環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值演變趨勢(shì)的研究

朱玉林 ，李明杰，侯茂章,b，王茂溪 ，龍雨孜 ，李曉敏,b

環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值演變趨勢(shì)的研究

朱玉林a，b，李明杰a，侯茂章a,b，王茂溪a，龍雨孜a，李曉敏a,b

（中南林業(yè)科技大學(xué) a. 經(jīng)濟(jì)學(xué)院；b.農(nóng)林經(jīng)濟(jì)研究中心，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

應(yīng)用能值分析方法，對(duì)2000～2009年湖南省環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能值總量、投入和產(chǎn)出結(jié)構(gòu)以及各能值指標(biāo)的變化趨勢(shì)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：研究期間，能值投入總量基本保持平穩(wěn)，投入結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，其中工業(yè)輔助能值投入量由1.28E+22 sej增至1.68E+22 sej，增加了31.26﹪，可更新有機(jī)能值投入量由6.05E+21 sej下降為5.53E+21 sej；該系統(tǒng)能值產(chǎn)出總量和產(chǎn)出效率均有較大幅度提高，2009年總能值產(chǎn)出達(dá)到5.42E+22 sej，與2000年相比提高了40.04﹪，凈能值產(chǎn)出率由2.05 上升至2.43，但由于環(huán)境負(fù)載率有更大幅度的上升，由1.23 上升到1.74 ；該系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展指數(shù)呈緩慢下降趨勢(shì)，由1.67下降到1.40，且該數(shù)值一直維持在1＜ESI＜10的水平，表明環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)屬于富有活力和發(fā)展?jié)摿Φ纳鷳B(tài)系統(tǒng)。發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變是該系統(tǒng)面臨的基本任務(wù)。

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)；能值；演變與趨勢(shì)；環(huán)洞庭湖區(qū)

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是人類生存和發(fā)展的最基本系統(tǒng)，明確其結(jié)構(gòu)和功能，以及對(duì)資源環(huán)境價(jià)值進(jìn)行評(píng)價(jià)和量化，有利于加強(qiáng)人們對(duì)農(nóng)業(yè)資源環(huán)境的認(rèn)識(shí)和保護(hù)意識(shí)，有助于人們對(duì)自身行為進(jìn)行反思，對(duì)人類社會(huì)和農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。作為湖南省和國(guó)家的重要糧食生產(chǎn)基地，環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展問題一直處于非常重要的地位，研究該地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和效率，揭示其演變規(guī)律和趨勢(shì)以及人與環(huán)境在這一區(qū)域的相互關(guān)系，對(duì)于該地區(qū)農(nóng)業(yè)資源的科學(xué)評(píng)價(jià)與合理利用、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方針的制定及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施均具有重要意義。能值理論創(chuàng)立至今，在美國(guó)[1-2]、意大利[3]等西方國(guó)家已經(jīng)得到了較深入細(xì)致的研究，我國(guó)于20世紀(jì)90年代初引入該理論。目前，能值理論的相關(guān)研究領(lǐng)域已遍及全球地化循環(huán)[4]以及國(guó)家[5]、省[6-8]、市[9-11]、縣域[12-14]和企業(yè)[15]的各種空間尺度，并在農(nóng)業(yè)[16-18]和工業(yè)[19-20]生態(tài)系統(tǒng)分析與評(píng)價(jià)研究中得到了廣泛應(yīng)用和高度重視。目前，關(guān)于環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展問題的研究已取得了一定成果，但其研究方法大多數(shù)是用經(jīng)濟(jì)學(xué)和管理學(xué)的研究方法，用能值理論研究該區(qū)域農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展問題的還較少。為此，本研究借助能值分析方法，對(duì)2000～2009年湖南省環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能值變動(dòng)趨勢(shì)進(jìn)行分析，旨在為該區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展政策的制定提供參考。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 能值理論

