基于能值分析的雙季稻-魚(yú)種養(yǎng)模式的效益評(píng)價(jià)

摘要：為探索雙季稻-魚(yú)種養(yǎng)模式的生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益，本研究利用能值分析的方法，綜合分析了湖南省寧鄉(xiāng)市雙季稻-魚(yú)種養(yǎng)模式與雙季稻模式的能值投入與輸出，對(duì)比了兩種模式的經(jīng)濟(jì)效益，并利用文獻(xiàn)對(duì)比分析了其他稻田綜合種養(yǎng)模式的能值可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)。結(jié)果表明：雙季稻-魚(yú)模式的能值投入和輸出均高于雙季稻模式，能值投入分別為4.29×1016、3.24×1016 sej·hm-2，能值輸出分別為8.52×1016、7.71×1015 sej·hm-2。在能值可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)方面，雙季稻-魚(yú)模式的凈能值產(chǎn)出率和能值可持續(xù)發(fā)展指數(shù)（2.76、7.10）均高于雙季稻模式（0.37、0.66）、太湖流域的中稻單作（1.38、1.92）、稻-魚(yú)（1.26、1.47）、稻-鴨綜合種養(yǎng)模式（1.23、2.21）和貴州從江縣的稻-魚(yú)綜合種養(yǎng)模式（1.52、0.78）。而雙季稻-魚(yú)模式的環(huán)境負(fù)載率為0.39，低于雙季稻模式（0.56）、中稻單作模式（0.72）和貴州從江縣及太湖流域的稻-魚(yú)（2.40、0.85）、稻-鴨（0.56）及上海青浦區(qū)的稻-蛙綜合種養(yǎng)模式（0.46）。在經(jīng)濟(jì)效益方面，雙季稻-魚(yú)模式的平均利潤(rùn)（50 322元·hm-2）顯著高于雙季稻（9 118元·hm-2）模式（Plt;0.05）。研究表明，雙季稻-魚(yú)模式可持續(xù)發(fā)展力較強(qiáng)，但自給自足的能力較弱，過(guò)于依賴(lài)于市場(chǎng)和環(huán)境資源，在生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益方面提升空間大。本研究結(jié)果可為雙季稻-魚(yú)模式的推廣和健康發(fā)展提供了理論參考和依據(jù)。

關(guān)鍵詞：能值分析；雙季稻；稻田綜合種養(yǎng)；效益評(píng)價(jià)

中圖分類(lèi)號(hào)：F326.11；F326.4；S511.42；S964.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-6819（2025）01-0218-10

doi： 10.13254/j.jare.2023.0718

伴隨著全球氣候變暖、生態(tài)環(huán)境惡化、人口激增等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，糧食安全越來(lái)越成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)[1]。為保障糧食安全，充分發(fā)揮南方地區(qū)水熱條件較好和優(yōu)質(zhì)耕地的資源優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)，我國(guó)明確提出恢復(fù)和發(fā)展雙季稻生產(chǎn)[2]。但由于當(dāng)前城鎮(zhèn)化與工業(yè)化的發(fā)展，導(dǎo)致了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)綜合成本上升、雙季稻收益較低、“雙改單”季節(jié)性撂荒現(xiàn)象和南方地區(qū)雙季稻推廣難度增加等問(wèn)題[3]。為此，針對(duì)南方地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展特色推廣“雙季稻+”模式迫在眉睫。

稻田綜合種養(yǎng)是一種利用稻田濕地資源在同一塊稻田里既種植水稻又養(yǎng)殖水生經(jīng)濟(jì)動(dòng)物（魚(yú)、蝦、蟹和鱉等）的生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式[4]，它對(duì)于保障糧食安全、提高稻田生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益具有顯著影響[5]。近年來(lái)，稻漁綜合種養(yǎng)模式在各地區(qū)發(fā)展迅速，而有關(guān)雙季稻-魚(yú)種養(yǎng)模式經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)的研究較少，開(kāi)展生態(tài)及經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)，對(duì)其可持續(xù)發(fā)展和進(jìn)一步優(yōu)化與推廣具有重要意義。

