全 文 ：湖南省农业生态系统能值演变与趋势*
朱玉林1,2**摇 李明杰1
( 1中南林业科技大学经济学院, 长沙 410004; 2中南林业科技大学农林经济研究中心, 长沙 410004)
摘摇 要摇 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郾 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.
关键词摇 农业生态系统摇 能值摇 演变摇 湖南省
文章编号摇 1001-9332(2012)02-0499-07摇 中图分类号摇 F323. 22摇 文献标识码摇 A
Emergy of agro鄄ecosystem in Hunan Province: Evolution and trend. ZHU Yu鄄lin1,2, LI Ming鄄
jie1 ( 1School of Economy, Central South University of Forestry & Technology, Changsha 410004,
China; 2Economic Research Center for Agriculture and Forestry, Central South University of Forestry
& Technology, Changsha 410004, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2012,23(2): 499-505.
Abstract: By using emergy analysis method, a trend analysis was made on the total emergy, its in鄄
put鄄output structure, and emergy indices of the agro鄄ecosystem in Hunan Province of South鄄central
China from 1999 to 2008. In the study period, the available total emergy input of the ecosystem was
basically maintained at a stable level, but the input structure changed with the input of non鄄renew鄄
able industrial auxiliary emergy increased from 4. 00E+22 sej in 1999 to 5. 53E+22 sej in 2008,
while that of renewable organic emergy decreased from 1. 32E+23 sej to 1. 20E+23 sej. Both the to鄄
tal emergy output and the output efficiency of the ecosystem had a great increase, with the total out鄄
put reached 1. 69E+23 sej in 2008, which was 23. 8% higher than that in 1999, and the net output
ratio increased from 0. 79 to 0. 96. Owing to the ever鄄increasing trend of the environmental loading
ratio which was from 1. 12 to 1. 79, the sustainable development index of the ecosystem presented a
decreasing trend, from 0. 71 to 0. 54, indicating that the agriculture in Hunan Province was overall
belonged to the type of ecosystem driven by high consumption, and had relatively apparent extensive
development characteristics.
Key words: agro鄄ecosystem; emergy; evolution; Hunan Province.
*国 家社 科 基金 项 目 ( 11BJY029 )、 湖 南 省 社 科 基 金 项 目
(2010YBB348)、湖南省高校创新平台开放基金项目(10K080)和湖
南省软科学重点项目(2011ZK2046)资助.
**通讯作者. E鄄mail: zh鄄y鄄lin@ 126. com
2011鄄05鄄16 收稿,2011鄄11鄄10 接受.
摇 摇 农业生态系统是人类生存和发展的最基本系
统,明确其结构和功能,以及对资源环境价值进行评
价和量化,有利于加强人们对农业资源环境的认识
和保护意识,有助于人们对自身行为进行反思,这对
人类社会和农业生态系统的可持续发展具有十分重
要的意义.作为农业大省,湖南省农业发展问题一直
处于非常重要的地位,研究湖南省农业生态系统的
运行状态和效率,揭示其演变规律和趋势以及人与
环境在这一区域的相互关系,对于该地区农业资源
的科学评价与合理利用、农业经济发展方针的制定
及可持续发展战略的实施均具有重要意义. 能值理
论创立至今,在美国[1-2]、意大利[3]等西方国家已经
得到了较深入细致的研究,我国于 20 世纪 90 年代
初引入该理论.目前,能值理论的相关研究领域已遍
应 用 生 态 学 报摇 2012 年 2 月摇 第 23 卷摇 第 2 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Feb. 2012,23(2): 499-505
及全球地化循环[4]以及国家[5]、省[6-8]、市[9-11]、县
域[12-14]和企业[15]的各种空间尺度,并在农业[16-18]
和工业[19-20]生态系统分析与评价研究中得到了广
泛应用和高度重视.目前,关于湖南省农业可持续发
展问题的研究成果不少,但其研究方法大多数是用
经济学和管理学的研究方法,用能值理论研究湖南
省农业可持续发展问题的报道尚不多见.为此,本文
借助能值分析方法,对 1999—2008 年湖南省农业生
态系统的能值变动趋势进行分析,旨在为农业生态
系统可持续发展政策的制定提供参考.
1摇 研究方法与数据来源
1郾 1摇 能值理论
能值理论由著名生态学家 Odum[21]于 20 世纪
80 年代创立,以能值为基准,把生态系统或生态经
济系统中不同种类的能量通过能值转化率转换成同
一标准的太阳能值来衡量系统中的各种生态流(包
括能物流、货币流、人口流和信息流等),得出一系
列能值综合分析指标,从而评价各种生态流在系统
中的作用和地位,可定量分析系统的结构功能特征
与生态经济效益[22] .能值分析的基本方法就是将以
物质、能量和信息等形式存在的含能物质全部转化
为用太阳能值表达的能量形式. 将物质或能量转化
为太阳能值的基本表达式为:M = 子B,式中,M 为太
阳能值 ( sej), 子 为太阳能值转换率, B 为可用
能[23-24] .
