基于能值分析角度的四川農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)保護策略

舒柳+王波+周舜

摘要:對農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的能值應用進行了系統(tǒng)梳理,在此基礎上構建了基于能值分析系統(tǒng)的四川農業(yè)生態(tài)評價指標體系,并進行了簡要評價。研究提出了四川農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的保護策略,認為應從增加科技輔助能值投入和調整系統(tǒng)能值產出結構方面優(yōu)化產出效率,同時要加強環(huán)境能值投入,以達到保護四川農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的目的。

關鍵詞:能值分析;農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)保護;評價;策略

中圖分類號:F327;X322文獻標識碼:A文章編號: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

能值是由美國生態(tài)學家Odum提出的新的科學概念和度量標準,是將一種流動中或被儲存的能量中所包含的能量數(shù)量化,產品和勞務的生產、形成過程的投入就是一種十分重要的能值。能值理論是基于系統(tǒng)生態(tài)學觀點提出的能量價值理論,從根本上定義了自然資源擁有的真正能量和價值。由于各種資源和產品的形成都需要太陽能量,因此以太陽能為基準能夠衡量各種能量。

隨著全球環(huán)境的惡化與資源矛盾的日益凸顯,農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量的研究受到了越來越廣泛的關注。農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能值分析主要是研究農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量值,在此基礎上進行分析,從而獲得反映生態(tài)與經濟能量值的綜合評價指標體系,實現(xiàn)對系統(tǒng)的結構功能和生態(tài)效益的雙重評價。但由于不同性質的能量不能直接相加,為農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量值分析帶來了一定的困難。農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)不同于簡單的自然資源能值分析,其不僅要求輸入太陽能、風能等自然資源,同時也要求在這一過程中輸入勞務、機械、化肥等非自然屬性能量,對農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的調控管理就是通過上述投入的管理來實現(xiàn)的。

1農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的能值應用

總體來看,能值分析的研究主要集中在以下幾個方面:第一,環(huán)境資源能值評估。能值分析能夠提供評估環(huán)境價值的新方法和新手段。傳統(tǒng)的經濟分析方法更加關注貨幣的作用而忽略環(huán)境和生態(tài)的因素,由于市場的不完備性和環(huán)境外部性,GDP和GNP也不能真正體現(xiàn)一個國家的經濟發(fā)展實際水平。但能值分析能夠同時衡量人和環(huán)境對經濟發(fā)展的影響,可以更好衡量某一地區(qū)財富標準的是創(chuàng)造經濟財富的太陽能值。根據Ulgiati等[1]對海洋生態(tài)系統(tǒng)的能值評價,15年鯨魚的平均能值的貨幣值高達2.6億美元,可見從生態(tài)能值的角度講,越稀有的物質形成需要越多的能值投入,因此對應越高的價值。此外,Ulgiati等[2]還指出,生態(tài)經濟系統(tǒng)能值評估。生態(tài)系統(tǒng)內部的各個子系統(tǒng)及其與外部資源、經濟及環(huán)境之間都存在錯綜復雜的物質關系、貨幣關系以及信息關系。如何在分析系統(tǒng)中將經濟、生態(tài)和社會三大效益結合起來進行全面系統(tǒng)的分析目前仍然是生態(tài)研究中的重要問題。原有的投入產出分析等經濟學分析框架以及能量分析等生態(tài)學框架容易將各種利益分離討論,無法完整反映系統(tǒng)的內部機理和動態(tài)過程,能值分析則是在對復合生態(tài)系統(tǒng)進行綜合分析的基礎上所創(chuàng)造的定量分析方式。第三,國際交流能值評估。自然資源自身所含有的能值要遠遠高于購買該產品所付出的的貨幣價值,因此,從能值角度來看,當一國大量出口自然資源產品時,國家受到了巨大的財產傷害。因為原始產品的能值比較高,而出口產品的價值通常僅僅是對為取得該產品而付出的勞務價值的補償。

