青岛丘陵区生态农业园的景观设计

杨洪晓，王凯荣，逄锦虎

(1.青岛农业大学资源与环境学院农业生态与环境健康研究所，山东青岛266109;2.青岛琅琊台科技生态农业开发有限公司，山东青岛266400)

相对于自然生态系统，农田生态系统的结构简单，自我调节能力差，易受大风、暴雨、病虫害和杂草等因素的影响。进入工业社会后，化肥、农药的大量投入曾使农田的生产力大大提高，然而也导致日益凸显的土壤退化、病虫害、农药污染和农产品质量下降等问题，这些问题已经或将要演化为桎梏农业发展和威胁人类健康的主要因素[1-2]。从景观生态学的角度看，农田、林地、道路和沟渠是农业景观的要素，如果能在空间上合理配置它们，则可借助林地增强农田的免疫能力和抗灾能力，从而避免过度依赖农药和化肥[3-7]。这不仅有利于提高农产品的产量和质量，还有利于拓展农田的休闲观赏价值。本文以青岛琅琊台生态农业园区为例，依据景观生态学原理在千米尺度上优化农田、林地、道路和沟渠的空间布局，以便借用树木增强农田的抗灾能力、免疫能力和观赏价值，从而使丘陵区农业景观变得高效、健康且优美。

1 青岛丘陵区的自然条件

青岛市位于山东省东部，丘陵面积占总面积的50.4%。麻栎(Quercus acutissima)和栓皮栎(Quer-cus variabilis)是地带性森林的建群种，其它野生树种有黑松(Pinus thunbergii)、赤松(Pinus densi f lora)、侧柏(Platycladus orientalis)、槲树(Quercus dentata)、栎树(X ylosma racemosum)、山合欢(Albizzia kalkora)、白檀(Symplocos paniculata)、山樱(Cerasus serrulata)、刺楸(Kalopanax septemlobus)、色木(Acer mono)、花楸(Sorbus pohuashanensis)、小叶朴(Celtis bungeana)、黄连木(Pistacia chinensis)、胡枝子(Leapedeza bicolor)、吉氏木兰(Indigofera kirilowii)、百里香(Thymus mongolicus)、 野 珠 兰 (Stephanandra chinensis)、 郁 李(Prunus japonica)、华北绣线菊(Spiraea fritschiana)、娃娃拳(Grewia biloba)、酸枣(Ziziphus jujuba var.spinosa)、黄栌(Cotinus coggygria)、荚蒾(Viburnum dilatatum)、锦带花(Weigela f lorida)、柘(Cudrania tricuspidata)、八角枫(Alangium chinense)、盐肤木(Rhus chinensis)等[8]。1958年在崂山成功引种茶树(Camellia sinensis)，随后种植规模不断扩大。主要农作物有小麦(Triticum aestivum)、花生(Arachis hypogaea)、红薯(Ipomoea batatas)、大豆(Glycine max)等，还有少量谷子(Setaria italica)、芝麻(Sesamum indicum)、豌豆(Pisum sativum)、绿豆(Vigna radiata)、豇豆(Vigna unguiculata)、黍子(Panicum miliaceum)、荞麦(Fagopyrum esculentum)、穇子(Eleusine coracana)、烟草(Nicotiana tabacum)、麻(Cannabis sativa)等;果树主要有苹果(Malus spp)、梨(Pyrus spp)、石榴(Punica granatum)、山楂(Crataegus pinnati f ida)、葡萄(Vitis vini f era)、枣(Ziziphus zizyphus)、柿子(Diospyros kaki)、板栗(Castanea mollissima)、桃(Prunus persica)、杏(Prunus Armeniaca)、李(Prunus domestica)、樱桃(Cerasus pseudocerasus)、花椒(Zanthoxylum bungeanum)、核桃(Juglansregia)等[9]。