1郾 2摇 数据来源
本文原始数据主要源于 2000—2009 年湖南省
统计年鉴[25]以及 2000—2009 年中国统计年鉴[26] .
本文的能量折算系数和太阳能值转换率主要参考严
茂超和 Odum[27]、蓝盛芳等[28]、陆宏芳等[29]的研究
成果以及《农业技术经济手册》 [30],能值转换率主要
参考《生态经济系统能值分析》 [28] .能值投入与产出
在已有研究基础上依据湖南省农业生态系统的特点
进行一定程度的细分,将能值投入细分为:可更新环
境资源能值投入、不可更新环境资源能值投入、工业
辅助能值投入、有机能值投入;将能值产出细分为:
种植业能值产出、牧业能值产出、林业能值产出、渔
业能值产出. 在此基础上对湖南省农业生态系统
1999—2008 年各种生态流变动情况进行计算,分别
得到湖南省 1999—2008 年农业生态系统能值投入
(表 1)、湖南省 1999—2008 年农业生态系统能值产
出(表 2)、湖南省 1999—2008 年农业生态系统能值
分析指标(表 3).
2摇 结果与分析
2郾 1摇 湖南省农业生态系统能值总量的变化
1999—2008 年,湖南省农业生态系统年总能值
使用投入量基本保持平稳,由 1999 年的 2郾 08E+23
sej减少到 2008 年的 2郾 07E+23 sej(表 1);而年总能
值产出却有较大幅度的增长,由 1999 年的 1郾 36E+
23 sej增长为 2008 年的 1郾 69E+23 sej(表 2),增幅
达 23郾 8% .说明研究期间湖南省农业生态系统投入
产出效率有了较大幅度的提高,但总能值产出仍小
于总能值投入,表明湖南省农业生态系统的投入产
出效率仍然不高,具有较明显的粗放式发展特征.
2郾 2摇 湖南省农业生态系统能值投入结构的变化
研究期间,湖南省农业生态系统总投入能值虽
没有较大变动,但结构组成的变化较大,其中,不可
更新工业辅助能值显著增加,由 4郾 00E+22 sej 增至
5郾 53E+22 sej,增幅达 38郾 4% ,而可更新有机能值投
入量有所下降,由 1郾 32E+23 sej逐渐下降到 1郾 20E+
23 sej(表 1).这种由农业产业化所带来的能值投入
结构性变化是湖南省农业生产效率大幅提高的主要
原因.
研究期间可更新有机能值投入量下降的原因
为:1)农村劳动力转离农业系统而到广东等东南沿
海地区务工,劳力能值由 1999 年的 1郾 29E+23 sej降
到 2008 年的 1郾 17E+23 sej,降幅达 9郾 5% ;2)畜力在
农业生产中所占比重不断下降,由 1999 年的 1郾 05E
+21 sej降到 2008 年的 7郾 87E+20 sej(表 1),降幅达
25% ,充分说明湖南省农业机械化水平在不断提高
的同时,畜力在农业生产中的比重越来越低.在能值
投入总量平缓变化的条件下,由于劳动力和蓄力能
值投入量的不断减少,以及不可更新工业辅助能值
的不断增加,导致系统的能值产出不断提高,呈现出
良好的发展趋势.
1999—2008 年,湖南省农业生态系统总环境能
值投入占总能值投入的比重较小,平均为 17% ;可
更新环境资源能值投入呈平缓下降趋势,由 3郾 61E+
22 sej下降到 3郾 11E+22 sej,原因在于近几年来,湖
南省出现了不同程度的冰灾、水灾,使林地、草地面
积有一定程度的减少;不可更新环境资源能值投入
(主要是表土层损失)总体上有一定幅度的增加,从
3郾 15E+20 sej增加到 3郾 71E+20 sej,且 2000 年后呈
现稳中有降的变化趋势(表 1),说明自 2000 年起实
施的退耕还林还草政策在一定程度上遏制了农业生
态环境的恶化.
