全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 31 卷 第 11 期摇 摇 2011 年 6 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
微生物介导的碳氮循环过程对全球气候变化的响应 沈菊培,贺纪正 (2957)……………………………………
巢湖蓝藻水华形成原因探索及“优势种光合假说冶 贾晓会,施定基,史绵红,等 (2968)………………………
我国甜菜夜蛾间歇性暴发的非均衡性循环波动 文礼章,张友军,朱摇 亮,等 (2978)……………………………
庞泉沟自然保护区华北落叶松林的自组织特征映射网络分类与排序
张钦弟,张金屯,苏日古嘎,等 (2990)
……………………………………………
…………………………………………………………………………
上海大莲湖湖滨带湿地的生态修复 吴摇 迪,岳摇 峰,罗祖奎,等 (2999)…………………………………………
芦芽山典型植被土壤有机碳剖面分布特征及碳储量 武小钢,郭晋平,杨秀云,等 (3009)………………………
土壤微生物群落结构对中亚热带三种典型阔叶树种凋落物分解过程的响应
张圣喜,陈法霖,郑摇 华 (3020)
……………………………………
…………………………………………………………………………………
中亚热带几种针、阔叶树种凋落物混合分解对土壤微生物群落碳代谢多样性的影响
陈法霖,郑摇 华,阳柏苏,等 (3027)
…………………………
……………………………………………………………………………
桂西北喀斯特峰丛洼地表层土壤养分时空分异特征 刘淑娟, 张摇 伟, 王克林, 等 (3036)……………………
重金属 Cd胁迫对红树蚬的抗氧化酶、消化酶活性和 MDA含量的影响
赖廷和,何斌源,范航清,等 (3044)
…………………………………………
……………………………………………………………………………
海南霸王岭天然次生林边缘效应下木质藤本与树木的关系 乌玉娜,陶建平,奚为民,等 (3054)………………
半干旱黄土丘陵区不同人工植被恢复土壤水分的相对亏缺 杨摇 磊,卫摇 伟,莫保儒,等 (3060)………………
季节性干旱对中亚热带人工林显热和潜热通量日变化的影响 贺有为,王秋兵,温学发,等 (3069)……………
新疆古尔班通古特沙漠南缘多枝柽柳光合作用及水分利用的生态适应性 王珊珊,陈摇 曦,王摇 权,等 (3082)…
利用数字图像估测棉花叶面积指数 王方永,王克如,李少昆,等 (3090)…………………………………………
野生大豆和栽培大豆光合机构对 NaCl胁迫的不同响应 薛忠财,高辉远,柳摇 洁 (3101)………………………
水磷耦合对小麦次生根特殊根毛形态与结构的影响 张摇 均,贺德先,段增强 (3110)…………………………
应用物种指示值法解析昆嵛山植物群落类型和植物多样性 孙志强,张星耀,朱彦鹏,等 (3120)………………
基于 MSIASM方法的中国省级行政区体外能代谢分析 刘摇 晔,耿摇 涌,赵恒心 (3133)………………………
不同生态区烟草的叶面腺毛基因表达 崔摇 红,冀摇 浩,杨惠绢,等 (3143)………………………………………
B型烟粉虱对 23 种寄主植物适应度的评估和聚类分析 安新城,郭摇 强,胡琼波 (3150)………………………
杀虫剂啶虫脒和毒死蜱对捕食蜘蛛血细胞 DNA的损伤作用 李摇 锐,李生才,刘摇 佳 (3156)…………………
杀真菌剂咪鲜安对萼花臂尾轮虫的影响 李大命,陆正和,封摇 琦,等 (3163)……………………………………
长、短期连续孤雌生殖对萼花臂尾轮虫生活史和遗传特征的影响 葛雅丽,席贻龙 (3170)……………………
专论与综述
区域景观格局与地表水环境质量关系研究进展 赵摇 军, 杨摇 凯,邰摇 俊,等 (3180)…………………………
露水对植物的作用效应研究进展 叶有华,彭少麟 (3190)…………………………………………………………
葡萄座腔菌科研究进展———鉴定,系统发育学和分子生态学 程燕林,梁摇 军,吕摇 全,等 (3197)……………
人工林生产力年龄效应及衰退机理研究进展 毛培利,曹帮华,田文侠,等 (3208)……………………………
树木年轮在干扰历史重建中的应用 封晓辉,程瑞梅,肖文发,等 (3215)…………………………………………
植物中逆境反应相关的 WRKY转录因子研究进展 李摇 冉,娄永根 (3223)……………………………………
研究简报
三江源地区高寒草原土壤微生物活性和微生物量 任佐华,张于光,李迪强,等 (3232)…………………………
3 种黑杨无性系水分利用效率差异性分析及相关 ERECTA基因的克隆与表达
郭摇 鹏,夏新莉,尹伟伦 (3239)
…………………………………
…………………………………………………………………………………
猕猴桃园节肢动物群落重建及主要类群的生态位 杜摇 超,赵惠燕,高欢欢,等 (3246)…………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*298*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*33*
室室室室室室室室室室室室室室
2011鄄06
封面图说: 盘锦市盘山县水稻田———盘锦市位于辽宁省西南部,自古就有“鱼米之乡冶的美称。 这里地处温带大陆半湿润季风
气候,有适宜的温度条件和较长的生长期以供水稻生长发育,农业以种植水稻为主,年出口大米达 1 亿多公斤,是国
家级水稻高产创建示范区和重要的水稻产区。
彩图提供: 沈菊培博士摇 中国科学院生态环境研究中心摇 E鄄mail:jpshen@ reccs. ac. cn
生 态 学 报 2011,31(11):3133—3142
Acta Ecologica Sinica
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基金项目:中国科学院百人计划项目(08YBR1119S); 辽宁省自然科学基金 (20092078)
收稿日期:2010鄄02鄄06; 摇 摇 修订日期:2010鄄08鄄20
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: liuye@ iae. ac. cn
基于 MSIASM方法的中国省级行政区
体外能代谢分析
刘摇 晔1,*, 耿摇 涌1,赵恒心1, 2
(1. 中国科学院污染生态与环境工程重点实验室, 中国科学院沈阳应用生态研究所循环经济与产业生态学研究组,沈阳摇 110016;
