基于能值分析的秸秆-羊-田循环系统生产效率与可持续性评估

生态循环农业是解决现代规模化养殖污染的有效手段。该文使用能值分析方法,对现代"秸秆-羊-田"循环系统的生产效率与可持续性进行评估。结果表明,与单一湖羊养殖系统相比,"秸秆-羊-田"复合循环系统的能值转换率降低96.09%,表明循环系统大大提高了终端产品的能值利用效率;能值投资率和环境负载率降低程度达67.66%以上,而可持续发展指数明显增加,表明循环系统在生产过程中能够较好地降低环境压力而具有很好的可持续发展潜力;净能值产出率和能值产投比分别降低70.32%和70.43%,表明复合生态循环系统的生产效率和经济效益有所降低,主要是由于生产原材料(豆粕、秸秆等)、基建与设备投入增加造成。因此,需要对其提供的生态服务功能的正外部性进行经济补偿,补偿标准为380.76元/(只·a)。然而,如果对目前的循环生产过程进行优化,理论上能够提高净能值产出率,从而实现对循环系统环境效益的自我补偿。     

山西省不同农业生态类型区能值比较研究

应用能值分析方法,对山西省不同农业生态类型区的发展状况,生产效率和环境负荷进行比较分析与评价.结果表明:优等类型区能值投入总量较大,集约化程度较高(能值功率密度1.67E+12 sej·m-2),但人力能值投入过多(占能值投入总量的70.62%),工业辅助能值投入相对偏低,制约了人力能值的发挥,因而净能值产出率低(0.70),环境压力较大(9.33).提高该类型区生产效率的途径在于转移农业剩余劳动力,同时增加工业辅助能、特别是高科技含量的工业辅助能的投入.中等类型区工业辅助能值(占能值投入总量的23.36%)与人力能值(占能值投入总量的51.67%)配合较好,能值产出总量大,净能值产出率高(1.25),农业生产效率较高,但仍需加强科技能值的投入,以进一步提高系统效率.差等类型区环境条件恶劣,农业生产经营方式粗放,能值产出总量和生产效率都很低.如果该类型区能合理布局种植业,牧业、林业、渔业等生产功能区,注意规模化和集约化生产,则农业生产效率可能会有新的提高.     

黄淮海平原农业生态系统演替及其可持续性的能值评估

该文利用能值模型对黄淮海平原17 a农业生态系统演替及可持续性进行评估。结果表明,随着外界输入系统能值的增加,渔业子系统和家畜子系统能值产出趋向增加,但总能值产出呈下降趋势,各类能值效率也是如此。系统能值指标讨论表明系统的发展正趋向于依靠石化能源和经济资源的投入,系统能值投资率不断提高;能值产出率有所下降,但均大于1,高于中国的平均水平（0.27）,其中2000年总能值产出高达1.856×1024sej,相当于3.640×1011EM$,高于区域农业产值6.410×1010地;环境负荷率趋向增加,2000年（3.79）与中等发达国家水平相当,也高于全国平均水平（2.8）;可持续性指数趋于下降。最后建议增加有机肥的投入,提倡动植物多样性培育,以优化区域农业生态系统功能,提高系统的可持续性。     

基于能值分析的国家可持续发展实验区可持续性评估

国家可持续发展实验区是我国实施可持续发展战略的重要实验示范基地,实验区发展的可持续评估研究具有重要意义。以榆林实验区为例,采用能值分析方法,从能值总量、能值集约度、能值效率角度构建实验区能值评价指标体系,通过可持续发展指数(ESI)、改进的可持续发展指数(SDI)、生态效率指数(UEI)评价了实验区持续发展水平。结果表明,实验区ESI不断减小,而且处于远大于10的状态,表明该实验区经济发展水平仍处于不发达状态;实验区SDI逐年减小,意味着单位环境压力下的社会经济效益逐年降低;实验区UEI逐年减小,表明城市自组织能力、发展潜力以及再生循环能力有待提高。研究证明能值分析方法提供了一种对实验区可持续性判定的新途径,该方法对实验区发展水平的评价更为客观,而且能够消除实验区研究类型障碍,进而实现对不同等级,不同规模实验区可持续水平的评估与比较,对于寻求实验区发展症因和优化实验区发展具有现实意义。     

