莫干山風景區生態經濟系統能值分析及可持續性評價

丁曉榮，王利琳

（1.浙江廣播電視大學 德清學院，浙江 德清 313200；2.杭州師范大學 生命與環境科學學院，浙江 杭州 310036）

隨著社會經濟的發展，人民生活水平的提高，外出旅游休閑度假的人數大幅度攀升。如何正確處理好生態保護與旅游業發展之間的關系，促進風景區生態、經濟可持續發展，是各類風景區面臨的亟須研究的課題。目前，運用生態經濟學能值分析原理，對縣級以上行政區域、城市、江湖流域、熱帶雨林、農業等生態經濟系統進行研究的較多，對小區域的名勝風景區進行定量研究的報道較少[1]。本研究試從生態經濟學角度，應用能值分析理論方法[2]，把浙江莫干山風景區復合生態系統中不同種類，不可比較的能量轉換為同一標準的能值。進行系統自然環境和經濟活動的定量分析和綜合研究，為其可持續發展提供決策參考，也為運用生態經濟系統能值分析研究名勝風景區協調發展提供一個新的理論視野。

1 研究區概況

莫干山系天目山余脈，位于浙江省德清縣西北部，中心地理坐標為30°36′N，119°52′E，主峰海拔為718.9 m，屬亞熱帶濕潤季風區，年平均氣溫為13.3℃，無霜期222～237 d，年平均降水量1893.0mm，年平均日照時數1407.8 h。土壤分布主要有紅壤、黃壤、巖性土、潮土和水稻土等5個土類，其中以紅壤分布最為廣泛。動植物資源豐富，共有植物136科614種，動物213種1236種。植被區劃屬中亞熱帶常綠闊葉林北部亞地帶，竹林為莫干山森林植被主體，有竹林12600 hm2，其中毛竹Phyllostachys pubescens 8700 hm2，淡竹Phyllostachys glauca等2000 hm2；風景區有竹林100 hm2，分布著毛竹，淡竹，紫竹Phyllostachys nigra，斑竹Phyllostachys bambusoides f.lacrima-deae，人面竹Phyllostachys pubescens heterocycla等20余種。風景區面積為2.95 km2，人口540人，系國家級名勝風景區[3]。

2 研究方法與步驟

2.1 能值基本理論和研究方法

能值（emergy）是指某種流動或儲存的能量中所包含的另一種能量的數量，稱為該能量的能值。地球上的能量都直接或間接來源于太陽能，故常以太陽能為基準來衡量各種能量的能值，任何資源、產品或勞務形成所需的太陽能之量，就是其太陽能值（solar emergy），單位為太陽能焦耳（solar emergy joules，sej即J）。能值同時考慮了能量的數值大小和質量等級，可以衡量和比較生態系統中不同等級能量的真實價值和貢獻[4]。

能值轉換率（transformity）表示單位能量（J）或物質（g）所具有的能值，即單位能量或物質由多少太陽能值轉化而來，它是度量能量質量和等級的尺度。

M=τ×B。

其中：M表示能值，τ表示能值轉換率，B代表能量或物質的質量。

經濟系統的能值投入計算是以貨幣量乘以該國或地區的能值貨幣比率[5]。

本研究中能值貨幣比率具體數值采用任麗燕等[8]在西溪濕地能值分析中2008年杭州市的數據（因為莫干山風景區距杭州50 km，且屬省政府管理，經濟發展水平接近杭州）能值分析理論（emergy analysis）是以自然價值為基礎，通過能值轉換率將系統各種生態流都轉換為能值，把系統中不同種類，不可比較的能量轉換成同一度量標準的能值來衡量和分析，從宏觀角度將自然環境生產和人類經濟活動進行統一評價，定量分析整個系統的結構功能與經濟效益。

