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。     

哈尔滨市农业生态系统能值分析

应用能值分析理论与方法对哈尔滨市农业生态系统2000—2009年的能值变化及可持续性动态进行了分析。结果表明:哈尔滨市农业生态系统总能值用量呈不断波动趋势,农业生态系统维持对不可更新工业辅助能的依赖性较大,环境负载率居国内较高,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;应积极引进先进技术,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。     

绥宁县生态示范区农业生态系统能值分析

本文应用能值理论与方法,分析了2004年绥宁县生态示范区农业生态系统环境基础和经济特征.结果表明:绥宁县农业生态系统不可更新资源能值投入和化肥农药的投入能值分别占总能值投入的99.974%、99.816%,能值产出中,畜牧养殖业的能值产出占总能值产出的88.22%,该县的农业生态系统是以养殖业为主.绥宁县农业生态系统2004年总能值投入为8.339×1023 sej·a-1,总能值产出为1.989×1021 sej·a-1,能值可持续指标值为0.108,属高消费驱动型的生态系统.绥宁县农业生态系统应采取措施减少农业生态环境的压力,优化资源利用结构,增加农业生态经济系统的产出能力,提高农业生态系统生产力,以推动该县生态示范区实现可持续发展.     

长株潭城市群农业生态系统的能值分析及可持续发展评价

利用能值分析理论和方法对长株潭城市群农业生态系统的投入产出状况、运行效率和环境负载率进行了系统分析。分析结果表明,该城市群农业生态系统能值投入主要以不可更新工业辅助能源为主,农业生产成本过高;在能值产出中林业和畜牧业能值产出较大,而种植业和渔业所占比例较小;环境负载率低于发达国家和地区水平,具有较大的发展空间。为了获得更高的能值产出,促进该城市群农业生态系统的健康、可持续发展,长株潭城市群应当优化能值投入与产出结构,大力发展该区域的特色农业与生态农业,建立多层次、高功效、低能耗的农业生态系统。     

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3.640×1011EMS,高于区域农业产值6.410×1010地;环境负荷牢趋向增加,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.     

湘潭农业生态系统的能值分析及其可持续性评价

为提高湘潭市农业生产力水平,促进农业生态系统可持续发展,运用能值分析理论和方法,对湘潭市2000—2008年农业生态系统的能值投入产出、运行效率、ELR进行定量分析。结果表明:湘潭市农业生态系统能值投入以可更新的有机能为主,主要依赖于人力,其所占能值比重由2000年的0.58下降到2008年的0.49,尚处于从传统农业阶段向现代农业阶段转变的过渡时期;能值产出中林业能值产出较大,而种植业和渔业所占比例较小,尤其是渔业,未达到整个能值产出的0.01%;湘潭市农业生态经济环境负载率低,资源空间利用未达到优化配置,具有较大的发展空间。湘潭农业生态系统的可持续发展指数变化较大,波动范围在0.03~0.11之间,说明湘潭农业生态系统属于消费型经济系统。应根据农业的需要合理调整农业产业结构及能值投入结构,促进农业生态经济系统的良性循环。     

基于能值生态足迹法的集约化农田生态系统可持续性评价

生态足迹(ecological footprint,EF)和能值分析(emergy analysis,EA)是评价区域或系统可持续性的重要方法,能值生态足迹(emergy ecological footprint,EEF)将二者相结合,把系统的外部性纳入评价指标体系,能够更全面、更准确地测度资源消耗及环境影响,为区域农业面源污染防治提供科学参考依据。该研究应用EEF方法对山东省桓台县冬小麦-夏玉米高投入高产出模式的可持续性进行了深入评价,研究结果表明:与1996年相比,2012年系统能值总投入减少了3.15%,而系统的能值产出容量(emergy output capacity,EOC)却增加了6.23%,系统效率显著提高。与1996年相比,2012年该系统的EEF从40.93 hm2减小为39.60 hm2,减少了3.25%,EEF分别是能值生态承载力(emergy carrying capacity,ECC)的16.44倍和15.78倍,生态赤字分别为38.44 hm2和37.09 hm2,减少了3.51%;从系统可持续性看,资源负载指数(resource load index,RLI)减少4.01%,环境负载指数(environmental load index,ELI)减少27.90%,系统外部性降低了8.05个百分点,系统可持续发展指数(sustainability index,SI)增长了9.64%。总体上看,与1996年相比,2012年冬小麦-夏玉米轮作农田生态系统的生态赤字呈下降趋势,系统的可持续性有所提高,农业面源污染防治初见成效,但资源消耗仍然保持较高水平,粮食生产的环境压力依然严峻,农业面源污染防治工作需要进一步加强。     

