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。     

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.     

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。     

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.     

京津唐城市生态系统能值比较

运用能值(emergy)分析方法,以京津冀地区的北京、天津、唐山为研究对象,建立了复合生态系统与可持续发展的能值指标,对3个城市1991～2005年自然环境与社会经济可持续发展状况进行了比较分析.研究结果表明:1991～2005年期间,由于北京、天津的本地资源能值对经济发展的驱动力不足,城市发展对外部输入能值的依赖程度越来越高;北京、天津、唐山社会子系统的能值指标均呈上升趋势,城市居民生活水平和经济发展水平不断提高;北京经济子系统的各项指标均优于天津和唐山,但环境子系统和能值可持续指标体现出,北京的环境压力最大、可持续发展能力低于天津和唐山.在此分析基础上,对北京、天津、唐山的可持续发展提出了几点建议,为制定城市发展策略和产业调整提供科学依据.     

顺德产业生态系统能值动态分析

虽然当前的产业生态学研究多集中于生产线、企业和产业生态园尺度,但城市无疑是产业系统基本组合单元,城市区域尺度的产业生态学研究是产业生态学研究尺度上推的必经阶段。我国产业生态系统及城市化进程的空间分布不均,以顺德等为代表的东南沿海市(县)产业生态系统的发展历程对中西部地区有拉动和借鉴的双重作用。以能值理论方法为基础,结合环境经济学和区域经济学方法,从系统开放性、本土性、闭路循环性和经济性4个方面,投入和产出端2个角度,对顺德市产业生态系统改革开放22a的发展动态进行分析研究。结果发现,22a系统能值总用量增加15.65倍,能值密度增加16.31倍,人均能值使用强度增加9.70倍,外部不可更新资源用量增加16.32倍。能值废弃率在20世纪80年代不断上升而在90年代迅速下降,但环境负载率则表现为无规律的波动状态。20世纪90年代,系统能值出口率上升至1978年的4.10倍,但能值交换率小于1。结果表明,改革开放22a,顺德产业生态系统自组织能力明显提高,土地资源利用率不断提高,但系统对周边负熵资源,尤其是不可更新资源的依赖性不断提高,人力资源生产力水平提高相对较慢。20世纪90年代污染物处理产业发展迅速,但在系统资料消耗端的绿色化方面则无显明进展。系统对不可更新资源的利用效率不高,产出商品在市场交换中处于表面繁荣背景下的生态经济不利地位。系统已到了向知识密集型发展道路转变的拐点域。能值理论方法与环境经济学和区域经济学分析的整合可以满足产业生态系统分析评价要求,针对产业生态系统特点,进行多尺度、多方面联立评价,实现系统发展现状、动态与动因的整合分析,对产业生态系统优化点的发现与优化方向的确定有直接的意义。     

舟山海域生态系统服务能值价值评估

能值作为一种以生态系统为中心的量化方法,其核心建立在对生态系统的各种输入分析基础之上,是一种典型的供给者方法。而生态系统服务属于系统的输出,是人类获得的福祉,辨别及量化生态系统服务(生态系统输出)的方法称之为使用者方法。以海域生态系统的供给、调节、文化和支持四类服务体系框架为基础,以生态系统的输出(生态系统服务)为出发点,计算了舟山海域生态系统服务的能值货币价值,为运用能值方法(供给者方法)来量化生态系统服务(使用者方法)提供一种新的思路。结果表明:舟山海域生态系统服务单位面积年能值货币价值为1.1297能值元/m2。在所评价的四类生态系统服务价值中,支持服务占总价值的55.00%,其次是文化服务占总价值的20.82%,调节服务占总价值的20.08%,供给服务最小,仅占总价值的4.09%。研究结果为开发、利用、管理舟山海域生态系统提供了重要的信息。     

基于能值分析和生态用地分类的中国生态系统生产总值核算研究

生态系统生产总值是生态系统为人类提供的产品与服务价值的总和,研究与建立一个独立的核算一个国家或地区的生态系统生产总值的方法与体系,对科学评价与合理利用自然资源、助推生态文明建设等具有重要意义。将生态系统生产总值分为供给价值、文化价值、承载价值与调节价值等四大类,基于能值分析方法和生态用地分类体系,计算得出全国及各地区生态系统生产总值,并将其与国内生产总值进行比较,为自然资源资产负债核算和综合生态系统管理等研究提供理论和方法借鉴。研究结果表明:(1)生态用地分类体系包括湿地、森林、草地和其他生态土地4个一级类型、19个二级类型。其中,湿地、森林、草地可统称为基础性生态用地。2008年,中国生态用地总量为763.95万km2,约占陆域国土面积的80%,其中基础性生态用地约为530.8万km2。(2)2008年,中国国土生态系统生产总值约为19万亿美元,是当年国内生产总值4.71万亿美元的4倍,人均生态系统总值约为1.45万美元/人。从生态系统生产总值来看,广东、山东、河南位居前三,西藏最低;从人均生态系统生产总值来看,西藏和内蒙古居前,甘肃最低。     

中国农业生态的能流能值分析

应用最新能值分析理论和方法,以能值为共同尺度,定量分析中国农业生态系统的能物流,包括自然环境资源、石化补助能和可更新有机能的能值投入,以及农牧渔业的产出能值;计算得出一系列反映生态与经济的能值综合指标体系,绘制了中国农业总体生产系统能流能值模型图;评估了国家农业环境资源基础、能投结构和能值产出,并与一些发达国家比较分析,评价了中国农业的生态经济效益,分析了农业总体结构、能投结构,为农业生产的持续、     

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.     

