全 文 ：我国热带地区胶茶鸡农林复合系统能流分析*
孟庆岩* * 王兆骞 姜曙千 (浙江大学农业生态研究所, 杭州 310029)
摘要 以海南省文昌市典型的胶茶鸡农林复合系统模式为研究对象, 分析了我国热带地区单作胶园、胶茶
间作园及养鸡胶园的能流路径、能量输入、输出结构及能流转化效率. 结果表明, 单作、间作及养鸡胶园的光能
利用率逐渐提高, 其能量产投比为 1. 50、1. 88、0. 20;有机能投入比为 0. 138、0. 119、0. 977,养鸡胶园最高; 无机
能投入比分别为 0. 862、0. 881、0. 023; 养鸡胶园中人工辅助能投入比相对减少, 其产出能最大.
关键词 农林复合系统 生态农业模式 能流 胶茶鸡
Analysis of energy flow of rubberteachicken agroforestry system in tropical area of China. Meng Q ingyan, Wang
Zhaoqian and Jiang Shuqian( AgroEcology Resear ch Institute, Zhej iang Univer sity , Hangzhou 310029) . Chin . J .
A pp l . Ecol . , 1999, 10( 2) : 172~ 174.
The comparative analysies on the energ y flow path, its input and output structure, and conversion efficiency of single
rubber culture( R) , rubbertea intercropping( RT ) and rubberteachicken( RTC) gardens in Wenchang City, Hainan
Prov ince show that the utilization efficiency of solar ener gy increased gradually in the order of above mentioned thr ee
kinds of gardens. Their total energ y output/ input ratios were 1. 50, 1. 88 and 0. 20, the organic energy input/ total
input ratios were 0. 138, 0. 119 and 0. 997, and t he inorg anic energy input/ total input ratios w ere 0. 862, 0. 881 and
0. 023, respectively. In RTC system, the art ificial subsidiar y energy input decreased, and energy output increased.
Key words Agroforestry system, Ecoagr icultur al model, Energ y flow, Rubberteachicken.
* 国家生态农业试点县建设资助项目.
* * 通讯联系人.
1998- 11- 17收稿, 1999- 01- 20接受.
1 引 言
生态农业建设的目的是农业生产及农业资源的可
持续利用,而农业生产实质是通过绿色植物的光合作
用吸收太阳能并转化为有机物形式的化学能储存于植
物体内,经食物链流动,同化物被动物和微生物消化、
分解,储存的化学能经转化最终以热能形式散失的过
程,这即是生态系统的能流[ 5] . 能流是维持生命存在
和繁衍的必要条件, 系统的存在、发展和变化都依赖于
能量, 没有能量就不存在运动[ 1] . 能流是生态系统的
基本功能,是系统结构和功能的综合反映.生态系统的
组分及量比关系不同, 其能流路径、效率也不同,进而
决定整个系统生产力的高低[ 7] . 因此, 研究生态系统
的能流规律十分重要.近年来,国内外开展了很多农业
生态系统能流方面的研究[ 2, 5, 7] . 但迄今为止, 对我国
热带地区农林复合系统的能流研究仍较少[ 6] . 因此,
本文以海南省文昌市为试验基点, 对当地有代表性的
胶茶鸡间作混养模式进行研究, 力图探明我国热带
地区典型农林复合系统的能流特征及调控途径,为系
统结构优化提供参考.
2 研究地概况与方法
2. 1 研究地自然概况
胶茶鸡农林复合模式源于海南省文昌市. 该市处于热带
季风区, 年日照时数 1869 ~ 2032h, 太阳辐射能 451 ~ 481kJ
cm- 2,年均气温 24. 2 , 极端低温 5. 7 , 年降雨量 1875 ~
2108mm. 胶茶鸡农林复合模式是在改变传统粗放的小规模庭
院养鸡方式基础上, 利用当地橡胶林地较多的资源条件, 在半
郁闭的橡胶林内间种茶树, 并实行集约经营, 大规模饲养文昌
鸡而成的生态农业模式.
