四川省農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值分析與可持續(xù)性評(píng)估
——基于五大經(jīng)濟(jì)區(qū)差異分析

王旭熙，彭 立，蘇春江，馬宇翔，王小蘭

(1．中國(guó)科學(xué)院水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所，成都610041; 2．中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京100049;3．西南科技大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，四川綿陽621010)

四川省農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值分析與可持續(xù)性評(píng)估
——基于五大經(jīng)濟(jì)區(qū)差異分析

王旭熙1，2，彭 立1，蘇春江1，馬宇翔1，2，王小蘭3

(1．中國(guó)科學(xué)院水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所，成都610041; 2．中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京100049;3．西南科技大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，四川綿陽621010)

應(yīng)用能值分析方法評(píng)估四川省五大經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)及可持續(xù)性。2000—2012年，四川省農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)值不斷增加，而產(chǎn)值的增加主要依靠工業(yè)輔助能的大量投入，從而導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境承載力和可持續(xù)發(fā)展能力減弱;五大經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r差異較大，成都、川南、攀西以及川西北經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性發(fā)展能力較弱，川東北經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)富有活力和發(fā)展?jié)摿?。在能值分析基礎(chǔ)上，運(yùn)用柯布－道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)，探討了四川省五大經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中相關(guān)生產(chǎn)要素對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)出能值的影響。五大經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值產(chǎn)出受各生產(chǎn)要素的影響不同，成都、川南經(jīng)濟(jì)區(qū)受水資源能值投入的影響最大，川東北、攀西以及川西北經(jīng)濟(jì)區(qū)受勞動(dòng)力能值投入影響最大。

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng);能值;可持續(xù)性;生產(chǎn)函數(shù);四川省

0 引言

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是人類生存最基本的系統(tǒng)，農(nóng)業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展是人類賴以生存的基礎(chǔ)。隨著科技的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，人類對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的影響日益突出，主要表現(xiàn)為化肥、農(nóng)藥、農(nóng)業(yè)用電、機(jī)械、勞動(dòng)力的大量投入［1］，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境問題越來越明顯。因此，對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行研究具有重要意義。常規(guī)的經(jīng)濟(jì)分析方法常忽視或低估資源環(huán)境對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的貢獻(xiàn)，且傳統(tǒng)的能量分析難以解決不同類型、不同性質(zhì)的能量相互加減和比較的問題［1－2］。H．T．Odum等［3］創(chuàng)立的能值分析理論與方法能客觀地評(píng)價(jià)自然環(huán)境資源在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的作用，為農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的定量分析開拓了新途徑。

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值的研究主要集中在能值分析理論、能值投入產(chǎn)出狀況、經(jīng)濟(jì)動(dòng)態(tài)、可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)服務(wù)功能等方面［4－6］，研究方法主要包括構(gòu)建能值評(píng)估指標(biāo)體系、建立數(shù)學(xué)模型等。陸宏芳等［7］利用能值理論對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)定量分析進(jìn)行了理論方法的探索，董孝斌等［8］對(duì)黃土高原典型流域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力進(jìn)行能值評(píng)價(jià)，周萍等［9］利用能值分析對(duì)黃土丘陵區(qū)退耕前后典型流域農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)可持續(xù)性進(jìn)行了評(píng)估，付意成等［10］基于能值分析理論建立了永定河流域農(nóng)業(yè)生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)等。目前，相關(guān)研究選擇的區(qū)域比較單一，對(duì)于不同區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的差異研究較少。

四川是中國(guó)西南地區(qū)的農(nóng)業(yè)大省，由于資源環(huán)境、地理區(qū)位、人口與經(jīng)濟(jì)、發(fā)展?jié)摿Φ鹊膮^(qū)域差異，全省分為成都經(jīng)濟(jì)區(qū)、川南經(jīng)濟(jì)區(qū)、川東北經(jīng)濟(jì)區(qū)、攀西經(jīng)濟(jì)區(qū)以及川西北經(jīng)濟(jì)區(qū)，五大經(jīng)濟(jì)區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展水平也并不相同。因此，選取四川省五大經(jīng)濟(jì)區(qū)為研究對(duì)象，利用能值分析方法定量分析其農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的投入產(chǎn)出、環(huán)境承載力及可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r等，并在應(yīng)用能值分析理論的基礎(chǔ)上，運(yùn)用柯布－道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)模型，探討農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中相關(guān)生產(chǎn)要素對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)出能值的影響，為各區(qū)域農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、農(nóng)業(yè)環(huán)境資源的合理開發(fā)以及農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展及其評(píng)價(jià)提供理論依據(jù)。

