基于能值理论的吉林省农业生态系统分析

以吉林省为研究区进行了农业生态系统的能值动态分析.结果表明:1990-2007年,吉林省的总能值投入呈上升的趋势,源于经济系统的反馈能值占总投入能值的比例基本保持在85%以上,其中可更新的能值投入占总投入的80%以上(农业劳动力的能值投入占总投入的60%);总产出能值也呈逐年增加的趋势,从1990年的5.5×1022 sej增至2007年的13.61×1022 sej,增长了147%,其中产出能值以种植业和畜牧业为主;1990--2007年总体上吉林省净能值产出率较高,环境负载率比较低,可持续发展能值指标较高并且呈逐年上升的趋势(从1990年的2.64上升到2007年的4.98),但吉林省农业生态系统的社会经济反馈能值中工业辅助能值投入不足,总的来说吉林省的农业可持续发展潜力较大.     

山东省农业生态系统能值分析

为了更好地评价山东省农业种植业对太阳能资源的利用情况和山东省农业的可持续发展状况,用能值分析方法对山东省农业生态系统的能值投入产出状况、环境承载情况和生态系统运行效果进行了定量分析.结果表明:山东农业生态系统的能值投入中,无偿利用的环境能值贡献率、不可更新的工业辅助能值贡献率和可更新的有机能值贡献率分别为21.0%、54.5%和24.5%;净能值产出率为5.31,环境承载力为6.42,能值密度为7.22×1011sej·m-2;基于能值分析的可持续发展指数为1.52.经分析,山东省农业生态系统能值产出效率相对较高,整体运行状况处于较好水平,但仍处于石油农业发展阶段,应引起关注.为促进山东省农业的可持续发展,应调整能值投入结构,加大农业科技的研究和推广力度,逐步减少石化能源的投入比例.     

鄱阳湖湿地生态能值分析研究

应用奥德姆 (H.T.Odum)创立的生态经济系统能值分析理论 ,定量分析鄱阳湖湿地生态系统内的物流和能流。研究认为分析湿地生态效益主要有 4个步骤 ,即 :(1 )建立概念性的能值分析系统 ,全面反映能值分析方法 ;(2 )能值指标系统分析表制作与能值计算 ;(3)能值指标估算 ;(4 )依能值指标系统分析表和能值图解阐述湿地生态效益。通过整理实地考察所获数据和历史资料 ,运用所提的方法进行分析研究 ,其湿地生态系统能值图解和能值指标分析表的分析结果表明 :鄱阳湖湿地的投入量太阳能值为 3.36× 1 0 1 9sej,产出量太阳能值为 3.0 7× 1 0 2 0 sej,初级生产力为 5 .0 4× 1 0 1 9sej,不可再生能源或资源为 6 .35× 1 0 1 9sej,资本投入 /产出中的生态服务、生态旅游和科研工作太阳能值分别有 8.79× 1 0 1 9sej,4 .80× 1 0 1 9sej,1 .0 5× 1 0 1 9sej,总计 1 .4 6× 1 0 2 0sej,进而得出鄱阳湖湿地生态系统整体投入 /产出的效益良好。湿地水禽的太阳能值为 1 .6 1× 1 0 2 0 sej,说明鄱阳湖湿地在保护水禽方面的地位不可替代 ,在长江流域内有着非常重要的生态功能     

