林 怡 葉 菁 劉岑薇 王義祥*

(1.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，福州 350003；2.福建省紅壤山地農(nóng)業(yè)生態(tài)過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福州 350013)

農(nóng)林復(fù)合經(jīng)營(yíng)是生態(tài)農(nóng)業(yè)的一個(gè)重要模式,果園作為一種人工種植系統(tǒng)，具有發(fā)展立體復(fù)合經(jīng)營(yíng)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。根據(jù)間套作種類的不同，果園復(fù)合經(jīng)營(yíng)主要模式有果-草、果-糧、果-菜、果-藥、果-菌等。果-菌復(fù)合經(jīng)營(yíng)是因地制宜，利用林下隱蔽環(huán)境種植木耳、平菇、竹蓀、靈芝等食藥用菌的一種極富特色的高效生態(tài)模式，不僅可提高資源利用率，同時(shí)兼顧生態(tài)效益。近年來在福建發(fā)展的設(shè)施葡萄-菌復(fù)合生產(chǎn)模式，結(jié)合食用菌產(chǎn)業(yè)設(shè)施化、工廠化生產(chǎn)特點(diǎn)，在果樹設(shè)施栽培系統(tǒng)中引入食用菌生產(chǎn)環(huán)節(jié)，促進(jìn)其在高投入、高產(chǎn)出的同時(shí)保障高效益、可持續(xù)發(fā)展。設(shè)施葡萄栽培技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)一步推動(dòng)了設(shè)施葡萄種植優(yōu)質(zhì)化、集約化、高效化經(jīng)營(yíng)模式，在“葡萄-食用菌”復(fù)合系統(tǒng)生態(tài)種植方面取得了成果。研究主要集中在食用菌套作高產(chǎn)栽培技術(shù)、套作食用菌對(duì)葡萄子系統(tǒng)和土壤子系統(tǒng)的效應(yīng)，以及葡萄枝條循環(huán)生產(chǎn)食用菌等方面，對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的研究也多集中在產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益上，對(duì)系統(tǒng)的持續(xù)性研究多體現(xiàn)在土壤子系統(tǒng)領(lǐng)域，對(duì)“葡萄-食用菌”復(fù)合系統(tǒng)的生產(chǎn)效率和可持續(xù)性的研究則尚未見報(bào)道。

生態(tài)經(jīng)濟(jì)是考量一個(gè)生產(chǎn)模式的推廣力度和接受程度的重要指標(biāo)，美國(guó)生態(tài)學(xué)家Odum提出的能值分析方法以太陽能值為度量單位，通過能值轉(zhuǎn)化率，克服了不同能質(zhì)之間無法比較和計(jì)算的問題，將自然生態(tài)系統(tǒng)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、生態(tài)服務(wù)系統(tǒng)和人類信息服務(wù)納入評(píng)價(jià)體系對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)全面的評(píng)價(jià)。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，能值分析已廣泛應(yīng)用于不同尺度農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)和區(qū)域復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的產(chǎn)出效益和可持續(xù)評(píng)價(jià)，通過對(duì)系統(tǒng)的能值投入、產(chǎn)出構(gòu)成等展開探討，評(píng)價(jià)和分析環(huán)境資源與經(jīng)濟(jì)資源配置狀況、發(fā)展模式、系統(tǒng)的環(huán)境負(fù)荷及可持續(xù)發(fā)展能力，為發(fā)展決策提供了科學(xué)依據(jù)。Cavalett等對(duì)巴西南部小農(nóng)場(chǎng)作物、豬、魚復(fù)合生產(chǎn)系統(tǒng)開展能值分析，得出復(fù)合系統(tǒng)具有更高的能值產(chǎn)出效率和較小的環(huán)境影響；匡靜等對(duì)典型庭院循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式與傳統(tǒng)模式進(jìn)行對(duì)比研究，得出循環(huán)模式的種植亞系統(tǒng)、養(yǎng)殖亞系統(tǒng)的投入產(chǎn)出、能量轉(zhuǎn)化效益及經(jīng)濟(jì)效益等較高；鐘珍梅等和李艷春等對(duì)奶牛、沼氣、種植業(yè)循環(huán)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行能值分析，發(fā)現(xiàn)循環(huán)模式比單一奶牛養(yǎng)殖具有更好的可持續(xù)發(fā)展能力；高雪松對(duì)成都平原“稻-麥”輪作農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)不同秸稈循環(huán)利用模式進(jìn)行了研究，得出菌肥料還田生產(chǎn)模式是成都平原的秸稈循環(huán)利用最適模式；張叢光等基于能值分析對(duì)西北“五配套”果園做出評(píng)價(jià)并提出了系統(tǒng)優(yōu)化意見。以往研究表明能值分析可通過對(duì)系統(tǒng)的生態(tài)效益評(píng)價(jià)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)單元設(shè)計(jì)乃至區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃提供參考依據(jù)。

