从能量的利用谈 生物系统工程
--桑基鱼塘的增产效应

                                        瑞 鹏
                                                             (汉寿县农业局)

  桑基鱼塘作为一个生物系统工程,各子系统的联系主要是通过能量流来维持的,该系统的各个环节即可输入也可输出能量,故此系统是一个半开放式的有机整体。属于其子系统的系统之间,一定相互存在有能量转换和物质转换,否则,就属于其派生或附属系统。据此,桑基鱼塘生物系统就有绿色子系统,蚕属子系统,水体子系统,微生物及附属系统等。由于其具有半开放式的特点,所以各子系统就具有相对独立的效益和共同效益,且遵循能量——产品——效益的生产原则。其共同效益是:能量从桑叶接受太阳幅射能开始经过蚕、蚕沙、微生物、鱼、鱼粪,微生物至桑的流动过程中,能量本身在减少,即能量流经过每一个子系统时,给各子系统输入了能量,子系统增加了一个能量输入途径,促进了各子系统增加输出,因此,各子系统的效益的有机综合就是整个生物系统的效益。本文仅就各子系统与该系统是游离个体不成为系统时的效益加以比较分析。

               一、效益分析

  (一)经济效益
  1.“绿色子系统”与桑园。“绿色子系统”是整个系统工程的龙头,是接受太阳幅射
能转化为生物能的绿色生产基地,其输入为太阳幅射能和水体有机质及肥料等,其输出为生物能——桑叶,亦是经济收获物。其效益表现为桑叶、枝条、树体养分积累等,从产叶量来看,春叶桑基亩产1010kg,桑园亩产920kg;秋叶桑基916kg,桑园855kg(86、87年调查数)。桑基比桑园,即属于系统工程中的桑基比系统外的桑园春季和秋季分别增产9.8%和7.1%。全年增产8.5%。同时,枝条总长增加20.4%(基111000m、园92160m)。
  本绿色系统中桑叶和树体以传送能量的方式进入下一个子系统,枝条输出,离开系统传递,表现为第一个(或最后一个)直接经济效益,之后进入一个深的加工领域增值,不属于本文讨论的范围。
  2.蚕属子系统和蚕茧生产。蚕属子系统能量输入为桑叶,输出为蚕茧和蚕沙,其中蚕沙传递能量至下一子系统。蚕茧表现为本系统的第二个直接经济效益。在这里“子系统”与蚕茧生产本不存在多少差异,但由于上一个子系统中传递来的能量有所不同,效益也就略有差别。
  属于系统工程的蚕茧效益:调查围堤乡桑场120亩桑基鱼塘中的50亩桑土,亩平产茧112斤,产值286.6元。又如东港乡桑基鱼塘亩桑产茧达 219.3斤(彭等 1985年4月),产值560.42元。
  不属于系统工程的蚕茧生产的经济效益:固堤桑场87年32户养蚕692盒,产茧25628斤/250亩,产值65054元,亩桑产茧 102.4斤,亩桑产值260.22元,比该场桑基鱼塘亩桑产值少9.75%,比东港乡少115.4%。
   3.水体子系统与渔池。水体子系统能量输入为蚕沙,太阳幅射、微生物、肥料等,能量输出为鱼、鱼粪泥、其中鱼粪传递能量至下一子系统,增加绿色子系统的能量输入,鱼为本生物系统第三次经济产出物,围堤乡的桑基鱼塘70亩水面产鲜鱼21000斤,亩产300斤,亩收益450斤。该场芮长瑞2.5亩桑基塘亩产鲜鱼1200斤,总成本200元,亩平纯收入760元,同一地点商品鱼生产户曾昭群12亩鱼池亩产700斤,收入1050元(据汉寿县畜牧水产局调查,成本占50%左右),纯收入亩平525元,比桑基鱼塘减少收入40.8%。
   4.微生物及派生系统。本系统主要是利用桑园太阳辐射的漏射和散射部分,进行生产,如黄豆、禽类、藻类等。
