校园生态农业闭循环链支持城市农业发展的模式

□马立军

（鹤壁职业技术学院，河南 鹤壁 458030）

近年来，世界上大多数国家都开始关注城市农业发展，重视城市中各个建筑屋顶空间的利用。一些城市开发了屋顶农场，当地政府也为城市屋顶农业提供了减税补贴。屋顶农业的栽培技术、结构材料以及管理养护方面已经积累了一定的经验。我国北京、上海、深圳等城市也相继出台了屋顶农业施工技术规范，对屋顶农业展开探索。我国当前城镇化水平已经接近50%，城市压力不断增大，城市的环境问题、粮食问题、居民生活问题层出不穷。通过农业城市联合规划的思想，能够引导城市开展科学农业活动，打造新型城市空间。通过校园生态农业闭循环链运作，能够为城市农业发展提供理论与实践支持。长期以来，校园屋顶空间属于消极空间，未得到充分和有效的开发利用。将屋顶农业引入校园，提高绿色生态效益，使闲置屋顶空间发挥积极作用，研究农业闭循环链运作模式，为城市农业发展提供经验支持，从而产生经济效益与社会效益。

1 校园屋顶农业闭循环链开发的意义

从经济效益上来看，校园屋顶长期处于裸露状态，遭受日晒雨淋。随着建筑长年使用，紫外线加速防水层老化，导致建筑产生裂缝、损坏。在校园屋顶空间种植各类作物，可以延缓建筑损坏，避免建筑暴露在阳光下产生渗漏、老化等问题。屋顶农业的各类作物可以吸收太阳辐射，整体降低建筑温度，让建筑内部冬暖夏凉，减小温差浮动，减少建筑的能耗，节约资源。农业活动生产所得的各类绿色食品可以经过简单处理供给学校食堂，能够在确保食品安全的前提下节约采购食品的资金。可以售卖多余的蔬果花卉等作物，打造校园绿色品牌。

从社会效益上来看，校园屋顶长期以来属于闲置资源，甚至不被看作为资源，一直凌乱无管理，被当作部分闲置杂物的摆放处。引入屋顶农业后，闲置的屋顶资源被调动起来，灰色的屋顶变得郁郁葱葱，农作物使校园绿化量大幅提高，提供了新的绿源，创新了校园景观，提升了校园生活质量，让师生更亲近自然。学生可以通过参与校园屋顶农业项目提升知识和技术水平，提高动手能力，树立可持续发展观。在屋顶可以进行各类科研和学习交流活动，是传道授业的理想环境。

从生态效益来看，屋顶农业闭循环链中，作物和水能够吸附PM2.5污染颗粒，减少空气中的污染物和大气飘尘，让校园环境更加优质。校园屋顶农业活动也能够吸附建筑屋顶的粉尘，增加空气湿度，调节温度，对于校园内部的微气候来讲是非常有效的调节手段。校园屋顶农业可以将部分雨水截留储存，不需要用来灌溉的水分则逐步蒸发，不仅循环利用水资源，也减少了校内路段积水问题，创造了健康的校园环境。

2 校园生态农业闭循环链设计途径

2.1 校园屋顶种植栽培

在种植栽培区，可分为覆土栽培、容器栽培、廊架栽培、容器育苗区域。根据作物生长特性，在不同区域分类种植。覆土栽培区可以选择生长期较长的作物；容器栽培选择新鲜蔬菜，用废旧轮胎等二次回收材料作为栽培容器，装填保湿和渗水性较好的有机肥料；廊架栽培种植藤本作物。屋顶是相对独立的环境，除草和病虫防治容易控制，注意控制春季病害。尽量减少农药残留，以人工防虫剂、物理防虫为主。容器育苗区可以培育植物的种子，种子发芽后，再移栽到其他区域，确保四季有生产、土壤养分均衡，避免某块土壤大量消耗养分或者某类微量元素失衡而破坏闭循环链的平衡。

除了作物种植，也要引入小型畜类养殖、鱼类养殖等，养殖用的水可以灌溉，畜类粪便可以经过微生物处理作为作物的肥料，根据需求选用微生物发酵设备或者天然发酵堆肥法。将各类新技术引入屋顶农业中，引入太阳能、水循环系统等新型能源管理设备，以智能技术管理屋顶农业，提升闭循环链的技术水平和循环能力。