基于能值理论的贵州省生态经济系统分析

运用能值理论和方法,详细分析了贵州省1992—2008年生态经济发展状况。对其环境负载率、废弃物能值比率、能值-货币比率、人均能值用量、能值使用强度、电力能值使用量比、能值投入率、净能值产出率、能值自给率、人口承载力等指标进行了研究,并与其他地区的有关指标进行了比较研究。结果表明:贵州省生态经济发展主要依赖于本地资源,输出能值中仍以原材料输出为主,缺乏深加工和高附加值的产品。环境负荷率由1992年的2.15上升到2008年的3.82之间,表明贵州省环境和资源系统的负荷率在增大。能值-货币比呈现下降趋势,其值在3.82×1013sej/$到2.47×1013sej/$之间,下降的主要原因是由于贵州省的GDP增长较快造成的,受总能值使用量和人口数量的制约,人均能值使用量在13.6×1015sej和11.4×1015sej之间波动。能值使用强度呈上升趋势,其值在1.07×1011sej和1.57×1011sej之间,说明贵州对省内资源利用的不断增强。电力能值使用量比呈上升趋势,这与贵州省加快水电资源开发有关。能值投入率由1992年的0.049上升到2008年的0.107。净能值产出率非匀速下降,在25.3—10.9之间变动,此值高于新疆、四川、甘肃的净能值产出。能值自给率呈现一种波动状态,其比例从1992年的95.7%下降到2008年的88.6%。     

红树林湿地生态效益能值分析--以南沙地区十九涌红树林湿地为案例

应用生态经济系统能值分析理论,定量分析广州市南沙地区十九涌红树林沼泽湿地的生态效益以及系统内的物流和能流.结果表明,2002年红树林的能值-货币价值为1.88×104美元,湿地水禽和水产的能值-货币价值分别有22.78×104美元和12.00×104美元,湿地系统能值总投入17.96×1016sej,不可再生能源9.44×1016sej;产出能值总量31.28×1016sej.通过湿地生态系统能值分析图和能值分析表,可以看出南沙十九涌红树林沼泽湿地整体投入/产出的效益非常合理,即投入少(10.49×104美元),产出量大(42.82×104美元),说明红树林湿地具有低投入高产出的特点.     

从能值效益角度研究互花米草生态工程资源配置

应用能值分析的方法 ,分别对江苏省射阳河口的 3种治理方法 :海滨潮间带盐沼湿地 (方案 A)、互花米草湿地 (方案B)和互花米草生态工程 (方案 C)进行能值计算和评价。计算结果为能值投放 A:2 .84 E 1 2 sej/a· m2 ;B:3.67E 1 1 sej/a1· m2 ;C:8.94 E 1 1 sej/a·m2 ;能值产出 A:5.78E 0 9sej/a· m2 ;B:3.4 4E 1 1 sej/a· m2 ;C:3.4 6E 1 2 sej/a·m2。从主要能值指标看 ,A的持续性需以人类活动的不断投入来维持 ,B和 C较 A具有明显的优越性 ,C的能值产出更大。以能值为单位 ,考察资源的最佳配置点 ,B的自然资源对资本和服务的边际技术替代率较大 ,其 MRTS=MP2 /MP1较大说明 B的人类经济活动所投入占的比例较小 ,增加少量的资本和服务投入可取得更大的边际产出。     

珠海万山海域生态系统服务价值与能值评估

采用生态系统服务货币价值和能值价值分析方法,对珠海万山区2007-2012年海洋生态系统服务价值变化进行分析.结果表明:研究期间,珠海万山区海洋生态系统服务货币价值和能值价值分别由772163万元和1.04× 1022 sej上升至1151284万元和1.97×1022 sej.货币价值和能值价值都能对海洋生态系统服务价值的变动趋势进行预测,但两者所反映的价值结构有所不同,生态能值更能客观地评价生态系统服务价值.生态文明建设对于合理开发海洋资源,优化海洋生态系统服务功能有着重要意义,是推动海洋生态系统服务结构发展的内在驱动力.     