能值理論由著名生態(tài)學(xué)家Odum[21]于20世紀(jì)80年代創(chuàng)立，以能值為基準(zhǔn)，把生態(tài)系統(tǒng)或生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中不同種類的能量通過能值轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)換成同一標(biāo)準(zhǔn)的太陽能值來衡量系統(tǒng)中的各種生態(tài)流（包括能物流、貨幣流、人口流和信息流等），得出一系列能值綜合分析指標(biāo)，從而評(píng)價(jià)各種生態(tài)流在系統(tǒng)中的作用和地位，可定量分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能特征與生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益[22]。能值分析的基本方法就是將以物質(zhì)、能量和信息等形式存在的含能物質(zhì)全部轉(zhuǎn)化為用太陽能值表達(dá)的能量形式，將物質(zhì)或能量轉(zhuǎn)化為太陽能值的基本表達(dá)式為：M = τB。式中：M為太陽能值（單位：sej）；τ為太陽能值轉(zhuǎn)換率，B為可用能[23-24]。

1.2 環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)簡(jiǎn)介及數(shù)據(jù)來源

環(huán)洞庭湖區(qū)位于湖南省北部，涉及常德、益陽、岳陽三個(gè)地市。從理論上說，環(huán)洞庭湖區(qū)應(yīng)當(dāng)只包括與洞庭湖相鄰的濱湖堤垸地區(qū)，以及直接受洞庭湖影響需要堤垸保護(hù)的洞庭湖其它平原地區(qū)。本課題所指湖南環(huán)洞庭湖區(qū)依據(jù)的是王克英主編的《洞庭湖治理開發(fā)》一書對(duì)洞庭湖區(qū)的界定“洞庭湖區(qū)范圍包括濱湖堤區(qū)及‘四水’尾閭受堤垸保護(hù)地區(qū)”。因此，根據(jù)這一界定，岳陽、常德、益陽三市除平江縣、石門縣、桃江縣、安化縣外，其余24個(gè)縣、區(qū)都屬于洞庭湖區(qū)，面積約3.2萬km2，占三市總面積的71.11﹪。該區(qū)域以洞庭湖平原為主體，區(qū)內(nèi)光照豐富，雨水充沛，耕地面積廣大，水域?qū)拸V，農(nóng)業(yè)資源相當(dāng)豐富，自古以來該區(qū)就是我國(guó)農(nóng)業(yè)精華地帶，是湖南省農(nóng)業(yè)最為發(fā)達(dá)的地區(qū)之一，也是國(guó)家重要的糧食、棉花、淡水水產(chǎn)和生豬等農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地，素有“魚米之鄉(xiāng)”、“洞庭糧倉(cāng)”的美譽(yù)。但在過去相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，由于人為圍墾、泥沙淤積和江湖關(guān)系變遷等的影響，湖泊生態(tài)環(huán)境演替頻繁，生態(tài)環(huán)境和自然資源質(zhì)量呈下降趨勢(shì)。

本文原始數(shù)據(jù)主要來源于2000～2009年湖南省農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒以及2000～2009年中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒。本文的能量折算系數(shù)主要參考嚴(yán)茂超和H.T.Odum[25]、藍(lán)盛芳[26]、陸宏芳[27]等的研究成果以及《農(nóng)業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)手冊(cè)》[28]，能值轉(zhuǎn)換率主要參考《生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)能值分析》[26]。能值投入與產(chǎn)出在已有研究基礎(chǔ)上依據(jù)該區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行一定程度的細(xì)分，將能值投入細(xì)分為：可更新環(huán)境資源能值投入、不可更新環(huán)境資源能值投入、可更新工業(yè)輔助能值、不可更新工業(yè)輔助能值、有機(jī)能值投入，將能值產(chǎn)出細(xì)分為：種植業(yè)能值產(chǎn)出、牧業(yè)能值產(chǎn)出、林業(yè)能值產(chǎn)出、漁業(yè)能值產(chǎn)出，在此基礎(chǔ)上對(duì)環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)2000～2009年各種生態(tài)流變動(dòng)情況進(jìn)行計(jì)算，分別得到該區(qū)域2000～2009年農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值投入（見表1）、2000～2009年農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值產(chǎn)出（見表2）、2000～2009年農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值指標(biāo)（見表3）。

2 結(jié)果與分析

2.1 環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值總量變化趨勢(shì)

