前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的能值分析在農業領域的應用，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
隨著社會經濟的飛速發展，有限的資源和迅速膨脹的人口之間的矛盾日益嚴重。生態、經濟以及區域可持續發展成為研究的熱點。農業生態經濟復合系統作為區域生態經濟系統的重要組成部分，與人類生存息息相關。度量其可持續發展能力成為科學研究的重要課題。20世紀80年代提出的能值分析理論為農業生態經濟系統的定量分析提供了研究方法。能值分析屬于系統綜合分析，通過使用能值綜合指標，定量分析系統的結構功能特征和生態經濟效益。國內外學者關于能值分析理論在農業領域的應用研究已經較為成熟，陸宏芳等對珠江口濕地的4個水果農業生產系統進行能值分析比較，結果表明新引進的3個系統由于較高的水果市場價格發展迅速，但以減少不可更新資源為代價。傳統的操作技術(比如輪作)可以優化新引進的水果生產系統。JayF．Martin!%選取全球3個農業系統進行能值分析的對比，結果證實產出巨大的生產系統更依賴于可更新資源。本文應用能值分析方法，研究快速城市化地區不同類型的農場，探索農業生產、旅游開發、現代科技等對小型農業生態經濟系統可持續發展能力的影響，試圖尋找適合都市農場的發展模式和優化途徑，為其發展戰略制定提供理論基礎和決策依據。 1研究方法 1．1能值理論 美國著名生態學家H．T．Odum于20世紀80年代提出了能值概念，并將能值定義為:一種流動或儲存的能量所包含的另一種類別能量(一般使用太陽能)的數量，單位為太陽能焦耳(SolarEmjoules;縮寫為sej)。能值分析統一了能量流、物質流和貨幣流的量化指標，以能值為量綱作定量分析研究，是生態學和經濟學交叉聯系的紐帶。能值分析中常用能值轉換率作為各能量或物質的轉換單位。能值轉換率是每單位某種類別的能量(J)或物質(g)所含太陽能值的數量，其表達式為:A種能量(或物質)的太陽能值轉換率/［sej/J(A)］=形成1J的A種能量(或物質)應用的太陽能焦耳生態經濟系統是一個具有耗散結構的自組織系統，各種生態系統的能流，從數量多、能質低的等級向數量少、能質高的等級流動和轉化，能值轉換率隨著能量等級的提高而增加。能值分析中，貨幣流和能值流呈現反向循環。對于經濟子系統各生態流、自然子系統與經濟子系統界面不宜用能值轉換率進行轉換度量的生態流，采用能值/貨幣比率(Emergy/Ratio，即當年該國全年能值應用總量與當年該國國民生產總值的比)推算出其能值后進行統一分析，從而解決在分析評價和應用中自然環境與經濟社會的對接難題&。 1．2本文能值分析方法步驟 能值分析的方法與步驟因研究者和研究對象而有所不同，本文參考藍盛芳等人的總結，將采用以下四個部分進行分析:(1)基本資料的收集，收集研究對象的自然環境、社會資源以及經濟活動的資料。包括平均降雨量以及平均風能等環境數據;各種經濟活動指標等。(2)繪制概念型能量系統圖，確定所研究系統外邊界和系統內部組成，對其內部能量加以分類，利用各種“能量系統語言”圖例將系統主要能流標注。(3)編制能值系統分析表，列舉研究系統的主要分析項目，根據能值計算公式，求出各流量的原始數據，然后將各類別能量(J)、物質(g)和貨幣()轉換成共同的太陽能值(各流量原始數據×相應的太陽能值轉換率)。(4)建立能值綜合指標體系對系統進行分析和對比。本文采用表1所示的7個能值評價指標，主要衡量能值輸入結構、生產效率、環境影響、經濟可行性與可持續發展能力。 1．3經濟學評價指標 能值分析側重環境對農場生態經濟系統的支持和影響，經濟分析側重市場對農場的影響。