基于能值理論的低丘崗地改造項目效益分析

馬萬鐘，杜清運，錢 競，2

（1.武漢大學資源與環境科學學院，湖北武漢430072；2.深圳市規劃國土發展研究中心，廣東深圳518034）

1 引言

低丘崗地改造效益分析對土地整理的科學決策具有極其重要的意義[1]。現階段國內外在評價低丘崗地改造項目效益時，主要采用狀態描述法、指標法、意愿調查法等方法來進行評價，這樣容易將項目的經濟、社會和生態效益割裂開來，對項目進行單純的生態效益分析或經濟效益分析，并且更多地得到是一種定性的、主觀的結果，未能夠將經濟與社會、生態進行綜合的、定量的分析。本文引進能值理論，將項目中不同種類、不可比較的能量轉換為統一的標準，建立基于能值的效益分析指標，對項目實施前后的綜合效益進行定量的、統一的分析，從而闡明自然環境資源與經濟的本質關系，為項目效益價值定量化評價提供一種新的理論及方法。

2 低丘崗地改造項目的效益分析

低丘崗地改造是農用地整理的一種類型，其項目效益主要可歸納為社會、經濟、生態三個方面：（1）社會效益：項目的社會效益主要在于提高居民生產生活水平，提升區域生產率水平，提高土地集約節約利用程度和人口承載力水平，促進人與自然的和諧發展。（2）經濟效益：項目的經濟效益主要在于提高農作物產出的質量和數量，優化農業生產結構，逐步形成完善的項目區農業經濟產業鏈，提高項目區人均收入。（3）生態效益：項目的生態效益主要在于提高項目區內的生態環境對經濟發展的容受力，平衡生態發展和經濟發展，保證農業生態經濟系統發展的可持續性。

3 能值理論及其方法

能值（Emergy）是生態經濟學中用來衡量自然系統、社會系統與經濟系統的能量與能量傳遞過程的概念，是指一種流動或儲存的能量所包含另一種類別能量的數量[2-7]。項目綜合效益的能值分析方法主要通過選取能值指標來對項目的綜合效益進行量化，分析評價項目實施前與實施后，能值指標絕對數量的變化和各項效益之間結構的變化，從而達到對項目的綜合評價。

3.1 低丘崗地改造項目綜合效益的能值分析

從能量的角度來看，筆者認為可以將低丘崗地改造項目的三大效益理解為農業生態經濟系統能量產出的表現形式。世界上任何形式的生產生活行為都需要能量的維持，系統從外界吸收能量，通過自身內部作用，將其轉化成為另一種形式的能量并向周圍環境釋放。在此過程中，能量不會消亡，而是從較為低級的形式向更高一級的形式進行轉化。衡量此轉化過程中的能量價值和能量成本的方法即為能值法。農業生態經濟系統作為一個開放的系統，其能量主要來源于兩個方面，即：太陽、雨水、土壤等自然資源和人類的各種經濟、社會活動。兩方面能量共同作用于區域農業生態經濟系統，使得農業生產率得到提高，農業生態環境得到改善，進一步促進了農村社會經濟和自然生態的發展，而農村自然、社會、經濟的發展反過來又提高了外界系統對農業生態經濟系統的支撐水平，例如：提高土壤肥沃程度和土地利用率，促進外界經濟資源的投入等等，形成一個農業生態經濟系統發展的良性循環，從而表現為項目區的經濟、生態、社會效益的提高。從能值流的角度來說，低丘崗地改造項目的三大效益，是能量等級相對較為低級的自然資源轉化為能量等級相對較高的效益產出的具體表現。

3.2 項目效益能值分析方法和步驟

（1）基本資料收集。所收集的資料應包括項目區的自然資源情況和社會經濟情況。其中，自然資源包括可更新自然資源和不可更新自然資源；社會經濟資料主要包括從系統外投入的能量和物質，以及系統能量和物質的產出情況。低丘崗地改造項目屬于農用地整理的一部分，因此基本資料的收集主要包括反映農業生態經濟系統的自然、社會、經濟情況的數據。

（2）計算能流和能值。通過太陽能值轉換率，將各類不同的能量轉換成單位統一的太陽能值，其計算公式為：能值=能值流量×太陽能值轉換率[8-10]。

（3）編制能值分析表。能值分析表主要包括資源類別、太陽能值轉換率、整理前后資源能值流量、整理前后資源的太陽能值等項（表1）。

（4）項目效益能值指標的計算與分析。將得到的項目實施前與項目實施后的各類能值分別代入能值指標公式進行計算，并將二者的結果進行縱向的比較，分析項目實施前后各類指標的變化，從而對整個項目實施的綜合效益進行評價。

表1 低丘崗地改造項目能值分析表Tab.1 Energy analysis on a hillock land consolidation project

4 能值理論及方法應用

4.1 項目區概況

元豐低丘崗地改造項目區位于武漢市江夏區山坡鄉，項目區整理面積為757.94 hm2，其中：耕地479.06 hm2，占建設規模63.21%；林地246.16 hm2，占建設規模32.48%；其他農用地15.89 hm2，占建設規模2.10%；未利用地16.83 hm2，占建設規模2.22%。該項目實施后，項目區新增耕園地258.54 hm2，新增耕園地率為34.11%。新增耕園地主要來源于將未利用地和低效林地整理為耕地以及項目區內廢棄坑塘的填埋，整理后主要為旱地。

