李鸿杰，白琼
（甘肃林业职业技术学院，甘肃天水741020）
摘要：自20 世纪80 年代以来，中国以实现农业可持续发展为目标的现代农业建设取得了良好的成果，尤其是二十一世纪初以来，在生态农业与循环农业方面的研究与应用迅速发展，生态农业的内涵与应用模式不断丰富，至目前，两者在内涵上已呈现交叉重叠现象，从而在设计应用区域形成了认识上的交错与不清。从中国生态农业与循环农业的研究成果与农业发展趋势出发，采用比较研究法、系统分析法，在提出循环型生态农业的概念、明确其设计原则的基础上，构建了区域性“基于产业链”的循环型生态农业宏观设计模式，提高了系统设计的适应性，保证区域农业系统随着产业结构的调整而优化发展；以循环型生态农业宏观设计为依据，明确了区域农业整体设计的主要内容，区域设计提出了包括种植业内部设计、牧业内部设计、复合设计在内的第一产业设计的方法与内容，并对第二产业设计、第三产业设计、技术设计和政策设计做出了实施建议，可为中国现代农业的区域化设计发展提供参考。教育期刊网 http://www.jyqkw.com
关键词 ：产业链；循环型；生态农业；再设计
中图分类号：F302.3，S181 文献标志码：B 论文编号：2014-0872
基金项目：甘肃省天水市科技计划项目基金(2011-16)。
第一作者简介：李鸿杰，男，1972 年出生，甘肃天水人，硕士，教授，主要从事植物资源开发利用的教学与研究工作。通信地址：741020 甘肃省天水市麦积区马跑泉路58号甘肃林业职业技术学院，E-mail：lhjtsh@163.com。
收稿日期：2014-09-13，修回日期：2014-11-20。
0 引言
中国自20 世纪80 年代开始，一些学者和政府部门逐步开展了生态农业与循环农业的研究与推广工作[1-13]，尤其是21 世纪以来，以实现农业可持续发展为目标的现代农业建设取得了长足的发展。目前，生态农业与循环农业建设在国内农业领域可以说并驾齐驱，但两者在内涵上已呈现交叉重叠现象，除各有侧重点外，直接或间接目标一致，从而在应用区域形成了认识上的混淆，加之生态农业建设与自然环境、社会环境密切相关，明确循环型生态农业的概念并开展区域性的基于产业链的生态农业设计，对于因地制宜地开展生态农业建设，促进农业领域可持续发展很有必要。
循环型生态农业是在系统学、生态学、生态经济学和生态技术学理论指导下，把循环经济理论应用于农业生产过程，实现“投入品－产出物－废弃物”的循环综合利用，达到资源低消耗与高利用、投入清洁、产品安全、废弃物低排放，从而实现生态良性循环、农业经济可持续发展、人居环境优美、公民身体健康的现代农业系统。从这一概念出发，农业系统的发展，除实现生态、经济、社会效益的协调发展外，最终实现生态文明、物质文明、精神文明的统一。
1 研究目标与方法
基于生态农业、农业循环经济的理论研究与发展现状，按照循环型生态农业的内涵，完成区域性“基于产业链”的循环型生态农业模式及内容设计。主要涉及的研究方法有：
（1）资料分析法。通过资料收集与归纳、调查与分析，掌握有关生态农业、循环农业的研究资料、实践运行情况，通过整理归纳，总结分析其发展过程与特点，为循环型生态农业设计提供理论与实践依据。
（2）比较研究法。主要从纵横2 个方向对现代农业资料进行分析、探讨、归纳，掌握其内涵本质、共同点与差异，与发展需求结合，合理采纳应用。
（3）系统分析法。基于系统科学理论，结合循环经济理论与环境科学理论，从农业系统各要素的整体性、层次性、关联性、开放性、稳定性出发，充分考虑系统状态的可变性与动态平衡，设计循环型生态农业运行机制。
2 区域性循环型生态农业宏观设计
2.1 设计基本原则
循环型生态农业设计是以生态平衡、物质低消耗高利用、产品安全为目标，设计一个依生态环境类型、充分利用生态位、农业三产能量与物质良性循环的系统模式，实现三大效益的统一与提高。循环型生态农业的设计是实施的前提和依据，在设计中坚持如下原则。
（1）因地制宜原则。由于资源分布的地域性，一、二、三产业发展的差异性，要依自然、经济、社会条件，因地制宜地设计生产系统，降低成本、提高可行性与实际综合效益。
