现代种植业系统及粮食生产能量转化效率的动态分析——以山前平原河北栾城县为例

本文在分析栾城县现代种植业结构演替基础上,对当地1984-2006年种植业系统能流动态分析表明：以秸秆直接还田为主的有机能投入从90年代中期占绝对优势,能流循环指数从1984年0.5持续提高到2000年0.62,无机能后期快速增长使有机能和无机能不断扩大的趋势有所趋缓。而粮食生产的能流动态分析除表明上述趋势外认为总体能效从1993年1.78下降到目前1.67并不显著,同时无机能增加主要是农机、灌溉等耗能引起,有机能促进系统内生循环的同时与能源动力、化肥等无机能投入不断协调形成稳定高产的组合体系。未来优化当地农业生产结构,节能减耗,提高资源利用率需要加强秸秆间接还田的农牧结合制度,节水灌溉制度及与之配套的作物配置结构。     

现代种植业系统及粮食生产能量转化效率的动态分析——以山前平原河北栾城县为例

本文在分析栾城县现代种植业结构演替基础上,对当地1984-2006年种植业系统能流动态分析表明:以秸秆直接还田为主的有机能投入从90年代中期占绝对优势,能流循环指数从1984年0.5持续提高到2000年0.62,无机能后期快速增长使有机能和无机能不断扩大的趋势有所趋缓.而粮食生产的能流动态分析除表明上述趋势外认为总体能效从1993年1.78下降到目前1.67并不显著,同时无机能增加主要是农机、灌溉等耗能引起,有机能促进系统内生循环的同时与能源动力、化肥等无机能投入不断协调形成稳定高产的组合体系.未来优化当地农业生产结构,节能减耗,提高资源利用率需要加强秸秆间接还田的农牧结合制度,节水灌溉制度及与之配套的作物配置结构.     

现代种植业系统能流转化效率分析及评价——以河北省栾城县为例

能量转化效率是评价农业资源利用效率的一个综合性指标。本文在分析现代种植业系统特点的基础上,以河北省栾城县为例,研究了现代种植业系统的投入和生产特点。对系统能流分析结果表明,进入９０年代后,随着人工辅助能特别是工业辅助能投入的增加,系统能效逐渐降低。因此改进系统生产结构和投入结构,充分利用现代生物和工程技术,提高农业资源的利用效率,是实现现代农业持续发展的关键。     

干旱区典型绿洲农业生态经济系统的结构和功能分析--以塔里木河中下游的尉犁县为例

在分析农业生态系统的资源结构、农业种群结构、产业结构和空间结构的基础上．对新疆塔里木河中下游干旱区典型绿洲农业生态经济系统进行了能流、物流和价值流的分析。结果显示．在能流方面．尉犁县农田生态系统的能量产出水平和效率都处于较低水平，而较低的人工辅助能投入和有机能投入则是影响系统能量转化效率和产出率的主要原因。在物流方面。农田肥料投入结构单一。主要以化肥为主，而且，化肥使用量已超过了最适施肥量范围，造成土壤养分严重失衡。在价值流方面．农业生态经济系统价值流产投比不高。还处于单纯的农作物生产阶段。指出造成尉犁农业生态经济系统功能低下的主要原因是由于产业结构不合理．生产力水平低下。资金缺乏等因素。种植业比重过大。结构单一，风险大．增殖效果不明显。而生产成本相对较低，增殖效果好的畜牧业仅占8．31％。因而调整和优化产业结构，提高系统的经济效箍势在必行。     

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。     

新疆昌吉绿洲耕地适宜规模研究

干旱区内耕地急剧扩张导致水资源严重超载,进而引发一系列生态问题,因此对干旱区绿洲耕地适宜规模进行科学评估,将为干旱区农业可持续发展与生态保护提供重要参考。本文以水资源为约束条件,选择2000年、2005年、2010年、2015年和2018年5个研究时段,分别测算了适宜当地社会经济发展和生态环境需求的“三生”用水量;并基于绿洲水热平衡原理,耦合作物种植结构、不同生长期内的作物系数以及灌溉保障率、耕地覆膜等因素,构建了干旱区耕地水热平衡估算模型,探讨了不同情景下新疆昌吉州耕地适宜规模及其超载程度。结果表明,5个时段中,临界耕地适宜规模情景下的种植业可用水量由2000年的31.75亿m3波动下降至2018年的24.83亿m3,而最佳耕地适宜规模情景下则由27.63亿m3波动下降至21.10亿m3。棉花和小麦在当地种植业结构中占比之和由43.58%提高到2018年的59.08%,两种作物的低耗水特性使其种植占比的提高有利于当地种植业向耕地规模扩张的方向演进。各时段中,保障充分生态用水的最佳耕地适宜规模在28.93万~48.97万hm²间波动,而保障最低生态用水的临界耕地适宜规模在42.63万~67.83万hm²间波动。虽然两种用水情景下的适宜耕地规模波动变化,但耕地面积超载程度始终呈上升趋势,超载程度分别由2000年处于不超载水平的-55.15%和-39.41%提高到2018年的接近于严重超载级别的19.92%和远超严重超载级别的71.37%,表明当地耕地规模已明显呈现过度开发的趋势。     

