生态系统工程原理与蚕业生产(摘要)


               符祖祥
          (浙江省衢县樟潭区农技站)

     提要:本文提出以生态系统工程原理指导蚕业生产,借鉴自然生态系统的结构原理(种群结构和食物链网),开展桑园综合利用,实行分层利用资源、各取所需的合理的桑园混作,协同蚕业与农、林、牧、渔的关系,创立资源合理分室、综合利用的高产、持久、稳定的生态蚕业,使蚕业经济效益、社会效益和生态效益都达到一定水平,并同步增长。
     一、对目前我国蚕业的生态学反思
     蚕业生产方面,长期以来,人们为了便于管理,便于进行生产劳动,追求蚕茧的“高
产”而采用单一经营的方式。许多蚕业生产技术也为便于大面积推广使用,而采用“一揽
子”的形式,忽视了生态学变异的存在。单一种植的桑园,系统种群单一,稳定性、持久
性、应变能力都很差,单位土地面积的生物产量不高不稳定,而且在蚕业生态环境方面也带来了一系列料想难及的问题,如长期使用化肥、杀虫剂,导致了土壤退化、虫害加剧及其它一些威胁蚕业长期效益的恶果,很多生产“技术”的实施,本身造就了一些恶性循环。虽然人们至今仍把蚕业生产的高产(桑叶、蚕茧、蚕种的高产)放在首位,但日见增长的蚕业输入成本(如化肥用量、农药用量的逐年增大),却给蚕业产值的增长带来了新的限制因子,人们已不能不正视目前蚕业生产的高代价——土地资源的浪费甚至破坏,太阳能的浪费以及其它危及环境的诸多问题。
     蚕业的科研方面也存在着种种不足,长期忽视对生态学原理的借鉴,目前蚕业界的生态学研究也仅仅局限于个体水平(蚕的生态学、桑的生态学),系统水平的研究显得非常苍白,由此带来的问题是:许多技术末能获得生态系统原理的指导和反证,进而在实际应用时出现许多始料不及的偏差和问题。蚕业本身的系统生产潜力未能得以深度开发,更谈不上协调蚕业与其它产业,引发系统效应。
     二、运用生态系统工程原理强化和发展蚕业。
     1.模拟自然生态系统的种群结构,开展桑园综合利用。
     长期以来,以间作物会与桑树争光、争水、争肥而加以排斥,桑树实行单一种植,这
不仅使单位土地面积的生物产量受到限制,而且在桑园水土保持、病虫害防治、杂草治理等方面也带来了问题。
     单纯的桑树种植,由于对环境资源需求区域很窄,限制着种群的生长发育和生物产量。比如,桑树的地上部分叶子,在生育前期叶面积很小(甚而无叶),光合作用资源利用率低,相当部分的光能未被利用,受到浪费;而在后期因叶面积骤增,叶子交相重叠,阳光大部分被吸收、反射,桑树底下形成了一个可资利用的遮荫环境。就地下部分来讲,单一种植,根层集中,对土壤的水分、养分的需求也集中,一定土壤层次区域的水分、养分消耗很大,而且对某些养分的形态要求单纯。人们的某些物质输入,往往遭到浪费。还有,单一的桑树种植,其无叶期、稀叶期往往易造成水土流失。
     改革桑园不合理的栽培制度,研究和实施桑园综合利用,建立自然资源得以层层合理利用的稳定平衡的立体栽植桑园结构,探索具有最佳经济效益、生态效益和社会效益的桑园综合利用组织模式,显得非常重要。
     关于桑园间作,在我国古农书中就有许多记载:
     南宋编著的《陈敷农书》上说:“若桑囿近家,即可作墙篱,仍更疏植桑,今畦差阔,其下偏栽苎,因粪苎,即桑亦获肥益矣,是两得之也。桑根植深,甚根浅并不相妨,而利倍差—…·试用力少而见功多也。
  《齐民要术》桑拓篇:“其(桑)下当剧根绿豆、小豆……二豆良美,润泽益桑。”  元朝《农桑辑要》:“桑田可种田禾,与桑有宜与不宜。如种谷,必揭得地脉坑干,生蠢根皮等虫;若种蜀黍,其枝叶与桑等,如此丛杂,桑亦不浅。如种绿豆、黑豆、芝麻、瓜芋,其桑郁茂,明年叶增三分,种黍亦可,农家有云:桑发黍、黍发桑,此大概也”。
