基于能值分析角度的四川农业生态系统保护策略

舒柳+王波+周舜

摘要:对农业生态系统中的能值应用进行了系统梳理,在此基础上构建了基于能值分析系统的四川农业生态评价指标体系,并进行了简要评价。研究提出了四川农业生态系统的保护策略,认为应从增加科技辅助能值投入和调整系统能值产出结构方面优化产出效率,同时要加强环境能值投入,以达到保护四川农业生态系统的目的。

关键词:能值分析;农业生态系统保护;评价;策略

中图分类号:F327;X322文献标识码:A文章编号:0439-8114(2014)10-2457-03

Agro-ecosystem Conservation Strategy in Sichuan Based on Energy Analysis

SHU Liu1,WANG Bo1,ZHOU Shun2

(1.Sichuan Engineering Technical College,Deyang618000,Sichuan,China;2.Chengdu Industry College, Chengdu611730,China)

Abstract: The agricultural ecosystem values were systematically analyzed. On this basis, the evaluation system of agriculture in Sichuan was established based on the energy analysis system. The protection of Sichuan agricultural ecosystem was put forward. It is suggested that scientific and technological input be increased to improve the efficiency of investment in energy value release. Moreover, output structure should be adjusted so as to achieve the goal of protecting Sichuan agricultural ecosystem.

Key words:energy analysis; agricultural eco-system protection ;evaluation; strategy

能值是由美国生态学家Odum提出的新的科学概念和度量标准,是将一种流动中或被储存的能量中所包含的能量数量化,产品和劳务的生产、形成过程的投入就是一种十分重要的能值。能值理论是基于系统生态学观点提出的能量价值理论,从根本上定义了自然资源拥有的真正能量和价值。由于各种资源和产品的形成都需要太阳能量,因此以太阳能为基准能够衡量各种能量。

随着全球环境的恶化与资源矛盾的日益凸显,农业生态系统能量的研究受到了越来越广泛的关注。农业生态系统的能值分析主要是研究农业生态系统的能量值,在此基础上进行分析,从而获得反映生态与经济能量值的综合评价指标体系,实现对系统的结构功能和生态效益的双重评价。但由于不同性质的能量不能直接相加,为农业生态系统的能量值分析带来了一定的困难。农业生态系统不同于简单的自然资源能值分析,其不仅要求输入太阳能、风能等自然资源,同时也要求在这一过程中输入劳务、机械、化肥等非自然属性能量,对农业生态系统的调控管理就是通过上述投入的管理来实现的。

1农业生态系统中的能值应用

总体来看,能值分析的研究主要集中在以下几个方面:第一,环境资源能值评估。能值分析能够提供评估环境价值的新方法和新手段。传统的经济分析方法更加关注货币的作用而忽略环境和生态的因素,由于市场的不完备性和环境外部性,GDP和GNP也不能真正体现一个国家的经济发展实际水平。但能值分析能够同时衡量人和环境对经济发展的影响,可以更好衡量某一地区财富标准的是创造经济财富的太阳能值。根据Ulgiati等[1]对海洋生态系统的能值评价,15年鲸鱼的平均能值的货币值高达2.6亿美元,可见从生态能值的角度讲,越稀有的物质形成需要越多的能值投入,因此对应越高的价值。此外,Ulgiati等[2]还指出,生态经济系统能值评估。生态系统内部的各个子系统及其与外部资源、经济及环境之间都存在错综复杂的物质关系、货币关系以及信息关系。如何在分析系统中将经济、生态和社会三大效益结合起来进行全面系统的分析目前仍然是生态研究中的重要问题。原有的投入产出分析等经济学分析框架以及能量分析等生态学框架容易将各种利益分离讨论,无法完整反映系统的内部机理和动态过程,能值分析则是在对复合生态系统进行综合分析的基础上所创造的定量分析方式。第三,国际交流能值评估。自然资源自身所含有的能值要远远高于购买该产品所付出的的货币价值,因此,从能值角度来看,当一国大量出口自然资源产品时,国家受到了巨大的财产伤害。因为原始产品的能值比较高,而出口产品的价值通常仅仅是对为取得该产品而付出的劳务价值的补偿。

2四川农业生态系统指标及能值分析体系的构建

2.1研究方法和数据来源

根据Brown等[3]的理论建立能值转化基本模型,太阳能值M=B×T。其中,T为太阳能值转化率,B为可用能量。在此基础上根据计算结果建立能量体系和能值系统,并根据一系列衍生指标对四川地区生态农业系统进行评价。所有数据均来源于要《四川统计年鉴2012》和《中国农业全书》(四川卷)。

