北碚區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)能值分析及可持續(xù)發(fā)展

張文卓　謝世友　冀建成

摘要：利用能值分析理論對(duì)北碚區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能值投入、產(chǎn)出狀況、環(huán)境承載力和生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行效果進(jìn)行了分析，評(píng)價(jià)了北碚區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的運(yùn)行特征和可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r，研究結(jié)果顯示北碚區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值產(chǎn)出率相對(duì)較高，可持續(xù)發(fā)展能力較強(qiáng)；但工業(yè)輔助能值的增加對(duì)生態(tài)環(huán)境造成較大壓力。北碚區(qū)應(yīng)調(diào)整其能值投入、產(chǎn)出結(jié)構(gòu)，加大農(nóng)業(yè)科技的研究和推廣力度，促進(jìn)其農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)；能值分析；可持續(xù)發(fā)展；北碚區(qū)

中圖分類號(hào)：F062.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）09-2188-04

能值分析理論是由美國(guó)著名生態(tài)學(xué)家Odum教授于20世紀(jì)80年代綜合系統(tǒng)生態(tài)、能量生態(tài)和生態(tài)經(jīng)濟(jì)原理而創(chuàng)立的。能值（Emergy）的英文拼寫(xiě)帶有字母“m”與能量不同，是一種新的科學(xué)概念和度量單位，其涵義是指某種流動(dòng)或貯存的能量所包含的另一能量的數(shù)量，稱為該能量的能值，或者說(shuō)能值就是直接或間接用于形成資源、產(chǎn)品或勞務(wù)的某種類型能量之量[1]，通常以太陽(yáng)能值衡量某一能量或物質(zhì)的能值，任何能量包含太陽(yáng)能之量，即為該能量的能值，單位為太陽(yáng)能焦耳（Solar emjoules），英文縮寫(xiě)為sej。本文運(yùn)用能值理論對(duì)重慶市北碚區(qū)的農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)進(jìn)行能值分析，評(píng)價(jià)了北碚區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的運(yùn)行特征和可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r并提出建議，以期為相關(guān)決策提供參考。

1 北碚區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

北碚區(qū)位于四川盆地東部，三峽工程庫(kù)尾區(qū)，東經(jīng)106°18′14″-106°56′53″，北緯29°39′00″-30°03′53″。地處重慶市城區(qū)西北部，東鄰渝北區(qū)，南接沙坪壩區(qū)，西靠壁山縣，北接壤合川市，屬重慶市城區(qū)，距市中心25 km。

2010年全區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)總量達(dá)42.40億元，與2009年同比增長(zhǎng)10.2%，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)總收入達(dá)146.67億元，同比增長(zhǎng)23.2%；農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值達(dá)13.79億元，同比增長(zhǎng)6.1%；農(nóng)業(yè)增加值達(dá)9.50億元，同比增長(zhǎng)5.5%；農(nóng)民人均純收入達(dá)7 205元，同比增長(zhǎng)16.6%。全年種植糧油面積2.0萬(wàn)hm2，產(chǎn)量達(dá)9.58萬(wàn)t；全年出欄生豬12.68萬(wàn)頭，同比增長(zhǎng)2.6%，出欄家禽144.57萬(wàn)只，同比增長(zhǎng)1.55%；蔬菜面積達(dá)1.18萬(wàn)hm2，同比增長(zhǎng)53.6%，蔬菜產(chǎn)量達(dá)20.18萬(wàn) t，同比增長(zhǎng)21.7%；全區(qū)花木種植面積達(dá)0.80萬(wàn)hm2；嘉陵江名優(yōu)魚(yú)養(yǎng)殖面積達(dá)200 hm2，魚(yú)鱉混養(yǎng)面積20 hm2。種植業(yè)和畜牧業(yè)是北碚區(qū)農(nóng)業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)，林業(yè)和漁業(yè)所占比重較小，但發(fā)展也很迅速。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

北碚區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)能值分析所需的主要原始數(shù)據(jù)，如太陽(yáng)日照時(shí)數(shù)、降雨量、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各種投入產(chǎn)出等情況主要來(lái)自于2011年北碚區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒和2011年重慶市統(tǒng)計(jì)年鑒[2]；能量折算系數(shù)、能值轉(zhuǎn)換率和計(jì)算公式與方法參照文獻(xiàn)[3-5]。

