基于能值分析的新疆阜康市绿洲系统可持续性分析

绿洲是我国西北干旱区人类赖以生存和发展的栖息地,其生态环境脆弱。因此,对绿洲系统经济生态效益的定量评估与分析是我国西北地区生态建设和可持续发展急需解决的现实问题。本文以天山北麓的新疆维吾尔自治区阜康市为例,深入探讨了绿洲系统的生态经济效益及其年际变化;并利用线性规划模型建立了基于能值分析的阜康市绿洲种植业结构优化配置方案。研究发现,阜康绿洲系统的发展受土地、气候和水资源等限制,属于典型的高投入、低产出模式。1996-2006年间,绿洲系统处于弱可持续发展状态。另外,通过生态经济学的绿洲作物结构比较优势分析发现：不同的生态经济目标,其种植业结构也随之变化。当追求生态经济效益最大化时,种植业结构由能值密度决定;当追求水资源限制下生态经济效益最大化时,种植业结构由单位灌溉水量的能值产出决定。     

干旱半干旱地区城郊农业生态系统的能值分析与优化发展——以乌鲁木齐市为例

乌鲁木齐市农业生态系统是我国干旱半干旱地区典型的城郊农业生态系统。应用能值分析的理论与方法,可以更加本质的了解该农业生态系统的发展现状与影响该系统可持续发展的障碍。通过分析表明:(1)在能值投入中,以水资源为主的环境能值投入较大,而可更新的有机能所占比例较小。与干旱半干旱区其它地区的农业生态系统相比,乌鲁木齐市农业生态系统的能值自给率、能值密度处于比较优势,而可更新有机能/总能值与能值投入率处于比较劣势地位。今后,应当继续优化能值投入结构。(2)在能值产出中牧业能值产出较大,系统生产优势度明显,但各生产系统之间的耦合力仍需加强,农户的经济生产力水平有待进一步提高。今后,应调整农业产出结构,实现各级生产力的最大程度耦合。(3)通过总的比较来看,城郊农业生态系统有着较低的能值投入,较高的能值产出和较强的可持续发展能力,在干旱半干旱区应当大力发展城郊农业,以增强农业的产出能力和基础地位。     

中国西北地区石羊河流域农业生态系统能值评价

通过能值方法分析了石羊河流域农业生态系统的资源环境基础和经济特征。结果表明,石羊河流域中下游凉州区和民勤绿洲的能值总投入呈降低趋势,能值投资率都偏高,生产成本较大;能值产出率低,对购买能值的利用效率不高;但能值自给率有所提高;环境载荷率高,农业生态环境所受压力较大,系统可持续发展指标表明两个绿洲经济系统极为不发达,属于消费型经济系统,并且人均可用能值和能值密度都呈降低趋势。     

干旱区人工绿洲经济系统可持续发展水平测度

利用自然资源与环境经济学的生产理论构建了由劳动、资本、水资源、土地资源要素组成的干旱区人工绿洲的一般生产函数.参照供给弹性和规模经济等经济学理论与可持续发展理论,制定了人工绿洲经济系统可持续发展的测度方法与测度标准,并以天山北坡东部奇台人工绿洲为例进行实证分析.研究表明,1995-2006年,这一时期的经济增长主要是由土地资源投入、劳动投入和水资源投入所致,其配置均不合理,主要投向生产率最低的第一产业中,使奇台人工绿洲经济系统成为典型的资源耗费型粗放经营系统.同期,奇台人工绿洲景观系统稳定水平呈降低趋势,不利于经济系统的可持续发展.因此,转换产业结构,向集约型农业经济发展,调整人工绿洲用地结构,增强景观系统稳定性,是奇台人工绿洲经济系统持续稳定发展的主要途径.     

区域循环经济的能值分析与评估——以徐州市为例

循环经济是区域实现向可持续发展转型的重要模式.基于能值分析理论,构建了区域循环经济能值分析指标体系,并以此对1991-2004年徐州市的能值使用与转移情况进行了深入分析.结果表明,1991-2004年徐州市经济社会发展主要依赖于本地不可更新资源的利用,能值自给率都在98%以上;资源利用效率呈现先提高后下降的演变过程,具有明显阶段性特征;环境压力的变化与经济增速的周期性波动相一致,并呈现波浪式加大;徐州市循环经济系统处于比较有活力的发展状态区间,但持续性能力逐渐减弱.     

