湖南农业生态经济系统能值分析

吴 磊，向平安

（1.湖南农业大学学生工作部，湖南 长沙410128；2.湖南农业大学园艺园林学院，湖南 长沙 410128）

能值分析理论和方法是由美国著名生态学家、克莱福奖得主、系统能量分析先驱H T Odum于20世纪80年代创立的，20世纪90年代在世界各国得到广泛研究[1]。能值分析是通过建立综合定量指标，深入探讨生态系统和经济系统中各要素的关系，使生态系统的研究真正走向定量化[2]。本文将能值理论和方法引入到对湖南农业的研究，从生态环境角度定量分析可持续发展状况下农业的各项能值指标，衡量人和环境对于经济发展的贡献，旨在为湖南农业实现可持续发展提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

湖南地处东经 108°47′～114°15′，北纬 24°38′～30°08′之间，土地总面积 211829 km2，属亚热带季风湿润气候，全省年日照时数为1300～1800 h，全年平均气温16～18°C，四季变化较为明显。湖南雨水丰沛，各地降水日数在140～180 d之间，年平均降雨量在1200～1700 mm之间，属多雨地区，但时空分布不均匀。

1.2 能值分析理论

能值分析是以能值为共同的度量标准，把不同性质、不同类别的能量通过能值转化率换算成相同性质的太阳能，定量分析系统的结构功能特征值。能值分析既能够分析系统内部的各组分能值流，也能分析系统内外的能值交流。通过能值分析得出的综合能值指标体系既能反映生态效益，也能反映经济效益，可以说它是生态学与经济学的桥梁，为生态经济学提供了广阔前景。

1.3 能值分析步骤

以湖南2008年农业生态经济系统为研究对象，查阅了湖南年鉴、湖南省统计年鉴、湖南农业统计年鉴、湖南省气象统计年鉴等文献资料，收集了相关数据。能量折算系数及其计算方法主要参照骆世明[3]编写的《农业生态学》。能值转换率和计算方法主要参照《生态经济系统能值分析》及《农业技术经济手册》[4]。

2 结果与分析

本研究编制了2008年湖南农业生态经济系统能值分析表（表1、表2），建立了湖南农业生态系统能值指标体系（表3）。

表1 2008年湖南省农业生态经济系统能值投入分析

2.1 湖南农业生态经济系统能值投入结构分析

2008年，湖南农业生态经济系统总能值投入为6.92E+22sej（表1）。其中，可更新有机能值投入为2.97E+22sej，占总能值投入的43%；不可更新工业辅助能值投入为2.99E+22sej，占总能值投入的43%；可更新环境资源能值投入为7.42E+21sej，占总能值投入的11%；不可更新环境资源能值投入为2.12E+21sej，占总能值投入的3%。从能值投入结构来看，购买能值投入较大，而资源环境的能值投入较小。从表3可以看出，湖南农业能值总投入平稳增加，由1994年的6.28E+22sej增加到2008年的6.92E+22sej，主要是因为工业辅助能值投入增加较大，而有机能值投入减少明显。由此可见，湖南不可更新工业辅助能贡献率最大，而自然资源的贡献率相对较小，农业生产处于靠机械动力和石化能源的高投入寻求高产出的石油农业阶段。

2.2 湖南农业生态经济系统能值产出结构分析

2008年，湖南农业能值总产出为3.07E+23sej，其中，种植业产出能值为8.27E+22sej；林业产出能值为1.85E+21sej；畜牧业产出能值为2.02E+23sej；渔业产出能值为1.96E+22sej。畜牧业、种植业、渔业和林业所占比例分别为66%、27%、6%、1%。整体而言，湖南农业能值总产出较大，增速较快，由1994年的1.75E+23sej增加到2008年的3.07E+23sej，增加了75.43%，表明湖南农产品产量大幅提高。

2.3 净能值产出率

净能值产出率是衡量农业生产活动能值利用的效率。净能值产出率=能值总产出/（不可更新工业辅助能+可更新有机能）。它反映农业生态系统的回报效率，显示经济活动的竞争能力。由表3可知，与其他省份相同年份相比，净能值产出率2008年湖南 （5.14） 高于安徽 （2.91）[5]，2006 年湖南（5.31）高于辽宁（2.89）[6]，2003 年湖南（4.78）高于甘肃（1.26）[7]。1994～2008 年湖南省农业生态系统人均能值净收益在3.3～5.3这个区间，并且呈逐年上升的趋势。研究表明，湖南农业能值总产出较大，经济

效益比较好，农产品具有较高的市场竞争力。虽然农产品产量大，但是很多农产品都是以初级产品的形式流入市场，没有得到增值。

表2 2008年湖南省农业生态经济系统能值产出分析

表3 1994～2008年湖南农业生态经济系统能值指标

2.4 环境负载率

环境负载率是对经济系统的警示，反映了现有经济条件下，可更新资源负载压力的大小。环境负载率=（不可更新环境资源能值+不可更新工业辅助能值+可更新有机能值）/可更新环境资源能值。由表3可知，与其他省份相同年份相比，资源负载率2003年湖南（8.14）高于江苏（1.2289）[10]、甘肃（6.08）[7]和山东（6.42）[9]，2006 年湖南（8.46）高于山西（7.83）[8]。湖南环境负载率由1994年的6.46增加到2008年的8.32，其中2003～2008年有所波动，但仍呈上升趋势，表明较大的经济能值的投入，导致环境污染比较严重。总体来讲，湖南农业的环境负载率处于一个较高的水平，这说明湖南农业生产对环境的压力比较大，过多的如农药、化肥、农膜等工业辅助能的使用，对环境造成了巨大影响。因此，应该把环境负载率控制在一定区间，合理搭配各种能值的投入，使农业生产既不影响环境，又能充分利用自然资源，促进农业可持续发展。