2. 2 研究方法
选取 10m 10m 的单作胶园、胶茶间作胶园和间作养鸡胶
园,调查测定其橡胶、茶树及鸡的能量投入产出情况, 分析比较
其能流特征. 橡胶品种: 无性系 PRIM600( H evea brasiliensis ) ;
鸡品种:粤黄 882; 茶品种: 云南大叶茶( Camellia sinensis ) .
2. 3 测定项目
2. 3. 1 橡胶树测定项目 测定橡胶产量及干胶含量.
2. 3. 2 林地凋落物测定 在橡胶林内设置凋落物收集框,每月
收集单位面积样方内凋落物,并分级称重, 测其干重.
2. 3. 3 能量测定及折算 用氧弹式能量测定仪测定单位重量
的橡胶树枯枝落叶、茶树叶、鸡粪及杂草的能量值; 根据太阳辐
射量、年日照时数计算光能利用率, 折算橡胶、茶树等年固定能
量.折能系数根据他人的研究结果进行整理[ 3, 4, 6] .
3 结果与分析
3. 1 光能利用率
光能利用率是指在一定时期内单位土地面积上作
应 用 生 态 学 报 1999 年 4 月 第 10 卷 第 2 期
CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY, Apr. 1999, 10( 2)172~ 174
物积累的化学潜能与同期投入该面积上的太阳辐射能
之比,它是反映农业生产效率高低的重要指标之一.由
图1可见, 随树龄增长, 胶园内光能利用率逐年提高.
图 1 单作胶园( )、间作胶园( )及养鸡胶园( )光能利用率
Fig. 1 Photout ilizat ion rat io of single culture( ) , intercropping ( ) and
chickenrubber gardens( ) .
间作胶园光能利用率高于单作胶园, 这是因为胶园实
行多层栽培,间种茶树,使单位面积土地及立体空间得
以充分利用,使太阳能、人工辅助能尽可能多地转换为
经济产品;养鸡胶园的光能利用率最高,这是因为鸡粪
直接返还土壤, 提高了土壤肥力, 橡胶、茶树可获得充
足养分,叶片量增多,光合能力增强, 植株可吸收利用
更多的太阳能.
3. 2 系统能流密度
能流密度是指在单位土地面积上所流动的能量.
由表 1可见,在养鸡胶园, 因鸡子系统的加入,系统有
机能输入大幅上升, 无机能输入有所下降,初级生产能
的各项指标均有所增加. 次级生产由无到有, 系统整体
生产力大幅提高.因此,随着系统生物组分的增加, 系
统的输入、输出能均增加,系统能流密度得以提高.
表 1 胶茶鸡农林复合系统能流密度( 106 kJhm- 2)
Table 1 Energy flowing densi ty in rubberteachicken agroforestry system
系统
S ystem
初级生产Primary product ion
输入 Input
有机能
Organic
无机能
Inorganic
辅助能
Total
输出 Output
胶产出能
Rubber
茶产出能
T ea
凋落物能
Litter
初级产能
T otal
次级生产 Secondary product ion
输入 Input
饲料能
Feed
禽畜能
Chicken
辅助能
Total
输出 Output
禽产品能
Chicken
禽粪便能
Excrement
次级产能
T otal
单作胶园 Single culture 7. 1 44. 7 51. 8 59. 3 0 18. 6 77. 9 0 0 0 0 0 0
间作胶园 Intercropping 8. 9 66. 2 75. 2 58. 1 50. 7 32. 4 141. 0 0 0 0 0 0 0
养鸡胶园 Chick en garden 212 57. 8 269. 0 62. 7 63. 2 38. 4 164. 0 2314. 0 3. 9 2319. 0 139. 0 207. 0 347. 0
表 2 系统投能结构( 105 kJhm- 2)
Table 2 Energy input structure of system
系统
S ystem 有机能投入Organic energy
劳力
Labor
鸡雏
Chicken
有机肥
Ferti
lizer
饲料
Feed