2.2四川生态系统能值指标体系的建立

四川省位于中国西部,是西南、西北和中部地区的重要结合部分,是承接华南、华中以及西南、西北的重要交汇点。四川位于东经97°21′~108°31′,北纬26°03′~34°19′,其土地面积为48.6万km2。从投入产出两方面建立评价体系,对四川农业生态系统的投入和产出进行分别评价。其中,对投入的评价主要考虑3个方面:环境能值投入,包括太阳能、风能、雨势能、雨化学能、地球旋转能和土壤损失;不可更新辅助能值投入,包括化肥、农药、机械和能源等后期非自然投入;可更新辅助能值投入,包括有机肥、农膜、种子和人力。对产出评价主要按照行业分为种植业、畜牧业、林业和渔业4类[4-6]。选取2012年四川省相关年度数据,综合上述指标对四川农业生态系统的总能值进行综合评价。

在指标计算方法上,按照能量(J)概念对各类投入产出要素进行能值列示,然后以太阳能为基准对其他投入产出要素能值进行转化,其中太阳能转化率(T)为1,其余按照能量关系给予相应的转化系数。宏观价值=该投入或产出的太阳能值×四川省2012年农业总产值/总能值。根据上述方式,计算出四川农业生态系统投入产出能值指标如表1、表2和表3所示。

3基于能值体系的四川农业生态系统评价

从四川农业生态投入情况来看,不可更新辅助能值所占比例较高,约达50%,这主要由于四川省自身的自然环境和地形特征所决定的。四川省属于盆地,太阳辐射密度较低,积温低于同纬度其他地区。同时,盆地丘陵地形也决定了四川地区农业难以进行大规模农机投入,因此,在不可更新辅助投入中更多的是化肥等。此外,从太阳能值角度分析,四川地区农业生产中环境能值投入与可更新能值投入比重基本一致,各占约23%,这一环境所占比例与传统经济学中认为的环境因素对产出的贡献率在10%~20%的经验数据差异不大。但从宏观价值角度来看,产值分类中环境投入与不可更新辅助投入所占比例则为41%和32%。四川农业生态系统中环境投入与不可更新辅助投入所占比例较高的特征说明,四川地区农业产值仍然较大地依赖其自然环境,四川地区农业生产对自然资源和环境投入进行了较好的经济补偿。

从四川农业生态产出情况来看,种植业仍然是四川地区农业的主要形态,产出能值所占比例超过50%,其次是畜牧业,约占37%。种植业与畜牧业在产出能值中所占比例的高企对投入特征进行了有力解释,在4项考察的子行业中,种植业与畜牧业均不仅要求自然资源投入也要求后续不可更新资源的投入。

4四川农业生态系统保护策略

通过对四川地区农业生态系统的能值分析,能够从生态学与经济学的双重角度了解农业生态体系的整体和各部分的投入产出情况、运行经济效率以及环境负荷程度[7]。应该根据上述能值分析体系中指出的四川农业生态体系特征,对四川地区农业生态系统进行有效的调整和完善的保护,因此提出如下保护策略。

1)要增加科技辅助能值投入,优化系统能值的投入结构,从而实现产出效率的优化。由于四川地区盆地地形环境复杂,适宜居住和生产的农业用地相对较少,造成农业剩余劳动力较多,加之工业辅助能值投入能力偏低,从而制约了人力能值效用的发挥。同时,低人力效率也导致了对环境开发的低效率和浪费。四川省地形沟壑纵横,海拔高差较大,太阳辐射密度较低,水土热的配合存在一定问题,加之农业生产经营方式粗放,能值与产出效率均较低。因此,要积极转移农业剩余劳动力,通过提高科技含量方式提高辅助能值投入的效率。

2)要积极调整系统能值产出结构,提高系统产出效率[8]。种植业和畜牧业是四川省农业产出的主要方向,其中种植业所占比例超过50%,成为引领四川省农业经济的主要动力,畜牧业虽然近些年得到了一定发展,但其所占比例远远未能超过种植业,林业与渔业所占比例较低且发展水平不高的特征表现更加明显。考虑到随着生活水平的提高,人们对畜牧产品的消费需求会不断上涨,应该继续加强畜牧业的能值投入。此外,四川盆地地区林地资源丰富,林业发展仍有较大空间,发展林业一方面能够进一步调整四川地区农业的发展结构,另一方面也是以农业带动当地生态保护工作的重要方针。四川地区应当以现有林地为基础,进一步扩大林地面积,这样不仅能够改善农业生态系统的能值产出,同时也能够实现防风固沙、遏制水土流失和涵养水源的保护作用。提高环境资源质量对实现四川农业生态系统的可持续发展具有重要意义,进而才能真正实现经济与环境能值的双重提升。