整合能值分析和經濟分析評價體系時，能值交換率(EER)和能值產出率(EYR)是能值和經濟評估的橋梁。本文選用經濟學中基本的投入產出比和收益密度來衡量3個農場經濟運營效率和獲利能力。 1．4情景分析 由于本文研究建立在1a數據基礎上，不具備較長的時間序列分析3個農場的發展情況。為探討城市農場的未來發展前景，本文將設置情景分析，展望3個農場未來10a的環境負載率和可持續發展能力。 2研究對象和數據獲取 2．1研究對象簡介 深圳位于北回歸線以南，東經113°46'—114°37'，北緯22°27'—22°52'，屬南亞熱帶海洋性季風氣候，年均降雨量1967mm;年日照時數1929．80h;多年平均風速2．50m/s，有效風能密度100W/m2。作為中國第一個經濟特區和我國快速城市化的典型區域，深圳市由1980年一個總人口33萬，年GDP1．50億元的沿海小漁村，30a間發展成為人口891．23萬，年GDP8201．23億元的大城市。但隨著城市的快速發展，人口、經濟活動在短時內大量聚集，為適應城市功能的改變與提升，城市建設用地急劇擴張，大面積占用農業生態用地，城市生態系統的結構和功能均發生了較大的變化。深圳高速的城市化過程給傳統農業帶來了極大的沖擊，由于政府政策以及市場需求等原因，傳統農業規模已經大大萎縮。如今的深圳農業是典型的都市農業，農業發展主要是農產品基地建設和生態風景林建設，為經濟生態系統提供基石和生態保障。本研究以深圳市碧嶺現代農業科技園、西麗果場和山海農場(簡稱:碧嶺、西麗、山海)作為研究對象，其地理分布如圖1所示。3個農場類型各不相同，碧嶺是半經營性現代高新農業示范基地，西麗是對外經營性都市觀光農場，山海是稅務系統內定向經營性療養度假基地，概況見表2。 2．2數據獲取 作者于2010年8月赴深圳實地考察，系統地了解了深圳農業的發展現狀，采取實地調研和訪談農場負責人的方法，收集了3個研究系統的自然環境、社會資源以及經濟資料。 3結果 3．1能值系統圖 使用Odum創立的能量系統符號語言，繪制3個農場系統的能值系統概圖，如圖2。能值系統圖包括了系統的主要組分及其相互關系，以及能量流、物質流和貨幣流的系統能量圖解。R代表可更新資源，N代表不可更新資源，FN代表購入的不可更新資源，FR代表購入的可更新資源，Y代表系統輸出。#p#分頁標題#e# 3．2能值系統分析表 本文能值分析采用9．44×1024sej/a的全球能值基準值。能值分析重視人在生態經濟系統中的作用，將人的勞務納入到計算過程，歸入進口能值項。勞務的投入10%計入購入的可更新資源，90%計入購入的不可更新資源。在厘清3個農場系統的能值系統結構后，根據文獻中查找到的能值轉換率，利用收集到的資料，編制3個農場的能值分析表(表3)。 3．3能值指標 統計能值分析表中各系統能量的值，計算7個能值評價指標，如表4所示。本文研究數據來自2010年的實地調查，從文獻中查找到廣東省2003年的生態經濟系統能值/貨幣比率，將2010年的當年價換算成2010年的可比價后再乘以能值/貨幣比率得到各經濟量的能值量。 4分析與討論 4．13個農場能值系統輸入結構比較 輸入能值及其結構決定了生態經濟系統的發展?？筛沦Y源是系統運行的原始驅動力，一般來講，大比例利用可更新資源的農業系統比主要利用不可更新資源的農業系統更易于實現可持續發展%。3個農場地理位置鄰近，接受的輻射強度、降雨量和風能密度保持一致，土壤表層的有機質平均量和侵蝕率也近似一致。3個系統高度依賴購入的不可更新資源FN，高額的旅游業投入使山海農場的FN占輸入總能值U的比例最大。由于最有效利用可更新資源R且FN的投入最小，西麗果場的R在U的比例遠遠高于其他兩個農場。人力、有機肥、灌溉用水和種子的少量購入，使3個農場購入的可更新資源FR的值較低(圖3，圖4)。 4．