由圖1可知：2000～2009年，環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)年總能值投入量保持平穩(wěn)增長(zhǎng)勢(shì)態(tài)，由2000年的2.34E+22 sej增加到2009年的2.65E+22 sej，增幅為13.24﹪；而總能值產(chǎn)出卻有了較大幅度的增長(zhǎng)，由2000年的3.87E+22 sej增長(zhǎng)為2009年的5.42E+22 sej，增幅達(dá)40.04﹪，說明研究期間環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)投入產(chǎn)出效率有了較大幅度的提高，且總能值產(chǎn)出大大高于總能值投入，表明環(huán)洞湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能值利用效率較高，具有較為明顯的集約型發(fā)展特征。

2.2 環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值投入結(jié)構(gòu)的變化趨勢(shì)

研究期間，環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)總能值投入雖保持平穩(wěn)增長(zhǎng)勢(shì)態(tài)，但各組分的變化卻各不相同，其中，不可更新工業(yè)輔助能值投入顯著增加（由1.28E+22 sej增至1.68E+22 sej，增幅達(dá)31.26﹪），而可更新有機(jī)能值投入量則有所下降（由6.05E+21 sej逐漸下降到5.53E+21 sej，見圖2）。這種由農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化所帶來的能值結(jié)構(gòu)性變化是環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率大幅提高的主要原因。

表1 2000～2009年環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值投入Table 1 Energy value input of agro-ecosystem around Dongting lake area from 2000 to 2009

表2 2000～2009年環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值產(chǎn)出Table 2 Energy value output of agro-ecosystem around Dongting lake area from 2000 to 2009

續(xù)表2The continuation of table 2

表3 2000～2009年環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值指標(biāo)Table 3 Emergy indices of agro-ecosystem around Dongting lake area from 2000 to 2009

圖1 環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值總量變化Fig.1 Changes of total energy of agro-ecosystem around Dongting lake area

研究期間可更新有機(jī)能值投入量下降的主要因素是勞動(dòng)力能值投入量的下降，原因是農(nóng)村勞動(dòng)力轉(zhuǎn)離農(nóng)業(yè)系統(tǒng)而到廣東、上海等東南沿海地區(qū)務(wù)工，勞力能值由2000年的5.26E+21 sej降到2009年的4.53E+21 sej，降幅達(dá)13.95﹪；充分說明環(huán)洞庭湖區(qū)由于平原區(qū)的地理優(yōu)勢(shì)，農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平在不斷提高，勞動(dòng)力在農(nóng)業(yè)投入中的比重越來越低。在能值投入總量平緩變化的條件下，由于勞動(dòng)力能值投入量的不斷減少，以及不可更新工業(yè)輔助能值的不斷增加，導(dǎo)致系統(tǒng)的能值產(chǎn)出呈不斷增加的趨勢(shì)，該區(qū)域農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、機(jī)械化的演變軌跡較明顯，呈現(xiàn)出良好的發(fā)展趨勢(shì)；值得一提的是，可更新工業(yè)輔助能值比重不大，作為湖區(qū)水鄉(xiāng)，可更新工業(yè)輔助能值的發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

2000～2009年，環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)總能值投入中總環(huán)境能值投入所占的比重不大，平均為19﹪；可更新環(huán)境資源能值投入呈平緩下降趨勢(shì)，由4.43E+21 sej下降到4.13E+21 sej，原因在于近幾年來，環(huán)洞庭湖區(qū)出現(xiàn)了不同程度的冰災(zāi)、水災(zāi)，使林地、草地面積有一定程度的減少；不可更新環(huán)境能值投入(主要是表土層損失)穩(wěn)中有降，尤其是從2007年起有一個(gè)明顯的下降過程，從2006年的1.45E+20sej下降到2009年的8.37E+19 sej（見圖3），說明國(guó)家的退耕還林還草政策在該區(qū)域自2007年收到了明顯效果，在一定程度上改善了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。

圖2 環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值投入結(jié)構(gòu)(a)、可更新工業(yè)輔助能值（b）不可更新工業(yè)輔助能(c)和可更新有機(jī)能(d)的變化Fig.2 Changes of structure of energy input (a), renewable auxiliary energy input of industry (b)auxiliary energy input of industry (c) and energy input of organic (d) of agro-ecosystem around Dongting lake area