基于能值的绿洲种植业系统可持续性及敏感性评价——以新疆渭干河流域为例

利用能值理论与方法对2000～2006年新疆渭干河流域种植业系统的可持续性与敏感性进行分析,研究结果表明:(1)种植业系统的能值总投入逐年上升,不可更新工业辅助能与可更新自然资源能是种植业系统主要的能值投入类型,地均能值投入在上、中、下游呈递增趋势;(2)种植业系统的能值总产出呈现逐年上升趋势,地均能值产出在上、中、下游依次增加,棉花是中游与下游重要的能值产出作物,玉米、小麦是上游主要的能值产出作物;(3)中游种植业系统的可持续发展指数较高,近年来基本处于稳定状态;上游与下游可持续发展能力偏低,并且表现为连续下降的趋势,形成上、下游可持续发展指数偏低的本质原因差别较大;(4)种植业系统对可更新自然资源能的变化响应较弱,对不可更新工业辅助能变化的响应最为明显;下游种植业系统在环境改善或恶化的情景下响应最为敏感,上游种植业系统对环境变化的响应较弱.     

基于能值和数据包络分析的城市复合生态系统生态效率评估

生态效率是定量分析生态系统中社会、环境、经济投入与产出关系的有效工具,对量化城市复合生态系统的可持续发展水平起着重要作用。本文综合能值分析和数据包络分析方法,构建新的能值评价指标和新的城市复合生态系统生态效率度量模型指标,并以沈阳为例,从城市能值流和生态效率角度分析城市系统资源、环境、经济的可持续发展情况。结果表明:2000—2010年,沈阳市生态效率呈现波动上升的变化,能值产出率呈波动下降后缓慢上升趋势;环境负载率上升趋势明显,城市发展面临的资源压力不断增大。沈阳市在今后的城市生态系统建设中,应着重优化能源利用结构,提高不可更新资源利用率,促进废弃物资源化利用,全面推动城市可持续发展。     

基于能值理论的生态资本价值——以阜康市天山北坡中段森林区生态系统为例

能值理论是美国生态学家H.T.Odum依据系统生态学的基本原理和方法提出的,它通过对生态系统能量-价值过程的分析,为生态经济学的研究提供了新的理论和方法。以能值理论为基础,以位于阜康市的天山中段北坡森林区生态系统为研究对象,对系统生态资本的能值流量、资本存量进行了初步的研究,同时,对生态系统服务价值和系统的生态安全也进行了延伸研究。研究结果表明,这里每年的能值流量达6.36×1020sej,相当于货币流2.61亿美元;其中输入能流2.01×1020sej,占系统总能流的31.58%;系统滞留能流1.85×1020sej,占29.01%;输出能流2.51×1020sej,占39.41%。这说明生态系统对能量具有放大作用,进入生态系统的能量虽然在量上没有变化,但却发生了质的变化,低质的能量变成了高质的能量,而且生态系统越复杂,这种转换效率越高。生态资本存量达9.97亿美元,主要存在于土壤中,占资本总量的90.69%,其次是淡水。这说明水、土是生态系统之本,植被之价值不在于其本身,而在于其保持水土的功能。在延伸研究中,生态系统服务价值为1.19亿美元,其中涵养水源4780万美元,占总价值量的40.25%,保持土壤5580万美元,占46.99%。研究还表明目前研究区生态系统处于较为安全的状态,但面临的挑战很大。     

互花米草群落功率最大化倾向

植物新种进入新区域后,通过扰动或搅局,改变生态系统的结构,形成有特色的自组织生态系统,趋向新条件下的功率最大化.本文应用能值分析的方法,分别对苏北互花米草生态系统和光滩生态系统进行能值分析和系统评估.结果表明:互花米草生态系统每年能值产出比光滩生态系统高1.52E+18sej.能值密度是光滩的4.72倍,基础能值产出率约为光滩生态系统的5倍.互花米草生态系统能更有效地利用能量,增加系统内部的能值贮存,实现系统内部的功率最大化.互花米草入侵某区域滩涂后,通过自组织促使整个互花米草生态系统趋于功率最大化,充分发挥生态服务功能,但由于其繁殖扩散过快,导致种群爆发,产生了一系列负面效应,如抑制本土物种、侵占航道、危害贝类养殖等.     