4.2 項目區能值分析

4.2.1 能值計算及能值分析表編制 項目區主要能值投入包括：太陽光，雨水，灌溉水等可更新自然資源能；表土損失等不可更新資源能；電力，柴油，化肥，農藥，農機等不可更新工業輔助能；人力，種子等可更新有機能。項目區的能值產出主要為農作物產出，包括水稻，小麥和油菜等三種農作物。項目區產品的投入產出要素的能值，先根據統計資料及其他相關資料數據，將輸入和輸出物質折算成能量，再根據各種物質、能量的太陽能值轉化率，換算為統一的太陽能值。

4.2.2 項目區整理前后能值分析 從表2中可以看到，除可更新自然資源中的太陽光、雨水外，項目區內整體資源能值的投入和產出均有提高。可更新自然資源中，太陽光能，雨水化學能及雨水勢能屬于項目區自然條件因素，它在短時間內不因項目的實施而改變，因此其能值并未發生變化；灌溉水能值提高了63.74%，這主要是因為項目實施過程中，新修了部分塘堰和蓄水池，將雨水有效地存儲起來，同時項目區還新建和修復了一些渠道，加上新修建的水工建筑，使得項目區內有效灌溉面積大大增加，灌溉水量得以保證。項目實施前后，在耕地面積增加了34.11%的情況下，表土凈損失能值仍然減少了42.84%，這是由于項目區通過土地平整工程，將原本為斜面的耕地改造成梯田，使項目區耕作層土壤沒有流失，保證了耕作所需的肥沃土層。

不可更新工業輔助能由原來的6.22E+18 sej增加到6.70E+18 sej，增長率為7.59%。這反映了項目區在有效增加了可耕作面積的同時，通過土地平整、農田水利、田間道路等工程，使項目區農業生產基礎設施得到改善。不可更新工業輔助能主要由電力、化肥和農業機械等的投入構成。其中，項目區農藥和化肥的使用占到不可更新工業輔助能的79.63%，占總輔助能投入75.90%，而可更新有機能投入只占到總輔助能的4.69%，對化肥的高度依賴不利于農業生態環境保護，這對于重構土壤改良不利，建議應加大對農家肥的投入，提倡綠肥種植，以利于土壤有機質的保持，為農業持續發展提供物質基礎。

整理前后能值產出從2.25E+18 sej增加到3.52E+18 sej，增加率為56.74%。項目區能值產出主要包括油菜、水稻、小麥等，經過項目改造，作物的產量得到明顯的提高。通過水利規劃，供水和排水條件改善，經濟作物等種植面積增加，土地質量提高，產量提高，經濟效益也相應增加。其中，水稻的單產水平由原來的7300 kg/hm2增加到7800 kg/hm2；小麥單產平均水平可由原來的3100 kg/hm2增加到3900 kg/hm2，而新增耕地則主要用于種植油菜等旱作物。

表2 元豐低丘崗地改造項目能值分析表Tab.2 Energy analysis on the Yuanfeng hillock land consolidation project

4.3 項目區效益分析

4.3.1 效益能值指標計算 將項目區整理前后各類資源太陽能值代入到效益指標計算公式進行計算，得到自然、社會、經濟三大效益的能值指標如表3。

4.3.2 項目區整理前后效益能值分析

（1）社會效益指標

①人均能值量——此指標為總能值使用量與項目區總人口之比[11-13]。人均能值使用量是從生態經濟學的角度反映生活水平的高低。這一指標比人均收入更能反映區域人口的生活水平高低。人均能值使用量越高表示該區域人均所享受的能值越高，生活水平也越高。因此，人均能值指標更能接近本質、更全面的評析一個地區的實際生產、生活水平和可持續發展狀況。項目區人均能值量由整理前的3.111E+15 sej/人提高到3.223E+15 sej/人，增長率為3.60%；雖有所增長，但卻不到湖北省人均能值量7.26E+15 sej/人的一半，這說明項目區實際生活水平較低，資源利用效率亦較低，但經濟發展的潛力較大。

表3 元豐低丘崗地改造項目效益能值指標體系Tab.3 Energy index system of the Yuanfeng hillock land consolidation project

②能值密度——總能值使用量與總面積的比率。反映了單位面積的能值流動情況，經濟發達的地區，能值使用強度相對高,反之則比較低[14]。項目區能值密度由整理前的2.420E+12 sej/m2提高到2.507E+12 sej/m2，增長率為3.60%，這表明通過整理使項目區生活經濟水平，土地集約利用水平有所提升，但幅度不大，仍有發展潛力。因此，在以后的項目實施過程中，要加大對項目區資源的投入，提高土地的集約利用程度。

