動，減少建筑的能耗，節(jié)約資源。農(nóng)業(yè)活動生產(chǎn)所得的各類綠色食品可以經(jīng)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(jié)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(nóng)業(yè)后，閑置的屋頂資源被調(diào)動起來，灰色的屋頂變得郁郁蔥蔥，農(nóng)作物使校園綠化量大幅提高，提供了新的綠源，創(chuàng)新了校園景觀，提升了校園生活質(zhì)量，讓師生更親近自然。學生可以通過參與校園屋頂農(nóng)業(yè)項目提升知識和技術(shù)水平，提高動手能力，樹立可持續(xù)發(fā)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(yè)的理想環(huán)境。

從生態(tài)效益來看，屋頂農(nóng)業(yè)閉循環(huán)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(huán)境更加優(yōu)質(zhì)。校園屋頂農(nóng)業(yè)活動也能夠吸附建筑屋頂?shù)姆蹓m，增加空氣濕度，調(diào)節(jié)溫度，對于校園內(nèi)部的微氣候來講是非常有效的調(diào)節(jié)手段。校園屋頂農(nóng)業(yè)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(fā)，不僅循環(huán)利用水資源，也減少了校內(nèi)路段積水問題，創(chuàng)造了健康的校園環(huán)境。

2 校園生態(tài)農(nóng)業(yè)閉循環(huán)鏈設(shè)計途徑

2.1 校園屋頂種植栽培

在種植栽培區(qū)，可分為覆土栽培、容器栽培、廊架栽培、容器育苗區(qū)域。根據(jù)作物生長特性，在不同區(qū)域分類種植。覆土栽培區(qū)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(huán)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(nóng)藥殘留，以人工防蟲劑、物理防蟲為主。容器育苗區(qū)可以培育植物的種子，種子發(fā)芽后，再移栽到其他區(qū)域，確保四季有生產(chǎn)、土壤養(yǎng)分均衡，避免某塊土壤大量消耗養(yǎng)分或者某類微量元素失衡而破壞閉循環(huán)鏈的平衡。

除了作物種植，也要引入小型畜類養(yǎng)殖、魚類養(yǎng)殖等，養(yǎng)殖用的水可以灌溉，畜類糞便可以經(jīng)過微生物處理作為作物的肥料，根據(jù)需求選用微生物發(fā)酵設(shè)備或者天然發(fā)酵堆肥法。將各類新技術(shù)引入屋頂農(nóng)業(yè)中，引入太陽能、水循環(huán)系統(tǒng)等新型能源管理設(shè)備，以智能技術(shù)管理屋頂農(nóng)業(yè)，提升閉循環(huán)鏈的技術(shù)水平和循環(huán)能力。

2.2 校園屋頂循環(huán)設(shè)備保留

校園屋頂開展生態(tài)農(nóng)業(yè)研究實踐需要安裝部分循環(huán)設(shè)備，原有的一些建筑設(shè)備如果不能移開，也要進行保留維護。在屋頂原有設(shè)備的維護上，劃分單獨區(qū)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(shè)備掩蓋，不僅美觀，也減少了設(shè)備運轉(zhuǎn)帶來的熱量、灰塵等污染。部分設(shè)備的熱量被利用，為需要保溫的作物和養(yǎng)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(nèi)部向外望，采光井位置更加賞心悅目。屋頂設(shè)備保留及循環(huán)設(shè)備保護以能源的循環(huán)利用為主要目的，同時也要注意不要影響屋頂其他設(shè)備的運作，如有維修維護要求，能夠?qū)⒅苓呑魑镆崎_。