2.2 校园屋顶循环设备保留

校园屋顶开展生态农业研究实践需要安装部分循环设备，原有的一些建筑设备如果不能移开，也要进行保留维护。在屋顶原有设备的维护上，划分单独区域，用木格栅适当隔离遮挡。格栅的立面旁种植藤本植物，藤本植物渐渐将所有设备掩盖，不仅美观，也减少了设备运转带来的热量、灰尘等污染。部分设备的热量被利用，为需要保温的作物和养殖动物提供热能。在有采光井的屋顶上，用水生植物的培育池将人和采光井隔开，不仅不会遮挡采光井，从建筑内部向外望，采光井位置更加赏心悦目。屋顶设备保留及循环设备保护以能源的循环利用为主要目的，同时也要注意不要影响屋顶其他设备的运作，如有维修维护要求，能够将周边作物移开。

3 校园生态农业闭循环链运作模式

校园生态农业闭循环链的运作需要通过校内多方参与、多方共同管理以及生态农业系统物质循环来支持。在校园内开展生态农业闭循环链研究及各类实践活动，不仅需要教师和学生的积极参与，也需要学校给予足够的支持。生态农业闭循环链的研究与实践需要通过科研、实验、教学、观察、交流等多种活动来实现。在项目管理方面，校区设立以实验管理为主导、联合校园多元人群共同管理的模式。在校的校领导、学生、教师、社团、志愿者等都要参与研究。在校园生态农业系统的物质循环方面，对校园屋顶空间加以改造，设计生态农业运作模式，确保农业活动形成以草养畜、以废造肥、以肥还田的绿色农业闭循环链系统，并且让农产品在生产、加工、运输、回收等多个环节持续运转。

3.1 校内多方参与

校园生态农业闭循环链项目具有校内多方参与的特点，项目充分利用校内条件适宜的建筑屋顶为实践基地，由校区多位教师指导项目开展，由学生、志愿者、社团成员轮流组织维护并运营。因项目未来要推广到城市农业发展模式中，要做好校企联合，从企业中获得技术支持，多个院系共同参与，共享资源。校园内的建筑多为多层建筑，屋顶面积大且平坦，建筑较为集中。利用建筑屋顶开展生态农业闭循环链研究工作，依托这一平台也可以展开生态农业相关的社会调研、新技术实验、参数设计、生态空间打造等多项教学研究活动。校园生态农业闭循环链研究让院系专业间的教研合作更深入和稳定，形成专业化的交叉学科研究梯队，提供屋顶农业建设、技术指导、运营指导等社会服务，将教学、研究、实验相结合，形成科研反哺教研、实践推动教学、教学促进教研的创新机制，形成良好的屋顶农业交流沟通及长效研究平台。

3.2 多方共同管理

校园屋顶农业项目需要由教师、学生、社团、志愿者等共同维护运营。不同院系师生以及不同的人员组织在维护运营过程中起到的作用不同。农业及生态相关专业的教师和学生在闭循环链研究方面提供专业技术指导。为了校园屋顶农业顺利开展运营，研究团队组建了专门的农业研习学社，以社团管理模式模拟城市农业管理模式，接受企业在运营管理方面的建议。招募有志于农业发展的学生志愿者参与农业生产和管理运营工作，形成系统的管理模式、管理制度，充分发挥各个参与组织的积极性。

3.3 生态农业系统的物质循环

生态农业系统进行闭环物质循环活动，大力发展高效农业，形成了以草养畜、以废造肥、以肥养田的绿色循环模式。全面提升屋顶农业的物质循环效率，打造良好的生态环境。在屋顶种植，要考察屋顶环境，结合当地农业生产条件，选定可进行屋顶种植的作物。屋顶循环农场可以种植蔬菜、花卉，搭配养殖部分小型鱼类、家禽等。可放置太阳能电池板，为屋顶农场提供电力。收集作物产生的杂草秸秆等，一部分利用微生物发酵技术进行无害化处理和发酵，形成肥沃的土壤和肥料，而微生物发酵使用的设备以及保存农产品的冰柜会产生废物热能量，这部分能量可以被利用，如用以养殖鱼类。养鱼产生的废水经过生物过滤器，既可以用来滋养灌溉土壤，也可滋养水培蔬菜。部分屋顶项目开发了智能屋顶，将屋顶垫高，种植根部较为发达的作物，将蓄水灌溉系统和智能系统连接起来，根据天气预报来控制和计量蓄水灌溉量。在干燥少雨时节增加灌溉量，在强降雨到来时储存水分，水分也可以进入建筑的循环系统加以利用，或者将多余的水排入污水管道。

屋顶农业涵盖了农业技术、生态循环技术、建筑技术等多个学科的内容。我国的水培、气雾培、物理农业等现代农业种植以及园林园艺技术不断发展，确保屋顶农业向着高技术的方向发展，作物产量和质量也不断提高。屋顶农业采用的层状结构可以起到保障作物生长、排水、防水、蓄水、过滤、隔根作用。

