城郊农业作为旱区城市重要的生态安全屏障, 提供生态服务是其首要功能。在西部干旱和半干旱地区, 干旱少雨, 水资源匮乏, 土壤贫瘠, 植被覆盖率低, 加之受传统城郊农业发展模式的影响, 以粮食生产为主, 林草占地比例过小, 且大量使用化肥、农药和农膜, 造成环境污染、水土流失、土地退化和生产力下降的恶性循环。旱区生态条件在理论和实践上都不允许进行反复的耕翻种植, 需调整传统的城郊农业种植结构, 退耕还草, 以水土保持、涵养水源、防风阻沙、调节气候、净化空气、消纳废弃物和缓冲消除工业污染等生态服务功能为基础, 发展环保型、资源节约型和环境友好型的生态农业, 建立农林牧耦合的补偿机制, 形成生态适宜、经济合理、功能互补的发展模式, 实现强化城郊农业生态涵养功能和有效提升城市生态涵养能力的目标。

现代城郊农业具有生态化、产业化、集约化和科技化的特征, 高效、优质和环保生产是其发展的基本要求。根据旱区资源特征和生态经济学原理, 基于庆阳市城郊地区生态系统承载力水平, 运用先进的科学技术和现代化的管理手段, 以生态保育、环境保护为前提, 建立高效、优质和环保的城郊农业生产模式和有效的城郊农业产业服务体系, 将种植业与林果业、养殖业和加工业有机地结合起来, 实施粮、林、果、草和畜耦合生产, 发展优质花卉、水果、畜禽等农业特色产业, 在时间和空间上形成多序列和多层次的多维结构, 改善城郊农业系统能量的转换率和资源循环利用率, 提高种植业和养殖业的生产水平及综合效益, 防止农业废弃物对城市生态环境的污染, 形成生态与经济的协调发展。

城郊农业特殊的区位优势、完善的要素市场及发达的信息交通, 具有发展休闲观光旅游农业的优越条件。因此, 充分挖掘城郊农业的生态景观和农业人文景观价值, 围绕郊区的田园风光、乡村景观、特殊养殖和农家乐, 将农业种植、畜牧养殖、林果鉴赏与休闲和特色旅游等结合起来, 发展休闲、观光旅游农业, 不仅能为城市居民提供绿色休闲空间, 而且能提高城郊农业的附加值, 减少农业的环境风险。

按照近郊区、中郊区和远郊区的空间布局思路, 结合西峰区制定的2009-2020年土地利用总体规划, 以城市为核心, 界定近郊、中郊和远郊农业功能的辐射区, 确定不同区的主导功能。近郊区以生态保育、中郊区以林果生产和远郊区以畜牧生产为主导功能, 在平原、沟壑和山地区利用生物间生态位的差异和物种对资源利用的互补性^[18], 构建以主导功能为核心, 多功能、多产业耦合的立体复合生态经济圈(图1)。

图1

Fig.1

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	图1 庆阳市西峰区城郊农业功能空间布局Fig.1 Spatial layout of urban agricultural function in the Xifeng District of Qingyang City

传统的旱区城郊农业以粮食生产为主, 产业结构单一, 土地利用结构中林草地比例较低, 一些不宜种植农作物的山地被开垦为农田, 广种薄收, 通过大量农药化肥的使用来提高产量, 不仅造成了严重的水土流失, 而且污染了水源, 对城市生态环境产生负面影响。因此, 依据庆阳市西峰旱区城郊农业资源的特点, 调整传统的农业二元结构种植结构, 利用种植业、养殖业和林果业及相关产业的时位差潜能, 综合应用资源、技术、信息、政策和管理等措施, 在功能、产业和空间上合理配置农业资源, 发挥系统在时序性、空间格局和生态过程中的相互增强作用, 形成有多层次、全方位的耦合结构(图2)。

图2

Fig.2

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	图2 庆阳市西峰区城郊农业耦合结构Fig.2 Couple structure of urban agricultural in Xifeng District in Qingyang City

1)功能耦合结构:庆阳市西峰区城郊属于半干旱地区, 自然生态经济条件十分脆弱, 水资源匮乏, 植被覆盖率低, 土壤贫瘠, 水土流失严重, 脆弱而敏感的生态条件在理论和实践上都不允许对其进行反复的耕翻种植, 属不宜进行大田农耕生产的区域。因此, 无论从资源特征, 还是从生态环境要求, 都必须将以粮食生产为主的单一功能结构转变为以生态涵养为基础, 高效优质和环保生产为主导和休闲观光旅游为特色的耦合功能结构, 是维持庆阳市西峰区城郊农业可持续发展的关键。

