基于沼肥不同利用情景的秸秆沼气工程能值分析——以河北省青县耿官屯为例

对沼肥不同处理方式的秸秆沼气集中供气系统进行能值分析,评价其生态经济性和可持续发展能力。以河北省沧州市青县耿官屯秸秆沼气集中供气工程为例,按照沼肥不同利用方式,设定为常规情景(情景1)、现实情景(情景2)和假设情景(情景3),进而对3种不同情景的沼气工程能值投入、产出及其能值评价指标进行比较分析。结果表明:情景1、情景2和情景3的能值产出率分别为1.0023、1.0020和1.0029,能值投资率分别为441.45、497.93和341.61,能值可持续发展指数分别为1.08、0.80和0.61;秸秆沼气工程在能源生产、农作物秸秆处理方面均具有一定生态经济效益;随着有机肥生产规模的扩大,工程对购买能值资源的依赖性加强,可持续性下降;系统的经济再生产特性不断加强,向高投入、高产出的方向发展。     

面向森林碳汇供给的企业减排路径选择机理与政策模拟

采用我国碳交易试点省市中钢铁、火电、化工3个碳排放密集型行业89家企业2759个减排单位为样本,通过构建企业减排路径选择模型,模拟分析面向森林碳汇供给的企业在不同减排政策影响下的减排路径及其行业差异。研究表明：（1）企业购买森林碳汇、技术减排和购买配额的成本分别为210元/t、319元/t和158元/t,因边际减排成本不同,行业间企业减排路径选择受减排政策的影响存在明显差异;（2）为激励企业购买森林碳汇以抵消碳排放,应对不同行业企业采取有差别的政策,综合考虑补贴投入和激励效果,应分别对火电企业实施102元/t的技术减排补贴,对化工企业给予技术减排补贴和购买森林碳汇补贴各83元/t,对钢铁企业购买森林碳汇进行168元/t的补贴;（3）在以上分行业施策的影响下,3个行业企业经不同减排路径成本比较后,均将有约50%的减排单位选择购买森林碳汇。结合国家应对气候变化战略目标和各行业发展规律,研究结果为积极引导企业节能减排、充分挖掘森林碳汇市场潜力、减小企业减排成本压力等提供了科学依据。     

山区农户生态系统的生态经济分析

本文从生态、经济的角度对山区农户生态系统的基本特性、经营模式、人工辅助能的投入、产出和经济的投入、产出进行了分析。根据跟踪调查数据分析可得出以下结论：山区农户经营面积大,农、林、特产种类多,各亚系统结构变化很大;人工辅助能的投入水平低,属自给的系统;能量、经济的产出率低;亚系统结构不尽合理,对林业亚系统的基础作用和依托作用重视不够。因而,山区农户生态系统应该向“种、养、加”的模式发展,特别重视山区农户生态系统的总体生态、经济设计资源的综合利用．     

舟山市东极大黄鱼养殖系统能值评估

以能值理论为基础,选择浙江省舟山市东极大黄鱼养殖系统为研究对象,在定量分析大黄鱼养殖系统的物流和能流基础上,通过建立能值评价指标体系,综合评价了东极大黄鱼养殖系统对环境的影响及其可持续性.结果表明:东极大黄鱼养殖系统的太阳能值转换率TR为1.46× 106 sej/J,环境承载力ELR为91.10,能值投入的生产效率PEEl为6.91× 10-7,能值持续性指数ESI为0.011.东极大黄鱼养殖系统虽然生产效率较高,但是过分依赖于外部购买资源,并且系统对环境的压力较大,环境的持续性也较差.另外,与广东珠江口3个不同鱼种养殖系统的有关指标进行了对比,提出了大黄鱼养殖系统的可持续性发展建议.     

