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摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 32 卷 第 23 期摇 摇 2012 年 12 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
中国石龙子母体孕期调温诱导幼体表型:母体操纵假说的实验检测 李摇 宏,周宗师,吴延庆,等 (7255)……
同种或异种干扰对花鼠分散贮藏点选择的影响 申摇 圳,董摇 钟,曹令立,等 (7264)……………………………
曝气充氧条件下污染河道氨挥发特性模拟 刘摇 波,王文林,凌摇 芬,等 (7270)…………………………………
贵州草海越冬斑头雁日间行为模式及环境因素对行为的影响 杨延峰,张国钢,陆摇 军,等 (7280)……………
青藏高原多年冻土区积雪对沼泽、草甸浅层土壤水热过程的影响 常摇 娟,王根绪,高永恒,等 (7289)………
长沙城市斑块湿地资源的时空演变 恭映璧,靖摇 磊,彭摇 磊,等 (7302)…………………………………………
基于模型数据融合的千烟洲亚热带人工林碳水通量模拟 任小丽,何洪林,刘摇 敏,等 (7313)…………………
农田氮素非点源污染控制的生态补偿标准———以江苏省宜兴市为例 张摇 印,周羽辰,孙摇 华 (7327)………
用 PFU微型生物群落监测技术评价化工废水的静态毒性 李朝霞,张玉国,梁慧星 (7336)……………………
京郊农业生物循环系统生态经济能值评估———以密云尖岩村为例 周连第,胡艳霞,王亚芝,等 (7346)………
基于遥感的夏季西安城市公园“冷效应冶研究 冯晓刚,石摇 辉 (7355)…………………………………………
海南岛主要森林类型时空动态及关键驱动因子 王树东,欧阳志云,张翠萍,等 (7364)…………………………
不同播种时间对吉林省西部玉米绿水足迹的影响 秦丽杰,靳英华,段佩利 (7375)……………………………
黄土塬区不同品种玉米间作群体生长特征的动态变化 王小林,张岁岐,王淑庆,等 (7383)……………………
密植条件下种植方式对夏玉米群体根冠特性及产量的影响 李宗新,陈源泉,王庆成,等 (7391)………………
沙地不同发育阶段的人工生物结皮对重金属的富集作用 徐摇 杰,敖艳青,张璟霞,等 (7402)…………………
增强 UV鄄B辐射和氮对谷子叶光合色素及非酶促保护物质的影响 方摇 兴,钟章成 (7411)……………………
不同产地披针叶茴香光合特性对水分胁迫和复水的响应 曹永慧,周本智,陈双林,等 (7421)…………………
芦芽山林线华北落叶松径向变化季节特征 董满宇,江摇 源,王明昌,等 (7430)…………………………………
地形对植被生物量遥感反演的影响———以广州市为例 宋巍巍,管东生, 王摇 刚 (7440)………………………
指数施肥对楸树无性系生物量分配和根系形态的影响 王力朋,晏紫伊,李吉跃,等 (7452)……………………
火烧伤害对兴安落叶松树干径向生长的影响 王晓春,鲁永现 (7463)……………………………………………
山地梨枣树耗水特征及模型 辛小桂,吴普特,汪有科,等 (7473)…………………………………………………
两种常绿阔叶植物越冬光系统功能转变的特异性 钟传飞,张运涛,武晓颖,等 (7483)…………………………
干旱胁迫对银杏叶片光合系统域荧光特性的影响 魏晓东,陈国祥,施大伟,等 (7492)…………………………
神农架川金丝猴栖息地森林群落的数量分类与排序 李广良,丛摇 静,卢摇 慧,等 (7501)………………………
碱性土壤盐化过程中阴离子对土壤中镉有效态和植物吸收镉的影响 王祖伟,弋良朋,高文燕,等 (7512)……
两种绣线菊耐弱光能力的光合适应性 刘慧民,马艳丽,王柏臣,等 (7519)………………………………………
闽楠人工林细根寿命及其影响因素 郑金兴,黄锦学,王珍珍,等 (7532)…………………………………………
旅游交通碳排放的空间结构与情景分析 肖摇 潇,张摇 捷,卢俊宇,等 (7540)……………………………………
北京市妫水河流域人类活动的水文响应 刘玉明,张摇 静,武鹏飞,等 (7549)……………………………………
膜下滴灌技术生态鄄经济与可持续性分析———以新疆玛纳斯河流域棉花为例
范文波,吴普特,马枫梅 (7559)
…………………………………
…………………………………………………………………………………
高温胁迫及其持续时间对棉蚜死亡和繁殖的影响 高桂珍,吕昭智,夏德萍,等 (7568)…………………………
桉树枝瘿姬小蜂虫瘿解剖特征与寄主叶片生理指标的变化 吴耀军,常明山,盛摇 双,等 (7576)………………
西南桦纯林与西南桦伊红椎混交林碳贮量比较 何友均,覃摇 林,李智勇,等 (7586)……………………………
长沙城市森林土壤 7 种重金属含量特征及其潜在生态风险 方摇 晰,唐志娟,田大伦,等 (7595)………………
专论与综述
城乡结合部人鄄环境系统关系研究综述 黄宝荣,张慧智 (7607)…………………………………………………
陆地生态系统碳水通量贡献区评价综述 张摇 慧,申双和,温学发,等 (7622)……………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*380*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*38*
室室室室室室室室室室室室室室
2012鄄12
封面图说: 麋鹿群在过河———麋鹿属于鹿科,是中国的特有动物。 历史上麋鹿曾经广布于东亚地区,到 19 世纪时,只剩下在北
京南海子皇家猎苑内一群。 1900 年,八国联军攻陷北京,麋鹿被抢劫一空。 1901 年,英国的贝福特公爵用重金从
法、德、荷、比四国收买了世界上仅有的 18 头麋鹿,以半野生的方式集中放养在乌邦寺庄园内,麋鹿这才免于绝灭。
在世界动物保护组织的协调下,1985 年起麋鹿从英国分批回归家乡,放养到北京大兴南海子、江苏省大丰等地。 这
是在江苏省大丰麋鹿国家级自然保护区放养的麋鹿群正在过河。
彩图提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 32 卷第 23 期
2012 年 12 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 32,No. 23
Dec. ,2012
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:北京市农林科学院青年基金项目(密云水库一级保护区循环共生产业体系构建及其环境效应); 北京市财政专项(农业废弃物资源化
高效利用关键技术集成与示范)
收稿日期:2012-05-29; 　 　 修订日期:2012-09-21
∗通讯作者 Corresponding author. E-mail: husunshine2002@ yahoo. com. cn
DOI: 10. 5846 / stxb201205290789
周连第,胡艳霞,王亚芝,雷庆国.京郊农业生物循环系统生态经济能值评估———以密云尖岩村为例.生态学报,2012,32(23):7346-7354.
