基于能值理論的唐山市農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)評價

郭力娜, 張夢華, 王海南

(1.華北理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院, 河北 唐山 063009; 2.首都經(jīng)濟貿(mào)易大學(xué) 財政稅務(wù)學(xué)院, 北京 100070)

基于能值理論的唐山市農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)評價

郭力娜1, 張夢華1, 王海南2

(1.華北理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院, 河北 唐山 063009; 2.首都經(jīng)濟貿(mào)易大學(xué) 財政稅務(wù)學(xué)院, 北京 100070)

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是人類賴以生存的基本系統(tǒng)。為更好地評價區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的運行狀況和變化特點，了解區(qū)域資源、環(huán)境和經(jīng)濟間的關(guān)系，選取唐山農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)為研究對象，基于能值分析理論與方法，通過編制能值評價指標(biāo)體系，對唐山市農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值投入和產(chǎn)出狀況、能值自給率、凈能值產(chǎn)出率、人均能值用量、環(huán)境負載率和可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r進行定量評價。結(jié)果表明：唐山市農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)整體運行較差，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)為消費型經(jīng)濟系統(tǒng)，可持續(xù)性有待提高；以農(nóng)業(yè)用電、農(nóng)機動力、柴油和化肥為代表的不可更新工業(yè)輔助能值投入逐年增加，使得農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值產(chǎn)出率和可持續(xù)發(fā)展指數(shù)有一定下降趨勢，且增大了對生態(tài)環(huán)境的壓力。研究建議唐山市發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，應(yīng)著眼于拓展農(nóng)業(yè)多功能性，逐漸改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，突出農(nóng)業(yè)生態(tài)內(nèi)涵，進而改變農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能值投入和產(chǎn)出結(jié)構(gòu)，促進其可持續(xù)發(fā)展。

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng); 能值理論; 可持續(xù)性發(fā)展; 唐山市

當(dāng)前，我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)處于快速發(fā)展的初期階段，傳統(tǒng)的依靠資源投入的粗放型增長方式，對資源和環(huán)境造成的壓力日益突出。近年來，隨著生態(tài)文明建設(shè)進程的不斷推進，農(nóng)業(yè)的多功能性逐步顯化，由單一的生產(chǎn)功能向觀光、休閑、綠色、生態(tài)、文教等多功能轉(zhuǎn)變，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更加注重資源節(jié)約、環(huán)境友好，表現(xiàn)出低碳化、生態(tài)化的特征[1]?！?016年國家十三五規(guī)劃》要求深入推進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和生態(tài)化、增強農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力、強調(diào)農(nóng)業(yè)的生態(tài)功能，這不僅有助于人們重新審視農(nóng)業(yè)的地位和作用，也有助于推進生態(tài)文明建設(shè)進程[2]。因此，有關(guān)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的評價和價值核算一直是學(xué)術(shù)界研究熱點。

在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的有關(guān)評價研究中，能值分析是一種較好的基于系統(tǒng)生態(tài)學(xué)視角和生態(tài)流的定量評價方法。該理論和方法以能值為基準，通過創(chuàng)建能值評價指標(biāo)體系對系統(tǒng)中不同種類、不可比較的能量的生態(tài)流(能量流、信息流、物質(zhì)流、貨幣流、人口流)進行整合、分析、評價，彌補了傳統(tǒng)方法中的諸多不足[3]。能值理論最早由美國著名生態(tài)學(xué)家H.T.Odum[4]于20世紀80年代創(chuàng)立，他將能值定義為某種流動的或儲存的能量包含著另一種類別能量的數(shù)量，或者用于形成某種資源、產(chǎn)品或勞動的有效能量；隨后，H.T.Odum[5]、S.Ulgiati[6]等人根據(jù)能值理論又進行了大量實例分析，從而奠定了能值理論與實例相結(jié)合的基礎(chǔ)。我國于20世紀90年代初由霍華德·湯姆·奧德姆的第二次訪華首次提及能值理論，并做了大量演講；后經(jīng)留美學(xué)者藍盛芳[7]再次引入能值理論，并出版了我國第一本能值著作《生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)能值分析》；隨后嚴茂超[8]、隋春花[9]等人開始了內(nèi)容更加廣泛的能值理論研究。