005 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
表 1摇 1999—2008 年湖南省农业生态系统能值投入
Table 1摇 Emergy input of agro鄄ecosystem in Hunan Province during 1999-2008
项目
Item
能值转换率*
Transformity
能值投入 Emergy input (sej)
1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
可更新环境资源能值
投入
太阳光能
Solar energy
1郾 00E+00 9郾 75E+20 9郾 75E+20 9郾 75E+20 9郾 75E+20 9郾 75E+20 9郾 75E+20 9郾 75E+20 9郾 75E+20 9郾 75E+20 9郾 75E+20
Renewable
environmental
雨水势能
Water potential
8郾 89E+03 1郾 18E+22 1郾 23E+22 1郾 13E+22 1郾 63E+22 1郾 02E+22 1郾 24E+22 1郾 08E+22 1郾 12E+22 1郾 03E+22 1郾 02E+22
resource 雨水化学能
Rainwater chemical energy
1郾 54E+04 2郾 31E+22 2郾 38E+22 2郾 19E+22 3郾 17E+22 1郾 98E+22 2郾 41E+22 2郾 10E+22 2郾 18E+22 2郾 00E+22 1郾 98E+22
地球旋转能
Earth rotation emergy
2郾 19E+04 1郾 91E+20 1郾 91E+20 1郾 91E+20 1郾 91E+20 1郾 91E+20 1郾 91E+20 1郾 91E+20 1郾 91E+20 1郾 91E+20 1郾 91E+20
风能
Wind energy
6郾 63E+02 9郾 22E+15 9郾 22E+15 9郾 22E+15 9郾 22E+15 9郾 22E+15 9郾 22E+15 9郾 22E+15 9郾 22E+15 9郾 22E+15 9郾 22E+15
小计
Subtotal
3郾 61E+22 3郾 73E+22 3郾 43E+22 4郾 91E+22 3郾 11E+22 3郾 77E+22 3郾 29E+22 3郾 42E+22 3郾 15E+22 3郾 11E+22
不可更新环境资源投入
Nonrenewable
净表土损失能值
Net value of loss of topsoil energy
6郾 25E+04 3郾 15E+20 3郾 84E+20 3郾 83E+20 3郾 81E+20 3郾 76E+20 3郾 74E+20 3郾 74E+20 3郾 71E+20 3郾 71E+20 3郾 71E+20
environmental resource 总环境能值投入
Total value of the environment
3郾 64E+22 3郾 77E+22 3郾 47E+22 4郾 95E+22 3郾 15E+22 3郾 81E+22 3郾 33E+22 3郾 46E+22 3郾 18E+22 3郾 15E+22
工业辅助能值投入
Purchased emergy
化肥
Fertilizer
4郾 88E+09 3郾 13E+22 3郾 14E+22 3郾 18E+22 3郾 18E+22 3郾 25E+22 3郾 51E+22 3郾 63E+22 3郾 66E+22 3郾 80E+22 3郾 85E+22
农药
Pesticide
1郾 62E+09 1郾 37E+20 1郾 39E+20 1郾 39E+20 1郾 41E+20 1郾 55E+20 1郾 77E+20 1郾 83E+20 1郾 59E+20 1郾 77E+20 1郾 83E+20
农用柴油
Agricultural diesel oil
6郾 60E+04 6郾 73E+20 7郾 00E+20 7郾 66E+20 7郾 92E+20 8郾 58E+20 9郾 37E+20 1郾 02E+21 1郾 03E+21 1郾 04E+21 1郾 11E+21
农用机械
Agricultural machinery
7郾 50E+07 5郾 42E+21 5郾 96E+21 6郾 37E+21 6郾 74E+21 7郾 19E+21 7郾 88E+21 8郾 63E+21 9郾 23E+21 9郾 98E+21 1郾 09E+22
农膜
Plastic sheeting
3郾 80E+08 7郾 71E+17 7郾 98E+17 8郾 47E+17 9郾 39E+17 9郾 99E+17 1郾 16E+18 1郾 17E+18 1郾 30E+18 1郾 34E+18 1郾 37E+18
农村用电
Rural electricity
1郾 59E+05 2郾 46E+21 2郾 55E+21 2郾 67E+21 2郾 85E+21 3郾 08E+21 3郾 29E+21 3郾 73E+21 4郾 35E+21 4郾 37E+21 4郾 67E+21
小计
Subtotal
4郾 00E+22 4郾 07E+22 4郾 17E+22 4郾 23E+22 4郾 38E+22 4郾 74E+22 4郾 99E+22 5郾 14E+22 5郾 36E+22 5郾 53E+22
有机能值投入
Organic emergy
劳力
Labor
3郾 80E+05 1郾 29E+23 1郾 29E+23 1郾 28E+23 1郾 26E+23 1郾 24E+23 1郾 23E+23 1郾 22E+23 1郾 21E+23 1郾 18E+23 1郾 17E+23
畜力
Animal
1郾 46E+05 1郾 05E+21 1郾 06E+21 1郾 05E+21 1郾 04E+21 1郾 07E+21 1郾 10E+21 1郾 12E+21 1郾 11E+21 1郾 04E+21 7郾 87E+20
种子
Seeds
6郾 60E+04 1郾 01E+21 9郾 87E+20 9郾 41E+20 9郾 05E+20 8郾 80E+20 9郾 96E+20 1郾 02E+21 1郾 04E+21 1郾 04E+21 1郾 01E+21
有机肥
Organic fertilizer
2郾 70E+07 7郾 67E+20 8郾 01E+20 8郾 25E+20 8郾 58E+20 8郾 90E+20 9郾 45E+20 9郾 88E+20 1郾 00E+21 9郾 13E+20 9郾 09E+20
小计
Subtotal
1郾 32E+23 1郾 32E+23 1郾 31E+23 1郾 29E+23 1郾 27E+23 1郾 26E+23 1郾 25E+23 1郾 24E+23 1郾 21E+23 1郾 20E+23
总辅助能值投入
Total auxiliary emergy
1郾 72E+23 1郾 73E+23 1郾 73E+23 1郾 71E+23 1郾 71E+23 1郾 74E+23 1郾 75E+23 1郾 75E+23 1郾 74E+23 1郾 75E+23
总能值投入
Total emergy input
2郾 08E+23 2郾 10E+23 2郾 08E+23 2郾 21E+23 2郾 03E+23 2郾 12E+23 2郾 08E+23 2郾 10E+23 2郾 06E+23 2郾 07E+23
*能值转化率的单位除化肥、农药、农膜为 sej·g-1外,其余都为 sej·j-1 Transformities units of the fertilizer, pesticides,and plastic sheeting were sej·g-1, the others were all sej·j-1. 下同 The
same below.