受海洋季风的影响较重，年大风(＞17.2 m/s)日数平均超过20 d，每月均可发生大风。春夏之际的干热风常使小麦等作物严重减产。几乎每年夏季都要发生台风1次以上，并伴随暴雨，可造成农作物倒伏和水土流失。冬春季节大风频繁，常造成农田风蚀和极端低温。由于常年的风蚀和水蚀，低山丘陵的土壤相当瘠薄，基岩暴露。病原生物、杂草和老鼠也常常带来灾害，人们一般靠农药、除草剂和老鼠药来控制这类灾害[9]。

2 设计原理

自然界本身具有良好的抗灾自救能力，天然植被可抵御多数的环境波动与自然灾害。以森林为主体的天然植被可降低风速并防止水土流失，从而为自己和伴生生物营造相对适宜的生境或条件[10]。森林植被为鸟类提供了优质的食物和适宜的栖息地，而鸟类反过来帮助植被消灭害虫，维持植被的健康。借用或模仿物种之间的天然联系来预防农田灾害，既可节约农业成本，还可提高农产品的产量和质量[6-7]。

建设农田防护林是受到认可的双赢做法，一方面可防止大风灾害，避免作物倒伏和表土风蚀，另一方面可满足社会对木材的需要。研究表明，当防护林的疏透度为0.4～0.5时，防护效应最好，在背风侧防护距离可达树高的20～30倍处，在迎风侧可达5～10倍处[11-12]。然而，目前的农田防护林多采用杨树，树种单一，不利于招引鸟类。很多鸟类是天然的“农田卫士”，如果能兼顾鸟类的喜好恰当引入多种树木，就能把鸟类引至农田附近，从而增强农田系统对病虫害的免疫能力。另外，一些树木具有较高的观赏和经济价值，有的以色彩缤纷的花朵吸引人们的关注，有的以色香味俱佳的果实博得人们的喜爱。如果将这些树木引入防护林，则可大大提升农田生态系统的美学价值，把生态农业与观光农业融为一体。

防护林有多种形式，既可采取斑块式林地，也可采取沿道路、沟渠或篱笆分布的廊道式林带。不管何种形式，它们总是同农田镶嵌组合在同一平面上的，共同构成农业景观。在空间布局上，如果能合理配置农田、林地、道路和沟渠等景观要素，就能发挥它们在功能上的有益联系，弥补单一农田的缺陷，借树木增进农田的抗灾和免疫能力，借树木改变农田的色彩格局，借树木丰富农田的产品类型，从而构建高效、健康且优美的农业景观。

3 生态农业园功能分区与景观布局

琅琊台生态农业园位于胶南市泊里镇菜园村，面积约1 km2，为典型的丘陵地貌，海拔25～35 m，坡度3°～7°，灾害性大风多为南北方向。土壤富含粗砂，有机质贫乏，土层厚度常低于40 cm。原始植被荡然无存，仅散生少量乡土野生树木，鸟的种类和数量很少，且多为家燕(Hirundo rustica)、麻雀(Passer domesticus)。园区周围没有工厂，空气、土壤和水资源未受污染，适合发展无公害农业。

根据地形地貌，将整个农业园设计为3个功能区，即农耕区、林果区和辅助区。农耕区和辅助区位于地势相对平缓的下坡位，林果区位于地势起伏的上坡位。道路、篱笆和沟渠贯穿各区，执行保护、交通、隔离或疏散暴雨的作用。沿道路、篱笆和沟渠，栽种4行中小乔木和部分灌木，使之成为整个园区的基本骨架和支撑体系，承担防风保土、招引鸟类和休闲观赏的作用，同时适当承担部分生产功能(图1)。沿海地区常有台风和大风，不宜采用高大树种建造防护林，宜采用高度约10 m以下的适生中小乔木。

在农耕区，林带与农田间隔排列，林带沿道路、篱笆和沟渠分布(图1)。以林带保护农田，预防农田的风灾与病虫害。假定林带成熟后的高度约8 m，把近似垂直于主风向的农田宽度设计为100 m左右。农田用来轮作小麦、花生、红薯、大豆、芝麻、向日葵(Helianthusannuus)或其它适生作物。