基于能值分析的德州市农业生态系统分析

在综和分析可持续发展学科动态与相关生态学理论最新进展的基础上,运用能值分析方法,对德州市农业生态系统1998-2007年的能值变化及其可持续性动态进行了分析.结果表明,德州市农业生态系统总能值用量呈增加趋势,农业生态系统维持对不可更新资源的依赖性逐渐增强,环境负荷率呈逐渐增加趋势,可持续性发展压力较大.未来农业生态系统管理要大力发展节水灌溉农业;应积极引进技术,增加劳动力的智力资源能值投入,调整工业辅助能投入,提高能值受益率;并探索建立多层次、高功能的生态农业模式.     

基于能值理论的唐山市农业生态系统评价

农业生态系统是人类赖以生存的基本系统。为更好地评价区域农业生态系统的运行状况和变化特点,了解区域资源、环境和经济间的关系,选取唐山农业生态系统为研究对象,基于能值分析理论与方法,通过编制能值评价指标体系,对唐山市农业生态系统能值投入和产出状况、能值自给率、净能值产出率、人均能值用量、环境负载率和可持续发展状况进行定量评价。结果表明:唐山市农业生态系统整体运行较差,农业生态系统为消费型经济系统,可持续性有待提高;以农业用电、农机动力、柴油和化肥为代表的不可更新工业辅助能值投入逐年增加,使得农业生态系统能值产出率和可持续发展指数有一定下降趋势,且增大了对生态环境的压力。研究建议唐山市发展生态农业和现代农业,应着眼于拓展农业多功能性,逐渐改变传统农业生产方式,突出农业生态内涵,进而改变农业生态系统的能值投入和产出结构,促进其可持续发展。     

樟子松热解生物油提质工艺系统能值分析

生物质热解提质制高品位生物油技术是当前研究热点,该文基于能值投入产出结构和能值指标,考虑环境因素,运用能值分析方法对樟子松快速热解催化加氢提质(方案1)和超临界乙醇提质(方案2)制高品位生物油系统进行综合评价,并分别从生产效率、自然环境支持力以及可持续性3个角度进行对比。结果表明,在生产等量燃料情况下,方案2消耗的太阳能更少,效率更高,但在人类社会投入及总投入方面方案1少于方案2,方案1系统的可再生率更高,对环境的压力更小,可持续性更好,工艺更受环境支持。该文为提高生物质热解提质制生物油系统的综合性能提供理论依据。     

基于能值分析的高产粮区农田生态系统可持续性

区域粮食高产农田生态系统是否可持续成为关系中国粮食安全的热点问题.运用能值分析和农户问卷调查相结合的方法,以山东省桓台县为例,分析了1996年和2006年华北高产粮区农田生态系统能值的投入产出总量、结构和可持续发展综合指标的变化.结果表明,1996年至2006年10a间,每公顷总能值投入增长了26.50％,而每公顷能值...     

基于能值理论的西安市浐灞生态区生态系统可持续性分析

[目的]对西安市浐灞生态区生态系统的可持续性进行分析评价,为该区生态系统的健康、可持续发展提供理论支持。[方法]基于能值理论,从社会经济和生态环境两方面选取相应的指标对浐灞生态区2004,2009,2014年的3个重要发展阶段进行对比研究。[结果]西安市浐灞生态区基于能值可持续指数(ESI)在2004—2009年由0.003 4下降到0.002 4,但在2014年又增加到0.005 1,研究区可持续性总体上呈现上升趋势;从能值富集的角度分析研究区的可持续性,能值富集度指标(EIE)2004,2009,2014年的结果分别是0.82,0.82和0.59,反映研究区是一个能值高度富集的区域。[结论]由于西安市浐灞生态区是高度发展的消费导向型经济且存在地域面积狭小,自然资源匮乏,过度依赖外界能值等问题导致其可持续发展能力处于较低水平,但同时能值可持续指数(ESI)表明浐灞生态区可持续性在提升,浐灞生态区是一个能值高度富集的区域,浐灞生态区能值财富的持续高度富集是其能够快速发展的重要原因。     