摇 摇 研究期间,不可更新工业辅助能值的投入已超
过总环境能值的投入,且超出的幅度越来越大,2008
年总环境能值的投入为 3郾 15E+22 sej,不可更新工
业辅助能值的投入为 5郾 53E+22 sej,后者是前者的
1郾 8 倍.说明湖南省农业生态系统的发展越来越依
赖于工业辅助能值投入,如果没有工业辅助能值的
支撑,湖南省农业生态系统的可持续发展将无法
维持.
2郾 3摇 湖南省农业生态系统能值产出结构的变化
1999—2008 年,湖南省农业生态系统能值产出
大幅增长,总能值产出由 1郾 36E+23 sej增至 1郾 69E+
23 sej.种植业、牧业、林业和渔业的量比关系由
1999 年的 61郾 4 颐 33郾 3 颐 3郾 1 颐 2郾 2 变为 2008 年的
58郾 3 颐 35 颐 4郾 1 颐 2郾 6.其中,种植业能值和牧业能值
的量比关系发生了明显的此消彼长的变化,种植业
能值比重由 61郾 4%降至 58郾 3% ,畜牧业能值比重由
33郾 3%增至 35郾 0% (表 4).这种结构性变化是在政
府农业政策的影响下,湖南省农业产业结构不断优
化的结果,也是系统生产效率大幅提高的另一重要
原因.尤其是畜牧业能值增长对系统生产效率的提
1052 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 朱玉林等: 湖南省农业生态系统能值演变与趋势摇 摇 摇 摇 摇
高发挥了重大作用,原因是随着经济的发展、国民收
入的提高,人们在吃的方面不但讲求“吃饱冶而且要
求“吃好冶,市场对畜牧业产品的需求越来越大,畜
牧业产品比种植业产品有更高的边际需求倾向,表
明牧业的产出能值超出种植业只是时间问题.
摇 摇 研究期间,湖南省种植业能值相对比重虽然有
所下降,但能值绝对量仍然呈增长趋势,由 1999 年
的 8郾 38E+22 sej增至 2008 年的 9郾 84E+22 sej,增幅
表 2摇 1999—2008 年湖南省农业生态系统能值产出
Table 2摇 Emergy output of agro鄄ecosystem in Hunan Province during 1999-2008
项目
Item
能值转化率
Transformity
能值产出 Emergy output (sej)
1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
种植业产出 谷物 Cereal 8郾 30E+04 3郾 63E+22 3郾 60E+22 3郾 33E+22 3郾 05E+22 2郾 99E+22 3郾 49E+22 3郾 77E+22 3郾 77E+22 3郾 77E+22 3郾 77E+22
Planting output 豆类 Bean 8郾 30E+04 8郾 00E+20 8郾 40E+20 9郾 41E+20 9郾 40E+20 8郾 61E+20 8郾 66E+20 6郾 22E+20 6郾 22E+20 6郾 22E+20 6郾 22E+20
薯类 Potato 8郾 30E+04 1郾 52E+21 1郾 56E+21 1郾 76E+21 1郾 85E+21 1郾 74E+21 1郾 71E+21 1郾 35E+21 1郾 35E+21 1郾 35E+21 1郾 35E+21
油料 Oil crop 6郾 90E+05 3郾 47E+22 3郾 71E+22 3郾 66E+22 3郾 18E+22 3郾 35E+22 3郾 72E+22 3郾 82E+22 3郾 82E+22 3郾 82E+22 3郾 82E+22
棉花 Cotton 1郾 90E+06 6郾 32E+21 6郾 11E+21 6郾 79E+21 5郾 47E+21 5郾 83E+21 7郾 29E+21 8郾 64E+21 8郾 64E+21 8郾 64E+21 8郾 64E+21
麻类 Hemp 8郾 30E+04 5郾 76E+19 9郾 70E+19 1郾 36E+20 1郾 89E+20 1郾 87E+20 1郾 89E+20 1郾 48E+20 1郾 48E+20 1郾 48E+20 1郾 48E+20
甘蔗 Cane 8郾 40E+04 3郾 79E+20 2郾 61E+20 3郾 75E+20 4郾 06E+20 3郾 20E+20 2郾 49E+20 1郾 70E+20 1郾 70E+20 1郾 70E+20 1郾 70E+20
烟叶 Tobacco 2郾 70E+04 5郾 25E+18 6郾 47E+18 6郾 28E+18 7郾 20E+18 7郾 22E+18 7郾 31E+18 7郾 46E+18 7郾 46E+18 7郾 46E+18 7郾 46E+18