2. 中国科学院研究生院, 北京摇 100039)
摘要:通过社会代谢多尺度综合分析方法,采用社会不同层次人类活动时间、体外能代谢率与人类活动的社会开支和体外能的
社会开支等指标,评价我国北京、天津、河北、山西、内蒙古自治区、辽宁、黑龙江、上海、福建、山东、河南、湖南、陕西、甘肃、宁夏
回族自治区、新疆维吾尔自治区、吉林、江苏、浙江、安徽、江西、湖北、广东、广西壮族自治区、海南、重庆、四川、贵州、云南和青海
30个省级行政区的社会可持续发展水平,并通过因子分析和相关分析方法,识别限制区域可持续发展的因素。 结果表明,社会
代谢多尺度综合分析方法适合于中国省级行政区的可持续发展评价;与 2003 年相比,2007 年我国各省级单位的社会生产和消
费水平普遍提高。 在内蒙古自治区,矿业的迅速发展及其对工业和服务业的剧烈带动作用,造成了体外能代谢改善水平高于全
国其他省级行政区。 在海南省,整体工业化水平不高,以农业和旅游业为主的产业特点,使其体外能代谢的改善水平低于全国
其他省级行政区。 在江西和贵州,生产性行业发展过快,而服务业发展的和人民生活水平改善的滞后,导致生产部门体外能代
谢水平提高,而消费部门体外能代谢水平下降。 在河北、青海和新疆维吾尔自治区,社会各行业均发展较快,而人民生活水平的
改善较慢,使其付薪部门体外能代谢水平提高,而家庭部门体外能代谢水平下降。 在安徽和广西壮族自治区,农业生产发展和
消费水平提高较快,而工业生产水平和服务业发展有所降低,使其非农生产部门体外能代谢水平下降,而农业和家庭部门的体
外能改善水平提高。 在山西和上海地区,工业、服务业的发展和人民生活水平改善较快,而农业生产发展较慢,导致非农部门和
家庭的体外能代谢水平提高,而农业部门的体外能代谢水平有所降低。 资本和技术聚集是我国大部分地区社会发展的重要影
响因素。 北京、天津、河北、山西、内蒙古自治区、辽宁、黑龙江、上海、福建、山东、河南、湖南、陕西、甘肃、宁夏回族自治区和新疆
维吾尔自治区仍需加大力度调整地区产业结构;吉林、江苏、浙江、安徽、江西、湖北、广东、广西壮族自治区、海南、重庆、四川、贵
州、云南和青海继续加大资本技术的引进力度,以解决个省级行政区经济发展中的资本技术聚集与区域产业结构的不协调问
题。 而且,2007 年中国省级行政区社会代谢表现异常,大多数省级行政区社会开支并未随社会发展而增加,社会负担表现为自
南方向北方转移的倾向;内蒙古、宁夏和新疆 3 个矿产资源丰富的省级行政区的经济发展使当地环境承压过重。 30 个省级行
政区中只有上海接近中等发达国家水平,大部分省级行政区仍处于发展中国家水平,对这些国家和地区曾遇到的不可持续发展
问题应引以为戒。
关键词:社会代谢多尺度综合评估方法; 中国; 省级行政区; 可持续发展
Societal metabolism for chinese provinces based on multi鄄scale integrated
analysis of societal metabolism(MSIASM)
LIU Ye1,*, GENG Yong1, ZHAO Hengxin1,2
1 Key Laboratory of Pollution Ecology and Environmental Engineering & International Research Center for Circular Economy and Industrial Ecology, Institute
of Applied Ecology, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China
2 Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China
Abstract: This study adopted the method of multi鄄scale integrated analysis of societal metabolism (MSIASM) to evaluate
societal sustainable development levels of 30 provinces of China, including Beijing, Tianjin, Hebei, Shanxi, Inner
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Mongolia, Liaoning, Heilongjiang, Shanghai, Fujian, Shandong, Henan, Hunan, Shaanxi, Gansu, Ningxia, Xinjiang,
Jilin, Jiangsu, Zhejiang, Anhui, Jiangxi, Hubei, Guangdong, Guangxi, Hainan, Chongqing, Sichuan, Guizhou,
Yunnan, and Qinghai by the indicators of human activity, exosomatic energy rate, overhead of human activity and overhead
of exosomatic energy in different levels. Combining the methods of complete decomposition analysis and MSIASM, we
identified the constraints for the sustainable development of 30 Chinese provinces. The results showed that MSIASM was
appropriate to evaluate the sustainable development for 30 Chinese provinces. Compared with 2003, in 2007, the levels of
productive and consumption level generally increased. In Inner Mongolia, the rapid growth of mineral industry promoted
intense development for the industry and services, so the general level of social metabolism was higher than other provinces.