2.2 基本步驟

①數據資料的收集、整理和分類。本研究的原始數據主要來自 《莫干山志》《莫干山風景區統計年報》和實地調查。②繪制風景區生態經濟系統能量系統圖（圖1）。③編制風景區能值系統分析表。列出風景區2008年主要能源項目，包括可更新資源、不可更新資源、經濟反饋和收入等。④建立反映風景區生態經濟能值指標體系，計算各種能值指標。⑤根據能值指標數據對風景區生態經濟系統進行分析。⑥進一步對分析結果進行討論和小結，為優化可持續發展的風景區生態經濟系統指明方向。

圖1 莫干山風景區生態經濟系統能量系統圖Figure1 Emergy diagram of Mount Maogan Scenic Area

3 能值分析指標體系的構建與選擇

3.1 能值分析指標構建

根據隋春花等[4]、 李金平等[5]、 汪殿蓓等[8]、 任麗燕等[9]有關生態經濟系統能值分析和可持續發展評價的研究成果，構建了莫干山風景區生態經濟系統能值分析指標體系（表1）來評判系統發展的健康和可持續性。本研究在此基礎上進行了更深入的研究，發現旅游行政部門和風景區管理者往往根據經濟效益來評價風景區各項工作，忽視風景區生態保護產生的其他社會、經濟和生態效益。為此，新構建了生態產出率和凈經濟效益率2個指標：生態產生率和凈經濟效益率。

生態產生率=生態系統產出/（可更新資源+不可更新資源+經濟反饋）。

凈經濟效益率 =（經濟收入-經濟反饋）/（可更新資源 +不可更新資源 +經濟反饋）。

任麗燕等[9]在杭州西溪濕地能值分析中提出的生態系統服務指標中不包含有機物產出和科研教育等生態和服務功能；李海濤等[10]在天山森林區生態資本價值研究中則將觀光旅游也劃入生態系統服務功能價值中。為了更好地衡量風景區生態系統的生態效益，本研究構建的生態產出率概念特指除系統第三產業經濟收入外的其他生態功能價值指標，主要是有機物產出、涵養水源、保持土壤、固定二氧化碳、釋放氧氣和科研教育等產生的效益。凈經濟效益率是衡量系統的經濟與環境產出效率的指標，是系統純經濟收入與來自環境和經濟總投入的比值，反映了一定的投入水平之下系統在經濟方面的產出效益。

3.2 能值分析指標選擇

莫干山風景區有常駐人口540余人，類似于小城鎮，但平均每天外來人口超過本地人口，產業主要是旅游業和與之相關的如餐飲住宿等第三產業，與一般小城鎮區別較大。Brown等[11]提出的基于能值可持續指數（emergy-based sustainability index，ESI，凈能值產出率/環境負載）難以反映莫干山風景區可持續發展的特點。為了實現能值效益與生態、經濟效益的整合，本研究采用陸宏芳等[12]構建的評價系統可持續發展能力的能值指標 [emergy index of sustainable development，EISD，（凈能值產出率 ×能值交換率）/環境負載]和劉耕源等[13]構建的反映系統健康的能值指數[emergy-based urban ecosystem health index，EUEHI，（凈能值產出率×能值交換率 ×能值密度）/（環境負載率 ×能值貨幣比）]，來分析評價莫干山風景區生態經濟系統健康狀況和可持續發展能力（表2）。

表1 莫干山風景區生態經濟系統能值指標Table1 Emergy value indices of Mount Mogan Scenic Area values

4 結果與分析

4.1 基本能值流分析

如圖1，表1和表2所示，莫干山風景區生態經濟系統的能值流包括可更新資源能值、不可更新資源能值、輸入能值、輸出能值和廢棄物能值等5個部分。2008的能值總用量為9.90×1018J，其中可更新資源能值、不可更新資源能值、輸入能值分別為7.61×1017J，1.19×1015J和9.14×1018J，分別占能值總用量的7.690%，0.012%和92.320%。不可更新資源主要包括表土損失和水土流失，由于莫干山開發較早，經多年封山育林和人工造林、綠化率達93.50%，植被茂盛，又在山上修建了2座小水庫，蓄水能力較強，所以不可更新資源流失很少。輸入能源包括森林養護、旅游設施維護、管理投入、電力輸入和旅游收入，其中旅游投入和旅游收入的能值最大，分別占輸入能值的25.38%和58.97%。輸出能值主要是毛竹產出，占能值總用量的7.78%。廢棄物能值為1.16×1016J，比例較小，僅占能值總用量的0.12%。從能值流的分析可以看出，莫干山風景區生態經濟系統是建立在生態環境的保護基礎上，通過發展旅游業，提高經濟效益，增加能值輸入，達到持續健康的目的。