福建省是典型的“八山一水一分田”丘陵地區(qū)，地跨中亞熱帶和南亞熱帶，氣候多樣，資源豐富，是南方重要的水果產(chǎn)區(qū)和食用菌生產(chǎn)大省。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年福建省園林水果種植面積達(dá)3.56×10hm，產(chǎn)值333.29億元。以葡萄為例，全省9個(gè)地(市)均有葡萄栽培，2020年福建省葡萄設(shè)施栽培面積超過1×10hm，葡萄產(chǎn)業(yè)已成為福建果農(nóng)的“綠色銀行”。葡萄設(shè)施栽培雖然效益良好，產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)強(qiáng)勁，但由于經(jīng)營(yíng)管理不盡合理導(dǎo)致種植年限較長(zhǎng)的葡萄園土壤鹽漬化、酸化加重，土壤養(yǎng)分失調(diào)等問題。發(fā)展果-菌復(fù)合生產(chǎn)模式，不僅可提高單位面積土地生產(chǎn)力，而且可通過菌渣還土起到改土培肥的目的。靈芝因其適宜散射光等生物學(xué)特性和廣闊的市場(chǎng)前景是福建省發(fā)展林(果)下經(jīng)濟(jì)的主要適生品種，也是設(shè)施葡萄園套種較為推薦的品種，在福建南平、寧德、三明等地區(qū)有較大的種植面積。然而，目前對(duì)設(shè)施葡萄-靈芝復(fù)合生態(tài)種植模式的綜合效益、可持續(xù)性仍缺乏科學(xué)評(píng)價(jià)，影響了其進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。因此，本研究擬以“葡萄-靈芝”復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)為研究對(duì)象，應(yīng)用能值分析方法，從物質(zhì)流、能量流、貨幣流3個(gè)角度開展果菌復(fù)合生產(chǎn)系統(tǒng)的物質(zhì)生產(chǎn)、能流特征、能量利用效率研究，并依據(jù)生產(chǎn)效率、資源利用能力、可持續(xù)能力3方面進(jìn)行能值評(píng)價(jià)，從生態(tài)經(jīng)濟(jì)的角度探討果菌復(fù)合生產(chǎn)模式推廣實(shí)施的效益、可行性和要點(diǎn)，以期為果菌復(fù)合生產(chǎn)模式的優(yōu)化和推廣應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

本研究在福建省寧德市福安市下白石鎮(zhèn)的福安市裕興種植專業(yè)合作社基地(26°51′35″ N，119°39′36″ E)開展設(shè)施葡萄套作代料靈芝試驗(yàn)，平均海拔約37 m，該地區(qū)屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，年太陽輻射4.72×10J/m，年平均日照時(shí)間1 653.8 h，年平均氣溫16 ℃，年平均降水量1 668.4 mm。設(shè)施葡萄生產(chǎn)基地面積為2.00 hm，葡萄品種為巨峰葡萄，果樹種植密度為2 250株/hm。設(shè)施葡萄園管理措施為每年1月枝條修剪、施氮肥，3月抹芽定梢、施硼肥，4月花穗梳理，5月疏果套袋施磷肥，7—8月收獲后施肥，復(fù)合肥和有機(jī)肥年施用量分別為1.50 和15.00 t/hm。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

共設(shè)置葡萄-靈芝(頭部脫袋)(以下簡(jiǎn)稱為模式C)和葡萄-靈芝(全脫袋)(以下簡(jiǎn)稱為模式C)2種共作模式，并以葡萄單作模式(以下簡(jiǎn)稱為模式M)為對(duì)照，各設(shè)置3個(gè)重復(fù)，小區(qū)面積設(shè)置2.5 m×7.0 m，每個(gè)重復(fù)50筒。供試靈芝(

Ganoderma

lucidum

)品種為大紅芝，來源于福建成發(fā)農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司。大紅芝的培養(yǎng)基配方：麩皮19.0%、木屑44.2%、棉籽殼30.0%、玉米粉4.8%、碳酸氫鈣1.0%、過磷酸鈣1.0%，菌棒規(guī)格為20 cm×16 cm。

設(shè)施葡萄園套作靈芝在2018年5月底進(jìn)行，在葡萄植株下兩側(cè)滴水線內(nèi)，距離葡萄主蔓50～60 cm開溝，深×寬約20 cm×20 cm，將菌絲走滿的靈芝菌棒按頭部脫袋和全脫袋2種方式按小區(qū)橫埋覆土栽培，菌棒間距7～10 cm，覆土3～5 cm，套作密度可達(dá)2.25×10筒/hm。按常規(guī)靈芝覆土栽培方法及設(shè)施葡萄園管理方法進(jìn)行管理，在7月對(duì)靈芝適當(dāng)疏蕾，每個(gè)菌棒保留1個(gè)菌蕾，對(duì)雜菌和病蟲害現(xiàn)象及時(shí)處理，將病害靈芝移出葡萄園。待同年9月靈芝采收后將菌渣100%還田用作有機(jī)肥料(不再施用有機(jī)肥)，構(gòu)建設(shè)施空間高效利用、廢棄物資源化循環(huán)利用的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。