2能值指標分析與比較 (1)EPD由于投入FN值較大，碧嶺和山海能值密度較高，分別是西麗的1．95倍和6．25倍，說明碧嶺和山海經濟開發程度較高。(2)ESR西麗果場高度依賴本地可更新自然資源，能值自給率最高。山海農場輸入能值的90%以上依賴購入的不可更新資源，能值自給率最低，僅為西麗的0．16倍。(3)ELR3個系統的環境負載率分別是:碧嶺(2.80)、西麗(0．95)和山海(10．90)。西麗果場有效的可更新資源利用和較小的FN投入導致其對環境的壓力最小。山海與西麗情況相反，較大的FN和較小的R利用使其對環境系統產生較大的壓力。(4)EYR西麗果場的凈能值產出率明顯高于其他兩個農場，表明西麗系統的生產效率最高(EYR與經濟分析中的“產投比”相似)。(5)EER3個生態經濟系統的EER都大于5，說明農場能值收益良好。山海農場以發展旅游業為主，輸出能值的貨幣收益較好，所以EER略高于其他兩個農場。(6)ESI能值可持續指標由美國生態學家Brown．M．T和意大利生態學家Ulgiati．S提出，西麗果場的ESI值在1和10之間，表明經濟系統富有活力和發展潛力。碧嶺和山海的ESI值小于1，為消費型生態經濟系統。(7)EISD3個農場的可持續發展性能指標從高到低排序依次是:西麗(12．70)、碧嶺(2．47)和山海(0.52)。雖然山海農場擁有較高的能值交換律，但由于其環境負載較大，可持續發展能力受到限制。較高的能值產出和較低的環境負載，使西麗在單位環境壓力下生態經濟效益最高。與西麗果場相比，碧嶺和山海農場高度依賴經濟資源投入。尤其是山海農場，沒有合理地發展農業生產，轉而大力投入FN發展旅游業，忽視了對環境造成的較大壓力。經濟系統發展的同時要兼顧農業生態系統的可持續發展，山海農場可以借鑒西麗果場的經驗，積極發展農場的農業生產及廢物的循環利用，更大比例地利用可更新資源。比如，可以利用砍掉的果樹、修剪果樹時的枝杈，曬干、粉碎和堆肥后制成有機肥;擴大農作物的生產面積;精心培育作物以提高農作物的產量。 4．3經濟評價與基于能值可持續評價的對比 經濟評價結果如表5所示。3個農場系統中，西麗果場較小的經濟投入和荔枝較高的市場價格(40元/kg)使其擁有最高的經濟投入產出比和收益密度。碧嶺經濟輸出最高(其中包含巨大的科研價值)，但同時經濟投入值也最大，所以經濟評價結果位居其次。山海農場的經濟投入與產出基本一致，僅僅達到收支平衡，擁有最低的產投比和收益密度。經濟分析的結果與能值分析結果保持一致。西麗果場經濟效益與生態效益(本文主要指可持續發展能力和對環境的壓力等)的雙贏說明對生態效益的追求不一定以犧牲經濟效益為代價。從經濟學角度看，一個經濟主體(生產者或消費者)從事一種影響旁觀者福利的活動，而這種影響不是經濟主體所承擔時就產生了外部性。顯然，生態效益屬于外部性，對自然環境造成的巨大壓力損害了生態效益。以往農場發展評價中，并不考慮其對環境的影響和可持續發展能力，即生態效益不計入農場評價核算，不對農場決策產生直接影響。最常見的情況是，在逐利的農場發展過程中，給生態效益帶來不利的影響。從本文研究結果看，西麗由于采用合理有效的資源利用方式，發展循環經濟，有效利用可更新資源，在生態效益和經濟效益方面均超過其他兩個農場?？梢?，生態效益和經濟效益并非相互排斥，而是相互制約、互為因果，只要合理利用資源，加大發展循環經濟的力度，農場會在生態效益和經濟效益兩方面取得雙贏。 4．4基于能值情景的農場發展潛力分析 結合深圳市旅游業的整體發展速度和市政府2020年遠景規劃，假定3個農場的旅游收入以及服務與信息輸出每年增加10%。依據訪談獲得的情況，假設每年的旅游投入增加5%;假定碧嶺第1年的旅游投入為100萬，第1年旅游收入為150萬，并且5a內碧嶺不再需要政府扶持，其他情況不變的條件下，分別計算5a和10a后3個農場的ELR和ESI，如表6所示。