唐山市被稱為“中國近代工業(yè)的搖籃”，是國家重要的能源、原材料基地，然而，經(jīng)濟的快速發(fā)展也對環(huán)境造成了一定壓力。隨著黨的十八大提出“轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式，促進工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化同步發(fā)展”，以工促農(nóng)、發(fā)展環(huán)境友好的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，已成為唐山市經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級的重要內(nèi)容?；诖?，本文以唐山市農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)為研究對象，以能值理論為基礎(chǔ)，對唐山市農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的運行特征和變化特點進行分析，通過編制能值評價指標(biāo)就唐山市農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)對自然環(huán)境的依賴程度和利用程度、農(nóng)業(yè)迅速發(fā)展對生態(tài)環(huán)境帶來的壓力以及可持續(xù)經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r進行量化研究，為唐山市生態(tài)農(nóng)業(yè)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供借鑒和參考。

1 研究區(qū)農(nóng)業(yè)概況

唐山市位于河北省東北部，地處環(huán)渤海灣、京津冀核心地帶，其雄厚的工業(yè)基礎(chǔ)為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了充足動力。唐山是基礎(chǔ)條件好的農(nóng)業(yè)大市，屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)型大陸性氣候、地貌多樣，土質(zhì)肥沃，土地總面積1 433 458.6 km2，是多種農(nóng)副產(chǎn)品的富集產(chǎn)區(qū)，如唐山北部的干鮮果品、中部的農(nóng)副產(chǎn)品、南部沿海的漁場和鹽場等馳名中外。全市現(xiàn)轄7個市轄區(qū)、5個縣，2個縣級市，總?cè)丝?53.16萬人，其中農(nóng)業(yè)人口502.25萬人。近十年來，唐山地區(qū)農(nóng)業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)的產(chǎn)量均呈增長趨勢，其種植業(yè)產(chǎn)量占總產(chǎn)量的80%以上，畜牧業(yè)占10%以上，漁業(yè)、林業(yè)所占比重較小。目前，唐山市已構(gòu)建起“以糧食油料為基礎(chǔ)，以畜牧漁業(yè)為主導(dǎo)，以蔬菜果品為支柱，以地方特有和新興產(chǎn)業(yè)為特點”的產(chǎn)業(yè)格局。畜牧業(yè)建成灤縣、灤南、豐潤3個“全國牛奶生產(chǎn)強縣”；漁業(yè)形成了以南部海水工廠化養(yǎng)殖、中北部淡水立體養(yǎng)殖為主的產(chǎn)業(yè)格局；蔬菜業(yè)建立了南部沿海設(shè)施精細菜、東部沙地優(yōu)質(zhì)西瓜、西部出口型蔬菜、北部食用菌等4大基地；果品業(yè)建成了北部山區(qū)特色堅果、淺山丘陵蘋果、南部平原設(shè)施鮮果等生產(chǎn)基地。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文所用的投入和產(chǎn)出數(shù)據(jù)來源于2009—2013年《唐山市統(tǒng)計年鑒》；各項能量折算系數(shù)、能值轉(zhuǎn)換率參考李莎[3]、陳春蘭等[10]、周科平等[11]；太陽能、風(fēng)能、雨水勢能、雨水化學(xué)能、地球循環(huán)能和凈表土損失能的能量計算公式參考李莎[3]；種子的能量計算公式參考杜博洋[12]；其余各項能量計算公式=各項消耗量×能量折算系數(shù)[13]；各項能值計算公式=各項能量×能值轉(zhuǎn)換率[13]。

2.2 能值理論分析思路

基于能值理論的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)評價的基本思路是：(1) 構(gòu)建基于投入、產(chǎn)出、綜合評價的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)評價指標(biāo)體系；(2) 以能值為基準，結(jié)合能值轉(zhuǎn)換率，將評價體系中不同種類、不可比較的能量流轉(zhuǎn)換成具有同一衡量尺度的太陽能值；(3) 根據(jù)能值評價指標(biāo)對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)進行評價。