1 區(qū)域概況

四川省位于97°21'～108°31'E，26°03'～34°19'N，幅員面積48．5萬km2，素稱“天府之國(guó)”。全省地貌以山地和丘陵為主，平原和高原較少，氣候溫和、濕潤(rùn)，年均氣溫14～19℃，年日照時(shí)數(shù)1 000～1 600 h，年平均降水量900～1 200 mm。全省共轄21個(gè)市(州)。根據(jù)四川省資源條件、地理區(qū)位和發(fā)展?jié)摿Γ⒄账拇ㄊ　笆晃濉币?guī)劃，將21個(gè)市(州)分為五大經(jīng)濟(jì)區(qū)(圖1)，即成都經(jīng)濟(jì)區(qū)(成都，綿陽，德陽，資陽，眉山)、川南經(jīng)濟(jì)區(qū)(宜賓，樂山，內(nèi)江，自貢，瀘州)、川東北經(jīng)濟(jì)區(qū)(南充，廣安，廣元，遂寧，巴中，達(dá)州)、攀西經(jīng)濟(jì)區(qū)(雅安，涼山，攀枝花)、川西北經(jīng)濟(jì)區(qū)(阿壩，甘孜)。

圖1 研究區(qū)域示意圖Fig．1 Schematic description of the study area

2 研究方法

2．1 能值分析方法

能值方法由H．T．Odum等［3］提出。能值定義為在制造服務(wù)和產(chǎn)品過程中直接和間接消耗掉的一類可用的能量［11］。生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)是一個(gè)自組織系統(tǒng)，任何形式的能量都源于太陽能，隨著能量在系統(tǒng)中流動(dòng)，一部分能量散失掉(熵)，而系統(tǒng)同時(shí)形成具有較高能量等級(jí)的新形式的能量，這些能量均可用同一種形式的能值來表示，通常以太陽能量當(dāng)量量化，表示為太陽能焦耳(sej)［4，12］。該方法將社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)統(tǒng)一起來，定量分析自然和人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)的實(shí)際價(jià)值，從本質(zhì)上改變了對(duì)生態(tài)或經(jīng)濟(jì)的單一分析，更有利于揭示生態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的相互關(guān)系［13］。本研究所用計(jì)算方法及能值轉(zhuǎn)化率參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究成果［14－17］，并根據(jù)能量系統(tǒng)符號(hào)語言［18］，繪制農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值流動(dòng)示意圖(圖2)。

圖2 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值分析簡(jiǎn)圖Fig．2 Emergy analysis diagram for evaluating agriculture ecosystem

能值分析的主要指標(biāo)包括能值投資率(EIR)、凈能值產(chǎn)出率(NEYR)、環(huán)境承載率(ELR)和可持續(xù)發(fā)展指數(shù)(ESI)。EIR=U/I。式中:EIR為能值投資率;U為總輔助能投入;I為環(huán)境資源總投入。能值投資率高，表明經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平高，對(duì)自然環(huán)境的依賴度較低［6］。EYR=Y/U。式中:EYR為凈能值產(chǎn)出率;Y為總能值產(chǎn)出。凈能值產(chǎn)出率越高，表明系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益越高，資源利用效率越強(qiáng)［6］。ELR=(F+N)/(R+R1)。式中:ELR為環(huán)境承載率; F為不可更新工業(yè)輔助能;N為不可更新環(huán)境資源能;R為可更新環(huán)境資源能;R1為可更新有機(jī)能。環(huán)境承載率越高，表明經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)環(huán)境造成的壓力越大。ESI= EYR/ELR。式中:ESI為可持續(xù)發(fā)展指數(shù)。ESI＜1，屬消費(fèi)性經(jīng)濟(jì)系統(tǒng);1＜ESI＜10，表明經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)富有活力和發(fā)展?jié)摿?ESI＞10，是經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)的象征［19］。