3)加强环境资源保护,扭转当前四川生态环境不可持续的状态。从能值分析的结果可以看出,四川农业生态系统虽然整体上较为健康,但仍然存在不可持续的因素,不可更新辅助投入所占比例过高,农药与化肥的使用对自然资源中的水、土壤均形成恶性和难以逆转的破坏,未来可能造成水土流失严重、水资源不足以及耕地退化等不利的生态结果[9,10]。因此,应该从根本上加强环境资源保护,逐步减少不可更新辅助投入中化肥与农药的投入,依靠科技投入的同时,还要树立全民生态保护意识。

参考文献:

[1] ULGIATI S,ODUM H T,BASTIANONI S. Emergy use,environmental loading and sustainability an emergy analysis of Italy[J].Ecological modelling,1994,73(3): 215-268.

[2] ULGIATI S, ODUM H T, BASTIANONI S.Emergy analysis of Italian agricultural system: The role of energy quality and environmental inputs[A].BONATI L.Trends in Ecological Physical Chemistry[C].Michigan:University of Michigan,1993.

[3] BROWN M T,ODUM H T,JORGENSEN S E. Energy hierarchy and transformity in the universe[J]. Ecological Modelling,2004,178(1):17-28.

[4] 武志杰.农产品安全生产技术体系及其产业化[J].中国科技成果,2003(24):23-26.

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[6] 董孝斌,高旺盛,严茂超.黄土高原典型流域农业生态系统生产力的能值分析——以安塞县纸坊沟流域为例[J].地理学报,2004,59(2):223-229.

[7] 杨国栋,孙立宏.我国农业环境保护研究的现状和展望[J].农业环境保护,2001,20(1):62-64.

[8] 陈艳.湖南省土壤污染现状与修复[J].湖南农业科学,2002(6):31-33.

[9] 方晓航,仇荣亮.农药在土壤环境中的行为研究[J].土壤与环境,2002,11(l):94-97.

[10] 卫中华,张树学,徐海林,等.农用化肥对环境的影响[J].北方环境,2002(1):38-39.

从四川农业生态产出情况来看,种植业仍然是四川地区农业的主要形态,产出能值所占比例超过50%,其次是畜牧业,约占37%。种植业与畜牧业在产出能值中所占比例的高企对投入特征进行了有力解释,在4项考察的子行业中,种植业与畜牧业均不仅要求自然资源投入也要求后续不可更新资源的投入。

4四川农业生态系统保护策略

通过对四川地区农业生态系统的能值分析,能够从生态学与经济学的双重角度了解农业生态体系的整体和各部分的投入产出情况、运行经济效率以及环境负荷程度[7]。应该根据上述能值分析体系中指出的四川农业生态体系特征,对四川地区农业生态系统进行有效的调整和完善的保护,因此提出如下保护策略。

1)要增加科技辅助能值投入,优化系统能值的投入结构,从而实现产出效率的优化。由于四川地区盆地地形环境复杂,适宜居住和生产的农业用地相对较少,造成农业剩余劳动力较多,加之工业辅助能值投入能力偏低,从而制约了人力能值效用的发挥。同时,低人力效率也导致了对环境开发的低效率和浪费。四川省地形沟壑纵横,海拔高差较大,太阳辐射密度较低,水土热的配合存在一定问题,加之农业生产经营方式粗放,能值与产出效率均较低。因此,要积极转移农业剩余劳动力,通过提高科技含量方式提高辅助能值投入的效率。

2)要积极调整系统能值产出结构,提高系统产出效率[8]。种植业和畜牧业是四川省农业产出的主要方向,其中种植业所占比例超过50%,成为引领四川省农业经济的主要动力,畜牧业虽然近些年得到了一定发展,但其所占比例远远未能超过种植业,林业与渔业所占比例较低且发展水平不高的特征表现更加明显。考虑到随着生活水平的提高,人们对畜牧产品的消费需求会不断上涨,应该继续加强畜牧业的能值投入。此外,四川盆地地区林地资源丰富,林业发展仍有较大空间,发展林业一方面能够进一步调整四川地区农业的发展结构,另一方面也是以农业带动当地生态保护工作的重要方针。四川地区应当以现有林地为基础,进一步扩大林地面积,这样不仅能够改善农业生态系统的能值产出,同时也能够实现防风固沙、遏制水土流失和涵养水源的保护作用。提高环境资源质量对实现四川农业生态系统的可持续发展具有重要意义,进而才能真正实现经济与环境能值的双重提升。