In Hainan, the overall industrial level kept not high and main industries were still agriculture and tourism, so the general
level of social metabolism was lower than other provinces. In Jiangxi and Guizhou, the development of productive industry
was too fast, and the development of services and improvement of living condition was too slow, so metabolism level in
productive sector increased and metabolism level in consumption sector decreased. In Hebei, Qinghai and Xinjiang, the
development of industries in social economic was too fast, and the improvement of living condition was too slow, so
metabolism level in paid work sector increased and metabolism level in household sector decreased. In Anhui and Guangxi,
the development of agriculture and the improvement of living condition was too fast, and the development of industry and
service was too slow, so metabolism level in non鄄agriculture productive sector increased and metabolism level in agriculture
and household sector decreased. In Shanxi and Shanghai, the development of non鄄agriculture industry and the improvement
of living condition were too fast, and the development of agriculture was too slow, so metabolism level of non鄄agriculture
sector increased and metabolism level of agriculture sector decreased. The cluster of capital and technology was the
important impacting factor for social sustainable development of 30 Chinese provinces, Beijing, Tianjin, Hebei, Shanxi,
Inner Mongolia, Liaoning, Heilongjiang, Shanghai, Fujian, Shandong, Henan, Hunan, Shaanxi, Gansu, Ningxia and
Xinjiang should fasten the modification of industrial structure, and Jilin, Jiangsu, Zhejiang, Anhui, Jiangxi, Hubei,
Guangdong, Guangxi, Hainan, Chongqing, Sichuan, Guizhou, Yunnan and Qinghai should improve the quality and
quantity of resources and the aggregated levels of technologies for solving the uncoordinated problem for the cluster of
resource and technology and industrial modification in 30 Chinese provinces. Compared with the year of 2003, in the year of
2007 Chinese provinces忆 societal metabolism were lightly anomalies, which mean that the social burden was transferred from
southern China to northern China. Another finding was that compared with other countries and regions the living condition of
most Chinese provinces were still in the developing country忆 levels except that of Shanghai was in the developed country忆s
level and we should notice past unsustainable developed questions occurred in those countries and regions for our social
future development.
Key Words: multi鄄scale integrated analysis of societal metabolism; Chinese provinces; sustainable development
20 世纪 90 年代初意大利学者 Giampietro 和日本学者 Mayumi 共同提出,可以将各个尺度(如国家、经济
部门、次级部门、省 /州、社区、直至个别家庭)上的社会经济系统能量代谢过程与该系统的经济(如 GDP、劳动
生产率)、人口(如人口的年龄和性别构成)、生态(如能源密度)和社会(如义务教育和退休年龄的规定)特征
结合起来,综合地分析评估社会经济的发展与可持续性[1鄄3]。 他们将该方法定义为社会代谢多尺度综合分析
(MSIASM)方法,并应用该方法对包含世界全部人口 90%的 107 个国家的体外能代谢状况进行了研究,结果
显示该方法采用的评价指标与 FAO、联合国和世界银行关于人类生活水平和经济技术及社会发展水平的指
标具有良好的相关性,该方法适用于不同尺度的区域发展状况分析。 从应用该方法对意大利和美国等发达国
家的发展规律的研究来看,过度重视能源消费中生物能源比例的提高以及能源利用技术的改进并不能从根本
上解决社会可持续发展的需求,可持续发展应从个人、家庭、产业、社会各个方面的综合改善实现[4鄄5]。 从对
4313 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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能源出口国厄瓜多尔的研究来看,仅得益于某种限量资源的社会发展,带来的资本快速集聚并不利于各部门
经济的协调发展,将成为社会可持续发展的制约因素[6]。 从对经济急速发展期的西班牙研究来看,社会的发
展带来的人民生活条件改善,不应以牺牲环境利益为代价的发展,否则环境问题将成为社会可持续发展的壁
垒[7]。 从对农业部门的研究来看,农业系统的经济效率提高并没有相应的实现其代谢模式改善,这更多的导
致了生物多样性的溃蚀和环境压力的增大[8]。 从对社区级越南公社的研究表明,应用MSIASM进行的小区域