圖3 環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)可更新環(huán)境資源能值(a)和不可更新環(huán)境資源能值(b)的變化Fig.3 Changes of renewable environmental resource (a)and nonrenewable environmental resource (b) of agro-ecosystem around Dongting lake area

研究期間，總輔助能值的投入的增長(zhǎng)速度明顯超出總環(huán)境能值的增長(zhǎng)幅度，2000～2009年總環(huán)境能值的投入量略為下降，從2000年的4.58E+21 sej下降到2009年的4.22E+21 sej，增長(zhǎng)速度為-7.8﹪，而總輔助能值投入從2000年的1.89E+22 sej增加到2009年的2.23E+22 sej，增長(zhǎng)速度達(dá)18.35﹪。說明洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展越來越依賴于工業(yè)輔助能值投入，如果沒有工業(yè)輔助能值的支撐，該區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展將無法維持。

2.3 環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值產(chǎn)出結(jié)構(gòu)的變化趨勢(shì)

2000～2009年，環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值產(chǎn)出大幅增長(zhǎng)，總能值產(chǎn)出由3.87E+22 sej增至5.42E+22 sej（見表2），增幅為40.04﹪。從產(chǎn)出結(jié)構(gòu)看，種植業(yè)、牧業(yè)、林業(yè)和漁業(yè)的量比關(guān)系由2000年的74.1∶21.3∶0.8∶3.8變?yōu)?009年的75.9∶19.3∶0.7∶4.1。其中，種植業(yè)能值比重最大，林業(yè)能值比重最小。種植業(yè)能值和漁業(yè)能值無論是絕對(duì)量和相對(duì)比重均呈平穩(wěn)上升勢(shì)態(tài)（見圖4），牧業(yè)和林業(yè)能值中絕對(duì)量有增加，但比重略有減少 (見表4)。說明洞庭湖區(qū)“漁米之鄉(xiāng)”名不虛傳，這十年中種植業(yè)作為該區(qū)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)和全國(guó)重要的商品糧基礎(chǔ)其主導(dǎo)作用更強(qiáng)，影響力更大，漁業(yè)作為該區(qū)域的特色產(chǎn)業(yè)其優(yōu)勢(shì)在不斷呈現(xiàn)。

表4 2000～2009年環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值產(chǎn)出結(jié)構(gòu)Table 4 Structure of energy output of agro-ecosystem around Dongting lake area(1999～2009)

圖4 環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)種植業(yè)、牧業(yè)、林業(yè)和漁業(yè)能值的變化Fig.4 Changes of total planting, stock farming, forestry and fisheries output energy of agro-ecosystem around Dongting lake area

從圖5可以看出，在該區(qū)種植業(yè)中，油料和谷物所占比重最大，棉花、水果次之，薯類、蔬菜瓜果、豆類、甘蔗、茶葉、麻類和煙葉比重較小。對(duì)比種植業(yè)能值產(chǎn)出總量的變動(dòng)趨勢(shì)可以看出，種植業(yè)能值產(chǎn)出平穩(wěn)增長(zhǎng)，主要得益于油料、谷物、棉花、煙葉和水果的能值在不斷增長(zhǎng)，尤其是近幾年油料能值增幅較大對(duì)種植業(yè)增長(zhǎng)有較大貢獻(xiàn)。研究期間，該區(qū)種植業(yè)總的增長(zhǎng)速度為43.8﹪，其中水果的增長(zhǎng)速度最快（355.69﹪），其次為煙葉（223.68﹪），然后分別是油料、谷物、蔬菜、瓜果、茶葉、麻類，煙葉、棉花，薯類、豆類、甘蔗則呈下降勢(shì)態(tài)（見表5）。

圖5 環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)種植業(yè)組分能值的變化Fig.5 Changes of structure of planting output energy of agro-ecosystem around Dongting Lake area

