能值分析理論的生態(tài)學意義

符瑞晨

一、能值分析理論提出的意義

生態(tài)系統(tǒng)(ecosystem)指由生物群落與無機環(huán)境構成的統(tǒng)一整體。生態(tài)系統(tǒng)的范圍可大可小，相互交錯，生態(tài)系統(tǒng)是開放系統(tǒng)，為了維系自身的穩(wěn)定，生態(tài)系統(tǒng)需要不斷輸入能量，否則就有崩潰的危險;許多基礎物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中不斷循環(huán)，其中碳循環(huán)與全球溫室效應密切相關，生態(tài)系統(tǒng)是生態(tài)學領域的一個主要結構和功能單位，屬于生態(tài)學研究的最高層次。能值理論與分析方法是目前系統(tǒng)生態(tài)學和生態(tài)經(jīng)濟學發(fā)展的新成果，為復合生態(tài)系統(tǒng)開拓了一條定量研究途徑，是連接生態(tài)學和經(jīng)濟學的橋梁。其理論研究與實踐應用具有重要的科學意義和應用意義。

20世紀80年代后期，國際系統(tǒng)生態(tài)學和生態(tài)經(jīng)濟學領域發(fā)展出新的科學概念和度量標準—能值。能值新理論和方法為生態(tài)系統(tǒng)、生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)及人類生產(chǎn)活動的研究開拓了一條定量研究的新途徑，從能量發(fā)展到能值，從能量分析發(fā)展到能值分析研究，在理論和方法上都是一個重大的飛躍，在國際學術界引起了強烈的反響并被廣泛應用。

二、能值分析的理論基礎

能值(Energy)，是指某種流動或貯存的能量所包含另一種類別能量的數(shù)量，即產(chǎn)品或勞務形成過程中直接或間接投入應用的一種能量的總和。能值不等于實際的能量，而是一定類別和一定數(shù)量的能量在一定時間和空間的聚集，其實質(zhì)上是體現(xiàn)能(Embodied energy)或能量記憶(Energy Memory)，由于各種資源、產(chǎn)品或勞務的能量均直接或間接的起源于太陽能，故多以太陽能值(Solar Energy)來衡量某一能量的能值大小，其單位為太陽能焦耳(Solar Emjoules，即sej)。能值理論以能值為基準，把生態(tài)系統(tǒng)或生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)中的物流、能流和價值流轉(zhuǎn)換成同一標準的能值進行評價分析，從而可以定量揭示各種系統(tǒng)的結構、功能、特征及其生態(tài)經(jīng)濟效益。

能值分析是以能值為基準，通過能值轉(zhuǎn)化率把生態(tài)系統(tǒng)或生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)中不同種類、不可比較的物質(zhì)流、能量流、價值流以及生態(tài)系統(tǒng)服務功能轉(zhuǎn)換成同一標準的能值來衡量和分析，有效地將自然資本的價值納入了社會經(jīng)濟系統(tǒng)，并將自然、社會和經(jīng)濟等亞系統(tǒng)有機的統(tǒng)一起來。能值分析通過凈能值產(chǎn)出率(EYR)、能值投資率(EIR)、能值自給率(ESE)、能值交換率(EER)、能值貨幣比率(EDR)、能值使用強度(ED)、環(huán)境負載率(ELR)、能值可持續(xù)發(fā)展指數(shù)(ESI)等一系列能值指標，來綜合評價生態(tài)系統(tǒng)或生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)的結構、功能、特征及其生態(tài)經(jīng)濟效益，并通過不同地區(qū)之間各能值指標的橫向比較以及同一地區(qū)不同時間各能值指標的縱向比較，來綜合揭示系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展狀況。能值分析方法自創(chuàng)立以來，已在國家、省域、城市、縣域、自然資源、工農(nóng)業(yè)等各種生態(tài)系統(tǒng)或生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)中得到了廣泛的應用和高度重視。

系統(tǒng)的能量等級(Energy hierarchy)密切相關能量在生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈中傳遞轉(zhuǎn)化的每一過程中，根據(jù)熱力學第二定律，具有較多能量耗散流失，因此，隨著能量從低等級的太陽能轉(zhuǎn)化為較高質(zhì)量，或更高質(zhì)量更為密集的能量，能量數(shù)量的遞減伴隨著能質(zhì)和能級的增加。某種能量的能值轉(zhuǎn)換率越高，則表明該能量的能質(zhì)越高。在能量等級系統(tǒng)中的階層就越高。