1.3 研究方法

本研究采用Odum提出的能值理論及其評(píng)價(jià)方法進(jìn)行生態(tài)(生產(chǎn))系統(tǒng)生產(chǎn)效率和可持續(xù)性評(píng)價(jià)，根據(jù)其所創(chuàng)立的“能量系統(tǒng)語言”及使用規(guī)范，以葡萄生產(chǎn)的一個(gè)完整年度為界限，繪制葡萄單作系統(tǒng)(圖1)和“葡萄-靈芝”復(fù)合系統(tǒng)能值流圖(圖2)。將系統(tǒng)能值投入劃分為：1)自然界無償提供的環(huán)境資源，包括可更新自然資源

R

和不可更新自然資源

N

；2)來源于人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，包括不可更新工業(yè)輔助能

F

和可更新有機(jī)能

F

，系統(tǒng)產(chǎn)出能值為

Y

。此外，采用9個(gè)能值評(píng)價(jià)指標(biāo)從系統(tǒng)生產(chǎn)效率、資源循環(huán)利用、可持續(xù)發(fā)展3個(gè)方面構(gòu)建能值評(píng)價(jià)體系(表1)，分析不同模式下系統(tǒng)的生產(chǎn)效率和持續(xù)發(fā)展能力。

實(shí)線表示能值流動(dòng)路線；虛線表示貨幣流通路線。下同。Solid lines indicate energy flow route; dotted lines indicate currency circulation route. The same below.圖1 葡萄單作系統(tǒng)能值流圖Fig.1 Energy flow diagram of grape monoculture system

圖2 “葡萄-靈芝”復(fù)合系統(tǒng)能值流圖Fig.2 Energy flow diagram of grape-Ganoderma lucidum compound system

表1 主要能值評(píng)價(jià)指標(biāo)表達(dá)公式及其內(nèi)涵
Table 1 Expression and description of emery indices

項(xiàng)目Item能值指標(biāo)Emergy index計(jì)算公式Expression指標(biāo)內(nèi)涵Description凈能值產(chǎn)出率(EYR)Net emergy yield ratioY/(FN+FR)系統(tǒng)產(chǎn)出對(duì)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展貢獻(xiàn)的大小系統(tǒng)生產(chǎn)效率Productivity能值自給率(ESR)Emergy self-sufficiency ratio(R+N)/U自然資源對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的支持能力能值投資率(EIR)Emergy investment ratio(FN+FR)/(N+R)生產(chǎn)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平產(chǎn)投比Output-input ratio($Y-$W)/($FN+$FR)根據(jù)當(dāng)年的能值貨幣比率評(píng)價(jià)生產(chǎn)系統(tǒng)的能值產(chǎn)出收益率系統(tǒng)資源減量Reducing ofresource廢物資源利用率(EWR)Emergy waste ratioW/U生產(chǎn)系統(tǒng)對(duì)廢棄物的處理能力環(huán)境負(fù)載率(ELR)Environmental loading ratio(N+FN)/(R+FR)系統(tǒng)生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)環(huán)境影響的壓力可更新能值率(RER)Renewable emergy ratio(R+FR)/U系統(tǒng)的可再生性系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展Sustainabledevelopment能值反饋率(FYE)Feedback of yield emergyRO/(FN+FR)能值反饋率值越大,表明系統(tǒng)對(duì)外界資源的需求減小,自組織能力增強(qiáng)可持續(xù)性指數(shù)(ESI)Emergy sustainable indicesEYR/ELR系統(tǒng)的可持續(xù)性

注：為可更新自然資源能值；為不可更新自然資源能值；為不可更新工業(yè)輔助能能值；為可更新有機(jī)能能值；為能值投入總量，=+++；為系統(tǒng)能值產(chǎn)出；為系統(tǒng)廢棄物能值；o為系統(tǒng)反饋能值；為能值貨幣價(jià)值。
Note： is renewable resources emergy input; is non-renewable resources emergy input; is non-renewable industrial auxiliary emergy input; is renewable organic emergy input; is total emergy input; is emergy output; is waste emergy input; o is feedback emergy input; is emergy dollar.

