前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的能值分析在农业领域的应用，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
随着社会经济的飞速发展，有限的资源和迅速膨胀的人口之间的矛盾日益严重。生态、经济以及区域可持续发展成为研究的热点。农业生态经济复合系统作为区域生态经济系统的重要组成部分，与人类生存息息相关。度量其可持续发展能力成为科学研究的重要课题。20世纪80年代提出的能值分析理论为农业生态经济系统的定量分析提供了研究方法。能值分析属于系统综合分析，通过使用能值综合指标，定量分析系统的结构功能特征和生态经济效益。国内外学者关于能值分析理论在农业领域的应用研究已经较为成熟，陆宏芳等对珠江口湿地的4个水果农业生产系统进行能值分析比较，结果表明新引进的3个系统由于较高的水果市场价格发展迅速，但以减少不可更新资源为代价。传统的操作技术(比如轮作)可以优化新引进的水果生产系统。JayF．Martin!%选取全球3个农业系统进行能值分析的对比，结果证实产出巨大的生产系统更依赖于可更新资源。本文应用能值分析方法，研究快速城市化地区不同类型的农场，探索农业生产、旅游开发、现代科技等对小型农业生态经济系统可持续发展能力的影响，试图寻找适合都市农场的发展模式和优化途径，为其发展战略制定提供理论基础和决策依据。 1研究方法 1．1能值理论 美国著名生态学家H．T．Odum于20世纪80年代提出了能值概念，并将能值定义为:一种流动或储存的能量所包含的另一种类别能量(一般使用太阳能)的数量，单位为太阳能焦耳(SolarEmjoules;缩写为sej)。能值分析统一了能量流、物质流和货币流的量化指标，以能值为量纲作定量分析研究，是生态学和经济学交叉联系的纽带。能值分析中常用能值转换率作为各能量或物质的转换单位。能值转换率是每单位某种类别的能量(J)或物质(g)所含太阳能值的数量，其表达式为:A种能量(或物质)的太阳能值转换率/［sej/J(A)］=形成1J的A种能量(或物质)应用的太阳能焦耳生态经济系统是一个具有耗散结构的自组织系统，各种生态系统的能流，从数量多、能质低的等级向数量少、能质高的等级流动和转化，能值转换率随着能量等级的提高而增加。能值分析中，货币流和能值流呈现反向循环。对于经济子系统各生态流、自然子系统与经济子系统界面不宜用能值转换率进行转换度量的生态流，采用能值/货币比率(Emergy/Ratio，即当年该国全年能值应用总量与当年该国国民生产总值的比)推算出其能值后进行统一分析，从而解决在分析评价和应用中自然环境与经济社会的对接难题&。 1．2本文能值分析方法步骤 能值分析的方法与步骤因研究者和研究对象而有所不同，本文参考蓝盛芳等人的总结，将采用以下四个部分进行分析:(1)基本资料的收集，收集研究对象的自然环境、社会资源以及经济活动的资料。包括平均降雨量以及平均风能等环境数据;各种经济活动指标等。(2)绘制概念型能量系统图，确定所研究系统外边界和系统内部组成，对其内部能量加以分类，利用各种“能量系统语言”图例将系统主要能流标注。(3)编制能值系统分析表，列举研究系统的主要分析项目，根据能值计算公式，求出各流量的原始数据，然后将各类别能量(J)、物质(g)和货币()转换成共同的太阳能值(各流量原始数据×相应的太阳能值转换率)。(4)建立能值综合指标体系对系统进行分析和对比。本文采用表1所示的7个能值评价指标，主要衡量能值输入结构、生产效率、环境影响、经济可行性与可持续发展能力。 1．3经济学评价指标 能值分析侧重环境对农场生态经济系统的支持和影响，经济分析侧重市场对农场的影响。