（2）系统化规划原则。农业生态系统是生物因素之间、非生物之间以及生物因素与非生物因素之间相互作用形成的不可分割的综合体，在设计时要把握宏观生态与产业布局，农业生产链中，各产之间的物能循环利用关系与比例，使经济效益、生态效益和社会效益三者间互相促进。
（3）物能正常代谢原则。合理配置农作物，高效利用太阳能，通过合理的生产时间、空间控制，通过合理的食物链量比关系及多层次利用控制，使物质、能量交换正常进行，实现生物资源有效再生和良性循环，提高物能转化率，保证农业系统输人与输出的平衡。
（4）资源保护与产品安全原则。坚持系统的少投入、低能耗、多产出、无污染、少废物目标，合理开发、高效利用土地、水等自然资源。通过土肥管理措施、绿色生产物质输入，保持优良的农业生产环境，生产绿色安全食品。
（5）废弃物循环利用原则。将农业生产废弃物利用现代科技手段，对有机废物无害化处理，对无机废物回收重加工，使之再回到农业生态系统物能循环链条当中去。
（6）动态调控原则。循环型生态农业系统是一个开放式动态平衡系统，要依第二产业、第三产业的发展需求，依新技术应用、农业生产组织方式、农民素质水平的改变，加入、调整各产业相应的生产内容，拓宽物能循环途径，调整优化生产系统。
2.2 区域性的基于产业链的循环型生态农业模式
从现有相关资料来看，针对生态农业、循环农业的设计很多，从指导区域农业产业发展的实际执行性出发，笔者提出了“区域性的基于产业链的循环型生态农业”设计，是指在市、区、县、乡、村或农场等某个特定区域内[6]，按照第一、第二、第三产业的链条延伸进行层次化的设计，便于区域农业系统随着产业结构的调整而优化发展。设计的基础是对环境与社会经济状况的调查评价，进而依据生态、植物栽培、植物保护、气象、生理生化、食品加工、废物处理、经济、社会等有关学科的基本原理，综合评断资源利用的合理性、技术的可行性和经济的有效性，优化结构，实现总体最佳。系统设计见图1。
3 区域性“基于产业链”的循环型生态农业设计内容
3.1 区域设计
区域设计属于一个特定区域的顶层设计，对农业的发展起引领作用。在摸清自然资源、生态状况和社会经济条件的基础上，首先必须做好自然资源保护规划、生态安全规划与景观规划，如对林地、湿地、水源水体、野生动植物等的保护措施[14]，防风固沙、水土保持、护林防火、河道安全等措施，植树造林、道路配置、农村环境建设等措施。在产业设计中，要以生物群落的水平结构原理为依据，在设计的区域内，根据自然环境条件及产业结构，因地制宜，进行作物、动物种群或类型的区划和布局设计，把各种农业优势种群按一定比例安排好，使之符合自然环境特点，并发挥其最大的生态位效能，同时保证环境质量。在设计中，要依区域农业发展现状与规划，综合考虑产业链，将农业种植设计、牧业、渔业、养殖设计与产品加工业的现状与设计紧密结合，同时考虑农村旅游的需求与规划等服务业的发展。在产业链设计中，突出主导产业、特色产业的延伸发展，将长远规划与短期规划紧密结合，进行产业的系统化设计，一般在确定一产内容、规模的同时，设计推进二产、三产有序的递进发展或同步发展。在种植业设计中，适应环境与改造环境相结合，如山地水平梯田建设、盐碱地改造等。
3.2 第一产业设计
以生产无公害农产品、绿色食品或有机食品为主要目标，使农业产业内部物能相互交换，互利互惠，废弃物排放最小化，产业间相互交换废弃物[15]，使废弃物得以资源化利用，控制化肥和农药的种类与使用量，保护生态环境，增加经济效益。
3.2.1 种植业内部设计即立足于某一个主栽植种类，利用生物间的互生共存关系，有效配置与开发各种自然资源，在产业内部形成物能多元循环利用生态链，促进产业系统物质和能量的良性循环，提高农业产投比，实现经济、社会和生态效益的高度统一[6]。传统种植业采用的套种、轮作、密度控制、土壤翻耕、固氮植物应用、农家肥施用、病虫害的生物防治等措施，有利于土地用养结合保，有利于保持良好的农业生态环境。在种植业内部，要根据不同生物的生态位差异，在经营空间内组建生理、生态互补的复合生物群体，有效利用光能、空间与土壤，提高系统生产力。通常考虑使用的设计有：复合群体地上部处于同一层次内，地下部分入土深浅不同，如蚕豆与小麦间作；复合群体地上部高矮结合、地下部根系分布在同一层次内，如棉花与芝麻，玉米与豆类间作等；复合群体地上高矮结合，地下根系深浅结合，如果与草、果与菜间作；多层复合型，如果菜（草）+高秆作物、果菌+高秆作物、稻萍鱼立体结构、庭院立体结构等。
