全 文 ：基于能值分析的辽宁省生态经济系统
可持续发展评价*
孙摇 玥摇 程全国**摇 李摇 晔摇 付摇 佳
(沈阳大学环境学院, 沈阳 110004)
摘摇 要摇 基于能值分析构建了包括能值流量、能值来源指标、社会亚系统评价指标、经济亚系
统评价指标、自然亚系统评价指标和综合指数等的辽宁省生态经济系统评价体系,全面评估
了 2000—2010 年辽宁省生态经济系统的发展趋势以及可持续性.结果表明: 2000—2010 年,
辽宁省总能值用量从 3440. 12伊1020 sej 增长到 7636. 33伊1020 sej,其中,2010 年不可更新资源
能值所占比重(68. 6% )最大;人均能值从 8. 32伊1015 sej增长到 17. 96伊1015 sej;能值自给率虽
然较高,却从 2000 年的 91. 1%下降到 2010 年的 79. 9% ;环境负荷率从 3. 22 提升到 7. 80;可
持续发展指数由 3. 47 降低到 0. 64;系统可持续发展性能由 6. 73 降低到 1. 56.表明辽宁省生
态经济系统呈现出不可持续发展的态势. 2010 年的辽宁省生态经济水平仅达到美国和日本
20 世纪 80 年代的水平.
关键词摇 生态经济摇 能值分析摇 辽宁省
文章编号摇 1001-9332(2014)01-0188-07摇 中图分类号摇 F062. 2; X171. 1摇 文献标识码摇 A
Assessment of eco鄄economic system sustainable development of Liaoning Province based on
emergy analysis. SUN Yue, CHENG Quan鄄guo, LI Ye, FU Jia (College of Environment, Shen鄄
yang University, Shenyang 110004, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. , 2014, 25(1): 188-194.
Abstract: By constructing an evaluation system based on emergy analysis which included emergy
flow, source of emergy index, social subsystem evaluation index, economic subsystem evaluation in鄄
dex, natural subsystem evaluation index and composite index, the development and sustainability of
the eco鄄economic system of Liaoning Province between 2000 and 2010 were evaluated. The result
showed that from 2000 to 2010, the total used emergy increased from 3440. 12 伊 1020 sej to
7636. 33伊1020 sej, among which the proportion of the nonrenewable emergy in 2010 occupied the
most in the total by 68. 6% , and the emergy per capita increased from 8. 32伊1015 sej to 17. 96伊1015
sej. The emergy self鄄support ratio in the system was generally higher, while it dropped from 91. 1%
in 2000 to 79. 9% in 2010. The emergy loading ratio increased from 3. 22 to 7. 80, the emergy sus鄄
tainable index dropped from 3. 47 to 0. 64, and the emergy index for sustainable development de鄄
creased from 6. 73 to 1. 56. It suggested the eco鄄economic system of Liaoning Province presented an
unsustainable development trend. The development level of Liaoning in 2010 merely equaled to the
level of Japan and America in the 1980s.
Key words: eco鄄economic; emergy analysis; Liaoning Province.
*国家社会科学基金重点项目(09AZD026)、国家科技支撑计划项目
(2011BAJ06B04)和辽宁省教育厅创新团队项目(LT2010073)资助.
**通讯作者. E鄄mail:chengqg2011@ 163. com
2013鄄06鄄20 收稿,2013鄄11鄄12 接受.
