《Journal of Environmental Management》：Performance of sustainable alternative management of apple orchards in the Weibei Upland, China: A comparative economic-emergy-environmental analysis
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渭北高原苹果园有机、绿色与传统管理模式在经济效益、能值可持续性和环境影响三方面进行综合评估。研究表明有机与绿色模式较传统模式能值可持续指数（ESI）提升显著（P<0.001），环境影响显著降低，但经济成本增加。区域地理位置对经济绩效（利润成本比PCR）和ESI影响显著（P<0.001）。建议强化可持续模式补贴政策，制定区域差异化管理策略。
孙伟南|张晓萍|张玉杰|白刚栓|耿文良|王浩佳|王淼倩|于凯阳|刘宣浩|J.A. Gómez
中国陕西省杨凌市西北农林科技大学土壤与水资源保护研究所
摘要
联合国可持续发展目标（SDGs）促使全球关注苹果园管理的环境影响和可持续性。在中国，有机（OM）和绿色（GrM）管理模式等环保型模式正逐渐取代传统管理模式（CM）。然而，这些模式在陕西渭北地区的环境影响及其对可持续发展的促进效果仍不明确。本研究通过结构化问卷调查，从渭北高原北部、东部和西部的洛川、白水、乾阳三个代表性县收集了27个有效农场的数据，分析了这三种管理模式的生态绩效。从经济、能量（根据Odum的定义）和环境影响三个角度评估了这三种苹果园管理模式的差异。结果表明，替代性管理策略能有效提升果园的可持续性。总体而言，从CM到GrM再到OM，能量可持续性显著提高，环境影响明显降低，而经济绩效基本保持稳定。管理类型对环境影响潜力（EIP）和能量可持续性指数（ESI）有显著影响（P < 0.001），分别解释了95.96%和45.45%的观测变异。
此外，三个地区的苹果园在经济绩效和能量可持续性方面存在显著差异。地理位置对利润成本比（PCR）和ESI有显著影响（P < 0.001），分别解释了83.01%和49.05%的观测变异。
建议加强相应补贴，降低采用可持续管理策略的门槛条件。同时，需考虑不同地区的工业发展和地理气候差异，制定有针对性的政策。
这些研究结果有望显著推动渭北高原及类似地区的苹果产业进步。
引言
农业管理模式是农业栽培系统的基石（Connor等人，2011）。传统模式旨在通过投资自然资源和社会资源改善土壤和作物条件，以最大化作物产量和经济效益（Tilman等人，2002）。然而，在资源限制、土壤退化、环境污染和生态衰退的背景下，如何在追求高产量与可持续性之间取得平衡成为各方关注的重点（Gao等人，2021；Khan等人，2021；Krasilnikov等人，2022；Maqbool等人，2023）。可持续集约化被认为是实现联合国可持续发展目标（SDGs）的关键因素，它通过协同效应减轻贫困并保护环境（Shahmohamadloo等人，2022）。
科学家们研究了作物管理系统，以分析其可持续性并全面了解其对环境的影响及资源利用效率的变化（Zhen等人，2020；Wang等人，2020b；Chen等人，2021；Alhashim等人，2021）。Odum（1996）提出的能量分析方法能够量化自然资源及社会经济能量，有效评估果园系统的环境影响和可持续性（Odum，1996；Zhang等人，2024）。生命周期评估（LCA）方法因其全面性、整体性和科学严谨性而广受应用，常用于分析农业环境影响（Bessou等人，2013；Goossens等人，2017；Ordikhani等人，2021a）。经济分析也常用于评估农业管理系统的可持续性，通过计算财务支出和收益来评估其经济可行性（Chen等人，2021；Tang等人，2022）。越来越多的研究者认识到单一视角的局限性，开始整合多种视角进行综合研究，这成为当前研究的重点和主流趋势（Wang等人，2020a；Chen等人，2021；Tang等人，2022）。
多年生作物是全球农业作物生产的重要组成部分（DeHaan，2015）。全球耕地面积约为15.8亿公顷，其中约十分之一用于种植多年生作物（联合国粮食及农业组织）。多数多年生作物相比一年生作物具有更高的经济效益，是当地的重要收入来源（Zhang等人，2011）。尽管多年生作物种类繁多（包括苹果、橄榄、葡萄和可可），但它们面临类似的可持续农业管理挑战，如土壤退化、生物多样性下降和环境污染（DeHaan，2015；Cabot等人，2022；Mathis等人，2022；Caicedo-Vargas等人，2023）。因此，迫切需要进一步研究多年生作物的可持续农业管理。
