農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量探析范文

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實(shí)證應(yīng)用分析

1農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能值投入分析

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、資源和環(huán)境的綜合系統(tǒng)，能值的持續(xù)輸入是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展的基礎(chǔ)條件。根據(jù)能值理論的有關(guān)概念和研究方法，對(duì)哈爾濱市2000—2009年農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的投入產(chǎn)出狀況進(jìn)行分析，具體計(jì)算結(jié)果見表1。表1表明，哈爾濱市2000—2009年農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能值投入呈緩慢上升趨勢(shì)，由2000年的1．03E＋22sej上升到2009年的1．49E＋22sej，增幅達(dá)44．51％，年均增長(zhǎng)率4．45％。由于可更新的環(huán)境資源能值投入取決于氣候變化（日照時(shí)數(shù)長(zhǎng)短、年降雨量、風(fēng)速等），可更新資源能值的投入隨氣候變化在17．27％～20．99％區(qū)間波動(dòng)。其中雨水化學(xué)能形成的能值量最大，占可更新環(huán)境資源投入的28．44％～33．90％。不可更新環(huán)境資源能值投入占總能值投入的比例呈現(xiàn)緩慢下降趨勢(shì)，由2000年的7．63％下降到2009年的6．02％。其中不可更新的工業(yè)輔助能值投入最大，占總投入量的54．26％～67．91％，呈緩慢上升趨勢(shì)，并從2006年起高于世界平均水平（62％），其中2008年工業(yè)輔助能投入比重最大。在工業(yè)輔助能值中，投入較大屬柴油和電力，二者共占工業(yè)輔助能值的57．57％～64．16％，其次是農(nóng)用機(jī)械，占12．70％～18．14％。有機(jī)能的投入呈下降趨勢(shì)，從2000年的9．80E＋19sej下降到2009年的8．23E＋19sej，更多被化肥所代替。在哈爾濱農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，購(gòu)買能值占能值總投入的72．38％～75．97％，環(huán)境資源能值占能值總投入的24．03％～27．62％。購(gòu)買能值投入遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于環(huán)境資源能值的投入。上述數(shù)據(jù)表明，隨著農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和科技的不斷進(jìn)步，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中更注重機(jī)械化和自動(dòng)化，機(jī)械能、電力、燃油的投入不斷提高。哈爾濱農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式已經(jīng)擺脫傳統(tǒng)的人力蓄力的老生產(chǎn)規(guī)模，正在走向科技化、專業(yè)化、自動(dòng)化的先進(jìn)生產(chǎn)模式。但在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中人們更注重工業(yè)輔助能的投入，社會(huì)經(jīng)濟(jì)購(gòu)買能值輸入較高，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中對(duì)外來資源的依賴性較大。在工業(yè)輔助能中，化肥、農(nóng)藥的長(zhǎng)期投入會(huì)使土壤板結(jié)、營(yíng)養(yǎng)元素失衡，肥力下降，水土流失增加，這是導(dǎo)致區(qū)域生態(tài)服務(wù)功能下降的因素之一。因此要適當(dāng)控制工業(yè)輔助能的投入，使其發(fā)揮最大效率。

2農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能值產(chǎn)出分析

依據(jù)能值轉(zhuǎn)換率計(jì)算的系統(tǒng)產(chǎn)品能值組成（表1）可知：該區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)以種植業(yè)和畜牧業(yè)為主，漁業(yè)所占能值比例較小。種植業(yè)中以水稻、玉米、豆類為主，占種植能值的95％以上。牧業(yè)以肉類、奶類、禽蛋為主。研究時(shí)段內(nèi)，哈爾濱市農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)總能值產(chǎn)出介于2．67E＋22～4．22E＋23sej，呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，農(nóng)牧漁業(yè)產(chǎn)出能值平均分別占40．86％，53．88％，5．26％，畜牧業(yè)能值比例已超過種植業(yè)。曾經(jīng)以種植業(yè)為主導(dǎo)的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有逐漸轉(zhuǎn)為以畜牧業(yè)為主導(dǎo)的趨勢(shì)，但目前二者所占比重差距不是很大。哈爾濱市農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值產(chǎn)出，一是與區(qū)域地勢(shì)平坦，農(nóng)業(yè)人口密集及農(nóng)業(yè)種植傳統(tǒng)有關(guān)；二是與區(qū)域長(zhǎng)期形成的家庭養(yǎng)殖傳統(tǒng)及隨著人民生活水平提高，對(duì)肉、蛋、奶需求的增加有關(guān)；三是與經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動(dòng)和政府政策的鼓勵(lì)與引導(dǎo)有明顯的關(guān)系。