种植业内部设计要考虑的关系包括：
栽培物种间的关系。利用不同植物之间在光、温、养分、水分、抗病抗虫、抗草等方面的差异，建立轮作、间作、套作模式[16-17]。利用植物生长物候期的差异，交错利用光热、空间及时间套种。
栽培物种与昆虫的关系。不同作物（品种）对昆虫有吸引、驱赶、回避、抗性、耐性，同时昆虫之间有捕食关系，可以建立控制害虫的天敌体系[16-17]，如赤眼蜂和瓢虫可用于控制棉岭虫和蚜虫的危害，丽蚜小蜂防治设施蔬菜害虫烟粉虱，凤蝶金小蜂控制菜粉蝶。
栽培物种与微生物的关系。在种植业中，微生物可以分解土壤有机质供植物吸收利用；微生物与植物可能形成共生关系，有利于植物生长；病原微生物能致病，但利用微生物间的拮抗关系可以减轻或控制病害；利用感染害虫的微生物来控制害虫。在植物配置中，还要注意病源微生物的寄主关系，减少病源微生物的传播。
栽培物种与动物的关系。蚯蚓在转化秸秆、粪便和改善土壤状况中有特殊的作用[14]，通过提高有机质含量提高蚯蚓数量，进一步改善土壤结构。农田中采用复合经营，利用鸡、鸭、青蛙控制昆虫与杂草，还可利用猫、猫头鹰、蛇等天敌控制农田鼠害。
栽培物种与草的关系。田草（包括种草与杂草）一方面与作物在土壤养分、水分上形成竞争，又是一些害虫的集散地和避难所；另一方面草田轮作有利于增加土壤有机质，果园生草、梯田周边的草被可以减少水浸浊，果园覆草可以减少其他杂草和减少水土流失，提高地温[17]。
3.2.2 牧业内部设计以生态学及经济生态学为依据，对草场全面规划，按草地面积牧草生物量确定牲畜放养量，通过春季休牧、草场划区轮牧，严禁滥垦、滥挖、滥采、滥捕、滥伐等行为，维护脆弱的草场自然生态系统平衡，保持生产力。在实施时，可以将天然草场与人工饲草料基地结合，在休牧期用基地打草贮藏和一定的购进饲料结合满足喂养需要，在冬季用放牧附加购进饲料满足喂养需要。建立休牧牲畜围栏或畜棚，以满足休牧需要。通过良种畜、良种繁育、疫病防治、集中育肥等措施提高经济产出。牲畜动物病虫防治与草场有害生物防治要符合绿色或有机食品生产规范，利用阿维菌素、绿僵菌、印楝素等生物制剂防治虫害，通过草原养鸡、养鸭减少蝗虫的危害，增加收益；使用的生物制剂C型（D型）肉毒梭菌毒素防治暴发性草原鼠害，通过招鹰、放狐等措施控制鼠害。
3.2.3 复合设计即以优势物种资源开发为基础，利用生物间的相互依存关系，通过种植业、养殖业的优化组合与配套联动，促进物质循环利用和能量合理流动，在产业间形成高效循环的产业链条[18]，实现废弃物无害化处理与循环利用。
（1）生产型。扩大产业链，增加经济产出。如油菜、荞麦、果树或其它蜜源植物种植与蜜蜂养殖结合，利用花粉生产蜂蜜、王浆、黄蜡、蜂胶等。果桑栽培引入蚕，生产蚕茧，蚕蛹作畜、禽、鱼的饲料。果树枝条、秸秆、粪便等有机废料作为食用菌栽培材料。利用牧草料或秸秆配合粮食或粮食加工剩余料饲养猪、牛、羊、兔等牲畜。利用牧草地、草籽、自然昆虫、粮食等饲养家禽，有肉蛋产出，还有除虫的作用。稻田养鱼、鸭，既有除草灭虫的作用，又有肉蛋产品的产出。
（2）循环型。通过废弃物资源化，达到经济产出与环境治理同步。植物秸秆直接还田或沤制还田、果园覆草刈割压绿肥、生活泔水、果皮、果渣、豆饼等沤制，通过微生物的作用，成为绿色优质肥料。利用花生、玉米等农作物秸秆，通过青储或氨化等处理成为优质饲料。利用粪便、秸秆、树叶等有机物质废弃物转化为沼气，在无害化处理废物的同时，提供了农村能源与有机肥料。
（3）增益型。提高生产效益的生产。如利用猪、鸡等动物粪便养殖蚯蚓、蝇蛆、蜗牛，再以蚯蚓或蝇蛆喂猪、鸡、鱼等动物，动物增加了蛋白质营养而生长迅速、品质提高，产量增加，价格提升。通过日光温室、塑料大棚、地膜、太阳能暖房、太阳能热水器等设施设备，充分利用太阳能，提高养殖、种植的环境温度或进行水的加热，提高养殖、种植的产量，减少其它燃料的消耗。通过果树早、中、晚型搭配，调配生产过程，提高经济效益。