林果区由茶园、果园、林地、道路、篱笆和沟渠组成(图1)。冬季低温是限制茶树生长的关键因素。所以，在建设茶园时，周围栽种松树，以减轻与大风相伴的极端低温对茶树的伤害。将茶园宽度控制在100 m内，周围至少配植20 m宽的松树林，并修建保温大棚。果园用来栽种樱桃、石榴、核桃、板栗等，给人们提供采摘休闲和享受新鲜果品的机会。

在辅助区，设立温室、苗圃、养殖场、沼气池、加工服务区、农资储藏室等，还为管理人员配备必要的值班室与休息室(图1)。在温室和苗圃中，以优良作物或珍贵树种作为种源培育幼苗并推广至周围农区。建设规模为200头猪或50头牛的养殖场和2 000 m3容积的沼气池，使秸秆和其它农业废弃物资源化，促进养分循环利用，降低农田的化肥施用量，并依靠发酵过程杀灭好氧性病原生物，减轻对农药的依赖。

图1 农业生态园的功能分区与景观布局

4 斑块或廊道的物种组成和结构

在筛选物种时，主要考虑3条标准:(1)适应当地气候和丘陵地貌，尽可能是乡土种，也可以是没有入侵性的外来种;(2)具有良好的经济或观赏价值，可满足人类在物质、健康或精神方面的愿望;(3)具有良好的生态价值，能防风保土或招引鸟类，从而增强农田抵御风灾、水土流失或病虫害的能力。基于这些标准，筛选出以下物种:农田作物，包括小麦、花生、红薯 、大豆 、芝麻 、向日葵 、谷子 、豌豆 、绿豆 、豇豆 、黍子 、荞麦、穇子、燕麦(Avena saliva)等;经济树种，包括板栗、核桃 、石榴 、冬枣(Ziziphus spp)、樱桃、茶树 ，等;防风保土兼材用树种，包括杨树(Populus spp)、麻栎、黄连木、枫杨(Pterocarya stenoptera)、刺槐(Robinia pseudoacacia)、国槐(Sophora japonica)、合欢(Albizia julibrissin)、白蜡(Fraxinus chinensis)、黑松、赤松、侧柏等;防风兼招鸟树种，包括金银木(Lonicera maackii)、火棘(Pyracantha fortuneana)、大叶胡颓子(Elaeagnus macrophylla)、山樱、桑树(Morus alba)、构树(Broussonetia papyri fera)、花楸等;防风兼观赏树种，包括玉兰(Magnolia denudata)、木兰(Magnolia lili f lora)、鹅掌楸(Liriodendron chinense)、银杏(Ginkgobiloba)、雪松(Cedrus deodara)、白皮松(Pinus bungeana)、元宝槭(Acer truncatum)、黄栌、文冠果(Xanthoceras sorbifolia)、龙柏(J uniperus chinensis cv.kaizuka)、木槿(Hibiscus syriacus)、紫薇(Lagerstroemia indica)、锦带花、耐冬(Camellia japonica)、连翘(Forsythia suspensa)、荚蒾、紫丁香(Syringa oblata)、白丁香(Syringaoblata var.alba)、月季(Rosachinensis)、玫瑰(Rosa rugosa)等;篱笆兼经济或观赏树种，包括酸枣、花椒、玫瑰、月季，等;林下耐阴药用草本，天南星(Pinellia pedatisecta)、半夏(Pinellia ternata)、铃兰(Convallaria majalis)、白芨(Bletilla striata)、麦冬(Ophitopogin japonicum)、春兰(Cymbidium goeringii)等。