社会代谢研究对当地的社会可持续发展具有指导意义[9]。 就我国而言,国家尺度[10]和甘肃与福建[11]省级尺
度的体外能代谢状况已有相关研究,这些研究不但为社会可持续发展的评价提供了定量分析基础,而且为政
府识别限制区域可持续发展的关键因素提供了理论基础。 然而,迄今为止还未有研究对我国其他省级行政区
的体外能状况代谢进行全面分析。 因此,笔者应用该方法展开中国各省级行政区(不包括西藏和港澳台地
区)的体外能代谢状况研究,通过同一时间段各省级行政区间体外能代谢状况的横向比较以及他们与其他国
家和地区体外能代谢状况的纵向比较,评价各省级行政区的可持续发展水平,识别制约各省级行政区发展的
限制性因素,进而为各省可持续发展政策的制定提供科学依据。 此外,文中引入因素分解法对资源技术和产
业结构对社会体外能代谢影响情况进行了分析,改进了该方法对区域演化成因的说明功能。
1摇 数据来源
本研究的体外能是指人类为维持自身生存与发展所消耗的非自身新陈代谢所需能量的总称;体外能消费
量是指我国能源统计中的能源消费总量。 数据来源于《中国统计年鉴》和《中国能源统计年鉴》,年鉴统计年
份为 2003 和 2007 年。 其中,按照能源消费的途径将能源加工转换部门的能源归入工业部门,损失量归入交
通运输部门。 最终能源消费按照国民经济行业分类归口,各种能源消费量按照“某种能源折算的标准煤量伊
标准煤低位热值冶计算得到 。 本研究的省级行政区包括北京、天津、河北、山西、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江、
上海、江苏、浙江、安徽、福建、江西、山东、河南、湖北、湖南、广东、广西、海南、重庆、四川、贵州、云南、陕西、甘
肃、青海、宁夏和新疆。 这里 2003 年和 2007 年各行业的人类活动时间统一按照《中国性别统计年鉴(1990—
1995)》 [12]1995 年的全国各行业人均年工作时间计算,其中农业部门年工作时间为 2148h,工业部门年工作时
间为 2069h,服务业部门年工作时间为 2054h。
2摇 研究方法
2. 1摇 评价指标体系
该方法通过下列指标和计算方法综合考察各省级行政区的社会、经济和环境的可持续发展状况。 主要指
标为人类活动(时间)量、体外能投入量、体外能代谢率和生物鄄经济压力等[1鄄3]。
人类活动(时间)量(human activities, HA)摇 社会经济系统中人类活动的时间量(单位:h / a),用人口数与
活动时间的乘积表示。 包括总的人类活动(时间)量、部门人类活动(时间)量以及人类活动的社会开支三部
分。 其中,社会总的人类活动(时间)量(total human activities, THA)是指社会经济系统中(包括所有的人口)
全部的人类活动时间( THA = population size伊8760)。 部门人类活动(时间)量是指社会经济组成各部门的人
类活动数量,其总和等于社会总的人类活动(时间)量,即 THA=HAHH+HAAG+HAPS+HASG,HH(household sector)
为家庭部门;AG(agriculture sector)为农业部门; PS(production sector)为工业部门;SG(service and governance
sector)为服务部门。
人类活动的社会开支(SOHA)摇 社会人类活动时间的生产投入量与供养开支的比值,即社会为承担非工
作时间所需的工作小时数,表示为 SOHA=(y / x),单位为无量纲。 从经济学角度(用下标＄表示)看,x 为家庭
部门的人类活动时间,y为农业部门、工业部门和服务部门的人类活动时间;从生物学角度看(用下标 BP),x
为家庭部门和服务部门的人类活动时间,y为农业部门和工业部门的人类活动时间。 该指标代表社会的赡养
和福利水平。
体外能投入量(ET)摇 社会各组成部门每年消耗的体外能数量(单位:J / a)。 包括总的体外能投入量、家
庭部门、农业部门、工业部门以及服务部门的体外能投入量、体外能的社会开支三部分。 其中,社会总的体外
5313摇 11 期 摇 摇 摇 刘晔摇 等:基于 MSIASM方法的中国省级行政区体外能代谢分析 摇
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能投入量(TET)是指整个社会经济系统中消费的体外能总量。 部门体外能投入量(ET)是指社会经济组成各
部门中的体外能消费量。
社会体外能代谢率摇 平均每小时人类活动(时间)所消耗的体外能数量(EMR),用人类活动时间除体外
能消费量表示。 EMR随着社会的发展总是在不断地提高之中,它是资本化水平和技术系数组合水平的指标,
表征社会人均生产和消费的商品和服务的改善状况。 社会体外能率由平均代谢率、家庭部门、农业部门、工业
部门以及服务部门的体外能代谢率组成。
体外能投入的社会开支(SOET)摇 在体外能消费中的生产投入量与供养开支的比值,即社会为负担消费
部门所消费的能量需投入生产部门的能量(SOET=(y / x)),单位为无量纲。 这里定义的 x 为家庭部门和服务
部门的体外能消费量,y为农业部门和工业部门的体外能投入量。 从经济学角度(用下标＄表示)看,x 为家
庭部门的体外能,y为农业部门、工业部门和服务部门的体外能;从生物学角度看(用下标 BP),x 为家庭部门
和服务与管理部门的体外能,y为农业部门和工业部门的体外能。 该指标可说明社会技术进步和自然资源的
数量和品质状况。
生物鄄经济压力(BEP)摇 生产部门的工作时间除以整个社会代谢的体外能总量而得到的比率,代表为增
加“生活享受冶而增加的经济过程的强度,反映了社会发展带来的物质生活水平及其环境承载压力水平[1鄄3]。
2. 2摇 因素分解模型
因素分解方法适用于不同时间段内,某些因素对某一现象的影响程度和影响方向。 这里分析与 2003 年
相比,2007 年社会体外能代谢率的变化受产业结构和资源技术因素影响的程度和方向。 构建体外能代谢效
率模型的目的是分解影响体外能代谢效率的因素,并通过计算这些因素的贡献值和贡献率分别评价资本技术
聚集因素和产业结构调整因素对社会代谢改善的影响程度和影响方向[13]。 贡献值的大小代表影响的程度;
贡献值的符号代表影响的方向,同号为同效应,异号为逆效应。
由于体外能代谢率 EMR可表示为:
EMR= TETTHA (1)
进一步分解,则:
EMR = TETTHA =移
n
i = 1
ETi / THA =移
n
i = 1
ETi
HAi
伊
HAiæ
è
ç
ö
ø
÷
THA
=移
n
i = 1
(EMR i 伊 Si)摇 摇 ( i = 1,2,…,n) (2)
(2)式中,ETi为第 i 个部门的体外能消费量;HAi为第 i 个部门的人类活动时间;EMR i为第 i 个部门的体
外能代谢率,它表示第 i个部门的单位人类活动时间的体外能消耗量,即 EMR i =ETi / HAi;Si为第 i个部门人类
活动时间在全部人类活动中的比重,即 Si =HAi / THAi;i为社会经济结构中的第 i个部门。
可见,体外能代谢率的变化可以由 2 个影响因素表示,即 EMR i(由单位人类活动消耗的体外能表示的资
源技术聚集水平)和 Si(由各部门人类活动时间比例表示的产业结构水平)。 具体分解过程如下:
摇 摇 摇 摇 驻EMR = EMR t - EMR0 =移
n
i = 1
(EMR ti 伊 Sti) - 移
n
i = 1
(EMR0i 伊 S0i ) =移
n
i = 1
(EMR tt - EMR0t ) 伊
S0t + 移
n
i = 1
(Stt - S0t ) 伊 EMR0t + 移
n
i = 1
(EMR tt - EMR0t ) 伊 (Stt - S0t ) =移
n
i = 1
驻EMR i 伊
S0i + 移
n
i = 1
驻Si 伊 EMR0i + 移
n
i = 1
驻EMR t 伊 驻Si 摇 摇 ( i =1,…,n) (3)
(3)式中,驻EMR为 0 时期到 t时期的体外能代谢率变化;EMR t为 t时期的体外能代谢率,EMR0为 0 时期
的体外能代谢率,EMR it为 t时期第 i 个产业的体外能代谢率,EMR i0为 0 时期第 i 个产业的体外能代谢率;