蔬菜瓜果 Vegetable 2郾 70E+04 1郾 18E+21 1郾 18E+21 1郾 32E+21 1郾 45E+21 1郾 72E+21 1郾 70E+21 1郾 92E+21 1郾 92E+21 1郾 92E+21 1郾 92E+21
茶叶 Tea 2郾 00E+05 1郾 61E+20 1郾 64E+20 1郾 67E+20 1郾 75E+20 1郾 73E+20 1郾 91E+21 2郾 63E+20 2郾 63E+20 2郾 63E+20 2郾 63E+20
水果 Fruit 5郾 30E+05 2郾 43E+21 2郾 11E+21 6郾 97E+21 6郾 73E+21 7郾 20E+21 7郾 10E+21 9郾 39E+21 9郾 39E+21 9郾 39E+21 9郾 39E+21
小计 Subtotal 8郾 38E+22 8郾 54E+22 8郾 83E+22 7郾 95E+22 8郾 14E+22 9郾 31E+22 9郾 23E+22 9郾 69E+22 9郾 84E+22 9郾 84E+22
牧业产出 猪肉 Por 1郾 70E+06 3郾 13E+22 3郾 24E+22 3郾 35E+22 3郾 47E+22 3郾 57E+22 3郾 79E+22 4郾 04E+22 4郾 04E+22 4郾 04E+22 4郾 04E+22
Stock farming 牛肉 Beef 4郾 00E+06 2郾 45E+21 2郾 55E+21 2郾 65E+21 2郾 97E+21 3郾 27E+21 3郾 58E+21 3郾 16E+21 3郾 16E+21 3郾 16E+21 3郾 16E+21
output 羊肉 Mutton 2郾 00E+06 6郾 54E+20 7郾 33E+20 8郾 02E+20 9郾 32E+20 1郾 03E+21 1郾 11E+21 9郾 78E+20 9郾 78E+20 9郾 78E+20 9郾 78E+20
禽肉 Poultry 2郾 00E+06 5郾 39E+21 5郾 47E+21 5郾 86E+21 6郾 41E+21 6郾 82E+21 7郾 08E+21 6郾 91E+21 6郾 91E+21 6郾 91E+21 6郾 91E+21
兔肉 Rabbit 4郾 00E+06 2郾 20E+19 2郾 27E+19 2郾 48E+19 2郾 92E+19 3郾 88E+19 4郾 75E+19 6郾 46E+19 6郾 46E+19 6郾 46E+19 6郾 46E+19
牛奶 Milk 1郾 71E+06 6郾 70E+19 8郾 30E+19 1郾 45E+20 2郾 73E+20 4郾 13E+20 5郾 23E+20 5郾 87E+20 5郾 87E+20 5郾 87E+20 5郾 87E+20
蜂蜜 Honey 1郾 71E+06 2郾 43E+19 2郾 68E+19 3郾 86E+19 4郾 84E+19 4郾 41E+19 5郾 06E+19 4郾 95E+19 4郾 95E+19 4郾 95E+19 4郾 95E+19
蛋 Egg 1郾 71E+06 5郾 48E+21 5郾 78E+21 6郾 04E+21 6郾 49E+21 6郾 75E+21 6郾 93E+21 7郾 05E+21 7郾 05E+21 7郾 05E+21 7郾 05E+21
小计 Subtotal 4郾 54E+22 4郾 71E+22 4郾 91E+22 5郾 19E+22 5郾 41E+22 5郾 73E+22 6郾 05E+22 6郾 26E+22 5郾 92E+22 5郾 92E+22
林业产出 木材Wood 4郾 40E+04 1郾 85E+21 2郾 03E+21 2郾 06E+21 1郾 59E+21 2郾 14E+21 2郾 40E+21 4郾 54E+21 4郾 54E+21 4郾 54E+21 4郾 54E+21
Forestry output 竹材 Bamboo 4郾 40E+04 1郾 18E+20 1郾 48E+20 1郾 77E+20 1郾 97E+20 1郾 07E+20 1郾 17E+20 1郾 01E+20 1郾 01E+20 1郾 01E+20 1郾 01E+20
油桐籽 Tung seed 6郾 90E+05 1郾 17E+21 1郾 12E+21 1郾 08E+21 1郾 08E+21 1郾 00E+21 1郾 10E+21 1郾 02E+21 1郾 02E+21 1郾 02E+21 1郾 02E+21
油茶籽 Oleifera seed 8郾 60E+04 1郾 08E+21 1郾 12E+21 1郾 12E+21 1郾 20E+21 1郾 13E+21 1郾 27E+21 1郾 33E+21 1郾 33E+21 1郾 33E+21 1郾 33E+21