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。     

长江流域稻田生态系统的水分和养分转换过程

田间模拟施肥进步和灌溉模式的定位试验在中国科学院桃源农业生态试验站进行。结果表明施肥制度和水分管理模式显著地影响水分和养分的转化过程和生产效益。单施N的产量效应为4.5 kg/kg,而NP或NPK配施养分总的产量效应分别为8.8 kg/kg和8.0 kg/kg;有机物料循环的增产率为56.8%,在有机物料循环的基础上配施NPK化肥最大的增产率可达到80.1%;化肥应用的进步可使水稻产量增长62.5%或通过施肥实现的水稻产量中由于化肥应用所占的贡献份额为38.4%,有机无机肥配合水稻产量增长80.1%,或通过施肥达到的产量中有机无机肥配合所占的份额为44.4%。本区双季稻年灌溉需水量为5838 m³/hm²,年变异C.V = 8.3%。晚稻灌溉占全年的71%,7~9月是灌溉需水高峰期,占全年灌溉量的68%。生产灌溉效率 (灌溉水量与产量之比)：生物量3.67 kg/m³,精谷量1.48 kg/m³。常规管理田间水分分配为：蒸散占1/2,翻耕整地占1/6,植物构成占1/21,田间渗漏占1/14,其它环境耗水 (维持) 占1/5。耕灌雨养管理翻耕整地和田间渗漏比例过高。不同灌溉处理试验表明：双季稻生产的灌溉,以早稻保持水层灌溉,晚稻按需配额灌溉的模式比较适宜。     

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。     

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。     

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。     

从增产效果看巢湖市种植业资源投入的合理性(英文)

为了解农业资源的总体利用状况和从增产角度评价具体资源投入的合理性,并探讨农业综合产出对各种投入资源的敏感程度,采用了"边际产出量"与"弹性系数"两个参数;又因为实际农业生产中投入的具体资源及形成的产出均有多种,现实中又缺少每种产出与特定资源的对应数据,所以采用TOPSIS法对多种产出及投入的资源进行了综合。研究结果表明,在2000-2009年的多数年份,巢湖种植业的资源投入不断增加(仅从业人员的投入逐年减少),虽然产出也相伴增长,但仍有28.57%的资源利用效率为负;综合产出对农药、灌溉、农膜等资源的敏感性较高。巢湖农业实践表明,适度减少投入也有可能提高产出,这才符合资源节约型农业的要求,是可持续发展需要的资源利用状态;利用效率为负的资源则不宜再追加投入,这种情况下要增产,似应转变生产方式。     

山地与平原村域农田系统能量产投比较--以吴沟村、滹沱村为例

根据农户调查数据，对比分析山地与平原村农田系统各类物质总能量的产投结构及产投比，指出：吴沟村以有机能投入为主，结构单一，是高投入、低产出、低效率系统，而滹沱村是低投入、高产出、高效率的系统；吴沟村农田系统产投比(0．50：1)小于滹沱村(2．41：1)；对小麦、玉米两大粮食作物能量的投入与产出进行了回归模拟，从农田系统产投结构看，种玉米比小麦更合算；对不同地块类型的投入产出进行了回归分析，探索其最佳投入方案；最后，指出影响农田系统的主要因素：农业天生的弱质地位，人力资源外流，农田地块破碎等。发挥农田规模经济是提高系统产投比的重要途径。     