驻EMR i为第 i个产业 0 时期到 t时期的体外能代谢率变化;Sit为第 t时期第 i个产业在全部人类活动时间中的
比重;Si0为第 0 时期第 i个产业在社会总人类活动时间中的比重;驻Si为第 i 个产业从 0 时期到 t 时期在全部
人类活动中比重的变化。
6313 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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这里按照“共同创造,平等分配冶 [13]的原则将残余项平等地分配到各影响因素之中,体外能代谢率将分
解成两个部分:EMRaggregate和 EMRstructure分别表示资源技术聚集因素和产业结构因素对体外能代谢率变化的贡
献值,进而还可以计算其贡献率:
资源技术聚集因素贡献率摇 摇 raggregate =
EMRaggregate
驻EMR 伊100%
产业结构因素贡献率摇 摇 摇 摇 rstructure =
EMRstructure
驻EMR 伊100
ü
þ
ý
ï
ï
ï
ï%
3摇 结果与讨论
图 1摇 我国省级行政区社会体外能代谢率变化情况(2003—2007 年)
Fig. 1摇 Changes of Societal metabolism rate for Chinese provinces from year 2003 to 2007
(a) 社会平均体外能代谢率; (b) 家庭部门体外能代谢率; (c) 农业部门体外能代谢率; (d) 工业部门体外能代谢率; (e) 服务部门体外
能代谢率
3. 1摇 社会代谢的区域体外能代谢现状分析
通过比较 2007 年和 2003 年省级行政区的社会和产业两个层次的体外能代谢率,探索各省级行政区及其
产业的社会代谢状况。 首先,计算 2003 年和 2007 年中国省级行政区平均体外能代谢特征、家庭部门、农业部
门、工业部门以及服务部门的体外能代谢特征(图 1)。 结果显示,与 2003 年相比,2007 年各省级行政区的平
均体外能代谢率均有所提高,从这 5a的增幅来看,海南省增幅最小,仅为 0. 80MJ / h;内蒙古自治区增幅最大,
高达 11. 85MJ / h;其余地区增幅在 1. 21—5. 31MJ / h 之间,占 30 个省级行政区的 93. 3% 。 对于家庭部门,与
2003 年相比,2007 年河北、江西、贵州、青海和新疆维吾尔自治区体外能代谢率有所下降,降幅在-0. 41—
-0. 02MJ / h之间,新疆维吾尔自治区降幅最大;其他地区均有所升高,升幅为 0. 0004—4. 21MJ / h 之间,内蒙
7313摇 11 期 摇 摇 摇 刘晔摇 等:基于 MSIASM方法的中国省级行政区体外能代谢分析 摇
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古自治区增幅最大。 对于农业部门,与 2003 年相比,2007 年山西和上海的体外能代谢率有所下降,分别为
-2. 19MJ / h和-1. 21MJ / h;其他地区均有所升高,升幅为 0. 04—4. 21MJ / h,其中福建省的增幅最大。 对于工业
部门,与 2003 年相比,2007 年安徽和广西壮族自治区的体外能代谢率有所下降,分别为 -8. 32MJ / h 和
-7. 4MJ / h;其他地区均有所升高,升幅为 0. 67—446. 64MJ / h,其中内蒙古自治区增幅最大。 对于服务部门,
与 2003 年相比,2007 年江苏、江西、海南、贵州和甘肃的体外能代谢率均有所下降,降幅为 - 0. 25—
-4. 37MJ / h,其中江苏省降幅最大;其他地区均有所升高,升幅为 2. 51—45. 88MJ / h,其中内蒙古自治区增幅
最大。 图 1 为 30 个省级行政区社会和各部门体外能代谢率的分类结果,由于社会体外能代谢率是反映了社
会生产和消费的改善水平的指标,可见与 2003 年相比,2007 年我国各省级单位的社会生产和消费水平普遍
提高。 对于内蒙古自治区,其改善水平高于全国其他省级行政区,从其产业部门的代谢状况来看,这是由于其
工业部门和服务部门的体外能代谢状况改善造成的,这正反映了 2003—2007 年期间内蒙矿业的迅速发展及
其对工业和服务业的剧烈带动作用。 对于海南省,其改善水平低于全国其他省级行政区,从其产业部门的代
谢状况来看,这是由于农业、工业和服务业总体发展过慢造成的,这正反映了海南省整体工业化水平不高,以
农业和旅游业为主的产业特点。 同时,对于社会生产水平提高,而消费水平反而下降的江西和贵州地区,有必
要制定服务业的扶持政策,加快社会产业结构的合理化以及改善民生,提高人民的生活水平的速度。 对于社
会经济水平提高,而家庭消费水平反而下降的河北、青海和新疆维吾尔自治区,有必要制定改善人民生活水平
的相关政策,保证社会的和谐发展。 对于社会工业生产水平有所降低,而农业生产水平和消费水平有所改善
的安徽和广西壮族自治区,有必要对区域的工业规划是否有利于促进当地的经济发展做深入考察。 对社会农
业生产水平有所降低,而工业和消费部门有所改善的山西和上海地区,有必要制定改善农业劳动生产率的相
关政策,保证区域经济的健康全面发展。
3. 2摇 社会代谢影响因素分析
为探讨各省级行政区及其产业部门体外能代谢率的变化原因,将从技术聚集水平和产业结构状况出发,
探讨各省级行政区体外能代谢的影响因素及其作用方式。
这里采用完全因素分解法[13],考察资本技术的聚集和产业结构因素对区域社会体外能代谢状况的影响。
与 2003 年相比,2007 年我国北京、天津、河北、山西、内蒙古自治区、辽宁、黑龙江、上海、福建、山东、河南、湖
南、陕西、甘肃、宁夏回族自治区和新疆维吾尔自治区的资本技术聚集对体外能代谢率增加的贡献率均大于
50% ,而吉林、江苏、浙江、安徽、江西、湖北、广东、广西壮族自治区、海南、重庆、四川、贵州、云南和青海的产业
结构调整对体外能代谢率增加的贡献率大于 50% 。 可见,为实现区域间经济的协调发展,有必要加快北京、
天津、河北、山西、内蒙古自治区、辽宁、黑龙江、上海、福建、山东、河南、湖南、陕西、甘肃、宁夏回族自治区和新
疆维吾尔自治区产业结构调整的步伐,同时加大对吉林、江苏、浙江、安徽、江西、湖北、广东、广西壮族自治区、
海南、重庆、四川、贵州、云南和青海的资本投入和技术升级的扶持力度。 图 2 是 30 个省级行政区两种因素对
体外能代谢率影响的分类结果,就社会经济发展而言,我国北部地区较南部地区更多依赖于资源和技术聚集
的作用,而南方地区较北方地区更多依赖产业结构调整的作用。
3. 3摇 社会开支和生物鄄经济压力分析
通过人类活动的社会开支和体外能的社会开支两项指标进行人类活动和体外能的社会开支研究,以了解
与经济发展水平相对应的我国省级行政区的人民生活需求、资源技术供给与环境承压状况。
以往研究表明,人类活动时间的社会开支(SOHA)随社会发展而不断提高。 该指标反映随社会的发展,
单位工作时间负担的生活、教育和福利等支出状况[5]。 从生物物理学意义的人类活动开支(SOHABP)来看,与
2003 年相比,2007 年山西、内蒙古自治区、辽宁、江苏、浙江、安徽、福建、江西、山东、河南、湖北、湖南、广东、广
西壮族自治区、海南、重庆、四川和云南 18 个省级行政区均出现降幅,而北京、天津、河北、吉林、黑龙江、上海、
贵州、陕西、甘肃、青海、宁夏回族自治区和新疆维吾尔自治区 12 个省级行政区均出现增幅;经济学意义的该
项开支(SOHA＄)中除天津和陕西有小幅增加外,其他 28 个省级行政区均未出现增幅。 图 3 显示了各省级行
8313 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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图 2摇 2003—2007 年社会体外能代谢率的影响因素
Fig. 2摇 Impacting factors on the change of societal average metabolism rate from year 2003 to 2007