小计 Subtotal 4郾 23E+21 4郾 42E+21 4郾 43E+21 4郾 06E+21 4郾 37E+21 4郾 89E+21 5郾 07E+21 4郾 78E+21 6郾 99E+21 6郾 99E+21
渔业产出
Fisheries output
水产品
Aquatic product
2郾 00E+06 3郾 01E+21 3郾 22E+21 3郾 41E+21 3郾 62E+21 3郾 79E+21 4郾 04E+21 4郾 33E+21 4郾 33E+21 4郾 33E+21 4郾 33E+21
总能值产出
Total emergy output
1郾 36E+23 1郾 40E+23 1郾 45E+23 1郾 39E+23 1郾 44E+23 1郾 59E+23 1郾 62E+23 1郾 68E+23 1郾 65E+23 1郾 69E+23
表 3摇 1999—2008 年湖南省农业生态系统能值指标
Table 3摇 Emergy indices of agro鄄ecosystem in Hunan Province during 1999-2008
年份
Year
能值投资率
EIR
能值产出率
EYR
工业辅助能值比率
Purchased emergy
contribution ratio
有机辅助能值比率
Orgnic emergy
contribution ratio
环境负载率
ELR
可持续发展指数
Sustainable
development index
1999 4郾 73 0郾 79 0郾 19 0郾 63 1郾 12 0郾 71
2000 4郾 59 0郾 81 0郾 19 0郾 63 1郾 10 0郾 74
2001 4郾 98 0郾 84 0郾 20 0郾 63 1郾 23 0郾 68
2002 3郾 45 0郾 81 0郾 19 0郾 58 0郾 87 0郾 94
2003 5郾 43 0郾 84 0郾 22 0郾 63 1郾 42 0郾 59
2004 4郾 56 0郾 92 0郾 22 0郾 60 1郾 27 0郾 72
2005 5郾 24 0郾 93 0郾 24 0郾 60 1郾 53 0郾 61
2006 5郾 06 0郾 96 0郾 25 0郾 59 1郾 51 0郾 64
2007 5郾 48 0郾 95 0郾 26 0郾 59 1郾 71 0郾 55
2008 5郾 56 0郾 96 0郾 27 0郾 58 1郾 79 0郾 54
EIR:Emergy investment ratio; EYR:Emergy yield ratio; ELR:Environmental load ratio.
205 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
表 4摇 1999—2008 年湖南省农业生态系统能值产出结构
Table 4摇 Structure of emergy output of agro鄄ecosystem in
Hunan Province during 1999-2008 (%)
年份
Year
种植业比重
Proportion
of planting
牧业比重
Proportion of
stock farming
林业比重
Proportion
of forestry
渔业比重
Proportion
of fisheries
1999 61郾 4 33郾 3 3郾 1 2郾 2
2000 61郾 0 33郾 6 3郾 2 2郾 3
2001 60郾 8 33郾 8 3郾 1 2郾 3
2002 57郾 2 37郾 3 2郾 9 2郾 6
2003 56郾 7 37郾 6 3郾 0 2郾 6
2004 58郾 4 35郾 9 3郾 1 2郾 5
2005 56郾 9 37郾 3 3郾 1 2郾 7
2006 57郾 6 37郾 2 2郾 8 2郾 3
2007 60郾 8 33郾 2 3郾 5 2郾 5
2008 58郾 3 35郾 0 4郾 1 2郾 6
达 17郾 4% (表 2).研究期间种植业能值产出呈小幅
波动状态,且提高幅度不大,可能受到某种阀值的限
制,如自然环境能值(土壤、水分、阳光等)投入的有
限性和农业生产技术水平的有限性. 自然环境能值
投入的有限性是无法改变的,如果没有农业技术
(如新的杂交水稻)新的重大突破,则种植业能值产
出很难再有显著提高.因此,进一步提高种植业能值
产出,唯有继续优化能值投入结构和在种植业内部
进行结构上的进一步优化和调整.
在湖南省农业种植业中,谷物和油料所占比重
最大,棉花、水果、薯类次之,蔬菜瓜果、豆类、甘蔗、
茶叶、麻类和烟叶比重最小(表 2).对比种植业能值
产出总量的变动趋势可以看出,种植业能值产出波
动总体不大,说明湖南省农业产业结构调整力度不
大.湖南省种植业能值产出的波动受谷物、油料产出
的影响最大.