2．2 柯布－道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)模型

柯布－道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)模型是被廣泛應(yīng)用的一種生產(chǎn)函數(shù)模型，可用來解決多種生產(chǎn)要素配合生產(chǎn)的最適合投入量及其最佳配合問題［20］。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部各亞系統(tǒng)間及其與外部經(jīng)濟(jì)、自然環(huán)境間都存在著錯(cuò)綜復(fù)雜的能量流、物質(zhì)流、貨幣流和信息流，從而決定了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中各種生產(chǎn)要素的投入與產(chǎn)出間、生產(chǎn)要素與生產(chǎn)要素間的關(guān)系十分密切［21］。影響農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值產(chǎn)出量的生產(chǎn)要素很多，其中農(nóng)業(yè)機(jī)械動(dòng)力、勞動(dòng)力、化肥等是主要的影響因素［22—24］。根據(jù)四川省五大經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的實(shí)際狀況，借助柯布－道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)來準(zhǔn)確反映農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中相關(guān)生產(chǎn)要素對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)出能值的影響，其生產(chǎn)函數(shù)表達(dá)式為:

式中:A為常數(shù);Y為區(qū)域能值產(chǎn)出量;E為農(nóng)村用電量能值投入量;C為化肥能值投入量;P為農(nóng)藥能值投入量;M為農(nóng)業(yè)機(jī)械能值投入量;W為水資源能值投入量;L為勞動(dòng)力能值投入量;a，b，c，d，e，f分別是各農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素投入的彈性系數(shù)，表示各生產(chǎn)要素每增長(zhǎng)1%，產(chǎn)出分別增長(zhǎng)a，b，c，d，e，f倍。

3 結(jié)果與分析

3．1 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值投入與產(chǎn)出結(jié)構(gòu)

能值投入由環(huán)境能值和經(jīng)濟(jì)能值兩部分構(gòu)成，經(jīng)濟(jì)能值包括可更新環(huán)境資源能值與不可更新環(huán)境資源能值，環(huán)境能值包括不可更新工業(yè)輔助能值和可更新有機(jī)能值［25—26］。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)及變化(表1)表明，2000—2012年四川省五大經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值總投入呈增加趨勢(shì)，以成都經(jīng)濟(jì)區(qū)能值總投入最大。其中，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)不可更新工業(yè)輔助能值也呈增加趨勢(shì)，成都經(jīng)濟(jì)區(qū)不可更新工業(yè)輔助能值在能值總投入中的比重由73．90%上升至89．22%，川南經(jīng)濟(jì)區(qū)由62．45%上升至80．66%，川東北經(jīng)濟(jì)區(qū)由46．71%上升至57．48%，攀西經(jīng)濟(jì)區(qū)由50．60%上升至79．82%，川西北經(jīng)濟(jì)區(qū)由11．58%上升至16．72%，攀西、川西北經(jīng)濟(jì)區(qū)增長(zhǎng)幅度大于其他3個(gè)經(jīng)濟(jì)區(qū)。相反，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)可更新環(huán)境資源能值在能值總投入中的比重逐漸減少，成都經(jīng)濟(jì)區(qū)的比重由15．17%下降至5．57%，川南經(jīng)濟(jì)區(qū)的比重由32．81%下降至18．61%，川東北經(jīng)濟(jì)區(qū)由47．50%下降至38．16%，攀西經(jīng)濟(jì)區(qū)由44．79%下降至18．41%，川西北經(jīng)濟(jì)區(qū)由81．74%下降至66．00%，成都、攀西、川南經(jīng)濟(jì)區(qū)下降幅度大于川東北與川西北經(jīng)濟(jì)區(qū)下降幅度。這表明農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值投入的增加主要依靠不可更新工業(yè)輔助能，即機(jī)械動(dòng)力、電力、化肥、農(nóng)藥等能值投入。此外，在五大經(jīng)濟(jì)區(qū)中，川西北經(jīng)濟(jì)區(qū)環(huán)境能值投入比重較大，而其他4個(gè)經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)能值投入比重較小。能值產(chǎn)出由農(nóng)林牧漁產(chǎn)品能值構(gòu)成。2000—2012年四川省五大經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值總產(chǎn)出都呈增加趨勢(shì)。2012年，成都經(jīng)濟(jì)區(qū)能值總產(chǎn)出最大，其值為1．51×1022sej，川西經(jīng)濟(jì)區(qū)最小，其值為1．52×1021sej，川南、川東北和攀西經(jīng)濟(jì)區(qū)分別為8．48×1021，5．02×1021和3．96×1021sej。