黄土高原-青藏高原过渡带农户生产系统的能值分析——以通渭-渭源-夏河样带为例

通渭-渭源-夏河样带位于黄土高原向青藏高原过渡的生态区,是我国典型农牧交错带。长期以来,不合理的农业生产结构带来生态、经济等一系列问题,制约了该地区草地农业的持续发展。为此,从能值角度分析区域农业生产结构,可为农(牧)户决策提供理论依据,为优化区域农业生产结构提供科学依据。收集研究区农户作物和家畜生产的投入-产出数据,用能值方法分析农户生产系统结构特征、农户生产决策行为及生产系统耦合作用,用结构方程模型(SEM)分析农户生产系统能量的组分间流动。研究发现,随海拔增高,农户作物生产活动减少,作物总产出能值递减;尽管作物生产主要投入和产出要素相同,但同一作物不同地点的同一要素投入、产出能值和能值收益率均存在显著差异(P0.05);同一地点不同作物的同一要素投入、产出能值和能值收益率均差异显著(P0.05);作物生产投入要素中,有机肥能值在通渭和渭源均有较高贡献;作物投入和产出能值的农户生产决策阈值自东向西递减,在能值投入初始增加时,夏河农户作物生产规模扩增最为迅速。家畜养殖规模、能值投入和产出自东向西递增;通渭和渭源,小麦秸秆和苜蓿作为中间投入,能值贡献率达到80%;夏河家畜生产投入要素中,补饲粮食能值贡献率高达90%;家畜投入和产出能值的农户生产决策阈值点自东向西递增;能值收益率随耦合度的增加呈指数上升,通渭和渭源能值收益率的增加速度,随耦合度的增加趋于缓慢,而夏河能值收益率增速随耦合度的增加而上升。调整作物生产内部粮、经、饲产品比例结构,加强作物生产与家畜生产耦合作用,优化天然草地利用方式,实现生态效益最大化;阈值点调控农户生产决策行为,实现该区域农业生产结构优化。     

基于能值理论的循环复合农业生态系统发展评价——以福建省福清星源循环农业产业示范基地为例

循环农业是当前农业可持续发展理念的具体运作模式。对能值分析方法优化,使其更适合循环复合生态系统的应用上进行优化,并以福建省福清星源循环农业产业示范基地为例验证,评价复合生态系统的可持续发展程度和经济效益。结果表明改进的能值分析方法对循环复合农业生态系统的可持续发展评价更科学,复合系统的可持续发展指数比单纯的生猪养殖提高23.44%—33.86%,在4种组合的循环模式中以"生猪养殖-沼气工程-有机肥生产-种植业"循环复合生态系统整体效益最佳,其可持续发展指数最高,环境负载率最低,净能值产出率仅略低于"生猪养殖-沼气工程-种植业"复合系统。     

基于生命周期的户用沼气系统可用能核算——以广西恭城瑶族自治县为例

发展沼气生态农业可以实现资源的综合利用,带来经济效益与生态效益,同时解决我国农村地区能源短缺和环境污染问题。明确沼气系统内部的物质能量转化利用情况,可为沼气农业系统优化和效益提升提供科学依据。提出基于生命周期的户用沼气系统可用能核算方法,并以全国生态农业示范县——广西恭城瑶族自治县为例,核算了该县典型户用沼气系统建设、运行和利用单元投入产出的可用能流,分析了整个系统的可用能转化与利用效率。结果表明:系统的可用能投入为(1.06×108)kJ/a,可用能产出为(5.00×107)kJ/a,主要产出形式为沼渣;可用能转化率为48.82%,利用率为21.60%,其中沼气利用效率最高;系统产生的环境排放为(3.42×105)kJ/a,主要形式为系统利用单元沼气燃烧产生的CO2。由此可见,沼气生态农业可通过增加转化环节实现农业废弃物的再利用,系统可用能效率具备极大的提升空间,系统可持续性有待加强。可以考虑从改进工艺技术和改善发酵环境两方面提高户用沼气系统能量转化的能力,通过沼渣沼液综合利用技术方面的创新提高户用沼气系统的可用能利用效率。生命周期可用能核算方法可以更全面的反映系统的能量利用效率,便于诊断薄弱环节,为系统优化提供依据。     

重点生态功能区农户相对贫困程度及影响因素——以陇南山区为例

重点生态功能区是全球生态系统保护与支撑人类可持续发展的核心区域。农户作为重点生态功能区生态保护的主体，其福祉水平直接关系到重点生态功能区主体功能的实现。科学评估重点生态功能区农户的相对贫困程度，精准识别相对贫困人口并揭示其影响因素对于促进重点生态功能区生计与生态协同发展至关重要。以地处秦巴山重要水源涵养区与生物多样性生态功能区的陇南山区为案例区，基于可持续生计分析框架，利用农户调查数据，通过构建相对贫困测度指标体系，系统识别相对贫困农户，并利用分层线性模型在"家庭-村庄"双重尺度上探索相对贫困的关键影响因素。结果发现：（1）陇南山区农户相对贫困程度存在分化，其中，高山区农户、补贴型农户和高家庭抚养比农户相对贫困程度较高。相对贫困农户占受访户的20.39%，且主要集中在高山区、家庭抚养比较高以及补贴型农户中。（2）农户的家庭属性是导致农户陷入相对贫困的决定性因素，脱贫内生动力及生计多样性提升是缓解相对贫困的关键因素，而医疗负担和教育负担增加会导致农户陷入相对贫困。（3）村庄特征放大了家庭特征对相对贫困程度的影响，村庄自然条件、社会经济条件、对外联系等通过影响家庭特征而强化了对农户相对贫困程度的影响。     