基于相图法的新疆精河县大农业系统可持续性能值评价

为促进干旱区大农业系统的可持续发展,以新疆精河县为研究区,从能值角度出发,利用相图法分析了1990年、1999年和2007年研究区大农业系统的能值投入情况,评价了系统能值利用的可持续性。结果表明:精河县大农业系统的能值投入中可更新环境资源能值和经济社会反馈能值比例下降,从1990年的67%下降到1999年的61%再到2007年的48%;同时不可更新环境资源能值比例上升,三年比例依次为14%,24%和38%。虽然在所研究时段内系统的能值利用是可持续的,但其可持续性指标由1990年的Ⅱ级可持续性降到1999年和2007年的Ⅲ级可持续性,且2007年的可持续性指标下降到三年中的最低。因此,系统应当从当前的发展状况出发,沿可更新资源的敏感线上行发展,主要采取节约和保护不可更新资源和可更新资源有效替代的方法,直接或间接地降低对不可更新资源的利用比率,提高系统未来的可持续发展能力。     

基于能值分析的周口市农用地可持续利用研究

以河南省周口市为例,选取2000—2009年统计数据,利用能值分析法对周口市农用地的可持续利用性进行了研究。结果表明:(1)农业投入主要以购买资源投入为主,其所占总能值投入比重达到90%以上,且工业能投入很大程度上依赖于化肥、农药的投入,降水量显著影响可更新环境资源的投入;(2)农业产出以种植业和畜牧业为主,所占比例达到99%左右,渔业和林业所占比重过低,农业产出结构比较单一;(3)农用地的使用在经济可持续性方面取得了初步成效,但在生态可持续性和社会可持续性方面却处于较低水平,可持续利用指数显示农业系统具有很大的活力和较大的发展潜力;不可持续性表现在化肥和农药的大量投入以及单一的农业产出结构。     

基于气候背景的作物种植条件综合评价概念模型及其应用——以内蒙古巴彦淖尔河套灌区为例

为更好地适应气候变化大背景下作物种植条件变化,对各地区的作物种植条件进行综合评估已迫在眉睫。本研究应用层次分析法,基于天气学、气候学和农业气象学等原理,结合地方生态和经济发展需求,选取气候资源、灾害防御、种植配套条件3大类准则层,并选定包括光照资源、热量资源、水资源、空气质量、气象灾害、病虫害以及土壤条件、地理环境、基础设施、管理制度等相关14类小项指标,设计作物种植条件综合评价体系框架;然后通过统计分析设定14类小项指标评分细则,最终构建作物种植条件综合评价概念模型。并利用所构建的概念模型对内蒙古巴彦淖尔河套灌区主要作物种植条件进行综合评价应用试验。评估结果显示:巴彦淖尔河套灌区光照资源充足、热量资源较稳定、气候适宜度高、灌溉条件优异,春小麦、玉米和向日葵等主要作物关键生长期综合日照保证率、综合积温保证率、综合气温适宜保证率均高达85%以上,水分保证率100%,气温日较差较大,空气质量优良,灌区土壤肥沃;高温、大风、冰雹、暴雨等主要气象灾害及病虫害发生频率低,预报与防御能力较强;自然、地理、人文、政策等各类资源配置优势突出,综合分析评价得出该地区作物种植条件为Ⅰ级优良。综合分析可见,本概念模型选取的指标之间既相互联系又相互独立、具有层次性和结构性,是能定量反映区域气候系统和相关配套条件所构成的有机整体;指标获取便捷、可操作性好,评估结果可靠性良好,可推广于不同地区或不同作物的种植条件综合评价,为实现农业的生态化、可持续性发展保驾护航。     