摇 摇 生态经济是实现经济腾飞与环境保护、物质文
明与精神文明、自然生态与人类生态的高度统一和
可持续发展的经济. 如何做到生态经济的可持续发
展、如何平衡生态与经济之间的发展问题,已经成为
生态经济学的研究热点. 许多学者对人类资源及环
境的可持续发展进行了大量研究,对区域生态经济
系统的评价方法也从定性分析逐步发展为定量分
析[1],如能值分析等[2] . 能值分析理论由美国生态
学家 Odum创立,对城市生态经济系统的能值研究
始于对美国佛罗里达州迈阿密市的能值分析,随后
意大利、瑞典、澳大利亚等于 20 世纪 90 年代迅速开
展了能值研究[2] . 20 世纪 90 年代初,隋春花和蓝盛
应 用 生 态 学 报摇 2014 年 1 月摇 第 25 卷摇 第 1 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 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Jan. 2014, 25(1): 188-194
芳[3]首次把能值理论和研究方法引入到中国,随后
广泛应用到城市、农业、经济等多个领域. Lan 和
Odum[4]对香港经济与环境的能值进行分析,结果表
明香港在自然资源和社会资源方面稍有欠缺,在经
济发展方面具有很强的竞争优势,但在未来的发展
中,自然资源和社会资源会对经济发展有所制约.严
茂超和 Odum[5]对西藏的生态资源进行能值分析指
出,水资源对未来西藏的可持续发展将有着非常重
要的意义.隋春花和蓝盛芳[6]、李海涛和严茂超[7]、
张颖聪和杜受祜[8]分别定量分析了广州、江西和四
川的资源环境、经济活动以及农业生产的真实价值,
并用于制定可持续发展战略和经济发展方针. 李敏
等[9]对污水处理系统环境影响进行了能值分析,结
果表明水体污染物的环境影响能值远大于大气污染
物.以往的研究多从国家、地区尺度对生态经济系统
进行分析,但对于整个生态经济发展的综合评价较
少.本文对 2000—2010 年辽宁省生态系统经济系统
发展情况进行分析,旨在探讨辽宁省近十年内的生
态经济系统现状和发展趋势,以期为辽宁省生态经
济系统的发展规划提供理论支持和科学依据.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
辽 宁 省 ( 38毅 43忆—43毅 26忆 N, 118毅 53忆—
125毅46忆 E)位于中国东北地区南部,面积 14. 8伊104
km2,人口 4375 万[10] .辽宁为中国重工业发达地区,
居全国前列的己探明储量矿种有铁、锰、石油、天然
气等.全省境内雨热同季,日照丰富,积温较高,冬长
夏暖,春秋季短,四季分明,年日照时数 2100 ~
2600 h,年均气温 7 ~ 11 益,最高气温 30 益,最低气
温-30 益,年降水量约 400 mm.近年来,辽宁省经济
保持平稳增长,GDP 从 2000 年的 4669. 1 亿元增长
到 2010 年的 18457. 3 亿元,增幅接近 400% ,经济总
量稳居全国第 7 位.
1郾 2摇 数据来源
本文的原始数据来源于中国统计年鉴(2001—
2011) [11]和辽宁统计年鉴(2001—2011) [12] .
1郾 3摇 研究方法
1郾 3郾 1 能值分析方法摇 能值指一种流动或存储的能
量中所包含的另一种形式的能量数量[13] .自然界中
任何形式的能源最根本是都源于太阳能,所以在实
际的应用中可以以太阳能值( solar emergy)为基准
来衡量各种能量的能值.以能值为基准,可以比较不
同类型、不同等级的能量真实价值;通过能值转换
率,可以把不同种类、不可比较的能量转换为能值统
一比较[14] .本文关于生态经济系统能值分析的基本
步骤如下[15-18]:1)资料收集:通过调查、测定、计算,
收集与辽宁省相关的自然环境、地理及经济等各种
资料,分析研究区生态经济系统运行的主要成分和
能值流,建立包括国内生产总值、人口、能源等主要
表 1摇 辽宁省生态经济系统能值评估体系
Table 1摇 Emergy evaluation indices of eco鄄economic system in Liaoning Province
指摇 标 Index 计算公式 Calculting formula
能值流量指标 可更新能源能值 Renewable emergy (R, sej)
Emergy flow index 不可更新资源能值 Nonrenewable emergy (N, sej)
输入能值 Input emergy ( I, sej)
输出能值 Output emergy (O, sej)
总能值用量 Total used emergy (U, sej) U=R+N+I
