生态系统的能值分析

论述了国际生态学最新发展的能值（Emergy）分析方法与原理,并与能量分析作比较研究,任何产品或劳务形成过程中所需投入的直接和间接的一种有效能之量称为其具有的能值;单位能量相当的能值称为该能量的能值转换率,能值和能值转移率揭示了能量的能质、等级及其真实价值;以能值尺度可衡量比较不同类别的能量,综合分析各种生态系统的生态流,定量研究生态与经济效率及其关联。     

旅游生态系统能值研究进展

能值分析是以能值为基准,通过能值转换率,有效测度与评价生态系统及经济系统中不同类型的物质流、能量流、货币流及其相互关系的方法。旅游生态系统是特殊类型的人地关系地域系统,是以旅游活动为中心的"自然、经济、社会、旅游"复合系统,利用能值方法进行旅游能值研究可以为旅游可持续发展提供科学建议。通过对国内外相关研究重要文献的梳理,从旅游能值研究尺度与类型角度,分析了国内外相关研究进展,并通过与农业、工业系统的能值研究对比分析,目前研究在理论推进、要素选择、指标构建、方法集成等4个方面,旅游生态系统能值研究存在特殊性,并从理论、方法、内容等3个角度,提出了今后旅游能值研究的方向,以期推动旅游系统能值研究的深入。     

生态系统的能值分析

论述了国际生态学最新发展的能值(Emergy)分析方法与原理,并与能量分析作比较研究.任何产品或劳务形成过程中所需投入的直接和间接的一种有效能之量称为其具有的能值;单位能量相当的能值称为该能量的能值转换率.能值和能值转换率揭示了能量的能质、等级及其真实价值;以能值尺度可衡量比较不同类别的能量,综合分析各种生态系统的生态流,定量研究生态与经济效率及其关联.     

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。     

基于能值分析的深圳市三个小型农业生态经济系统研究

应用能值分析方法,通过能值转换率,把深圳市3个农场生态经济系统的能量流、物质流、货币流和信息流转化为统一量纲———能值。在绘制能值系统概图和编制能值分析表的基础上,建立能值评价指标体系对3个系统的能值输入结构、生产效率、环境负载和可持续发展状况等进行分析和比较。此外,比较经济指标与能值分析结果,并采用情景分析对农场未来发展做出预测。能值分析方法不仅考虑环境及其服务功能对经济生产的贡献,同时能值交换率和能值产出率把系统经济流入和产出纳入分析过程,结合环境和经济评价,可用于综合分析农场生态效益和经济效益。研究结果表明:西丽果场是可持续发展能力最高的农场,碧岭现代农业科技园次之,而山海农场的可持续发展能力最低。都市农场应该大比例利用可更新资源,努力发展农业生产,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。     

基于能值分析的黑龙江垦区农业生态经济系统可持续性

运用能值理论与分析方法,采用净能值产出率、环境负荷率、能值密度、人均能值用量、能值产投比及可持续性指数、系统稳定性指数及优势度指数等重要能值指标,对黑龙江垦区2002—2011年间农业生态经济系统的能值结构作了分析。结果表明:黑龙江垦区各项指标都维持在较高水平,工业辅助能投入大幅增加,农业生态系统的产能不断提高,垦区的经济发展水平和职工生活水平得到显著改善,但由此也产生了农业生态系统可持续性下降、种植结构不合理和能源利用效率低等问题,需要在今后的发展中亟待解决。     

畜牧业在农业生态系统中的地位——窦店畜牧业的系统分析

本研究把畜牧业看作整个农业生态系统中的一个亚系统,定量分析了各种畜禽对能量、蛋白质和营养物质的转化效率,分析了畜牧亚系统与其它亚系统间以及与环境间的能量与物质的交流,从而对窦店畜牧业的生产力水平及其在整个农业生态系统中的地位做出客观评价,对畜牧结构的调整提出了建议,并讨论了农区畜牧业和农业生态系统的开放等问题。     

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.     