基于能值的沼气农业生态系统可持续发展水平综合评价——以恭城县为例

近年来,农村传统的粗放式发展模式对资源和环境造成了巨大的压力,严重阻碍农村的可持续发展进程,为此,国家在农村大力推行以沼气为重点的农村生态建设,加快建立以沼气为纽带的可持续农业发展模式。因此,对沼气农业生态系统的可持续性进行评价对农村能源生态建设和沼气工程的推广具有重要意义。本文选取广西恭城瑶族自治县沼气农业生态系统作为案例,将种植业、养殖业和生态旅游业作为一个复合生态系统,应用能值分析方法将不同能质的能量折算为统一的能值单位,分析了复合农业生态经济系统的可持续发展现状,通过能值分析发现案例区域恭城县沼气农业生态系统具有以下特点:(1)与传统农业生态系统相比,有机肥所占比重较大;(2)水果生产为当地主导产业,生态旅游业有了初步发展;(3)农业的快速发展使人民具有较高物质生活水平;(4)科技水平相对落后,生产率低;(5)沼气替代传统能源,大大减小了环境压力。通过对恭城县农业生态系统发展中的问题进行识别,提出相应政策建议,能够对其未来的发展模式提供参考,对沼气农业生态系统的推广具有重要意义。     

辽宁省生态经济系统能值分析

运用能值分析方法，对辽宁省生态经济系统1990—2005年的能值流量和由于资源输入、产出、消耗所带来的环境压力及其与可持续发展的关系进行了研究.结果表明，辽宁省总能值用量中有74%以上是不可更新资源，2005年实际人口超过可承载人口的326倍；研究期间，能值产出率从65.40减少到10.13，环境负荷率由2.72上升到7.18，可持续发展指数从24.03下降到1.41.支撑辽宁省经济较快增长的主要是不可更新资源的大量消耗，研究区经济发展对生态系统的压力越来越大，对外部资源的依赖逐渐增强，系统可持续发展能力不断下降.要实现区域可持续发展必须以减量化、再利用、资源化为准则，促进废物再利用和资源的闭合式良性循环，以实现废弃物的最小排放.     

武夷山自然保护区生态旅游系统能值分析

能值理论与分析方法已经被广泛应用于对人类社会和自然界研究的各个层面.将武夷山国家自然保护区视为生态旅游系统,运用能值理论及其分析方法对其进行讨论和研究.由于传统的能值方法未能完全反映生态旅游系统的一切价值,研究中将条件价值法(CVM)与能值分析相结合,试图能够完整的体现出生态旅游系统的全部价值.在此认识的基础上提出了理想能值交换率等概念.并且将对该系统的研究结果与类似系统进行了横向比较.研究结果表明:(1)武夷山自然保护区生态旅游系统能值密度为7.31×1011sej/m2,低于福建省的16.02×1011sej/m2;而人均能值量为2.80×1016sej/m2,高于福建省人均能值5.75×1015sej/m2;净能值产出率为3.60,略高于广西恭城月柿生态农业旅游经济系统的2.79;武夷山自然保护区生态旅游系统理想能值交换率为0.70.(2)武夷山自然保护区自然环境条件良好,发展潜力较大;社区经济欠发达,居民生活水平较低;系统生产效率低,与外界贸易失衡,生态旅游处于探索阶段.     

栽植生姜对不同种植模式下紫色土微生物生物量及水解酶活性的影响

研究了岷江下游紫色丘陵区玉米+红薯间作、大豆单作、生姜连作、水稻-紫云英轮作等4个典型种植模式下栽植生姜后土壤微生物生物量碳、氮、磷含量和水解酶活性的变化特征.结果表明： 栽植生姜显著降低了4个种植模式下土壤微生物生物量碳、氮和磷含量,但各种植模式之间存在较大差异.其中,玉米+红薯间作和水稻-紫云英轮作模式下土壤微生物生物量碳、氮的下降幅度明显低于大豆单作与生姜连作模式,但土壤微生物生物量磷下降幅度明显较高.栽植生姜显著降低了土壤酸性磷酸酶活性,其下降幅度以玉米+红薯间作模式最大,水稻-紫云英轮作模式最小;土壤转化酶活性在生姜连作模式下显著降低;土壤脲酶活性在大豆单作、生姜连作和水稻-紫云英轮作模式下均显著降低.相对于其他模式,栽植生姜使玉米+红薯间作模式下的土壤维持了较高的转化酶和脲酶活性.     