3農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值典型指標(biāo)分析

通過以下能值典型指標(biāo)（表2），從系統(tǒng)的生產(chǎn)效率、環(huán)境壓力、經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度、可持續(xù)性角度對(duì)哈爾濱市農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行分析。

3．1凈能值產(chǎn)出率（EYR，EnergyYieldRatio）EYR指標(biāo)是衡量系統(tǒng)是否具有競(jìng)爭(zhēng)力和系統(tǒng)產(chǎn)出對(duì)經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)大小的指標(biāo)。如果EYR小，說明該種資源的競(jìng)爭(zhēng)力較弱，開發(fā)時(shí)產(chǎn)生的回報(bào)效益較低；反之，則競(jìng)爭(zhēng)力較強(qiáng)，開發(fā)效益較高［9－10］。哈爾濱市農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的凈能值產(chǎn)出率為3．34～4．56，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于我國(guó)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)1998年的平均水平（0．27），高于1989年日本（1．08）和意大利（1．12）數(shù)值，高于2004年福建（1．88）的數(shù)值。表明哈爾濱市的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能夠獲得較高的資源利用率，運(yùn)轉(zhuǎn)效率較高，能值轉(zhuǎn)化率高，能值回報(bào)率高，在同量的投入下，哈爾濱市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)可以獲得較多的能值產(chǎn)出。但高的凈能值產(chǎn)出率也表明對(duì)產(chǎn)品的深加工不足，產(chǎn)品附加值低，在市場(chǎng)中處于不利的競(jìng)爭(zhēng)地位。因此，哈爾濱農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)注重發(fā)展農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)，促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品的深加工，延伸農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，提高農(nóng)產(chǎn)品的附加值，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng)并形成規(guī)模優(yōu)勢(shì)，積極參與國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。

3．2能值自給率能值自給率能夠反映在農(nóng)業(yè)投入中自然資源投入的比重。一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的能值自給率越高，表明對(duì)自然資源的依賴程度越高，反之，則依賴程度較低，對(duì)工業(yè)投入依賴程度較高］。2000—2009年，哈爾濱農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能值自給率為0．24～0．27，低于海南（0．3），也低于意大利（1．05）和日本（0．65），可見哈爾濱市農(nóng)業(yè)的發(fā)展對(duì)自然環(huán)境的依賴程度較低，無(wú)償自然環(huán)境資源能值對(duì)農(nóng)業(yè)的發(fā)展所作的貢獻(xiàn)較低。哈爾濱農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的維持、持續(xù)性發(fā)展對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)投入的依賴程度較大，特別是對(duì)工業(yè)輔助能值（機(jī)械、電力、化肥等）和科技投入的需求在增加，從而忽略了自然環(huán)境對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的作用。

3．3能值投資率（EIR，EnergyInvestmentRatio）EIR指標(biāo)是衡量開發(fā)單位資源需要的能值投入大小。如果依賴本地資源，則比率較小。當(dāng)比其它競(jìng)爭(zhēng)者無(wú)償從環(huán)境中獲取較多能量時(shí)，這一比值也會(huì)較低。但太低的能值投資率將不利于吸引域外資金，進(jìn)而影響本地資源的開發(fā)。當(dāng)這一比值較大時(shí)，幾乎所有的投入都是有償?shù)模瑑r(jià)格上漲，系統(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)力較低。EIR指數(shù)大小常受到政治或社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素制約。哈爾濱市農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值投資率為2．62～3．16，低于國(guó)內(nèi)平均水平（4．93），更低于意大利（8．52）和日本（14．03）。但并不能說明哈爾濱市農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)行就主要依賴本地資源，因?yàn)橛?jì)算能值自給率已表明哈爾濱的農(nóng)業(yè)對(duì)本地資源的依賴程度較小，更加注重社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的投入。所以EIR指標(biāo)較大只能說明農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)比其他生態(tài)系統(tǒng)無(wú)償從環(huán)境中獲取了較多能量。