③人口承載量——反映了項目區在當前限度環境經濟條件下所能供養的人口數量。從表3中可看到人口承載量略有提升，但實際項目區總人口為5896人，略超過可承受人口。主要因為項目區地處武漢市郊，人口集聚程度較高。這一方面表明此指標能夠較好地反映項目區的社會經濟狀況，另一方面表明要實現可持續發展，必須控制人口數量，使之不超過區域所能承受的人口上限。

（2）經濟效益指標

①凈能值產出率——為項目區產出能值與輸入能值之比，是衡量項目區產出對經濟貢獻大小的指標，與經濟分析中的“產投比”相似。凈能值產出率越高，表明項目區獲得一定經濟投入，生產出來的產品能值越高，即項目區的生產率越高[15-16]。項目區的凈能值產出率由整理前的0.344提高到0.501，增長率為45.53%，這表明項目實施后，農業生產率得到了很大的提高，主要原因是將部分未利用地、低效林地等開發成可供有效利用的耕地，大大提高了農業產量，同時也為區域糧食安全提供一定的保障。

②能值貨幣價值——是將產出能值換算成以美元為計量單位的貨幣價值，其計算公式為：項目區產出能值貨幣價值=項目區產出能值/能值貨幣比率。經調查，武漢市當年的能值貨幣比率為2.79E+12 sej/＄，因此項目區整理前后產出能值貨幣價值分別為8.05E+05＄和1.26E+06＄，增長率為56.74%。這表明了低丘崗地改造項目在經濟上具有可觀的盈利能力，不僅增加農民的收入，而且使農業產業結構和產業鏈得到調整和升級，使項目的經濟效益更為可觀。

（3）生態效益指標

①環境負荷率——用來表征一定經濟活動水平下，項目區環境所承受的壓力，具有一定的環境預警作用[17]。較大的環境負荷率是能值利用較強的體現，一旦這種強度超出了項目區所能夠承受的閾值，生態環境會向負方向發展，將產生不可逆轉的功能退化或喪失。從能值分析的角度看，外界大量的能值輸入以及過度的本地不可更新資源利用是引起環境惡化的主要原因。項目區環境負荷率由整理前的0.560上升到0.591，上升率為5.58%。這表明項目區能值利用得到一定的提升，同時也要注意其指標數值的上升表明項目區環境負荷正在加大。因此，建議在提高能值輸入，提高土地利用的同時，也要時刻關注輸入的強度是否超過了區域環境的承受力，以保證生態環境和經濟雙線的可持續發展。

②能值投資率——用來判定經濟活動在一定條件下的競爭力，也可用來測定環境資源條件對經濟活動的負荷量。該值由項目實施前的0.550上升到實施后的0.581，表明項目區每單位無償環境資源的利用投入的輸入能值偏低。項目區產品由于有較低的能值投資率而能夠獲得較高的市場競爭力，但由于農產品本身附加價值較低而使得產品的經濟效益不具有長久性。建議在農產品生產鏈上發展產品加工業，增加農產品的附加值，保證經濟效益的長久性。

③可持續發展指數——為能值產出率與環境負荷率之比，如果項目區能值產出率較高，而環境負荷率較低，則表明該區域是可持續發展的。元豐低丘崗地改造項目區的可持續指數由整理前的0.615上升到整理后的0.847，表明該土地整理項目具有較好的生態效益，項目區的可持續發展的能力得到提高。今后的土地利用和土地開發中，要始終堅持可持續發展原則，在降低環境負荷率的前提下，提高區域產值，同時要合理協調各類資源、能源的使用，增加有機物質投入，減少如化肥、農藥的投入，使整個農業生態經濟系統處于合理、健康的發展軌道上。

5 結論和討論

本文應用能值理論和方法對低丘崗地改造項目區整理前后的社會、經濟和生態效益進行了分析，案例分析表明基于能值的低丘崗地改造項目效益評價指標能夠建立起聯系經濟與社會生態效益的統一的衡量標準，并且能夠定量地反映項目的綜合效益。通過能值分析得出，低丘崗地改造項目較大地改善了項目區農業生產條件，項目區人均能值比整理前提高了3.60%，凈能值產出率提高了45.53%，可持續發展指數由整理前的0.615提高到0.847，項目的實施提高了項目區的人民生活水平、土地生產率水平和區域可持續發展水平；同時，項目區暴露的主要問題是化肥和農藥的使用比例較大，區內人口數量較多，土地利用集約程度不高，建議加大對農家肥的投入，提高土壤有機質水平和土地集約利用水平，發展農產品深加工行業，為農業持續發展提供物質基礎。

本文主要通過比較項目實施前后的效益能值指標值的變化情況來進行項目效益分析，對指標之間結構的變化情況未進行深入討論。在今后的研究中，應對能值應用的理論和實踐做進一步完善，對效益能值指標進行進一步的細分和優化，并加強對項目的能值指標之間結構關系及結構變化方面的研究，從而建立完整的低丘崗地改造項目效益評價能值指標體系，以便更加全面、系統地反映整個項目的綜合效益。

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