   综上所述,桑基鱼塘一个能量传递过程产生的直接经济效益为:第一次副产物收入24元,第二次蚕茧收入286.6元,第三次渔业收入450元,第四次黄豆等收入 41.6元/亩,亩平均为433.43元,比非生物系统工程的生产活动亩平收益(234.22元)高52.9%,比开挖前亩平收入 315元增加37.6%。亩净增118.43元。
  (二)生态效益
  桑基鱼塘生物系统工程具有改良土壤,培肥地力,调整农业生产结构,改良生存环境等生态效益。
  I.改造了低产田,培肥了地力。低产田肥料益量报酬越来越低,理化性状变差,地力衰退,产量下降。通过桑基鱼塘系统工程的改土过程,转变了犁底长期封闭的环境,固定养分转变成速效养份,土壤开始向良性转化,从植物一产品一土壤一植物的能量流动过程来看,土壤为能量中继承受体一有机质在土壤中积累增加。
  2.耕作制度更趋合理。因地制宜,改水田、低产田为桑基鱼塘,利用种、养间的物质循环关系,桑叶养蚕、蚕沙培水,水肥鱼肥,鱼粪培桑,如此循环不已,既可获得高产,又能培肥地力。
  3.生态环境的改良。桑基鱼塘生物系统工程中的各个要素,可互相调节环境,水调温、调湿,树调气、调温、调湿。使之在最适的环境条件下生长,可消除水体高温的威胁及早春寒流和高温干旱对树体的影响,促进能量的吸收利用。
               二、增产原因分析
  1.提高了能量利用和减少了内部能量消耗。从能量传递消耗来看,凡是能量输出不再进入次一级能量循环的输出便产生了直接的经济效益,不能产生直接经济效益的能量输出,便进入了下一级子系统的能量传递。减少了能量的浪费,极大限度的把绿色植物桑树转化的太阳辐射能加以重复利用,增加输出,提高经济效益,而非生物系统工程的能量投入和产出存在着很大的浪费。
  其次是充分利用了桑园漏射光能,提高了光能利用水平,桑园间作的喜雨作物黄豆等类和水体微生物藻类等,吸收漏射和散射阳光,使整个系统增加了一定能级的输入,整个生物系统的能量输入增加。
  其三是减少了成本,即减少整个体系中资金的投入,提高了经济效益。在绿色子系统春季有全年一次性鱼粪泥输入。据潘传明等研究,全年一次性施肥桑园无脱肥和生产缓慢或停止现象,且增产效益为 12%,故这种形式的能量输入可大大改善桑园土壤环境,能减少部分施肥资金的投入,水体子系统中,蚕沙作肥料和派生系统的作物秸杆输入水体,其蚕沙和桔杆均为能量的载体,能减少鱼池资金的投放,而蚕沙和作物秸秆均为生物系统工程内部能量流动过程中的副产物的再利用,不需颔外投资。
  2.有利于光能的利用。桑基渔塘生物系统工程的生物布局形式,使其充分利用了从水底到树冠的整个空间,使阳光被一层层充分利用,首先是桑、喜荫作物、鱼草等。其次是水体浮游生物,藻类、水草、水底微生物等。其挖低填高所留下的坡面又增加了采光面,形成了多层次的利用光能,供食物链中的各级链子的能量需要或补充。
  3.半开放式农业生态系统中,提高了光热的利用效率,制造更多有机质,强化生态系统物质和能量的转换,既能使作物高产,又能弥补地力的损耗,能量输入的不断增多,物质流通量不断增大,通过生态系统的物质循环、培肥地力,实现持续高产,取得理想的经济效益。另外,本系统的环境优势,又使桑、蚕、鱼在适宜的条件下生长,也有利于太阳幅射能的同化和能量转换。
               三、小 结

  1.由于此系统是一个半开放式的系统,各个子系统具有相对独立性,因此,能量在系统内部循环流动中,即可人为中止,也可加强,有鉴如此,要促进系统内能量的流动,减少流动中的无效损失,才能密切各子系统的联系,开发出更多的经济效益。
  2.本系统内、外鱼池(水体)鱼产量不相上下,主要是生物系统内部的水体养鱼成本降低。
  3.桑基鱼塘生物系统工程目前适宜于滨湖低洼低产区推广。
  4.在开发本系统工程时,需考虑深加工,以便进一步提高经济效益。