     桑园实行混作,如果所形成的冠层垂直成层分布及根系的垂直成层分布,能吸收更多的光能及更多的水分、养分的话,则生物产量自然会有所提高;同样,如果混作物能与桑树的生长季节相继重叠,则可在一年中有更多的时间进行生产,从而提高系统年产量,产生尽可能大的经济效益和社会效益,而且所形成的连续覆盖,则可防止水土流失(产生生态效益)从而有助于提高蚕业生态系统的可维持性,保持蚕业生产的高产、持久。
     桑园间作也可能在桑园病虫害防治方面有积极意义(参见拙著式试论植物间的生态互 作及其在开展桑园综合利用方面的指导意义》”《湖南蚕桑》, 1989年1期)。
     1.桑园综合利用的研究,自然有必要认识桑园杂草的问题。“容忍”一定数量杂草的存在,将会被认为显得合理和必要(参见拙着《衢江流域秋季桑园杂草群落的构成及其治理对策》,《衢州蚕业》,1989年2期)。
     2.借鉴食物链(网)原理,提高蚕业生态系统中物质、能量的利用率。
     从事虽业生产的目的是获取人类所需的物质。为此,我们就没有必要局限于“桑一蚕一茧”的小框框。蚕业生产的实质是生物生产。蚕业生态系统可以看作一个由“自然环境——生物——人类社会”交织在一起的复杂系统,只有使这三者彼此协调,物质、能量在其间得以合理运行,才能导致高产和高效率,创造出一个高产、优质低耗的蚕业生产系统和高效率高机能的呈良性循环的蚕业生态系统,以尽可能少的输入,获取尽可能多的效果(社会方面的、经济方面的和生态方面的)。
     自然生态系统的生物群落中,各种动植物通过食物的关联而形成食物链,进而形成植物网。食物链作为生态系统的基本结构,通过初级生产、次级生产、加工、分解等完成代谢过程,使物质在系统中合理循环利用,能量得以分层分级地高效利用,使系统的生产率、稳定性和维持性都处于一定的水平。
     我国传统桑基渔塘就是一种能使物质合理循环利用,能量分层分级高效利用的典型。桑树吸收太阳能、水分、养分,生产桑叶,桑叶用以养蚕,生产蚕茧。蚕沙和桑树脱落物施用于渔塘,经过渔塘内部转化(由“浮游植物——节肢动物——鱼”构成的食物链的作用),生产出鱼。而鱼的排泄物以及其它未被利用的有机物和底泥则经过底栖生物的分解可作为桑树肥料返回桑基,整个形成一个高能低耗的良性循环。
     运用食物链原理,协同蚕业与农、林、牧渔等的关系,使资源得到合理分室和综合利 用;形成一种高效而持久的复合性结构。多成分、多层次的复合系统,食物链长、食物网复杂,自我维持能力强。由于尽最大程度利用了自然界之可再生资源,人类的输入成本(生产成本)可得以降低。物质循环,实行多级循环,层层利用,无废弃物排出危及其它生态系统。从根本上说,经济效益、社会效益和生态效益都能得以综合协调,并得到提高。
     3.借鉴“熵”值机制,给蚕业生态系统导入“负熵流”。
     蚕业生态系统是人工生态系统,一般总最处于非平衡的稳定有序状态,即生态平衡状 态,是一个典型的耗散结构。蚕业生态系统的熵值(ds)随时间呈两种情形:一种是系统内自发的熵值增大(des);另一种是系统通过与外界环境进行物质和能量交换而取得“负熵流”(dis)。若ds=des+dis≤0则有序结构得以保持,即蚕业生产得以进行。由于蚕业生产要向外村输出产品,以及其它人为原因,会引起熵值增大,系统稳定性降低。所以,运用生态系统中的熵值运行变化机制,对蚕业生态系统采取必要的措施(如输入化肥有机肥,避免污染物流入等),使蚕业生态系统的“负熵流”,维持在一定水平,显得重要。
     三、结语——发展生态蚕业
     借鉴生态系统工程原理,开展桑园综合利用,实行必要合理的桑园间作套种,采用以生物防治为主导的害虫综合治理的方法控制害虫,“容忍”适量的杂草生长,因地制宜地协同蚕业与农、林、牧、渔等的关系,创立多成分、多层次的复合生产结构,提高自我维持能力,最大限度利用可再生资源,并尽量发挥复合系统“内循环”功能,以节省能量、资源的输入,降低生产成本,并尽可能切断污染物的流入,使经济效益、社会效益和生态效益并行增长,并维持在一定的水平。笔者把这种以生态学原理指导的高产、持久性的蚕业,称之为“生态蚕业”。
          * 本文为我站“蚕业生态系统分析(系列研究)的部分内容。