農業生態系統能值分析綜述

李翠坤

摘要：指出了農業生態系統是現代生態研究的核心主體之一，介紹了奧德姆能值理論的基本內容，探討了能值分析在農業生態系統中的研究現狀，發展趨勢和存在的問題。

關鍵詞：農業生態系統；能值；能值分析

1引言

隨著社會經濟的飛速發展，自然環境遭到的破壞日益嚴重，走可持續發展的道路已成為世界各國的共識。但是當前如何評價一個地區或者系統的可持續發展仍是一個重大難題，這是因為傳統的能量單位已不能進行全面的衡量[1]。因此學術界紛紛探究并且提出了許多新的評價方法和新指標，美國著名生態學家奧德姆從20世紀70年代開始，對生態系統的能量學進行了深入的研究。20世紀80年代后期，奧德姆正式提出了能值理論的方法，以及太陽能值轉換率等概念。能值理論分析方法的提出為生態系統和經濟系統的定量分析研究提供了新的思路。20世紀90年代能值理論引入我國之后，許多專家學者將其應用至農業、森林、自然保護區、草原、濕地海涂等多種生態系統類型。作為經濟自然社會復合系統的農業生態系統，其內部各子系統間以及其與外部自然、經濟環境之間都存在復雜的信息流、物質流、能量流和貨幣流。分析農業生態系統的經濟、生態、社會三大效益，選擇出最佳的系統模式，是農業生態系統研究的根本任務[2。

2能值分析理論的基本內容

能值即一流動或儲藏的能量所包括另一種類別能量的數量，稱為該能量能值[3]。奧德姆將能值解釋為產品或勞務形成的過程直接或間接投入到使用過程的一種有效能總量就是其所具有的能值。因為所有形式的能量均源于太陽能，所以一般常以太陽能為各種能量的能值的衡量基準，其單位是太陽能焦耳。把太陽能值做為基準，可以衡量和比較不同等級不同類別的能量的價值。可以把不可比較的不同類別的能量轉換成可進行比較的同一標準。能值分析就是以能值為基準 通過能值轉換率將生態系統中不同種類的能量轉換成同一標準的能值來分析并從中評價其在系統中的地位和作用[4]。

3能值理論的研究現狀和趨勢

3.1能值理論研究現狀

能值分析是由美國著名生態學家奧德姆于20世紀80年代創立的一種以能值為測度單位的環境經濟系統綜合核算方法，這種定量研究方法已被廣泛應用于區域可持續發展的戰略性研究中。關于能值分析的方法許多學者都在做，從能值理論應用的范圍來看，主要涉及以下領域：應用于有機循環生態系統。比如，基糖農業模式的生態效益和經濟效益進行定量分析等。對稻蟹鰍生態系統的可持續性進行評價并與傳統的稻蟹生態系統單作稻系統系統進行比較。奶牛-沼氣-牧草循環農業系統的結構功能和生態經濟效益進行探討。葦田養蟹生態系統進行評價。應用于自然-社會-經濟生態系統。比如對海南省農業進行分析和評價。還分析評估了各省市農林牧漁等主要產品的能值及其宏觀經濟價值。用能值理論客觀評價江西農業生態經濟系統的現狀，為江西農業系統可持續發展的對策制定提供依據。基于能值分析的西北地區、山東省及江蘇省等農業經濟系統的能值研究。生態村莊的能值分析應用于農田（種植業）生態系統的能值分析，通過計算農田中的能量產投比及能量轉換效率等來研究和評價農業生態系統的功能.如高產糧區農田生態系統可持續性的能值分析。研究了中國蠶桑生態系統的內部結構及其與外界自然、環境、經濟之間的關系，定量計算了反映中國蠶桑生態系統的能值指標，并與中國農業生態系統相比較。陸宏芳藍盛芳等簡要回顧討論了農業生態系統能量分析研究的歷史和進展，著重討論了能值分析方法對傳統能量分析方法的新發展，分析了農業生態系統能量分析目前存在的問題并就其進一步發展方向進行了探討；薛冰，李春榮等對能值研究在基礎理論闡釋、指標體系開發、案例實證研究等方面存在一些急需解決的關鍵問題進行總結和闡述[5]。

3.2能值理論研究的基本趨勢

2000年，陸宏芳等農業生態系統能值分析方法研究中介紹了農業生態系統中能值分析方法的基本步驟，闡述了主要指標的建立方法和涵義作用。2003張明如翟明普農林復合生態系統的生態學原理及生態經濟功能研究。解析農林復合生態系統的定義和基本特征歸納農林復合生態系統構建的生態學原理和生態經濟功能。

2004年，張耀輝進一步探討了能值分析指標體系內容及其對資源環境價值評價和量化的意義。2005年，劉繼展江等對蘇農業生態系統能值分析，為促進江蘇農業的可持續發展，提供理論建議即：調整能值投入結構，增大農業科技的研究和推廣力度，逐步減少石化能源的投入。2006年，席運官等對稻鴨共作有機農業模式的能值評估，并比較了鴨稻共作和常規稻麥輪作兩種模式的生態經濟效益。2007年，劉玉振以開封為例討論了農業生態系統的能值分析與模式構建。2008年，吳鋼等通過能值理論分析了遼寧省朝陽和撫順2個農業經濟系統在25年內的發展過程，結果表明系統對購入資源的依賴程度呈增強的發展趨勢，對當地環境造成了較大壓力。相比而言，朝陽的工業化過程給環境帶來了更大的壓力，所以環境的保護和恢復 可以減少本地不可更 新資源的流失。