Zhou L D, Hu Y X, Wang Y Z, Lei Q G. Emergy evaluation of an agro-circulation system in Beijing suburb: take Jianyan village as a case study. Acta
Ecologica Sinica,2012,32(23):7346-7354.
京郊农业生物循环系统生态经济能值评估
———以密云尖岩村为例
周连第1,胡艳霞1,∗,王亚芝1,雷庆国2
(1. 北京市农林科学院农业综合发展研究所,北京　 100097;2. 山东省邹城市林业局,济宁　 273500)
摘要:国内外学术界和决策者对于循环农业给予了相当关注,但关于循环农业研究,从产业经济角度进行定量分析目前仍处于
相对匮乏状态。 以京郊典型的尖岩村农业生物循环农业范式为案例,采用能值方法,以翔实的数据描述了从种植、养殖到食用
菌生产的各个阶段能量输入与输出,通过能值评估指标体系判断在整个循环产业链条中,各生产环节对环境经济产生的影响,
结果显示:(1)农业生物循环系统的能值投资率(2. 57)较养殖(116. 23)、食用菌子系统(158. 73)低;环境负荷率(1. 40)也较养
殖子系统(7. 24)、食用菌子系统(13)低,表明,该循环模式可减少对自然资源和外来经济投入的依赖,能够获得自身的资源补
偿。 (2)农业生物循环系统的净能值产出率和可持续发展指数较高,说明,该模式有较强的获利性,是较理想的产业系统,在北
京郊区推广价值较高。
关键词:农业生物循环系统; 生态经济; 能值评估
Emergy evaluation of an agro-circulation system in Beijing suburb: take Jianyan
village as a case study
ZHOU Liandi1, HU Yanxia1,∗, WANG Yazhi1, LEI Qingguo2
1 The institute of Integrated Development of Agriculture, Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Beijing 100097,China
2 Bureau of Forestry Zoucheng, Shandong Jining 273500, China
Abstract: Researchers and decision makers paid close attention to cycled agriculture, but few studied quantitatively with
the point of industry economy. The aim of this paper is to evaluate an agricultural circulation system as a case study using
the emergy accounting method. This agricultural circulation system consists of three subsystems: agro-planting subsystem,
cow-breeding subsystem and mushroom cultivation subsystem. Results showed that cow-breeding subsystem and mushroom
cultivation subsystem use large amounts of purchased resources and have lower emergy yield ratio and also have higher
investment ratio and environmental loading ratio, it means that these subsystems had depended on the outer inputs and their
sustainability is very low. Actually, both of the two subsystems are economically profitable in the case that they are
syncretic with each other and with planting subsystem by affording the original materials and disposaling the wastes. The
emergy investment ratio and environmental loading ratio of the circulation system is lower than the subsystems. it indicated
that the agro-circulation system decreased the dependence on the outer economical inputs and natural resources, and can
compensate the used resources. Furthermore, the emergy yield ratio and emergy sustainable indices of the agro-circulation
system is relatively higher than the separate subsystems, which demonstrated that this model can ensure higher economic
profits. The government should encourage this model and provide so quantitative subsidies to the farmers and managers who
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takes this model.
Key Words: agro-circulation system, ecological economy, emergy evaluation
自国家 2004 年正式提出实施“循环经济发展战略”以来,循环经济思想已经渗透到国家的诸多发展领
域,特别是在农业中的运用。 循环农业的理念指导农业生产,可从根本上转变农村发展方式,提高农业综合生
产能力和农产品质量安全,保障农业和农民增收。 文献资料表明,尽管国内外学术界和决策者对于循环农业
给予了一定程度的关注;但是关于循环农业的研究,特别是从产业经济角度和区域经济角度进行定量分析为
主的研究,目前仍相对匮乏[1-5]。 关于循环农业发展及其评价的更深入的专门性研究,也比较零散,缺乏系统
性[6-7]。 本文以密云县溪翁庄镇尖岩村为案例点,针对该村形成的相对闭环循环农业产业范式,以翔实的数
据描述了从种植、养殖到食用菌栽培的各个阶段原材料、劳动和服务等能量的输入、输出,通过能值评估指标
体系判断在整个循环产业链条中,各生产环节对环境、经济产生的影响,以对北京郊区浅山地带农林牧产业相
对丰富、环境约束相对较强区域,进行循环农业的调整,获得更大的环境经济收益。
1　 研究案例点介绍
尖岩村位于密云县溪翁庄镇西部、密云水库主坝西侧 1 km处,距密云县城 12. 5km,是密云水库云蒙大道
风景线的入口,属于浅山丘陵地带。 全村 489 户,1100 人。 村域总面积 5. 2 km2,其中耕地 33. 33hm2、苹果园
33. 33hm2、散生板栗园 166. 67hm2;全村主要以奶牛养殖、食用菌生产、民俗旅游(养鱼)及果树、玉米等种植为
主。 奶牛场 2011 年存栏奶牛 350 头,与伊利签有订单。 村内建有 25 栋日光温室和 20 栋高架棚用于生产草
菇、双孢菇、香菇、平菇等食用菌。 全村产业发展良好,2010 年实现人均纯收入 10288 元①[8]。
图 1　 尖岩村位置示意图
　 Fig. 1 　 Location of Jianyan Village, Xiwengzhuang Town in