基于能值分析的资源型城市循环经济发展水平评价——以榆林市为例

运用能值理论与分析方法,从能值流量、社会经济发展、资源循环利用、资源环境安全和综合指数5个方面构建了循环经济能值评价指标体系,对2000-2010年陕北资源型城市榆林的循环经济发展状况进行了深入分析.结果表明:榆林自然资源丰富,能值自给率达99％以上,属于资源输出型区域;经济的高速发展建立在大量消耗本地不可更新资源的基础上,仍沿袭着高资源消耗、粗放型的经济发展模式;虽然系统的资源循环利用率(RRR)逐年增长,但可持续发展指数(ESI)、改进的可持续发展指数(SDI)、循环经济能值指数(EREI)、生态效率指数(UEI)逐年下降.基于循环经济的“3+1”模式,今后榆林实现可持续发展的关键是:加大引入外界能值力度,促进能值的合理流动;依托技术创新和技术转型,提高输入能值利用效率和废弃物资源化效率;进一步开发可更新资源,促使区域产业系统的生态化转向.     

基于能值理论的农业复合系统评价与案例研究

结合1996-2007年资料,运用能值理论,从农业投入产出、生态环境-社会经济系统和农业发展性能3个方面,构建了农业复合系统能值评价指标体系,对塔里木河下游铁干里克绿洲农业复合系统进行了分析和系统敏感性评估。结果表明:①农业系统的能值投入和产出总体上都呈上升趋势,系统能值产出增长速度快于能值投入;②农业发展对自身环境资源的依赖程度有所减小,而对辅助能的依赖逐步增强,且自然环境资源承受的压力不断增大,可持续性差;③铁干里克绿洲农业机械化、现代化步伐逐步加快,农业生产效率得以有效提高,但农业经济发展水平还处于较低水平,属于消费型系统;④系统敏感性分析表明,与可更新环境资源能相比,不可更新工业辅助能的投入对整个农业复合系统的影响较大。     

河西走廊金塔绿洲农业生态系统资源环境效应综合评价

 运用能值分析理论,对金塔绿洲1969—2008年农业生态系统资源环境效应及其投入产出状况进行分析,研究系统组成要素之间的内在联系及外部环境要素对农业生态系统的影响。结果显示,近40 a来,金塔绿洲农业生态系统的总能值投入和总能值产出均呈增加趋势。能值投入以不可更新的工业辅助能值投入为主,化肥、农用机械和农用电力占主要部分。在农业生态系统能值产出中,种植业生产占绝对优势,畜牧业居次。各能值指标变化结果反映了绿洲农业生态系统在引进和利用外资、资源、技术和创新等方面存在的缺陷。同时也说明了系统所面临的环境压力在不断增大,可持续发展能力迅速下降,应该注意农业发展的持续性和健康性,在实现系统经济效益的同时,必须注重生态环境保护,提高生态效益。     

北屯绿洲生态系统耗散特性分析

 利用耗散结构理论,对新疆北屯绿洲生态系统的结构和功能进行了分析。在绿洲发展演化过程中,绿洲与荒漠形成既相互矛盾又协调共生的非线性变幻局势,人为活动已成为绿洲涨落的主要原因。利用能值分析方法探讨了北屯绿洲农业生态系统的能量耗散过程,结果显示:北屯绿洲农业生态系统投入的太阳能值总值为9.70×1019 sej,而输出的太阳能值总值为6.56×1020 sej,输出高于投入,是一个能值输出型的生态系统。需要人为输入能量,引入物质、知识、技术等负熵,增加系统信息量。最后,提出积极引入负熵流的负反馈策略,使人的主观行为与环境质量、生物生产力水平相统一,构建合理的绿洲生态农业结构,达到生物与环境相协调,发挥生物共生互利优势原则,最终实现绿洲生态、环境、经济的可持续发展。     

荒漠绿洲区农业特征及其可持续发展策略

荒漠绿洲是干旱区人类生存的主要场所,地域内蕴藏着大量的自然资源。在工业化社会日益发展的时代,众多国内外学者对干旱区荒漠绿洲的自然资源、环境及开发利用进行了大量的研究。本文在对西北荒漠绿洲的生态环境,如气候条件、植被分布特征、土壤特征、水文特征分析的基础上,进一步对荒漠绿洲农业特征进行了剖析,提出了荒漠绿洲农业可持续发展的对策,即:充分利用资源优势,发展特色产业,合理分配水资源,构建可持续发展模式。     

基于能值的科尔沁沙地不同农牧比例村落发展可持续性对比

为评估和比较科尔沁沙地不同生产经营模式自然村落的发展可持续性,通过能值分析方法,定量分析了分别以种植业和养殖业为主的2个自然村落的能值投入与产出情况,建立能值分析指标体系,对2种模式系统的可持续性进行评估。结果表明：在资源投入方面,村落外部辅助能约占总能值投入的39.17%,说明2种生产经营模式对外部资源依赖较小,能值自给率高;在以种植业为主的系统内,不可更新资源占比大于可更新资源,而以畜牧业为主的系统内部则相反。这说明,以畜牧业为主发展模式的环境承载率低于以种植业为主的发展模式;以畜牧业为主的生产系统净能值产出率大于以种植业为主的生产系统,说明在该区域畜牧业生产系统具有低投入、高产出的特点,而种植业则具有高投入、低产出特点;2种模式的可持续指数均小于1,说明科尔沁沙地农村可持续发展能力低。以畜牧业为主的村落可持续性发展指数大于以种植业为主的村落,说明以养殖业为主具有良好的自组织性和稳定性,这为科尔沁沙地农村生态-社会-经济发展提供参考案例。     