3.3 第二产业设计
在规划区内改造提升或新建农产品加工业，将生产链条由一产向二产延伸，最佳配置资源，提高物质的回收率，废弃物有效利用，而且通过加工增值，提高经济效益。设计时，要紧密结合第一产业结构与产出量，合理布点，界定规模，同时严格标准化生产管理，保证产品安全或低污染，生产过程次生物或废物能够与第一产循环或在第二产内部循环利用。生产厂地要做好生态环境设计，有条件时尽量实现园林化设计，打造优美的景观。
开展的加工业如：果渣加工成酒精；生产和生活垃圾加工肥料或饲料，秸秆造纸，秸秆制取糠醛、纤维素，稻壳生产免烧砖、酿烧酒；稻草制取膨松纤维素、板材或编织草帘、草苫等，秸秆气化发电[19]，亚麻秆纤维制布，果汁、果酱等果产品加工，马铃薯、玉米淀粉加工，高海拔地区蕨麻、沙棘、羊肚菌、野蘑菇等加工，肉类产品加工等。第二产业生产中要严格环境保护措施，减轻或杜绝有害气体污染，对加工生产中的生物废物转化为饲料或肥料进入第一产业循环，对生产废水处理重复利用，对不能回收利用的废物进行处理处置，达到无害化或环境影响最小化；按绿色无公害食品生产标准，加工业生产点要远离农业生产区，或采用隔离设施。对农村非生物生活废物（如塑料、金属、玻璃等）回收后，可在城镇加工厂重复利用。
3.4 第三产业设计
循环型生态农业产业链条还应延伸至农产品贸易与服务业，使资源配置进一步优化，提高综合效益。如本地特色生态农产品直销点建设，生态休憩与特色农产品消费及住宿接待结合的农家乐建设，田园风光旅游业建设，农村生活体验接待业建设，赏花、赏果、赏雪等主题观光业建设，现代高新技术农业观光旅游业建设，特色民俗文化旅游业建设，中小学生农业教育基地建设，生态教育与研究基地建设等。
3.5 技术设计
循环型生态农业是一个不同学科、不同技术交织的系统，涉及生态学、农林学、经济学、动物学、资源科学、环境科学、现代生物科学、加工科学、材料科学以及社会管理科学在内的多种学科的支持，涉及到的技术也是极其繁杂。要根据区域设计、第一产设计、第二产设计、第三产设计的特点及相互间的关系，在发扬应用传统优势技术的同时，突出新技术措施的应用，重点关注各生产环节技术措施的结合，并将技术实施与农民培训工作紧密融合。如河流治理、水平梯田等工程技术，植树、种草、有益动物应用、微生物应用、生物农药等生物技术，轮作、节水、微量元素肥、有机肥料、饲料添加剂、动植物生长调节剂、土壤管理、秸秆还田、有害生物防治技术、果树修剪等栽培技术，与生物技术、栽培技术相关的投入品加工技术、食品加工技术、废物回收转化技术等工业技术等。
3.6 政策设计
循环型生态农业建设是一项长期、多学科多技术的系统工程，必须做好长效政策设计。一是要从大环境上形成生态文明、生态安全的理念。二是制定好生态农业长、中、短期建设发展规划，明确发展思路，避免片面性、盲目性和重复性建设。三是做好政策导向，引领形成循环型生态农业建设的良好发展环境。四是做好投资导向，在产业项目审批、投资中向循环型生态农业倾斜，建立以政府为主导的多元化投入机制，保证农业生产业、加工业、废物处理与重利用企业的发展。五是加强生态农业技术研发与推广，通过资金支持、奖励等措施鼓励农业技术创新和产业应用，不断提高科技含量与技术贡献度。六是制定农业技术法规和标准，重点加强现代农业标准的建立与执行，包括技术、管理、岗位、信息服务、环境、产品、安全、评价、物质循环等方面的标准，分类分步骤实施无公害产品、绿色产品以及有机产品认证制度，强化农产品市场准入制度，严格执行废弃物回收利用制度，开展环保审计等，通过综合措施规范循环型生态农业的经营行为，逐步在全社会建立生态安全与农产品安全意识。
农业生产系统是一个物能纵横交错、相互依赖促进又相互制约的复杂动态集合体，在完成设计、试运行后，选择关键指标，采用科学的评价方法，进行生态、经济、社会效益的评估，以发现不良环节，即时采取调控措施。
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