4.2 能值指標分析

4.2.1 凈經濟效益率和凈能值產出率 凈經濟效益率是反映投入與凈收入之間關系的重要指標，為了維持系統的持續發展，必須逐步加大對系統的反饋。2008年莫干山風景區凈經濟效益率為53.22%，數值偏高，環境壓力增大，必須把加大經濟反饋與適度控制游客數量結合起來，促進系統的可持續發展。凈能值產出率可以說明系統產出對經濟貢獻的大小，凈能值產出率值越高即系統的生產效率越高。2008年景區凈能值產出率為1.08，表征景區經濟系統的循環反饋過程能夠滿足經濟活動的需要。由于景區產業單一，且旅游業發展受制于景區的規模和基礎設施的投入，生產效率不高。

表2 莫干山風景區生態經濟系統能值分析Table2 Emergy analysis of Mount Mogan Scenic Area

4.2.2 能值交換率 能值交換率越大表明該地區流入的能值越多，信息和服務聚集度越高，能量貨幣流通越快。而輸出的能值相對越小，該地區的能值財富不斷增加，在經濟活動中處于有利地位。莫干山風景區的能值交換率為12.06，大大高于全國其他地區，也高于美國的1.27，意大利的1.72[5]，說明莫干山風景區輸入能值遠高于輸出能值，在商品交易中，得到的能值收益很大，在經濟活動中處于有利地位。

4.2.3 人均能值用量與能值密度 人均能值用量與能值密度是有效反映人民生活水平和經濟發展程度的2個指標。莫干山風景區2008年人均能值用量為1.83×1016J，高于廣州市1.34×1016J[4]，但低于澳門4.90×1016J[5]，說明莫干山風景區的平均生活水平較高，經濟較發達。2008年莫干山風景區的能值密度為 3.36 × 1012J·m-2， 低于廣州（1.16 × 1013J·m-2）[4]， 高于江蘇（3.06 × 1012J·m-2）[14]， 這與莫干山風景區人口較少沒有工農業，經濟單純依賴旅游業是相符的。

4.2.4 環境負載率與廢棄物產生率、廢棄物與可更新資源比率 環境負載率數值表明在生態經濟系統中存在高強度的能值利用，同時對環境系統保持著較大壓力。環境負載率是對系統的一種警示，若系統長期處于較高的環境負載率，將產生不可逆轉的功能退化或喪失。中國浙江莫干山風景區2008年環境負載率為 12.01， 高于 2003 年中國內蒙古（3.13）[15]和美國（7.06）[13]，低于中國江蘇（23.16）[14]和荷蘭（15.9）[13]，而廢棄物產生率、廢棄物與可更新資源比率分別為0.12%和1.52%，表明莫干山風景區隨著游客人數的增加，旅游業發展對環境的壓力逐步加大。今后在加大經濟反饋，改善基礎設施的基礎上，適度控制游客人數，是一種明智的選擇。雖然從數據看，目前，環境污染較小，但隨著人民生活水平的提高，旅游業發展是一種潛在的壓力，管理部門應未雨綢繆，規劃建設小型的垃圾與污水處理廠應提上議事日程，若廢棄物經過科學處理，對自然環境的影響和壓力將大大降低。