近年來(lái)，經(jīng)濟(jì)學(xué)的多種方法常應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值的評(píng)估[6]，但受限于其復(fù)雜性，這些方法無(wú)法將農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境性能和可持續(xù)水平進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)[7]；同時(shí)，貨幣的流通不經(jīng)過(guò)自然界，無(wú)法反映和衡量農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)人類(lèi)生存活動(dòng)所作出的貢獻(xiàn)。因此，利用經(jīng)濟(jì)學(xué)原理估算農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價(jià)值存在一定的缺陷[8]。但能量流動(dòng)可以將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而貫徹于整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，因此，以能量流動(dòng)為基礎(chǔ)建立的能值分析理論被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值的評(píng)估[9]。該理論方法提出一種新的科學(xué)概念和計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)及其轉(zhuǎn)換單位——能值轉(zhuǎn)化率，將生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)和儲(chǔ)存的不同類(lèi)別的能量與物質(zhì)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的能值——太陽(yáng)能，是生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的重要方法[10-11]。

能值分析的方法已應(yīng)用于稻-漁生態(tài)系統(tǒng)中，胡欒欒[12]利用能值分析的方法對(duì)比了普通再生稻模式和再生稻-鴨模式的可持續(xù)性，發(fā)現(xiàn)無(wú)農(nóng)藥的再生稻-鴨模式比有農(nóng)藥情況下對(duì)環(huán)境安全、可持續(xù)發(fā)展綜合能力較強(qiáng)；楊海龍等[13]將貴州省小黃村的水稻單作模式與稻-魚(yú)共作模式進(jìn)行能值對(duì)比，得出稻-魚(yú)共作模式的能源使用效率和環(huán)境壓力承載能力要優(yōu)于水稻單作模式的結(jié)論。鐘穎等[10]對(duì)上海市青浦區(qū)稻-蛙生態(tài)種養(yǎng)系統(tǒng)進(jìn)行能值分析，發(fā)現(xiàn)稻-蛙種養(yǎng)系統(tǒng)能值可持續(xù)發(fā)展指數(shù)高，環(huán)境承載力小，綜合效果好，是值得推廣的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式。傳統(tǒng)的稻魚(yú)綜合種養(yǎng)模式以普通單季稻-魚(yú)種養(yǎng)模式為主，相比雙季稻-魚(yú)模式，系統(tǒng)的運(yùn)行周期較短，成本投入也少[13]，但對(duì)于兩種模式的能值利用效率和能值產(chǎn)出效果方面探討得還不夠全面。因此，本研究通過(guò)田間實(shí)驗(yàn)，結(jié)合資料的收集與匯總，利用能值分析的方法，全面、系統(tǒng)地對(duì)比分析了雙季稻模式與雙季稻-魚(yú)模式生產(chǎn)過(guò)程中的能量流動(dòng)，并統(tǒng)計(jì)了兩種模式的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，在排除不同研究區(qū)域和時(shí)間的基礎(chǔ)上，利用文獻(xiàn)對(duì)比分析的方法，對(duì)比了雙季稻-魚(yú)模式和其他幾種稻田綜合種養(yǎng)模式的能值差異，旨在為“雙季稻+”模式發(fā)展提供新思路，為稻漁綜合種養(yǎng)模式的發(fā)展提供新模式，進(jìn)一步助力稻田生態(tài)和經(jīng)濟(jì)環(huán)境良好發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

本研究以湖南省寧鄉(xiāng)市回龍鋪鎮(zhèn)田園牧歌生態(tài)農(nóng)場(chǎng)（28°22′N(xiāo)，112°50′E）雙季稻-魚(yú)種養(yǎng)系統(tǒng)為研究對(duì)象。寧鄉(xiāng)市屬于大陸性季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，四季較為分明，寒冷期較短，炎熱期較長(zhǎng)，年均降水量1 358.3mm。地勢(shì)西高東低，南緩北陡，地形分為丘陵、崗地、平原。

