湖南農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)能值分析

吳 磊，向平安

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學學生工作部，湖南 長沙410128；2.湖南農(nóng)業(yè)大學園藝園林學院，湖南 長沙 410128）

能值分析理論和方法是由美國著名生態(tài)學家、克萊福獎得主、系統(tǒng)能量分析先驅H T Odum于20世紀80年代創(chuàng)立的，20世紀90年代在世界各國得到廣泛研究[1]。能值分析是通過建立綜合定量指標，深入探討生態(tài)系統(tǒng)和經(jīng)濟系統(tǒng)中各要素的關系，使生態(tài)系統(tǒng)的研究真正走向定量化[2]。本文將能值理論和方法引入到對湖南農(nóng)業(yè)的研究，從生態(tài)環(huán)境角度定量分析可持續(xù)發(fā)展狀況下農(nóng)業(yè)的各項能值指標，衡量人和環(huán)境對于經(jīng)濟發(fā)展的貢獻，旨在為湖南農(nóng)業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

湖南地處東經(jīng) 108°47′～114°15′，北緯 24°38′～30°08′之間，土地總面積 211829 km2，屬亞熱帶季風濕潤氣候，全省年日照時數(shù)為1300～1800 h，全年平均氣溫16～18°C，四季變化較為明顯。湖南雨水豐沛，各地降水日數(shù)在140～180 d之間，年平均降雨量在1200～1700 mm之間，屬多雨地區(qū)，但時空分布不均勻。

1.2 能值分析理論

能值分析是以能值為共同的度量標準，把不同性質(zhì)、不同類別的能量通過能值轉化率換算成相同性質(zhì)的太陽能，定量分析系統(tǒng)的結構功能特征值。能值分析既能夠分析系統(tǒng)內(nèi)部的各組分能值流，也能分析系統(tǒng)內(nèi)外的能值交流。通過能值分析得出的綜合能值指標體系既能反映生態(tài)效益，也能反映經(jīng)濟效益，可以說它是生態(tài)學與經(jīng)濟學的橋梁，為生態(tài)經(jīng)濟學提供了廣闊前景。

1.3 能值分析步驟

以湖南2008年農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)為研究對象，查閱了湖南年鑒、湖南省統(tǒng)計年鑒、湖南農(nóng)業(yè)統(tǒng)計年鑒、湖南省氣象統(tǒng)計年鑒等文獻資料，收集了相關數(shù)據(jù)。能量折算系數(shù)及其計算方法主要參照駱世明[3]編寫的《農(nóng)業(yè)生態(tài)學》。能值轉換率和計算方法主要參照《生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)能值分析》及《農(nóng)業(yè)技術經(jīng)濟手冊》[4]。

2 結果與分析

本研究編制了2008年湖南農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)能值分析表（表1、表2），建立了湖南農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值指標體系（表3）。

表1 2008年湖南省農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)能值投入分析

2.1 湖南農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)能值投入結構分析

2008年，湖南農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)總能值投入為6.92E+22sej（表1）。其中，可更新有機能值投入為2.97E+22sej，占總能值投入的43%；不可更新工業(yè)輔助能值投入為2.99E+22sej，占總能值投入的43%；可更新環(huán)境資源能值投入為7.42E+21sej，占總能值投入的11%；不可更新環(huán)境資源能值投入為2.12E+21sej，占總能值投入的3%。從能值投入結構來看，購買能值投入較大，而資源環(huán)境的能值投入較小。從表3可以看出，湖南農(nóng)業(yè)能值總投入平穩(wěn)增加，由1994年的6.28E+22sej增加到2008年的6.92E+22sej，主要是因為工業(yè)輔助能值投入增加較大，而有機能值投入減少明顯。由此可見，湖南不可更新工業(yè)輔助能貢獻率最大，而自然資源的貢獻率相對較小，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)處于靠機械動力和石化能源的高投入尋求高產(chǎn)出的石油農(nóng)業(yè)階段。

2.2 湖南農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)能值產(chǎn)出結構分析

2008年，湖南農(nóng)業(yè)能值總產(chǎn)出為3.07E+23sej，其中，種植業(yè)產(chǎn)出能值為8.27E+22sej；林業(yè)產(chǎn)出能值為1.85E+21sej；畜牧業(yè)產(chǎn)出能值為2.02E+23sej；漁業(yè)產(chǎn)出能值為1.96E+22sej。畜牧業(yè)、種植業(yè)、漁業(yè)和林業(yè)所占比例分別為66%、27%、6%、1%。整體而言，湖南農(nóng)業(yè)能值總產(chǎn)出較大，增速較快，由1994年的1.75E+23sej增加到2008年的3.07E+23sej，增加了75.43%，表明湖南農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量大幅提高。

