全 文 ：书能值方法与存在问题分析
魏胜文１，２，陈先江３，张岩３，于应文３，牛俊义１
（１．甘肃农业大学农学院，甘肃 兰州７３００７０；２．甘肃省社会科学院，甘肃 兰州７３００７０；３．兰州大学草地农业科技学院，甘肃 兰州７３００２０）
摘要：能值评价是以能量为工具分析开放系统热力学的一种环境会计方法，它用能值为统一标尺衡量不同质别的
能量，是以生态－经济为中心的评价方法。笔者讨论了能值的基本概念、工作流程和草业内涵，比较了国内外研究
的异同，指出国内研究需加强能值理论的研究，与国际同行一道完善、加速发展能值的方法论。从能值量化、最大
功率原则、能值时间尺度、能值配置、能值与其他热力学参量间关系，以及能值与经济学关系等方面分析了能值基
本特征和主要存在问题。虽然能值分析能解决很多其他评估方法不能量化产品与生态服务，但总体上方法过于简
化、容易产生误导和评估结果不准确等缺陷，需要理论与方法论的协调发展。分析认为，选择合适参数，进行能值
量化，能值综合评价方法，能值与其他热力学参量间关系明晰，能值形成过程时间尺度分析等，可能成为未来能值
分析的主要研究方向。
关键词：能值；能值转换率；能值分析；最大能值原则
中图分类号：Ｑ９４７；Ｓ１８１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４５７５９（２０１１）０２０２７００８
能量提供了所有生态系统的动力，包括草地农业系统。１９７０年代，任继周等［１］依据肉、毛、奶、皮等各种畜产
品生产所需要的能量（生长净能或代谢能），提出了畜产品单位（ａｎｉｍａｌｐｒｏｄｕｃｔｕｎｉｔ，ＡＰＵ）的理论和方法，作为
不同畜产品之间定量比较的统一平台。能值理论与此异曲同工，它由世界著名生态学家ＯｄｕｍＢｌｉｓｓｅｔ［２］在１９８０
年代依据综合系统生态学、生态能量学和生态经济学的思想而提出，是对生态系统的各种组分的能量含量或其行
为过程中能量流通量的一种规定。能值评价（ｅｍｅｒｇｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎ）是以能量为工具分析开放系统热力学的一种环
境会计方法 （ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌａｃｃｏｕｎｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄ）［３］，它用能值作为统一标尺衡量不同质别的能量，构建了系统自
然特征与经济结构研究的统一平台，提供了一种以生态和经济为中心的评价方法，广泛用于测算系统能流、物流、
信息流、货币流，评价生态系统健康，管理和设计复合生态系统，评估区域可持续发展评价。显然，家畜单位（羊单
位和牛单位、干羊当量等）、温室气体研究中使用的ＣＯ２ 当量、Ｃｏｓｔａｎｚａ和Ｄａｌｙ［４］关于自然资本（ｎａｔｕｒａｌｃａｐｉｔａｌ）
的概念、Ｃｏｓｔａｎｚａ等［５］关于生态系统服务的货币化评价、食物当量［６］等，均是上述思想在各个研究领域的具体体
现，而且还在不断拓展。为此，通过分析能值基本概念和能值特征，明确其在生态系统结构与功能分析中的重要
作用和当前研究中存在的问题，可为能值方法的完善，确定草地农业系统持续发展模式与策略提供更加精确的方
法，为复杂生态系统的功能分析评价开辟更为广阔的空间。
１ 能值方法的基本内涵
１．１ 基本概念
能值（ｅｍｅｒｇｙ）是在形成一种产品或服务的过程中直接和间接消耗的能量之和［７，８］，即各种能量的太阳能当
量（ｓｏｌａｒｅｎｅｒｇｙｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ）。地球能量最终来自太阳，能值实质上是任何资源、产品或劳务形成所需直接和间接
应用的太阳能量（ｓｏｌａｒｅｍｅｒｇｙｊｏｕｌｅｓ，ＳＥＪ），故常以太阳能为基准来衡量各种能值。
能值分析，是以能值为基准，把生态系统中不同种类、不可比较的能量转换成同一标准能值，以衡量和比较生