基于能值理论的水土保持生态效应评价——以山西省长治市为例

运用能值理论分析方法,选取2004-2014年的统计数据,对长治市水土流失治理生态经济系统的投入产出能值及主要能值指标进行分析.研究表明:系统能值投入波动较大,整体呈增加趋势,最低值为2008年的3.91×1021sej,最高值为2011年的4.33 ×1021 sej;系统总能值产出呈现整体增加、局部时间段下降趋势,最低值为2010年的5.95 ×1021sej,最高值为2014年的7.62 ×1021sej,其中2大主导产业中畜牧业整体呈增加趋势、农业中蔬菜产量不断增加都说明水土保持措施取得了一定成效;主要能值指标中,净能值产出率均＞1、可持续发展指数1＜ESI＜ 10,说明长治市水土保持措施的合理性与可持续性.能值理论分析表明,长治市水土流失治理生态经济系统的综合水平总体上呈现上升趋势,系统可持续发展状态良好,生态和经济向着平衡方向发展.     

Impact of precursor crop and nitrogen fertilizer on the productivity of finger millet based cropping system and soil fertility in Lake Tana basin of Ethiopia

Abstract

Traditional short-term diversification of annual crops for the purpose of improving soil fertility and food security is a common practice in Ethiopia. However, the best cropping systems have not been selected yet though field research. Experiments were conducted for two years with an objective of establishing sustained finger millet based short term cropping sequence in two major finger millet producing areas of Ethiopia. The experiments were laid out in a split-plot arrangement with six precursor crops (haricot bean, maize, sweet lupine, niger seed, wheat, and teff) as a main plot factor, where determined residues were retained in the main plot after harvesting and two nitrogen fertilizer levels (30 and 60?kg ha^?1) applied for finger millet as sub-plots with three replications. Soil analysis result examined immediately after finger millet harvest showed a significant effect of precursor crops and nitrogen fertilizer rates on soil properties. Planting finger millet following lupine increased the soil organic carbon, total nitrogen and cation exchange capacity by 17.37%, 65.50%, 26.15%, respectively, over planting finger millet following teff. Use of different amount of nitrogen fertilizer likely contributed to observed differences in residual soil nutrients. Accordingly, finger millet following lupine with the addition of 60?kg ha^?1 nitrogen fertilizer gave significantly higher finger millet grain yield (3.24 tone ha^?1) and relative production (22.37%) and economic (40.7%) efficiency. This system with their high sustainability and multiple benefits can be readily accepted by the farming community.     

典型喀斯特峡谷石漠化地区生态农业模式探析——以贵州省花江大峡谷顶坛片区为例

简介了典型喀斯特石漠化发育的花江大峡谷顶坛片区自然环境条件及其石漠化现状,分析其正实施的治理石漠化的几种生态农业发展模式(花椒-养猪-沼气模式、砂仁-养猪-沼气模式、传统粮经作物(包谷、花生等)-砂仁、花椒套种模式)效应,并提出发展对策。     

低碳绩效测度与动态效应研究——以山东省种植业为例

温室效应的加剧已经严重影响到人类社会的生存与发展,根据IPCC数据显示,农业温室气体占全球人为排放的13.5%,鉴于山东省农业在我国的重要地位,本文以在农业产值中占比最高的种植业为样本,对山东省低碳绩效展开研究,为山东省种植业低碳发展之路提供参考。本文在测算山东省种植业碳排放量、碳汇量、碳排放强度以及碳排放边际减排成本的基础上,运用DEA-Malmquist模型测算了种植业低碳绩效水平,接着研究了低碳驱动与约束对山东省种植业低碳绩效的动态影响效应。通过研究发现,2000年到2018年山东省种植业碳排放总量和碳汇总量年均增幅分别为0.26%和1.74%,而碳排放强度和减排成本年均降低6.12%和2.10%。低碳绩效指数增长较慢,年均增长速度为3.00%,其主要驱动来源于技术进步。低碳约束目标与低碳驱动手段是种植业低碳绩效变动的直接原因,种植业碳排放强度对种植业低碳绩效具有一定的抑制作用,低碳驱动手段对种植业低碳绩效具有正向促进作用,且低碳驱动手段对种植业的低碳绩效贡献更大。进而提出了制定种植业低碳法律法规与提升财政支持有效性的低碳发展建议。     