整合能值分析和经济分析评价体系时，能值交换率(EER)和能值产出率(EYR)是能值和经济评估的桥梁。本文选用经济学中基本的投入产出比和收益密度来衡量3个农场经济运营效率和获利能力。 1．4情景分析 由于本文研究建立在1a数据基础上，不具备较长的时间序列分析3个农场的发展情况。为探讨城市农场的未来发展前景，本文将设置情景分析，展望3个农场未来10a的环境负载率和可持续发展能力。 2研究对象和数据获取 2．1研究对象简介 深圳位于北回归线以南，东经113°46'—114°37'，北纬22°27'—22°52'，属南亚热带海洋性季风气候，年均降雨量1967mm;年日照时数1929．80h;多年平均风速2．50m/s，有效风能密度100W/m2。作为中国第一个经济特区和我国快速城市化的典型区域，深圳市由1980年一个总人口33万，年GDP1．50亿元的沿海小渔村，30a间发展成为人口891．23万，年GDP8201．23亿元的大城市。但随着城市的快速发展，人口、经济活动在短时内大量聚集，为适应城市功能的改变与提升，城市建设用地急剧扩张，大面积占用农业生态用地，城市生态系统的结构和功能均发生了较大的变化。深圳高速的城市化过程给传统农业带来了极大的冲击，由于政府政策以及市场需求等原因，传统农业规模已经大大萎缩。如今的深圳农业是典型的都市农业，农业发展主要是农产品基地建设和生态风景林建设，为经济生态系统提供基石和生态保障。本研究以深圳市碧岭现代农业科技园、西丽果场和山海农场(简称:碧岭、西丽、山海)作为研究对象，其地理分布如图1所示。3个农场类型各不相同，碧岭是半经营性现代高新农业示范基地，西丽是对外经营性都市观光农场，山海是税务系统内定向经营性疗养度假基地，概况见表2。 2．2数据获取 作者于2010年8月赴深圳实地考察，系统地了解了深圳农业的发展现状，采取实地调研和访谈农场负责人的方法，收集了3个研究系统的自然环境、社会资源以及经济资料。 3结果 3．1能值系统图 使用Odum创立的能量系统符号语言，绘制3个农场系统的能值系统概图，如图2。能值系统图包括了系统的主要组分及其相互关系，以及能量流、物质流和货币流的系统能量图解。R代表可更新资源，N代表不可更新资源，FN代表购入的不可更新资源，FR代表购入的可更新资源，Y代表系统输出。#p#分页标题#e# 3．2能值系统分析表 本文能值分析采用9．44×1024sej/a的全球能值基准值。能值分析重视人在生态经济系统中的作用，将人的劳务纳入到计算过程，归入进口能值项。劳务的投入10%计入购入的可更新资源，90%计入购入的不可更新资源。在厘清3个农场系统的能值系统结构后，根据文献中查找到的能值转换率，利用收集到的资料，编制3个农场的能值分析表(表3)。 3．3能值指标 统计能值分析表中各系统能量的值，计算7个能值评价指标，如表4所示。本文研究数据来自2010年的实地调查，从文献中查找到广东省2003年的生态经济系统能值/货币比率，将2010年的当年价换算成2010年的可比价后再乘以能值/货币比率得到各经济量的能值量。 4分析与讨论 4．13个农场能值系统输入结构比较 输入能值及其结构决定了生态经济系统的发展。可更新资源是系统运行的原始驱动力，一般来讲，大比例利用可更新资源的农业系统比主要利用不可更新资源的农业系统更易于实现可持续发展%。3个农场地理位置邻近，接受的辐射强度、降雨量和风能密度保持一致，土壤表层的有机质平均量和侵蚀率也近似一致。3个系统高度依赖购入的不可更新资源FN，高额的旅游业投入使山海农场的FN占输入总能值U的比例最大。由于最有效利用可更新资源R且FN的投入最小，西丽果场的R在U的比例远远高于其他两个农场。人力、有机肥、灌溉用水和种子的少量购入，使3个农场购入的可更新资源FR的值较低(图3，图4)。 4．