农户薪柴消费的理论模型及实证研究

农户薪柴消费变化对室内空气质量、农村生态环境建设影响重大,论文构建了山区农户薪柴消费的理论模型,以重庆市典型区1015份农户调查数据为例,运用Tobit模型分析了农户人均薪柴消费量的影响因素。研究表明:农户家庭能源消费中,商品能源和新能源的比重逐步增大,但薪柴依旧是农户普遍使用的能源类型,且消费量占总能源消费量的比重高;通过降低农业劳动力比重和提高非农工资水平两种途径,非农就业能显著降低农户人均薪柴消费量;家庭电器数量增多、其他收入(政府补贴、亲戚帮扶等)增加、及替代能源(液化气、沼气、煤炭等)可获得性增强也能显著降低农户人均薪柴消费量,而户主年龄大、人均牲畜数量多及房屋离集市距离远的农户家庭的人均薪柴消费量高。提出了加快薪柴替代的措施。     

种养系统可持续发展指数的空间格局及其演变趋势——以山东省为例

农业生产专业化、集约化背景下,种养分离越发严重,畜禽粪便排放与环境之间矛盾日益突出,农业可持续发展面临重大挑战.本研究以山东省为例,基于1999-2015年种养系统投入产出资料,利用能值的方法,定量分析了山东省域及市域种养系统可持续发展指数的空间格局及其演变趋势.结果表明:1999-2015年,山东省种养系统的可持续性减弱.可持续发展指数呈极显著下降趋势,2015年较1999年下降了22.0%;净能值产出率和环境负载率均呈极显著增加趋势,单位经济投入获得的利益显著增加,同时种养生产对环境的压力明显加大,这主要与电力、复合肥、农业机械等工业资源投入量的增加密切相关.山东省各地市种养系统可持续发展水平具有差异.大部分地市种养系统的可持续发展指数较高,而沿海地区(威海、烟台)和工业城市(淄博)则较低.同时,各地市种养系统的可持续发展态势也具有差异.鲁中和鲁南地区可持续性逐年减弱,鲁北地区可持续性逐年增强.以2015年为本底数据进行情景分析,发现种养高度结合(100%粪便有机肥替代化肥)情景的可持续发展指数可达8.4,是种养结合现状(30%粪便有机肥替代化肥)的2.6倍.     

毛乌素沙地县域典型农、牧户单元生态经济系统能值分析

农、牧户单元生态经济系统作为最基层的生产单位,关系着国家大政方针政策的落实和实施.运用能值理论及其分析方法,选择毛乌素沙地偏牧区的内蒙古自治区乌审旗苏力德苏木典型牧户生态经济系统和偏农区的陕西省榆阳区牛家梁镇典型农户生态经济系统作为研究对象,对两种不同产业偏重区产业模式的能值投入、产出结构状况进行对比分析,结合净能值产出率、能值投资率、环境负荷力、能值功率密度、单位面积生产力、人均能值用量、人均能值占有量、系统生产优势度、系统稳定性指数和系统可持续性指数共10项能值分析综合指标体系,全面系统地对农、牧户单元生态经济系统进行比较研究,定量描述典型农、牧户单元生态经济系统格局及其发展的总体特征.旨在为毛乌素沙地偏牧区和偏农区农、牧户经营层面的产业模式优化及发展提供策略选择.     

中国农业系统近40年温室气体排放核算

基于排放因子法构建了包含种植业和牲畜养殖业的农业系统温室气体排放核算体系,系统核算了1980-2020年我国全国尺度上的农业系统温室气体排放总量和变化趋势,并在区县级尺度下对1980、2000、2011年的中国农业系统的温室气体排放量进行核算,对比不同阶段农业系统温室气体排放变化的时空异质性规律。研究发现：1980-2020年我国农业系统温室气体排放量呈波动增长趋势,增长了近46%。CH₄是农业系统排放贡献最大的温室气体,占总排放量的47.33%。我国农业系统温室气体排放与不同地区农业生产方式有关,CH₄排放量高的地区主要位于我国主要水稻产区以及旱地作物产区。CO₂排放量高的地区主要位于东北、西北等地区以及华东地区。N₂O排放量较高地区主要位于西北的主要畜牧养殖地区,以及我国农业经济发展水平高的中南部地区。研究有助于揭示我国农业温室气体排放的动态特征,现状规律,以及空间差异性特征,从农业减排角度为实现双碳目标提供科学参考。     