3 校園生態(tài)農(nóng)業(yè)閉循環(huán)鏈運作模式

校園生態(tài)農(nóng)業(yè)閉循環(huán)鏈的運作需要通過校內(nèi)多方參與、多方共同管理以及生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)來支持。在校園內(nèi)開展生態(tài)農(nóng)業(yè)閉循環(huán)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(tài)農(nóng)業(yè)閉循環(huán)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(xiàn)。在項目管理方面，校區(qū)設(shè)立以實驗管理為主導、聯(lián)合校園多元人群共同管理的模式。在校的校領(lǐng)導、學生、教師、社團、志愿者等都要參與研究。在校園生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)方面，對校園屋頂空間加以改造，設(shè)計生態(tài)農(nóng)業(yè)運作模式，確保農(nóng)業(yè)活動形成以草養(yǎng)畜、以廢造肥、以肥還田的綠色農(nóng)業(yè)閉循環(huán)鏈系統(tǒng)，并且讓農(nóng)產(chǎn)品在生產(chǎn)、加工、運輸、回收等多個環(huán)節(jié)持續(xù)運轉(zhuǎn)。

3.1 校內(nèi)多方參與

校園生態(tài)農(nóng)業(yè)閉循環(huán)鏈項目具有校內(nèi)多方參與的特點，項目充分利用校內(nèi)條件適宜的建筑屋頂為實踐基地，由校區(qū)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(nóng)業(yè)發(fā)展模式中，要做好校企聯(lián)合，從企業(yè)中獲得技術(shù)支持，多個院系共同參與，共享資源。校園內(nèi)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(tài)農(nóng)業(yè)閉循環(huán)鏈研究工作，依托這一平臺也可以展開生態(tài)農(nóng)業(yè)相關(guān)的社會調(diào)研、新技術(shù)實驗、參數(shù)設(shè)計、生態(tài)空間打造等多項教學研究活動。校園生態(tài)農(nóng)業(yè)閉循環(huán)鏈研究讓院系專業(yè)間的教研合作更深入和穩(wěn)定，形成專業(yè)化的交叉學科研究梯隊，提供屋頂農(nóng)業(yè)建設(shè)、技術(shù)指導、運營指導等社會服務(wù)，將教學、研究、實驗相結(jié)合，形成科研反哺教研、實踐推動教學、教學促進教研的創(chuàng)新機制，形成良好的屋頂農(nóng)業(yè)交流溝通及長效研究平臺。

3.2 多方共同管理

校園屋頂農(nóng)業(yè)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(nóng)業(yè)及生態(tài)相關(guān)專業(yè)的教師和學生在閉循環(huán)鏈研究方面提供專業(yè)技術(shù)指導。為了校園屋頂農(nóng)業(yè)順利開展運營，研究團隊組建了專門的農(nóng)業(yè)研習學社，以社團管理模式模擬城市農(nóng)業(yè)管理模式，接受企業(yè)在運營管理方面的建議。招募有志于農(nóng)業(yè)發(fā)展的學生志愿者參與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和管理運營工作，形成系統(tǒng)的管理模式、管理制度，充分發(fā)揮各個參與組織的積極性。

3.3 生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)

生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)進行閉環(huán)物質(zhì)循環(huán)活動，大力發(fā)展高效農(nóng)業(yè)，形成了以草養(yǎng)畜、以廢造肥、以肥養(yǎng)田的綠色循環(huán)模式。全面提升屋頂農(nóng)業(yè)的物質(zhì)循環(huán)效率，打造良好的生態(tài)環(huán)境。在屋頂種植，要考察屋頂環(huán)境，結(jié)合當?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，選定可進行屋頂種植的作物。屋頂循環(huán)農(nóng)場可以種植蔬菜、花卉，搭配養(yǎng)殖部分小型魚類、家禽等?？煞胖锰柲茈姵匕?，為屋頂農(nóng)場提供電力。收集作物產(chǎn)生的雜草秸稈等，一部分利用微生物發(fā)酵技術(shù)進行無害化處理和發(fā)酵，形成肥沃的土壤和肥料，而微生物發(fā)酵使用的設(shè)備以及保存農(nóng)產(chǎn)品的冰柜會產(chǎn)生廢物熱能量，這部分能量可以被利用，如用以養(yǎng)殖魚類。養(yǎng)魚產(chǎn)生的廢水經(jīng)過生物過濾器，既可以用來滋養(yǎng)灌溉土壤，也可滋養(yǎng)水培蔬菜。部分屋頂項目開發(fā)了智能屋頂，將屋頂墊高，種植根部較為發(fā)達的作物，將蓄水灌溉系統(tǒng)和智能系統(tǒng)連接起來，根據(jù)天氣預(yù)報來控制和計量蓄水灌溉量。在干燥少雨時節(jié)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(huán)系統(tǒng)加以利用，或者將多余的水排入污水管道。