2能值指标分析与比较 (1)EPD由于投入FN值较大，碧岭和山海能值密度较高，分别是西丽的1．95倍和6．25倍，说明碧岭和山海经济开发程度较高。(2)ESR西丽果场高度依赖本地可更新自然资源，能值自给率最高。山海农场输入能值的90%以上依赖购入的不可更新资源，能值自给率最低，仅为西丽的0．16倍。(3)ELR3个系统的环境负载率分别是:碧岭(2.80)、西丽(0．95)和山海(10．90)。西丽果场有效的可更新资源利用和较小的FN投入导致其对环境的压力最小。山海与西丽情况相反，较大的FN和较小的R利用使其对环境系统产生较大的压力。(4)EYR西丽果场的净能值产出率明显高于其他两个农场，表明西丽系统的生产效率最高(EYR与经济分析中的“产投比”相似)。(5)EER3个生态经济系统的EER都大于5，说明农场能值收益良好。山海农场以发展旅游业为主，输出能值的货币收益较好，所以EER略高于其他两个农场。(6)ESI能值可持续指标由美国生态学家Brown．M．T和意大利生态学家Ulgiati．S提出，西丽果场的ESI值在1和10之间，表明经济系统富有活力和发展潜力。碧岭和山海的ESI值小于1，为消费型生态经济系统。(7)EISD3个农场的可持续发展性能指标从高到低排序依次是:西丽(12．70)、碧岭(2．47)和山海(0.52)。虽然山海农场拥有较高的能值交换律，但由于其环境负载较大，可持续发展能力受到限制。较高的能值产出和较低的环境负载，使西丽在单位环境压力下生态经济效益最高。与西丽果场相比，碧岭和山海农场高度依赖经济资源投入。尤其是山海农场，没有合理地发展农业生产，转而大力投入FN发展旅游业，忽视了对环境造成的较大压力。经济系统发展的同时要兼顾农业生态系统的可持续发展，山海农场可以借鉴西丽果场的经验，积极发展农场的农业生产及废物的循环利用，更大比例地利用可更新资源。比如，可以利用砍掉的果树、修剪果树时的枝杈，晒干、粉碎和堆肥后制成有机肥;扩大农作物的生产面积;精心培育作物以提高农作物的产量。 4．3经济评价与基于能值可持续评价的对比 经济评价结果如表5所示。3个农场系统中，西丽果场较小的经济投入和荔枝较高的市场价格(40元/kg)使其拥有最高的经济投入产出比和收益密度。碧岭经济输出最高(其中包含巨大的科研价值)，但同时经济投入值也最大，所以经济评价结果位居其次。山海农场的经济投入与产出基本一致，仅仅达到收支平衡，拥有最低的产投比和收益密度。经济分析的结果与能值分析结果保持一致。西丽果场经济效益与生态效益(本文主要指可持续发展能力和对环境的压力等)的双赢说明对生态效益的追求不一定以牺牲经济效益为代价。从经济学角度看，一个经济主体(生产者或消费者)从事一种影响旁观者福利的活动，而这种影响不是经济主体所承担时就产生了外部性。显然，生态效益属于外部性，对自然环境造成的巨大压力损害了生态效益。以往农场发展评价中，并不考虑其对环境的影响和可持续发展能力，即生态效益不计入农场评价核算，不对农场决策产生直接影响。最常见的情况是，在逐利的农场发展过程中，给生态效益带来不利的影响。从本文研究结果看，西丽由于采用合理有效的资源利用方式，发展循环经济，有效利用可更新资源，在生态效益和经济效益方面均超过其他两个农场。可见，生态效益和经济效益并非相互排斥，而是相互制约、互为因果，只要合理利用资源，加大发展循环经济的力度，农场会在生态效益和经济效益两方面取得双赢。 4．4基于能值情景的农场发展潜力分析 结合深圳市旅游业的整体发展速度和市政府2020年远景规划，假定3个农场的旅游收入以及服务与信息输出每年增加10%。依据访谈获得的情况，假设每年的旅游投入增加5%;假定碧岭第1年的旅游投入为100万，第1年旅游收入为150万，并且5a内碧岭不再需要政府扶持，其他情况不变的条件下，分别计算5a和10a后3个农场的ELR和ESI，如表6所示。