Miyun County of Beijing
尖岩村种植、养殖、食用菌等产业相互关联构成了
由动物、植物、微生物构成的农业生物循环系统,该系统
由 3 个子系统构成:Ⅰ种植子系统、Ⅱ养殖子系统、Ⅲ食
用菌子系统。 其中,Ⅰ子系统包括玉米、果品种植,在产
出玉米、果品的同时,分别产生秸秆、废弃枝条等农业废
弃物。 Ⅱ子系统指利用秸秆养殖奶牛,产出牛奶、仔牛
的同时,产出牛粪等废弃物。 Ⅲ子系统指分别利用牛粪
生产双孢菇,利用秸秆、废弃枝条生产香菇、平菇。 因为
双孢菇和香菇、平菇的原材料不同,前者以牛粪、稻草为
主,后者以秸秆、废弃枝条为主;生产过程差异也较大,
前者采用高架棚直接覆料、直接接种的方式生产,而后
者需经制棒、灭菌、接种的方式生产。 所以,研究过程中
将食用菌子系统分为两类。
2　 研究方法
2. 1　 能值方法
本文采用的研究方法为能值核算方法。 目前国内
外应用广泛的生态经济评价方法主要包括价值量评价
法、生态足迹法、能值分析方法等。 价值量评价法,采用货币价值量进行评价,是经济学分析的重要手段,但在
评价过程中只对生态服务功能进行评估,不能对生态资产进行有效评估。 生态足迹方法,是将生态消费和废
弃物产出折合成需求面积进行评估,由于其指标简单、直观,应用较广,但存在只注重生态方面的可持续性,缺
7437　 23 期 　 　 　 周连第　 等:京郊农业生物循环系统生态经济能值评估———以密云尖岩村为例 　
① 数据来源于溪翁庄镇 2010 年度统计数据
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乏社会经济指标的不足。 能值方法是通过产生某一资源或劳务的过程中直接或间接消耗的另一种能量类型
多少进行评价,通常用太阳能值表示。 由于其综合运用了生态学、物理学、经济学等知识,将能流、物流、价值
流、信息流统一起来。 相对来说,具有严密的热力学和系统生态学科学理论基础和理论体系,综合性更
强[9-12],现已广泛应用到生态经济综合研究领域。 由于货币只用于人类的服务领域,很难对资源环境进行科
学定价,判定环境资源的真实贡献。 而能值综合分析方法综合考虑了自然因素和经济因素,可对各类生态经
济系统进行有效研究和评估。 本研究中能值转换率的全球能值基准为 15. 83×1024 sej / a[13-16]。
2. 2　 能值评价指标
能值转换率是一个重要的概念,它表示单位能量的能值含量,与此相关的测度为单位质量的能值和单位
货币能值(sej /＄)。 一种物质或资源的太阳能值转换率等于生产单位这种物体或资源所需太阳能,单位是
sej / J。 各种类型能量和日用品的太阳能值转换率可从有关研究中得到。
净能值产出率(EYR)为系统产出能值(Y)与经济反馈(F)(输入)能值之比。 反馈能值来自人类社会经
济,包括燃料和各种生产资料及人类劳务。 净能值产出率是衡量系统产出对经济贡献大小的指标,也是衡量
系统生产效率的一种标准,同时也是衡量和评价基本能源利用的指标:EYR=Y / F。
能值投资率(EIR),等于来自于经济的反馈能值除以来自环境的无偿能值输入。 用来衡量经济发展程度
和环境负荷程度。 其值越大,则表明系统经济发展程度越高;其值越小,说明发展水平越低,而对环境的依赖
越强:EIR=F / (N+R)。
环境负荷率(ELR)为系统投入能值与不可更新能源投入能值总量之和与可更新能源投入能值总量之比。
其值越大,表示对环境的压力越大:ELR=(F+N) / R。
可持续发展指数为系统能值产出率与环境负荷率之比:EYR / ELR。 ESI 值越大,表示可持续发展能力
越强[17-20]。
图 2　 尖岩村农业生物循环系统能量流程图
Fig. 2　 Energy flow diagram of agro-circulation at Jianyan in Miyun of Beijing
2. 3　 尖岩农业生物循环系统流程图
图 2 为尖岩村农业生物循环系统能量流程图。 该系统由生产者、消费者和次级经济生产系统组成。 其
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中,种植系统的输入能值包括风能、氮、磷、钾、劳务等,产出的玉米、秸秆输入到奶牛养殖子系统,产出的玉米
芯和废弃的枝条输入到食用菌生产子系统;奶牛养殖的输入包括建筑投入、劳动力、电能及豆类、草、秸秆和玉
米等原材料,产生的牛粪输入到食用菌生产系统;食用菌生产系统的能值输入包括建筑、电力机械、煤、劳动
力、及原材料等。 各子系统产出的果品、牛奶、仔牛、食用菌(双孢菇、香菇、平菇)输出到系统外。
3　 结果与分析
3. 1　 能值输入与输出
种植子系统、养殖子系统、双孢菇子系统、香菇、平菇子系统及复合系统的能值输入输出量见表 1—表 5。
其中的能值转换率参见文献[13-16,18-20],每个系统的能值输入包括可更新资源输入、不可更新资源输入、购买能
值输入等,能值输出包括系统主产品及副产品。
表 1　 农业生物循环系统种植子系统能值分析表
Table 1　 Emergy analysis table of agro-planting sub-ecosystem
资源
Resource
数量
Quantity
单位
Unit
能量换算指数
Energy
conversion
factor
单位
Unit
能量和
物质流动
Energy or
material flow
单位
Unit
能值转换率
Transformity
单位
Unit
能值 / (Sej / a)
Emergy %
可更新资源(R)Renewable resources (R)
太阳能 Sunlight 2. 67×106 m2 3. 30×109 J / m2 8. 80×1015 J 1 Sej / J 8. 80×1015 <0. 1
雨水、化学能 Rain, Chemical 2. 13×105 m3 4. 94×106 J / m3 1. 05×1012 J 4. 28×105 Sej / J 4. 51×1017 7. 90
风能 Wind 2. 67×106 m2 7. 50×108 J / m2 2. 00×1015 J 1496 Sej / J 2. 99×1018 52. 42
2. 99×1018
不可更新资源(N)Non-renewable resources (N)
表土层流失 Loss of topsoil 2. 67×106 m2 8. 37×104 J / m2 2. 23×1011 J 6. 25×104 Sej / J 1. 40×1016 <0. 1
物质和劳务(F)Materials and services (F)
N肥 Nitrogen in fertilizer 24750 kg 6. 38×1012 Sej / kg 1. 58×1017 2. 77
P 肥 Phosphorus in fertilizer 26625 kg 6. 55×1012 Sej / kg 1. 74×1017 3. 05
K肥 Potash in fertilizer 20500 kg 2. 92×1012 Sej / kg 5. 99×1016 1. 05
3. 92×1017
劳动力 Labor 7. 88×104 人 1. 05×107 J /人 8. 24×1011 J 1. 24×106 Sej / J 1. 02×1018 17. 90
种子 Seeds 1. 11×105 ＄ 1. 16×1013 Sej /＄ 1. 29×1018 22. 57
2. 31×1018
能值输出(Y)Product emergy (Y)
玉米 Corn 6. 00×105 kg 1. 65×107 J / kg 9. 92×1012 J 8. 52×104 Sej / J 8. 45×1017 14. 80
苹果 Apple 1. 00×106 kg 2. 43×106 J / kg 2. 43×1012 J 5. 30×105 Sej / J 1. 29×1018 22. 54
板栗 Chestnut 3. 00×105 kg 1. 67×107 J / kg 5. 02×1012 J 4. 28×105 Sej / J 2. 15×1018 37. 66
玉米秸秆 Corn Straw 1. 05×106 kg 1. 45×107 J / kg 1. 53×1013 J 5. 13×104 Sej / J 7. 82×1017