2.3 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值評價指標(biāo)體系

(1) 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)投入能值、產(chǎn)出能值評價指標(biāo)體系。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是一個有機整體，為了科學(xué)全面地評價系統(tǒng)的運行狀況和發(fā)展特點，選擇的評價指標(biāo)應(yīng)具有相對獨立性。根據(jù)唐山統(tǒng)計年鑒(2009—2013)的記錄，將唐山農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)劃分為投入總能值(U)和產(chǎn)出總能值(Y)；系統(tǒng)的投入能按照能量來源可分為可更新環(huán)境資源投入(R)、不更新環(huán)境資源投入(N)、可更新有機能投入(T)和不可更新工業(yè)輔助能投入(F)；系統(tǒng)的產(chǎn)出能按照農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)可分為種植業(yè)、畜牧業(yè)、林業(yè)和漁業(yè)。

(2) 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)綜合能值評價指標(biāo)體系。資源、環(huán)境和經(jīng)濟是構(gòu)成區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的三大要素，三者之間的運行特點決定了區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展能力和人民的生活水平。為了解唐山地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的自然資源蘊藏和利用情況、經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r以及環(huán)境負載壓力，從投入、產(chǎn)出、經(jīng)濟、環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展角度出發(fā)，引入能值自給率(ESR)、凈能值產(chǎn)出率(EYR)、人均能值利用量(EPP)、環(huán)境負載率(ELR)和可持續(xù)發(fā)展指數(shù)(ESI)5個評價指標(biāo)，建立見表1的唐山地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值評價指標(biāo)體系。

表1 唐山農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)綜合能值評價指標(biāo)

注：(1)P為從事農(nóng)業(yè)人口數(shù)；(2)U=R+T+N+F；(3) ESR值越大，系統(tǒng)發(fā)展對自然資源的依賴程度越大；(4) EYR越大，資源競爭力越強，系統(tǒng)經(jīng)濟效益越高；(5) EPP值越大，農(nóng)民享受的生活水平和生活質(zhì)量越高；(6) ELR值越大，系統(tǒng)的資源利用率越高，環(huán)境承受壓力越大；(7) 根據(jù)Ulgiati S[6]的研究，當(dāng)ESI<1時，區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)為消費型經(jīng)濟系統(tǒng)，農(nóng)業(yè)的能值收益不足，環(huán)境負載過大，當(dāng)110時，區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)能力弱，區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)對自然資源的開發(fā)程度較低。

3 結(jié)果與分析

3.1 唐山市農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)評價指標(biāo)量化結(jié)果

(1) 唐山市農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的投入能值、產(chǎn)出能值評價指標(biāo)量化結(jié)果。依據(jù)2009—2013年《唐山市統(tǒng)計年鑒》，選取2008—2012年唐山市農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的各項投入數(shù)據(jù)和產(chǎn)出數(shù)據(jù)，按照能量折算系數(shù)將各項初始數(shù)據(jù)折算成對應(yīng)項能量(單位為J或t)，然后按照能值轉(zhuǎn)換率將各項能量轉(zhuǎn)換成太陽能值，結(jié)果見表2，表3。

(2) 綜合能值評價指標(biāo)量化結(jié)果。將計算好的投入能值和產(chǎn)出能值按照表1進行數(shù)據(jù)處理，得到表4的綜合能值評價結(jié)果。

表2 2008-2012年唐山農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的投入能值

注：(1)2008—2012年的投入能值單位為sej；(2)為避免重復(fù)計算，可更新環(huán)境資源的投入能值選取數(shù)值最大項，即雨水化學(xué)能。

表3 2008-2012年唐山市農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的產(chǎn)出能值

注：(1)2008—2012年的產(chǎn)出能值單位為sej；(2)在林業(yè)的劃分上沒有木材這一項，是因為在唐山木材的消耗主要引自外地，本地木材砍伐量少，而且在唐山統(tǒng)計年鑒上也沒有木材消耗量的記錄。