2四川農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)指標及能值分析體系的構建

2.1研究方法和數(shù)據來源

根據Brown等[3]的理論建立能值轉化基本模型,太陽能值M=B×T。其中,T為太陽能值轉化率,B為可用能量。在此基礎上根據計算結果建立能量體系和能值系統(tǒng),并根據一系列衍生指標對四川地區(qū)生態(tài)農業(yè)系統(tǒng)進行評價。所有數(shù)據均來源于要《四川統(tǒng)計年鑒2012》和《中國農業(yè)全書》(四川卷)。

2.2四川生態(tài)系統(tǒng)能值指標體系的建立

四川省位于中國西部,是西南、西北和中部地區(qū)的重要結合部分,是承接華南、華中以及西南、西北的重要交匯點。四川位于東經97°21′~108°31′,北緯26°03′~34°19′,其土地面積為48.6萬km2。從投入產出兩方面建立評價體系,對四川農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的投入和產出進行分別評價。其中,對投入的評價主要考慮3個方面:環(huán)境能值投入,包括太陽能、風能、雨勢能、雨化學能、地球旋轉能和土壤損失;不可更新輔助能值投入,包括化肥、農藥、機械和能源等后期非自然投入;可更新輔助能值投入,包括有機肥、農膜、種子和人力。對產出評價主要按照行業(yè)分為種植業(yè)、畜牧業(yè)、林業(yè)和漁業(yè)4類[4-6]。選取2012年四川省相關年度數(shù)據,綜合上述指標對四川農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的總能值進行綜合評價。

在指標計算方法上,按照能量(J)概念對各類投入產出要素進行能值列示,然后以太陽能為基準對其他投入產出要素能值進行轉化,其中太陽能轉化率(T)為1,其余按照能量關系給予相應的轉化系數(shù)。宏觀價值=該投入或產出的太陽能值×四川省2012年農業(yè)總產值/總能值。根據上述方式,計算出四川農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)投入產出能值指標如表1、表2和表3所示。

3基于能值體系的四川農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)評價

從四川農業(yè)生態(tài)投入情況來看,不可更新輔助能值所占比例較高,約達50%,這主要由于四川省自身的自然環(huán)境和地形特征所決定的。四川省屬于盆地,太陽輻射密度較低,積溫低于同緯度其他地區(qū)。同時,盆地丘陵地形也決定了四川地區(qū)農業(yè)難以進行大規(guī)模農機投入,因此,在不可更新輔助投入中更多的是化肥等。此外,從太陽能值角度分析,四川地區(qū)農業(yè)生產中環(huán)境能值投入與可更新能值投入比重基本一致,各占約23%,這一環(huán)境所占比例與傳統(tǒng)經濟學中認為的環(huán)境因素對產出的貢獻率在10%~20%的經驗數(shù)據差異不大。但從宏觀價值角度來看,產值分類中環(huán)境投入與不可更新輔助投入所占比例則為41%和32%。四川農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中環(huán)境投入與不可更新輔助投入所占比例較高的特征說明,四川地區(qū)農業(yè)產值仍然較大地依賴其自然環(huán)境,四川地區(qū)農業(yè)生產對自然資源和環(huán)境投入進行了較好的經濟補償。

從四川農業(yè)生態(tài)產出情況來看,種植業(yè)仍然是四川地區(qū)農業(yè)的主要形態(tài),產出能值所占比例超過50%,其次是畜牧業(yè),約占37%。種植業(yè)與畜牧業(yè)在產出能值中所占比例的高企對投入特征進行了有力解釋,在4項考察的子行業(yè)中,種植業(yè)與畜牧業(yè)均不僅要求自然資源投入也要求后續(xù)不可更新資源的投入。

4四川農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)保護策略

通過對四川地區(qū)農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能值分析,能夠從生態(tài)學與經濟學的雙重角度了解農業(yè)生態(tài)體系的整體和各部分的投入產出情況、運行經濟效率以及環(huán)境負荷程度[7]。應該根據上述能值分析體系中指出的四川農業(yè)生態(tài)體系特征,對四川地區(qū)農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)進行有效的調整和完善的保護,因此提出如下保護策略。