3)加强环境资源保护,扭转当前四川生态环境不可持续的状态。从能值分析的结果可以看出,四川农业生态系统虽然整体上较为健康,但仍然存在不可持续的因素,不可更新辅助投入所占比例过高,农药与化肥的使用对自然资源中的水、土壤均形成恶性和难以逆转的破坏,未来可能造成水土流失严重、水资源不足以及耕地退化等不利的生态结果[9,10]。因此,应该从根本上加强环境资源保护,逐步减少不可更新辅助投入中化肥与农药的投入,依靠科技投入的同时,还要树立全民生态保护意识。

参考文献:

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从四川农业生态产出情况来看,种植业仍然是四川地区农业的主要形态,产出能值所占比例超过50%,其次是畜牧业,约占37%。种植业与畜牧业在产出能值中所占比例的高企对投入特征进行了有力解释,在4项考察的子行业中,种植业与畜牧业均不仅要求自然资源投入也要求后续不可更新资源的投入。

4四川农业生态系统保护策略

通过对四川地区农业生态系统的能值分析,能够从生态学与经济学的双重角度了解农业生态体系的整体和各部分的投入产出情况、运行经济效率以及环境负荷程度[7]。应该根据上述能值分析体系中指出的四川农业生态体系特征,对四川地区农业生态系统进行有效的调整和完善的保护,因此提出如下保护策略。

1)要增加科技辅助能值投入,优化系统能值的投入结构,从而实现产出效率的优化。由于四川地区盆地地形环境复杂,适宜居住和生产的农业用地相对较少,造成农业剩余劳动力较多,加之工业辅助能值投入能力偏低,从而制约了人力能值效用的发挥。同时,低人力效率也导致了对环境开发的低效率和浪费。四川省地形沟壑纵横,海拔高差较大,太阳辐射密度较低,水土热的配合存在一定问题,加之农业生产经营方式粗放,能值与产出效率均较低。因此,要积极转移农业剩余劳动力,通过提高科技含量方式提高辅助能值投入的效率。

2)要积极调整系统能值产出结构,提高系统产出效率[8]。种植业和畜牧业是四川省农业产出的主要方向,其中种植业所占比例超过50%,成为引领四川省农业经济的主要动力,畜牧业虽然近些年得到了一定发展,但其所占比例远远未能超过种植业,林业与渔业所占比例较低且发展水平不高的特征表现更加明显。考虑到随着生活水平的提高,人们对畜牧产品的消费需求会不断上涨,应该继续加强畜牧业的能值投入。此外,四川盆地地区林地资源丰富,林业发展仍有较大空间,发展林业一方面能够进一步调整四川地区农业的发展结构,另一方面也是以农业带动当地生态保护工作的重要方针。四川地区应当以现有林地为基础,进一步扩大林地面积,这样不仅能够改善农业生态系统的能值产出,同时也能够实现防风固沙、遏制水土流失和涵养水源的保护作用。提高环境资源质量对实现四川农业生态系统的可持续发展具有重要意义,进而才能真正实现经济与环境能值的双重提升。

3)加强环境资源保护,扭转当前四川生态环境不可持续的状态。从能值分析的结果可以看出,四川农业生态系统虽然整体上较为健康,但仍然存在不可持续的因素,不可更新辅助投入所占比例过高,农药与化肥的使用对自然资源中的水、土壤均形成恶性和难以逆转的破坏,未来可能造成水土流失严重、水资源不足以及耕地退化等不利的生态结果[9,10]。因此,应该从根本上加强环境资源保护,逐步减少不可更新辅助投入中化肥与农药的投入,依靠科技投入的同时,还要树立全民生态保护意识。

参考文献:

[1] ULGIATI S,ODUM H T,BASTIANONI S. Emergy use,environmental loading and sustainability an emergy analysis of Italy[J].Ecological modelling,1994,73(3): 215-268.

[2] ULGIATI S, ODUM H T, BASTIANONI S.Emergy analysis of Italian agricultural system: The role of energy quality and environmental inputs[A].BONATI L.Trends in Ecological Physical Chemistry[C].Michigan:University of Michigan,1993.

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