(a) 资源技术聚集因素; (b) 产业结构调整因素
政区人类时间社会开支的变化的分类结果。 可见,与 2003 年相比,2007 年北京、河北、吉林、黑龙江、上海、贵
州、甘肃、青海、宁夏回族自治区和新疆维吾尔自治区从事服务业的人类活动时间明显增多,这有利于这些地
区产业结构向合理化布局发展。 然而,从该项指标来看,我国大多数省级行政区的社会负担并未随社会发展
而增加,与发达资本主义国家的发展趋势相比,呈逆向发展趋势,而且社会负担总体呈现自南方向北方转移的
倾向,此趋势与 Romas鄄Martin[9]对中国未来发展的社会压力的推论一致。
另外,研究表明随着社会发展,体外能的社会开支(SOET)将不断增大,该指标反映了技术改进与资源的
可用性和品质的状况。 从生物物理学意义的体外能开支(SOETBP)来看,与 2003 年相比,2007 年天津、河北、
陕西、江苏、浙江、福建、江西、河南、广西壮族自治区、四川、贵州、云南、陕西、甘肃、青海和新疆维吾尔自治区
16 个省级行政区的体外能社会开支均出现降幅,而北京、内蒙古自治区、辽宁、吉林、黑龙江、上海、安徽、山
东、湖北、湖南、广东、海南、重庆和宁夏回族自治区 14 个省级行政区均出现增幅;经济学意义的该项开支
(SOET＄)天津、河北、山西、江苏、安徽、福建、江西、河南、湖北、广西壮族自治区、重庆、四川、贵州、云南、陕
西、甘肃、青海、宁夏回族自治区和新疆维吾尔自治区 19 个省级行政区均出现降幅,而北京、内蒙古自治区、辽
宁、吉林、黑龙江省、上海、浙江、山东、湖南、广东和海南 11 个省级行政区均出现增幅。 这表明与 2003 年相
比,2007 年安徽、湖北、重庆和宁夏回族自治区投入服务业的体外能明显增多,这有利于这些地区向与产业结
构优化匹配的技术改进与资源可用性和品质水平改善的方向发展。 图 3c 和 3d 是各省级行政区体外能社会
开支变化的分类结果。 可见,从该项指标来看我国经济加速发展的过程中,除少数省级行政区的资源品质、数
量和技术水平的改善状况与产业结构优化的需求一致外,大部分省级行政区的体外能社会开支改善状况趋势
不明显,而且除东北等作为矿物能源资源产地的省级行政区的体外能社会开支总体呈优化趋势外,其他地区
与经济发展相匹配的能源供应和技术改善的状况并不乐观。 这种趋势正反映了我国当前的发展是以资源的
消耗为前提的,这种消耗使我国大部分地区的资源供给负担加重,而且我国省级行政区的体外能开支负担与
表现为自南方向北方转移的倾向。 该结论也与 Romas鄄Martin[9]对中国未来发展存在能源压力的推论一致。
生物鄄经济压力反映了经济发展过程中人类从事生产导致的环境的承压和人民生活水平[4],图 4 显示了
2007 年我国各省级行政区生物鄄经济压力的情况。 2007 年该项指标值为较高(>200MJ / h)的省级行政区有北
9313摇 11 期 摇 摇 摇 刘晔摇 等:基于 MSIASM方法的中国省级行政区体外能代谢分析 摇
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图 3摇 中国省级行政区人类活动时间与体外能的社会开支的变化情况(2003—2007 年)
Fig. 3摇 Changes of Societal overhead of human activity and exosomatic energy for Chinese provinces from year 2003 to 2007
(a) 经济意义的人类活动社会开支; (b) 生物物理意义的人类活动社会开支; (c) 经济意义的体外能社会开支; (d) 生物物理意义的体外
能社会开支
京、天津、内蒙古自治区、上海市和宁夏回族自治区,其中上海市的值最高(318. 01MJ / h);指标值为高(150—
200MJ / h)的省级行政区有山西、辽宁和新疆维吾尔自治区;指标值为中(100—150MJ / h)的省级行政区有河
北、吉林、黑龙江、江苏、山东和青海;指标值为较低(50—100MJ / h)的省级行政区有浙江、福建、河南、湖南、广
东、海南、重庆、贵州、陕西和甘肃;指标值为低(0—50MJ / h)的省级行政区有安徽、江西、广西壮族自治区、四
川和云南,其中广西壮族自治区的值最低(38. 31MJ / h)。 以往研究表明,该项指标与人类的营养和生理健康
水平、经济和技术发展水平,以及社会发展水平均有良好的正相关性[4]。 这项指标反映的情况与我国省级行
0413 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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政区的人民生活水平基本一致;少数矿产资源丰富的省级行政区,如内蒙古自治区、宁夏回族自治区和新疆维
吾尔自治区的该项指标偏高,突出地反映了经济发展使当地环境承压过重的情况。 Pastore 等[5]曾对 1995 年
左右占世界人口 90%以上国家和地区的该项指标进行过研究,与该结果比较可以发现,只有上海的该项指标
接近 1995 年左右的中等发达国家水平(希腊鄄澳大利亚:268. 5—344. 3MJ / h),大部分地区处于接近巴拿马、
巴拉圭等世界上人均生活水平不高、环境压力较大地区的水平。
图 4摇 中国省级行政区的生物鄄经济压力(BEP)(MJ / h)
摇 Fig. 4摇 Status of Bio鄄economic pressure (BEP) for Chinese provinces in year 2007(MJ / h)
4摇 结论与展望
(1)通过省级行政区体外能代谢率分析,得知社会代谢多尺度综合分析方法适于中国省级行政区的社会
可持续发展评价。 通过该方法可以对我国省级行政区的体外能代谢状况和可持续发展的胁迫因素做出合理
评价,研究发现应重视各省级行政区的产业协调发展,例如海南应加紧制定政策促进各产业的快速全面发展,
江西和贵州应制定政策改善当地的服务业发展水平,河北、青海和新疆维吾尔自治区应制定政策改善当地的
生活水平,安徽和广西壮族自治区应制定政策改善当地的工业发展水平,山西和上海地区应着重制定政策改
善当地的农业水平。
(2)通过资本技术聚集和产业结构的完全因素分解分析,识别出资本技术聚集与产业结构调整因素对各
省级行政区社会生产与消费水平改善的影响程度和影响方向。 与 2003 年相比,2007 年资本技术聚集是我国
大部分地区社会发展的重要影响因素。 北京、天津、河北、山西、内蒙古自治区、辽宁、黑龙江、上海、福建、山
东、河南、湖南、陕西、甘肃、宁夏回族自治区和新疆维吾尔自治区仍需加大力度调整地区产业结构;吉林、江
苏、浙江、安徽、江西、湖北、广东、广西壮族自治区、海南、重庆、四川、贵州、云南和青海亟需加大资本技术的引
进力度,以解决各省级行政区经济发展中的资本技术聚集与区域产业结构的不协调问题。
(3)通过对人类活动时间和体外能的社会开支,以及生物鄄经济压力指标进行分析,判断出与 2003 年相
1413摇 11 期 摇 摇 摇 刘晔摇 等:基于 MSIASM方法的中国省级行政区体外能代谢分析 摇
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比,2007 年中国省级行政区社会代谢表现异常,大多数省级行政区社会开支并未随社会发展而增加,社会负
担表现为自南方向北方转移的倾向;我国大部分省级行政区的生物鄄经济压力与 1995 年左右的巴拿马、巴拉
圭等世界上人均生活水平不高、环境压力较大的地区相似,未来发展中应借鉴这些地区的发展经验,避免这些
地区曾经出现的不可持续发展问题再现。
致谢:University of Technology(Sydney)李龙辉博士,中国科学院地理科学与资源研究所刘铁刚博士、史文娇博
士,深圳市发改委城市发展研究中心王天送老师对本文写作给予帮助,特此致谢!