Emergy analysis of biogas production and electricity generation from small-scale agricultural digesters

An emergy analysis was performed to assess the relative sustainability and environmental impact of small-scale energy production using Taiwanese model plug-flow anaerobic digesters to treat livestock manure in Costa Rica. Emergy analysis quantifies all inputs to a system by converting them to solar energy equivalents, thus allowing for direct comparison of the diverse inputs of renewable energies, human labor and economic goods needed to construct and maintain anaerobic digestion systems. The digesters were located on the campus of EARTH University, Costa Rica, and the biogas was utilized to power a 40 kW generator that supplies electricity for farm operations. Separate emergy analyses were performed for the biogas production and the combination of biogas production and generation of electricity. Manure was the largest input in both analyses, accounting for 85.3% of the annual emergy input for biogas production and 66.9% for electricity generation from the biogas. The fraction of emergy inputs from renewable sources (ΦR) was 66% for biogas production and 52% for electricity generation from the biogas. The transformities of biogas and electricity generation from the biogas were 5.23E+04 sej/J and 1.01E+06 sej/J respectively. The emergy yield ratios (EYR) were 2.93 for biogas production and 2.07 for electricity generation indicating that these digesters efficiently match purchased resources and renewable energies to produce energy from livestock manure. The generation of electricity from the biogas resulted in a decrease in the emergy sustainability index (ESI) from 5.67 to 2.22 and an increase in the environmental loading ratio (ELR) from 0.52 to 0.93. Using a generator to convert the biogas to electricity does decrease the sustainability of the system, largely due to the high emergy value associated with the electrical generation equipment and machinery, but these results demonstrate that the production of biogas and the generation of electricity from Taiwanese model digesters in Costa Rica are environmentally sustainable processes that result in the production of energy that is largely dependent on renewable and recycled energies.     

西部欠发达地区生态经济系统能值分析——以青海省海西蒙古族藏族自治州为例

青海省海西蒙古族藏族自治州（简称海西州）生态环境脆弱,快速发展的工业活动对当地生态环境造成严重破坏。海西州地处青藏高原东北部,是我国重要的生态安全屏障之一,在全国生态建设中处于特殊地位。能值分析法是一种基于热力学理论的环境核算方法。利用能值分析法对海西州生态经济系统运行现状进行评估;并应用能值指标评价海西州生态经济系统的可持续发展水平;通过对能值指标的时间序列分析揭示海西州生态经济系统的发展趋势,以期为海西州生态经济系统的可持续发展提供参考依据。研究结果表明,2016年支撑海西州生态经济系统运行的总能值投入量为6.69×10²⁴ sej,是2010年总能值投入量的1.94倍。在2010-2016年的7年内,不可更新资源的能值投入占当年总能值投入量的比例均超过90%,而可更新资源能值投入量与从系统外输入到海西州的能值量占比均较低。基于能值的指标分析显示：海西州的人均能值使用量、能值密度、能值货币比率、环境负载率分别从2010年的8.84×10¹⁸ sej/人、1.15×10¹³ sej/m²、3.05×10¹⁴ sej/US$、103.02增加到2016年的1.65×10¹⁹ sej/人、2.22×10¹³ sej/m²、9.12×10¹⁴ sej/US$、213.47;而相应的能值产出率、能值可持续发展指数则分别从2010年的2.66×10³和25.84降低到2016年的1.23×10³和5.74。研究结果表明虽然海西州经济得到发展、人民生活质量得到提高,而经济发展对当地不可再生资源依赖较大,给环境造成的压力不断增加。为从长远角度实现海西州的可持续发展,亟需转变经济发展方式,降低对不可更新能源的过度开发。此外,研究结果显示,海西州的能值交换率小于1,这说明研究时间范围内,海西州在对外贸易过程中处于不利地位,因此需增加单位产品的附加值以促进能值流的合理流动。     