态系统中不同等级能量的真实价值与贡献，从而综合评价其在系统中的结构功能特征和生态经济效益［９］。一般
根据能量的性质，分为：可更新环境资源（ｒｅｎｅｗａｂｌｅｒｅｓｏｕｒｃｅ，Ｒ），如太阳能、风能、雨能等；不可更新环境资源
（ｎｏｎｒｅｎｅｗａｂｌｅｒｅｓｏｕｒｃｅ，Ｎ），如土壤流失。还算过程的关键参数是能值转化率（ｅｍｅｒｇｙｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｔｙ，ｓｅｊ／ｊ或
ｓｅｊ／ｇ）。
２７０－２７７
２０１１年４月
草 业 学 报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ
第２０卷 第２期
Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．２
收稿日期：２０１０１２０２；改回日期：２０１１０１２３
作者简介：魏胜文（１９６３），男，甘肃民勤人，研究员，在读博士。Ｅｍａｉｌ：Ｗｅｉｓｈｅｎｇｗ＠１２６．ｃｏｍ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｎｉｕｊｙ＠ｇｓａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．
能值转换率，是从生态系统食物链和热力学原理抽象出来的重要概念，是衡量不同类别能量的能值尺度，与
生态系统的能量等级密切相关。由于宇宙中的能量流是按照能量转换等级来组织的，故能量物质在能量等级中
的地位由转换率来衡量。实际应用中，以生产１Ｊ或１ｇ产品、服务所需投入的太阳能值来表示太阳能值转换率，
可通过产品形成所需直接和间接太阳能量（Ｍ）除以产品形成所需直接和间接有效能总量（Ｂ）的比值计算得出：
犜＝犕犅
。能值转换率本质上是产品或服务的能量密度，它客观上反映了产品或服务的能量利用效率，体现了能质
（ｅｎｅｒｇｙｑｕａｌｉｔｙ）和能级（ｅｎｅｒｇｙｈｉｅｒａｃｈｙ）。从另一个角度，能值转换率也是人类对系统能流主观认识的产物，所
以一定程度上表现出现阶段人类对该产品或服务的价值认同，带有明显的历史局限性。
能值的货币化评价是能值理论在社会经济领域最深刻地运用，主要参数是能值／货币（ｅｍｅｒｇｙｄｏｌａｒｒａｔｉｏ，
ｓｅｊ／元或ｓｅｊ／＄等）和能值货币价值（ｅｍｅｒｇｙｃｕｒｒｅｎｃｙｖａｌｕｅ）。能值／货币比率为研究区域在研究期内（一般为１
个生产周期，１年）某一类生产所使用的各种能值总和与区域内该类生产的国民生产总值（ＧＮＰ）之比，即单位货
币相当的能值，可衡量货币购买力和劳动率，判断自然资源对该类生产的贡献。能值货币价值是指将研究对象的
能值折算成货币，即能值除以能值／货币，是能值相当的市场价值，可衡量财富的价值或宏观经济价值。２个参数
把系统的各种生态流统一于能值平台，定量分析系统的结构和功能，判断国家或区域自然资源价值、人类社会发
展状态与水平。
１．２ 能值方法的工作流程
能值分析方法有３个主要步骤。
准备阶段，收集研究系统的自然环境、地理和社会经济各种资料数据，按能量流、物质流和货币流的初步归
类、整理。
处理数据阶段，对数据初步分析。首先，使用Ｏｄｕｍ规范能量系统图例绘制系统能流图，从能量的角度图示
所研究系统的主要组分及其相关关系，多为概念或模式图（图１）。其次，编制各个子系统的能值分析表，要有原
始数据、太阳能值转换率、太阳能值和宏观经济价值等要素，也可在１张表中分别计算出子系统的各项要素的数
据。建立各子系统和系统整体的能值结构图，这是数字化的能流图，也可做成表格，并可与各个子系统的能值分
析表合并。
图１ 能值分析中的能流示意图（改自犅狉狅狑狀和犝犾犵犻犪狋犻［１０］）
犉犻犵．１ 犇犻犪犵狉犪犿狊犺狅狑犻狀犵狋犺犲狆狉犻狀犮犻狆犾犲狊狅犳犲犿犲狉犵狔犪犮犮狅狌狀狋犻狀犵（犃犱犪狆狋犲犱犳狉狅犿犅狉狅狑狀犪狀犱犝犾犵犻犪狋犻［１０］）