表1 2000—2012年四川省五大經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)及變化Tab．1 Emergy input-output structure of agriculture ecosystem in five economic zones of Sichuan Province during 2000—2012

3．2 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)主要能值指標(biāo)

3．2．1 能值投資率。能值投資率是衡量經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度的指標(biāo)［4］。2000—2012年，四川省五大經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能值投資率都呈遞增態(tài)勢(shì)。2012年，成都經(jīng)濟(jì)區(qū)能值投資率最高，川南、攀西經(jīng)濟(jì)區(qū)次之，川東北、川西北經(jīng)濟(jì)區(qū)能值投資率較低(圖3)。這表明川東北、川西北經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平較落后，對(duì)自然環(huán)境的依賴度較高。

圖3 2000—2012年四川省五大經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值投資率Fig．3 Agriculture ecosystem’s EIR in five economic zones of Sichuan Province during 2000—2012

3．2．2 凈能值產(chǎn)出率。凈能值產(chǎn)出率是評(píng)價(jià)能值利用效率的重要指標(biāo)［24］。2000—2012年，除成都經(jīng)濟(jì)區(qū)和攀西經(jīng)濟(jì)區(qū)外，其他3個(gè)經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)凈能值產(chǎn)出率都呈增加趨勢(shì)。2012年，川西北經(jīng)濟(jì)區(qū)凈能值產(chǎn)出率最高(圖4)，表明與其他經(jīng)濟(jì)區(qū)相比，其農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益較高，而成都經(jīng)濟(jì)區(qū)凈能值產(chǎn)出率最低，說明成都經(jīng)濟(jì)區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行效率以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對(duì)輔助能的利用效率較低。

圖4 2000—2012年四川省五大經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)凈能值產(chǎn)出率Fig．4 Agriculture ecosystem’s NEYR in five economic zones in Sichuan Province during 2000—2012

3．2．3 環(huán)境承載率。環(huán)境承載率反映經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)環(huán)境造成的壓力，對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)起警示作用［27］。2000—2012年，四川省五大經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境承載率呈增加趨勢(shì)(圖5)。成都經(jīng)濟(jì)區(qū)增長(zhǎng)幅度最大，攀西、川西北、川南經(jīng)濟(jì)區(qū)次之，川東北經(jīng)濟(jì)區(qū)最小。2012年，成都經(jīng)濟(jì)區(qū)環(huán)境承載力值高達(dá)16．17，攀西、川南、川東北經(jīng)濟(jì)區(qū)環(huán)境承載率分別為4．39，4．24，1．56，而川西北經(jīng)濟(jì)區(qū)環(huán)境承載率為0．50。

3．2．4 可持續(xù)發(fā)展指數(shù)。2000—2012年，四川省五大經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展指數(shù)呈下降趨勢(shì)(圖6)。成都與攀西經(jīng)濟(jì)區(qū)主要是因?yàn)閮裟苤诞a(chǎn)出率不斷下降，而環(huán)境承載率不斷上升，其他3個(gè)經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展指數(shù)下降是因?yàn)榄h(huán)境承載率上升的幅度大于凈能值產(chǎn)出率上升的幅度。2012年，成都、川南和攀西經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展指數(shù)均小于1，屬消費(fèi)性經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，川東北經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展指數(shù)在1～10之間，表明該區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境雖仍具有一定的活力和發(fā)展?jié)摿?，但其可持續(xù)性正逐年減弱，接近臨界點(diǎn)1，川西北經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展指數(shù)大于10，資源開發(fā)利用明顯不足。

圖5 2000—2012年四川省五大經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境承載率Fig．5 Agriculture ecosystem’s ELR in five economic zones of Sichuan Province during 2000—2012

圖6 2000—2012年四川省五大經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展指數(shù)Fig．6 Agriculture ecosystem’s ESI in five economic zones of Sichuan Province during 2000—2012

3．3 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)投入生產(chǎn)函數(shù)模型

3．3．1 模型的建立。根據(jù)四川省五大經(jīng)濟(jì)區(qū)2000—2012年農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值投入－產(chǎn)出的數(shù)據(jù)，運(yùn)用SPSS 13．0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，得出五大經(jīng)濟(jì)區(qū)生產(chǎn)函數(shù)模型的回歸方程式如下:

3．3．2 模型結(jié)果分析。五大經(jīng)濟(jì)區(qū)投入產(chǎn)出生產(chǎn)函數(shù)模型的R2都大于0．900，表明農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能值產(chǎn)出與農(nóng)村用電量能值投入、化肥能值投入、農(nóng)藥使用量能值投入、農(nóng)業(yè)機(jī)械動(dòng)力能值投入、水資源能值投入、勞動(dòng)力能值投入密切相關(guān)。模型各系數(shù)大小表明各項(xiàng)因素對(duì)五大經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值產(chǎn)出的影響不同，農(nóng)業(yè)用電量和農(nóng)業(yè)機(jī)械能值投入對(duì)成都、川南、川西北經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值產(chǎn)出起正向作用，而對(duì)川東北、攀西經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值產(chǎn)出起負(fù)向作用;化肥、農(nóng)藥能值投入以及勞動(dòng)力能值投入對(duì)5個(gè)經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值產(chǎn)出起正向作用;水資源能值投入對(duì)除川西北經(jīng)濟(jì)區(qū)外的4個(gè)經(jīng)濟(jì)區(qū)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值投入起負(fù)向作用。此外，成都經(jīng)濟(jì)區(qū)受水資源能值投入影響最大，水資源能值投入每增加1%，相應(yīng)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值產(chǎn)出平均下降0．224%;川南經(jīng)濟(jì)區(qū)受水資源、勞動(dòng)力以及機(jī)動(dòng)械力能值投入影響較大，水資源能值投入每增加1%，相應(yīng)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值產(chǎn)出平均下降0．546%，勞動(dòng)力能值投入每增加1%，相應(yīng)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值產(chǎn)出平均增加0．465%，機(jī)械力能值投入每增加1%，相應(yīng)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值產(chǎn)出平均增加0．355%;川東北經(jīng)濟(jì)區(qū)和攀西經(jīng)濟(jì)區(qū)受勞動(dòng)力、化肥投入以及水資源能值影響較大，勞動(dòng)力能值投入每增加1%，相應(yīng)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值產(chǎn)出平均增加1．437%和1．309%，化肥能值投入每增加1%，相應(yīng)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值產(chǎn)出平均增加0．550%和0．363%，水資源能值投入每增加1%，相應(yīng)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值產(chǎn)出平均下降0．422%和0．345%;川西北經(jīng)濟(jì)區(qū)勞動(dòng)力能值投入影響最大，勞動(dòng)力能值投入每增加1%，相應(yīng)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值產(chǎn)出平均增加0．190%。

4 結(jié)論與討論

運(yùn)用能值分析理論對(duì)四川省五大經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了綜合性評(píng)價(jià)。2000—2012年四川省五大經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平不斷提高，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)值不斷增加。然而，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)值的增加主要依靠大量的電力、機(jī)械動(dòng)力、化肥、農(nóng)藥等經(jīng)濟(jì)能值投入來實(shí)現(xiàn)的，這不僅導(dǎo)致生產(chǎn)成本的增加［4］，而且使農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)自我修復(fù)功能退化，環(huán)境承載力不斷增加，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性發(fā)展能力不斷降低。五大經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r差異較大。成都經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展水平較高，對(duì)電力、機(jī)械動(dòng)力、化肥、農(nóng)藥等經(jīng)濟(jì)能值的依賴度也高，其凈能值產(chǎn)出率低，且生態(tài)壓力大，2012年其環(huán)境承載率值高達(dá)16．17，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性發(fā)展指數(shù)低于1，可持續(xù)性發(fā)展力較弱;川南經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)凈能值產(chǎn)出率逐漸增大，生態(tài)環(huán)境壓力越來越大，但環(huán)境承載率值增加幅度大于凈能值產(chǎn)出率增加幅度，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展指數(shù)逐漸降低，且值低于1，可持續(xù)性發(fā)展力也較弱;川東北經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)指數(shù)在1～10，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)富有活力和發(fā)展?jié)摿?在五大經(jīng)濟(jì)區(qū)中，2000—2012年攀西經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)不可更新工業(yè)輔助能增加幅度最大，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境壓力增加，農(nóng)業(yè)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展指數(shù)逐漸降低，到2012年其值小于1，屬于消費(fèi)性生態(tài)系統(tǒng);川西北經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益較高，但農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)指數(shù)大于10，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)自然資源的依賴度高，資源開發(fā)利用明顯不足。五大經(jīng)濟(jì)區(qū)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，注重農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)平衡發(fā)展。