2.5 能值自给率

系统能值自给率反映其自给自足的能力，一般情况下，能值自给率越高，自身资源相对会更丰富。能值自给率=（可更新环境资源能值+不可更新环境资源能值）/总投入能值。由表3可知，与其他省份相同年份相比，能值自给率2003年湖南（0.16）远低于甘肃（0.3286）[7]，2008 年湖南（0.16）也低于山西（0.27）[8]。湖南能值自给率由1994年的0.2减少到2008年的0.16。由此可见，湖南农业发展对于自然资源的依赖性并不高，并呈现下降趋势，无偿资源对农业发展所做的贡献远低于甘肃和山西，这说明湖南农业发展水平比较高，农业生态经济系统开放程度比较强。

2.6 能值投资率

能值投资率既可以衡量经济发展的程度和竞争力，也可以衡量环境资源对于经济活动的负荷。能值投资率=（不可更新工业辅助能值+可更新有机能值）/（可更新环境资源能值+不可更新环境资源能值）。由表3可知，2004年湖南农业能值投资率（5.07）高于甘肃（2.05）[7]。湖南能值投资率由1994年的4.99增加到2008年的6.25，表明经济能值投入多，而环境资源能值投入相对较少，农产品具有一定的竞争力。这说明系统的购买能值投入比较多，而环境资源能值投入比较少，因此湖南农业应该加大对环境资源的利用率，促进生产发展，提高产品的竞争力。

2.7 能值可持续发展指数

能值可持续发展指数为净能值产出率与环境负载率的比值。如果一个国家或地区的生态经济系统净能值产出率高而环境负荷率相对较低，则它是可持续的，反之是不可持续的[11-14]。研究表明，ESI值在1～10之间表示经济系统富有活力和发展潜力；ESI>10是经济不发达的象征，表示对资源的开发利用不够；ESI<1时为消费型经济[15]。从表3可知，湖南农业可持续发展指标由1994年的7.86降到2008年的5.96，虽然中间有所波动，但仍然控制在6～10这个区间内，表明湖南农业生态经济系统具有较强的可持续发展能力和较大的发展潜力。

3 结论与讨论

从投入与产出结构来看，湖南农业生态经济系统能值总投入与其他省份相比不算高，但能值总产出比较高，特别是生猪、水稻、油菜等农产品都位于全国前列，所占比重大，与湖南农业大省的地位比较符合。由于湖南农产品加工业和制造业并不发达，大多以初级产品形式流入市场，农民实际的收入并不高。

从各项能值指标来看，能值自给率比较低；净能值产出率、环境负载率、能值投资率均比较高；可持续发展性能比较合理。但是要保持农业可持续发展，必须提高对可再生资源的利用，减少农药、化肥、农膜等工业辅助能对于环境的压力。

湖南农业生态经济系统要进一步良性发展，一是要优化能值投入，提高经济效益；二是要加快结构调整，提高农产品竞争力；三是要合理利用辅助能，提高净能值产出率；四是要降低环境负载率，加强生态环境建设。

[1]蓝盛芳，钦 佩，陆宏芳.生态经济系统能值分析[M].北京：化学工业出版社，2002.

[2]张 雯，李秀彬，王秀红.高寒温带干旱区农牧业生态系统的能值分析[J].干旱区资源与环境，2008，22（6）：73-78.

[3]骆世明.农业生态学[M].北京：中国农业出版社，2001.

[4]牛若峰，刘天福.农业技术经济手册 [M].北京：农业出版社，1981.

[5]李婷芸.安徽省农业生态经济系统的能值分析[D].合肥：合肥工业大学，2010.

[6]王明全，王金达，刘景双，等，东北地区农业生态系统的能值分析[J].干旱地区农业研究，2006，24（6）：183-188.

[7]张希彪.基于能值分析的甘肃农业生态经济系统发展态势及可持续发展对策[J].干旱地区农业研究，2007，25（5）：165-171.

[8]王闰平，荣湘民.山西省农业生态经济系统能值分析[J].应用生态学报，2008，19（10）：2259-2264.

[9]王建源，薛德强，田晓萍，等.山东省农业生态系统能值分析[J].生态学杂志，2007，26（5）：718-722.

[10]刘继展.江苏省农业系统能值投入产出分析及预测[D].江苏：江苏大学，2005.

[11]吴伟程，徐水太.江西省农业生态经济系统能值分析[J].安徽农业科学，2009，37（31）：15463-15465.

[12]徐国伟，黄淑玲，袁新田，等.宿州市农业生态系统可持续性能值分析[J].安徽农业科学，2010，（30）：17238-17240，17293.

[13]吴大付，任秀娟，李东方，等.我国农业生态系统集约化与持续化的博弈思考[J].广东农业科学 ，2010，37（7）：278-280.

[14]周梦佳，陈治谏，廖晓勇，等.四川省区域农业生态系统综合评价[J].安徽农业科学，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.