基于能值理论的河南省农业生态系统评价

运用能值理论,评价河南省2005—2016年农业生态系统能值投入、产出和效率等。结果表明:(1)从能值投入来看,不可更新工业辅助能值(78.42%)>可更新有机能值(10.25%)>可更新环境资源能值(10.18%)>不可更新环境资源能值(1.14%),且内部结构存在差异和发展趋势不同。(2)从能值指标体系来看,能值购买率、能值收益率、环境负荷率等均呈波动增加趋势,农业过度依赖工业辅助能值投入,农业产出效益不断提高,但正在远离生态可持续发展。(3)养殖业、种植业在农业能值产出中多年平均占比分别为74.46%,25.54%,其中畜牧业(73.10%)>粮食作物(14.00%)>经济作物(11.54%)>渔业(1.36%),且产出能值(棉花除外)均呈现增加趋势。     

甘肃省农业生态系统能值演变与趋势

应用能值分析的方法,研究了甘肃省1991-2010年农业生态系统的能值投入及产出结构,并通过计算、对比能值评价指标,分析了甘肃省农业生态系统的发展状况及变化趋势。结果显示：（1）近20年来,甘肃省农业生态系统的能值投入和产出都呈现增长趋势,系统能值产出的增长速度（85%）高于能值投入的增长速度（21%）;（2）环境资源对甘肃省农业生态系统的贡献很大,但农业生态系统仍主要依赖于经济能值的投入（化肥、农药、农用机械、电力等）,农业生态系统的产出能值以种植业和畜牧业为主,农业结构得到改善,系统稳定性得到加强;（3）甘肃省农业的机械化水平和农业技术逐步提高,系统的生产效率逐步增强,但仍然处于低水平发展阶段,属于消费型农业生态系统,具有较为明显的粗放式发展特征;（4）甘肃省应注重发展生态农业,减少化肥、农药、农膜等对系统生态环境所造成的干扰。     

民勤绿洲农田生态系统能值空间分异特征

利用能值分析方法对2011年民勤绿洲18个乡镇农田生态系统的环境资源条件、投入产出结构和可持续性进行了系统分析,构建了反映民勤绿洲农田生态系统综合水平的能值指标体系,运用主成分分析方法对其进行了综合评价和排序。结果表明：民勤绿洲农田生态系统可持续性强的是夹河乡,其他乡镇农田生态系统为消费型生态经济系统,可持续性弱;民勤绿洲农田生态系统能值综合水平存在着明显的地域差异,呈现东北片高于西南片、绿洲边缘带高于中心带的地理分布特征;民勤绿洲农田生态系统总体上不具有可持续性,不协调发展型区域和极不协调发展型区域农田面积占民勤绿洲农田总面积的73.68%,强、中、弱协调发展型区域只占26.32%。因此,目前民勤绿洲农田生态系统面临的不可持续性应当引起相关部门的高度重视。     

黑河中游临泽绿洲农田土壤有机质时空变化特征

土壤有机质是表征土壤质量的一个重要指标,持续稳定的有机质含量是土壤维持生产能力的基础。土壤有机质的动态演变可以表征土地利用和管理水平。结合地理信息系统,运用地统计方法研究了黑河中游的临泽县绿洲农田20多年来土壤有机质含量的时空变化特征。结果表明:(1)1982年0~20 cm耕层土壤有机质含量平均为12.78±4.38 g/kg,2008年平均为13.76±4.02g/kg;从1982-2008年,有机质含量总体有所上升。(2)两个时期的土壤有机质的实验变异函数值与理论变异函数拟合均较好;克立格插值和不同时期的有机质空间分布图叠加运算表明,由于人为活动的影响,土壤有机质的结构性空间变化程度有所减弱。(3)临泽县土壤有机质含量和变化具有一定的区域性特点:南部的山前平原地区土壤有机质含量较高,呈现上升趋势;中部地势低下的区域土壤有机质相对较高,由于农田面积扩大,有机肥供应不足而下降显著;北部绿洲与戈壁交错带土壤有机质偏低。总体来看,临泽县土壤有机质含量有所上升,但局部地区的有机质发生了下降。为了防止局部区域土壤有机质下降引起土壤退化,应该采取加大有机肥投入和实施秸秆还田等措施。     