表4 唐山農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)綜合能值評價指標(biāo)

注：人均能值利用量(EPP)單位為sej。

3.2 唐山市農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)評價分析

3.2.1 投入能值評價分析 (1) 能值總投入(U)。唐山市農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能值總投入(U)從2008年的1.212E+22 sej增加到2012年的1.428E+22 sej(見表2)，增幅為17.86%。根據(jù)表2繪制唐山農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)各投入部分能值變化圖(見圖1)，從圖1A上看，對唐山市農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能值總投入增長貢獻比較大的是不可更新工業(yè)輔助能(F)和可更新有機能(T)，漲幅分別為18.75%，6.81%，2012年，輔助能值(F+T)投入更是占到了總投入能值(U)的97.26%，反映了唐山市農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)對輔助能值依賴，說明農(nóng)業(yè)生產(chǎn)仍屬于傳統(tǒng)的化工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式。

(2) 環(huán)境資源能值投入(R+N)。包括可更新環(huán)境資源能值(R)和不可更新環(huán)境資源投入(N)。由表2和圖1B可知，研究期間環(huán)境資源能值投入數(shù)值變化不大，其中可更新環(huán)境資源能(R)維持在3.245E+20～3.267E+20 sej，不可更新環(huán)境資源能(N)維持在6.500E+19 sej左右，兩者變化趨勢一致。

可更新環(huán)境資源能(R)為雨水化學(xué)能，說明降水對唐山農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要作用。唐山市太陽輻射與耕地資源較為豐富，但地表水資源相對不足，2012年唐山水資源總量為24.31億m3，占全國總量的0.09%，人均水資源量為327.73 m3，僅占全國平均水平的15.77%，唐山水資源現(xiàn)狀不能充分滿足經(jīng)濟社會發(fā)展和農(nóng)業(yè)用水需求，因此改善農(nóng)田水利設(shè)施，發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)對于穩(wěn)定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有重要意義。由于唐山地區(qū)年降水量不大，且地勢相對平坦，加之土壤質(zhì)地相對粘重，表土損失量不大，故不可更新環(huán)境資源(N)年投入不大，約占0.29%，且研究期間凈表土損失沒有擴大的趨勢。

(3) 輔助能值投入(F+T)。包含不可更新工業(yè)輔助能(F)和可更新有機能(T)。由表2和圖1C可知，不可更新工業(yè)輔助能(F)呈增加趨勢，能值從2008年的1.144E+22 sej增加到2012年的1.358E+22 sej，2010年能值稍有降低。結(jié)合圖1C對其投入結(jié)構(gòu)進步一分析發(fā)現(xiàn)，農(nóng)業(yè)機械總動力、農(nóng)業(yè)用電量和柴油消耗量是不可更新工業(yè)輔助能的主要來源，2012年農(nóng)業(yè)機械總動力、農(nóng)業(yè)用電量能、柴油消耗能值分別占不可更新工業(yè)輔助能的22.83%，60.00%，8.35%，農(nóng)業(yè)的高投入主要是化石能源的大量投入，這勢必為造成一定的資源環(huán)境壓力。

由表2和圖1D可知，可更新有機能(T)呈持續(xù)增加趨勢，能值從2008年的2.894E+20 sej增加到2012年的3.091E+20 sej，2011年為增長小高峰，這與種子能值、農(nóng)業(yè)從業(yè)人員能值的變化趨勢一致；2012年，種子能值為2.607E+20 sej，有機肥能值為4.568E+19 sej，分別占可更新有機能的84.35%，14.78%，這說明種子和有機肥是可更新有機能的主要來源。

圖1 2008-2012年唐山農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)總投入能值及組成部分變化