Provincial level-based emergy evaluation of crop production system and development modes in China

This paper presented a multi-objective indicator system for the performance evaluation of crop production system based on emergy method. Eight emergy indicators were selected to analyze the crop production system in the 31 provinces of mainland China to compare intensive use, scale management, investment density, environmental pressure, output benefit, output density, output per capita, and economic benefit. This paper conducted a comparison of each indicator in different provinces, and divided the 31 provinces into 10 groups by cluster analysis. The results show that: the crop production system among provinces has a significant difference and it is summarized into 10 development modes; with the development of modern agriculture, Chinese crop production system still complies with the input–output balance; the majority of provinces cannot achieve win-win between economic investment and environmental health; most of the underdeveloped provinces with high productivity may not be able to obtain good economic benefit; there is a significant positive correlation between the scale management degree and emergy output per capita in the crop production system; 10 development modes and policy suggestions are deduced. It is concluded that emergy-based multi-objective indicators can serve as an effective method in the evaluation of crop production system.     

稻鸭共作有机农业模式的能值评估

应用能值分析方法对稻鸭共作有机农业模式（模式Ⅰ）和对应的稻麦常规生产模式（模式Ⅱ）进行比较研究,并比较了两种模式的生态经济效益.结果表明,模式Ⅰ的能值效益高,自组织能力、可持续发展能力强,产品安全性高,净能值产出率（EYR）、系统产出能值反馈率（FYE）、能值可持续指标（ESI）分别是模式Ⅱ的1.57、14.1和8.71倍;基于能值的产品安全性指标（EIPS）模式Ⅰ为0,模式Ⅱ为-0.66;模式Ⅰ对环境的压力小于模式Ⅱ,能值投资率（EIR）,环境负载率（ELR）分别是模式Ⅱ的40.1%和18.3%;但模式Ⅰ的经济效益低于模式Ⅱ,其产出、毛收入和净效益分别低于模式Ⅱ15.7%、9.6%和29.6%;以能值 货币价值计算,模式Ⅰ的产投比、毛收入和净收入分别高于模式Ⅱ50%、102.6%和136.4%.随着生产系统的优化和市场对有机食品认知程度的提高,模式Ⅰ的经济效益具有提高的潜力.     

不同生计方式农户的环境感知——以甘南高原为例

准确的环境感知是合理环境行为的前提,利用参与式农村评估方法,研究了甘南高原不同生计方式农户的环境感知。结果发现:(1)甘南高原农户生计方式较单一,生计多样化指数仅为1.76,纯牧区、半农半牧区、农区农户的非农化水平依次提高,但非农活动均以外出打工为主;(2)随着非农化水平的提高,农户的生态关注度、生态保护认知度以及生态变化感知度发生有规律变化,纯农户、兼业户、非农户的生态关注度、生态恶化感知度依次降低,但生态保护认知度依次增强; 3) 非农户、兼业户的环保活动参与度强于纯农户。     

我国设施农业碳排放核算及碳减排路径

设施农业作为典型的农业生产管理模式,其特有的生产环境条件和高度集约利用的特点,会对农业碳循环产生影响。本研究以设施农业生产管理过程中的农膜投入、能源消耗、农药化肥投入、气肥施用、设施土壤五大温室气体排放源为核算对象,对2018年我国31个省份连栋温室、日光温室、塑料大棚3种设施农业的碳排放量和排放强度进行估算。结果表明:我国设施农业碳排放总量为21038.17万t CO₂e,塑料大棚、日光温室、连栋温室3种类型设施农业碳排放量分别占60.2%、37.4%和2.4%。设施农业碳排放以土壤温室气体排放、农膜投入和农用品投入碳排放为主。连栋温室单位面积碳排放量显著低于日光温室和塑料大棚。科技资金配置率和设施农业规模是对设施农业碳排放影响最大的两个因素。基于此,本研究从提高设施农业的科技投入、物质消耗利用率、设施面积利用率3个角度提出碳减排路径。     