能值来源指标 能值自给率 Emergy self鄄support ratio (ESR, % ) ESR=(R+N) / U
Emergy source index 可更新能值比率 Renewable emergy ratio (RER, % ) RER=R / U
社会亚系统评价指标 人均能值 Emergy per person (EPP, sej·cap-1) EPP=U / P
Social subsystem evaluation 能值密度 Emergy per area (EPA, sej·m-2) EPA=U / area
index 人口承载量上限 Population carrying capacity (PCCup) PCC上 =8PCC下
人口承载量下限 Population carrying capacity (PCCdown) PCC下 =(R / U)P
经济亚系统评价指标 能值产出率 Emergy yield ratio (EYR) EYR=U / I
Economic subsystem 能值与货币的比率 Emergy and dollar ration (F, sej· $ -1) f=U / GDP
evaluation index 能值交换率 Emergy exchange ration (EER) ELR=( I+N) / R
自然亚系统评价指标 废弃物能值比率 Emergy waste ratio (EWR) EWR=W / U
Natural subsystem 环境负荷率 Emergy loading ratio (ELR) ELR=( I+N) / R
evaluation index 废弃物能值 Emergy wast (W, sej)
综合指数 可持续发展指数 Emergy sustainable index (ESI) ESI=EYR / ELR
Composite index 评价系统可持续发展性能 Emergy index for sustainable development (EISD) EISD-EYR伊EER / ELR
9811 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 孙摇 玥等: 基于能值分析的辽宁省生态经济系统可持续发展评价摇 摇 摇 摇 摇 摇
能值流在内的基础资料库[19] . 2)编制各种能值分析
表.列出研究系统的主要能量来源指标;收集能值分
析表中各类别资源能量流(物质流)的原始数据,查
找能值转换率;建立能值分析指标体系,并根据系统
的能量流和物质流数量动态及它们之间的数量关
系[20],分析辽宁省生态经济系统.
1郾 3郾 2 能值分析指标体系 摇 采用能值分析方法,参
考 Odum[15]的研究成果以及马世骏和王如松[21]研
究城市复合生态系统而拟建的能值指标体系,并结
合 Brown和 Ulgiati[22]提出的 ESI 标准、以及系统可
持续发展性能的能值指标[23],构建由能值流量、能
值来源指标、社会亚系统评价指数、经济亚系统评价
指标、自然亚系统评价指标和综合指数 6 个方面组
成的评估体系[13,15,24],综合评价辽宁省生态经济系
统发展状况,各项指标内容见表 1.
1郾 4摇 数据处理
基于原始数据,并借助各能量折算系数计算相
应的能量,将计算出的能量通过能值转换率得出相
应的太阳能值.
太阳能值的计算公式为:
太阳能值=能量(或物质或价值)伊能值转换率
采用 Microsoft Excel软件对文中数据进行分析
并绘图.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 辽宁省生态经济系统的能值流量
2000—2010 年,在整个生态经济系统中,辽宁
省可更新资源能值(R)的增幅不大,而不可更新资
源能值(N)和输入能值( I)都出现了成倍的增长,其
中,不可更新资源能值的增幅尤其明显,2010 年不
可更新资源能值占总能值用量的68. 6% (图1) .由
图 1摇 2000—2010 年辽宁省生态经济系统的能值流量
Fig. 1摇 Emergy flow of eco鄄economic system in Liaoning Prov鄄
ince from 2000 to 2010.
R: 可更新资源能值 Renewable emergy; N:不可更新资源能值 Nonre鄄
newable emergy; I:输入能值 Input emergy; O:输出能值 Output emer鄄
gy; U: 总能值用量 Total used emergy.
此可以看出,辽宁省总能值用量主要依靠不可更新
资源,属于高资源消耗型经济生态模式,从可持续发
展的角度来说,辽宁省生态经济系统的发展主要依
赖于对不可更新资源的开发与利用,从而制约了可
持续发展空间.