1.4 數(shù)據(jù)采集及處理

本研究中，福安市裕興種植專業(yè)合作社設(shè)施葡萄園的建造成本(含勞動(dòng)力)，及2018年5月—2019年4月期間3種模式生產(chǎn)系統(tǒng)的各項(xiàng)物質(zhì)、能源和人力投入的原始數(shù)據(jù)來自實(shí)地調(diào)研。調(diào)研采用半結(jié)構(gòu)式訪談形式，按照設(shè)計(jì)的調(diào)研問卷進(jìn)行詳細(xì)記錄和數(shù)據(jù)跟蹤。其中，水泥柱、鐵絲、保溫材料、樹苗等的年投入能量根據(jù)使用年限折算。系統(tǒng)產(chǎn)出包括葡萄子系統(tǒng)的果實(shí)的生物量，及靈芝子系統(tǒng)的子實(shí)體、培養(yǎng)料的生物量等則采用全收割法和全挖法測(cè)定。研究區(qū)域的可更新自然資源數(shù)據(jù)，包括太陽輻射量、降雨量、風(fēng)速等，主要來自中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(http:∥data.cma.cn)；表層土壤流失率則依據(jù)朱文超等對(duì)寧德市2017年度土壤侵蝕的研究。

能值計(jì)算以一個(gè)完整的葡萄生長(zhǎng)周期內(nèi)每公頃生產(chǎn)系統(tǒng)的能值投入和產(chǎn)出為基準(zhǔn)，太陽能值計(jì)算方法為：太陽能值=原始數(shù)據(jù)×太陽能值轉(zhuǎn)換率。其中，葡萄子系統(tǒng)中的葡萄以及靈芝子系統(tǒng)中的子實(shí)體、培養(yǎng)料的熱值采用氧彈式熱量計(jì)(PARR6300型，美國(guó))進(jìn)行測(cè)定，其余投入的相關(guān)能量折算系數(shù)則參考駱世明編著的《農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)》；太陽能值轉(zhuǎn)化率依據(jù)李周、王紅彥、王小龍等、馮建英等、張小栓等之前的研究，并采用了Odum在2000年評(píng)估的新的能值基線15.83×10/a。設(shè)施栽培太陽輻射的吸收率取值為0.6。人民幣與美元的換算采用2018年匯率6.617 4，能值貨幣比率則參照1.87×10sej/$。利用Excel 2019進(jìn)行數(shù)據(jù)的核算以及圖表的繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 單作和復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的能值結(jié)構(gòu)

模式M生態(tài)系統(tǒng)中包括建設(shè)設(shè)施大棚時(shí)的一次性資源消耗、年葡萄生產(chǎn)所消耗的各種自然資源、購(gòu)入的生產(chǎn)資料和勞動(dòng)力4個(gè)模塊，模式C、模式C在的能值投入在模式M的基礎(chǔ)上，增加了靈芝的灌溉用水、購(gòu)入生產(chǎn)資料(菌棒)和勞動(dòng)力的投入，系統(tǒng)產(chǎn)出則是在葡萄產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，增加了靈芝的產(chǎn)出。

對(duì)于模式C和模式C，由于反饋能值菌渣其投入成本均來自系統(tǒng)本身，也未流入市場(chǎng)，為了避免重復(fù)計(jì)算，未將其歸入系統(tǒng)能值投入和能值產(chǎn)出。模式C和模式C系統(tǒng)能值分析結(jié)果見表2?？芍Ｊ組、模式C、模式C總能值投入分別為8.64×10、1.65×10、1.61×10sej，模式C、模式C分別比模式M提高了91.02%、86.54%;就能值投入組成而言，模式C和模式C的可更新自然資源

R

、不可更新工業(yè)輔助能

F

總量相同，但它們間可更新有機(jī)能

F

的能值投入產(chǎn)生差異。與模式M相比，模式C、模式C的系統(tǒng)內(nèi)部增加的靈芝子系統(tǒng)所產(chǎn)生的菌渣是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富的有機(jī)肥料，可以替代葡萄子系統(tǒng)中施用的有機(jī)肥，產(chǎn)生的能值分別為3.04×10、3.05×10sej，作為反饋進(jìn)入葡萄子系統(tǒng)，因此比重有所變化。因此較之模式M，模式C、C的不可更新自然資源能值投入僅灌溉水能值提高了1.84%。各模式生產(chǎn)系統(tǒng)能值投入結(jié)構(gòu)見圖3?？芍耗Ｊ組的能值投入結(jié)構(gòu)為

R

∶

N

∶

F

∶

F

=3.12∶1.00∶27.69∶52.22；模式C的能值投入結(jié)構(gòu)為

R

∶

N

∶

F

∶

F

=3.06∶1.00∶27.19∶126.36；模式C的能值投入結(jié)構(gòu)為

R

∶

N

∶

F

∶

F

=3.06∶1.00∶27.19∶122.66；模式M、模式C和模式C購(gòu)買能值分別占95.10%、97.42%和97.36%。由此可見，“葡萄-靈芝”共作模式的運(yùn)轉(zhuǎn)主要是靠可更新有機(jī)能的驅(qū)動(dòng)，不可更新工業(yè)輔助能也在其中發(fā)揮重要作用。