2010年，李艷春，黃秀聲等對奶牛- 沼氣-牧草循環型農業系統的能值分析，并以能值-貨幣價值計算的生態經濟效益分析結果與實際經濟效益分析結果基本一致。2010年李秀花研究了新疆精河縣大農業系統發展的能值利用。所研究時段內精河縣大農業系統的能值投入總量在波動中增加，能值產出也逐漸上升，但是其能值投入產出比呈下降趨勢，說明進一步提高能值利用效率才是保障研究區大農業系統未來可持續發展的必由之路。2011年趙桂慎，姜浩如對高產糧區農田生態系統可持續性的能值分析。從能值結構看，桓臺縣農田生態系統有機能的利用大幅減少，對自然資源和不可更新工業輔助能的依賴性加強；從可持續發展綜合指標看，系統環境所承受的壓力增大，凈能值產出率下降，系統可持續發展能力減弱。

2011年，康文星等對江西省農業生態經濟系統的能值投入分析。客觀評價江西農業生態經濟系統的現狀，為江西農業系統可持續發展的對策制定提供依據。2011年張義勇等對葦田養蟹生態系統的進行能值分析和評價表明該系統生產發展可持續性好，生產活力強，發展潛力大。2012年，陳紹晴沼氣農業復合生態系統能值分析，能值系統結構功能指標表明該農業系統整體具有環境負荷低產出效率高可持續性強等優勢。鐘珍梅，黃勤樓等討論了以沼氣為紐帶的種養結合循環農業系統能值分析。表明該模式可以實現“資源減量化、物質再循環和再利用”，并提高生態效益、經濟效益。為種養結合循環農業模式推廣提供科學依據。2012年，蔣碧對關中平原農田生態系統不同秸稈還田模式的能值分析。結果表明：小麥秸稈高留茬- 玉米秸稈粉碎還田是該區域種植業最優的秸稈還田模式，可以大力推廣。2012楊卓翔等基于能值分析對深圳市三個小型農業生態經濟系統研究。研究結果表明：西麗果場是可持續發展能力最高的農場，碧嶺現代農業科技園次之，而山海農場的可持續發展能力最低。都市農場應該大比例利用可更新資源，努力發展農業生產，并且積極提升農業的技術含量 在此基礎上，控制規模合理地發展旅游經濟，走高科技農業生態旅游之路。2013付意成，基于能值分析的永定河流域農業生態補償標準。針對當前的農業生態補償標準計算中，價值受時空動態變化影響較大、投入成本難以準確計量的弊端，借助能值與價值之間的可轉化性，給出基于農業可持續發展的生態補償標準計算體系。

能值分析的案例應用研究較為廣泛。該理論在農業領域的應用范圍覆蓋了中國的大部分地區，并通過具體實例，分析能值投入、產出結構等對能值理論的原理、指標等進行了深入研究。總的來說，基本形成了兩大研究方向，一個是以市州、鄉縣等行政地理尺度為主要方向另外一個是對特色農業模式進行能值分析和評估。比如基糖農業，有機循環農業。

4存在的問題

通過閱讀和實踐發現能值分析理論還有許多亟待解決的問題，如能值評價指標體系、能值轉換率等，而這些問題也就成了生態系統能值分析研究的放向和熱點[6]。能值的轉換率是能值分析中很重要的一個參數，它是確定各種不同資源或者的產品太陽能值的轉換系數[7]。但在實踐中發現有關經濟方面的太陽能值轉化率并不統一，這可能是因為中國的生態環境復雜，地域差異明顯，各地的生產水平有差異。在能值分析中還需要一些必要的數據來平衡地域生產力和技術水平的差異而導致能值轉化率不統一的問題[8]。此外，在能值評價指標體系中沒有農業系統排放的污染物對環境影響的評價。因此，進一步精確能值轉換率以及進一步完善能值分析指標體系以滿足更多的評價需要是今后要做的重要工作。

參考文獻：

[1] 康文星，沙甲先，何介南.江西省農業生態經濟系統的能值投入分析[D].長沙：中南林業科技大學生命科學與技術學院，2011.

[2] 劉繼展，李萍萍.江蘇農業生態系統能值分析[D].鎮江：江蘇大學，2005.

[3] 楊卓翔.基于能值分析的深圳市三個小型農業生態經濟系統研究 [D].北京：北京大學，2012.

[4] 陸宏芳，彭少麟，藍盛芳等.基塘農業生態工程模式的能值評估[J].應用生態學報2003，14（10）：1622～1626.

[5] 魏興琥，王 海.佛山市順德區基塘農業模式的演變與發展潛力[D].佛山：佛山科學技術學院，2011.

[6] 劉金娥等.米草生態工程加環效益能值分析[D].南京：南京大學，2004.

[7] Odum H T.Environmental Accounting：Emergyand Environmental DecisionMaking[M].NewYork：JohnWiley &Sons，1996.

[8] 林培治.生態經濟系統能值分析綜述[D].福州：福建師范大學，2012.

Abstract：Agricultural ecosystemisthecore ofthe modernecological system.This article briefly introduces the energy concepts and methods founded by H.T.Odum，and presents the research progress，development trend and existing problems of energy analysis in agricultural ecosystem.

Key words：agriculturalecosystem；emergy；emergy analysis