2郾 2摇 辽宁省生态经济系统的能值来源指标
能值自给率(ESR)可用来评价自然生态环境对
某一地区的支持能力;可更新资源能值比率(RER)
可用来判断某地区自然生态环境的潜力. 由图 2 可
以看出,2000—2010 年,辽宁省 ESR 从 91. 1%下降
到 80. 0% ,RER从 23. 7%下降到 11. 4% ,输入能值
与自有能值之比从 9. 8%增长到 25. 1% . 从能值来
源指标的角度来看,辽宁省自然资源非常丰富,对其
整个生态经济系统具有很强的支持能力,但由于过
度依赖自然资源导致自然生态环境潜力不足,所以
更有效地利用现有资源是当今的首要任务,以确保
整个生态经济系统摆脱高资源消耗型、粗放型的经
济发展模式,走上可持续发展的道路.
2郾 3摇 辽宁省生态经济系统的社会亚系统评价指标
人均能值量(EPP)是某一地区生活水平与质量
的标志;能值密度(EPA)可用来评价能值集约度的
强度;人口承载量(PCC)指现有环境水平下的可容
纳人口量. 2000—2010 年,辽宁省的 EPP 从 8. 32 伊
1015 sej·cap-1提高到 17. 96伊1015sej·cap-1,EPA从
2. 33伊1012 sej·m-2提高到 5. 18伊1012 sej·m-2,PCC
的上限数从 7830. 33 万人降低到 3865. 64 万人,
PCC的下限数从 978. 79 万人降低到 483. 20 万人
(图 3).从社会亚系统评价指标来看,研究期间,辽
宁省的人民生活水平与质量得到了大幅提高,能值
集约度也得到加强,但 PCC 在 10 年内缩减了近一
半 ,表明生态环境遭到了严重破坏,2010年辽宁省
图 2摇 2000—2010 年辽宁省生态经济系统的能值来源指标
Fig. 2摇 Indices emergy sourse of eco鄄economic system in Liaon鄄
ing Province from 2000 to 2010.
ESR: 能值自给率 Emergy self鄄support ratio; RER:可更新能值比率
Renewable emergy ratio.
091 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 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 25 卷
图 3摇 2000—2010 年辽宁省生态经济系统的社会亚系统评
价指标
Fig. 3 摇 Social subsystem evaluation indices of eco鄄economic
system in Liaoning Province from 2000 to 2010.
PCC: 人口承载力 Population carrying capacity.
人口为 4375 万人,已经超过了 PCC 的上限,表明整
个生态环境经济系统处于一种过度饱和状态.
2郾 4摇 辽宁省生态经济系统的经济亚系统评价指标
能值产出率(EYR)是衡量系统产出贡献大小
的指标,其值越高,表明系统生产出来的产品能值
(产出能值)越高,即系统的生产效率越高;能值货
币比率( f)是从能值角度来衡量的财富价值,指系统
中流通货币的购买能力,即某一地区经济现代化的
程度,其值越小,说明该地区经济现代化的程度越
高;能值交换率(EER)又称为能值受益率,可通过
系统中对外贸易能值的得失情况来反映整个系统的
经济发达程度[25],一般而言,该值越大,说明系统在
对外贸易中的地位越有利,其系统经济相对越发达.
从图 4 可以看出,辽宁省的能值产出率从 2000 年的
11. 19 降低到 2010 年的 4. 98;能值货币比率从 2000
年的4 . 64 伊1012 sej· $ -1降低到2010年的2 . 55 伊
图 4摇 2000—2010 年辽宁省生态经济系统的经济亚系统评
价指标
Fig. 4摇 Economic subsystem evaluation indices of eco鄄economic
system in Liaoning Province from 2000 to 2010.
EYR: 能值产出率 Emergy yield ratio; EER: 能值交换率 Emergy ex鄄
change ratio.