生态流的构成和分析方法研究综述

人类活动带来的生态环境和土地利用变化是全球变化研究的重点内容之一。在复杂的自然生态系统中,各组分之间的物质循环、能量流动和信息传递通常以流态形式来表达,其路径、方向、强度、速率等对生态系统产生重要影响。系统分析了生态流的起源与发展,从能流、物质流和信息流三方面对生态流进行了解构,并对相关原理和分析方法进行了总结和述评。在现有研究基础上,以典型半人工半自然的农田生态系统为例,通过生态网络连接度等指标与纯自然生态系统对比分析生态流的流向、路径和强度等,人类活动增强了生态系统的灵活度,但扰乱了原有的稳定性。生态学家一直专注于研究适用于统一计算生态流的方法,其量化已具有一定的研究基础,但仍存在许多问题,在以后的研究中仍需系统地深入探索。     

毛乌素沙地农牧生态系统能值分析与耦合关系

针对毛乌素沙地脆弱农业生态系统生产力实际,根据复合生态系统耦合理论,借助能值理论及分析方法,选择毛乌素沙地偏农区的榆阳区和偏牧区的乌审旗为比较研究对象,对两地近27a的农牧耦合系统初级生产力、次级生产力及系统耦合状况进行了对比分析,探讨性提出了区域农牧系统耦合程度的演变规律。结果表明,榆阳区是偏农型的农牧耦合产业发展模式,乌审旗是偏牧型的牧农耦合产业发展模式;榆阳区有以耗粮型生猪、禽类生产为主的势头,乌审旗有以节粮型草食动物生产为主的势头;榆阳区和乌审旗的初级生产力、次级生产力及A(有效能值利用率)、B(单位低质能产品转化成高质能产品率)、SCD(系统耦合度)值均沿时间序列增大,且SCD值有呈三阶段型增长的规律性。依据研究结果,最后提出了毛乌素沙地农牧生态系统耦合发展的途径,以期能为沙地农牧生态系统稳健发展提供可靠的理论支撑与政策导向。     

中国蚕桑生态系统能值分析

蚕桑生态系统是我国农业生态系统的重要组成部分.本文采用能值评估原理和方法,系统研究了中国蚕桑生态系统的内部结构及其与外界自然、环境、经济之间的关系,定量计算了反映中国蚕桑生态系统的能值指标,并与中国农业生态系统相比较.结果表明,中国蚕桑生态系统能值投入率(EIR)为3.78,能值产出率(EYR)为4.68,环境负载率(ELR)为0.18,系统能值可持续指标(ESI)为26.0,表明中国蚕桑生态系统环境压力小,生态效益良好,但需进一步提升科技水平,以降低劳动力投入,促进蚕桑资源综合利用.     

四川省农业生态系统能值评价及动态计量分析

农业生态系统是人类生存的最基本系统,对其结构和功能进行分析是破解农业生态环境问题的关键.本文应用能值分析理论并借助数据包络分析法、协整检验、误差修正模型等经济计量方法,对1997-2009年四川省及其21个地级市农业生态系统的运行动态、环境承载情况、运行效率、投入产出关系进行定量分析.结果表明： 研究期间,四川省处在由传统农业向现代农业过渡阶段,农业机械化水平不断提高,资源利用效率不断加强,结构优势度总体情况较好,而过度依赖经济能值的投入使系统可持续性能力逐年减弱;区域间农业生态系统发展状况的差异较大,成都平原区和川西高原区要么资源开发过度,要么资源利用不足,而四川丘陵地区农业生态系统富有活力和发展潜力,属于四川农业未来发展的重点区域;四川省农业生态系统总体运行效率较低,各地状况不一,既包括技术效率较低因素,也有规模不当的原因;四川省农业生态系统经济能值指标与产出能值之间存在长期均衡动态关系,但短期内的能值投入远未达到理想的产出状态.     

基于能值及系统动力学的中新天津生态城可持续发展模式情景分析

可持续发展动态评价是确保我国第一个国际合作建设的中新天津生态城项目成功的关键基础之一.在对中新天津生态城自然经济状况、功能结构和规划建设指标体系等分析基础上,将能值分析和系统动力学方法相结合,基于功能流视角将生态城系统划分为能物流、货币流及人口流子系统,构建了中新天津生态城可持续发展的能值评价指标体系及系统动力学模型,设计了惯性情景、科技情景、经济情景、环保情景及协调发展情景等5种生态城发展情景,并对各情景下的可持续发展状况进行了仿真和动态评价分析.结果表明：在经济与环境协调发展情景下,中新天津生态城的GDP、能值积累量、货币积累量均呈稳步增长趋势,能值废弃率、废弃物能值比、环境负载率等较小,能值可持续指标(ESI)和生态效率指数(UEI)均处于较低水平,但比其他几种方案更具活力,是中新天津生态城的最佳发展模式.     