2.3 凈能值產(chǎn)出率

凈能值產(chǎn)出率是衡量農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動能值利用的效率。凈能值產(chǎn)出率=能值總產(chǎn)出/（不可更新工業(yè)輔助能+可更新有機能）。它反映農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的回報效率，顯示經(jīng)濟活動的競爭能力。由表3可知，與其他省份相同年份相比，凈能值產(chǎn)出率2008年湖南 （5.14） 高于安徽 （2.91）[5]，2006 年湖南（5.31）高于遼寧（2.89）[6]，2003 年湖南（4.78）高于甘肅（1.26）[7]。1994～2008 年湖南省農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)人均能值凈收益在3.3～5.3這個區(qū)間，并且呈逐年上升的趨勢。研究表明，湖南農(nóng)業(yè)能值總產(chǎn)出較大，經(jīng)濟

效益比較好，農(nóng)產(chǎn)品具有較高的市場競爭力。雖然農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量大，但是很多農(nóng)產(chǎn)品都是以初級產(chǎn)品的形式流入市場，沒有得到增值。

表2 2008年湖南省農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)能值產(chǎn)出分析

表3 1994～2008年湖南農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)能值指標

2.4 環(huán)境負載率

環(huán)境負載率是對經(jīng)濟系統(tǒng)的警示，反映了現(xiàn)有經(jīng)濟條件下，可更新資源負載壓力的大小。環(huán)境負載率=（不可更新環(huán)境資源能值+不可更新工業(yè)輔助能值+可更新有機能值）/可更新環(huán)境資源能值。由表3可知，與其他省份相同年份相比，資源負載率2003年湖南（8.14）高于江蘇（1.2289）[10]、甘肅（6.08）[7]和山東（6.42）[9]，2006 年湖南（8.46）高于山西（7.83）[8]。湖南環(huán)境負載率由1994年的6.46增加到2008年的8.32，其中2003～2008年有所波動，但仍呈上升趨勢，表明較大的經(jīng)濟能值的投入，導致環(huán)境污染比較嚴重。總體來講，湖南農(nóng)業(yè)的環(huán)境負載率處于一個較高的水平，這說明湖南農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的壓力比較大，過多的如農(nóng)藥、化肥、農(nóng)膜等工業(yè)輔助能的使用，對環(huán)境造成了巨大影響。因此，應該把環(huán)境負載率控制在一定區(qū)間，合理搭配各種能值的投入，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)既不影響環(huán)境，又能充分利用自然資源，促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

2.5 能值自給率

系統(tǒng)能值自給率反映其自給自足的能力，一般情況下，能值自給率越高，自身資源相對會更豐富。能值自給率=（可更新環(huán)境資源能值+不可更新環(huán)境資源能值）/總投入能值。由表3可知，與其他省份相同年份相比，能值自給率2003年湖南（0.16）遠低于甘肅（0.3286）[7]，2008 年湖南（0.16）也低于山西（0.27）[8]。湖南能值自給率由1994年的0.2減少到2008年的0.16。由此可見，湖南農(nóng)業(yè)發(fā)展對于自然資源的依賴性并不高，并呈現(xiàn)下降趨勢，無償資源對農(nóng)業(yè)發(fā)展所做的貢獻遠低于甘肅和山西，這說明湖南農(nóng)業(yè)發(fā)展水平比較高，農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)開放程度比較強。

2.6 能值投資率

能值投資率既可以衡量經(jīng)濟發(fā)展的程度和競爭力，也可以衡量環(huán)境資源對于經(jīng)濟活動的負荷。能值投資率=（不可更新工業(yè)輔助能值+可更新有機能值）/（可更新環(huán)境資源能值+不可更新環(huán)境資源能值）。由表3可知，2004年湖南農(nóng)業(yè)能值投資率（5.07）高于甘肅（2.05）[7]。湖南能值投資率由1994年的4.99增加到2008年的6.25，表明經(jīng)濟能值投入多，而環(huán)境資源能值投入相對較少，農(nóng)產(chǎn)品具有一定的競爭力。這說明系統(tǒng)的購買能值投入比較多，而環(huán)境資源能值投入比較少，因此湖南農(nóng)業(yè)應該加大對環(huán)境資源的利用率，促進生產(chǎn)發(fā)展，提高產(chǎn)品的競爭力。