運(yùn)用柯布－道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)，建立了根據(jù)不同農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素變化的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)出能值變化生產(chǎn)函數(shù)模型。模型分析表明，水資源能值投入對(duì)除川西北經(jīng)濟(jì)區(qū)外的其他4個(gè)經(jīng)濟(jì)區(qū)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值投入起負(fù)向作用，這在一定程度上反映了成都、川南、川東北、攀西經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對(duì)水資源的利用不夠合理。川東北、攀西、川西北經(jīng)濟(jì)區(qū)受勞動(dòng)力影響最大，可能因?yàn)榻?jīng)濟(jì)區(qū)經(jīng)濟(jì)水平相對(duì)較低，外出務(wù)工人員較多，導(dǎo)致農(nóng)村勞動(dòng)力相對(duì)缺乏。此外，各經(jīng)濟(jì)區(qū)也受機(jī)械動(dòng)力、化肥、農(nóng)藥、用電量等生產(chǎn)要素不同程度的影響。因此，在以后的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)五大經(jīng)濟(jì)區(qū)實(shí)際情況，加強(qiáng)成都、川南、川東北、攀西經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)村水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，節(jié)水灌溉，高效利用水資源;提高川東北、攀西、川西北經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)民生活水平，改善人力資源組成;全面提升農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平，充分發(fā)揮農(nóng)業(yè)機(jī)械在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的技術(shù)集成、節(jié)本增效的重要作用;注重調(diào)整化肥、農(nóng)藥施用結(jié)構(gòu)，合理施肥，提高化肥利用率，盡量避免或減少使用農(nóng)藥，降低對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的壓力。

［1］趙桂慎，姜浩如，吳文良．高產(chǎn)糧區(qū)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性的能值分析［J］．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2011，27(8):318－323．

［2］王淑彬，劉彬彬，黃國(guó)勤．江西省幾種常見農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的能值分析——基于余縣農(nóng)科所的試驗(yàn)［J］．江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，35(2):281－289．

［3］Odum H T，Odum E C，Blissett M．Ecology and Economy:“Emergy”Analysis and Public Policy in Texas［R］．Texas:The Office of Natural Resource and Texas Department of Agriculture，1987:163－171．

［4］張穎聰，杜受祜．四川省農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值評(píng)價(jià)及動(dòng)態(tài)計(jì)量分析［J］．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2012，23(3):827－834．

［5］劉玉振．農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值分析與模式構(gòu)建［D］．開封:河南大學(xué)，2007．

［6］郜紅娟，韓會(huì)慶，張朝瓊．貴州農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值時(shí)空分異研究［J］．水土保持研究，2013，20(5):266－277．

［7］陸宏芳，陳烈，林永標(biāo)，等．基于能值的順德市農(nóng)業(yè)系統(tǒng)生態(tài)經(jīng)濟(jì)動(dòng)態(tài)［J］．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2005，21(12):20－24．

［8］董孝斌，高旺盛，嚴(yán)茂超．黃土高原典型流域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的能值分析——以安塞縣紙坊溝流域?yàn)槔跩］．地理學(xué)報(bào)，2004，59(2):223－229．

［9］周萍，劉國(guó)彬，侯喜祿．黃土丘陵區(qū)退耕前后典型流域農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)能值分析［J］．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2009，25(6):266－273．

［10］付意成，高婷，閆麗娟，等．基于能值分析的永定河流域農(nóng)業(yè)生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)［J］．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2013，29 (1):209－217．

［11］張微微，李紅，霍霄妮，等．基于能值分析的農(nóng)業(yè)土地利用強(qiáng)度［J］．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2009，25(7):204－210．

［12］林慧龍，任繼周，傅華．草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的能值分析方法評(píng)價(jià)［J］．草業(yè)科學(xué)，2005，14(4):1－7．

［13］駱世明．農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)［M］．北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2001:47－53．

［14］Brown M T，Ulgiati S．Emergy-based Indices and Rations to Evaluate Sustainability:Monitoring Economies and Technology toward Environmentally Sound Innovation［J］．Ecological Engineering，1997，9(1):51－69．