苹果是最具代表性的多年生作物之一。中国陕西省是全球最大的苹果生产区之一。2022年，该省苹果种植面积达924.10平方公里，产量为13,027.1吨（陕西省统计局，2023），约占全球苹果产量的七分之一。渭北高原是苹果种植的核心区域，其经济重要性使其成为当地的重要产业（Li等人，2010；Shahmohamadloo等人，2022）。
随着农业技术的不断进步和地方政府的支持，苹果园的管理实践得到持续改进，采用可持续替代方案的比例显著增加（Foguesatto等人，2020；Holb等人，2022）。综合害虫管理（IPM）是一种全球认可的框架，旨在促进生态平衡和减少农药使用，通常通过地区性指南或认证计划实施（如欧盟指令2009/128/EC，Holb等人，2017）。在中国，绿色管理（GrM）将IPM的核心原则（包括生物控制和基于阈值的干预措施）纳入国家认证体系（中华人民共和国农业农村部，2021）。此外，GrM还严格限制化学投入，推广地面实践（如覆盖作物和土壤保护）以实现农业系统的可持续性。有机农业是最严格的模式，要求完全禁止使用合成投入（SAC，2019；Canwat和Onakuse，2022）。通过改变植物养分投入和害虫管理方式，这些可持续替代管理模式可以有效减少传统农业生产的环境足迹，同时为消费者提供更安全的产品（Antal等人，2024；Liu等人，2024）。
渭北高原多样的管理实践和有限的自然环境条件导致该地区农业生产及生态环境的差异（Yang等人，2020）。目前，该地区的学术研究主要集中在果园管理的现状及不同管理方式对果园环境、果树生长和产量的影响（Hou等人，2021；Zhu等人，2022；Chen等人，2024；Zheng等人，2024）。关于该地区多样化果园管理系统的环境影响和可持续性的研究仍有限。
Zhu等人（2018）对中国陕西和山东的有机苹果园和传统苹果园进行了环境影响比较分析。Men等人（2023）比较了黄土高原苹果产区、渤海湾地区及小规模农户果园的环境影响。Zheng和Huang（2023）使用LCA方法评估了黄土高原苹果生产系统的环境影响、减排潜力和经济效益。然而，仍需进一步研究渭北高原不同类型苹果园的环境影响和可持续性。
本研究采用基于实地的方法和半结构化问卷，从经济、能量和环境多个维度对中国渭北高原的有机、绿色和传统苹果园管理系统进行了系统性可持续性评估。研究结果不仅为当地农业政策和实践提供了科学依据，还为全球类似农业生态区的多年生作物系统提供了可借鉴的模型，直接贡献于多个联合国可持续发展目标（SDGs 2、12和15）的实现。
研究地点和数据收集
渭北高原位于中国陕西省，是全球著名的苹果生产基地，涵盖宝鸡、咸阳、渭南、延安和铜川五个市的25个县（图1）。该地区面积约370万公顷，耕地（包括果园）约为12.5万公顷。海拔范围从331米到2452米不等，地形以高地和峡谷为主，占比分别为45%和55%
经济绩效
渭北高原苹果园的经济绩效在成本和收入方面表现出相似的模式，有机管理和绿色管理的成本和收入均高于传统管理（图4）。白水有机管理的成本最高，为87,524.25元人民币/公顷，收入为287,508.25元人民币/公顷。各果园的利润没有显著差异，其中白水有机管理的利润最高，为199,984.00元人民币/公顷。
不同管理类型果园的可持续性差异
在果园投入方面，可持续替代管理（有机管理和绿色管理）的成本明显高于传统管理，这一点在成本（图4）和环境影响指标（图6）中均有体现。全球不同地理区域的农业系统研究也证实了这一现象（Meng等人，2016；Luo等人，2019；Kuczuk和Pospolita，2020；Plénet等人，2023）。
与传统管理相比，可持续替代管理方式
结论
过去几十年，随着全球可持续发展的推进，出现了绿色和有机管理等新型农业模式。这一趋势在渭北高原尤为明显。本研究从经济、能量和环境影响的角度，比较分析了三个子区域（洛川、白水和乾阳）的三种苹果园管理系统的可持续性。
洛川有机管理的能量可持续性指数（ESI）最高
作者贡献声明
孙伟南：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 初稿，数据可视化，验证，软件使用，方法论设计，研究实施，资金获取，数据分析，概念构建。张晓萍：撰写 – 审稿与编辑，验证，监督，资源协调，项目管理，资金获取，概念构建。张玉杰：数据可视化，研究实施，数据管理。白刚栓：监督，方法论设计，研究实施，数据管理，概念构建。
利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了中国国家重点研发计划（项目编号：2022YFE0115300）、欧盟地平线2020研究与创新计划（项目编号：101000224）和中国留学基金委（项目编号：202306300104）的共同支持。