Ｒ：可更新能源 Ｒｅｎｅｗａｂｌｅｓｏｕｒｃｅｓ；Ｎ：不可更新能源 Ｎｏｎｒｅｎｅｗａｂｌｅｓｏｕｒｃｅｓ；Ｆ：辅助资源和服务投入 Ｐｕｒｃｈａｓｅｄｒｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄｓｅｒｖｉｃｅｓ（ＦＲ：可更
新辅助资源和服务投入Ｐｕｒｃｈａｓｅｄｒｅｎｅｗａｂｌｅｒｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄｓｅｒｖｉｃｅｓ；ＦＮ：不可更新辅助资源和服务投入Ｐｕｒｃｈａｓｅｄｎｏｎｒｅｎｅｗａｂｌｅｒｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄｓｅｒｖ
ｉｃｅｓ）；Ｙ：产出 Ｙｉｅｌｄ；下同Ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ
１７２第２０卷第２期 草业学报２０１１年
数据分析和解读阶段。首先，建立系统能量与经济结构的分析指标体系。然后，对各项指标予以解释和评
价，并针对数据反映出的问题提出解决策略，指导区域生态建设和经济建设。
１．３ 能值的草业内涵
能值的草业内涵从其转换率可窥一斑。
图２ 能值转换率的分级
犉犻犵．２ 犚犪狀犽狅犳犲犿犲狉犵狔狋狉犪狀狊犳狅狉犿犻狋狔
能值转换率用ａ×１０ｔ表示，ｔ是数量级。草业系
统能值分析中常用的５５种产品分为７类［８，１０１２］（图
２）。Ｉ，ｔ＜４，主要是太阳能、风能、雨能等可更新资源，
是从前植物生产层进入草业系统的主要驱动力。ＩＩ，
４≤ｔ＜６，主要是谷物、蔬菜、种子等植物产品（４≤ｔ＜５），
以及需要消耗电力的棉花、茶叶、烟叶等植物产品
（５≤ｔ＜６），属于草业系统的植物生产层。ＩＩＩ，５≤ｔ＜６，
主要是汽油、柴油、电力、畜力等能源，多用于整个草业
系统的管理；它们的数量级高于植物产品１～２个数量
级，却低于动物产品１～２个数量级，这是农业现代化
进程中植物生产自发地向动物生产延伸的内在驱动
力，是草地农业生态系统自我维持与发展的能量基础。
ＩＶ，６≤ｔ＜７，主要是肉、蛋、奶等动物产品，大多是草业
系统动物生产层活动的结果，也包括部分后生物生产
层系统行为的产物。Ｖ，７≤ｔ＜１０，主要是肥料、机械、
农药等农资产品，应用于植物生产层和动物生产层；它们的能值转换率高于植物产品３～５个数量级，高于动物产
品３～４个数量级，显然，此类高能值产品的利用效率直接决定着整个草业系统的生态效率和生产效益，这也是草
－畜耦合发展综合农业系统以减少外部能量投入的重要原因之一［１３］。ＶＩ，１０≤ｔ＜１４，贸易、投资等，发生于后生
物生产层。ＶＩＩ，ｔ≥１４，金属、水泥等，生产草业系统的固定资产。可见，草业生产本质上能量延着土（环境）－草
（植物产品）－畜（动物产品）－人（社会）这一“生产线”浓缩和提纯的过程［１４］，这是能值和能值转化率的草业
内涵。
２ 国内外研究现状
２．１ 国外
自１９８７年美国生态学家Ｏｄｕｍ提出能值概念以来，各国学者主要对区域性能值评价和能值指标分析进行大
量研究，系统性地创造了各类评价指标体系（表１），不断地丰富和发展能值的理论体系与方法论体系。
区域性能值评价，是定义、测度和解析生态完整性和生态系统健康的一种方法。Ｃａｍｐｂｅｌ［１５］认为，驱动和组
织整个生态系统需要大量不同形式能量，而生态系统完整性就是这些能量信号的功能，大批量不同形式的能量可
增加生态系统完整稳定性。代表性的工作是Ｕｌｇｉａｔｉ和Ｏｄｕｍ［１６］对意大利农业系统的环境压力和可持续性开展
的能值评价，Ｕｌｇｉａｔｉ和Ｏｄｕｍ［１７］先后对海岸带、盐沼地、热带雨林、江河流域等自然生态系统能值，以及德克萨斯
州和佛罗里达的废水资源消耗、废弃物和环境影响差异进行比较分析和评价。１９９６年，Ｂｒｏｗｎ和 Ｈｅｒｅｎｄｅｅｎ［１８］
对泰国泥公河上修建大坝的生态经济和环境经济能值进行计算。这些研究定量了区域内环境系统的结构与性