4.2.5 生態產出率 生態產出率是衡量系統的經濟和環境產出效率的指標。筆者構建的生態產出率特指除系統第三產業經濟收入外的其他生態系統功能價值。2008年莫干山風景區生態產出率為29.27，表明通過對系統的保護、開發與利用，產生的生態效益是總能值用量的近30倍，大大超過旅游、餐飲住宿等第三產業產生的效益，這就要求旅游行政部門和景區管理者首先要正確處理好景區經濟效益與社會效益、生態效益的關系，促進景區持續協調發展。其次，要注意景區植被以毛竹林為主的特點[毛竹為速生林，每度（2 a）要適度砍伐，有利于控制竹林密度和更新換代]，加強竹林養護，控制每度毛竹砍伐比例，促進以林養林，保護生態環境。

4.2.6 生態經濟系統健康與可持續發展能力 生態經濟系統健康與可持續發展的關系很近，它們的共同點均反映了生態系統為人類提供支付服務功能。Gallop等[16]認為生態系統健康是可持續發展的先決條件。2008年中國浙江莫干山風景區的生態經濟系統健康能值指標0.3900，高于21世紀初中國包頭（0.1260）[13]， 中國澳門（0.1740）[5]， 中國北京（0.1690）， 中國廣州（0.1440）， 中國寧波（0.1590）[13]；可持續發展能力指標為 1.0800， 均高于中國包頭（0.4600）， 美國（0.1590），意大利（0.0620）[13]， 中國澳門（0.0012）[5]，表明中國浙江莫干山風景區由于開發較早，生態保護時間長，力度大，輸入能值較多，有足夠的經濟反饋，其生態經濟系統健康等級較高，可持續發展能力較強。

5 討論與小結

能值理論豐富了生態學和經濟學的定量研究方法，被認為是聯結生態學和經濟學的橋梁，它對自然資源的科學評價與合理利用、經濟發展方針的制定、可持續發展戰略的實施皆具指導意義。本研究運用能值理論，在相關專業學者研究的能值指標基礎上，結合莫干山風景區的實際，創建了2個新的能值指標（表1），進行定量分析（限于篇幅，只選取了2008年的數據），研究結果顯示：①凈經濟效益率、能值交換率、人均能值用量、能值密度、生態產出率等指標均比較高，表明由于莫干山風景區開發歷史較長，基礎能值積累較多，長期保持適度的經濟反饋，從而保證了森林植被等生態環境不斷得到改善，生物多樣性增加，科研教育功能得以發揮，生態效益明顯提高，經濟收入逐年增加。②環境負載率略顯高，顯示旅游業的快速發展，已對系統環境造成了較大的壓力。雖然目前廢棄物產生率、廢棄物與可更新資源比率還較低，但若沒有現代化的廢物處理設施，環境污染的勢頭將日趨明顯。③生態經濟系統健康和可持續發展能力的能值指標與國內外部分地區橫向比較均較高，證明系統的發展模式有其存在的合理性和較強的可持續發展能力。但莫干山風景區地域狹小，人口較少，在生態環境保護和區域旅游競爭中優勢不明顯。本研究選取較大區域生態能值狀況與莫干山風景區進行比較的文獻數據僅作參考[4-5，13-16]。

本研究通過運用能值理論對莫干山風景區部分能值指標進行定量分析，將為風景區生態系統健康發展的多情景預測分析和多要素調控打下一個良好的基礎，進一步實現風景區生態系統整體調控，最終促進風景區生態系統持續健康和諧發展。

[1]沈善瑞，陸宏芳，趙新鋒，等.能值研究的幾個前沿命題[J].熱帶亞熱帶植物學報，2004，12（3）：268-272.SHEN Shanrui， LU Hongfang， ZHAO Xinfeng， et al.Some frontier points of emergy study [J].J Trop Subtrop Bot， 2004，12 （3）： 268-272.

[2]ODUM H T.Environmental Accounting： Emergy and Environmental Decision Making [M].New York： John Wiley， 1996.

[3]來和光.莫干山志[M].上海：上海書店出版社，1994：1-228.