郑州市农田土壤肥力状况分析和对策

郑州市农田产量和土壤中有效氮、磷、钾养分含量呈线性关系，单纯依赖化肥不能按比例提供全面养份满足作物生长的需求。即令6．667a用500kg稻草还田也不够补充土壤每年需要有机质含量的一半。预测计算表明，郑州市农田土壤有机质含量从目前的1．062％提高到1995年的1．30％，每年需投入干有机质物质399．1％kg/a,到2000年提高到1．40％，每年需投入293.8kg/a。对郑州市稻区的“白脸地”（不施肥料），提出了一个所谓“三色计划”（红－绿肥紫云英、绿－小麦、黄－油菜），结合畜牧业的发展，对稻区低产土壤改良能取得较好的生态，经济、社会效益。     

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。     

宁夏土地承载力系统动力学方法的应用

本文从宁夏的实际出发,分别建立了宁北、宁南土地承载力的系统动力学模型,包括土地资源、水资源和种植业、牧业、渔业、人口、消费等7个子系统。相应的环境、科技、投入以及相关的外生变量,共计活性方程1000余个,较细致地体现了宁夏土地承载力的内涵。通过模型的仿真运行及其耦合预测了宁北、宁南及全区未来60年土地承载力数值动态变化趋势。     

干旱荒漠绿洲紫花苜蓿的节水灌溉及水效益分析——以民勤县为例

通过对民勤绿洲区8个紫花苜蓿品种的节水灌溉技术研究, 分析得出紫花苜蓿在刈割前10d灌溉的平均耗水系数比刈割后灌溉的平均耗水系数降低18.6%, 平均水效益提高23.3%; 采用沟畦小块(面积0.03hm²)刈割前10d灌溉的紫花苜蓿平均耗水系数为0.228kg·g^-1, 平均水效益为4.39kg·m^-3, 平均水经济效益为8.78元·m^-3; 是沟畦小块(0.03hm²)灌溉小麦耗水系数的47.2%, 水生产效益的212%, 水经济效益的309%。不同紫花苜蓿品种间水效益的研究表明, 加拿大Ranger Lander、Kane和新疆大叶苜蓿的水效益明显高于对照品种的水效益。同时, 通过对干旱荒漠区水资源紧缺、水资源有效利用率低以及种植业结构不合理的现状分析, 提出了改革种植业内部粮经饲以往的面积比例65:32:3为可行比例1:1:1, 以大力发展优良品种紫花苜蓿草产业为突破口, 走紫花苜蓿产业化道路最终实现高效节水持续农业的对策。     

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。     

科尔沁地区农业生产及其可持续发展定量分析

建立适用于沙漠化地区、包括自然条件、经济要素、技术措施和社会投入等要素、能准确反映农业生产关系的全要素生产数学模型,以奈曼旗为例,通过问卷调查识别影响沙漠化地区的主要因素,利用线性回归确定以1980年为分界的两个生产阶段的农业生产模型。分析表明,前一阶段以耕地、劳动力等经济要素投入为主要增产措施,关键驱动因素为劳动力,后一阶段主要以灌溉、施肥等技术投入作为主要增产措施,关键驱动因子为水利灌溉。现阶段,耕地、劳动力、耕畜等可控经济要素已经或即将达到投入上限,在降水、干旱天气等自然要素的影响下,技术措施的生产率也呈现下降趋势。从总体上看,各项投入要素的规模效益开始递减,现有生产方式必须得到有效改善,才能满足农业可持续发展的需求。     

新疆生态经济系统的能值分析及其可持续性评估

运用能值理论与方法,对新疆1991～1999年的净能值产出率、能值投入率、环境负荷率、能值-货币比、能值使用强度、电力能值使用量比、可持续发展指数、人均能值用量和人口承载力等9个指标及其变化趋势进行分析,并与其他国家和地区的有关指标进行比较研究。分析结果表明：(1)1991～1999年新疆的净能值产出率曲线为非匀速下降趋势,从1991年的23.6下降到1999年的11.7。尽管净能值产出率有所下降,但仍然大大高于1,这表明新疆向外界输出的能值高于区外对其投入的能值,是一个资源输出型的生态经济区域;(2)新疆的可持续发展指数曲线与净能值产出率变化趋势一致,为非匀速下降趋势,从1991年的262.0下降到1999年的64.1。这表明从1991～1999年新疆的资源被开发和利用的程度有所增加,经济有了一定程度的发展,但开发程度仍较低,经济上还处于极不发达的阶段;(3)环境负荷率的变化曲线呈上升趋势。环境负荷率上升的主要原因是新疆的进口资源及劳务的能值用量增大,尽管如此,由于环境负荷率较低,因此,新疆的经济发展还有较大的潜力。