能，有助于区域环境决策。
能值指标分析，通常，学者们根据实际需要，能值货币比率、太阳能值转换率、能值产出率、能值自给率、能值
密度、人均能值用量、环境负载率等各种能值分析指标加以调整、补充和优化，从而使能值指标分析得到广泛应用
（表１）。Ｕｌｇｉａｔｉ和Ｂｒｏｗｎ［１９］提出，能值可持续指标ＥＳＩ，即系统能值产出率（ＥＹＲ）与环境负载率（ＥＬＤ）之比，并
通过实证确定ＥＳＩ量化标准。Ｂａｓｔｉａｎｏｎｉ和 Ｍａｒｃｈｅｔｔｉｎｉ［２０，２１］发现，联合转换率可更便捷地用于比较分析各种复
合和单一产出系统，建议用有效能／能值来表示系统演化效率，以对系统不同产出情况进行评价。Ｕｌｇｉａｔｉ和
Ｂｒｏｗｎ［１９］针对能值分析方法重成本结构分析而轻排污影响分析的缺陷，提出用稀释污染物所需生态系统服务能
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值来评价污染物排放对环境的影响。Ｂａｓｔｉａｎｏｎｉ和 Ｍａｒｃｈｅｔｔｉｎｉ［２１］用太阳能值转换率、能值产出率、环境负载率
和能值密度４个指标，评价农场系统发展的可持续性；同时，Ｔｉｌｅｙ和Ｓｗａｎｋ［２２］除选用环境负载率来度量土地利
用强度的可持续性外，还新建生态循环负载指标，来评价生态系统生物地理化学循环的可持续性。
国外学者主要用能值方法分析具体系统的能量效率或经济结构，以判断系统的能量盈亏或经济增长的动力
源，为健康管理提供决策依据。
表１ 常用的重要能值分析指标
犜犪犫犾犲１ 犓犲狔犻狀犱犻犮犲狊狅犳犲犿犲狉犵狔犲狏犪犾狌犪狋犻狅狀
指标Ｉｎｄｉｃｅｓ 公式Ｆｏｒｍｕｌａ 备注 Ｎｏｔｅ
可更新资源能值流 Ｒｅｎｅｗａｂｌｅｅｍｅｒｇｙｆｌｏｗ Ｒ
不可更新资源能值流 Ｎｏｎｒｅｎｅｗａｂｌｅｅｍｅｒｇｙｆｌｏｗ Ｎ
可更新资源比率Ｆｒａｃｔｉｏｎｏｆｒｅｎｅｗａｂｌｅｅｍｅｒｇｙ Ｒ（％）＝Ｒ／（Ｒ＋Ｎ＋Ｆ）
不可更新资源比率ＦｒａｃｔｉｏｎｏｆＮｏｎｒｅｎｅｗａｂｌｅｅｍｅｒｇｙ Ｎ（％）＝Ｎ／（Ｒ＋Ｎ＋Ｆ）
资源密度 Ｒｅｓｏｕｒｃｅｅｍｅｒｇｙｄｅｎｓｉｔｙ ＲＥＤ＝（Ｒ＋Ｎ）／Ａ 资源丰富度Ａｂｕｎｄａｎｃｅｏｆｒｅｓｏｕｒｃｅｓ
能值密度Ｅｍｅｒｇｙｄｅｎｓｉｔｙ ＥＤ＝（Ｒ＋Ｎ＋Ｆ）／Ａ 投入强度Ｉｎｐｕｔｉｎｄｅｎｓｉｔｙ
人均能值使用Ｅｍｅｒｇｙｉｎｐｕｔｐｅｒｃａｐｉｔａ ＥＩＰＣ＝（Ｒ＋Ｎ＋Ｆ）／Ｐ 人民生活水平Ｌｉｖｉｎｇｌｅｖｅｌ
人均能值产出Ｅｍｅｒｇｙｏｕｔｐｕｔｐｅｒｃａｐｉｔａ ＥＯＰＣ＝Ｙ／Ｐ 人均财富创造能力，劳动生产率Ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙｐｅｒｃａｐｉｔａ
能值货币比率Ｅｍｅｒｇｙｄｏｌａｒｒａｔｉｏ ＥＤＲ＝（Ｒ＋Ｎ＋Ｆ＋Ｙ）／ＧＤＰ
投资产出率Ｅｍｅｒｇｙｙｉｅｌｄｒａｔｉｏ ＥＹＲ＝Ｙ／Ｆ 对外部资源的使用效率 Ｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｉｍｐｏｒｔｅｄｒｅ
ｓｏｕｒｃｅｓ
环境贡献率Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｓｕｐｐｏｒｔｒａｔｉｏ ＥＳＲ＝（Ｒ＋Ｎ）／（Ｒ＋Ｎ＋Ｆ） 资源投入比例Ｒａｔｉｏｏｆｉｍｐｏｒｔｅｄｒｅｓｏｕｒｃｅｓ
环境承载率Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｏａｄｉｎｇｒａｔｉｏ ＥＬＲ＝（Ｎ＋ＦＮ）／（Ｒ＋ＦＲ） 对不可更新资源的相对使用效率Ｒｅｌａｔｉｖｅｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ
ｏｆｎｏｎｒｅｎｅｗａｂｌｅｒｅｓｏｕｒｃｅｓ
能值投资率Ｅｍｅｒｇｙｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔｒａｔｉｏ ＥＩＲ＝ＦＮ／（Ｒ＋Ｎ＋ＦＲ）
能值可持续性指数Ｅｍｅｒｇｙｓｕｓｔａｉｎａｂｉｌｉｔｙｉｎｄｅｘ ＥＳＩ＝ＥＹＲ／ＥＬＲ 产出对环境的依赖性Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｔｏｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ
Ａ：面积Ａｒｅａ；Ｐ：人口Ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ
２．２ 国内
图３ １９９５－２００９犆犖犓犐收录的相关文章统计
犉犻犵．３ 犃犿狅狌狀狋狅犳狋犺犲狉犲犾犪狋犻狏犲狆犪狆犲狉狊犻狀
犆犖犓犐犳狉狅犿１９９５狋狅２００９
ＮＳ：自然生态系统 Ｎａｔｕｒａｌｓｙｓｔｅｍ；ＡＳ：农业系统 Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｓｙｓ
ｔｅｍ；ＩＳ：工业系统Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｓｙｓｔｅｍ；ＣＳ：城市系统 Ｃｉｔｙｓｙｓｔｅｍ；ＥＣＳ：经
济复合系统Ｅｃｏｎｏｍｉｃｃｏｍｐｌｅｘｓｙｓｔｅｍ；ＴＯＳ：其他 Ｔｈｅｏｔｈｅｒｓｙｓｔｅｍｓ
区域农业系统能值分析。国内区域农业系统能
值分析研究很多，其内容主要涉及省区（市）农林牧渔
主要产品能值和经济价值［２３］、地区农业生态经济系统
投入产出及其能值计算［２４２７］，城市废弃物处理方法评
价［２７］以及自然保护区或湿地生态系统能值系统分析
等［９，２９３１］。
分析ＣＮＫＩ收录的杂志论文（图３），能值理论引
入我国以来，以２００３年为界限，经历了２个研究阶段。
萌芽期，２００３年以前，ＣＮＫＩ年收录论文数不超过８
篇。快速发展期，２００３年以后，ＣＮＫＩ收录论文数以
１０．９篇／年的速度增加。目前似乎进入了相对停滞
期，可能因为国内研究长期跟踪国际，缺乏必要的理论
与方法论创新而导致研究工作踯躅不前。根据国内报
道所涉及的研究对象，３６．８％为农业系统，社会－经济
复合系统和自然生态系统分别占２４．４％和１７．９％。
３７２第２０卷第２期 草业学报２０１１年
发展速度，农业系统和社会综合系统的研究增速分别为５．２篇／年和４．２篇／年，是能值研究领域的热点，以城市
系统为研究对象发表的文章数量增速为１．５篇／年，其他领域发表的文章则波动变化。
２．３ 国内外比较
国外比较注重能值理论和方法论的发展，譬如 “最大功率原则”（ｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｐｒｉｎｃｉｐｌｅ）及其反思［３２］、能
值分析流程中用相图法（ｔｅｒｎａｒｙｄｉａｇｒａｍ）取代表格［３３］。国内研究集中于具体的系统能值评价，主要运用能值分
析的原理［３４］与一系列指数（表１）（ＥＳＩ）［３４３６］，但较少涉及理论和方法论的发展，新的能值指标较少，无理论创新
（表２）。国外的研究注意与生态学的前沿领域的交叉，指标并不局限于能值分析专用，譬如生态系统健康评价和
生态系统服务价值，而且在跨国家的巨尺度上研究国际能值贸易。
表２ 国内外研究的比较
犜犪犫犾犲２ 犆狅犿狆犪狉犻狊狅狀狅犳狉犲狊犲犪狉犮犺犲狊狅狀犲犿犲狉犵狔犫犲狋狑犲犲狀犻狀狋犲狉狀犪狋犻狅狀犪犾犪狀犱犱狅犿犲狊狋犻犮
内容Ｉｔｅｍ 国际Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ 国内Ｄｏｍｅｓｔｉｃ
起始时间
Ｓｔａｒｔｔｉｍｅ
１９８７年提出能值的概念Ｃｏｎｃｅｐｔｏｆｅｍｅｒｇｙｗａｓｉｄｅｎｆｉｔｉｅｄｉｎ１９８７ １９９２年国内引入能值理论，具体研究则首发于１９９６
年Ｔｈｅｏｒｙｏｆｅｍｅｒｇｙｗａｓｉｎｄｕｃｅｄｉｎ１９９２ａｎｄｃａｓｅ