江西省主要作物(稻、棉、油)生态经济系统综合分析评价

基于成本收益分析和能值分析理论,构建经济效益指标和生态经济效益指标,对江西省水稻(早稻和晚稻)、棉花、油菜种植系统的经济效益、生态经济综合效益进行分析和评价。经济效益方面,分析比较了单位面积作物成本构成,构建了净利润(Rev)和净利润率(Prof)两个经济效益指标;生态经济方面,分析比较了单位面积能值投入产出构成,构建了能值投入率、能值产出率、环境负载率、宏观经济能值等四个能值评价指标。计算结果表明江西省水稻、棉花和油菜等作物的生产成本占主导地位,价格因素是影响种植成本最重要的因素。水稻主要是以生产物资费用为主,而棉花和油菜以人工费用为主。从产值和收益来看,Rev大小为棉花>晚稻>早稻>油菜,Prof大小为晚稻>棉花>早稻>油菜。水稻、棉花和油菜种植系统对自然更新资源的依靠程度较低,系统的维系主要依赖于外部购买能值的投入,其构成与生产成本构成是一致的。水稻、棉花和油菜等作物的种植系统能值投入率比较高,大小为棉花>早稻>晚稻>油菜,能值产出率:油菜>棉花>晚稻>早稻,造成生态环境压力为晚稻>早稻>油菜>棉花,宏观经济能值大小为油菜>棉花>晚稻>早稻。结果表明,江西省水稻、棉花、油菜种植系统是高度开放的系统,主要依赖购买能值,但是系统产出率不高,其环境压力也不大。研究结果可为深入认识江西水稻、棉花和油菜等主要作物种植系统提供一个新的视角,并为种植业可持续发展提供一定的参考价值。     

能值研究的几个前沿命题

简要介绍了能值理论与分析方法的产生过程、基本概念、方法与步骤,并在此基础上就能值理论和方法在应用领域上的拓展研究、在理论体系和评估体系方面的优化研究、与景观生态学的交叉研究、与热动力学理论及其度量尺度间的整合研究、能值流计算方法的探索及能值转换率的统一等能值研究的几个前沿领域和命题进行了系统的综述和分析。     

能值理论在农业生态经济的应用与展望

农业生态经济系统是由农业生态系统和农业经济系统紧密嵌合而成的特殊的人工-自然复合系统, 是人地关系地域系统研究的主要对象之一, 也是关于现代生态经济研究的核心主体之一。文章论述了能值理论内涵与方法, 基于CNKI与Web of knowledge数据库的文献分析表明, 能值理论在中国农业生态经济领域研究具有普遍的认可度;能值研究在基础理论阐释、指标体系开发、案例实证研究等方面取得了进步, 但也存在一些急需解决的关键问题, 主要包括农业能值流程图的绘制, 农业能值强度的区域适用性, 农业能值计算的时空比较研究等三个方面。     

湖南省农业生态系统能值演变与趋势

应用能值分析方法,对1999-2008年湖南省农业生态系统的能值总量、投入和产出结构以及各能值指标的变化进行趋势分析.结果表明： 研究期间,湖南省农业生态系统总能值使用投入量基本保持平稳,但能值投入结构有变化,其中,不可更新工业辅助能值投入量由400E+22 sej增至5.53E+22 sej,可更新有机能值投入量由1.32E+23 sej降至1.20E+23 sej;系统能值产出总量和产出效率均有较大幅度的提高,2008年总能值产出达1.69E+23 sej,比1999年提高23.8%,净能值产出率由0.79升至0.96;由于环境负载率也呈不断上升的趋势（由1.12上升到1.79）,可持续发展指数呈缓慢下降趋势,由0.71降至0.54,说明湖南省农业总体属于高消费驱动型生态系统,具有较明显的粗放式发展特征.     

辽宁省朝阳市农业生态经济系统能值分析

应用能值分析的方法,研究了以辽宁省朝阳市为代表的辽西半干旱区农业生态经济系统的能值投入及产出结构,并通过计算、对比能值评价指标,分析了朝阳市农业生态经济系统的发展现状。结果表明,对自然资源的过度利用造成了当地生态环境条件的恶化,由此产生不可更新自然资源的流失以及产出能值的损失;对可更新有机能的不充分利用也是造成当地资源浪费和环境破坏的重要原因。