三、學術價值

能值理論和分析方法是由著名生態(tài)學家、克萊福獎得主、“系統(tǒng)生態(tài)學之父”H.T.Odum創(chuàng)立的，他從20世紀50年代開始生態(tài)系統(tǒng)能量分析研究;70年代發(fā)展出獨創(chuàng)性系統(tǒng)生態(tài)學理論方法;80－90年代發(fā)展出能值分析理論方法。能值分析的學術思想重視人類社會與環(huán)境的相互作用關系，強調(diào)人與自然的和諧，從能量、體現(xiàn)能發(fā)展到能值，從生態(tài)系統(tǒng)理論發(fā)展到能量系統(tǒng)理論，從能量分析發(fā)展到能值分析，在理論和方法上都是一個重大飛躍。能值理論與分析方法是一種新的環(huán)境－經(jīng)濟價值論和系統(tǒng)分析方法，涉及的學科面廣，不僅涉及系統(tǒng)生態(tài)學、生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學、能量學、資源學、環(huán)境學、系統(tǒng)學、地球科學等自然科學，同時涉及到經(jīng)濟學、社會學、未來學等人文學科。能值被認為是聯(lián)結生態(tài)學和經(jīng)濟學的橋梁，具有重大科學意義和實踐意義。在理論上，能值分析為生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)開辟了定量分析研究的新方法，提供了衡量和比較研究方法。

四、應用價值

隨著人口迅速增長和經(jīng)濟不斷發(fā)展，人類對地球的影響空前加大，在人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展關系上出現(xiàn)了一系列的尖銳矛盾。如何正確分析和處理人與自然、環(huán)境與經(jīng)濟的關系，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，是人類面臨的嚴謹問題。為此，長期以來人們一直在尋求一種可以衡量和分析自然環(huán)境與人類經(jīng)濟關系的共同尺度。經(jīng)濟系統(tǒng)流通的貨幣是一種衡量人在經(jīng)濟活動中的作用和貢獻的工具，其流動不經(jīng)過自然和人類社會經(jīng)濟，可用于表達和了解生命與環(huán)境、人與自然的關系。然而，不同類別的能量存在質(zhì)與價值的根本差異，不可加減和比較，至于自然環(huán)境資源與經(jīng)濟的本質(zhì)關系，用一般能量單位更無從衡量和表達。近20年來，國際上發(fā)展出能值新概念、理論方法，為衡量和表達環(huán)境資源和經(jīng)濟提供了共同的度量標準。能值為環(huán)境、資源、人類勞務、信息和發(fā)展決策的分析評價提供了新尺度。生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)的能值分析是以能值為共同標準，綜合分析評價系統(tǒng)的能物流、貨幣流、人口流、信息流，得出一系列反映系統(tǒng)結構和功能特征與生態(tài)經(jīng)濟效益的能值指標，評價系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展性能及決策。在實際應用中，以“太陽能值”衡量某一能量的能值，可以衡量和比較不同類別、不同等級的能量的真實價值，把不同種類、不可比較的能量轉(zhuǎn)換成可以進行比較的同一標準能值。能值觀念能讓我們以同一中能量類別太陽能為單位，同時比較系統(tǒng)中流動和儲存的不同類別的能量及其在該系統(tǒng)中的貢獻。應用能值可衡量分析自然環(huán)境資源與經(jīng)濟活動的價值以及它們之間的關系，有助于調(diào)整生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展，對自然資源的科學評價和合理利用、經(jīng)濟發(fā)展方針的制定及實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略均有重要意義。

能值分析也具有重要的生態(tài)經(jīng)濟意義，生態(tài)學能流與物流的研究發(fā)展了系統(tǒng)分析方法，經(jīng)濟學對物質(zhì)流與價值流也有經(jīng)濟計量方法。但是，如何把能、物流與貨幣流三種流量綜合和相互換算，在能值概念和理論出現(xiàn)之前長期未能得到妥善解決。人們一直在尋找一種可以把生態(tài)系統(tǒng)和經(jīng)濟系統(tǒng)統(tǒng)一起來進行定量分析研究的尺度和方法，而新興的生態(tài)學家在其理論發(fā)展和實際應用研究上也迫切需要定量話的研究方法，生態(tài)學與經(jīng)濟學之間需要一種聯(lián)結的紐帶和共同的度量標準，應用能值，可以把能流、物流與貨幣流綜合起來，并相互換算，以能值概念和理論進行生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)能值分析，可通過能值使各種流溝通和相互換算，以能值為量綱作定量分析研究，并且計算出一系列反映生態(tài)與經(jīng)濟效率的能值綜合指標體系。所以能值是生態(tài)學與經(jīng)濟學交叉聯(lián)系的橋梁，它為人類重新認識世界提供了一個重要的度量標準。