1.2 研究方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與田間管理

本研究于2022年4—11月對(duì)研究區(qū)內(nèi)雙季稻和雙季稻-魚(yú)產(chǎn)區(qū)系統(tǒng)內(nèi)各功能組的生物量、外源物質(zhì)的投放量等進(jìn)行測(cè)定和統(tǒng)計(jì)分析，以單一雙季稻種植（RRM）為對(duì)照，利用能值模型對(duì)雙季稻-魚(yú)生態(tài)種養(yǎng)系統(tǒng)（RRF）進(jìn)行能值投入輸出評(píng)估。并對(duì)兩個(gè)處理各隨機(jī)選擇三塊田（RRM1、RRM2、RRM3、RRF1、RRF2、RRF3）統(tǒng)計(jì)其投入成本和輸出效益，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估分析。

除雙季稻-魚(yú)種養(yǎng)系統(tǒng)開(kāi)設(shè)三邊溝外（魚(yú)溝面積為對(duì)應(yīng)田塊總面積的10%），兩系統(tǒng)的田面條件基本一致，均采用工廠化育秧、機(jī)械插秧收割，水稻秧株行距為25 cm×20 cm。主要水肥管理方案見(jiàn)表1。早稻（中早25）播種日期為2022年3月20日，4月20日插秧，7 月20 日收割；晚稻（耘兩優(yōu)玖48）播種日期為2022年6月20日，7月23日插秧，11月10日收割。在早稻的分蘗期，將合方鯽（Carassius auratus）和金背鯉（Cyprinus carpio）的夏花魚(yú)種按照每公頃7 500 尾放入RRF田，在早晚稻收割前10 d，緩慢排水并將魚(yú)群趕入邊溝內(nèi)，在晚稻收割后收獲成魚(yú)。

1.2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

能值分析主要包括對(duì)該系統(tǒng)2022年的投入輸出進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并計(jì)算，能值研究中所用數(shù)據(jù)包括：①產(chǎn)區(qū)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；②農(nóng)場(chǎng)經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)；③政府公開(kāi)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，包括《湖南統(tǒng)計(jì)年鑒》中的長(zhǎng)沙市年度降水量和日照時(shí)數(shù)以及湖南省統(tǒng)計(jì)局公布的數(shù)據(jù)等；④文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，包括藍(lán)盛芳等[9]的相關(guān)研究數(shù)據(jù)。

1.2.3 統(tǒng)計(jì)方法與數(shù)據(jù)處理

本研究以稻季生產(chǎn)過(guò)程為周期，詳細(xì)記錄生產(chǎn)過(guò)程中的各種投入、輸出。投入主要包括：可更新環(huán)境資源（EmR）、不可更新環(huán)境資源（EmN）、不可更新工業(yè)輔助能（EmF）、可更新有機(jī)能（EmT），以上相加為總投入能值（EmU）[14]?？傒敵瞿苤担‥mY）包括：早稻谷、晚稻谷、秸稈、成魚(yú)和政策性收入。對(duì)收集、測(cè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總并計(jì)算，以最新的全球能值基線(xiàn)（1.20×1025 sej?a?1）作為能值核算的基礎(chǔ)[15]，如表2所示，將能量轉(zhuǎn)化系數(shù)和能值轉(zhuǎn)換率數(shù)據(jù)統(tǒng)一為太陽(yáng)能值，計(jì)算公式參考相關(guān)研究[6，9-10]，最后計(jì)算能值可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)（表3）。同時(shí)，繪制雙季稻和雙季稻-魚(yú)系統(tǒng)的能值圖（圖1）。

以下為主要投入能值的計(jì)算公式：

太陽(yáng)光能=稻季平均太陽(yáng)總輻射量（J·hm?2）×稻田面積（hm2）×太陽(yáng)光的能值轉(zhuǎn)換率（1）

雨水化學(xué)能=稻季平均降水量（mm）×水的密度（kg·m?3）×水的自由能（J·kg?1）×稻田面積（hm2）×雨水化學(xué)能能值轉(zhuǎn)換率（2）

表層土凈損失能=土壤侵蝕率（g·hm?2）×有機(jī)質(zhì)能量（J·g?1）×稻田土壤有機(jī)質(zhì)含量（g·kg?1）×稻田面積（hm2）×能值轉(zhuǎn)換率（3）