无机能投入 Inorganic energy
农药
Pest i
cide
氮肥
( NH4) 2
SO 4
磷肥
CaH2
PO 4
钾肥
K 2O
电力
Electr
icit y
机械能
Machine
有机能投入
Organic
input
无机能投入
Inorg
anic
input
总投入能
Total
input
有机能/无机能
Organic/
Inorg
anic
有机能/总投能
Organic/
T otal
input
无机能/总投能
Inorg
anic/
T otal
in put
单作胶园 16. 2 0 55. 2 0 306. 0 82. 8 3. 2 9. 0 20. 1 25. 9 71. 6 447. 0 519. 0 0. 16 0. 138 0. 862
S ingle culture
间作胶园 27. 6 0 62. 1 0 459. 0 124. 0 8. 7 9. 2 20. 1 39. 0 89. 8 662. 0 750. 0 0. 14 0. 119 0. 881
Intercropping
养鸡胶园 40. 8 39. 0 2070 23145 459. 0 20. 7 1. 8 3. 3 40. 2 51. 9 25305 578. 0 25875 43. 8 0. 977 0. 023
Ch icken garden
3. 3 系统投能结构
3. 3. 1有机能投入结构 投能结构是指在投入系统能
量中有、无机能比例及其各自组成.由表 2可见,胶茶
鸡农林复合系统的投能结构为: 有机能投入占总投能
的 97. 7%,单作、间作胶园的有机能投入比例分别为
13. 8%、11. 9%. 可见, 单作和间作胶园的有机能投入
比率较小.在胶茶鸡农林复合系统中, 有机能投入以
饲料、有机肥为主, 其中饲料占 91. 4%, 有机肥占
8. 18%,人力仅占 0. 16%.在引入新的生物组分 鸡
后,有机能投入比例明显增加.
3. 3. 2 无机能投入结构 在单作、间作及养鸡胶园中,
无机能投入占投能总量的比值分别为 86. 2%、
88. 1%、2. 3%. 可见养鸡胶园的无机能投入比例最低,
这是因为系统中有机能增加而减少了无机能投入的结
果.系统中无机能投入主要是农药及化肥能, 其中间作
胶林中氮肥达 124. 0 105kJhm- 2, 占化肥总投能
87. 4% ;磷肥投能 8. 7 105 kJhm- 2, 占化肥总投能
的6. 12% ;钾肥投能 9. 2 105 kJhm- 2, 占化肥总投
能的 6. 44%; 其氮、磷、钾肥投能比例是 14. 1 1
1. 05,氮肥投入比例过大,应作适当调整.
3. 3. 3人工辅助能投入结构 单作、间作胶园人工辅
助能投入量分别为 519. 0 105 kJhm- 2和 750. 0
105 kJhm- 2,均来自系统外, 占总投入能的 100% .可
见,单作、间作胶园主要依靠外界人工辅助能投入维持
系统运转.而养鸡胶园中有系统内鸡粪及杂草能的循
环作用,系统外人工辅助能投入占总投入能的91. 9%,
外部人工辅助能投入相对减少. 因系统的稳定性较大
程度上受内外因素的共同影响, 该系统受外界辅助能
的制约相对减少,系统稳定性增强, 因此, 合理增加系
统生物组分,促进能量循环, 有利于系统的稳定.在单
1732 期 孟庆岩等:我国热带地区胶茶鸡农林复合系统能流分析
作、间作、养鸡胶园中投入的人工辅助能中,有机能/无
机能比值分别为 0. 16、0. 14、43. 8,而胶茶鸡农林复
合系统中 97. 7%是生物辅助能,因此该系统更趋向于
有机生态系统.
3. 4 系统产出能结构
能量输出结构是指在所有产出能中, 各产出能的
比例和流向.由表 3可见, 单作、间作及养鸡胶园的初
级生产力能分别为 77. 9 106、141 106、164 106 kJ
hm- 2,总产出能分别为 77. 9 106、141 106、511
10
6
kJhm- 2,均呈递增趋势.单作、间作胶园的经济能
/总产出能比值为 0. 76和 0. 77.可见,这两个系统的
产出能大部分输出系统外.而在胶茶鸡农林复合系
统中, 经济产出能占总产出能的 52%, 这是因为此系
统的凋落物能和鸡粪能留在系统内循环利用的结果.