2)空间耦合结构:根据近郊、中郊和远郊区的功能定位及宜农则农、宜草则草、宜林则林的原则, 合理地开发利用平原、丘陵和山地资源, 通过建立农-林-草-畜耦合的生产经营结构, 使植物生产与家畜生产形成合理的时空配置及系统耦合效应, 以提高城郊农业资源的综合利用效率, 实现生态效益与经济和社会效益双赢的目标^[19]。

3)产业耦合结构:以土、草、畜、粮、经、饲一体化经营为宗旨, 将种植资源、林果资源、草畜资源及系统外输入资源耦合, 形成以园林业、草畜业、林果业、加工业、生态农业、设施农业、观光农业及其相关产业为主体的城郊农业产业链及资源与产业之间的循环链网结构^{[20, 21, 22]}, 使之成为能流、物流、信息流、资源流和价值流耦合的高效生态经济区。因此, 依据庆阳市西峰区的地理地形特征、水热条件、交通条件及城市生态建设需要, 按照近郊区、中郊区和远郊区农业区位布局结构, 对城郊农业资源和产业结构进行调整和配置(表1)。

旱区城郊农业是一种生态系统与社会经济系统的耦合体, 如何协调和处理好农业生态系统与城市生态经济系统之间功能的互补与耦合关系, 是建立生态适宜、资源循环、经济合理和功能互补耦合发展模式的关键^[18]。因此, 从时空分布与资源的循环利用方面, 完善庆阳市西峰城郊农业的产业结构, 形成农、林、果、草、畜禽的复合生产体系, 利用先进的农业生产技术, 形成适宜于旱区城郊农业资源特征的发展模式。由于庆阳市西峰区的农业土地以平原、沟壑和山地为主, 地形特征决定了其城郊农业耦合发展模式具有多功能性。因此, 依据西峰区的生态经济条件和地理地形特征差异, 从系统功能耦合、产业耦合和空间耦合角度, 集成高效水保技术、高质生产技术、污染控制技术和综合管理技术^[23], 在近郊区、中郊区和远郊区设计3种耦合发展模式(图3)。

图3

Fig.3

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	图3 庆阳市西峰区城郊农业耦合发展模式Fig.3 Couple development model of urban agricultural in the Xifeng District of Qingyang City

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 庆阳市西峰区城郊土地资源与产业配置结构 Table 1 Collocation of urban land resources and industry structure in Xifeng District of Qingyang City 区域 Region 面积 Area/hm2 产业 Industry 土地类型 Land type 面积比例 Area proportion 生产内容 Production content 近郊区 Inner suburb 12 584 园林业、林果业、设施农业、观光农业等。 garden forestry, fruit, facility agriculture, sightseeing agriculture, etc. 平原 Plain 35% 花卉、蔬菜等。 flower, vegetable, etc. 沟壑 Valleys 28% 果树、休闲农庄等。 fruit tree, leisure farm, etc. 山地 Mountains 37% 环保林草、园林景观等。 grass and forest of environment protection, landscape architectureet, etc. 中郊区 Middle suburb 18 875 林果业、草畜业、加工业、设施农业、观光农业等。 grass, animal, and fruitagriculture, sightseeing agriculture, etc. 平原 Plain 30% 栽培草地、奶牛养殖、温室大棚、加工厂等。 grassland, cattle breeding, greenhouse, processing plant, etc. 沟壑 Valleys 25% 果树、中药材、绿化苗木等 。 fruit tree, Chinese medicinal nursery stock, etc. 山地 Mountains 45% 特色养殖、环保林草等。 special animal farming, grass and forest of environment protection, etc. 远郊区 Outer suburb 31 460 林果业、草畜业、设施农业、观光农业、生态农业等。 gGrass, animal, and fruit agriculture, sightseeing agriculture, etc. 平原 Plain 36% 栽培草地、家禽畜养殖、农家乐等。 grassland, poultry and animalproduction, agritourism, etc. 沟壑 Valleys 16% 果树、粮油作物、温室大棚等。 fruit tree, grain and crop, greenhouse, etc. 山地 Mountain 48% 环保林草、猪、肉牛、羊养殖等。 grass and forest under environmental protection, breeding of pigs, cattle, and sheep, etc.