其余能值計(jì)算公式先按照能值轉(zhuǎn)換系數(shù)統(tǒng)一單位，再與各能值轉(zhuǎn)換率相乘得出相應(yīng)能值[10]。

經(jīng)濟(jì)效益的分析數(shù)據(jù)同樣來(lái)源于實(shí)際生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，只考慮政府對(duì)種植模式的補(bǔ)貼，不考慮生態(tài)農(nóng)產(chǎn)品的溢價(jià)。利用SPSS 19.0軟件進(jìn)行顯著性差異分析（Plt;0.05），并用Origin pro 2021繪制圖形。

以下為經(jīng)濟(jì)效益的主要計(jì)算公式：

投入產(chǎn)出比=系統(tǒng)總產(chǎn)值/系統(tǒng)生產(chǎn)總成本（4）

系統(tǒng)利潤(rùn)=系統(tǒng)總產(chǎn)值-系統(tǒng)生產(chǎn)總成本（5）

2 結(jié)果與分析

2.1 雙季稻與雙季稻-魚(yú)系統(tǒng)能值

2.1.1 能值投入與輸出

由表4 可知，雙季稻-魚(yú)模式能值投入總額為4.29×1016 sej·hm-2，遠(yuǎn)高于雙季稻模式的能值投入總額3.24×1016 sej·hm-2。其中，兩種模式能值占比較大的均為農(nóng)用機(jī)械、基礎(chǔ)設(shè)施和人力與管理，分別為10.83%、10.89%、69.77% 和14.35%、11.64%、61.61%，說(shuō)明雙季稻系統(tǒng)對(duì)人工投入的能值成本依賴(lài)性更強(qiáng)。

兩種模式的太陽(yáng)能值、雨水化學(xué)能值和地球旋轉(zhuǎn)能值均無(wú)差異，但雙季稻-魚(yú)模式中，生產(chǎn)用水的太陽(yáng)能值為5.39×1014 sej·hm-2，顯著高于雙季稻模式（3.83×1014 sej·hm-2）。在雙季稻-魚(yú)模式中復(fù)合肥、農(nóng)藥投入的太陽(yáng)能值，分別為6.68×1014 sej·hm-2 和1.98×1013 sej·hm-2，均低于雙季稻模式（1.20×1015、3.40×1013 sej·hm-2）。在該實(shí)驗(yàn)中，由于雙季稻-魚(yú)模式要開(kāi)挖魚(yú)溝等田間工程建設(shè)等，因此基礎(chǔ)設(shè)施的太陽(yáng)能值為4.67×1015 sej·hm-2，要高于雙季稻模式（3.77×1015 sej·hm-2）。

由于魚(yú)溝的存在，在田塊總面積相同的情況下，雙季稻-魚(yú)模式的種植面積要小于雙季稻模式，所以其早晚稻種子的太陽(yáng)能值要小于雙季稻模式，分別為1.31×1014、1.67×1014 sej·hm-2（雙季稻-魚(yú)模式早晚稻）和1.53×1014、1.95×1014 sej·hm-2（雙季稻模式早晚稻）；在雙季稻-魚(yú)模式中，人力與管理方面的成本會(huì)增加，因此其太陽(yáng)能值（2.99×1016 sej·hm-2）要高于雙季稻模式（2.00×1016 sej·hm-2）。

由表4 可知，雙季稻-魚(yú)模式的總輸出能值為8.52×1016 sej·hm-2，遠(yuǎn)高于雙季稻模式（7.71×1015 sej·hm-2）。盡管雙季稻-魚(yú)模式減少了稻田的種植面積，但早晚稻的能值輸出相差不大，其中雙季稻模式早晚稻的能值輸出分別為1.86×1015、3.64×1015 sej·hm-2，雙季稻-魚(yú)模式的能值輸出分別為1.96×1015、3.48×1015sej·hm-2。在雙季稻-魚(yú)模式中，捕獲魚(yú)類(lèi)的太陽(yáng)能值占總輸出能值的91.04%，表明魚(yú)類(lèi)為雙季稻-魚(yú)種養(yǎng)模式的主要能值輸出。