九寨沟自然保护区旅游生态系统能值分析

自然保护区旅游可持续发展评价是旅游地理学研究的重要领域。运用能值理论和方法,构建了自然保护区旅游生态系统能值分析模型以及可持续发展分析的能值指标体系。以九寨沟自然保护区为案例地,对九寨沟自然-经济（旅游）-社会的复合系统的能流、物流、货币流进行定量的能值测度。研究表明：① 2010 年九寨沟自然保护区能值的总使用量为4.19×10²⁰ sej,其中可更新能值投入为7.35×10¹⁹ sej,社区居民生活投入为3.47×10¹⁸ sej,旅游投入为3.43×10²⁰ sej,旅游投入占到能值总使用量的81.86%;② 2010 年九寨沟自然保护区旅游产出能值为4.08×10²⁰ sej,生态系统产出为6.26×10²⁰ sej,废弃物产出为2.06×10¹⁹ sej;③ 九寨沟自然保护区的人均能值量、旅游产出率、生态系统产出率均较高,同时环境负载率、废弃物产出率也偏高,九寨沟自然保护区旅游生态系统的可持续发展能力处于中等水平。     

巢湖湿地生态系统能值分析

基于生态系统能值理论与方法,分析巢湖湿地生态系统能值投入和产出构成特征,并对巢湖湿地生态系统可持续发展水平进行了评价。研究表明:巢湖湿地生态系统每年投入的总能值为3590.12×1018sej,自然资源、周围营养物和社会经济投入分别占39.3%、53.7%和7.0%,可更新资源和不可更新资源投入分别占25.6%和74.4%。巢湖湿地生态系统每年产出的总能值为3469.66×1018sej,其中鱼类产出比重最大,其次为水禽和底栖动物。巢湖湿地生物多样性保护的能量-货币价值是巢湖湿地生态系统年产出的1.76倍,在生物多样性保护方面有着巨大的作用。巢湖湿地生态系统的能值产出率、环境负载率、能值可持续指标(ESI)和可持续发展能值指标(EISD)分别为13.75、2.90、4.74和7.01,去除污染项重新计算,分别为13.75、0.81、17.07和25.27,这些指标表明巢湖湿地生态系统的产业较为单一,能值产出率、可持续性和未来竞争力较高,但不可更新的污染物投入过大,造成巢湖湿地生态系统的环境负载率升高,可持续性发展水平下降,严重制约巢湖湿地生态系统的可持续发展水平。     

基于能值理论的奈曼旗农业生态经济系统可持续性分析

应用能值分析理论与方法对奈曼旗农业生态经济系统的能值流进行分析,通过典型能值分析指标的计算对其系统可持续性进行评估。结果表明：奈曼旗农业生态经济系统2004年能值投入总量为1.47E+21 sej(solar energy joules),不可更新环境资源和不可更新工业辅助能投入分别占26.11％和35.78％;系统能值产出为3.23E+21 sej,其中畜牧业能值产出比重高达72.52％。2004年系统农业经济发展水平和农牧民生活质量低于中国2000年农业的平均水平,但系统净能值产出率较高,在争取经济输入能值方面具有优势。系统可持续水平高于2000年全国农业生态系统的可持续水平,但不可更新环境资源的大量损耗给该地区农业的可持续发展带来了隐患。2000—2004年期间系统能值投入中工业辅助能投入比重逐年增加,相应的农业生态经济系统能值产出增长了78％,其中畜牧业能值产出增长了104.10％。在农业经济水平和农牧民生活水平稳步提高的同时,系统的环境负载率逐年上升,能值可持续性指数有下降趋势。     

乡村类型视角下干旱区社区恢复力评估及优化策略

以西北典型干旱区民勤绿洲为例,基于582份农户调研问卷,运用熵值法、综合指数法和灰色关联度模型等方法,界定乡村类型,测度乡村社区恢复力,明确乡村类型和社区恢复力之间的关系。结果表明：（1）在研究区抽样的71个行政村中,传统非农型乡村40个,在绿洲分布最广;传统农业型乡村17个,主要分布于湖区;新型农业型乡村6个,分布于坝区和泉山区;非农型乡村8个,在县城周围呈环形分布。（2）民勤绿洲乡村社区恢复力呈现南高北低的空间格局,除湖区东湖和西渠2镇外,其余地区恢复力整体处于中等偏上水平。（3）民勤绿洲不同类型乡村社区恢复力的大小为：传统非农型（0.520）>新型农业型（0.495）>非农型（0.472）>传统农业型（0.453）。基于上述结果,针对不同类型乡村与社区恢复力的关系,提出民勤绿洲乡村社区恢复力优化策略。