屋頂農(nóng)業(yè)涵蓋了農(nóng)業(yè)技術(shù)、生態(tài)循環(huán)技術(shù)、建筑技術(shù)等多個學科的內(nèi)容。我國的水培、氣霧培、物理農(nóng)業(yè)等現(xiàn)代農(nóng)業(yè)種植以及園林園藝技術(shù)不斷發(fā)展，確保屋頂農(nóng)業(yè)向著高技術(shù)的方向發(fā)展，作物產(chǎn)量和質(zhì)量也不斷提高。屋頂農(nóng)業(yè)采用的層狀結(jié)構(gòu)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(nóng)業(yè)活動的可持續(xù)性，作物產(chǎn)出后要進行生產(chǎn)、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(huán)系統(tǒng)。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(nóng)業(yè)種植養(yǎng)殖需求，滿足科研需求。將產(chǎn)品進行初步清潔、消毒、保鮮處理，經(jīng)過環(huán)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(nóng)場參觀活動現(xiàn)場，師生可以將屋頂農(nóng)場作為自習或休閑娛樂的場地[1]。不斷升級屋頂農(nóng)業(yè)，形成生態(tài)閉循環(huán)鏈，提高數(shù)字化、智能化水平，強化太陽能、蓄水循環(huán)等綠色能源資源利用手段。我國已經(jīng)有一批企業(yè)專門從事屋頂農(nóng)業(yè)打造，將屋頂綠化發(fā)展為屋頂農(nóng)業(yè)，讓農(nóng)業(yè)技術(shù)、建筑技術(shù)、生態(tài)循環(huán)技術(shù)有機融合，形成城市農(nóng)業(yè)發(fā)展的重頭戲。

4 校園生態(tài)農(nóng)業(yè)閉循環(huán)鏈支持城市農(nóng)業(yè)發(fā)展策略

4.1 城市屋頂農(nóng)業(yè)推廣建議

采用CSA 商業(yè)模式來進行城市屋頂農(nóng)業(yè)推廣。CSA 就是community support agriculture，即社區(qū)支持的農(nóng)業(yè)活動。我國民眾越來越關(guān)注食品安全問題，人們對綠色生態(tài)產(chǎn)品的需求不斷增加。在校園中展開生態(tài)農(nóng)業(yè)閉循環(huán)鏈研究與實踐，推廣到城市中，企業(yè)利用各類建筑的屋頂打造屋頂生態(tài)農(nóng)場，滿足居民對有機農(nóng)產(chǎn)品的需求，加強居民與農(nóng)場、農(nóng)產(chǎn)品、市場的聯(lián)系，可實現(xiàn)小型化、點對點營銷，減少運輸、銷售推廣環(huán)節(jié)的成本。部分城市已開展此類活動，居委會和物業(yè)公司進行招標，符合要求的企業(yè)打造小范圍的屋頂農(nóng)業(yè)并開展運營管理。根據(jù)小區(qū)居民的意愿打理農(nóng)場，共擔風險，分享利潤，打造新型創(chuàng)新屋頂農(nóng)業(yè)模式[2]。