2.1.2 總投入能值類(lèi)別

由表4可知，雙季稻-魚(yú)模式在可更新環(huán)境資源（EmR）的能值達(dá)5.84×1014 sej·hm-2，高于雙季稻模式（4.28×1014 sej·hm-2），這是由于雙季稻-魚(yú)系統(tǒng)為保障魚(yú)類(lèi)在田里的活動(dòng)，田面長(zhǎng)期保持較深的水位導(dǎo)致。

雙季稻-魚(yú)模式中不可更新工業(yè)輔助能（EmF）的總能值高于雙季稻模式，達(dá)到了1.20×1016 sej·hm-2，但其占總投入能值的27.99%，低于雙季稻模式（35.98%）。

可更新有機(jī)能（EmT）包括早稻種子、晚稻種子、魚(yú)苗、人力與管理和飼料，其中雙季稻模式不包含魚(yú)苗和飼料成本，因此其可更新有機(jī)能值（2.03×1016sej·hm-2）低于雙季稻-魚(yú)模式（3.03×1016 sej·hm-2）。

2.1.3 能值可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)的對(duì)比

根據(jù)各項(xiàng)太陽(yáng)能值指標(biāo)，本研究計(jì)算了雙季稻-魚(yú)模式和雙季稻模式的能值可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)，并與其他文獻(xiàn)中的能值可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比（表5）。在雙季稻-魚(yú)模式中，可更新有機(jī)能利用比率為0.71，高于雙季稻模式（0.63）；不可更新工業(yè)輔助能利用比率為0.28，低于雙季稻模式（0.36）；能值自給率在兩系統(tǒng)均為0.01，但遠(yuǎn)低于稻-魚(yú)種養(yǎng)模式（0.31）和稻-蛙種養(yǎng)模式（0.17）；雙季稻-魚(yú)模式的能值密度高于雙季稻模式，能值密度分別為4.29×1012sej·m-2 和3.42×1012 sej·m-2；雙季稻-魚(yú)模式的凈能值產(chǎn)出率為2.76，遠(yuǎn)高于雙季稻模式（0.37），同時(shí)也高于中稻單作模式（1.38）、其他兩種稻-魚(yú)種養(yǎng)模式（1.26、1.52）、稻- 鴨種養(yǎng)模式（1.23），但低于稻- 蛙種養(yǎng)模式（3.65）；雙季稻-魚(yú)模式的環(huán)境負(fù)載率（0.39）低于其他幾種模式；雙季稻-魚(yú)模式的能值可持續(xù)發(fā)展指數(shù)為7.10，遠(yuǎn)高于雙季稻模式（0.66），同時(shí)也高于中稻單作模式（1.92）、其他兩種稻-魚(yú)種養(yǎng)模式（1.47、0.78）、稻- 鴨種養(yǎng)模式（2.21）和稻- 蛙種養(yǎng)模式（7.09）。

2.2 經(jīng)濟(jì)效益

表6展示了雙季稻模式與雙季稻-魚(yú)種養(yǎng)模式的經(jīng)濟(jì)效益方面的對(duì)比結(jié)果。雙季稻模式的水稻成本要高于雙季稻-魚(yú)模式，分別為2 374、2 218元·hm-2。雙季稻模式的總成本低于雙季稻-魚(yú)模式，分別為19 823 元·hm-2和62 616 元·hm-2。同時(shí)，雙季稻-魚(yú)模式的系統(tǒng)利潤(rùn)（50 322 元·hm-2）是雙季稻模式（9 118元·hm-2）5.5倍，兩者差異顯著（Plt;0.05），并且，雙季稻-魚(yú)模式的投入產(chǎn)出比為1.78，高于雙季稻模式（1.38）。

3 討論

本研究主要對(duì)比探究雙季稻模式和雙季稻-魚(yú)種養(yǎng)模式的能量收支，利用能值分析的方法，通過(guò)查閱分析文獻(xiàn)找到各項(xiàng)投入與輸出的能量折算系數(shù)、能值轉(zhuǎn)換率等數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算相應(yīng)太陽(yáng)能值，并計(jì)算了兩種模式的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，利用文獻(xiàn)對(duì)比分析的方法，分析了雙季稻-魚(yú)模式和其他稻田綜合種養(yǎng)模式的能值差異。