圖3 三種模式的生產(chǎn)系統(tǒng)能值投入結(jié)構(gòu)與所占可更新有機(jī)能(FR)的比例示意圖Fig.3 Schematic diagram of emergy input structure and proportion of renewable organic energy (FR) of production system of three modes

2.2 單作和復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)效率和可持續(xù)性評(píng)價(jià)

由表1中所列的各指標(biāo)公式計(jì)算出各模式系統(tǒng)的能值指標(biāo)見表3。其中，由于2.1節(jié)所述原因，復(fù)合系統(tǒng)中產(chǎn)品輸出之一靈芝的能值以sej/g換算，對(duì)系統(tǒng)的能值產(chǎn)出貢獻(xiàn)較小。但因靈芝屬于珍貴食用菌，其食用價(jià)值、藥用價(jià)值以及保健價(jià)值較高，其市場(chǎng)價(jià)格遠(yuǎn)高于葡萄，通常為巨峰葡萄市場(chǎng)價(jià)格(12元/kg)的12.5倍以上，因此在系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益分析時(shí)按靈芝售價(jià)(150元/kg)計(jì)算能值產(chǎn)出。經(jīng)計(jì)算，模式C、C能值產(chǎn)出皆為2.22×10sej。

表3 模式M、模式C、模式C系統(tǒng)能值評(píng)價(jià)指標(biāo)
Table 3 Emergy indictors of Modes M, C and C

項(xiàng)目Item評(píng)價(jià)指標(biāo)Evaluation index模式MMode M模式C1Mode C1模式C2Mode C2凈能值產(chǎn)出1.051.381.42系統(tǒng)生產(chǎn)效率Productivity能值自給率0.050.030.03能值投資率19.4137.8236.91產(chǎn)投比1.051.381.42系統(tǒng)資源減量Reducing of resource廢棄物資源利用率0.001.84×10-51.89×10-5環(huán)境負(fù)荷率0.520.220.22可更新能值率0.660.820.82系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展Sustainable development能值反饋率0.001.89×10-51.94×10-5可持續(xù)性指標(biāo)2.036.356.32

2

.

2

.

1

系統(tǒng)生產(chǎn)效率指標(biāo)分析

1)凈能值產(chǎn)出率：凈能值產(chǎn)出率是反映系統(tǒng)能量產(chǎn)出和本地資源開發(fā)的一個(gè)有效指標(biāo)，凈能值產(chǎn)出率越大，表明系統(tǒng)產(chǎn)出效益越高，競(jìng)爭(zhēng)力越強(qiáng)。模式C、模式C的凈能值產(chǎn)出率分別為1.38、1.42，較葡萄單作系統(tǒng)的凈能值產(chǎn)出率(1.05)分別高出31.48%、34.72%，表明在設(shè)施葡萄生產(chǎn)系統(tǒng)中引入靈芝栽培后，雖然增加了靈芝菌棒、勞動(dòng)力等可更新有機(jī)能的投入，但有效能產(chǎn)出增加，提高了葡萄設(shè)施建造的經(jīng)濟(jì)投入反饋效應(yīng)，促進(jìn)了設(shè)施生產(chǎn)效率的提高和經(jīng)濟(jì)收益的增加。

2)能值自給率：能值自給率用于評(píng)估系統(tǒng)單位自然資源所能產(chǎn)生的產(chǎn)品力量，能值自給率越高，表明系統(tǒng)內(nèi)部的資源豐富，但同時(shí)反映出地區(qū)對(duì)外交流程度較差。模式M的能值自給率(0.05)較模式C(0.03)、模式C(0.03)分析高出48.67%、47.40%，表明葡萄單作模式對(duì)本地自然資源的利用程度較高，自給自足的能力較強(qiáng)。

3)能值投資率：能值投資率是生產(chǎn)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的一個(gè)重要衡量指標(biāo)，能值投資率越高，表明經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平越高，但是極高時(shí)，會(huì)使得產(chǎn)品成本較高導(dǎo)致競(jìng)爭(zhēng)力下降。模式C(37.82)、模式C(36.91)的能值投資率分別是模式M(19.41)的1.95、1.90倍，表明“葡萄-靈芝”復(fù)合生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)展水平更高，經(jīng)濟(jì)活力更強(qiáng)。