玉米芯 Corncob 8. 40×104 kg 1. 45×107 J / kg 1. 22×1012 J 5. 13×104 Sej / J 6. 26×1016
废弃枝条 Waste branches 5. 25×105 kg 1. 67×107 J / kg 8. 79×1012 J 3. 91×105 Sej / J 3. 44×1018
种植子系统,如表 1 所示,玉米、干鲜果品种植子系统,可更新资源投入包括太阳能、雨水化学能、势能及
风能,其中,风能是最大的能量流动过程,因为所有的气候学上能量流动都被看成是太阳能吸收过程的副产
品,为避免重复计算,只计算其中较大者。 不可更新资源的输入能值在总能值中所占比重较大,为 52% ;购买
能值主要是玉米、苹果、板栗生产过程中的肥料、劳动力、种子的投入,在总投入能值中所占比重为 47%左右。
该子系统产出是指玉米、苹果、板栗等主产品及玉米秸秆、玉米芯、废弃枝条等农业种植废弃物,与主产品
具有相同数量的能值。
养殖子系统,牛场的建设面积为 33. 33hm2。 购买能值所占比重较大,占总能值比重 90%以上,而自然资
源的投入所占比重较小。
9437　 23 期 　 　 　 周连第　 等:京郊农业生物循环系统生态经济能值评估———以密云尖岩村为例 　
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食用菌子系统,包括双孢菇子系统和香菇、平菇子系统,同养殖子系统一样,90%左右及以上为购买能值,
其中主要包括原材料、劳动力、电能及日常维护费用。
复合系统,复合系统中,原材料来自于各子系统,因而购买能值大大减小,只占总能值投入的 71% ,可更
新资源占总能值投入的 32% 。
表 2　 农业生物循环系统养殖子系统能值分析表
Table 2　 Emergy analysis table of cow-breeding sub-ecosystem
资源 数量 单位 能量换算指数 单位 能量和物质流动 单位 能值转换率 单位 能值(Sej / a) %
可更新资源(R)
太阳能 3. 34×104 m2 3. 30×109 J / m2 1. 10×1014 J 1 Sej / J 1. 10×1014 <0. 1
雨水、化学能 2. 67×103 m3 4. 94×106 J / m3 1. 32×1010 J 4. 28×105 Sej / J 5. 64×1015 0. 13
风能 3. 34×104 m2 7. 50×108 J / m2 2. 50×1013 J 1496 Sej / J 3. 74×1016 0. 85
3. 74×1016
不可更新资源(N)
表土层流失 3. 34×104 m2 8. 37×104 J / m2 2. 79×109 J 6. 25×104 Sej / J 1. 75×1014 <0. 1
物质和劳务(F)
建筑 Construction 2. 70×105 ¥ 7. 00 ¥ /＄ 38571. 43 ＄ 1. 16×1013 Sej /＄ 4. 47×1017 10. 15
电能 Electricity 3. 00×104 ¥ 7. 00 ¥ /＄ 4285. 71 ＄ 1. 16×1013 Sej /＄ 4. 97×1016 1. 13
4. 97×1017
玉米 5. 11×105 kg 1. 65×107 J / kg 8. 45×1012 J 8. 52×104 Sej / J 7. 20×1017 16. 30
豆类 Soybean 2. 04×105 kg 1. 85×107 J / kg 3. 78×1012 J 4. 04×105 Sej / J 1. 53×1018 34. 66
草 Grass 3. 83×105 kg 1. 47×107 J / kg 5. 61×1012 J 4. 98×104 Sej / J 2. 80×1017 6. 34
秸杆 Straw 3. 19×106 kg 1. 45×107 J / kg 4. 64×1013 J 2. 70×104 Sej / J 1. 25×1018 28. 42
劳动力 Labor 5. 60×103 人 1. 05×107 J /人 5. 86×1010 J 1. 24×106 Sej / J 7. 27×1016 1. 65
水 Water 9. 58×106 kg 4. 94×103 J / kg 4. 73×1010 J 4. 28×105 Sej / J 2. 03×1016 0. 47
3. 87×1018
能值输出(Y)
牛奶 Milk 1. 70×106 kg 2. 58×1012 Sej / kg 4. 41×1018 100
仔牛 Calf 4. 04×1010 J 1. 45×106 Sej / J 5. 85×1016 1. 33
牛粪 Cow manure 4. 83×105 kg 9. 01×1012 Sej / kg 4. 35×1018 98. 67
表 3　 农业生物循环系统双孢菇生产子系统能值分析表
Table 3　 Emergy analysis table of Agaricus bisporus cultivation sub-ecosystem
资源 数量 单位 能量换算指数 单位 能量和物质流动 单位 能值转换率 单位 能值(Sej / a) %
可更新资源(R)
太阳能 1. 33×104 m2 3. 30×109 J / m2 4. 40×1013 J 1 Sej / J 4. 40×1013 <0. 1
雨水,化学能 1. 07×103 m3 4. 94×106 J / m3 5. 27×109 J 4. 28×105 Sej / J 2. 26×1015 0. 11
风能 1. 33×104 m2 7. 50×108 J / m2 1. 00×1013 J 1. 50×103 Sej / J 1. 50×1016 0. 75
1. 50×1016
物质和劳务(F)
建筑 8. 00×104 ¥ 7. 00 ¥ /＄ 11428. 57 ＄ 1. 16×1013 Sej /＄ 1. 33×1017 6. 67
煤 Coal 2. 00×104 kg 2. 93×107 J / kg 5. 86×1011 J 39800 Sej / J 2. 33×1016 1. 17
P-肥 Phosphorus in fertilizer 3. 60×102 kg 6. 55×1012 Sej / kg 2. 36×1015 0. 12
1. 58×1017
稻草 Rice straw 3. 00×105 kg 1. 41×107 J / kg 4. 22×1012 J 4. 98×104 Sej / J 2. 10×1017 10. 57
牛粪 Cow manure 1. 30×105 kg 9. 01×1012 Sej / kg 1. 17×1018 58. 90
种子 Seeds 9. 00×104 ¥ 7. 00 ¥ /＄ 1. 29×104 ＄ 1. 16×1013 Sej /＄ 1. 49×1017 7. 50
劳动力 Labor 3. 60×103 人 1. 05×107 J /人 3. 77×1010 J 1. 24×106 Sej / J 4. 67×1016 2. 35
水 5. 40×106 kg 4. 94×103 J / kg 2. 67×1010 J 4. 28×105 Sej / J 1. 14×1016 0. 57
1. 59×1018
能值输出(Y)
双孢菇 Agaricus bisporus 1. 20×106 ¥ 7. 00 ¥ /＄ 1. 71×105 ＄ 1. 16×1013 Sej /＄ 1. 99×1018 100. 00
废弃菌床 Waste materials 1. 60×105 kg 1. 24×1013 Sej / kg 1. 99×1018 100. 00
0537 　 生　 态　 学　 报　 　 　 32 卷　
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表 4　 农业生物循环系统香菇、平菇生产子系统能值分析表
Table 4　 Emergy analysis table of Champignon and cap fungus cultivation sub-ecosystem