3.1 能值可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)分析

能值可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)可以反映生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的結(jié)構(gòu)、功能和效率，反映社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和自然資源的總體價(jià)值，還可以反映經(jīng)濟(jì)與生態(tài)系統(tǒng)、人與大自然的關(guān)系[23]。可更新有機(jī)能利用比率是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的可更新有機(jī)能值與總投入能值的比值，比值越大說(shuō)明農(nóng)田生態(tài)的可再生資源利用效率越高，系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展能力越強(qiáng)[24]。與雙季稻模式相比，雙季稻-魚(yú)模式的可更新有機(jī)能利用比率為0.71，高于雙季稻模式（0.63）。雙季稻-魚(yú)模式增加了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)成本，使得系統(tǒng)更加依賴(lài)于人工，不僅如此，系統(tǒng)內(nèi)魚(yú)類(lèi)的養(yǎng)殖成本也是其中的重要原因[14]。不可更新工業(yè)輔助能利用比率是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的不可更新工業(yè)輔助能與總投入能值的比值，比值越大說(shuō)明農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)行依賴(lài)外部經(jīng)濟(jì)投入越多[18]。能值密度是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中單位面積的能值投入，反映系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能值的利用強(qiáng)度[24]。稻漁綜合種養(yǎng)系統(tǒng)豐富了生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性、增加了系統(tǒng)內(nèi)空間分布的層次性，同時(shí)也擴(kuò)大了能量循環(huán)的途徑，雙季稻-魚(yú)系統(tǒng)可以顯著提高能量利用和轉(zhuǎn)化的效率，由表1可知，系統(tǒng)對(duì)農(nóng)藥、化肥等不可更新工業(yè)輔助能的依賴(lài)性低，進(jìn)而促進(jìn)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展[25]，因此雙季稻-魚(yú)模式的不可更新工業(yè)輔助能利用比率（0.28）低于雙季稻模式（0.36）。本研究中雙季稻-魚(yú)種養(yǎng)模式的能值密度（4.29×1012 sej·m-2）大于雙季稻模式（3.42×1012 sej·m-2），原因在于雙季稻-魚(yú)模式下，生產(chǎn)用水、農(nóng)用機(jī)械、人力與管理和魚(yú)苗的能值投入增加[13]。能值自給率反映系統(tǒng)自給自足能力的大小，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)作為半自然的生態(tài)系統(tǒng)，很難自給自足[26]，因此兩種模式對(duì)工業(yè)的依賴(lài)程度均較大[27]。