ｓｔｕｄｙｓｔａｒｔｅｄｉｎ１９９６
研究对象
Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｂｊｅｃｔ
各种工业化生产系统（如生物乙醇等）、自然系统和社会经济复合系统
Ｉｎｄｕｓｔｒｙｓｙｓｔｅｍｓ，ｎａｔｕｒａｌｓｙｓｔｅｍｓａｎｄｓｏｃｅｃｏｎｏｍｉｃｓｙｓｔｅｍｓ
基本同国际Ｔｈｅｓａｍｅａｓｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ
研究内容
Ｒｅｓｅａｒｃｈｃｏｎｔｅｎｔ
某一具体的系统能值评价，理论与方法论发展，譬如能值最大化原则、
相图法等Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｏｆｅｍｅｒｇｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｏｒｙ
ａｎｄｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ
运用国外的能值理论和方法评价具体的系统Ｆｏｒｅｉｇｎ
ｔｈｅｏｒｙａｎｄｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙｗｅｒｅｉｎｄｕｃｅｄｔｏｉｍｐｌｅｍｅｎｔ
ｅｍｅｒｇｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎ
研究尺度
Ｓｃａｌｅ
跨度大，从小尺度的生态村到巨尺度的国家间比较Ｂｉｇｒａｎｇｅｆｒｏｍ
ｓｍａｌｓｃａｌｅ（ｅ．ｇ．ｖｉｌａｇｅ）ｔｏｈｕｇｅｓｃａｌｅ（ｅ．ｇ．ｃｏｎｔｉｎｅｎｔ）
从小尺度的某一工业产品的生产线到大尺度的地区
和全国，略有差距Ｆｒｏｍｓｍａｌｓｃａｌｅ（ｅ．ｇ．ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
ｏｆｂｉｏｆｕｅｌ）ｔｏｂｉｇｓｃａｌｅ（ｅ．ｇ．ｗｈｏｌｅｃｏｕｎｔｒｙ）
指标
Ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ
常用能值分析指标，生态系统健康评价、生态系统服务等Ｃｏｍｍｏｎｉｎ
ｄｉｃｅｓｏｆｅｍｅｒｇｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎ，ｅｃｏｓｙｓｔｅｍｈｅａｌｔｈａｎｄｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓｅｒｖｉｃｅ
常用能值分析指标Ｃｏｍｍｏｎｉｎｄｉｃｅｓｏｆｅｍｅｒｇｙｅｖａｌｕａ
ｔｉｏｎ
３ 能值评价主要问题分析
３．１ 能值转换率
能值转换率根据每年到达地球的能值流计算，地球总能值是太阳辐射、深层地热和潮汐能值的总和［３２］。具
体使用中，主要与时间尺度和能值分配有关。
对于地质时期或历史时期形成的产品，前者如金属、煤和化石燃料等，后者如树木、动物、玉器等，难以确定其
形成所需的确切时间［３７，３９］。尽管Ｏｄｕｍ［３８］认为，淡水、冰川等资源所储存的能值可通过它们各自所占份额或更
新时间来计算，由于研究的局限性，以及资源形成过程的不确定性，能值形成的时间尺度依然难以把握。
另一个问题是能值的分配问题，主要源于某一产品形成过程的多样性、某一生产过程的产品多样性和产品的
多功能性，难以确定总投入能值在各个项目的分配比例。随着科技进步和人类发展，此问题将更加突出。
３．２ 能值的热力学基础
“最大功率原则”指自组织系统在竞争过程中，在选择压力之下，具有从输入的能值源中获得更多有用功的能
力［４０４２］，它是能值理论的基础之一。由于能值分析的流程是先子系统、后系统整体，实践中难以处理，是各个组
分、子系统、系统整体最优，还是三者或三者中的２个最优？Ｍａｎｓｓｏｎ和 ＭｃＧｌａｄｅ［４３］也认为，复杂系统的行为不