表1 庆阳市西峰区城郊土地资源与产业配置结构 Table 1 Collocation of urban land resources and industry structure in Xifeng District of Qingyang City

3.2.1 高效林草植被恢复生态保育模式 通过天然植被恢复工程、水土保持工程、防护林草工程、草地畜牧业工程、绿化苗木工程和土壤改良工程等一系列生态保育项目, 在荒山荒坡和沟壑荒滩种植林、果、草, 引种耐旱性林草品种, 应用滴灌、保水剂、抗旱剂等栽培和管理措施, 提高水资源的利用率。根据功能区建设的要求, 在近郊以园林景观为主, 经济作物和果树配置为辅, 发展特色养殖; 在中郊以高新、设施农业和加工业为主, 辅之以果树、经济作物配置, 发展观光农业; 在远郊以生态农业和草畜业为主, 实施草地农业, 进行保护性耕作。该模式建立与实施, 对提高区域的植被覆盖率、改善和恢复城郊生态系统的健康条件、增加城郊地区农民的经济收入, 在理论和实践上均具有重要的作用^[24]。最终在近郊区、中郊区和远郊区建立起绿色空间区域, 构成多层次的生态保育网状辐射结构, 利用生物、环境自我循环等原理, 阻滞和吸收城市产生的污染物, 净化和改善城市及周边地区的生态环境, 为城市提供生态安全屏障, 为城郊农业的可持续发展提高良好的生态支撑^[25]。该模式适宜在远郊区的山地和沟壑区, 土壤肥力差, 水土流失严重, 不适宜开展大田农耕生产, 以水土涵养和生态保育为重点的区域实施。

3.2.2 高质粮-果-草-畜耦合生产模式 结合高效林草植被恢复生态保育模式, 转变农业发展方式, 走特色、优质和生态的农产品生产道路。在传统种植业结构中, 引入经果、草、畜因子, 在果园生草, 建立果草禽复合生态系统^[26], 构建适合于城郊条件的“ 粮-果-草-畜” 复合的耦合生产模式。采用先进的农业生产技术, 通过实施生物、农艺、工程和管理等多种节水措施, 发展生态农业、设施农业, 生态畜牧业, 实现有限的水土资源的高效合理地利用, 来提高城郊土地的综合生产能力。在中郊区的果园地中, 根据物种对资

源利用的互补性, 利用生物间生态位的差异, 引进名、特、优、新为主的经济林果和畜禽等品种, 加大畜禽粪便的污染治理, 加强农牧果业废弃物的循环利用, 减少化肥、农药和地面用量, 按照无公害农产品、绿色食品和有机食品的技术要求规范要求, 生产优质农果畜禽产品, 为城市提供无公害绿色农产品。同时, 在城郊地区建立生态农业示范区、高新生态农业开发区和生态农业科技园等示范推广基地, 加快农业技术的产业化转化, 形成以乳制品生产加工、绿色果菜生产加工、草畜产品生产加工、粮食转化加工等产业为主的农业产业链, 促进各种农、果、草、畜产品的转化增值, 提高产业延伸效益^{[19, 23]}。

3.2.3 休闲观光文化拓展模式 基于高效林草植被恢复生态保育模式和高质粮-果-草-畜耦合生产模式, 依托园林、水果和草畜等特色产业基地, 发展以特色农、果、畜产品为主体的农家乐、休闲农庄。该模式适宜近郊、中郊和远郊区, 交通便利的区域实施。把当地的民俗特色、历史文化特征、自然生态景观, 与现代农业景观结合^[18], 拓展城郊农业的文化功能, 挖掘文化内涵, 开发特色产品, 充分利用城市的资本、设施和科技优势, 开展教育农业、体验农业、采摘农业、假日花市、观光牧场、森林游乐和新技术示范等等体验式度假、观光、休闲的旅游产业, 将观光休闲与农业结构优化、乡村美化互动推进, 以设施农业、庭园经济与休闲文化耦合, 延长城郊农业产业链。