研究期间,湖南省种植业总的增长速度为
17郾 4%,其中水果的增长速度最快(286郾 3%),其次为
麻类(156郾 4%),然后分别是茶叶、蔬菜瓜果、烟叶和
棉花,而薯类、豆类和甘蔗则呈下降势态(表 5).
1999—2008 年,湖南省畜牧业能值产出呈一路
攀升的趋势,由 4郾 54E+22 sej增至 5郾 92E+22 sej,增
幅达 30郾 4% .由于牧业的增长带动了整个农业生态
系统能值产出的较大幅度提高,随着养殖规模的扩
大和人民生活水平的不断提高,牧业能值产出应该
还会有较大增长,将来有可能成为湖南省农业生态
系统的引擎和主导产业.
摇 摇 湖南省林业能值产出所占比重较小. 1999—
2008 年,湖南省林业能值产出呈不断增加的趋势,
尤其是从 2006 年开始,林业产出能值出现了较大增
长,说明随着国家退耕还林政策的进一步稳定实施,
湖南省林业能值产出的增长空间将更加广阔.
湖南省渔业能值产出比重最小,但增长速度很
快,由 1999 年的 3郾 01E + 21 sej 增至 2008 年的
4郾 33E+21 sej,增幅达 43郾 9% . 由于湖南省素有“鱼
米之乡冶的美称,具备鱼类养殖的自然优势,雨水充
足,对系统能值总产出的贡献较大,故这部分的产出
潜力非常大.
2郾 4摇 湖南省农业生态系统能值指标的变化
2郾 4郾 1 能值投资率摇 能值投资率是总辅助能值投入
与环境资源能值投入的比率. 1999—2008 年,湖南
省农业生态系统能值投资率从 4郾 73 上升到 5郾 56
(表 3),总体呈不断上升的趋势,但上升速度不明
显,与国际水平相比差距甚远(如 1989 年意大利农
业生态系统能值投资率为 7郾 55) [28] . 当前,湖南省
农业生态系统农业资源得不到高效利用,制约了农
业生产的发展,但总辅助能值投入还有较大的增长
空间.
2郾 4郾 2 能值产出率摇 能值产出率是总能值产出与总
辅助能值投入的比率.研究期间,湖南省农业生态系
统净能值产出率呈不断提高的趋势,由 1999 年的
0郾 79 上升至 2008 年的 0郾 96,说明随着湖南省农业
生态系统能值投入和产出结构的不断优化,系统能
值产出效率在不断提高,发展趋势良好.能值产出率
常被用来判断系统在获得经济输入能值上是否具有
优势,这在一定程度上反映了系统的可持续发展状
况. Odum 等[4]认为,该值应在1 ~ 6,如果该值小于
1,说明系统的产出不敷投入.据此说明,湖南省农业
生态系统表现出高投入、低产出的粗放型经济特征.
因此,改善系统的能值投入和产出结构、提高系统的
功能与效率是湖南省农业的主要任务.
表 5摇 1999—2008 年种植业各业增长速度
Table 5摇 Growth rate of the planting emergy output during 1999-2008 (%)
项目
Item
速度
Rate
项目
Item
速度
Rate
项目
Item
速度
Rate
项目
Item
速度
Rate
谷物 Cereal 3郾 8 薯类 Potato -10郾 7 棉花 Cotton 36郾 6 甘蔗 Cane -55郾 2
豆类 Bean -22郾 2 油料 Oil crop 10郾 1 麻类 Hemp 156郾 4 烟叶 Tobacco 42郾 2
蔬菜瓜果 Vegetable 62郾 5 茶叶 Tea 63郾 3 水果 Fruit 286郾 3 种植业 Planting 17郾 4
3052 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 朱玉林等: 湖南省农业生态系统能值演变与趋势摇 摇 摇 摇 摇
2郾 4郾 3 工业辅助能值比率、有机辅助能值比率 摇 工
业辅助能值比率是不可更新工业辅助能值投入与总
能值投入的比率.研究期间,湖南省农业生态系统工
业辅助能值投入比率总体呈快速上升的趋势,由
1999 年的 0郾 19 增加到 2008 年的 0郾 27,但总量上却
低于同期有机辅助能值投入水平(表 3).其原因主
要有两点:1)农业作为弱势产业,其整体回报率低于
第二和第三产业,农业投资项目的特点是受自然资源
和环境的影响大,投资周期长,风险因素多,农民自身
和非农投资者不愿将过多的资金投入到农业生产;2)
近 10年,国家对农业基础作用的重视、对“三农冶问题
的重视以及国家对农产品价格实行保护价,在一定程
度上提高了农民的生产和投资积极性.