1012 sej· $ -1;能值交换率仅在 2006 年出现了的下
降,总体表现为攀升趋势. 研究期间,辽宁省的输入
能值增长了近 4 倍,而总能值从仅增长了 1 倍,远不
如 GDP的增长速度,以至于出现了 EYR 降低的趋
势,说明辽宁省整个生态系统的生产效率正在降低,
但从 f和 EER来说,辽宁省的经济现代化程度有了
明显提高,对外贸易的地位开始占有非常有利的地
位,但能源生产与利用的效率不高,大量的不可更新
资源遭到了浪费.
2郾 5摇 辽宁省生态经济系统的自然亚系统评价指标
废弃物能值比率(EWR)指系统对于废弃物的
利用率;环境负荷率(ELR)反映了系统环境的承压
程度,其值越高,说明系统的不可更新资源消耗量越
大,自组织程度越低,对环境造成的压力越大,反之
亦然.由图 5 可以看出,2000—2010 年,辽宁省废弃
物能值比率处于一种稳定的状态,废弃物的利用率
没有发生太大变化,环境负荷率则从 3. 22 提高到
7. 80,表明系统经济发展程度的提高并不是依靠废
弃物利用率的提高,而主要依靠不可更新资源的大
量消耗,这样就对环境造成了很大压力.
2郾 6摇 辽宁省生态经济系统的综合指数
美国生态学家 Brown 和意大利生态学家
Ulgiati[20]提出可持续发展指数(ESI)并确定其量化
1911 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 孙摇 玥等: 基于能值分析的辽宁省生态经济系统可持续发展评价摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 2摇 辽宁省生态经济系统各项指标与其他地区的对比
Table 2摇 Comparison of eco鄄economic system indicators between Liaoning Province and others
国家和地区
Countries and states
总能值用量
U
(伊1020 sej)
能值自给率
ESR
(% )
人均能值
EPP(伊1015
sej·cap-1)
能值密度
EPA(伊1012
sej·m-2)
能值与货币
的比率 f
(伊1020 sej· $ -1)
能值交换率
EER
(% )
可持续
发展指数
ESI
辽宁省 Liaoning Province (2010) 7636. 33 79. 9 17. 96 5. 18 2. 55 2. 4 0. 64
黑龙江省 Heilongjiang Province (2010) [25] 4440 93. 8 11. 59 9. 8 2. 77 0. 2 1. 51
贵州省 Guizhou Province (2010) [26] 10800 99. 5 13. 3 2. 86 8. 2 0. 19
世界 World (1983) [29] 202400 4. 05 4. 05
日本 Japan (1988) [5] 15300 31 12. 64 2. 14 4. 2
美国 America (1983) [29] 66400 77 29. 25 7 2. 55 2. 2
图 5摇 2000—2010 年辽宁省生态经济系统的自然亚系统评
价指标
Fig. 5 摇 Natural subsystem evaluation indices of eco鄄economic
system in Liaoning Province from 2000 to 2010.
EWR: 废弃物能值比率 Emergy waste ratio; ELR: 环境负荷率 Emergy
leading ratio.
图 6摇 2000—2010 年辽宁省生态经济系统的综合指数
Fig. 6 摇 Composite indices of eco鄄economic system in Liaoning
Province from 2000 to 2010.
ESI: 可持续发展指数 Emergy sustainable index; EISD:评价系统可持
续发展性能 Emergy index for sustainable development.
标准,ESI<1 为发达国家,1随后,陆宏芳等[26]对 ESI 进行改进,加入了能值交
换率得出一个可同时兼顾社会经济效益与生态环境
压力的系统可持续发展的复合型评价指标———评价
系统可持续发展性能(EISD),EISD 值越高,表明单
位环境压力下的社会经济效益越高,在可持续发展
的长远尺度上越具竞争优势. 2008 年开始,辽宁省
的 ESI<1,但 EISD 值却在逐年降低(图 6),说明虽
然辽宁省达到了发达地区的水平,但由于输入能值
远大于输出能值,不可更新能源过度的开发和浪费
所导致的结果就是长期的可持续发展竞争优势逐渐
下降.