贵州农业生态系统能值时空分异研究

运用能值理论与分析方法,采用能值投资率、能值产出率、环境承载力、可持续发展等重要能值指标对贵州省1990—2010年间农业生态系统的能值时空分异进行了分析。结果表明:贵州省农业生态系统能值投入产出呈递增趋势,投入以可更新资源能值和可更新的有机能为主,工业辅助能的增加最为显著,能值产出结构以种植业主,并呈下降趋势;能值投资率和环境承载力高值区主要分布在贵州中西部地区,低值区分布在贵州东南地区;净能值产出率高值分布在贵州东北、西南地区,低值分布在西北;可持续发展指数高值分布在遵义、黔东南和黔西南,低值分布在中西部,能值指标的空间格局分布差异,主要受到经济发展水平、工业能值投入量、人口、农业基础设施的影响。     

广东惠阳水稻种植中耕牛与小型拖拉机使用的能值比较

以能值理论方法为手段，从资源的投入和输出结构角度，对广东省惠州市惠阳区典型水稻种植户的耕牛和小型拖拉机这两种典型的农业驱动力产出系统的转化与生产效率，环境负载和可持续性进行比较分析与评价。研究表明：耕牛系统在单位面积水稻田上消耗的不可更新资源量是拖拉机系统的4.57倍；人力能值消耗是拖拉机系统的6.14倍。相对于拖拉机动力，耕牛产出动力处于较低的能量等级，其环境负载率(ELR)仅是拖拉机系统的24%，可持续能值指标(ESI)是拖拉机系统的4.25倍，但有巨大的优化空间和可能。而广东小型拖拉机系统产出驱动力的使用效率则稍高于典型65 kW拖拉机系统。从提高能值效率角度分析，减少耕牛系统生产过程中过多的人力投入，着力提高耕牛系统产出驱动力的利用效率比发展小型拖拉机系统更有潜力。生产过程中的人力投入和使用过程中的维护投入是农机驱动力产出系统不可忽视的能值投入项。     

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.     

华北平原农田生态系统服务评价及灌溉效益分析

农田生态系统为人类提供农产品等服务的同时,对生态环境也产生负面影响。本文基于千年生态系统评估(MA)框架,以华北平原典型高产农田区域——河北省石家庄市栾城区为研究对象,应用能值理论分析农田生态系统投入,从供给、调节和支持3方面分析农田生态系统正、负服务产出;应用分摊系数法求解农田灌溉净效益,计算能值指标并评价农田生态系统可持续发展状况。结果表明:研究期间栾城农田生态系统能值年均总投入(1.00×1012 sej·m~(-2))中,不可更新工业辅助能(6.81×1011 sej·m~(-2))与不可更新环境资源(灌溉用地下水,2.57×1011 sej·m~(-2))投入之和占总能值投入的90%以上,说明农田生态系统消耗了大量不可更新资源;农田提供的正服务(1.82×1012 sej·m~(-2))主要是农产品供给(1.07×1012 sej·m~(-2)),负服务(5.87×1011 sej·m~(-2))以温室气体排放(5.31×1011 sej·m~(-2))为主;考虑农田生态系统环境负效益,计算栾城农田灌溉效益分摊系数为0.32,灌溉净效益为3.94×1011 sej·m~(-2),灌溉效益偏低;栾城区能值可持续发展指标取值为0.10~0.18,属于典型的消费型农田生态系统,迫切需要探索出一条低能耗,高产出的真正意义上的高质量农田发展之路,实现农田生态系统健康可持续发展。     

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...     