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2413 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 31,No. 11 June,2011(Semimonthly)
CONTENTS
Responses of microbes鄄mediated carbon and nitrogen cycles to global climate change SHEN Jupei, HE Jizheng (2957)………………
Formation of cyanobacterial blooms in Lake Chaohu and the photosynthesis of dominant species hypothesis
JIA Xiaohui, SHI Dingji, SHI Mianhong,et al (2968)
……………………………
………………………………………………………………………………
Unbalanced cyclical fluctuation pattern of intermittent outbreaks of beet armyworm Spodoptera exigua (H俟bner) in China
WEN Lizhang, ZHANG Youjun, ZHU Liang, et al (2978)
……………
…………………………………………………………………………
Self鄄organizing feature map classification and ordination of Larix principis鄄rupprechtii forest in Pangquangou Nature Reserve
ZHANG Qindi, ZHANG Jintun, Suriguga, et al (2990)
…………
……………………………………………………………………………
Ecological effects of lakeside wetlands restoration in Dalian Lake, Shanghai WU Di,YUE Feng, LUO Zukui, et al (2999)…………
Soil organic carbon storage and profile inventory in the different vegetation types of Luya Mountain
WU Xiaogang, GUO Jinping, YANG Xiuyun,et al (3009)
……………………………………
…………………………………………………………………………
Response of soil microbial community structure to the leaf litter decomposition of three typical broadleaf species in mid鄄subtropical
area, southern China ZHANG Shengxi, CHEN Falin, ZHENG Hua (3020)………………………………………………………
The decomposition of coniferous and broadleaf mixed litters significantly changes the carbon metabolism diversity of soil microbial
communities in subtropical area, southern China CHEN Falin, ZHENG Hua, YANG Bosu, et al (3027)………………………
Spatiotemporal heterogeneity of topsoil nutrients in Karst Peak鄄Cluster depression area of Northwest Guangxi, China
LIU Shujuan, ZHANG Wei, WANG Kelin,et al (3036)
…………………
……………………………………………………………………………
Effects of cadmium stress on the activities of antioxidant enzymes, digestive enzymes and the membrane lipid peroxidation of the
mangrove mud clam Geloina coaxans (Gmelin) LAI Tinghe,HE Binyuan,FAN Hangqing,et al (3044)…………………………
The edge effects on tree鄄liana relationship in a secondary natural forest in Bawangling Nature Reserve, Hainan Island, China
WU Yuna,TAO Jianping,XI Weimin,et al (3054)
………
…………………………………………………………………………………
Soilwater deficit under different artificial vegetation restoration in the semi鄄arid hilly region of the Loess Plateau
YANG Lei, WEI Wei, MO Baoru, et al (3060)
……………………
……………………………………………………………………………………
The diurnal trends of sensible and latent heat fluxes of a subtropical evergreen coniferous plantation subjected to seasonal drought
HE Youwei,WANG Qiubing,WEN Xuefa,et al (3069)
…
……………………………………………………………………………
Ecologicaladaptability of photosynthesis and water use for Tamarix ramosissima in the southern periphery of Gurbantunggut Desert,
Xinjiang WANG Shanshan, CHEN Xi, WANG Quan, et al (3082)………………………………………………………………
Estimation of leaf area index of cotton using digital Imaging WANG Fangyong, WANG Keru, LI Shaokun, et al (3090)……………
Different response of photosynthetic apparatus between wild soybean (Glycine soja) and cultivated soybean (Glycine max) to NaCl
stress XUE Zhongcai, GAO Huiyuan, LIU Jie (3101)……………………………………………………………………………
Effects of water and phosphorus supply on morphology and structure of special root hairs on nodal roots of wheat (Triticum
aestivum L. ) ZHANG Jun, HE Dexian, DUAN Zengqiang (3110)………………………………………………………………
Applications of species indicator for analyzing plant community types and their biodiversity at Kunyushan National Forest Reserve