3.2.2 產(chǎn)出能值評價分析 由表3繪制唐山市農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)出變化圖(見圖2)，分析知，唐山市農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的產(chǎn)出能值(Y)從2008年的5.078E+22 sej增加到2012年的5.750E+22 sej，增幅為13.22%。其中種植業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)、林業(yè)分別增長2.20%，85.06%，20.16%，13.24%；2012年，種植業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)和漁業(yè)能值分別占總產(chǎn)出能值的33.77%，1.16%，55.09%，9.98%，說明了唐山農(nóng)業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)是種植業(yè)和畜牧業(yè)。

種植業(yè)能值產(chǎn)出緩慢增加，由2008年的1.900E+22 sej增加到2012年1.942E+20 sej，進一步分析其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)種植業(yè)能值產(chǎn)出比重較大的主要是糧食種植(稻谷、小麥和玉米)、經(jīng)濟作物種植(棉花、油料、豆類和薯類)與果蔬種植。

林業(yè)能值由2008年的3.619E+20 sej增加到2012年的6.697E+20 sej，增長幅度較大，其中板栗增加了51.65%，核桃增加了289.40%，這說明了林業(yè)有很大發(fā)展?jié)摿Α?/p>

畜牧業(yè)能值由2008年的2.636E+22 sej緩慢增加到2012年的3.167E+22 sej，其中豬肉、家禽肉增幅分別為39.79%，27.47%，這體現(xiàn)了唐山居民的生活質(zhì)量逐步提高；2012年，豬肉和奶類能值分別為8.827E+21 sej，1.696E+22 sej，分別占畜牧業(yè)總能值的27.87%，53.54%，說明了豬肉和奶類是畜牧業(yè)增加的主要來源。

漁業(yè)能值由2008年的5.065+21 sej緩慢增加到2012年的5.736E+21 sej，發(fā)展平穩(wěn)，增幅不大，漁業(yè)發(fā)展相對緩慢。

農(nóng)業(yè)能值產(chǎn)出基本符合唐山市目前已構(gòu)建的“以糧食油料為基礎(chǔ)，以畜牧漁業(yè)為主導(dǎo)，以蔬菜果品為支柱，以地方特有和新興產(chǎn)業(yè)為特點”的產(chǎn)業(yè)格局特點，但林業(yè)和漁業(yè)發(fā)展還有待進一步加速優(yōu)化。

圖2 2008-2012年唐山農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)總產(chǎn)出能值及

3.2.3 綜合能值評價分析 能值自給率(ESR)反映系統(tǒng)對自然資源的依賴程度。由表4可知，唐山市農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值自給率(ESR)較低，數(shù)值介于2.74%～3.24%，遠遠低于國內(nèi)平均水平(0.3)[14]、日本(0.65)[14]和意大利(1.05)[14]等發(fā)達國家，且呈下降趨勢，系統(tǒng)發(fā)展對自然資源的依賴性不強。究其原因，主要是化肥、農(nóng)藥及化石能源在農(nóng)業(yè)的投入可以在短時間內(nèi)提高農(nóng)業(yè)的產(chǎn)出效率，受利益驅(qū)動，在成本合理范圍內(nèi)農(nóng)業(yè)從業(yè)者多選擇增加輔助能尤其是工業(yè)輔助能的投入來提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)出，而這種行為的長期持續(xù)將對會農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)造成環(huán)境壓力。但也反映出唐山地區(qū)農(nóng)業(yè)資源利用并不充分，沒有充分發(fā)揮農(nóng)業(yè)資源的有效價值。

凈能值產(chǎn)出率(EYR)反映資源的競爭力。根據(jù)表4，唐山市農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)凈能值產(chǎn)出率(EYR)數(shù)值介于4.100～4.400，高于國內(nèi)平均水平(1.42)[14]，但卻逐漸降低。由于輔助能的大量投入，使得本地資源利用不夠充分，從而表現(xiàn)出較強自然資源競爭力。

人均能值用量(EPP)可以反映農(nóng)民生活水平和質(zhì)量。根據(jù)計算結(jié)果(表4)，人均能值用量(EPP)逐漸增加(2010年稍有降低)，逐漸接近全國平均水平(4.25E+15 sej)[15]。這與唐山工業(yè)經(jīng)濟的積累符合，從工業(yè)輔助能值的高投入也可以看出，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民生活水平相對較高，可見唐山市已達到了工業(yè)反哺農(nóng)業(yè)的階段，雄厚的工業(yè)基礎(chǔ)可以為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展提供充足動力。