2000～2009年間，該區(qū)域畜牧業(yè)能值產(chǎn)出呈較平穩(wěn)變化，由8.26E+21 sej增至1.05E+22 sej，增幅為26.96﹪，低于總能值的產(chǎn)出增長(zhǎng)水平，說明牧業(yè)在該區(qū)域的增長(zhǎng)速度不及平均水平，在不斷萎縮。

表5 1999～2008年種植業(yè)增長(zhǎng)速度Table 5 Growth rate of planting industry’s energy value output (1999～2009)

環(huán)洞庭湖區(qū)林業(yè)能值產(chǎn)出所占比重最小。2000～2009年，該區(qū)林業(yè)能值產(chǎn)出呈不斷增加的趨勢(shì)，平衡增長(zhǎng)速度為30.53﹪，低于總能值產(chǎn)出平均增長(zhǎng)水平，林業(yè)能值產(chǎn)出比重略有下降，從2000年的0.8﹪下降到0.7﹪.尤其是從2006年開始，林業(yè)產(chǎn)出能值出現(xiàn)了較大增長(zhǎng)，說明隨著國(guó)家退耕還林政策的進(jìn)一步穩(wěn)定實(shí)施，湖南省林業(yè)能值產(chǎn)出的增長(zhǎng)空間將更加廣闊。

環(huán)洞庭湖區(qū)漁業(yè)能值產(chǎn)出比重較小，但增長(zhǎng)速度很快，由2000年的1.48E+21 sej增至2009年的2.19E+21sej，增幅達(dá)48.19﹪。由于該區(qū)域具備魚類養(yǎng)殖的自然優(yōu)勢(shì)，雨水充足，對(duì)系統(tǒng)能值總產(chǎn)出的貢獻(xiàn)較大，故這部分的產(chǎn)出潛力還非常大。

2.4 環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值指標(biāo)的變化趨勢(shì)

2.4.1 能值投資率變化趨勢(shì)

能值投資率是總輔助能值投入與環(huán)境資源能值投入的比率。2000～2009年，環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值投資率從4.12上升到5.29(見圖6)，總體呈不斷上升的趨勢(shì)，其總體水平與國(guó)際水平相比差距甚遠(yuǎn)（如1989年意大利農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值投資率為7.55）[26]。說明環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)農(nóng)業(yè)資源的利用率有待進(jìn)一步提高，總輔助能值投入還有較大的增長(zhǎng)空間。

圖6 環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值投資率、凈能值產(chǎn)出率、工業(yè)輔助能值比率、有機(jī)輔助能值比率、環(huán)境負(fù)載率和可持續(xù)發(fā)展指數(shù)的變化Fig.6 Changes of EIR, EYR, purehased energy contribution ratio, orgnic energy contribution ratio ELR and sustainable development index of agro-ecosystem around Dongting lake are

2.4.2 凈能值產(chǎn)出變化趨勢(shì)

凈能值產(chǎn)出率是總能值產(chǎn)出與總輔助能值投入的比率。研究期間，環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)凈能值產(chǎn)出率呈不斷提高的趨勢(shì)，由2000年的2.05 上升至2009年的2.43 ，說明隨著該區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值投入和產(chǎn)出結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化，系統(tǒng)能值產(chǎn)出效率在不斷提高，發(fā)展趨勢(shì)良好。能值產(chǎn)出率常被用來判斷系統(tǒng)在獲得經(jīng)濟(jì)輸入能值上是否具有優(yōu)勢(shì)，這在一定程度上反映了系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r。H T Odum[21]認(rèn)為，該值應(yīng)在1～6之間，如果該值小于1，說明系統(tǒng)的產(chǎn)出不敷投入。據(jù)此說明該區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值利用效率處于一個(gè)較合理的水平。

2.4.3 工業(yè)輔助能值比率、有機(jī)輔助能值比率變化趨勢(shì)