4)產(chǎn)投比：從能值貨幣價(jià)值分析，模式C(32 870.72 $)和模式C(34 940.61 $)的凈收益是模式M(2 262.32 $)的14.53倍和15.44倍，產(chǎn)投比是模式M(1.05)的1.31倍和1.35倍，表明“葡萄-靈芝”復(fù)合生產(chǎn)模式有效促進(jìn)了設(shè)施的利用率和收益。

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系統(tǒng)資源減量化分析

5)廢物資源利用率：廢物資源利用率越大，表明系統(tǒng)對(duì)廢棄物的處理能力越強(qiáng)。“葡萄-靈芝”復(fù)合生產(chǎn)系統(tǒng)的特點(diǎn)在于，與傳統(tǒng)靈芝生產(chǎn)方式相比，將菌棒作為肥料就地資源化利用，因此所產(chǎn)生的廢棄物對(duì)環(huán)境的壓力為0。由于割袋工藝的不同造成的菌棒生物量不同，模式C的廢物資源利用率較模式C低2.82%。

6)環(huán)境負(fù)載率：用于評(píng)價(jià)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境影響的壓力，環(huán)境負(fù)載率越大，系統(tǒng)受環(huán)境變化影響越大。一般情況下，當(dāng)環(huán)境負(fù)荷率≤3時(shí)，系統(tǒng)對(duì)環(huán)境造成的負(fù)載壓力較小。本研究中，模式M、模式C和模式C各系統(tǒng)的環(huán)境負(fù)荷率分別為0.52、0.22、0.22，表明葡萄單作和“葡萄-食用菌”復(fù)合系統(tǒng)所造成的環(huán)境壓力均不大，由于復(fù)合系統(tǒng)增加了菌渣循環(huán)利用，因此降低了系統(tǒng)的環(huán)境負(fù)載率。

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可持續(xù)性分析

7)可更新能值率：是分析系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)力來源的方法之一，可更新能值率越大，說明系統(tǒng)生產(chǎn)過程更多地依賴于可更新資源的投入。如表3所示，模式C(0.82)、模式C(0.82)的可更新能值率分別比模式M(0.66)高出24.69%、24.03%，說明“葡萄-靈芝”復(fù)合生產(chǎn)系統(tǒng)更多地依賴可更新資源投入，原因是“葡萄-靈芝”復(fù)合生產(chǎn)系統(tǒng)在葡萄單作生產(chǎn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了靈芝菌棒、勞動(dòng)力等的投入，提高了系統(tǒng)總能值投入中的可更新比例，也從另一個(gè)側(cè)面反映了復(fù)合生產(chǎn)系統(tǒng)的可持續(xù)能力的提高。

8)能值反饋率：能值反饋率越大，表明系統(tǒng)對(duì)外界資源的需求減小，自組織能力增強(qiáng)?！捌咸?靈芝”復(fù)合系統(tǒng)的反饋能值來自于菌渣循環(huán)利用產(chǎn)生的能量全部投入到葡萄子系統(tǒng)生產(chǎn)中，減少葡萄子系統(tǒng)生產(chǎn)對(duì)外部投入的依賴，但發(fā)揮的作用有限。

9)可持續(xù)指數(shù)：可持續(xù)性指標(biāo)綜合考慮了經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、環(huán)境系統(tǒng)和生產(chǎn)過程的影響，反應(yīng)了系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展水平。本研究的模式C和模式C的系統(tǒng)可持續(xù)性分別為6.35和6.32，是模式M(2.03)的3.13倍和3.11倍，根據(jù)Ulgiati等，楊慧等對(duì)可持續(xù)性指標(biāo)的研究結(jié)果，當(dāng)系統(tǒng)的可持續(xù)指數(shù)介于1～10，表明系統(tǒng)具有較強(qiáng)活力和發(fā)展?jié)摿Γ沙掷m(xù)發(fā)揮性能屬中等水平，同時(shí)反映出“葡萄-靈芝”復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)能力較好，具有較強(qiáng)的活力和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2.3 “葡萄-靈芝”復(fù)合系統(tǒng)效率和可持續(xù)評(píng)價(jià)

模式C和模式C兩種靈芝菌棒開袋方式的不同，影響了后續(xù)的靈芝子實(shí)體產(chǎn)量、菌渣歸還量和勞動(dòng)力投入。分析結(jié)果表明，模式C的靈芝產(chǎn)量(495.19 kg/hm)高于模式C(409.61 kg/hm)，菌渣歸還量(4 766.25 kg/hm)低于模式C(4 786.50 kg/hm)，勞動(dòng)力投入(27 405.00 MJ/hm)高于模式C(25 893.00 MJ/hm)。模式C的凈能值產(chǎn)出率、能值貨幣價(jià)值凈收益、產(chǎn)投比、廢棄物資源利用率、能值反饋率皆略低于模式C，可持續(xù)發(fā)展指數(shù)則略高于模式C。原因在于購(gòu)買能值相差不大的范圍內(nèi)，模式C系統(tǒng)的勞動(dòng)力投入高于模式C。