资源 数量 单位 能量换算指数 单位 能量和物质流动 单位 能值转换率 单位 能值(Sej / a) %
可更新资源(R)
风能 3. 34×104 m2 8. 72×108 J / m2 2. 91×1013 J 1496 Sej / J 4. 35×1016 0. 63
4. 35×1016
物质和劳务(F)Materials and services (F)
建筑用钢材 Steel for construction 50000 kg 4. 65×106 Sej / kg 2. 33×1011 <0. 1
建筑用水泥 Cement for construction 250000 kg 1. 00×106 Sej / kg 2. 50×1011 <0. 1
其他建设费用 Other constructions 17857. 14 ＄ 1. 16×1013 Sej /＄ 2. 07×1017 2. 98
煤 Coal 40000 kg 2. 93×107 J / kg 1. 17×1012 J 3. 98×104 Sej / J 4. 66×1016 0. 67
电能 2857. 14 ＄ 1. 16×1013 Sej /＄ 3. 31×1016 0. 48
机械 Machine 14285. 71 ＄ 1. 16×1013 Sej /＄ 1. 66×1017 2. 39
4. 53×1017
玉米芯 Corncob 45000 kg 1. 61×107 J / kg 7. 25×1011 J 5. 13×104 Sej / J 3. 72×1016 0. 54
废弃枝条 Waste branches 1000000 kg 1. 67×107 J / kg 1. 67×1013 J 3. 78×105 Sej / J 6. 33×1018 91. 09
劳动力 Labor 700 人 1. 05×107 J /人 7. 33×109 J 1. 24×106 Sej / J 9. 08×1015 0. 13
菌种 Mushroom seeds 5357. 14 ＄ 1. 16×1013 Sej /＄ 6. 21×1016 0. 89
水 6750000. 00 kg 4940 J / kg 3. 33×1010 J 4. 28×105 Sej / J 1. 43×1016 0. 21
6. 45×1018
能值输出(Y)
平菇和香菇
Champignon and cap fungus 280000. 00 kg 2. 48×10
13 Sej / kg 6. 95×1018 100. 00
废弃菌棒 Waste materials 1. 00×105 kg 6. 95×1013 Sej / kg 6. 95×1018 100. 00
表 5　 农业生物循环系统系统能值分析表
Table 5　 Emergy analysis table of agro-planting-animal breeding-mushroom cultivation circulation ecosystem
资源 数量 单位 能量换算指数 单位 能量和物质流动 单位 能值转换率 单位 能值(Sej / a) %
可更新资源(R)
太阳能 2. 70×106 m2 3. 30×109 J / m2 8. 91×1015 J 1 Sej / J 8. 91×1015 <0. 1
雨水、化学能 2. 16×105 m3 4. 94×106 J / m3 1. 07×1012 J 4. 28×105 Sej / J 4. 57×1017 4. 21
风能 2. 70×106 m2 7. 50×108 J / m2 2. 03×1015 J 1496 Sej / J 3. 03×1018 27. 91
3. 03×1018
不可更新资源(N)
表土层流失 Loss of topsoil 2. 70×106 m2 8. 37×104 J / m2 2. 26×1011 J 6. 25×104 Sej / J 1. 41×1016 <0. 1
物质和劳务(F)
N肥 24750 kg 6. 38×1012 Sej / kg 1. 58×1017 1. 45
P 肥 26985 kg 6. 55×1012 Sej / kg 1. 77×1017 1. 63
K肥 20500 kg 2. 92×1012 Sej / kg 5. 99×1016 0. 55
建筑用钢材 50000 kg 4. 65×106 Sej / kg 2. 33×1011 <0. 1
建筑用水泥 250000 kg 1. 00×106 Sej / kg 2. 50×1011 <0. 1
其他建筑费用 Other constructions 4. 75×105 ¥ 7. 00 ¥ /＄ 67857. 14 ＄ 1. 16×1013 Sej /＄ 7. 87×1017 7. 25
电能 5. 00×104 ¥ 7. 00 ¥ /＄ 7142. 86 ＄ 1. 16×1013 Sej /＄ 8. 29×1016 0. 76
煤 6. 00×104 kg 2. 93×107 J / kg 1. 76×1012 J 39800 Sej / J 7. 00×1016 0. 64
机械 100000. 00 ¥ 7. 00 ¥ /＄ 14285. 71 ＄ 1. 16×1013 Sej /＄ 1. 66×1017 1. 53
1. 50×1018
劳动力 8. 87×104 人 1. 05×107 J /人 9. 28×1011 J 1. 24×106 Sej / J 1. 15×1018 10. 60
种子 9. 05×105 ¥ 7. 00 ¥ /＄ 1. 29×105 ＄ 1. 16×1013 Sej /＄ 1. 50×1018 13. 82
1537　 23 期 　 　 　 周连第　 等:京郊农业生物循环系统生态经济能值评估———以密云尖岩村为例 　
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　 　 续表
资源 数量 单位 能量换算指数 单位 能量和物质流动 单位 能值转换率 单位 能值(Sej / a) %
豆类 2. 04×105 kg 1. 85×107 J / kg 3. 78×1012 J 4. 04×105 Sej / J 1. 53×1018 14. 07
草 3. 83×105 kg 1. 47×107 J / kg 5. 61×1012 J 4. 98×104 Sej / J 2. 80×1017 2. 58
秸杆 2. 14×106 kg 1. 45×107 J / kg 3. 11×1013 J 5. 13×104 Sej / J 1. 60×1018 14. 72
稻草 3. 00×105 kg 1. 41×107 J / kg 4. 22×1012 J 4. 98×104 Sej / J 2. 10×1017 1. 94
水 2. 17×107 kg 4. 94×103 J / kg 1. 07×1011 J 4. 28×105 Sej / J 4. 59×1016 0. 42
6. 31×1018
能值输出(Y)
玉米 8. 90×104 kg 1. 65×107 J / kg 1. 47×1012 J 8. 52×104 Sej / J 1. 25×1017 1. 34
苹果 1. 00×106 kg 2. 43×106 J / kg 2. 43×1012 J 5. 30×105 Sej / J 1. 29×1018 13. 75
板栗 3. 00×105 kg 1. 67×107 J / kg 5. 02×1012 J 4. 28×105 Sej / J 2. 15×1018 22. 98
玉米芯 3. 90×104 kg 1. 45×107 J / kg 5. 66×1011 J 5. 13×104 Sej / J 2. 91×1016
废弃枝条 4. 25×105 kg 1. 67×107 J / kg 7. 12×1012 J 3. 91×105 Sej / J 2. 78×1018
牛奶 1. 70×106 kg 2. 58×1012 Sej / kg 4. 41×1018 47. 11
仔牛 4. 04×1010 J 1. 45×106 Sej / J 5. 85×1016