黄土高原典型流域种植业发展模式的能值分析

为客观评估和比较退耕还林后黄土高原典型小流域不同种植业发展模式的稳定性和可持续性,本研究通过能值分析方法,定量分析了粮食和果树兼作、粮食生产为主和果树种植为主3种典型流域种植业系统的能值投入和产出情况,建立能值分析指标体系,在自然资源压力、社会和经济发展水平方面进行比较,进而对3种模式的系统可持续性进行评估.结果表明: 黄土高原典型流域不同类型种植业系统外部辅助能值均占总能值投入的75%以上,且其中不可更新能值所占比例远大于可更新能值,由此造成了能值自给率低而环境承载率高的特点;流域粮食种植业生产具有高投入、低产出的特点,而水果种植和粮果兼作具有高投入、高产出的特点,3种模式能值密度均达到全国农业经济系统平均水平2倍以上,其中,粮食生产为主的模式净能值产出率最低而粮果兼作型最高;流域种植业能值可持续发展指数均<1,能值/环境可持续指标均远低于全国农业系统平均水平,可持续发展能力较低,以粮食和果树兼作的模式可持续发展指数最高.3种模式比较发现,粮果兼作发展模式在流域种植业发展中具有相对较好的发展能力和较高的系统稳定性,能值生产效率适中且可持续性最高,因此黄土高原地区以流域为单元的农业发展应该更加偏向于考虑多产业综合的复合结构生产方式.     

绿洲灌区典型种植模式的水热利用与碳排放和能值分析

合理的种植模式可以提高资源利用效率,降低农业生产的生态环境风险,实现资源节约和增产增效的目的.本文运用能值分析的理论和方法,从资源利用、碳排放、经济效益、能值自给率和净能值产出率等方面对干旱灌区典型种植模式的生产效应进行综合分析与评价,以期为建立减投、减排、高产高效、可持续农田高效生产模式提供理论与实践依据.结果表明:集成免耕秸秆覆盖还田及地膜再利用的高效间作生产模式(NTSI)具有明显的增产效应,与地方传统间作(CTI)和单作玉米(CTM)相比,分别增产13.5%～16.9%和13.8%～17.1%.NTSI较CTI模式水分利用效率和光能利用率分别提高12.4%～17.2%和6.1%～8.1%.高效NTSI模式可降低系统碳排放、提高碳排放效率,与CTI和CTM相比,碳排放总量分别降低618～895和1804～2002 kg·hm^-2,降低幅度分别为12.1%～16.4%和28.6%～31.0%;相反,碳排放效率分别提高29.3%～40.1%和58.9%～71.4%.高效NTSI模式具有明显的资源减投潜力,与CTI和CTM相比,总投入分别降低1424～1431和501～1547 元·hm^-2,减投比例分别为12.6%～13.6%和4.9%～14.6%;总产值分别提高11.2%～11.8%和24.4%～36.3%(增加4309～4603和8439～11057元·hm^-2);纯收益分别增加19.6%～22.4%和40.1%～57.7%(增多5740～6027和9544～11558元·hm^-2).因而,NTSI模式具有较高的产投比和单方水效益,与CTI和CTM相比,产投比分别提高27.9%～29.0%和40.5%～45.6%;单方水效益提高幅度分别达到19.9%～23.2%和27.7%～39.3%.高效NTSI模式能值自给率达到57.2%,较CTI和CTM生产模式分别提高4.0%和12.2%,NTSI模式净能值产出率达到0.173,较CTI高10.0%,但比CTM低11.7%.从资源利用、碳减排、经济效益、可持续发展角度综合考虑,集成免耕秸秆覆盖还田及地膜两年利用的高效小麦间作玉米模式具有较高的经济活力,农业系统整体功能较好,运转效率较高,能值回报率较高,是适用于干旱绿洲灌区的资源减投、减排、高产高效的种植模式.     

家庭能耗与碳足迹研究进展

家庭消费是产生CO₂排放的重要来源之一。随着社会的发展,居民生活水平的提高,由家庭产生的能耗及温室气体排放比例日益增加,家庭的节能减排潜力也随之升高。开展家庭能耗和碳足迹研究,不仅可以为众多家庭提供可持续的生活和消费指导,帮助居民寻求科学有效的节能减排途径,而且对于促进低碳城市建设、缓解全球变暖和能源危机具有重要意义。该文从家庭碳足迹的概念、来源以及计算方法入手;总结了家庭能耗及碳足迹研究6个方面的主要内容:家庭能耗和碳足迹特征以及影响因素,家庭能耗及碳足迹动态变化状况,国家间或地区间家庭能耗及碳足迹对比,家庭碳足迹计算模型,家庭碳排放管理。最后展望了该领域未来的研究重点和发展方向。