3 討 論

葡萄單作和復(fù)合共作作為人工種植系統(tǒng)，在各模式生產(chǎn)系統(tǒng)所利用的購(gòu)買能值中，勞動(dòng)力投入分別占到模式M、模式C、模式C的64.81%、43.66%、42.27%，充分反映了傳統(tǒng)設(shè)施生產(chǎn)中栽培、施肥、灌排水、病蟲害防治、疏果、采摘等農(nóng)藝管理需要由人工完成，這也是各模式系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的主要驅(qū)動(dòng)力。相對(duì)模式M，模式C和模式C由于增加了靈芝子系統(tǒng)，系統(tǒng)復(fù)雜度較高，從而導(dǎo)致系統(tǒng)能值投入分別增加了91.02%和86.54%。但從能值投入結(jié)構(gòu)來看，模式C和模式C能值投入中可更新有機(jī)能的比重增加，而不可更新工業(yè)輔助能的比重降低。3個(gè)模式購(gòu)買的不可更新工業(yè)輔助能中，在當(dāng)年生產(chǎn)管理中，能值投入大小依次為果袋(62.49%)>棚膜(28.92%)>水泥柱(4.77%)>電力(2.03%)>鐵絲(1.15%)>農(nóng)藥(0.61%)>復(fù)合肥(0.02%)，與馮建英等對(duì)中國(guó)五大葡萄主產(chǎn)區(qū)266個(gè)樣點(diǎn)設(shè)施葡萄園的統(tǒng)計(jì)大致相同，靈芝作為套作品種，未對(duì)葡萄子系統(tǒng)的不可更新工業(yè)輔助能投入產(chǎn)生影響。

構(gòu)建果園復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式時(shí)，必須綜合考慮系統(tǒng)的整體收益與可持續(xù)性。本研究中，模式M系統(tǒng)的能值產(chǎn)出為8.64×10sej，模式C、模式C系統(tǒng)增加了靈芝產(chǎn)品的能值產(chǎn)出，但較模式M提高不大，其原因是由于不同生物類型，葡萄產(chǎn)品的生物量為586.40 g/株，靈芝子實(shí)體生物量約22.77 g/袋(模式C)、18.83 g/袋(模式C)，以及靈芝是套作在設(shè)施葡萄園的林下空間，參照設(shè)施葡萄種植和管理方式套作密度有限，靈芝每公頃生物量?jī)H為葡萄生物量的3/8(模式C)和1/3(模式C)；其次，目前尚未有針對(duì)靈芝能值轉(zhuǎn)換率的相關(guān)研究，故本研究參考了藍(lán)盛芳等、佟源婷、陳啟超等同類產(chǎn)品的能值轉(zhuǎn)化率，參照新的能值基線15.83×10sej/a，靈芝能值轉(zhuǎn)換率折算為6.37×10sej/g，不足葡萄能值轉(zhuǎn)率(6.54×10sej/g)的萬分之一。因此，根據(jù)太陽能值計(jì)算方法，導(dǎo)致靈芝對(duì)復(fù)合系統(tǒng)的能值產(chǎn)出的貢獻(xiàn)較小。能值轉(zhuǎn)換率是反應(yīng)系統(tǒng)產(chǎn)出的能值利用效率的一個(gè)重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。本研究復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中的靈芝作為在設(shè)施葡萄生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)套作的物種，與常規(guī)靈芝栽培系統(tǒng)不具有可比性，因此無法對(duì)其能值轉(zhuǎn)化率進(jìn)行分析。本研究中葡萄單作系統(tǒng)的凈能值產(chǎn)出率(1.05)高于馮建英等對(duì)中國(guó)五大葡萄主產(chǎn)區(qū)設(shè)施葡萄園凈能值產(chǎn)出率(0.02)、王坤等對(duì)嶺南設(shè)施桃凈能值產(chǎn)出率(0.72)的計(jì)算結(jié)果，可能由于本研究中涉及的設(shè)施葡萄基地與其他設(shè)施葡萄生產(chǎn)系統(tǒng)相比，設(shè)施為簡(jiǎn)易避雨栽培大棚，葡萄品種為35 a生(截止2018年)巨峰葡萄，購(gòu)入能值較低。經(jīng)計(jì)算，模式M生產(chǎn)系統(tǒng)的產(chǎn)品葡萄的能值轉(zhuǎn)化率結(jié)果為6.54×10sej/g，高于張小栓等采用的葡萄能值轉(zhuǎn)化率9.91×10sej/g。已有研究認(rèn)為，利用能值轉(zhuǎn)化率作為效率指標(biāo)僅能反映出系統(tǒng)能值總投入和總產(chǎn)出的關(guān)系，或是反映產(chǎn)品數(shù)量上的差別。由于葡萄栽培的設(shè)施類型，系統(tǒng)投入和運(yùn)轉(zhuǎn)過程不同，因此能值轉(zhuǎn)化率會(huì)有一定程度的差異。本研究中選擇設(shè)施葡萄園實(shí)施精細(xì)管理，產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)得以保障，對(duì)系統(tǒng)能值利用效率較高。