從表6可見，在設定的情景模式下碧嶺現代農業科技園的發展前景最好，山海農場若不改變現有依靠旅游發展農場經濟的模式，對環境造成的壓力將持續上升，可持續發展指數繼續降低。情景分析的結果與實際調研情況基本相符。碧嶺現處于建設發展的上升期，園區正在試驗種植桐油樹煉制生物柴油以代替部分能源消耗;以漁業養殖為主的人工水庫準備改為濕地;用于觀光、培訓和科研考察的酒店正在建造;同時還有大面積森林開發計劃。碧嶺的高科技農業研究具有正外部性，有利于農業進步和社會發展。由于目前正處于科技投入快速發展階段，大量的資金流入尚未產生直接的效益，難以在經濟指標和能值指標上得以體現。但結合情景分析，從長遠角度看，碧嶺的發展潛力巨大。而山海農場固守旅游經濟投入模式，不重視農場基礎的生產功能，只追求旅游業的發展，其前景必然是不可持續的。都市農業的前景應該是結合西麗和碧嶺模式，既像西麗果場做出農業生產的特色，也積極發展高科技農業。在開發農業生產功能的基礎上，合理地發展旅游經濟。#p#分頁標題#e# 4．5討論 經過近30a的發展，能值分析方法日漸成熟，但同時也在實際應用中暴露了一些問題:(1)忽視異質性，例如碧嶺的有機龍眼和荔枝品質要明顯高于山海和西麗，在核算中使用統一的轉換率是不準確的。(2)能值指標體系需要進一步的發展和完善，比如系統對環境的影響不僅包括資源和能源的消耗，還包括系統對環境的污染性排放，這一點在Odum的能值分析指標體系、Brown．M．T和意大利生態學家Ulgiati．S提出的ESI)，(中均未體現。(3)能值指標是否存在臨界值，比如對于不同系統，環境負載率分別達到多少為臨界值，即超出這個值則環境無法承載，并會導致環境的惡化。除此之外，本文在以下幾點存在欠缺:(1)計算各種水果和蔬菜的能值時，由于沒有準確地查找到所有水果和蔬菜的能值轉換率，使用統一的能值轉換率，給結果造成一定的誤差(可控范圍內)。(2)表土層損失采用默認的侵蝕率，也給結果造成一定的誤差(可控范圍內)。(3)對碧嶺現代農業科技園的技術和信息輸出價值進行估算，存在誤差。(4)由于系統不是處于穩定狀態，本文的研究又僅建立在1a數據基礎上，沒有時間序列對3個農場的能值變化做詳盡的分析。后續的進一步跟蹤和對能值變化的分析有助于準確而完整地描述生態經濟系統特點。(5)深圳市農場的可持續發展受到外部許多限制因子的制約，比如深圳市農業政策的約束、市場的影響等。由于外部因素數據獲取困難，本文沒有納入考慮范疇。 5結論 能值分析把環境因素對經濟的貢獻納入考慮范疇，通過把系統內單位不一、難以比較的能量流、物質流、貨幣流和信息流轉化成統一的量綱能值加以衡量和分析，可以綜合分析評價農場系統，平衡經濟效益和生態效益，是連接經濟學和生態學的橋梁。在以往農場評價中，多以貨幣為計量單位，對農場進行經濟核算。自然資源由于其公共物品性質，不計入農場經濟成本，不能體現自然環境在整個農場流轉運營過程中的重大作用，無法全面反映農場的投入與產出。能值分析方法把環境及其服務功能納入到評價體系中，不僅考慮環境對經濟生產的貢獻，同時能值交換率EER和能值生產率EYR把系統的經濟流入和產出納入分析過程，把環境和經濟評價結合在一起，彌補了傳統經濟評價指標片面性和主觀性的不足，可以用于綜合評價農場的生態效益和經濟效益，分析農場的可持續發展能力，有助于政府部門制定農場發展政策。本文對3個農場能值分析的結果表明:西麗是可持續發展能力最高的農場，碧嶺次之，山海的可持續發展能力最低。根據深圳政府既定的產業政策，傳統農場已經退出舞臺，西麗和碧嶺的發展模式值得推廣。都市農場應努力發展農業生產，大比例利用可更新資源，并且積極提升農業的技術含量。在此基礎上，控制規模合理地發展旅游經濟，走高科技農業生態旅游之路。