为确保农业活动的可持续性，作物产出后要进行生产、加工、运输、推广，回收利用部分秸秆、垃圾等，建立完整的闭循环系统。屋顶覆土栽培、水培容器种植、鱼类、小型畜类，可以满足多样化农业种植养殖需求，满足科研需求。将产品进行初步清洁、消毒、保鲜处理，经过环保包装进行售卖，打造校园绿色品牌。将收获的蔬果花卉进行分类，一部分售卖，一部分用来装饰屋顶农场参观活动现场，师生可以将屋顶农场作为自习或休闲娱乐的场地[1]。不断升级屋顶农业，形成生态闭循环链，提高数字化、智能化水平，强化太阳能、蓄水循环等绿色能源资源利用手段。我国已经有一批企业专门从事屋顶农业打造，将屋顶绿化发展为屋顶农业，让农业技术、建筑技术、生态循环技术有机融合，形成城市农业发展的重头戏。

4 校园生态农业闭循环链支持城市农业发展策略

4.1 城市屋顶农业推广建议

采用CSA 商业模式来进行城市屋顶农业推广。CSA 就是community support agriculture，即社区支持的农业活动。我国民众越来越关注食品安全问题，人们对绿色生态产品的需求不断增加。在校园中展开生态农业闭循环链研究与实践，推广到城市中，企业利用各类建筑的屋顶打造屋顶生态农场，满足居民对有机农产品的需求，加强居民与农场、农产品、市场的联系，可实现小型化、点对点营销，减少运输、销售推广环节的成本。部分城市已开展此类活动，居委会和物业公司进行招标，符合要求的企业打造小范围的屋顶农业并开展运营管理。根据小区居民的意愿打理农场，共担风险，分享利润，打造新型创新屋顶农业模式[2]。

4.2 城市屋顶农业发展模式

要想城市屋顶农业不断发展，必须提升屋顶农业的社会效益、经济效益、生态效益，才能做到可持续、长期、稳定延续生产。当前单一的作物种植、养殖业的经济效益不断被压缩，并且传统农业存在资源利用率较低的问题，不利于在城市中开展。尝试将屋顶农业打造成为更多居民提供服务的平台，带来更大经济效益、生态效益和社会效益。例如校企合作、研究所与企业合作共同打造屋顶农业工程，将院校研究所的各类先进技术率先应用在屋顶农场中，提升农场科技水平的同时，也为技术的大规模投产提供了实验数据支持；由艺术设计、园艺设计、娱乐活动等组织介入，将农业生产与美学生活联系起来，形成“屋顶农业+艺术鉴赏”“屋顶农业+娱乐”“屋顶农业+休闲餐饮”等一系列经营模式。屋顶农业和各类艺术展览、餐厅、集市、小型演出、健身会馆等结合，吸引城市居民前来参观体验，为屋顶农业带来附加经济效益[3]。

4.3 城市屋顶农业政策保障

参考国外的先进经验，结合我国实际，在城市农业发展方面，政策支持和法律法规的指引必不可少。首先，对城市屋顶农业要加以激励，设置约束政策。政府加大对城市屋顶农业的补贴力度，增加相关推广宣传，出台法律法规规范屋顶农业发展[4]。对于屋顶农业的生态环保效应，应加大宣传推广力度，配合当前国家碳中和战略思想，支持城市农业发展，提高资源利用率。其次，在新建筑建设方面，政策和法规上规定开发商、建设单位对屋顶平台进行生态化打造，根据新型屋顶使用需求，做好承重、防水、排水等技术工作，为后期开展屋顶农业活动提供支持。再次，在城市总体规划中，将城市农业发展纳入其中，特别是高效利用现有资源的屋顶农业事业，调动城市闲置资源，形成城市内部生态循环，配备必要的保障设施，明确屋顶农业发展目标，以中长期为考量完善屋顶农业发展实施细则[5]。最后，对于城市不同的建筑群、建筑类型，采用不同的推广发展战略。鼓励并引导住宅建筑开展屋顶农业，公共建筑可进行屋顶农业休闲事业，商业建筑可以以奖代补，评选商业区域最美屋顶农场、屋顶花园、屋顶休闲项目等，增强商业区的竞争力。

5 结束语

我国大学校园的生态农业闭循环链研究中，引入屋顶农业高效利用空间，为生态农业提供支持，同时打造丰富多彩的建筑空间。发展屋顶农业，为城市农业发展打下良好的基础，获得经济效益、社会效益，伴生生态效益，让城市环境更加美好、更加宜居，城市资源利用率更高。在校园内开展农业闭循环链生态研究实践活动，能够提升学校的研究能力与影响力，为大学生态建设打造可持续发展模式，为城市生态建设提供经验与借鉴。