［15］隋春花，藍(lán)盛芳．廣州城市生態(tài)系統(tǒng)能值分析研究［J］．重慶環(huán)境科學(xué)，2001，23(5):4－6．

［16］藍(lán)盛芳，欽佩，陸宏芳．生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)能值分析［M］．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2002:62．

［17］張耀輝．農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值分析方法［J］．中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2004，12(3):181－183．

［18］Odum H T，Brown M T，Brandt-Williams S．Handbook of Emergy Evaluation:A Compendium of Data for Emergy Computation Issued in A Series of Folios［R］．Gainesville:University of Florida，2000．

［19］張穎聰．四川省耕地生態(tài)服務(wù)價(jià)值時(shí)空變化研究［D］．雅安:四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012．

［20］孫才志，楊新巖，王雪妮，等．遼寧省水資源利用邊際效益的估算與時(shí)空差異分析［J］．地域研究與開發(fā)，2011，30(1):155－160．

［21］劉玉振．基于能值的開封市農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)投入產(chǎn)出分析［J］．河南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2008，38(3):266－270．

［22］蒙吉軍，龍花樓，劉松．綠洲農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能分析——以張掖綠洲為例［J］．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，1999，10(2):213－217．

［23］付曉，吳鋼，尚文艷，等．遼寧省朝陽市農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)能值分析［J］．生態(tài)學(xué)雜志，2005，24(8):902－906．

［24］翟勝，王巨媛，張二勛，等．農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性評(píng)價(jià)研究進(jìn)展［J］．地域研究與開發(fā)，2010，29(1):124－129．

［25］王海燕，張彩清，蘇金華，等．陰山北麓丘陵區(qū)種植業(yè)系統(tǒng)能值分析［J］．干旱區(qū)資源與環(huán)境，2008，22(6): 79－82．

［26］師謙友，王偉平．基于能值分析的榆林市循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展研究［J］．地域研究與開發(fā)，2010，29(2):59－64．

［27］卓瑪措，馮起，司建華．基于能值分析的青海省生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)研究［J］．地域研究與開發(fā)，2008，27(1):121－125．

Emergy Analysis and Sustainable Development of Agriculture Ecosystems in Sichuan Province:Analysis Based on the Five Different Economic Regions

Wang Xuxi1，2，Peng Li1，Su Chunjiang1，Ma Yuxiang1，2，Wang Xiaolan3
(1．Chengdu Institute of Mountain Hazards and Environment，Chinese Academy of Sciences，Chengdu 610041，China;2．University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China;3．College of Civil Engineering and Architecture，Southwest University of Science and Technology，Mianyang 621010，China)

In this paper，emergy theory was applied to the quantitatively assessment of the agriculture ecosystems in five economic zones in Sichuan Province during 2000—2012．The results indicates that agricultural ecological system output was growing in 2000—2012，but increase industrial output value mainly depended on a large number of economic emergy input，caused the environmental carrying capacity and the sustainability of the system weakened gradually．The development status of the agriculture ecosystems in Sichuan Province varied among regions．The sustainability of agriculture ecosystems in Chengdu economic zone，Southern economic zone，Panxi economic zone and Northwest economic zone were weak，while Northeast economic zone was full of vitality and development potential，and based on the analysis of the emergy，utilized the Cobb-Douglas production function to investigate the influence of related production factors of agricultural ecosystem on output emergy．According to the elastic coefficients to the model，the output emergy of the agriculture ecosystems in five economic zones were affected differently，water resources emergy investment is the biggest factor in Chengdu economic zone，Southern economic zone，and the labor emergy investment is biggest factor in Northwest economic zone，Panxi economic and Northeast economic zone．

agriculture ecosystem;emergy;sustainability;production function;Sichuan Province

F323

:A

:1003-2363(2015)05-0128-05

2014－04－28;

:2015－04－22

四川省軟科學(xué)計(jì)劃項(xiàng)目(2015ZR0121);四川省國(guó)土資源廳科研項(xiàng)目(Y5D2180180)

王旭熙(1985－)，女，四川眉山市人，博士研究生，主要從事區(qū)域農(nóng)業(yè)與農(nóng)業(yè)生態(tài)方面的研究，(E-mail)wangxuxi1985@ 163．com。

彭立(1983－)，男，山東滕州市人，助理研究員，博士，主要從事水土資源可持續(xù)利用研究，(E-mail)pengli@imde．a(chǎn)c．cn。