基于能值分析方法的高产粮区农田生态系统持续性分析

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,该文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10年间,每公顷总能值投入增长了26.50%,而每公顷能值产出仅增长了5.71%;从能值结构看,桓台县农田生态系统有机能的利用大幅减少,对自然资源和不可更新工业辅助能的依赖性加强;从可持续发展综合指标看,系统环境所承受的压力增大,净能值产出率下降,系统可持续发展能力减弱。     

长汀县循环农业产业联盟模式能值分析

实施种养结合,将农牧生产废弃物利用并回流坡耕地和开展地力恢复是长汀县水土保持的重要内容.应用能值分析法分析2014年长汀县循环农业产业联盟和长汀县农业生态系统(对照)的净能值产出率、能值投资率、环境负载率和可持续发展指数,以及循环农业模式能量流动特征.结果表明:2014年循环农业产业联盟的净能值产出率、能值投资率、环境负载率和可持续发展指数分别为7.12、49.35、0.44和16.26.同期长汀县农业生态系统的净能值产出率、能值投资率、环境负载率和可持续发展指数分别为1.20、3.29、0.23和5.17.循环农业产业联盟净能值产出率和可持续发展指数分别高于当地农业生态系统5.92和11.09个单位,对当地农业发展具明显带动作用.提出了有关优化循环农业产业联盟的建议:1)控制牧业生产规模;2)扩大有机肥厂生产规模;3)引进更多的种植企业,参与循环产业联盟,利用沼液;4)增加科技投入,提高沼气和沼液利用率.通过项目引导构建循环农业产业联盟模式,分析循环农业模式能量流动特征,不仅有助于说明循环农业模式实施效果,也可为循环农业模式自身优化提供理论依据.     

基于能值分析的干旱区农业生态经济系统可持续发展研究——以石羊河下游民勤县为例

根据民勤县农业生态经济的实际情况,运用能值研究的方法,选取1994—2003年民勤县农业生态破坏较为典型的时期,对该地区这10a来农业生态系统内的相关能流组分及其指标进行了调查和分析。在这一时期,民勤县农业生态经济系统年均能值投入1.51E+21sej,其中环境资源贡献率仅为22.47%,可更新环境资源仅占总能值投入的15.00%,而人类社会经济投入工业辅助能值在总能值投入中却达57.20%。通过比较分析认为,民勤县能值密度一直处于较低水平。另外,从环境载荷率(ELR)来看,民勤县农业生态系统在河西地区范围内已经表现出石化农业的典型特征。从可持续发展指数(ESI)来看,这10a民勤县农业生态系统发展的可持续性不仅很差而且有逐年下降的趋势。     

基于能值分析的蜜柚园生草模式生态经济效益评价

蜜柚是福建省平和县优势特色产业,目前面临发展困境。生草栽培是推动蜜柚绿色发展的重要途径,为科学评价蜜柚园生草模式的生态经济效益,本文应用能值分析法测评平和县五寨镇前岭村蜜柚园生草模式和蜜柚园清耕模式的能值自给率、能值投资率、净能值产出率、环境负载率、有效能产出率和能值反馈率。结果表明：2017-2018年蜜柚园生草模式、蜜柚园清耕模式的能值自给率均为0.003,能值投资率分别为339.291、295.763,净能值产出率均为1.003,环境负载率分别为0.348、0.321,有效能产出率为4.57E-7 J·sej^-1、2.90E-7 J·sej^-1,能值反馈率为0.002、0.000。与清耕模式相比,生草模式能值总投入下降9.21%,不可更新环境资源下降76.71%,购买能值比重大,显示更高的能值投资率;同时商品果能值提高1.00E+17 sej·hm^-2,能量产出提高4.60E+10 J·hm^-2,表现出更强的经济活力。劳动力能值投入占能值总投入70.45%~72.90%,其中采摘、日常管理、水肥施用比重大。生草模式在除草环节增加劳动力投入1.31E+16 sej·hm^-2,但通过减少农药施用、水肥施用和有机肥搬运节约劳动力,同时优化日常管理,生草模式总劳动力投入降低了3.30E+16 sej·hm^-2,基于能值的劳动生产率提高17.50%。生草模式使有机肥、劳动力等可更新资源购买量减少,环境负载率增加0.027。蜜柚园生草模式实现了柚树增产、柚农增收、蜜柚园增绿,为蜜柚产业供给侧结构性改革提供赋能路径。     

基于能值方法的成都平原农田生态系统秸秆循环利用模式研究

本文采用能值分析方法与理论,以成都平原"稻-麦"轮作农田生态系统不同秸秆循环利用模式为研究对象,通过系统定位试验与随机抽样调查,对农田生态系统常规施肥生产模式(CF)、秸秆直接还田生产模式(CFS)和食用菌菌废料还田生产模式(按物质投入量不同分为FR1、FR2和FR3)的能值投入产出进行比较。研究表明:CF和CFS模式不可更新能值投入比例较大,主要依附工业辅助能的投入;不同模式系统的总能值产出量依次为CFFR2CFSFR1FR3,与CF和CFS模式相比,FR1、FR2、FR3模式的产投比相对较大,FR2模式最大,其产投比为2.35。菌废料还田生产模式下农田生态系统有机能值占系统总能值比例较高,系统净能值产出率高,环境负载率较低,环境压力小,可持续发展性能较强,FR2菌废料还田生产模式是最适合成都平原的秸秆循环利用生产模式。     