本研究中“葡萄-靈芝”復(fù)合系統(tǒng)的能值貨幣價(jià)值收益遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于葡萄單作系統(tǒng)，產(chǎn)投比、環(huán)境負(fù)荷能力、系統(tǒng)可持續(xù)性能優(yōu)于單作系統(tǒng)，說明所構(gòu)建的“葡萄-靈芝”復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)活力較強(qiáng)，環(huán)境壓力較輕，可持續(xù)性更強(qiáng)。通過3個(gè)模式的生產(chǎn)效率和可持續(xù)性的比較，模式C系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)活力和發(fā)展?jié)摿Ω?，但產(chǎn)出效率和可持續(xù)性仍有改善和優(yōu)化的空間。其一，當(dāng)前果菌復(fù)合系統(tǒng)從外部引入靈芝菌棒，增加了購(gòu)買資源的投入，占可更新有機(jī)能能值投入部分46.67%～48.07%；其二，“葡萄-靈芝”共作栽培下靈芝后期無法滿足其成熟的濕度條件，生物學(xué)轉(zhuǎn)化率低于傳統(tǒng)靈芝大棚栽培，但低于傳統(tǒng)靈芝大鵬栽培；其三，由于設(shè)施屬于簡(jiǎn)易避雨栽培，靈芝管理過程以人工噴水措施為主，再次提高了可更新有機(jī)能中勞動(dòng)力能值的投入，影響了系統(tǒng)能值產(chǎn)出率的提高。設(shè)施農(nóng)業(yè)本屬于資金、技術(shù)、勞動(dòng)力密集型產(chǎn)業(yè)，提高設(shè)施的土地產(chǎn)出率、勞動(dòng)生產(chǎn)率、資源利用率、產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)率、污染防控率是設(shè)施農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的目標(biāo)，實(shí)證研究，設(shè)施共作是提高設(shè)施農(nóng)業(yè)系統(tǒng)“五率”的有效手段。對(duì)于果(葡萄)菌復(fù)合系統(tǒng)，本研究認(rèn)為果(葡萄)菌復(fù)合系統(tǒng)可以通過降低購(gòu)買資源能值消耗，提高自然資源和反饋能值2個(gè)方面優(yōu)化其投入結(jié)構(gòu)，一方面可以對(duì)套作食用菌品種再篩選，選擇更適宜在設(shè)施生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)采取地栽方式，適應(yīng)散射光、耐高溫且價(jià)格較低、易于簡(jiǎn)化管理的食用菌品種，如竹蓀等，降低購(gòu)買能值的消耗，從而提高系統(tǒng)的能值自給率和產(chǎn)投比；另一方面，探索葡萄枝條代料栽培食用菌等循環(huán)農(nóng)業(yè)模式，本研究監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，葡萄枝條年修剪量達(dá)1.81 t/hm，葡萄枝條代料栽培靈芝、竹蓀等技術(shù)已有研究，若可以利用修剪葡萄枝條作為食用菌栽培基質(zhì)的代料，將極大地促進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)和反饋，提高廢棄物資源利用率，從而降低環(huán)境壓力，提高系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展能力。

4 結(jié) 論

與葡萄單作生態(tài)系統(tǒng)相比，“葡萄-靈芝”復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)投入的可更新有機(jī)能(

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)部分增加了靈芝菌棒、勞動(dòng)力等，造成系統(tǒng)能值自給率有所降低，能值產(chǎn)出部分以產(chǎn)量能值轉(zhuǎn)換率進(jìn)行計(jì)算，增加約1/2 736；若以產(chǎn)值能值轉(zhuǎn)換率進(jìn)行計(jì)算，增加幅度約為157.29%，其凈能值產(chǎn)出率、能值投資率、能值貨幣凈收益均高于葡萄單作生態(tài)系統(tǒng)，表明復(fù)合模式大大提高了葡萄設(shè)施的能值利用效率，具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和活力。在系統(tǒng)資源減量化和可持續(xù)發(fā)展分析評(píng)價(jià)方面，復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的廢棄物資源利用率以及可更新能值率、能值反饋率、可持續(xù)發(fā)展指數(shù)皆高于單作生態(tài)系統(tǒng)，環(huán)境負(fù)荷率降低，表明復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中能夠較好地降低對(duì)環(huán)境的壓力，并具有較強(qiáng)的可持續(xù)發(fā)展水平。