有机辅助能值比率是可更新有机能值投入与总
能值投入的比率.研究期间,湖南省农业生态系统有
机辅助能值比率变化总体呈下降趋势,由 1999 年的
0郾 63 下降到 2008 年的 0郾 58(表 3),有机辅助能值
比率的变化趋势与工业辅助能值比率刚好相反,这
也是农业机械化、技术化的一种必然结果. 2006—
2008 年,湖南省农业生态系统有机辅助能值比率保
持在 58%的较高水平,说明湖南省农业机械化、现
代化之路还很长.在有机能值投入中,劳力能值占绝
对优势,而有机肥所占比例很小,2008 年有机肥与
工业辅助能中化肥的比例为 1 颐 181. 因此,在湖南
省农业工业化、工业辅助能值投入值比率上升的过
程中,需适当控制工业辅助能中化肥比重的增长,鼓
励有机辅助能值投入中有机肥的使用,这也是湖南
省建设生态农业、保护农业生态环境的要求.
2郾 4郾 4 环境负载率摇 环境负载率指不可更新环境资
源能值投入和不可更新工业辅助能值投入之和与可
更新环境资源能值投入的比率.研究期间,湖南省农
业生态系统的环境负载率呈缓慢上升趋势,由 1999
年的 1郾 12 上升到 2008 年的 1郾 79.湖南省农业生态
系统环境负载率不断上升的主要原因在于:1)可更
新的环境资源能值投入在不断减少,由 1999 年的
3郾 61E+22 sej降为 2008 年的 3郾 11E+22 sej,这是由
于工业化和城市化的影响,使农业用地面积有一定
程度的减少,特别是林地草地面积有所减少;2)不
可更新环境资源由 1999 年的 3郾 15E +20 sej 增至
2008 年的 3郾 71E+20 sej;3)随着农业工业化步伐的
加快,不可更新工业辅助能值投入在不断增加.湖南
省农业生态系统的环境负载率与 1998 年全国平均
水平(2郾 80)、日本 1990年水平(14郾 49)和意大利 1989
年水平(10郾 03) [28]相比还是较低的,说明湖南省在实
现农业现代化过程中还有一定的环境负载空间.
2郾 4郾 5 可持续发展指数 摇 可持续发展指数(ESI)指
能值产出率与环境负载率的比值,该指数能够较客
观地说明区域可持续发展能力,1域农业生态系统富有活力和发展潜力;ESI>10 是农
业经济不发达的象征,表明对资源的开发利用不够;
ESI<1 表明该区域农业生态系统属于高消费驱动型
生态系统,本地不可更新资源的利用较大.
1999—2008 年,湖南省农业生态系统可持续发
展指数从 0郾 71 下降到 0郾 54,并且一直处于小于 1 的
水平,说明湖南省农业总体属于高消费驱动型生态
系统,还不是富有活力和发展潜力的生态系统.研究
期间,湖南省农业生态系统 ESI 呈不断下降的趋势
(表 3).原因在于:2002 年以来,该系统的能值产出
率不断提高,但与之相对应的环境负载率也不断提
高,且提高速度更快. 相对于较高的环境负载率,湖
南省农业生态系统的能值产出率并不高,这与湖南
省农业资源特点的关系很大.湖南省山区、丘陵区面
积比较大,土地零碎化水平较高,人均耕地较少,不
利于农业机械化的开展,加上农村人口多、剩余劳动
力多,并且一度形成了农业生产兼业化的特点(即
承包土地主要由家庭妇女、老人承担的特殊现象),
对农业机械化和现代化产生排挤作用. 由于劳动生
产率很低,所以过多的人力能值投入并没有导致能
值产出相应的大幅提高. 在较高的环境负载率条件
下,较低的能值产出率导致相对较低的可持续发展
指数.
3摇 结摇 摇 论
在大量数据搜集、整理、分析基础上,本文利用
能值理论对湖南省农业生态系统的能值演变进行研
究,结果表明:研究期间,湖南省农业生态系统总体
上属于高消费驱动型生态系统,还不是富有活力和
发展潜力的生态系统,可持续发展水平不高,且湖南
省农业 ESI有不断下降的趋势.主要原因是虽然其
环境负载率和能值产出率均有不断上升的趋势,但
前者比后者的上升速度更快. 不可更新工业辅助能
值趋于增加,可更新有机能值趋于减少,农业生产过
度依赖于化肥等不可更新工业辅助能的贡献. 种植
业占绝对比重,但牧业、渔业、林业的能值产出增长
速度很快,农业能值产业结构在政府农业政策的影
响下不断优化.本文的能量转换系数和能值转换率
主要参考 Odum等[4]的研究成果,虽然能量转换系
数和能值转换率能满足大范围内的分析,但由于各
405 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
国和各地区生产水平与效益等因素存在一定差异,
可能造成一定误差,有待于通过进一步的研究去
改进.
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作者简介 摇 朱玉林,男,1968 年生,博士,教授. 主要从事生
态经济研究. E鄄mail: zh鄄y鄄lin@ 126. com
责任编辑摇 杨摇 弘
5052 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 朱玉林等: 湖南省农业生态系统能值演变与趋势摇 摇 摇 摇 摇