環(huán)境負載率(ELR)反映系統(tǒng)對資源的利用率和環(huán)境壓力。唐山市農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境負載率(ELR)逐漸增加，由2008年的18.675增加到2012年的21.480，不僅高于國內(nèi)平均水平(2.08)[15]，也高于世界發(fā)達國家水平，如日本(14.4.9)[14]、意大利(10.43)[14]等，這說明了唐山地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展具有高強度的能值利用。究其根源，不可更新工業(yè)輔助能(F)的高投入是增加環(huán)境壓力的主要原因。唐山市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)該減少化肥、農(nóng)藥、燃油的使用量，節(jié)約用電，合理分配資源，此外，唐山政府應(yīng)該引進高科技資源幫扶農(nóng)民，如改善農(nóng)民落后的農(nóng)機設(shè)備，使用新能源代替電力、化石燃油資源等等。

可持續(xù)發(fā)展指數(shù)(ESI)反映區(qū)域可持續(xù)發(fā)展能力，唐山市農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展指數(shù)(ESI)偏小(處于0.193～0.232，且呈下降趨勢)，為消費型經(jīng)濟系統(tǒng)，農(nóng)業(yè)的能值收益不足，環(huán)境負載過大，可持續(xù)發(fā)展并沒有達到富有活力和發(fā)展水平的良好狀態(tài)。分析其原因無不與不可更新工業(yè)輔助能(F)的基數(shù)過大、使用量過多有關(guān)。

根據(jù)表4繪制各綜合評價指標(biāo)變化圖(圖3)，進步一分析各綜合指標(biāo)間的關(guān)系。從圖3A上看，能值自給率(ESR)和凈能值產(chǎn)出率(EYR)基本呈正相關(guān)關(guān)系，進一步說明了唐山地區(qū)農(nóng)業(yè)的高產(chǎn)出來源于高投入。分析圖3B—C，能值自給率(ESR)和人均能值利用量(EPP)、能值凈產(chǎn)出率均呈負相關(guān)，反映的是農(nóng)民生活水平越高，越注重工業(yè)輔助能值的投入，從而表現(xiàn)出較低的能值自給率和產(chǎn)出率。根據(jù)圖3D可持續(xù)發(fā)展指數(shù)(ESI)與環(huán)境負載率(ELR)呈負相關(guān)，與凈能值產(chǎn)出率(EYR)呈正相關(guān)，說明凈能值產(chǎn)出率越低，環(huán)境負載壓力越大，可持續(xù)發(fā)展程度越低。

圖3 2008-2012年唐山農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)綜合能值評價指標(biāo)變化

4 結(jié)論與討論

(1) 近年來，唐山農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值投入和產(chǎn)出均呈增加趨勢，且高產(chǎn)出來源于高投入，尤其是工業(yè)輔助能值的高投入。分析其原因，主要是唐山市工業(yè)基礎(chǔ)雄厚，當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展較好，農(nóng)民以較高的經(jīng)濟投入來獲取農(nóng)業(yè)的高產(chǎn)出，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)仍處于傳統(tǒng)的以化石能源投入為主的階段。今后農(nóng)業(yè)發(fā)展應(yīng)注重增加科技投入，減少農(nóng)藥和化肥等能源使用量，改進農(nóng)業(yè)機械動力，培育優(yōu)質(zhì)種子，同時提高農(nóng)業(yè)資源開發(fā)利用的集約程度。

(2) 受工業(yè)輔助能值高投入的影響，唐山市農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值自給率低，同時存在自然資源利用不充分的可能，但卻造成了較高的環(huán)境載荷，降低了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展能力。農(nóng)業(yè)發(fā)展對水需求量大，但唐山卻是極度缺水城市，水資源存在供求矛盾，因此更要加強對降水資源的高效充分利用，農(nóng)業(yè)發(fā)展要注重引入節(jié)水灌溉技術(shù)，使用節(jié)水機械，實施節(jié)水工程。