能用一维最优原则进行描述［４４，４５］。目前的研究难以处理这些难题，需要从多维角度、依循系统的等级性，进行最
大化能值分析，以合理解释能值的自组织原则。
能值分析遵循热力学定律，主要是能量的流动规律。但是在热力学中，无须考虑系统中能值和能级；而在能
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值分析中，同等的能量，效用差异很大，必须加以权重。如此，热力学定律还适用吗？因此，需要明确能值与其他
热力学参量间的关系，这是能值进一步发展必须的内容之一。
３．３ 能值与经济的关系
自然与经济社会的结合是能值分析的主要功用之一，由于能值考虑公共物品的所有贡献和真实价值，可衡量
一个国家和地区的环境承载力和社会经济的可持续发展。商品经济和全球化时代，货币保值几无可能，区域不平
衡性增强，而客体的能值相对稳定，货币与能值的定量关系具有愈来愈大的不确定性，巨尺度上的全球化和绝大
多数中等尺度上的研究更加剧了这种趋势。一定程度上，货币只能用于支付人们得到的产品和所获得的服务，难
以准确反映产品和服务的能值密度［４８］；而能值理论更多地关注产品和服务的客观价值，忽略了经济与社会发展
的偏好与需求［３９，４９］，以生态为中心的能值评价和以人类为中心的经济学评估难以和谐。能值分析能给予更客观
的信息，经济分析可反映人类的需要和价值，因此，两者需要抛弃目前相互妥协的联系，实行“强强”的“双赢”结
合，以能值为工具开展社会经济复合系统可持续发展的理论研究与实践。
４ 小结
虽然能值分析能解决其他评估方法不能量化的产品与生态服务的价值，并通过一系列逻辑严密的指标建立
经济系统与生态系统的联接桥梁，评判自然与社会发展状态，得到越来越广泛的社会认同［５０５２］。但是，能值被认
为是“超前的研究领域”，因为方法论的发展远远滞后于理论的发展［３２］。以往能值分析对生态产品与服务的评估
方法中，出现专家评估一致性和评估价值偏差，以及能值分析评价方法过于简化，容易产生误导和评估结果不准
确等缺陷［３７，３９，４３，４９］。因此，能值分析方法还需进一步丰富和发展。
分析认为，选择合适参数，进行能值量化；能值综合评价方法；能值与其他热力学参量间关系明晰；多维尺度
的最大化能值量分析；能值形成过程时间尺度分析等，均可成为未来能值分析的主要研究方向。
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ＷＥＩＳｈｅｎｇｗｅｎ１，２，ＣＨＥＮＸｉａｎｊｉａｎｇ３，ＺＨＡＮＧＹａｎ３，ＹＵＹｉｎｇｗｅｎ３，ＮＩＵＪｕｎｙｉ１
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ＳｏｃｉａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ；３．ＣｏｌｅｇｅｏｆＰａｓｔｏｒａｌＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＬａｎｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００２０，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｅｎｅｒｇｙｐｒｏｖｉｄｅｓｐｏｗｅｒｆｏｒａｌｔｈｅｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓ．Ｅｍｅｒｇｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎｉｓａｋｉｎｄｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌａｃｃｏｕｎｔ
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７７２第２０卷第２期 草业学报２０１１年