——永续设计理念——
“Permaculture”是合成词:“永续”(Permanent)和“栽培”(Culture),也有人译成“永续耕作”或“永 续文化”,台湾学者常译成“朴门永续”[6]。它最早 由比尔·莫里森 (Bill Mollison) 和大 卫·霍姆格伦 (David Holmgren) 于 20 世纪 70 年代中期提出,是从多年生植 物栽培为基础的农业系统出发,模仿自 然生态系统的运作模式。
国外对于“Permaculture”的研究 经历了由农业和环境系统设计发展到人 类社区设计的过程。比尔·莫里森指出, “Permaculture”是一个整合的设计体 系,而不是简单的花园农业系统 [7]。从 这个角度看,将“Permaculture”译成 永续耕作或永续农业,仍然是停留在农 业生产系统层面,而不能完全表达出其 本身的生态设计、系统设计的内涵及意 义。因此,本文将“Permaculture”翻 译成永续设计,作为一种以可持续发展 为核心目标,将人类社区与自然生态系 统作为整体进行设计的理念和方法。
——永续设计理念的发展历程——
20 世纪以后,西方发达国家相继从传统农业阶段步入以高投入、高产 出为特点,依靠石油动力机械、投入大 量农药和化肥达到增产目的的现代农业 阶段。利益的驱使导致这种“无续”的 农业给生态环境带来一系列毁灭性的打 击。面对各种生态灾难,人们开始重新 审视所谓的“现代农业”发展模式,并 引发了全球对可持续农业发展模式的思 考与探索。
这一理论受到了比尔·莫里森等人 的极大认可和重视,被认为是永续设计理 论发展的早期萌芽,“免耕 (No-till)” 原则也成为永续农业方式不同于有机农业 方式的重要方面 [7]。此外,多年生农业、 经济作物栽培、土壤改善、本土物种利用、 自然耕作技术、有机农业和园艺农业等 20 世纪 70 年代前后出现的一系列概念、 运动或技术模式等,都对永续设计理念 的产生和发展起到了重要的作用。
20 世纪 70 年代,比尔·莫里森在 前人研究的基础上,提出永续设计的理 念,试图创造“可持续的人类环境设 计系统”,即一个具有自我维持和演化 的能力,根据当地自然地理条件和物种 特征,涉及乔灌木、禽畜、农作物、草 场和林地等系统要素在内的完整生态系 统,可以极大地保持生物多样性和稳定 性。该系统内的各个要素充分利用各自 的特性和位置,使物质和能量健康地循 环运作,系统自给自足,不需要用农药 和化肥来消除病虫害与补充肥力,是一 种可持续的农业社区发展模式。
20 世纪 80 年代,永续设计理念在 国外得到普及,其涵义也越来越宽泛, 普遍认为永续设计是一种可以应用于食 品生产、土地利用和社区营造等方面的 系统的、综合的设计方法。与传统农业 不同的是,永续设计更加强调社区和生 态的恢复力,适用尺度可以从阳台到农 场、从城市到旷野;它是为可持续环境 提供服务的系统,满足食物、能源、住 所等物质和非物质的需求,提供支撑它 们的社会和经济基础设施。因此,永续 设计还是一门在人类、土地以及动植物 之间建立连接关系的艺术 [8-9]。永续设 计的应用,有助于改善整个系统内部各 个要素之间的竞争与合作关系。因此, 永续设计必须综合利用生物学、生态学 和农学,结合建筑设计和工程学,在实 践中重新设计可持续的居住和生活方 式。
——永续设计的原则——
永续设计的原则包括伦理原则和设计原则两方面。 伦理原则作为一种哲学指南,体现于永续设计的诸多方面:关注地球 (Care for the earth )、关注人类 (Care for the people)、平等共享 (Fair share)。 每一项原则都基于各自丰富的理论实 践,但又有着共同的基础和核心。从某 种程度而言,永续设计可以说是一系列 有关环境理论、保护意识和创新理念的 集合,引导着全球范围的新型都市农业 和社区农园的实践活动 [9]。
比尔·莫里森最早提出永续设计的 几个主要设计原则,包括最低限度的外 部能量需求、废物的安全处理、低维护 与低投入的建筑结构和场地、保证水源 的供应和储存、能源的控制和引导、满 足食品供应的自足性等。而目前研究领 域中普遍应用的是大卫·霍姆格伦在其 著作《永续设计的本质》(Essence of Permaculture) 中论述的 12 项原则:观 察与互动、获取及保存能源、获得一定 收益、进行自我调剂并接受反哺、使用 和珍惜可再生能源、节能和废物再利用、 从模式到细节的设计、整体而非分离、 小而慢的解决方式、多样性的价值、运 用和重视边界的价值、创造性的利用和 改变。其中,前 6 项原则从要素和个体 的角度对设计过程中可操作部分进行约 束,偏向于微观层面;后 6 项原则从严 密的系统角度分析设计过程中的自我管 理,并提供宏观性指导。