(3) 受唐山市“以糧食油料為基礎(chǔ)，以畜牧漁業(yè)為主導(dǎo)，以蔬菜果品為支柱，以地方特有和新興產(chǎn)業(yè)為特點”的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)格局的影響，唐山市農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)表現(xiàn)出種植業(yè)和畜牧業(yè)能值產(chǎn)出占比較大，果蔬產(chǎn)出不斷增長的趨勢。受當(dāng)前生產(chǎn)方式影響，果蔬種植多屬于勞動密集和能源投入密集的作業(yè)方式，對工業(yè)輔助能值依賴性強，勢必增加此類種植的工業(yè)輔助能值投入。不過，從能值產(chǎn)出結(jié)果看，唐山市漁業(yè)發(fā)展并沒有表現(xiàn)出主導(dǎo)地位，今后應(yīng)加強沿海海水養(yǎng)殖、生態(tài)漁業(yè)、海洋漁業(yè)的新發(fā)展。

(4) 唐山市農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)運行情況整體較差，可持續(xù)發(fā)展能力不高，故今后發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，應(yīng)著眼于拓展農(nóng)業(yè)多功能性，逐漸改變傳統(tǒng)化工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，突出農(nóng)業(yè)生態(tài)內(nèi)涵，進而改變農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能值投入和產(chǎn)出結(jié)構(gòu)，促進其可持續(xù)發(fā)展。

(5) 受地理條件和氣候條件的影響，能值轉(zhuǎn)換率可能有不同的數(shù)值，本研究借鑒相關(guān)研究中用到的能值轉(zhuǎn)換率，能值計算結(jié)果可能存在一定偏差。

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EvaluationofAgriculturalEcosystemsinTangshanCityBasedonEnergyTheory

GUO Lina1, ZHANG Menghua1, WANG Hainan2

(1.CollegeofMiningEngineering,NorthChinaUniversityofScienceandTechnology,Tangshan，Hebei063009,China; 2.SchoolofPublicFinanceandTaxation,CapitalUniversityofEconomicsandBusiness,Beijing100070,China)

Agricultural ecosystem is a basic system for human to live. The agricultural ecosystems of Tangshan City were studied to better evaluate the operation status and development characteristics of regional agricultural ecosystem, and understand the relationship between the regional resources, environment and economy. The quantitative evaluation of energy input and output, energy self-sufficient ratio (ESR), energy yield ratio (EYR), energy per person (EPP), environment loading ratio (ELR) and energy sustainability index (ESI) were investigated by compiling the system of energy evaluation index based on the theory and methodology of energy. The results showed that the overall operation of agricultural ecosystems of Tangshan City was poor, which was consumer-based economy system, and the sustainable development needed to be improved. The unrenewable industry supplemental energy inputs represented by the agricultural consumption of electricity, mechanical power, diesel oil and chemical fertilizer had been increasing year by year, which led to the energy yield ratio and energy sustainability index of agricultural ecosystem to have the downward trend, and caused the environment loading ratio to rise. These results suggest that ecological agriculture and modern agriculture should be developed in Tangshan City， and focus on expanding agricultural versatility. Additionally, in order to promote the sustainable development of agricultural ecosystem, it is essential to change the mode of traditional agricultural production gradually, to highlight the connotation of ecological agriculture, and to change the energy input and output structure.

agricultural ecosystems; energy theory; sustainable development; Tangshan City

2016-04-06

：2016-05-10

河北省高等學(xué)?？茖W(xué)技術(shù)研究優(yōu)秀青年基金(YQ2014016)

郭力娜(1980—),女,河北行唐人,副教授,碩士生導(dǎo)師,主要研究方向為土地評價、土地利用變化與綜合整治、土地利用信息技術(shù)。E-mail:guolina1101@163.com

F323.22;S181

：A

：1005-3409(2017)02-0300-07