SUN Zhiqiang, ZHANG Xingyao, ZHU Yanpeng, et al (3120)
…
……………………………………………………………………
Societal metabolism for chinese provinces based on multi鄄scale integrated analysis of societal metabolism(MSIASM)
LIU Ye, GENG Yong, ZHAO Hengxin (3133)
…………………
……………………………………………………………………………………
Comparative gene expression analysis for leaf trichomes of tobacco grown in two different regions in China
CUI Hong, JI Hao, YANG Huijuan, et al (3143)
……………………………
…………………………………………………………………………………
Performance evaluation of B biotype whitefly, Bemisia tabaci on 23 host plants AN Xincheng, GUO Qiang, HU Qiongbo (3150)……
Studies of hemocytes DNA damage by two pesticides acetamiprid and chlorpyrifos in predaceous spiders of Pardosa astrigera Koch
LI Rui, LI Shengcai, LIU Jia, (3156)
…
………………………………………………………………………………………………
Effects of the fungicide prochloraz on the rotifer Brachionus calyciflorus LI Daming,LU Zhenghe,FENG Qi, et al (3163)……………
Effects of long鄄 and short鄄term successive parthenogenesis on life history and genetics characteristics of Brachionus calyciflorus
GE Yali, XI Yilong (3170)
………
…………………………………………………………………………………………………………
Review and Monograph
Review of the relationship between regional landscape pattern and surface water quality
ZHAO Jun, YANG Kai, TAI Jun, et al (3180)
………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Review of dew action effect on plants YE Youhua, PENG Shaolin (3190)………………………………………………………………
Advances in Botryosphaeriaceae: identification, phylogeny and molecular ecology
CHENG Yanlin,LIANG Jun,L譈 Quan,et al (3197)
……………………………………………………
…………………………………………………………………………………
Advances inresearch on the mechanisms of age鄄related productivity decline of planted forests
MAO Peili, CAO Banghua,TIAN Wenxia,et al (3208)
…………………………………………
……………………………………………………………………………
The application of tree鄄ring on forest disturbance history reconstruction
FENG Xiaohui,CHENG Ruimei,XIAO Wenfa,et al (3215)
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
Research advances on stress responsive WRKY transcription factors in plants LI Ran, LOU Yonggen (3223)…………………………
Scientific Note
The soil microbial activities and microbial biomass in Sanjiangyuan Alpine glassland
REN Zuohua, ZHANG Yuguang, LI Diqiang,et al (3232)
…………………………………………………
…………………………………………………………………………
The differences of water use efficiency (WUE) among three Populus deltoids clones, and the cloning and characterization of
related gene, PdERECTA GUO Peng, XIA Xinli, YIN Weilun (3239)……………………………………………………………
Arthropod community reestablishment and niche of the main groups in kiwifruit orchards
DU Chao, ZHAO Huiyan, GAO Huanhuan, et al (3246)
………………………………………………
…………………………………………………………………………
2009 年度生物学科总被引频次和影响因子前 10 名期刊绎
(源于 2010 年版 CSTPCD数据库)
排序
Order
期刊
Journal
总被引频次
Total citation
排序
Order
期刊
Journal
影响因子
Impact factor
1 生态学报 11764
2 应用生态学报 9430
3 植物生态学报 4384
4 西北植物学报 4177
5 生态学杂志 4048
6 植物生理学通讯 3362
7
JOURNAL OF INTEGRATIVE
PLANT BIOLOGY
3327
8 MOLECULAR PLANT 1788
9 水生生物学报 1773
10 遗传学报 1667
1 生态学报 1. 812
2 植物生态学报 1. 771
3 应用生态学报 1. 733
4 生物多样性 1. 553
5 生态学杂志 1. 396
6 西北植物学报 0. 986
7 兽类学报 0. 894
8 CELL RESEARCH 0. 873
9 植物学报 0. 841
10 植物研究 0. 809
摇 绎《生态学报》 2009 年在核心版的 1964 种科技期刊排序中总被引频次 11764 次,全国排名第 1; 影响因
子 1郾 812,全国排名第 14;第 1—9 届连续 9 年入围中国百种杰出学术期刊; 中国精品科技期刊
摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 31 卷摇 第 11 期摇 (2011 年 6 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
摇
(Semimonthly,Started in 1981)
摇
Vol郾 31摇 No郾 11摇 2011
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