以上各项原则是相互联系、相辅相 成的。在实际应用中,应统筹好各项原则, 使各个要素与自然能量流共同协作,在 系统运作过程中达到效率最大化 [10-11]。
——永续设计的方法和过程——
基于上述原则,在永续设计中,每 一个功能需求都由多种组成要素来共 同完成,同时每一个组成要素也都具 有多功能性。为了更好地统合各个要 素,永续设计一般采用生态分区 (Zones Design) 的设计方法。生态分区是按照 土地的基本用途及其生态功能的不同所 划分的区域,以土地利用的适宜性为基 础,结合人们生活和劳作的需要,根据 生态结构和功能相近的原则划定。生态 分区的目的是为了协调系统各要素之间 的矛盾,优化相关功能用地间的联系及 使用效率,使人们的生产、生活更符合 生态学原理 ( 表 1)。
生态分区涉及的内容包括住宅、基 建设施、农业活动、可再生能源利用系 统、垃圾循环系统、废水处理系统、生 态厕所及绿色经济等。生态分区基于需 要和劳作的强度来安排生态因素,考虑
对动植物及基础设施进行巡视和管理的 频度,以及对其加以利用的频度。永续 设计通过综合协调各个分区的功能达到 整体设计的目标。
生态分区的概念模式可以设想为一 系列的同心圆,最中心是家庭或住宅的 核心活动范围,向外是经常涉足和高强 度管理的区域,最外层是几乎无人管理 的自然区域。实际上,分区模式往往是 根据使用权、场地特点 ( 如地形、坡度、 土壤和水文条件等 )、当地能源的类型 及技术设施等灵活确定的[12] 。
高效的能源利用规划是建立在科学 的生态分区基础上的,每个分区的设计 都应尽量遵循生态原则,不同种类的动 植物需要合理分布以利于系统循环运 作。分区的选址取决于对地形、植被和 自然排水方式的具体分析,须充分利用 风能、太阳能等自然能源,降低外部需 求以及人工和成本投入,达到能源利用 最大化的目标。选择建房位置时要充分 考虑朝向、日照、风向及水资源等自然 物理条件,使房屋在消耗能量的同时产 生能量,成为自我维持的建筑。此外, 利用多年生植物和成熟区混养的方法也 是永续设计中的一个重要策略 [7,9]。
永续设计的各个要素模拟生态系统 的各种组织关系,把生物与非生物个体 联系在一起,通过功能互助,达到空间 的高效利用和能量的集约利用。通过循环利用机制减少生态系统的营养流失, 强化废弃物的安全处理,最终为花园提 供营养供给。
永续设计的过程与一般的设计过程 没有太多的不同:明确的目标—资源及 场地的分析 ( 保护分水岭、等高线和坡 地等 )—基地的功能分析—物种选择— 时间设计—预算—核对最初目标。
朴门系统应用范围广泛,小到营建菜园、可持续住 宅,大到农场规划、生态保育、社区建立等不同尺度的 系统建设,较为著名的案例是杰夫罗顿(Geoff Lawton) 在约旦进行的绿色沙漠(Green the Desert)项目,借助 朴门设计理念,利用 4 年时间,将相当贫瘠、盐碱化十 分严重的沙漠土壤变成了欣欣向荣的绿洲。主要手段 为:第一,收集雨水,即沿着总长 1500km 的等高线,开 挖一条可收集雨水的沟渠;第二,遮蔽与覆盖,在沟渠 两边种植各种遮蔽植物,增加农田覆盖物等方式,最大 程度减少水分的蒸发;第三,不同树种伴生种植,依照 树木对于水分的需求排列种植,先种当地适应树种椰 枣树,再依序栽种无花果、石榴树、芭乐树、桑树、柑桔 等,创造食物森林(Food Forest),利用香蕉树的蒸腾作 用,制造香蕉圈改变小气候,在香蕉圈中种植需要的树 种。
朴门系统所倡导的是就近取材,依托当地的自然 条件和资源,结合朴门的设计模式,利用最低的人力成 本和投入,创造出高生产力的生境。
按照莫利森在《永续农业概论》绪论中的表述,永续农业的目标是创建一个生态学上合理的并且经济上可行的农村乃至城市的生活支持系统,该系统利用动、植物的固有性质并 结合景观和建筑物的自然特性,能提供自身所需要的东西,不进行过分开发也不产生污染, 因此从长远来说是可持续的。
(一)以人类活动为中心,将系统内的各种要素进行分区规划