从能量角度看, 胶茶鸡农林复合系统中的鸡、胶、茶
的产出能/总产出能比值分别为 68%、19%、13%. 可
见,此系统已形成以鸡的次级生产为主体, 胶、茶的初
级生产为辅的综合经营体系.
表 3 系统能量产出结构( 106 kJhm- 2)
Table 3 Energy output structure of systems
系 统
S ystem
初级生产 Primary output
干胶
Rubber
落叶
Leaf
茶叶
T ea
总能
Total
次级生产 Secondary output
鸡
Chicken
鸡粪
Excrement
总能
T otal
经济能
Economic
output
总产出能
Total
output
经济产能/总产出能
Economic
output
/ Total
output
次级产能/总产出能
Secondary
output
/T otal
output
单作胶园 Single culture 60. 0 18. 6 0 77. 9 0 0 0 59. 1 77. 9 0. 76 0
间作胶园 Intercropping 58. 1 32. 4 50. 7 141. 0 0 0 0 109. 0 141. 0 0. 77 0
养鸡胶园 Chicken garden 62. 7 37. 7 63. 2 164. 0 139. 0 207. 0 347. 0 265. 0 511. 0 0. 52 0. 68
表 4 系统能量投入产出结构( 106 kJhm- 2)
Table 4 Energy input & output structure of systems
系统
S ystem
经济产能
Economic
output
初级产能
Primary
output
次级产能
S econ dary
output
总投入能
Total
input
总产出能
T otal
output
经济产能/总投入能
E conomic
output /
Total input
初级产能/总投入能
Primary
output /
T otal input
次级产能/总投入能
Secondary
output/
T otal input
总产出能/总投入能
Total output /
Total input
单作胶园 Single culture 59. 1 77. 9 0 51. 9 77. 9 1. 14 1. 50 0 1. 50
间作胶园 Intercropping 109. 0 141. 0 0 75. 2 141. 0 1. 45 1. 88 0 1. 88
养鸡胶园 Chicken garden 265. 0 164. 0 347. 0 2580. 0 511. 0 0. 10 0. 06 0. 13 0. 19
3. 5 系统能量产投结构
能量产投结构是指各产出能占总投入能的比值.
由表 4可见,各系统能量产投结构具有以下特点: 1)在
单作、间作胶园中, 初级生产力能/总投入能和经济产
能/总投入能比值均大于 1, 说明系统自然资源利用率
较好.而养鸡胶园的仅为 0. 06和 0. 10,这是因为随着
胶茶鸡农林复合系统内饲料、有机肥的加入, 总投入
能大幅提高,而初级生产力能增幅不大,因而其比值降
低. 2)单作及间作胶园的次级生产力均为 0, 而林中养
鸡后, 次级生产力能/总投入能跃为 0. 13,此系统由简
单的林业系统变为农林复合系统, 系统资源开放程度
和生产效率均提高. 3)单作、间作及养鸡胶园的能量产
投比分别为 1. 50、1. 88、0. 19, 单作、间作胶园的较高,
而养鸡胶园的较低, 但其绝对产出能分别是单作及间
作胶园的 6. 56和 3. 62倍.
参考文献
1 王兆骞主编. 1995.农业生态系统管理.北京:中国农业出版社. 56
~ 72.
2 王建国等. 1997.松嫩平原农牧结合优化模式的综合研究.应用生
态学报, 8( 4) : 381~ 386.
3 何康等主编. 1987.热带北缘橡胶树栽培. 广州: 广东科技出版社.
230~ 271.
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民出版社. 350~ 384.
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平原一个典型农业生态系统的能流分析. 生态学杂志, 5 ( 4) : 15~
20.
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热带作物学报, 14( 1) : 103~ 111.
7 郭俊尧等. 1987.张庄村农牧渔复合生态系统功能研究.生态学报,
7( 1) : 12~ 19.
作者简介 孟庆岩, 男, 1971 年生. 1996 年 7 月毕业于东北农
业大学农学专业,获农学硕士学位;现为浙江大学农业生态研
究所博士生,研究方向为农业生态学. 发表论文数篇.
174 应 用 生 态 学 报 10卷