水土保持型生态农业可持续性评价——以陕西省安塞县纸坊沟为例

 基于联合国粮农组织对农业可持续发展的定义,采用社会经济统计学法,建立水土保持型生态农业可持续性评价多指标模型,并利用此模型对陕西省安塞县纸坊沟流域水土保持型生态农业实体模式进行评价与分析。结果显示:纸坊沟流域水土保持型生态农业的可持续生产性指数、经济活性指数、保护性指数、稳定性指数和社会接受性指数分别为69.5、56.8、62.5、86.8和52.8;综合可持续发展指数为65.4,离可持续发展目标仍有较大的差距。     

The positive relationship between soil quality and crop production: A case study on the effect of farm compost application

In order to ensure sustainable agriculture, and for evaluating the effects of management practices on soil processes, tools for assessing soil quality are required. The development and use of a multiparameter index, which includes a wide range of soil properties, have been tested and found useful by several studies. However, soil quality measurements are ‘stand-alone’ tools unless they are either linked to important soil functions, used to characterize (agro)ecosystems or used to predict sustainability or productivity. In our study, the relationship between crop production and soil quality was assessed in a six year old field experiment studying the effect of farm compost (FC) amendment in a crop rotation of potato, fodder beet, forage maize and Brussels sprouts. To justify the hypothesis that repeated FC amendment results in both improved soil quality and consequently higher crop yields, a wide range of chemical, biological and physical soil properties were measured and integrated into a soil quality index (SQI). Next, crop yields were used as a functional goal to verify the causal relationship between SQI and crop production. Our results showed that there were significant changes in chemical, physical and biological soil quality as a result of repeated FC amendment. This was evidenced for example by a remarkable increase in both soil organic carbon (SOC) and total N content. Microbial biomass, the relative amount of bacterivorous nematodes and earthworm number were significantly increased as well and, together with SOC and total N, indicated as the dominant factors in assessing soil quality. The integration of these key indicators into the SQI revealed higher SQI values when FC was applied. In addition, crop yields were increased in all FC treated plots by which SOC was pointed out as the most important indicator influencing crop production. Finally, a causal relationship was observed between soil quality and the yield of potato and fodder beet. We conclude that our SQI may be a promising and useful tool to compare different (soil) management practices in relation to a strategic, regional goal, e.g., sustainable high yields. Before generalizing, we recommend a thorough validation of our SQI in other long-term field experiments.     

基于能值理论的秸秆利用生态足迹评估--以成都平原典型稻麦轮作区为例

本文采用能值分析与生态足迹分析相结合的方法,以成都平原典型稻麦轮作区——广汉市和大邑县为例,对研究区各种利用方式的秸秆资源进行能值评估,并采用能值生态足迹方法对区域秸秆利用的人均生态足迹及人均生态承载力进行分析。结果表明,2011年广汉市稻草和麦秆利用的人均生态足迹分别为0.066 1 hm2和0.034 2 hm2,人均生态承载力分别为0.083 9 hm2和0.042 3 hm2,人均生态盈余达0.017 8 hm2和0.008 1 hm2,其中稻草不同利用方式的人均生态足迹表现为肥料化原料化焚烧及其他饲料化沼气化,麦秆表现为肥料化焚烧及其他原料化沼气化饲料化;2011年大邑县稻草和麦秆利用的人均生态足迹分别为0.051 6 hm2和0.020 9 hm2,人均生态承载力分别为0.061 0 hm2和0.021 7 hm2,人均生态盈余达0.009 4 hm2和0.000 8 hm2,其中稻草不同利用方式的人均生态足迹表现为原料化肥料化沼气化焚烧及其他饲料化,麦秆表现为肥料化焚烧及其他原料化沼气化饲料化。这表明广汉市和大邑县的秸秆利用还存在一定程度的消纳空间,尤其是现有秸秆处理结构中未经合理利用甚至废弃的秸秆资源,如能充分再利用,必定会带来显著的社会经济效益和环境生态效益。