牛粪 Manure 3. 53×105 kg 9. 01×1012 Sej / kg 3. 18×1018
双孢菇 Agaricus bisporus 1. 20×106 ¥ 7. 00 ¥ /＄ 1. 71×105 ＄ 1. 16×1013 Sej /＄ 1. 99×1018 21. 26
废弃菌床 1. 60×105 kg 1. 24×1013 Sej / kg 1. 99×1018
平菇和香菇 280000. 00 kg 2. 48×1013 Sej / kg 6. 95×1018 74. 27
废弃菌棒 1. 00×105 kg 6. 95×1013 Sej / kg 6. 95×1018
2. 30×1019
表 6　 农业生物循环系统各子系统能值评价指标比较表
Table 6　 Comparison of the emergy indicators of the planting subsystem and cow breeding subsystem and the mushroom cultivation subsystem in
agro-circulation system
能值指标
Emergy indicators
种植系统
Planting systems
奶牛养殖
cow-breeding
ecosystem
双孢菇
Agaricus bisporus
ecosystem
香菇、平菇
Champignon and
cap fungus ecosystem
复合系统
Complex system
EYR 1. 58 1. 01 1. 14 1. 01 4. 08
EIR 0. 90 116. 23 116. 72 158. 73 2. 57
ELR 0. 69 7. 24 9. 17 13. 00 1. 40
ESI 2. 31 0. 14 0. 12 0. 08 2. 93
3. 2　 能值评估指标比较与分析
各子系统及复合系统的能值评价指标见表 6 所示。
净能值产出率,表示产出能值在输入经济能值中所占比重。 一般,净能值产出率越高,表明系统在获得一
定的经济能值投入后,能源生产与利用的效率越高,显示更强的经济活动竞争力。 本研究中,种植、养殖、食用
菌生产等各子系统的净能值产出率都大于 1,而农业生物循环系统的净能值产出率比各子系统都高,说明,农
业生物循环系统在经济上的可行性相对于各子系统更高一些。
能值投资率,是衡量经济发展程度和环境负载程度的指标。 其值越大,表明系统经济发展程度越高,其值
越小,说明发展水平越低而对环境的依赖越强。 大到一个国家和地区,小到一个工厂企业的经济发展和增长,
均须有高能质的科技、劳务、物资和燃料的投入,并与当地环境资源和自然条件共同作用。 全球平均能值投资
率约为 2,发达国家比不发达国家的能值投资率要高,如美国和西班牙为 7,利比亚为 0. 1[20]。 本研究中,种植
子系统的能值投资率很小(0. 9),低于 1,对环境的依赖很高;而养殖和食用菌子系统都较大,甚至超过 100,过
高地经济投入,输入大量能值,其生产的产品出售的价格较高,那么市场竞争力有所下降。 相反,农业生物循
2537 　 生　 态　 学　 报　 　 　 32 卷　
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环系统能值投资率(2. 57)介于子系统之间,而且低于中国农业能值投资率的平均值(4. 93) [21],说明对外界
经济投入的依赖性较低,其生产的产品可以较低价格出售,市场竞争力增强。
环境负荷率,用来评价系统的环境压力。 其值越小越好,根据表 1,农业生物循环复合系统的环境负荷率
介于各子系统之间(1. 4),环境负荷相对较小。
可持续发展指数,从生态学角度,系统排出的废弃物质和能量仍具有价值,但由于技术限制,并不是所有
废弃物质都能有效利用,这些废弃物质是极其有害的负效益产出,即净能值产出率越高,不一定都符合人类的
利益。 因此引入可持续发展指数,为净能值产出率与环境负荷率之比。 其值越高,表明系统可持续发展指数
越高,根据表 6,农业生物复合系统的可持续发展指数大于 1,高于各子系统,是比较理想的产业系统。
4　 结论
(1)农业生产对不可再生资源及经济投入的依赖性较大,密云尖岩村的农业种植、养殖、食用菌生产系统
也是如此;但由几个子系统复合而成的农业生物循环系统与农业种植系统相比,对不可更新资源的依赖性相
对较低,与养殖、食用菌系统相比对经济投入的依赖性相对也较低,这样,有利于整个系统生产产品的市场竞
争力提高。
(2)农业生物循环系统这一资源利用模式不仅减少了对外界自然资源和经济投入的依赖性,而且环境负
荷率较养殖、食用菌生产系统大大降低,虽然较种植系统负荷率大些,都在可接受范围之内;与国内的大部分
区域,如密云县(2. 33)、内蒙古自治区(3. 13)、甘肃省(3. 73)等相比都较低[23]。 说明这一资源利用模式能够
通过市场机制获得自身的资源补偿。
(3)农业生物循环系统的净能值产出率和可持续发展指数(2. 93)较高,高于中国农业的平均值(0. 27),
说明该模式在北京地区具有较强的获利性,具有推广价值。 中国是一个农业大国,设施农业发展水平较低,许
多资源的生态经济效益和社会效益未得到充分发挥,尖岩村的循环开发模式对带动京郊农业资源的利用具有
示范价值,在提供丰富的经济产品,获得明显的经济效益的同时,即可促进农业劳动力就业,又可在生产过程
中控制污染物,符合可持续发展战略需求。
(4)密云县尖岩村农业生物循环模式的能值评估结果,回答了在水源地能否做到“农牧并重”的问题,但
是农业生物循环系统的牧业养殖规模比例需要通过进一步的研究确定。
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4537 　 生　 态　 学　 报　 　 　 32 卷　
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 32,No. 23 December,2012(Semimonthly)
CONTENTS
Maternal thermoregulation during gestation affects the phenotype of hatchling Chinese skinks (Eumeces chinensis): testing the
maternal manipulation hypothesis LI Hong, ZHOU Zongshi, WU Yanqing, et al (7255)…………………………………………
Effects of conspecific and interspecific interference competitions on cache site selection of Siberian chipmunks (Tamias sibiricus)
SHEN Zhen,DONG Zhong, CAO Lingli,et al (7264)
…
………………………………………………………………………………
Characterization of ammonia volatilization from polluted river under aeration conditons: a simulation study
LIU Bo, WANG Wenlin, LING Fen, et al (7270)
……………………………
…………………………………………………………………………………
Diurnal activity patterns and environmental factors on behaviors of Bar鄄headed Geese Anser indicus wintering at Caohai Lake of
Guizhou, China YANG Yanfeng,ZHANG Guogang,LU Jun,et al (7280)…………………………………………………………
Impacts of snow cover change on soil water鄄heat processes of swamp and meadow in Permafrost Region, Qinghai鄄Tibetan Plateau
CHANG Juan,WANG Gengxu,GAO Yongheng,et al (7289)