2郾 7摇 系统能值分析比较
由表 2 可以看出,辽宁省 2010 年能值自给率
(ESR ) 远低于黑龙江省 ( 2010 ) [27] 和贵州省
(2010) [28] .相对于黑龙江和贵州两省来说,辽宁省
无论是在总能值上,还是在可更新能值与不可更新
能值上都具有优势,但在资源自给自足的能力和系
统内的资源开发能力远不如上述两省,并对进口能
源具有较强的依赖性. 辽宁省人均能值(EPP)的保
有量相对较多、能值密度(EPA)的保有量处于中等
水平,表明 2010 年辽宁省的现代化经济程度高于贵
州省,与黑龙江省基本处于同一水平线,但仅达到了
日本 1988 年和美国 1983 年的程度,有待于进一步
发展.
3摇 讨摇 摇 论
本文将马世骏和王如松[21]提出的城市复合生
态系统理论与 Brown和 Ulgiati[22]提出的 ESI标准相
结合,建立了辽宁省生态经济系统能值评价体系,对
辽宁省生态经济系统进行了综合性的评估. 结果表
明,2000—2010 年,辽宁省生态经济系统总能值成
倍增长,主要源于对不可更新能源的消耗;在能值来
源指标方面,虽然辽宁省的自然资源非常丰富,但由
于不可更新能源的过度开发利用使得自然的不可更
291 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 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 25 卷
新能源迅速减少,导致未来发展的可持续性差;在社
会亚系统评价指标方面,无论是从 EPP、EPA 还是
PCC的角度来看,辽宁省生态环境均遭到了严重破
坏,并且整个生态经济系统处于过度饱和状态;在经
济亚系统评价指标方面,辽宁省经济明显提高,但提
升空间还很大.综合来看,辽宁省已经步入了现代化
发展的进程,但为了在长远尺度上实现可持续发展,
亟需降低对不可更新能源的过度开发和浪费.
生态经济系统能值分析可评价一个城市或地区
的生态资源和经济发展在一段时间内所发生的变化
和发展趋势.当今的辽宁省生态经济系统属于资源
高耗型、粗放型的经济发展模式,从可持续发展的角
度来说是极其不利的,应从以下 3 方面改进:1)辽
宁省具有丰富的生态资源,为辽宁省的经济发展提
供了强有力的支持,但辽宁省的经济发展不能光靠
山吃山,要加强对资源的引进与利用,这样不仅可以
发展对外交流,也能缓解对本地区生态资源开发利
用的压力;2)辽宁省在资源利用方面表现为利用率
低下,导致资源严重浪费,只有从改变现有的生产模
式出发,逐步建立高效的、科学的、现代化的管理生
产模式,提高资源利用率,才能达到持续发展的目
的;3)辽宁省属于老工业基地,2000—2010 年不可
更新资源的超常利用,虽然带来了一定经济利益,但
也对环境造成了相当程度的破坏,亟需探索一条符
合辽宁省当前快速工业化和城市化的低碳发展
之路.
能值分析方法将环境要素纳入能值计算范畴,
在评价指数中体现了环境及其服务功能对经济发展
的贡献,弥补了传统 GDP 评价的不足[18] .但能值分
析也存在着一些亟待解决的问题:1)统计数据的不
可靠性和不统一性. 能值分析需要大量的数据做支
撑,这些数据主要来自于统计数据,由于历史数据研
究跨越时间长、数据口径不统一,统计数据的可靠性
尚有待商榷;2)能值转换率的确定是能值分析的重
点和难点.在应用能值转换率时,往往采用前人的研
究结果,由于研究区域不同,自然、社会、经济等方面
都存在差异,能值转换率是否完全适用尚需考证;
3)如何建立一个适用性强且完善的综合指标体系
尚需不断探索.
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作者简介摇 孙摇 玥,女,1983 年生,硕士研究生.主要从事环
境可持续发展与规划研究. E鄄mail: lydia_sunyue@ hotmail.
com
责任编辑摇 杨摇 弘
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