農業系統能值方法探析

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1研究方法及區域

1.1研究方法

能值理論及其分析方法是美國著名生態學家、系統能量分析先驅OdumHT教授于上世紀80年代創立的一種新的系統分析方法。它著重于分析系統的整體特征，從一個全新的角度來看待環境資源在生態系統（或者經濟系統）中的作用，克服了傳統能量分析方法中不同類別能量難以比較和加減的“能質”壁壘問題[1]。因此，能值理論及其分析方法已被廣泛應用于農業[2-6]、工業[7]、自然保護區[9]等各生態或生態經濟系統[1,10]的評價；以及國家[11-12]、區域[13-14]、城市[15-16]、縣域[17]各空間尺度的系統可持續性分析。本研究以廣東農業系統為對象，所用的原始數據主要來源于有關的官方統計年鑒資料[18-21]，部分數據（如有機肥和種子使用量、氣象數據等）則來自廣東省農業廳土肥總站、種子公司以及廣東省氣象局的資料。借助能量折算系數[22-26]和太陽能值轉換率[1,3-4,14,27]將各種物質、能量換算成對應的能值量，再編制能值投入產出結構表。在此基礎上，對系統各能值指標進行計算分析，并與其他國家或地區的相應系統[2,4-5,11,28]進行比較，作為制定資源環境和農業系統持續發展策略的依據。用于能值分析的指標很多，根據本研究的需要，選擇了以下分析指標：凈能值產出率（EYR）、能值投資率（EIR）、環境負載率（ELR）、Y*/Y的比值、能值/貨幣比率和可持續發展指數（ESI）作為對廣東農業系統產生效率、經濟發展程度、資源環境壓力、貨幣的實際購買力和系統可持續性的評價指標。另外，此前國內的相關研究中，較少把農業保險和基礎設施建設費包括在能值投入內，但2003年廣東農業保險和基本建設投資分別達878和4988萬元人民幣[18]，不容忽略。另外，不同的系統都有其特異性，具體某一系統的生產效率與全球平均水平存在著不同程度的偏差。為了能定量地分析和評價具體某個復合系統（例如農業系統）的總體生產力水平與全球平均生產水平的關系。本研究以當前全球平均能值轉換率（Tr）計算的農業系統產出總能值量（Y*）及其組成，并以Y*與系統產出的實際能值量（亦即系統能值總投入量Y＝T）的比值，作為評價的指標，即：Y*/Y＝Y*/TY*/Y的比值可用于量度系統的綜合生產效率在全球平均水平中所處的地位。很明顯，當Y*/Y小于1時，系統生產效率低于全球平均水平，其產品在國際貿易中將處于不利地位，反之，則處于有利地位。

1.2研究區域

廣東省是位于中國大陸最南部的省份之一，全省陸地面積為17.98萬km2，約占全國陸地面積的1.87%。屬于東亞季風區，從北向南分別為中亞熱帶、南亞熱帶和熱帶氣候，光、熱和水資源豐富。年均日照時數1500～2300h，年太陽總輻射量在4200～5400MJ/m2之間，年均氣溫約為19℃～24℃，年均降雨量在1300～2500mm之間。廣東省農業自從改革開發以來發展迅速，農業總產值從1978年的85.94億元躍升到2003年的1908.66億元；在2003年底，農林牧漁從業人員有1543.41萬人。

2研究結果及分析

2.1廣東省農業系統投入能值結構分析

廣東省農業系統能值總流量為8.13E+22sej，其中可更新環境資源，不可更新環境資源，不可更新的工業輔助能值，可更新的有機能值分別占總能值流量的18.76%，1.11%，61.92%，18.21%(表1、表3和表4)；不可更新的工業輔助能值投入最大，可更新的能值投入（占總投入量的36.97%）居次。而廣東省農業系統的年度表土層肥力損失約占總能值投入的1.11%。這反映了廣東農業系統的產出不單純依賴土壤的自然肥力，而主要與輔助能值的投入規模相關。輔助能投入主要為電力、化肥和農業機械投入。對化肥的高度依賴不利于農業生態環境保護，單位面積化肥使用量1370.85kg•hm-2，已接近世界上高用量國家，如新西蘭709.5kg•hm-2（同為實物量）兩倍的水平[29]。如何提高化肥等輔助能值的利用效率將是農業健康持續發展的一個重要課題。投入系統的可更新環境資源主要是雨水化學能（占可更新環境資源投入的99.99%）。其單位面積投入年際變化不大，為系統的可持續發展提供了穩定的支持?？筛碌挠袡C能值為1.48E+22sej，約占總可更新能值投入的49.25%，在該農業系統可持續發展中起重要作用。其中，主要的能值輸入來自人力和畜力（共占所輸入有機能值的44.57%），特別是人力（占42.14%）。而人力輸入在總能值投入中占7.67%，機械能值輸入占總能值投入的4.65%。從比較中，可見該農業系統以傳統農業為主，處于向現代農業轉變的過渡階段：人力為主要動力來源，尚未擺脫傳統農業模式。而有機肥投入在有機能值中只占6.75%。可見，自然投入的可更新流量穩定，提高系統可更新資源利用的方向應放到可更新有機能的反饋投入方面。目前廣東在這方面還有不足，但人口眾多，畜牧業發達，有機肥和農家肥的利用潛力巨大，建議應加大對農家肥的投入，提倡綠肥種植，以利于土壤有機質的保持，為農業持續發展提供物質基礎。