工業(yè)輔助能值比率是工業(yè)輔助能與總能值投入的比率。研究期間，環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)工業(yè)輔助能值投入比率總體呈平衡上升的趨勢(shì)，由2000年的55﹪增加到2009年的63%，明顯高于同期有機(jī)輔助能值投入水平。其原因主要有兩點(diǎn)：一是該區(qū)域?qū)儆谄皆瓍^(qū)，有利于農(nóng)業(yè)規(guī)?；C(jī)械化；二是近10年來，國(guó)家對(duì)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)作用的重視、對(duì)“三農(nóng)”問題的重視以及國(guó)家對(duì)農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格實(shí)行保護(hù)價(jià)，在一定程度上提高了農(nóng)民的生產(chǎn)和投資的積極性。有機(jī)輔助能值比率是可更新有機(jī)能值投入與總能值投入的比率。研究期間，環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)有機(jī)輔助能值比率變化總體呈下降趨勢(shì)，由2000年的26﹪下降到2000年的21﹪（見圖6），有機(jī)輔助能值比率的變化趨勢(shì)與工業(yè)輔助能比率剛好相反，這也是農(nóng)業(yè)機(jī)械化、現(xiàn)代化的一種必然結(jié)果。在有機(jī)能值投入中，勞力能值占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，而有機(jī)肥所占比例則很小，2009年有機(jī)肥與工業(yè)輔助能中化肥的比例為1∶18。因此，在該區(qū)域農(nóng)業(yè)工業(yè)化、工業(yè)輔助能值比率上升的過程中，需適當(dāng)控制工業(yè)輔助能中化肥比重的增長(zhǎng)，鼓勵(lì)有機(jī)輔助能值投入中有機(jī)肥的使用，這也是該區(qū)域建設(shè)生態(tài)農(nóng)業(yè)、保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的要求。

2.4.4 環(huán)境負(fù)載率變化趨勢(shì)

環(huán)境負(fù)載率指不可更新環(huán)境資源能值投入和不可更新工業(yè)輔助能值投入之和除以可更新環(huán)境資源能值投入、可更新工業(yè)輔助能值和可更新有機(jī)能值之和的比率。研究期間，該區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境負(fù)載率呈明顯上升趨勢(shì)，由2000年的1.23上升到2009年的1.74。該區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境負(fù)載率不斷上升的主要原因在于：可更新的環(huán)境資源能值投入在不斷減少，由2000年的4.43E+21 sej降為2009年的4.13E+21 sej，這是由于工業(yè)化和城市化的影響，使農(nóng)業(yè)用地面積有一定程度的減少，特別是林地草地面積有所減少；可更新工業(yè)輔助能值也在不斷減少，由2000年的3.40E+19 sej下降到2009年的2.45E+19 sej，也就是說洞庭湖區(qū)水資源在不斷減少；隨著勞動(dòng)力往城市的不斷轉(zhuǎn)移，可更新有機(jī)能值也在不斷減少，由2000年的6.05E+21 sej降為2009年的5.53E+21 sej；隨著農(nóng)業(yè)工業(yè)化步伐的加快，不可更新工業(yè)輔助能值投入在不斷增加，由2000年的1.28E+22 sej上升到2009年的1.68E+22 sej，盡管不可更新環(huán)境資源有一定程度的下降，由2000年的1.44E+20 sej下降至2009年的8.37E+19 sej，下降絕對(duì)幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)抵不過不可更新工業(yè)輔助能的上升幅度。2000年區(qū)域的環(huán)境負(fù)載率（1.23）低于1998年全國(guó)平均水平(2.80)，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于日本1990年水平(14.49)和意大利1989年水平(10.03)[26]，說明該區(qū)域在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化過程中還有一定的環(huán)境負(fù)載空間。

2.4.5 可持續(xù)發(fā)展指數(shù)變化趨勢(shì)

可持續(xù)發(fā)展指數(shù)（ESI）指能值產(chǎn)出率與環(huán)境負(fù)載率的比值，該指數(shù)能夠較客觀地說明區(qū)域可持續(xù)發(fā)展能力，1＜ESI＜10表明該區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)富有活力和發(fā)展?jié)摿?；ESI＞10是農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)的象征，表明對(duì)資源的開發(fā)利用不夠；ESI＜1表明該區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)屬于高消費(fèi)驅(qū)動(dòng)型生態(tài)系統(tǒng)，本地不可更新資源的利用量較大。2009年，環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展指數(shù)ESI為1.40，處于1＜ESI＜10的區(qū)間，說明該農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)富有活力和發(fā)展?jié)摿ΑＱ芯科陂g，環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)ESI呈有不斷下降的趨勢(shì)，從1.67下降到了1.40（見圖6），原因在于：2000年以來，該系統(tǒng)的能值產(chǎn)出率雖在不斷提高，但與之相對(duì)應(yīng)的環(huán)境負(fù)載率也在不斷提高且提高速度更快。因此，轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)也是該系統(tǒng)的基本任務(wù)。