3．4環(huán)境負(fù)載率（ELR，EnvironmentalLoadingRatio）ELR用來表征一定的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)水平下環(huán)境系統(tǒng)所承受的壓力，具有一定的環(huán)境預(yù)警作用。ELR較大表明在經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中存在高強(qiáng)度的能值利用，同時(shí)對(duì)環(huán)境系統(tǒng)保持著較大壓力。若系統(tǒng)長(zhǎng)期處于較高的環(huán)境負(fù)載率，將產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的功能退化或喪失。哈爾濱市農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境負(fù)載率為3．76～4．79，低于發(fā)達(dá)國(guó)家日本（14．49）和意大利（10．43），比國(guó)內(nèi)1998年的平均值（2．80）和廣東2003年的值（1．70）高。表明哈爾濱市農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境壓力雖和發(fā)達(dá)國(guó)家相比還處于較低強(qiáng)度，但在國(guó)內(nèi)已處于較高水平，反映了哈爾濱市自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)還不夠協(xié)調(diào)，農(nóng)業(yè)整體發(fā)展水平還不夠高，環(huán)境資源系統(tǒng)效益不高，應(yīng)通過加快生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)和資源環(huán)境管理，提高資源的利用效率等方式進(jìn)行改善。今后農(nóng)業(yè)發(fā)展要注意保持水土，加大有機(jī)肥還田和新科技的應(yīng)用，以提高系統(tǒng)生產(chǎn)效率。

2．3．5可持續(xù)發(fā)展指數(shù)（ESI，EnergySustainabilityIndex）一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值產(chǎn)出率高而環(huán)境負(fù)載率又相對(duì)較低，則它是可持續(xù)的；反之是不可持續(xù)的。ESI值在1和10之間表明系統(tǒng)有活力和發(fā)展?jié)摿Γ珽SI＞10則是生態(tài)系統(tǒng)持續(xù)性不強(qiáng)；當(dāng)ESI＜1時(shí)，為消費(fèi)型經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)。2000—2009年，哈爾濱市可持續(xù)發(fā)展能值指數(shù)在0．70～1．11上下震蕩。說明哈爾濱市農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)為消費(fèi)型經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，生產(chǎn)和管理過程的科技含量較低，需要購(gòu)買的能值較大，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)具有一定的脆弱性，未來農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的壓力較大。近幾年哈爾濱市大量增加化肥施用量和施肥的不均衡性，加速了土壤有機(jī)質(zhì)的損耗，使農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能降低，也污染了農(nóng)田土壤環(huán)境。同時(shí)該市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)灌溉受來自境內(nèi)河流上游的污水、城鎮(zhèn)工業(yè)污水和城鎮(zhèn)生活廢水的影響，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)持續(xù)性發(fā)展面臨著人類需求和生態(tài)系統(tǒng)需求間的矛盾。

結(jié)論與建議

（1）2000—2009年哈爾濱市農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)年總能值投入量呈逐漸上升趨勢(shì)，能值產(chǎn)出呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，工業(yè)輔助能投入最大。哈爾濱農(nóng)業(yè)由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)逐步向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展方向轉(zhuǎn)變，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平日益增強(qiáng)。可更新環(huán)境資源中雨水化學(xué)能形成的能值量最大。哈爾濱市屬于農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)，自然降水與松花江水的引入對(duì)區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)非常重要。研究期內(nèi)，畜牧業(yè)能值比例已超過種植業(yè)，漁業(yè)所占能值比例較小。（2）從農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值相關(guān)指標(biāo)分析來看，農(nóng)業(yè)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境和資源的壓力較大，并過分依賴工業(yè)輔助能而忽視了自然環(huán)境的貢獻(xiàn)，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)投入的依賴程度逐步增加。可持續(xù)發(fā)展能力有所降低，應(yīng)該注意農(nóng)業(yè)發(fā)展的可持續(xù)性，在增加系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)注意保護(hù)環(huán)境，提高生態(tài)效益。通過農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，改進(jìn)生產(chǎn)管理模式，降低生產(chǎn)成本，提高系統(tǒng)生產(chǎn)效率，可進(jìn)一步提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。基于以上研究和思考，提出哈爾濱市維持未來農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)良性發(fā)展的建議：①轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式，變要素投入增長(zhǎng)為效率提高增長(zhǎng)，大力提高作物秸稈等有機(jī)肥的還田率，提高產(chǎn)品的品質(zhì)；②調(diào)整工業(yè)輔助能投入，提高能值受益率；③發(fā)展節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)，加強(qiáng)生態(tài)建設(shè)；④處理好經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系，增強(qiáng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能。

作者：裴雪侯淑濤謝英楠米蜜郭思嬌單位：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院