1)要增加科技輔助能值投入,優(yōu)化系統(tǒng)能值的投入結構,從而實現(xiàn)產出效率的優(yōu)化。由于四川地區(qū)盆地地形環(huán)境復雜,適宜居住和生產的農業(yè)用地相對較少,造成農業(yè)剩余勞動力較多,加之工業(yè)輔助能值投入能力偏低,從而制約了人力能值效用的發(fā)揮。同時,低人力效率也導致了對環(huán)境開發(fā)的低效率和浪費。四川省地形溝壑縱橫,海拔高差較大,太陽輻射密度較低,水土熱的配合存在一定問題,加之農業(yè)生產經營方式粗放,能值與產出效率均較低。因此,要積極轉移農業(yè)剩余勞動力,通過提高科技含量方式提高輔助能值投入的效率。

2)要積極調整系統(tǒng)能值產出結構,提高系統(tǒng)產出效率[8]。種植業(yè)和畜牧業(yè)是四川省農業(yè)產出的主要方向,其中種植業(yè)所占比例超過50%,成為引領四川省農業(yè)經濟的主要動力,畜牧業(yè)雖然近些年得到了一定發(fā)展,但其所占比例遠遠未能超過種植業(yè),林業(yè)與漁業(yè)所占比例較低且發(fā)展水平不高的特征表現(xiàn)更加明顯?？紤]到隨著生活水平的提高,人們對畜牧產品的消費需求會不斷上漲,應該繼續(xù)加強畜牧業(yè)的能值投入。此外,四川盆地地區(qū)林地資源豐富,林業(yè)發(fā)展仍有較大空間,發(fā)展林業(yè)一方面能夠進一步調整四川地區(qū)農業(yè)的發(fā)展結構,另一方面也是以農業(yè)帶動當?shù)厣鷳B(tài)保護工作的重要方針。四川地區(qū)應當以現(xiàn)有林地為基礎,進一步擴大林地面積,這樣不僅能夠改善農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能值產出,同時也能夠實現(xiàn)防風固沙、遏制水土流失和涵養(yǎng)水源的保護作用。提高環(huán)境資源質量對實現(xiàn)四川農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義,進而才能真正實現(xiàn)經濟與環(huán)境能值的雙重提升。

3)加強環(huán)境資源保護,扭轉當前四川生態(tài)環(huán)境不可持續(xù)的狀態(tài)。從能值分析的結果可以看出,四川農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)雖然整體上較為健康,但仍然存在不可持續(xù)的因素,不可更新輔助投入所占比例過高,農藥與化肥的使用對自然資源中的水、土壤均形成惡性和難以逆轉的破壞,未來可能造成水土流失嚴重、水資源不足以及耕地退化等不利的生態(tài)結果[9,10]。因此,應該從根本上加強環(huán)境資源保護,逐步減少不可更新輔助投入中化肥與農藥的投入,依靠科技投入的同時,還要樹立全民生態(tài)保護意識。

參考文獻:

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[6] 董孝斌,高旺盛,嚴茂超.黃土高原典型流域農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生產力的能值分析——以安塞縣紙坊溝流域為例[J].地理學報,2004,59(2):223-229.

[7] 楊國棟,孫立宏.我國農業(yè)環(huán)境保護研究的現(xiàn)狀和展望[J].農業(yè)環(huán)境保護,2001,20(1):62-64.

[8] 陳艷.湖南省土壤污染現(xiàn)狀與修復[J].湖南農業(yè)科學,2002(6):31-33.

[9] 方曉航,仇榮亮.農藥在土壤環(huán)境中的行為研究[J].土壤與環(huán)境,2002,11(l):94-97.