对于每一斑块或廊道，既考虑自身的生产功能或观赏价值，又考虑同其它斑块的功能联系。采用3条标准为斑块或廊道配备物种:(1)确定每一斑块或廊道在整个园区中应该承担的职能，选取的物种必须服务于预定职能;(2)对于每个物种，要考虑实物产品的社会需求，兼顾防护效应和观赏价值;(3)同一斑块或廊道内的物种在空间和资源需求上具有互补性，有利于提升所在景观单元的生产或生态效益。基于上述标准，构建了以农作物为主的农田斑块，以乔灌木为主的林地斑块和林带廊道。农田斑块用来种植小麦、花生、红薯、大豆、芝麻、向日葵、谷子、绿豆等农作物，以提供农产品。这些斑块的宽度控制在100 m左右，依赖于林带的保护。林地斑块包括果园、茶园、松树林和黄连木林等，依靠它们产出果品、茶、木材和生物柴油等，同时利用它们保护周围作物和防止水土流失，并执行招鸟功能(表1)。林带沿篱笆、道路和水沟分布，主要执行防护、招引鸟类、交通或排水的功能，并附加给它们一定的生产和观赏功能，这些林带至少10 m宽(表2)。

表1 斑块的结构与功能

表2 廊道的结构与功能

5 结语

农田是高度简化的生态系统，物种之间的天然联系和制衡关系多数被切断。所以，农田的自我调节机制严重受损，免疫力和抗灾力低下，病原生物和外部干扰可轻易击溃农田生态系统。采用农药防治病虫害，只能解决燃眉之急，不能从根本上解决问题。病原生物具有进化性和适应性，在用药过程中可能产生抗药性和爆发性更强的变异类型。对于台风、干热风、强风和暴雨等灾害事件，传统农田几乎无力抵抗，台风导致作物倒伏，干热风夺取作物水分，冬春强风导致土壤风蚀，夏秋暴雨导致土壤水蚀。依据生态学原理，重建物种之间的制衡关系增强农田生态系统的免疫力和抗灾力，是破解当前农业困境的根本办法，是未来农业的主要发展方向。人们早已关注同一农田内的物种联系，引入间种、套种、轮作等制度，也知道树木可以防御气象灾害。然而，人们对这些问题的认知深度和应用范围还远远不够，要深化和推广农田防护林，还要利用物种之间的制衡关系增强农田抵御病虫害的能力。本文的尝试性方案，其核心思想是依据当地自然条件，运用景观生态学原理在千米尺度上优化农田和林地的布局，借树木和鸟类增强农田的免疫、抗灾和生产能力，再加上树木本身的优良产品、观赏价值和抗灾自救能力，以创立高效、健康和优美的农林复合景观。这种尝试对青岛及周边的丘陵区有启示作用，不过需要在实践中检验与发展。

致谢:感谢青岛农业大学资源与环境学院柴超博士和崔春月博士参与课题研讨。

[1] 骆世明.论生态农业的技术体系[J].中国生态农业学报，2010，18(3):453-457.

[2] 段舜山，骆世明，蔡昆争.生态系统原理与可持续农业[J].应 用生态学报 ，1997 ，8(6):663-668.

[3] 王仰麟，韩荡.农业景观的生态规划与设计[J].应用生态学报，2000，11(2):265-269.

[4] 张慧，缪旭波，孙勤芳.景观生态学在农业景观生态规划中的应用[J].农村生态环境，2001，17(1):29-32.

[5] 边振兴，王秋兵，于淼，等.基于景观农业理论的综合土地整理项目规划实证[J].农业工程学报，2008，24(2):95-100.

[6] 骆世明.生态农业的景观布局、循环设计及生物关系重建[J].山西农业大学学报，2008，7(5):463-467.

[7] 郑云开，尤民生.农业景观生物多样性与害虫生态控制[J].生态学报 ，2009 ，29(3):1508-1518.

[8] 孔祥安，李广海，郑锋先，等.青岛崂山主要植被类型及物种丰富度研究[J].中国农学通报，2009，25(10):241-245.

[9] 青岛市农业区划委员会办公室.青岛市综合农业区划[M].青岛:青岛出版社，1988.

[10] 刘洋，李春阳，龙翼.岷江源头区农林复合景观变化对土壤侵蚀强度的影响[J].农业工程学报，2009，25(7):232-236.

[11] 李春平，关文彬，范志平，等.农田防护林生态系统结构研究进展[J].应用生态学报，2003，14(11):2037-2043.

[12] 王礼先，朱金兆.水土保持学[M].北京:中国林业出版社，2005.