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。     

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...     

江苏省农业生产的持续性和效率评估

社会经济的可持续发展，是当今国家社会普遍关注的重大问题。其中又以农业生产的不断增长、农业资源的持续利用、农业生态环境的有效保护作为人口生存和发展的基础，受到更加广泛的重视。粮食是人类赖以生存、社会得以发展的必不可少的物质基础。本首先分析了江苏省农业（粮食）生产的持续性，再对农业生产的效率进行评估，最后提出了相应的对策。     

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.     

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。     

基于生命周期评价的现代"草-羊-田"农牧循环系统调控

现代循环农业是实现农业绿色发展、推进乡村全面振兴的重要途径。但以农户经验构建而成的传统循环农业系统多缺乏精确的数据支持与参数匹配,使得系统的高效循环运行面临挑战。因此,本研究在数据采集与跟踪调研的基础上,采用生命周期评价对现代"草-羊-田"农牧循环系统进行实证研究,通过特征化、标准化与加权评估分析不同类别潜在环境影响,并计算系统模拟调控前后污染降级所需环境服务能。结果表明,饲料加工与湖羊养殖亚系统所产生的各类潜在环境影响都超过了其类别总影响的85%,远高于粮食种植和有机堆肥亚系统的;人体毒性和水体生态毒性在各亚系统中所产生的环境影响都较大,而陆地生态毒性的均最小。为实现污染降级每年所需空气、水体和土壤的环境服务能分别为7.42×1010、6.03×1016和1.59×1012J;通过耦合参数协调和关键技术优化对系统进行模拟调控,经测算与原系统相比每年所需各项环境服务能分别降低52%、44%和21%。该研究基于生命周期评价形成的适用于现代"草-羊-田"农牧循环系统并指导其整体调控的方法体系,对现代农牧循环系统的可持续发展与复制推广具有指导意义,同时可为其他现代循环农业系统的优化调整提供方法参考。     

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。     

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。     

基于能值分析的永定河流域农业生态补偿标准

实施农业生态补偿是消除当前农业生产中的负面影响,保证环境友好型农业生产顺利进行的前提。针对当前的农业生态补偿标准计算中,价值受时空动态变化影响较大、投入成本难以准确计量的弊端,借助能值与价值之间的可转化性,给出基于农业可持续发展的生态补偿标准计算体系。选择永定河官厅水库以上流域为研究区,从可更新资源(R)、不可更新资源(N)、物质投入(M)、服务成本(S)的能值计算出发,计算得出永定河流域的农业生产的总能值为3.80×1016Sej/hm2,其中可更新的能值为1.59×1016Sej/hm2,不可更新能值2.21×1016Sej/hm2。研究区农业生产的环境可持续指数(ESI)为0.1056,流域农业处于严重不可持续状态,应实施农业生态补偿进行调整。借鉴能值与生态服务价值之间的可转化性,为实现流域农业生产的可持续,下游区域政府或受益部门应对上游农业水土流失防护补偿约4亿元。该文研究结果的应用表明,基于能值的农业生态补偿标准计算方法具有一定的适用性。     

基于能值分析的休闲农业园区效益评价

根据农业休闲园区的特点, 应用能值分析方法, 对福州市龙台山休闲农业园区改造前后进行系统能值对比, 揭示园区改造前后系统内能流、物流的真实状况, 投入产出物质、能量的真实价值及其自然资源对社会经济的真实贡献。结果表明, 园区改造后提高了系统有机能投入的产出率和净能值产出率, 降低了系统的能值投入率和环境负载率, 增强了系统的可持续发展能力, 具有较高的综合效益。     

基于能值分析的规模化沼气工程沼液回流工艺生态效益评价

为评价沼气工程沼液回流以及不回流2种模式的优劣,该研究引入相对能值转换系数和生态投入能值的概念,给出了三沼分配产出能值的方法,并选取D(CSTR工艺)和L(USR工艺)2座具有代表性的沼气工程实例应用,每个工程均设定沼液回流和不回流2种模式相对应,利用能值评价指标对2座工程进行了详细的分析。结果表明D工程各项评价指标优于L工程,沼液不回流模式优于沼液回流模式;但当沼气工程无途径消纳产生的沼液时,回流模式可以降低沼液对周边环境的污染,此时沼液回流模式优于不回流模式,L工程周边土地较少,采用回流工艺使环境负载率由2.15降低为1.05,能值可持续指标由0.41增加到0.93。采用何种模式要根据工程实际情况而定,建议沼气工程每处理每吨VS(鸡粪)需配备的土地为0.5 hm~2/t,处理每吨VS(牛粪)需配备土地0.2 hm~2/t,当周边土地小于需配备土地时,沼气工程应适当采用沼液回流。     

基于能值分析的奶牛产业园区循环发展模式评价

以沼气工程为纽带的循环农业模式是降低农业产业园区废弃物污染、提高资源利用率的有效方式。该研究构建了适合园区规模的循环农业模式能值评价指标体系,以河北省某典型奶牛产业园区为案例,将园区现行的利用全混式厌氧反应技术(Continuous Stirred Tank Reactor,CSTR)的湿法单相厌氧消化沼气工程,与湿法两相耦合厌氧消化、干法序批式厌氧消化、干法连续式厌氧消化3种不同沼气工程模式进行对比,运用能值理论及计算方法对以沼气工程为纽带的农业产业园循环模式进行了评价,选择最适宜园区发展的沼气工程模式。结果表明,该园区能值投入率为17.57,能值产出率为0.41,环境负载率0.33,可持续发展指数1.23,以CSTR湿法单相厌氧消化沼气工程为纽带的循环农业模式整体效益优于其他3种模式。研究对其他园区的循环农业模式评价和以沼气工程为纽带的循环农业发展具有借鉴意义。     

基于绩效模型的区域土地利用可持续性评价

土地资源可持续利用是社会经济可持续发展的根本保障。该文以土地利用集约度、土地利用程度、土地利用效率和土地利用效益为变量构建了土地利用绩效评价四维模型,并选取23个指标建立了土地利用绩效评价指标体系,根据土地利用变更数据和社会经济统计资料,计算了湛江市1996～2006年的土地利用绩效指数,并依此对湛江市土地利用的可持续性进行了评价。结果表明：湛江市土地利用程度较高但呈总体下降态势,而土地利用的集约度、效率和效益都有明显提高;土地利用绩效总体水平较低但保持稳定增长趋势,指数由1996年的0.3172增长到2006年的0.7163;以1996年为基准年,1997～2006年的土地利用可持续性指数大于0,土地利用处于可持续阶段,说明湛江市的土地利用正逐步优化;土地利用绩效和可持续性的区域分布具有一定的地带性特征。最后,根据土地利用存在的问题提出了土地可持续利用的建议。     

基于能值分析的农业土地利用强度

随着城市扩张和人口的剧增,区域土地利用格局变化对农业系统产生影响,需要以一个共同基准对农业土地利用强度进行量化。该研究以北京远郊区县为例,将各种形式的社会经济数据用转换因子（能值转换率）转换到太阳能值,通过主成分分析（PCA）和聚类方法来识别研究区的农业土地利用强度的特征和分类。提取了4个农业投入强度分量和6个产出强度分量,并分别综合成投入强度指数和产出强度指数。通过K-means聚类将农业强度分成6类,其中低投入中产出、低投入低产出类型分别占研究区的34%和27%。研究结果表明,PCA为区域农业土地利用强度的总体评价提供了有效的指标,并且能值方法可以将分析数据统一到一个共同的标准,使得本研究的结果更具有可解释性。