[10] 衛(wèi)中華,張樹學,徐海林,等.農用化肥對環(huán)境的影響[J].北方環(huán)境,2002(1):38-39.

從四川農業(yè)生態(tài)產出情況來看,種植業(yè)仍然是四川地區(qū)農業(yè)的主要形態(tài),產出能值所占比例超過50%,其次是畜牧業(yè),約占37%。種植業(yè)與畜牧業(yè)在產出能值中所占比例的高企對投入特征進行了有力解釋,在4項考察的子行業(yè)中,種植業(yè)與畜牧業(yè)均不僅要求自然資源投入也要求后續(xù)不可更新資源的投入。

4四川農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)保護策略

通過對四川地區(qū)農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能值分析,能夠從生態(tài)學與經濟學的雙重角度了解農業(yè)生態(tài)體系的整體和各部分的投入產出情況、運行經濟效率以及環(huán)境負荷程度[7]。應該根據上述能值分析體系中指出的四川農業(yè)生態(tài)體系特征,對四川地區(qū)農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)進行有效的調整和完善的保護,因此提出如下保護策略。

1)要增加科技輔助能值投入,優(yōu)化系統(tǒng)能值的投入結構,從而實現(xiàn)產出效率的優(yōu)化。由于四川地區(qū)盆地地形環(huán)境復雜,適宜居住和生產的農業(yè)用地相對較少,造成農業(yè)剩余勞動力較多,加之工業(yè)輔助能值投入能力偏低,從而制約了人力能值效用的發(fā)揮。同時,低人力效率也導致了對環(huán)境開發(fā)的低效率和浪費。四川省地形溝壑縱橫,海拔高差較大,太陽輻射密度較低,水土熱的配合存在一定問題,加之農業(yè)生產經營方式粗放,能值與產出效率均較低。因此,要積極轉移農業(yè)剩余勞動力,通過提高科技含量方式提高輔助能值投入的效率。

2)要積極調整系統(tǒng)能值產出結構,提高系統(tǒng)產出效率[8]。種植業(yè)和畜牧業(yè)是四川省農業(yè)產出的主要方向,其中種植業(yè)所占比例超過50%,成為引領四川省農業(yè)經濟的主要動力,畜牧業(yè)雖然近些年得到了一定發(fā)展,但其所占比例遠遠未能超過種植業(yè),林業(yè)與漁業(yè)所占比例較低且發(fā)展水平不高的特征表現(xiàn)更加明顯。考慮到隨著生活水平的提高,人們對畜牧產品的消費需求會不斷上漲,應該繼續(xù)加強畜牧業(yè)的能值投入。此外,四川盆地地區(qū)林地資源豐富,林業(yè)發(fā)展仍有較大空間,發(fā)展林業(yè)一方面能夠進一步調整四川地區(qū)農業(yè)的發(fā)展結構,另一方面也是以農業(yè)帶動當?shù)厣鷳B(tài)保護工作的重要方針。四川地區(qū)應當以現(xiàn)有林地為基礎,進一步擴大林地面積,這樣不僅能夠改善農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能值產出,同時也能夠實現(xiàn)防風固沙、遏制水土流失和涵養(yǎng)水源的保護作用。提高環(huán)境資源質量對實現(xiàn)四川農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義,進而才能真正實現(xiàn)經濟與環(huán)境能值的雙重提升。

3)加強環(huán)境資源保護,扭轉當前四川生態(tài)環(huán)境不可持續(xù)的狀態(tài)。從能值分析的結果可以看出,四川農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)雖然整體上較為健康,但仍然存在不可持續(xù)的因素,不可更新輔助投入所占比例過高,農藥與化肥的使用對自然資源中的水、土壤均形成惡性和難以逆轉的破壞,未來可能造成水土流失嚴重、水資源不足以及耕地退化等不利的生態(tài)結果[9,10]。因此,應該從根本上加強環(huán)境資源保護,逐步減少不可更新輔助投入中化肥與農藥的投入,依靠科技投入的同時,還要樹立全民生態(tài)保護意識。