凈能值產(chǎn)出率可以反映農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)效率，比值越大說(shuō)明生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)效率越高；環(huán)境負(fù)載率反映農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，比值越大說(shuō)明對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響越大；能值可持續(xù)發(fā)展指數(shù)是衡量農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性的常用指標(biāo)，即系統(tǒng)的凈能值產(chǎn)出率和環(huán)境負(fù)載率的比值[28]。在雙季稻-魚(yú)種養(yǎng)模式中，系統(tǒng)的可更新環(huán)境資源的能值投入較高，化肥、農(nóng)藥等不可更新工業(yè)輔助能和稻種、魚(yú)苗等可更新有機(jī)能投入在總能值投入中占比較低，但魚(yú)類(lèi)和水稻的產(chǎn)量高，能值的利用效率較高，因此，雙季稻-魚(yú)種養(yǎng)模式的凈能值產(chǎn)出率和能值可持續(xù)發(fā)展指數(shù)高于其他模式，而環(huán)境負(fù)載率低于其他模式[29]。相比于普通稻-魚(yú)種養(yǎng)系統(tǒng)，雙季稻-魚(yú)種養(yǎng)模式以較長(zhǎng)的生命周期為基礎(chǔ)，生產(chǎn)出兩季水稻和發(fā)育更為完全的成魚(yú)[30]，雖然成本有所增加，但產(chǎn)值也隨之增加，因此，雙季稻-魚(yú)種養(yǎng)模式的凈能值產(chǎn)出率（2.76）高于太湖流域和貴州從江縣的普通稻-魚(yú)種養(yǎng)模式（1.26、1.52）?；屎娃r(nóng)藥是威脅我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要污染物，在稻魚(yú)共生模式下，魚(yú)與水稻構(gòu)成了良好的和諧共生關(guān)系，Xie等[31]的研究表明，在稻魚(yú)生態(tài)系統(tǒng)中，魚(yú)類(lèi)會(huì)通過(guò)撞擊水稻莖稈取食部分掉落到水中的害蟲(chóng)，從而減少了該模式中蟲(chóng)害的發(fā)生頻次。相比中稻單作模式，稻魚(yú)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)昆蟲(chóng)的捕食能夠減少殺蟲(chóng)劑的使用，魚(yú)糞為水稻生長(zhǎng)提供了養(yǎng)分，水稻莖葉起到遮蔭作用，為魚(yú)類(lèi)提供了良好的生存場(chǎng)所，并且這種互利共生的關(guān)系在雙季稻-魚(yú)種養(yǎng)模式中持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，因此，雙季稻-魚(yú)種養(yǎng)模式中化肥和農(nóng)藥的施用相對(duì)減少，能值投入降低，從而使得其環(huán)境負(fù)載率（0.39）低于雙季稻模式、中稻單作模式、稻-魚(yú)、稻-鴨以及稻-蛙種養(yǎng)模式。最后，雙季稻-魚(yú)種養(yǎng)模式有著更高的能值利用效率和更低的環(huán)境負(fù)載率，表明該系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益等多方面均優(yōu)于其他系統(tǒng)，使得其能值可持續(xù)發(fā)展指數(shù)（7.10）高于雙季稻模式、中稻單作模式、稻-魚(yú)、稻-鴨以及稻-蛙種養(yǎng)模式。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

在相同的稻田面積下，雙季稻-魚(yú)種養(yǎng)模式因開(kāi)設(shè)不大于稻田面積10% 的魚(yú)溝，減少了水稻的種植面積，但由于田間改造和魚(yú)類(lèi)養(yǎng)殖的人工和生產(chǎn)成本增加，因此其生產(chǎn)成本高于雙季稻模式[22，32]。但因魚(yú)類(lèi)的市場(chǎng)價(jià)格高于水稻，所以雙季稻-魚(yú)種養(yǎng)模式的系統(tǒng)利潤(rùn)和投入產(chǎn)出比均高于雙季稻模式。

能值分析綜合效果表明，雙季稻-魚(yú)系統(tǒng)更優(yōu)于其他稻田系統(tǒng)，具有更低的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和更高的可持續(xù)發(fā)展?jié)摿?，是一種能值輸出率高的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，具有很好的推廣潛力。盡管如此，該系統(tǒng)對(duì)自然資源的投入需求較多、對(duì)工業(yè)的依賴(lài)程度較高，能值自給率較低，自我維持能力較弱，受外界因素干擾后波動(dòng)較大。此外，盡管雙季稻-魚(yú)系統(tǒng)環(huán)境負(fù)載率低于其他系統(tǒng)，但仍處于較高水平，優(yōu)化空間大[33]。

4 結(jié)論

本研究利用能值分析方法，全面、系統(tǒng)地對(duì)比分析了雙季稻-魚(yú)模式與其他模式生產(chǎn)過(guò)程中的能量流動(dòng)，并統(tǒng)計(jì)了其經(jīng)濟(jì)效益，得出如下研究結(jié)論：

（1）雙季稻-魚(yú)種養(yǎng)模式的太陽(yáng)能值轉(zhuǎn)化效率高，實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中耗散能量少。

（2）雙季稻-魚(yú)種養(yǎng)模式自給自足能力均較弱，獨(dú)立發(fā)展受限。

（3）雙季稻-魚(yú)種養(yǎng)模式凈輸出能值高，能值投資的回報(bào)率大。

（4）雙季稻-魚(yú)種養(yǎng)模式的平均利潤(rùn)相比雙季稻模式增長(zhǎng)4.5 倍左右，是一種高投入高回報(bào)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。

（5）雙季稻-魚(yú)種養(yǎng)模式的可持續(xù)發(fā)展性強(qiáng)，可以作為“雙季稻+”模式發(fā)展的新途徑。

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