Feasibility of using constructed treatment wetlands for municipal wastewater treatment in the Bogotá Savannah,Colombia

The main water bodies in the Bogotá Savannah have been seriously polluted due to the mismanagement of domestic, agricultural, and industrial wastewater. While there are a number of wastewater treatment facilities in the region, most do not function properly. There is a great need for inexpensive and sustainable wastewater treatment systems that are not technologically sophisticated and that do not require intensive management. The main goal of this study was to quantify the performance and sustainability of treatment wetlands and existing wastewater treatment systems in this region. Using data from the literature, a treatment wetland model was developed, which focused on pollutant removal. The modeled performance was compared to a system of waste stabilization ponds and a sequencing batch reactor. The three systems were subject to cost analysis and an emergy evaluation, leading to the assessment of indicators of cost-benefit for comparison. The economic analysis suggested that the net annual cost of the treatment wetland was US$ 14,672, compared to US$ 14,201 for the stabilization ponds and US$ 54,887 for the batch reactor. The emergy evaluations show that the ponds have the lowest annual emergy flow (6.65 + 16 sej/yr), followed by the constructed wetland (2.88E+17 sej/yr) and the batch reactor (8.86E+17 sej/yr). These results were combined to estimate treatment ratios (contaminants removed per lifetime cost, and contaminants removed per total emergy), cost ratios (cost per volume of water, annual cost per capita, and construction cost per capita), and emergy ratios (treatment yield, renewable emergy, lifetime emprice, construction emprice, non-renewable emergy, empower density, environmental loading, total emergy per volume of water, and emergy per capita).     

基于能值分析的我国小水电生态影响研究

如何系统定量地评价小水电开发过程所引起的景观变化、河流局部断流等生态影响,是平息争议、进行合理规划与开发小水电前提之一。运用能值分析方法,以贵州省赤水市观音岩水电站为例,将小水电建设、运行的资源投入,以及河道中水流的时空改变所导致生态服务功能的损失纳入核算体系,对其生态影响进行综合定量评估。从2010年的实际结果来看,由于河流断流,导致水坝下游生态系统服务功能的能值损失为2.77×1018sej,占到了系统建设运行总投入的44.84%,其中重点保护鱼种在影响河段的生境破坏是最大的能值损失。若不考虑下游生态系统服务功能损失,系统的环境负载率为1.92,可持续性指标为1.22;而考虑下游生态影响之后,系统环境负载率增大至4.26,可持续性指标减小为0.34。研究表明,小水电的开发必须遵循适度开发、规划优先,保障河流最基本的生态需水底线,是协调小水电开发和河流健康矛盾、追求小水电持续发展的刚性要求。     

基于生态能量视角的我国小水电可持续性分析

我国的小水电开发经历了以解决农村地区用电短缺到当前以促进节能减排、清洁能源建设为目的的转变。运用生态能量分析的方法之一——能值分析方法,选取贵州省安龙县红岩二级水电站为案例,对其建设与运行的可持续性进行了系统分析,并与国内外大水电的相关指标进行了平行对比。结果表明:该水电站2010年电力产出的能值转换率为1.03×105sej/J,其可再生性比例为52.01%,在能值产出率、环境负载率和可持续能力等方面的表现均好于大水电。但其能值交换率为0.58,表明2010年水电上网价格偏低。小水电的不稳定运行也使其系统能值指标呈现波动变化,当实际发电量为设计发电量的50%时,水电的能值转换率接近于湄公河上大坝生产水电的能值转换率,可持续性指标的值从6.12急剧降到3.01。系统评估水电资源,作好流域小水电总体开发规划,保证小水电系统稳定运行是提高其可持续性的关键之一。