将农场或庄园,乃至整个村庄或社区作为一个整体,以人类的活动为中心,根据人需 要作业的频繁程度,进行各个生产要素(即动植物或建筑物)的分区规划。在一般情况下, 是以住宅或者村庄等为中心的带状(或同心圆)模式:区域 I 接近住宅,是最受控制且每天 一定要去的地方,如温室、菜园、苗圃、小型动物饲养室在此区域。区域 II 安排需要经常照 料的动植物单元,如小果树、奶牛饲养区等。区域 III 是主要农牧区,种植农作物、果园、人 工林地,肉类动物、圈养牲畜的大牧场和为动物提供草料的大树。区域 IV 处于半管理半 野生状态,主要用于草业和林产品生产。区域 V 是在土地足够大的条件下,不加人工设计 的“野生的”自然生态系统,作为野生生物、鸟类和自然的一个走廊。
在实践中,设计时还需考虑地形、地势条件的适宜性,尤其是在区域中有多个住宅中 心时,带状分区结构就要改变成为更加复杂的网状结构。
(二)以产量和稳定性为目标,建立以多年生植物为主体的生物多样性系统
莫利森在长期的实践中,积累了丰富的生物生态学知识,有关在不同的气候带、不同 的季节适合菜园、果园、农田、草地种植的种类,译著中经常提及的植物有 400 种之多。永 续农业把区域内生物资源的积累当作一种长期的投资,但是这些生物的布局必须经过精 心设计。
首先,在选择生物要素时,必须考虑其需求可由系统内其他要素产生,而其产出能满 足多种功能。如选择一种植物并种植在合适的地段,要使其在食物、燃料、动物草料、棚 架、防风林、地表覆盖、土壤调节剂、防火阻燃、气候缓冲、侵蚀控制、野生生物栖息等方面 发挥至少两种以上功能。
第二,在配置生物要素时,必须考虑有利于增强系统中要素之间的功能连接和协同。 选择那些种间有互利作用又符合系统目标的生物搭配种植,并逐渐发展乔木、灌木和草本
结合的多年生植物群落。通过系统中安排有培肥地力、控制病虫害等功能的植物搭配,以 及通过动物在农田中轮流共生的“动物拖拉机”模式,减少对机械、化肥、农药的需求。
第三,人工创造多元化环境,增加生态位。永续农业创造了很多在田间、水域和建筑 物中增加边缘效应的模式,从而增加适宜生物种类和各种生物累加的总产量。如所创造 的菜园“螺旋立体种植床”,造成上下部、阴阳面不同的光温水小气候条件,在很小面积上 就可以满足家庭对数十种香料类蔬菜的需求。
(三)以能量高效利用为核心,进行建筑物与相关要素的整体节能设计
永续农业强调对于住宅、温室等附属建筑物、小型设施的节能设计,使得阳光、水、风 乃至粪肥等能量流出系统以前及时保存并以不同方式在不同地方被再利用。
针对不同气候带的特点,提出了建筑物从地段选择、结构布局、自然(生物质)保温材料 选择,到建筑物与其他要素的联系,建筑物如何防止火灾、洪水和飓风等方面的生态设计理 念。如住宅与庭院菜园一体、沐浴房与温室一体的结构,结合建筑结构、植物种类及种植方 式的配置,用以协调住宅与植物之间在透光和遮阴、冬天保温和夏季降温之间的矛盾。
对于区域内小水坝、分流渠、洼沟乃至家庭水藏等小水利设施的设计,以尽可能拦截 地表径流为原则,使降水能够充分保留在系统内,并且多次利用。而生活废水则经过油脂 分离器过滤等技术用于灌溉菜园。
(四)以农产品就近供给为目标,建立制度配套的和谐社区系统
永续农业不满足于仅仅是提供农产品家庭自给自足,而是发展面向整个社区的供需 系统。为此,设计了一套郊区以社区为单位包括从产品、土地、信息和财政资源获得的制 度和策略。如建立从生产者与消费者之间的商品供需的链接、会员制的农场俱乐部、实物 交易制度、用工交换系统、社区废弃物品的回收制度,到区域自我贷款信托、地方经济自主 协会,乃至道德信用社等等,以增进社区内的联系和发展。
把食物生产带回到城市中是永续农业的又一个重要理念。所有城市都有未被合理利 用的开放的土地可以用作食物生产区。如过多的公园草坪可以用可食用并具有景观功能 的草本植物来取代,工业区附近可以建立由用材林和果树组成的城市林地,社区的公园草 地可以种植由灌木和草本混合的食物性植物。永续农业还设计了为城市家庭小空间种植 蔬菜乃至小果树的多种种植模式。通过这些策略,将永续农业向多维度和多方向推进。
□ 王雅雯,张天新，永续设计理念下的社区农园布局形态
沈冰洁,斯 震，基于 Permaculture 理论家庭生态园艺系统应用模式构建
李萍萍，一种生态伦理替代学说——永续农业及其设计中的生态思想分析
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