2.7 能值可持續(xù)發(fā)展指數(shù)

能值可持續(xù)發(fā)展指數(shù)為凈能值產(chǎn)出率與環(huán)境負載率的比值。如果一個國家或地區(qū)的生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)凈能值產(chǎn)出率高而環(huán)境負荷率相對較低，則它是可持續(xù)的，反之是不可持續(xù)的[11-14]。研究表明，ESI值在1～10之間表示經(jīng)濟系統(tǒng)富有活力和發(fā)展?jié)摿Γ籈SI>10是經(jīng)濟不發(fā)達的象征，表示對資源的開發(fā)利用不夠；ESI<1時為消費型經(jīng)濟[15]。從表3可知，湖南農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展指標由1994年的7.86降到2008年的5.96，雖然中間有所波動，但仍然控制在6～10這個區(qū)間內(nèi)，表明湖南農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)具有較強的可持續(xù)發(fā)展能力和較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

3 結論與討論

從投入與產(chǎn)出結構來看，湖南農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)能值總投入與其他省份相比不算高，但能值總產(chǎn)出比較高，特別是生豬、水稻、油菜等農(nóng)產(chǎn)品都位于全國前列，所占比重大，與湖南農(nóng)業(yè)大省的地位比較符合。由于湖南農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)和制造業(yè)并不發(fā)達，大多以初級產(chǎn)品形式流入市場，農(nóng)民實際的收入并不高。

從各項能值指標來看，能值自給率比較低；凈能值產(chǎn)出率、環(huán)境負載率、能值投資率均比較高；可持續(xù)發(fā)展性能比較合理。但是要保持農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，必須提高對可再生資源的利用，減少農(nóng)藥、化肥、農(nóng)膜等工業(yè)輔助能對于環(huán)境的壓力。

湖南農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)要進一步良性發(fā)展，一是要優(yōu)化能值投入，提高經(jīng)濟效益；二是要加快結構調(diào)整，提高農(nóng)產(chǎn)品競爭力；三是要合理利用輔助能，提高凈能值產(chǎn)出率；四是要降低環(huán)境負載率，加強生態(tài)環(huán)境建設。

[1]藍盛芳，欽 佩，陸宏芳.生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)能值分析[M].北京：化學工業(yè)出版社，2002.

[2]張 雯，李秀彬，王秀紅.高寒溫帶干旱區(qū)農(nóng)牧業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能值分析[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2008，22（6）：73-78.

[3]駱世明.農(nóng)業(yè)生態(tài)學[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2001.

[4]牛若峰，劉天福.農(nóng)業(yè)技術經(jīng)濟手冊 [M].北京：農(nóng)業(yè)出版社，1981.

[5]李婷蕓.安徽省農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)的能值分析[D].合肥：合肥工業(yè)大學，2010.

[6]王明全，王金達，劉景雙，等，東北地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能值分析[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2006，24（6）：183-188.

[7]張希彪.基于能值分析的甘肅農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)發(fā)展態(tài)勢及可持續(xù)發(fā)展對策[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2007，25（5）：165-171.

[8]王閏平，榮湘民.山西省農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)能值分析[J].應用生態(tài)學報，2008，19（10）：2259-2264.

[9]王建源，薛德強，田曉萍，等.山東省農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值分析[J].生態(tài)學雜志，2007，26（5）：718-722.

[10]劉繼展.江蘇省農(nóng)業(yè)系統(tǒng)能值投入產(chǎn)出分析及預測[D].江蘇：江蘇大學，2005.

[11]吳偉程，徐水太.江西省農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)能值分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2009，37（31）：15463-15465.

[12]徐國偉，黃淑玲，袁新田，等.宿州市農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性能值分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2010，（30）：17238-17240，17293.

[13]吳大付，任秀娟，李東方，等.我國農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)集約化與持續(xù)化的博弈思考[J].廣東農(nóng)業(yè)科學 ，2010，37（7）：278-280.

[14]周夢佳，陳治諫，廖曉勇，等.四川省區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)綜合評價[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2009，37（9）：4234-4236.

[15]Ulgiati S，Brown M T.Monitoring patterns of sustainability in natural and man made ecosystem [J].Ecological Modeling，1998，108：23-26.