以沼气为纽带的生态村循环系统能值分析

为综合评价以自然村为依托建立的以沼气为纽带的生态村循环系统,该文以北京市顺义区北郎中村沼气为纽带的生态村循环系统（biogas-linked eco-village circulating system, BECS）为研究对象,基于能值流图和指标体系,对该系统从资源利用、环境安全与可持续性、经济生产效益以及自组织能力4个方面进行定量解析和综合评估,并与种养结合循环农业系统和"四位一体"系统2个典型不同规模的以沼气为纽带的生态系统进行比较。结果表明,以沼气为纽带的生态村循环系统更有利于资源和产业的合理规划配置,具有可更新资源投入比例高、系统内部物质循环利用率高、内部反馈能值大、对环境压力小、可持续性强、稳定性强等优势,其研究区单位面积产出经济价值为23.43元/a,有显著的经济效益,是一种具有良好综合效益的可持续发展的生态农业系统。该文为以沼气为纽带的生态村循环系统的推广提供了一定的科学参考。     

沛县蔬菜生态系统能值分析

能值分析理论是基于“任何形式的能量都来源于太阳”这一前提, 因此可将不同种类、不可比较的能量转换为同一标准, 即太阳能焦耳来进行比较。本研究应用生态系统能值分析理论与方法, 以江苏省蔬菜主产区之一的沛县为例, 采用一系列能值指标, 定量分析了该县蔬菜生态系统的环境资源基础和经济特征, 为合理开发沛县蔬菜资源, 实现沛县蔬菜可持续发展提供科学依据。结果表明: 2007 年沛县蔬菜生态系统能值投入为1.22×10²¹ sej, 其中工业辅助能为7.18×10²⁰ sej, 占58.85%, 说明沛县蔬菜产业发展主要依靠工业辅助能,已走出传统农业靠自然条件发展的阶段。沛县蔬菜生态系统能值产出为3.20×1021 sej, 占农业总产出能值的39.65%, 说明蔬菜产业已成为沛县农业的重要支柱产业之一;其中, 茄果类和根茎类蔬菜能值产出较高, 分别占蔬菜能值产出的35.63%和23.63%, 而特种创汇蔬菜牛蒡和山药为蔬菜能值总产出的18.61%。沛县蔬菜生态系统能值自给率为2.67%, 低于江苏省耕地生态系统(10.12%), 说明环境资源已不是蔬菜发展的主要决定因素, 沛县蔬菜生态系统抵抗自然灾害的能力较强; 沛县蔬菜生态系统的工业辅助能值比率为58.85%, 低于江苏省耕地生态系统工业辅助能比率(73.16%); 沛县蔬菜生产的化肥使用量较高, 占工业辅助能的69.42%, 不利于蔬菜产业的可持续发展; 不过沛县生态系统的有机辅助能比率为38.61%, 高于江苏省耕地生态系统有机辅助能比率(16.72%); 沛县蔬菜生态系统的购买能值比率为97.54%, 高于江苏省耕地生态系统购买能值比率(89.88%), 表明沛县蔬菜产业发展几乎完全依赖于来自社会经济系统的购买能值, 而较高的购买能值促进了沛县蔬菜产业的迅速发展;沛县蔬菜生态系统的能值投入率为36.61, 高于江苏省耕地生态系统能值投入率(8.88), 说明沛县蔬菜产业发展迅速; 但净能值产出率仅略高于江苏省耕地生态系统净能值产出率, 可能由于能值产出较高的先进技术推广不够; 沛县蔬菜生态系统环境负荷率为1.43, 低于江苏省耕地生态系统环境负荷率(2.83), 且农药能值投入仅占0.21%, 说明沛县蔬菜产业有较强的可持续发展能力和较大的发展潜力。为促进沛县蔬菜产业综合效益的提高和可持续发展, 应进一步加强蔬菜产业基础设施及蔬菜产品加工业的建设,加大蔬菜产业的科学技术推广力度, 增强沛县蔬菜生态经济系统的产出能力。