城郊区作为城市与农村的过渡带, 城郊农业是一种在一定范围内的动态农业地域类型, 不同于传统的农区农业, 具有特殊的区位优势和拓展农业功能的城市需求。城郊农业与农区农业的区别在于其多功能性, 除了提供经济产品外, 还具有水源涵养、缓冲消除城镇工业污染、净化城乡空气、美化环境、观光休闲、旅游、科普和文化传承等生态服务功能, 是城市及城郊区可持续发展的天然生态屏障。城郊农业以生态保育和环境保护为前提, 经济发展为重点, 强调经济、生态和社会效益的综合发展^{[3, 18, 27]}。因此, 在对城郊农业进行功能定位和空间布局时, 从资源特征和生态安全的要求出发, 调整其传统的二元种植结构, 明确城郊农业生态系统在经济发展中的功能定位, 利用城郊区的区位优势和功能特点, 统筹考虑生态屏障保护和经济发展的关系, 科学地制定城乡一体化的功能互补式的规划方案, 对城郊农业资源进行重新配置, 优化农业资源利用结构, 合理开发利用不同土地类型的资源禀赋, 合理布局生产要素, 调整城郊农业生产和生态保护格局, 由粗放低效向集约高效转变, 形成功能、空间、产业和技术集成的循环增值耦合效应, 不但解决了城市的生态问题, 满足了城市居民对绿色生存空间的需求, 促进了城郊农民的产业转型^[28]。当前, 我国的新农村建设和城镇化发展政策, 为城郊农业功能的拓展创造了有利条件和空间, 城郊多功能农业的发展已被纳入生态城市建设的目标, 依托城郊的区位、交通、通信和生产要素市场便利的优势, 树立先进的城郊农业理念, 引导城市的资本、技术和人才等现代农业生产要素向郊区地区集聚^{[18, 29]}, 以带动和促进城市生态、经济和社会的可持续发展。

西北部旱区传统的城郊农业模式是以种植业为主, 林果业和草畜业为辅的农业生产模式, 粗放的生产模式在客观上形成了城郊农业的生态服务功能单一, 造成了水土流失、土地退化、效益降低和环境污染等一系列的生态、经济和社会问题。因此, 树立生态经济协调发展观, 明确城郊农业在城市生态安全和区域经济发展中的主导功能, 细化区域布局, 优化产业结构, 构建兼顾生态涵养与高效优质生产的耦合模式, 在保护生态环境的基础上, 发展高效城郊农业, 是提高农业资源利用效率、改善生态环境、增加农民经济收入和提升城市和城郊区人民生活质量的关键环节。

西北旱区城郊生态涵养与高质生产耦合模式是依据生态经济学原理, 建立农业资源与农业产业之间的循环链网结构, 将农田系统与林果业和草地畜牧业系统有机耦合, 产业之间优势互补, 消除系统相悖态势, 使城郊农业资源在功能、产业和时空上多层次、多级别的循环利用和能量的扩大流动^[30], 从而大幅度提高城郊农业的生产水平, 实现功能耦合、产业耦合和空间耦合的综合效应。目前, 庆阳市西峰区的城郊农业还处于比较低级的水平, 林草面积比例小, 果园老化, 农业生产布局不合理, 生产资料、生产技术与服务比较落后, 产业化程度低, 现代城郊农业发展模式还不成熟, 缺乏对市场信息、集约生产、污染物处理和技术集成等方面的研究和应用。因此, 需要在政府的科学规划和财政投入的引导下, 创造良好的制度环境, 搭建多元化的市场投资格局, 依托城市的资本、设施、科技和劳力优势, 开展由政府部门、研究开发单位、农民合作组织、市场信息机构和投资企业等多部门参与的高新农业技术研究, 大力推广绿色农产品生产加工技术, 加强高效新型农作物、林果和畜禽等育种技术的开发研究, 规范化农业废弃物的循环利用, 构建特色观光旅游的物质基础, 实现生态文明与高效优质生产的耦合。

西北旱区城郊农业的可持续发展需以科技创新为支撑、先进管理制度和政策配套为基础、技术集成为依托和资金投入为驱动。因此, 从种植、种质资源、农产品品牌塑造、休闲农业市场化、产品加工、投资项目、制度建设、模式创新、政策和管理等方面进行创新, 培育或引进名、优、特、奇农果畜品种^[31], 应用先进的制度与管理理念, 建立高效优质的生态型农业产业, 配套城郊农业发展的科技服务体系, 完善城郊农业发展的优惠政策与支撑保障体系, 以促进城郊农业向生态化、产业化、高科技化和规模化方向发展。

由于庆阳市西峰区在城乡规划布局、农业产业发展、生态环境建设等方面还处于起步阶段, 城郊农业的生态功能、观光休闲功能和文化娱乐功能等的开发利用相对滞后。因此, 需要在政府统筹规划和引导下, 组织相关科研和大专院校进行相关技术的研发, 并在政策、信息和资金上给予倾斜与支持, 发挥区域资源比较优势, 充分利用当地的优势资源, 发掘农业光观旅游文化资源, 通过经济、法律和行政的调节手段, 营造良好的投资环境, 采取多渠道多层次多元化的投资机制, 建立各项有利于城郊高效生态农业发展的配套机制和保障机制, 推动半干旱地区农业生态、经济和社会的可持续发展。