……
………………………………………………………………………
Spatial鄄temporal changes of urban patch wetlands in Changsha, China GONG Yingbi, JING Lei, PENG Lei, et al (7302)…………
Modeling of carbon and water fluxes of Qianyanzhou subtropical coniferous plantation using model鄄data fusion approach
REN Xiaoli, HE Honglin, LIU Min, et al (7313)
……………
…………………………………………………………………………………
Ecological compensation standard for controlling nitrogen non鄄point pollution from farmland: a case study of Yixing City in Jiang
Su Province ZHANG Yin, ZHOU Yuchen, SUN Hua (7327)……………………………………………………………………
Static toxicity evaluation of chemical wastewater by PFU microbial communities method
LI Zhaoxia, ZHANG Yuguo, LIANG Huixing (7336)
………………………………………………
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Emergy evaluation of an agro鄄circulation system in Beijing suburb: take Jianyan village as a case study
ZHOU Liandi, HU Yanxia, WANG Yazhi, et al (7346)
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Research on the cooling effect of Xi忆an parks in summer based on remote sensing FENG Xiaogang, SHI Hui (7355)………………
The dynamics of spatial and temporal changes to forested land and key factors driving change on Hainan Island
WANG Shudong, OUYANG Zhiyun,ZHANG Cuiping, et al (7364)
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Impact of different sowing dates on green water footprint of maize in western Jilin Province
QIN Lijie, JIN Yinghua, DUAN Peili (7375)
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The dynamic variation of maize (Sea mays L. ) population growth characteristics under cultivars鄄intercropped on the Loess Plateau
WANG Xiaolin, ZHANG Suiqi, WANG Shuqing, et al (7383)
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Effect of different planting methods on root鄄shoot characteristics and grain yield of summer maize under high densities
LI Zongxin, CHEN Yuanquan, WANG Qingcheng, et al (7391)
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Heavy metal contaminant in development process of artificial biological Soil Crusts in sand鄄land
XU Jie, AO Yanqing, ZHANG Jingxia,et al (7402)
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Effects of enhanced UV鄄B radiation and nitrogen on photosynthetic pigments and non鄄enzymatic protection system in leaves of
foxtail millet (Setaria italica (L. ) Beauv. ) FANG Xing, ZHONG Zhangcheng (7411)…………………………………………
Photosynthetic response of different ecotype of Illicium lanceolatum seedlings to drought stress and rewatering
CAO Yonghui, ZHOU Benzhi, CHEN Shuanglin,et al (7421)
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Seasonal variations in the stems of Larix principis鄄rupprechtii at the treeline of the Luya Mountains
DONG Manyu, JIANG Yuan, WANG Mingchang, et al (7430)
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Influence of terrain on plant biomass estimates by remote sensing: a case study of Guangzhou City, China
SONG Weiwei,GUAN Dongsheng, WANG Gang (7440)
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Effects of exponential fertilization on biomass allocation and root morphology of Catalpa bungei clones
WANG Lipeng, YAN Ziyi, LI Jiyue, et al (7452)
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Effects of fire damages on Larix gmelinii radial growth at Tahe in Daxing忆an Mountains, China
WANG Xiaochun, LU Yongxian (7463)
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A model for water consumption by mountain jujube pear鄄like XIN Xiaogui,WU Pute, WANG Youke, et al (7473)…………………
Specificity of photosystems function change of two kinds of overwintering broadleaf evergreen plants