禁牧政策对宁夏盐池县农业生态系统服务影响的能值分析

农牧交错区农业可持续发展问题一直是我国区域农业研究的重要课题,以典型北方农牧交错区宁夏盐池县为例,利用农业生态系统能值分析框架,评估盐池县1991—2016年农业生态系统正反服务,揭示禁牧政策对农业可持续发展的影响。研究结果表明:(1) 1991—2016年盐池县农业投入能值和农业生态系统正反服务能值一直处于增长的趋势,禁牧政策实施以后增长速度高于禁牧之前,其中农业投入能值的增加主要是由于经济反馈能值投入的增加。(2)根据Pearson相关性分析,盐池县农业生态系统服务和反服务在0.01水平(双侧)呈显著的强正相关,农业生态系统服务和反服务具有相同的变化趋势。(3)生态环境的改善、经济反馈能值和农业灌溉面积的增加,可以增强北方农牧交错区农业抵御气候波动的能力。(4)盐池县农业可持续性高于全国和典型农区的平均水平,禁牧政策实施之前盐池县农业可持续性表现出稳定的下降趋势,而禁牧政策实施以后其可持续性表现为上升的趋势,禁牧政策的实施已初步实现农业生产的生态经济效益。     

米草生态工程加环效益能值分析

根据生态工程加环原理,在互花米草生态工程(Spartina alterniflora Ecological Engineering,SAEE)基础上设计一个深度开发的增益环,选取天然植物纤维与互花米草提取物——生物矿质液(Biological Mineral Liquid,BML)共同制成降脂胶囊,并应用能值分析的方法对SAEE+胶囊的加环设计(SAE Eand Capsule SAEEC)进行了经济、生态、社会复合效益评估,与SAEE相比,加环设计(SAEEC)的经济投入增加,能值投资比率(Emergy investment ratio,EIR)是SAEE的1．37倍;经济收益是SAEE的2．13倍,经济收益产投比是SAEE的1．46倍;净能值效益(Netemergy yield,NEY)是SAEE的3．18倍,净能值产出率(Evaergy yield ratio,EYR)是SAEE的2．20倍,经济效益和生态效益均得到提高,体现了生态工程加环增益的基本设计原则。     

火电厂生态工业园的能值评估

提出了反映火电厂生态工业园特点的能值评价指标：能值产出率PEYR和能值投资率PEIR考虑了园区各成员的共同贡献,即PEYR=6∑（i=1)(Fi+Ri+Ni)／6∑（i=1)Fi和PEIR=6∑（i=1)Fi／6∑（i=1)(Ni+Ri);环境负荷率PELR和能值可持续指标PESI考虑了火电厂生态工业园节省的不可再生能源、可再生能源、投入能值和减少的环境负荷,即PELR=6∑（i=1)Fi／F’和PESI=PEYR／PELR．以朔州火电厂生态工业园为案例进行了能值分析,结果表明,该能值评价指标能全面度量火电厂生态工业园及其可持续性．     

Emergy and eco-exergy evaluation of four forest restoration modes in southeast China

Four different forest restoration modes (Acacia mangium plantation, mixed-native species plantation, conifer plantation and Eucalyptus plantation) were evaluated using Energy System Theory and the emergy synthesis method. In addition, the eco-exergies of the four forest restoration modes were calculated, and combined with emergy and empower density to explore the restoration and self-organization efficiencies of these modes. The results showed that the two plantations of exotic species, especially the Acacia mangium plantation, were best for biomass accumulation and soil improvement, whereas the two plantations of native species, especially the mixed-native plantation, were more efficient in capturing the available natural resources. Transformity is an important emergy index for the evaluation of system efficiency, because it takes both input and output into account. In subtropical plantations, trees mainly contribute to eco-exergy, whereas herbs and shrubs mainly contribute to specific eco-exergy. The c-value Paradox does exist in conifer species in this study, and it could affect the eco-exergy evaluation. The joint use of eco-exergy and emergy analysis is helpful in comparing both different and similar kinds of ecosystems.     

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。     

H. T. 奥德姆与中国的能值研究

简要论述了由霍华德.汤姆.奥德姆创立的能值理论与方法在中国的传播并综述了多年以来中国的能值研究进展。能值理论与方法在中国的传播始于1990年霍华德·汤姆·奥德姆第二次访华.在此期间,即1990年8月1日至1990年8月21日他访问了台北、广州、北京和沈阳,并作了多个学术报告,如“自组织与系统生态学”和“能值分析与环境评价”等。从此以后,我国的广州、北京、南京和沈阳、佛山等多座城市的大学和科研机构先后开展了10多年的能值研究,能值理论应用于多个领域,包括国家、省、市、自然保护区等生态经济系统的能值评估、农业生态系统、城市生态系统、环境与资源、废水处理、生态工程和工业的能值评价。用中文或英文发表关于能值的学术论文60多篇,由霍华德.汤姆.奥德姆所著的3本关于能值的书被翻译为中文,能值概念、理论和方法被10多部中文书刊引用,2本关于能值的中文专著已发表。能值分析的研究工作已得到国家自然科学基金资助,其中有些课题已结题,有些课题正在进行中。能值理论与方法已被许多中国生态学家所接受,但在应用过程中仍存在许多问题。