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從四川農業(yè)生態(tài)產出情況來看,種植業(yè)仍然是四川地區(qū)農業(yè)的主要形態(tài),產出能值所占比例超過50%,其次是畜牧業(yè),約占37%。種植業(yè)與畜牧業(yè)在產出能值中所占比例的高企對投入特征進行了有力解釋,在4項考察的子行業(yè)中,種植業(yè)與畜牧業(yè)均不僅要求自然資源投入也要求后續(xù)不可更新資源的投入。

4四川農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)保護策略

通過對四川地區(qū)農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能值分析,能夠從生態(tài)學與經濟學的雙重角度了解農業(yè)生態(tài)體系的整體和各部分的投入產出情況、運行經濟效率以及環(huán)境負荷程度[7]。應該根據上述能值分析體系中指出的四川農業(yè)生態(tài)體系特征,對四川地區(qū)農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)進行有效的調整和完善的保護,因此提出如下保護策略。

1)要增加科技輔助能值投入,優(yōu)化系統(tǒng)能值的投入結構,從而實現(xiàn)產出效率的優(yōu)化。由于四川地區(qū)盆地地形環(huán)境復雜,適宜居住和生產的農業(yè)用地相對較少,造成農業(yè)剩余勞動力較多,加之工業(yè)輔助能值投入能力偏低,從而制約了人力能值效用的發(fā)揮。同時,低人力效率也導致了對環(huán)境開發(fā)的低效率和浪費。四川省地形溝壑縱橫,海拔高差較大,太陽輻射密度較低,水土熱的配合存在一定問題,加之農業(yè)生產經營方式粗放,能值與產出效率均較低。因此,要積極轉移農業(yè)剩余勞動力,通過提高科技含量方式提高輔助能值投入的效率。

2)要積極調整系統(tǒng)能值產出結構,提高系統(tǒng)產出效率[8]。種植業(yè)和畜牧業(yè)是四川省農業(yè)產出的主要方向,其中種植業(yè)所占比例超過50%,成為引領四川省農業(yè)經濟的主要動力,畜牧業(yè)雖然近些年得到了一定發(fā)展,但其所占比例遠遠未能超過種植業(yè),林業(yè)與漁業(yè)所占比例較低且發(fā)展水平不高的特征表現(xiàn)更加明顯?？紤]到隨著生活水平的提高,人們對畜牧產品的消費需求會不斷上漲,應該繼續(xù)加強畜牧業(yè)的能值投入。此外,四川盆地地區(qū)林地資源豐富,林業(yè)發(fā)展仍有較大空間,發(fā)展林業(yè)一方面能夠進一步調整四川地區(qū)農業(yè)的發(fā)展結構,另一方面也是以農業(yè)帶動當?shù)厣鷳B(tài)保護工作的重要方針。四川地區(qū)應當以現(xiàn)有林地為基礎,進一步擴大林地面積,這樣不僅能夠改善農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能值產出,同時也能夠實現(xiàn)防風固沙、遏制水土流失和涵養(yǎng)水源的保護作用。提高環(huán)境資源質量對實現(xiàn)四川農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義,進而才能真正實現(xiàn)經濟與環(huán)境能值的雙重提升。

3)加強環(huán)境資源保護,扭轉當前四川生態(tài)環(huán)境不可持續(xù)的狀態(tài)。從能值分析的結果可以看出,四川農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)雖然整體上較為健康,但仍然存在不可持續(xù)的因素,不可更新輔助投入所占比例過高,農藥與化肥的使用對自然資源中的水、土壤均形成惡性和難以逆轉的破壞,未來可能造成水土流失嚴重、水資源不足以及耕地退化等不利的生態(tài)結果[9,10]。因此,應該從根本上加強環(huán)境資源保護,逐步減少不可更新輔助投入中化肥與農藥的投入,依靠科技投入的同時,還要樹立全民生態(tài)保護意識。

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