2.2廣東省農業系統能值產出

由依據國際平均生產力水平（即能值轉換率）計算的系統產品能值組成可知，廣東省農業系統總能值產出為7.81E+22，農林牧漁業產出能值依次為3.99E+22sej，1.83E+21sej，3.06E+22sej，5.80E+21sej，所占比例分別為51.09%，2.35%，39.13%，7.43%。分析可知，廣東農業仍以傳統作物種植為主，畜牧業居次，而林業和漁業則有待進一步發展。在農作物產出中，糧食（淀粉類）、糖油和果蔬產出能值分別占21.39%，41.91%，36.34%，反映廣東省近年來的農業產業結構調整已取得顯著成效（油料、蔬菜和水果產量比前一年依次增長7.3%、5.8%和2.8%[18]），逐漸向多元化種植轉變。同時，從經濟學供需角度考慮，這也反映了消費者對淀粉類糧食的需求減少，更多地向糖油、果蔬等產品消費轉移，人民生活水平得到提高。而畜牧產品（肉類、禽蛋類）的產出比例較大（39.13%），表明了相同的消費趨勢。相比之下，林業和漁業產出能值份額較小，有待改善。廣東全省大陸海岸線長3368.1km，居全國第一位，全省海域總面積41.9萬km2[21]，大陸架漁場廣闊，加之珠三角地區水網交錯，濕地資源豐富，丘陵地、小集水區底部多有積水，尤其適于基塘水產業的發展。加快漁業、水產業發展有利于鞏固廣東省蛋白質供應基地地位，改善消費者的食物結構，并且對出口創匯有重要意義。

3能值指標體系

3.1凈能值產出率

廣東省農業系統的凈能值產出率為1.25（表5），遠高于中國農業系統1998年的平均水平（0.27），略高于意大利（1.12）和日本（1.08）1989年的數值。這表明，由于廣東省地處我國東南沿海，氣候條件較優越，農業系統充分利用氣候優勢，增加復種指數，獲得較高的資源利用率；與發達國家相比，廣東省農業投入的購買能值較低，無償利用的環境資源能值較高[5]。但與10年前（1993）的數據相比，變化不大，只略微上升了0.05。表明農業產出雖有所增長，但并未跳出粗放經營發展模式，生產的集約化程度還沒有得到根本性的改善。進一步提高農業生產集約化程度是廣東省農業未來發展的重要方向。

3.2能值投資率

廣東省農業系統能值投資率為3.12，遠低于意大利（8.52）和日本（14.03），也低于國內平均水平（4.93）和1993年（5.11）的水平，僅比1994年海南省農業系統略高（2.33）。由此可見，廣東農業系統與發達國家相較，尚處于較低的發展水平，表明廣東省農業系統每單位無償環境資源的利用只相應投入了較少的購買能值。此外，“具有過高凈能值產出率的產品在國際交換時處于不利地位”[13]。因為農產品購買者僅支付了人類勞動所付出的代價，而沒有為環境資源所作的貢獻支付費用。因此，廣東省農產品應發展深加工，增加附加值，以避免初始產品出口帶來的能值流失。

3.3環境負載率

廣東省農業系統的環境負載率為1.70，遠遠低于發達國家（如意大利和日本）的數值，也比國內平均值（2.80）和海南省（2.44）低。表明廣東農業系統對環境和資源的壓力不大，有進一步開發利用的潛力，今后加大能值投入的方向是有機能值（有機肥還田和新科技的應用等），以提高系統生產效率。

3.4能值/貨幣比率

廣東農業系統2003年的能值/貨幣比率為4.26E+12sej•$-1，與1995年中國農林牧漁業主要產品的能值/貨幣比率（8.67E+12sej•$-1）[12]和同期（1995年）的美國、德國、日本、意大利和荷蘭等國比值（均在2.50E+12sej•$-1以下）[11]相比，表明廣東農業系統的生產效率高于國內平均水平，但與發達國家仍有一定差距，尚待提高。由于廣東省大面積的平原土地較少，多丘陵、濕地，農業機械化應用提高困難，建議提高環境資源利用效率，大力發展農產品加工業，增加農產品附加值。否則農產品（特別是初始產品）出口將造成農業系統的大量能值流失，在國際交易中處于不利地位。Y*與Y的比值（0.96）小于1，表明廣東農業系統的生產效率低于全球平均水平，同時也從另一個方面證明了上述觀點，即在國際貿易中處于不利地位。

4結論

（1）廣東省農業系統的能值投資率、環境負載率和購買能值/總能值比例均低于發達國家對應的指標，而能值/貨幣比率和凈能值產出率則較高。表明廣東農業系統與發達國家相比，處于較低發展水平；總體能值投入水平偏低，可進一步加大能值投入。

（2）不可更新的工業輔助能值占系統總能值投入的61.92%。由于工業輔助能的不可更新性、有限性和對環境的壓迫性，過量投入不利于農業系統的可持續發展。因此，我省農業系統增大能值投入的重點應放在可更新反饋資源的方面，例如充分利用生物質能等。

（3）依靠科技進步是推動和強化廣東農業系統發展的必由之路。發達國家農業產值增長的90%依靠科技支撐，因科技屬高能質的資源，具有高能值轉換率，對提高能值產出的作用重大。為此，廣東農業投入能值的重點在于加大科技的投入，提高勞動者的素質，促進科技在農業生產中的推廣應用，以便更科學合理地利用農業自然環境資源的優勢。