2.2 研究方法

2.2.1 北碚區(qū)能值圖的繪制與能值分析表的編制 通過(guò)對(duì)北碚區(qū)自然環(huán)境和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相關(guān)資料的搜集與整理，對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的主要資源流在系統(tǒng)中的分配關(guān)系進(jìn)行了分析，如圖1所示。北碚區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的輸入能值主要包括3種類型：一是以風(fēng)、雨、太陽(yáng)能的形式存在的可更新環(huán)境資源；二是以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中表土層損耗為主不可更新環(huán)境資源的消耗；三是來(lái)自社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的人類勞動(dòng)、機(jī)械動(dòng)力、農(nóng)藥、化肥等反饋能值的輸入。系統(tǒng)內(nèi)部包括種植業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)和漁業(yè)4種生產(chǎn)單元是農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的主要組成部分。來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)、外部的全部資源成為推動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展的動(dòng)力。其中，當(dāng)?shù)氐目筛潞筒豢筛沦Y源的利用不涉及經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，而來(lái)自于系統(tǒng)外的經(jīng)濟(jì)反饋能值則要通過(guò)市場(chǎng)和商品交換過(guò)程才能作用于系統(tǒng)的生產(chǎn)過(guò)程。

以北碚區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中投入和產(chǎn)出的實(shí)物量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，選取可更新環(huán)境資源、不可更新環(huán)境資源、不可更新工業(yè)輔助能、可更新有機(jī)能、作物產(chǎn)出等，按照相應(yīng)的物質(zhì)-能量折算系數(shù)將投入、產(chǎn)出的各類原始實(shí)物量折算為以J和g為單位的能值分析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，再將各基礎(chǔ)數(shù)據(jù)乘以相應(yīng)的太陽(yáng)能值轉(zhuǎn)換率，得到2010年北碚區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)投入和產(chǎn)出能值表（表1、表2）。

2.2.2 北碚區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)能值指標(biāo)體系的建立 為了分析各項(xiàng)投入、產(chǎn)出能值所占比例，評(píng)價(jià)自然環(huán)境與輔助能對(duì)北碚區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的貢獻(xiàn)，根據(jù)該地農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的特點(diǎn)及分析目的，將各項(xiàng)投入和產(chǎn)出數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)比較，分別得出可更新環(huán)境資源比率、不可更新環(huán)境資源比率、能值自給率、能值投資率、能值產(chǎn)出率、環(huán)境負(fù)載率、可持續(xù)發(fā)展指數(shù)等能值指標(biāo)，將這些數(shù)據(jù)匯總，編制成2010年北碚區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)能值指標(biāo)體系，見(jiàn)表3。

3 能值結(jié)果與分析

3.1 能值投入分析

北碚區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的能值投入主要是由可更新環(huán)境資源、不可更新環(huán)境資源、不可更新工業(yè)輔助能和可更新有機(jī)能4個(gè)部分構(gòu)成。2010年4部分能值總值的投入為1.60×1020 sej，其各占18.44%、0.12%、33.44%和48.00%。在環(huán)境資源的投入中，可更新環(huán)境資源能值處于絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，是北碚區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵，說(shuō)明北碚區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境資源的壓力相對(duì)較小。

可更新有機(jī)能與不可更新工業(yè)輔助能的投入占整個(gè)能值投入的81.44%，其中可更新有機(jī)能、不可更新工業(yè)輔助能的比重分別為48.00%、33.44%，表明該地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要依附可更新有機(jī)能與不可更新工業(yè)輔助能的投入，但要注意農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中過(guò)量投入工業(yè)輔助能也會(huì)帶來(lái)一系列的問(wèn)題。化肥的不合理使用不僅會(huì)造成資源的浪費(fèi)，增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，也會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的生態(tài)后果。

3.2 能值產(chǎn)出分析

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能值產(chǎn)出既可以反映農(nóng)業(yè)各子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和產(chǎn)出比重，也可以反映農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的功能。北碚區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)產(chǎn)出主要有種植業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)和林業(yè)4種，其中種植業(yè)和畜牧業(yè)占絕對(duì)地位，其比重約為90.18%。在種植業(yè)中，稻谷和玉米是主要的農(nóng)作物，比重約為85.88%；畜牧業(yè)主要以養(yǎng)豬為主，其比重約占畜牧業(yè)能值的76.07%；林產(chǎn)品中以水果為主要產(chǎn)品，約為92.10%；由于北碚區(qū)特有的自然地理?xiàng)l件的制約，漁業(yè)發(fā)展規(guī)模較小，僅占產(chǎn)出能值的8.58%。但總體來(lái)說(shuō)，北碚區(qū)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)比較完整，農(nóng)、林、牧、副、漁發(fā)展良好。北碚區(qū)農(nóng)產(chǎn)品的商品率高達(dá)60.60%，說(shuō)明農(nóng)產(chǎn)品在滿足自身需要的同時(shí)，大部分流向市場(chǎng)。