ZHONG Chuanfei, ZHANG Yuntao, WU Xiaoying, et al (7483)
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Effects of drought on fluorescence characteristics of photosystem 域 in leaves of Ginkgo biloba
WEI Xiaodong,CHEN Guoxiang,SHI Dawei,et al (7492)
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Numerical classification and ordination of forest communities in habitat of Sichuan Snub鄄nosed Monkey in Hubei Shennongjia
National Nature Reserve LI Guangliang, CONG Jing, LU Hui, et al (7501)……………………………………………………
Impact of inorganic anions on the cadmium effective fraction in soil and its phytoavailability during salinization in alkaline soils
WANG Zuwei, YI Liangpeng, GAO Wenyan, et al (7512)
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Photosynthetic adaptability of the resistance ability to weak light of 2 species Spiraea L.
LIU Huimin,MA Yanli, WANG Baichen,et al (7519)
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Fine root longevity and controlling factors in a Phoebe Bournei plantation
ZHENG Jinxing,HUANG Jinxue,WANG Zhenzhen,et al (7532)
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Analysis on spatial structure and scenarios of carbon dioxide emissions from tourism transportation
XIAO Xiao, ZHANG Jie, LU Junyu, et al (7540)
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The hydrological response to human activities in Guishui River Basin, Beijing
LIU Yuming, ZHANG Jing, WU Pengfei, et al (7549)
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Socio鄄economic impacts of under鄄film drip irrigation technology and sustainable assessment: a case in the Manas River Basin,
Xinjiang, China FAN Wenbo, WU Pute,MA Fengmei (7559)……………………………………………………………………
Effects of pattern and timing of high temperature exposure on the mortality and fecundity of Aphis gossypii Glover on cotton
GAO Guizhen, L譈 Zhaozhi, XIA Deping, et al (7568)
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Physiological responses of Eucalyptus trees to infestation of Leptocybe invasa Fisher & La Salle
WU Yaojun, CHANG Mingshan, SHENG Shuang, et al (7576)
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Carbon storage capacity of a Betula alnoides stand and a mixed Betula alnoides 伊 Castanopsis hystrix stand in Southern Subtropical
China: a comparison study HE Youjun, QIN Lin, LI Zhiyong,et al (7586)………………………………………………………
Distribution and ecological risk assessment of 7 heavy metals in urban forest soils in Changsha City
FANG Xi, TANG Zhijuan, TIAN Dalun, et al (7595)
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Review and Monograph
The relationship between humans and the environment at the urban鄄rural interface:research progress and prospects
HUANG Baorong, ZHANG Huizhi (7607)
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Flux footprint of carbon dioxide and vapor exchange over the terrestrial ecosystem: a review
ZHANG Hui, SHEN Shuanghe, WEN Xuefa,et al (7622)
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4367 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
《生态学报》2013 年征订启事
《生态学报》是中国生态学学会主办的生态学专业性高级学术期刊,创刊于 1981 年。 主要报道生态学研
究原始创新性科研成果,特别欢迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、
新方法、新技术介绍;新书评介和学术、科研动态及开放实验室介绍等。
《生态学报》为半月刊,大 16 开本,300 页,国内定价 90 元 /册,全年定价 2160 元。
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生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 32 卷摇 第 23 期摇 (2012 年 12 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
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Vol郾 32摇 No郾 23 (December, 2012)
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