[4]隋春花，藍盛芳.廣州城市生態系統能值分析研究[J].重慶環境科學，2001，23（5）：4-6，23.SUI Chunhua， LAN Shengfang.Emergy analysis of Guangzhou urban ecosystem [J].Chongqing Environ Sci， 2001， 23 （5）：4-6，23.

[5]李金平，陳飛鵬，王志石.城市環境能值綜合和可持續性分析[J].生態學報，2006，26（2）：439-448.LEI Kampen， CHEN Feipeng，WANG Zhishi.The emergy synthesis and sustainability analysis of city’s environmental economy [J].Acta Ecol Sin， 2006， 26 （2）： 439-448.

[6]藍盛芳，欽佩.生態系統的能值分析[J].應用生態學報，2001，12（1）：129-131.LAN Shengfang， QIN Pei.Emergy analysis of ecosystems [J].Chin J Appl Ecol， 2001， 12 （1）： 129-131.

[7]ULGIATI S， ODUM H T， BASTIANONI S.Emergy use， environment loading grand sustainability： an emergy analysis of Italy [J].Ecol Model， 1994， 73： 215-268.

[8]汪殿蓓，范德群，徐運清，等.小城鎮復合生態系統能值整合研究[J].生態環境，2006，15（5）：1075-1079.WANG Dianbei， FAN Dequn， XU Yunqing， et al.Emergy synthesis of the complex ecosystem of small town [J].Ecol Environ， 2006， 15 （5）： 1075-1079.

[9]任麗燕，吳次芳，岳文澤.西溪國家濕地公園生態經濟效益能值分析[J].生態學報，2009，29（3）：1285-1291.REN Liyan， WU Cifang， YUE Wenze.Emergy analysis of ecological economic system of Xixi National Wetland Park[J].Acta Ecol Sin， 2009， 29 （3）： 1285-1291.

[10]李海濤，許學工，肖篤寧.基于能值理論的生態資本價值[J].生態學報，2005，25（6）：1383-1390.LI Haitao， XU Xuegong， XIAO Duning.Study on the value of ecological capital based on the emergy theory [J].Acta Ecol Sin， 2005， 25 （6）： 1383-1390.

[11]BROWN M T， ULGIATI S.Emergy-based indices and rations to evaluate sustainability： monitoring economies and technology toward environmentally sound innovation [J].Ecol Eng， 1997， 9 （1/2）： 51-69.

[12]陸宏芳，藍盛芳，李雷，等.評價系統可持續發展能力的能值指標[J].中國環境科學，2002，22（4）：380-384.LU Hongfang， LAN Shengfang， LI Lei， et al.Studies on emergy indices for evaluating system sustainable development property [J].China Environ Sci， 2002， 22 （4）： 380-384.

[13]劉耕源，楊志峰，陳彬，等.基于能值分析的城市生態系統健康評價[J].生態學報，2008，28（4）：1720-1728.LIU Gengyuan， YANG Zhifeng， CHEN Bin， et al.Emergy-based urban ecosystem health assessment [J].Acta Ecol Sin， 2008， 28 （4）： 1720-1728.

[14]李加林，張正龍，曾昭鵬.江蘇環境經濟系統的能值分析與可持續發展對策研究[J].中國人口·資源與環境，2003，13 （2）： 73-78.LI Jialin， ZHANG Zhenglong， ZENG Zhaopeng.Study on emergy analysis and sustainable development of Jiangsu environmental-economic system [J].China Popula Resour Environ， 2003， 13 （2）： 73-78.

[15]董孝斌，嚴茂超，董云，等.基于能值的內蒙古生態經濟系統分析與可持續發展戰略研究[J].地理科學進展，2007，26 （3）： 47-57.DONG Xiaobin， YAN Maochao， DONG Yun， et al.Emergy evaluation of the eco-economic system of Inner Mongolia and study on its sustainable development strategy [J].Prog Geogr， 2007， 26 （3）： 47-57.

[16]GALLOPIN G C.The potential of agroecosystem health as a guiding concept for agriculture research [J].Ecosyst Health，1995， 1： 129-140.