3 結(jié) 論

利用能值理論在大量數(shù)據(jù)搜集、整理、分析基礎(chǔ)上，對(duì)環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能值演變進(jìn)行研究，并得出如下結(jié)論：研究期間，該系統(tǒng)的（ESI）數(shù)值一直處于1＜ESI＜10的水平，表明環(huán)洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)總體屬于富有活力和發(fā)展?jié)摿Φ纳鷳B(tài)系統(tǒng)，該系統(tǒng)總能值使用投入量基本保持平穩(wěn)，但能值投入結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，該系統(tǒng)能值產(chǎn)出總量和產(chǎn)出效率均有較大幅度提高，但由于該系統(tǒng)環(huán)境負(fù)載率也呈不斷上升趨勢(shì)，該系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展指數(shù)（ESI）呈不斷下降趨勢(shì)，因此，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型是該系統(tǒng)的基本任務(wù)。值得說明的是：本文的能量轉(zhuǎn)換系數(shù)和能值轉(zhuǎn)換率主要參考的是H. T. Odum等學(xué)者的研究成果，雖然能量轉(zhuǎn)換系數(shù)和能值轉(zhuǎn)換率能滿足大范圍內(nèi)的分析，但由于各國(guó)和各地區(qū)生產(chǎn)水平與效益等因素存在一定的區(qū)域性差異，這可能造成一定的誤差，這些有待于作者在進(jìn)一步的研究中去改進(jìn)。

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Study on emergy evolution trend of agro-ecosystem in Dongting lake area

ZHU Yu-lina,b, LI Ming-jiea, HOU Mao-zhanga,b, WANG Mao-xia, LONG Yu-zia, LI Xiao-mina,b
(a. School of Economy, b.Economic Research Center for Agriculture and Forestry, Central South University of Forestry & Technology,Changsha 410004, Hunan, China)

By using the energy analysis method, the trendencys of total energy value, input-output structure and changes of energy indicators in Hunan Dongting lake area’s agro-ecosystem from 2000 to 2009 were analyzed. The results indicate that during the study period, the system had maintained a stable total energy value input, and its input structure was continuously optimizing. The value of input industrial auxiliary energy increased from 1.28E+22 sej to 1.68E+22sej and added 31.26﹪, while the value of input renewable organic energy decreased from 6.05E+21sej to 5.53E+21 sej. The results also show that the system’s total output energy value and output efficiency had risen greatly. The total output energy value in 2009 reached 5.42E +22 sej which was higher than that of 2000 by 40.04 ﹪ and the net output ratio of energy increased from 2.05 to 2.43. Furthermore, the system’s environmental loading ratio had got an ever-increasing trend which changed from 1.23 to 1.74. The system’s sustainable development index had got a slow down trend and decreased from 1.67 to 1.40. The index value which was always more than 1 and less than 10, indicated that agriculture of Dongting lake area is a system of vitality and has development potential. The development of ecological agriculture, realizing the transformation of economic development mode of the system is a fundamental task.

agro-ecosystem; emergy; evolution and trend; Dongting lake area

S181

A

1673-923X (2012)07-0133-08

2012-04-10

國(guó)家社科基金項(xiàng)目（11BJY029）；湖南省社科基金項(xiàng)目（2010YBB348）；湖南省高校創(chuàng)新平臺(tái)開放基金項(xiàng)目（10K080）和湖南省軟科學(xué)重點(diǎn)項(xiàng)目（2011ZK2046）

朱玉林（1968—），男，湖南雙峰人,教授，博士，主要研究領(lǐng)域：生態(tài)經(jīng)濟(jì)；E-mail: zh-y-lin@126.com

[本文編校：謝榮秀]