3.3 能值投資率分析

能值投資率（EVR）等于來(lái)自經(jīng)濟(jì)的反饋能值（F+T）除以來(lái)自環(huán)境的無(wú)償能值輸入（R+N），經(jīng)濟(jì)反饋能值（如燃油、電力、物資、勞務(wù)等）需花錢(qián)購(gòu)買，稱為購(gòu)買能值；而環(huán)境無(wú)償能值主要包括土地、礦藏等不可更新資源和太陽(yáng)能、風(fēng)、雨等可更新資源[6]。能值投資率也可稱為經(jīng)濟(jì)能值與環(huán)境能值的比率，是衡量經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度和環(huán)境負(fù)載程度的指標(biāo)，其值越大則表明系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度越高，其值越小則說(shuō)明發(fā)展水平越低而對(duì)環(huán)境的依賴越強(qiáng)。能值投資率可用于確定經(jīng)濟(jì)活動(dòng)在一定條件下的效益，并可測(cè)知環(huán)境資源條件對(duì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的負(fù)載率。

2010年北碚區(qū)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的能值投資率為4.39，與重慶的1.08相比，其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)擺脫了對(duì)自然資源的依賴，有較強(qiáng)的抗災(zāi)能力，食物生產(chǎn)安全性有較大提高，這與北碚區(qū)擁有眾多農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)是分不開(kāi)的，可以將最新的研究成果迅速用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，較大地提高了農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)能力。

3.4 環(huán)境承載力分析

環(huán)境承載力（ELR）是指經(jīng)濟(jì)投入能值加上不可更新資源能值與可更新環(huán)境資源能值的比率。Odum認(rèn)為，這個(gè)比率很像電路上的負(fù)荷，較高的比率數(shù)值說(shuō)明在經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中存在高強(qiáng)度的能值利用和高水平的科技力量，同時(shí)對(duì)環(huán)境系統(tǒng)保持著較大的壓力。它是對(duì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的一種警示，若系統(tǒng)長(zhǎng)期處于較高的環(huán)境負(fù)荷率下，將產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的功能退化或喪失[7]。數(shù)據(jù)顯示北碚區(qū)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)環(huán)境負(fù)載率為4.42，遠(yuǎn)低于日本（l4.49）、意大利（9.92）[8]等發(fā)達(dá)國(guó)家水平，說(shuō)明北碚區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展遠(yuǎn)未達(dá)到高投入高產(chǎn)出的狀態(tài)，仍有較大的發(fā)展?jié)摿?。因此，北碚區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展應(yīng)加大科技管理投入，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，以高能值的人工投入來(lái)促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展；同時(shí)，要注重生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)，減少化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜等對(duì)環(huán)境的污染程度。

3.5 可持續(xù)發(fā)展指數(shù)分析

可持續(xù)發(fā)展指數(shù)（ESI）是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值產(chǎn)出率與環(huán)境負(fù)載率之比。根據(jù)可持續(xù)發(fā)展理論，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)須兼顧社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)性，即在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中要求系統(tǒng)凈能值產(chǎn)出率大，而環(huán)境負(fù)載率低。根據(jù)Odum等的研究，110時(shí)表明對(duì)資源的利用不夠；而ESI<1則預(yù)示著環(huán)境負(fù)載率較高的耗竭型生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)[9]。北碚區(qū)的可持續(xù)發(fā)展指數(shù)為1.001 47，略大于1，說(shuō)明其農(nóng)業(yè)具有較強(qiáng)的可持續(xù)發(fā)展能力和較大的發(fā)展?jié)摿?，但在今后的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)注意生態(tài)與經(jīng)濟(jì)效益的協(xié)調(diào)發(fā)展。

4 結(jié)論與建議

以上分析結(jié)果表明，北碚區(qū)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)發(fā)展良好，并越來(lái)越依賴于經(jīng)濟(jì)反饋能的投入，但與農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)的地方相比還有一定的距離，如農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平不高，自然資源沒(méi)有得到充分利用，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理等。改善農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)需從以下幾點(diǎn)入手：加強(qiáng)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，適當(dāng)加大不可更新工業(yè)輔助能的投入；依靠發(fā)達(dá)的科研機(jī)構(gòu)，使研究成果以最快的速度變成生產(chǎn)力；繼續(xù)加大農(nóng)業(yè)的科技研究，提高農(nóng)民素質(zhì)；科學(xué)使用農(nóng)藥、化肥，提高其利用率，增加有機(jī)肥的施用量，實(shí)行秸稈還田，培肥土壤以提高耕地地力；充分挖掘本地優(yōu)勢(shì)條件，合理安排產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)農(nóng)、林、牧、副、漁協(xié)調(diào)發(fā)展。

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