从表6可见，在设定的情景模式下碧岭现代农业科技园的发展前景最好，山海农场若不改变现有依靠旅游发展农场经济的模式，对环境造成的压力将持续上升，可持续发展指数继续降低。情景分析的结果与实际调研情况基本相符。碧岭现处于建设发展的上升期，园区正在试验种植桐油树炼制生物柴油以代替部分能源消耗;以渔业养殖为主的人工水库准备改为湿地;用于观光、培训和科研考察的酒店正在建造;同时还有大面积森林开发计划。碧岭的高科技农业研究具有正外部性，有利于农业进步和社会发展。由于目前正处于科技投入快速发展阶段，大量的资金流入尚未产生直接的效益，难以在经济指标和能值指标上得以体现。但结合情景分析，从长远角度看，碧岭的发展潜力巨大。而山海农场固守旅游经济投入模式，不重视农场基础的生产功能，只追求旅游业的发展，其前景必然是不可持续的。都市农业的前景应该是结合西丽和碧岭模式，既像西丽果场做出农业生产的特色，也积极发展高科技农业。在开发农业生产功能的基础上，合理地发展旅游经济。#p#分页标题#e# 4．5讨论 经过近30a的发展，能值分析方法日渐成熟，但同时也在实际应用中暴露了一些问题:(1)忽视异质性，例如碧岭的有机龙眼和荔枝品质要明显高于山海和西丽，在核算中使用统一的转换率是不准确的。(2)能值指标体系需要进一步的发展和完善，比如系统对环境的影响不仅包括资源和能源的消耗，还包括系统对环境的污染性排放，这一点在Odum的能值分析指标体系、Brown．M．T和意大利生态学家Ulgiati．S提出的ESI)，(中均未体现。(3)能值指标是否存在临界值，比如对于不同系统，环境负载率分别达到多少为临界值，即超出这个值则环境无法承载，并会导致环境的恶化。除此之外，本文在以下几点存在欠缺:(1)计算各种水果和蔬菜的能值时，由于没有准确地查找到所有水果和蔬菜的能值转换率，使用统一的能值转换率，给结果造成一定的误差(可控范围内)。(2)表土层损失采用默认的侵蚀率，也给结果造成一定的误差(可控范围内)。(3)对碧岭现代农业科技园的技术和信息输出价值进行估算，存在误差。(4)由于系统不是处于稳定状态，本文的研究又仅建立在1a数据基础上，没有时间序列对3个农场的能值变化做详尽的分析。后续的进一步跟踪和对能值变化的分析有助于准确而完整地描述生态经济系统特点。(5)深圳市农场的可持续发展受到外部许多限制因子的制约，比如深圳市农业政策的约束、市场的影响等。由于外部因素数据获取困难，本文没有纳入考虑范畴。 5结论 能值分析把环境因素对经济的贡献纳入考虑范畴，通过把系统内单位不一、难以比较的能量流、物质流、货币流和信息流转化成统一的量纲能值加以衡量和分析，可以综合分析评价农场系统，平衡经济效益和生态效益，是连接经济学和生态学的桥梁。在以往农场评价中，多以货币为计量单位，对农场进行经济核算。自然资源由于其公共物品性质，不计入农场经济成本，不能体现自然环境在整个农场流转运营过程中的重大作用，无法全面反映农场的投入与产出。能值分析方法把环境及其服务功能纳入到评价体系中，不仅考虑环境对经济生产的贡献，同时能值交换率EER和能值生产率EYR把系统的经济流入和产出纳入分析过程，把环境和经济评价结合在一起，弥补了传统经济评价指标片面性和主观性的不足，可以用于综合评价农场的生态效益和经济效益，分析农场的可持续发展能力，有助于政府部门制定农场发展政策。本文对3个农场能值分析的结果表明:西丽是可持续发展能力最高的农场，碧岭次之，山海的可持续发展能力最低。根据深圳政府既定的产业政策，传统农场已经退出舞台，西丽和碧岭的发展模式值得推广。都市农场应努力发展农业生产，大比例利用可更新资源，并且积极提升农业的技术含量。在此基础上，控制规模合理地发展旅游经济，走高科技农业生态旅游之路。