4.2 城市屋頂農(nóng)業(yè)發(fā)展模式

要想城市屋頂農(nóng)業(yè)不斷發(fā)展，必須提升屋頂農(nóng)業(yè)的社會效益、經(jīng)濟效益、生態(tài)效益，才能做到可持續(xù)、長期、穩(wěn)定延續(xù)生產(chǎn)。當前單一的作物種植、養(yǎng)殖業(yè)的經(jīng)濟效益不斷被壓縮，并且傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)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(nóng)業(yè)打造成為更多居民提供服務(wù)的平臺，帶來更大經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益。例如校企合作、研究所與企業(yè)合作共同打造屋頂農(nóng)業(yè)工程，將院校研究所的各類先進技術(shù)率先應(yīng)用在屋頂農(nóng)場中，提升農(nóng)場科技水平的同時，也為技術(shù)的大規(guī)模投產(chǎn)提供了實驗數(shù)據(jù)支持；由藝術(shù)設(shè)計、園藝設(shè)計、娛樂活動等組織介入，將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與美學生活聯(lián)系起來，形成“屋頂農(nóng)業(yè)+藝術(shù)鑒賞”“屋頂農(nóng)業(yè)+娛樂”“屋頂農(nóng)業(yè)+休閑餐飲”等一系列經(jīng)營模式。屋頂農(nóng)業(yè)和各類藝術(shù)展覽、餐廳、集市、小型演出、健身會館等結(jié)合，吸引城市居民前來參觀體驗，為屋頂農(nóng)業(yè)帶來附加經(jīng)濟效益[3]。

4.3 城市屋頂農(nóng)業(yè)政策保障

參考國外的先進經(jīng)驗，結(jié)合我國實際，在城市農(nóng)業(yè)發(fā)展方面，政策支持和法律法規(guī)的指引必不可少。首先，對城市屋頂農(nóng)業(yè)要加以激勵，設(shè)置約束政策。政府加大對城市屋頂農(nóng)業(yè)的補貼力度，增加相關(guān)推廣宣傳，出臺法律法規(guī)規(guī)范屋頂農(nóng)業(yè)發(fā)展[4]。對于屋頂農(nóng)業(yè)的生態(tài)環(huán)保效應(yīng)，應(yīng)加大宣傳推廣力度，配合當前國家碳中和戰(zhàn)略思想，支持城市農(nóng)業(yè)發(fā)展，提高資源利用率。其次，在新建筑建設(shè)方面，政策和法規(guī)上規(guī)定開發(fā)商、建設(shè)單位對屋頂平臺進行生態(tài)化打造，根據(jù)新型屋頂使用需求，做好承重、防水、排水等技術(shù)工作，為后期開展屋頂農(nóng)業(yè)活動提供支持。再次，在城市總體規(guī)劃中，將城市農(nóng)業(yè)發(fā)展納入其中，特別是高效利用現(xiàn)有資源的屋頂農(nóng)業(yè)事業(yè)，調(diào)動城市閑置資源，形成城市內(nèi)部生態(tài)循環(huán)，配備必要的保障設(shè)施，明確屋頂農(nóng)業(yè)發(fā)展目標，以中長期為考量完善屋頂農(nóng)業(yè)發(fā)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(fā)展戰(zhàn)略。鼓勵并引導住宅建筑開展屋頂農(nóng)業(yè)，公共建筑可進行屋頂農(nóng)業(yè)休閑事業(yè)，商業(yè)建筑可以以獎代補，評選商業(yè)區(qū)域最美屋頂農(nóng)場、屋頂花園、屋頂休閑項目等，增強商業(yè)區(qū)的競爭力。

5 結(jié)束語

我國大學校園的生態(tài)農(nóng)業(yè)閉循環(huán)鏈研究中，引入屋頂農(nóng)業(yè)高效利用空間，為生態(tài)農(nóng)業(yè)提供支持，同時打造豐富多彩的建筑空間。發(fā)展屋頂農(nóng)業(yè)，為城市農(nóng)業(yè)發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)，獲得經(jīng)濟效益、社會效益，伴生生態(tài)效益，讓城市環(huán)境更加美好、更加宜居，城市資源利用率更高。在校園內(nèi)開展農(nóng)業(yè)閉循環(huán)鏈生態(tài)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(tài)建設(shè)打造可持續(xù)發(fā)展模式，為城市生態(tài)建設(shè)提供經(jīng)驗與借鑒。