云南藏區縣域農業生態系統能值分析

馬如彪，劉 云，王金亮，速紹華，王艷英，宋 嘉

（1.楚雄師范學院，云南 楚雄675000；2.云南師范大學 旅游與地理科學學院，昆明650500）

過分地追求農業資源的經濟價值，而忽略了農業資源的生態價值，致使出現農業生態環境污染、生物多樣性減少、水土流失等諸多問題。為了改善農業生態環境，實現農業的可持續發展，有必要評估農業生態環境的價值。Odum創立的一種以能值為測量單位的環境—經濟系統綜合核算方法，已經被廣泛應用于農業生態系統生態資產的評估研究中［1－2］。近20a來，國外學者將該理論廣泛應用于評價以生態系統為基礎的環境資源、經濟投入、發展模式以及環境政策等方面，國內學者則主要集中于研究農業生態系統和區域生態系統能值分析［3－4］。目前，農業生態系統能值分析的研究區域尺度主要是全國和省域，而以縣域尺度的區域為研究對象的研究案例較少，特別是西部地區的縣域農業生態系統能值的研究成果鮮見報道［5－6］。

1 研究區概況

香格里拉縣（99°20′—100°19′E，26°52′—28°52′N）位于云南省西北部，青藏高原東南緣橫斷山脈腹地，迪慶藏族自治州東部，面積為11 613km2［7］?？h境最高海拔5 545m，最低海拔1 503m，最大高差4 042m，平均海拔3 459m［8］。2011年全縣總人口為17.46萬人，農業人口14.75萬人［9］。香格里拉縣屬于滇西北三江并流自然遺產核心區，具有豐富的自然和人文旅游資源，隨著產業結構的調整，其旅游業迅速發展，“香格里拉探秘旅游”也被列為“中國十大生態旅游精品線”之一。伴隨旅游業的快速發展，出現一系列環境問題，為了促進當地經濟發展和保護生態環境，需要了解當地的生態環境狀況?！吧鷳B資產”的提出使人們對生態環境的價值有了新的認識，生態資產評估也有助于人們掌握當地的生態環境狀況。本研究利用能值分析理論評估生產資產總量、結構和功能，可為評價和利用農業自然資源提供依據。同時也能為類似縣域地區農業生態系統生產資產評估提供參考。

2 研究方法

2.1 原始數據的獲取

以2012年香格里拉縣統計年鑒和國民經濟統計資料為主要參考資料，并在實地走訪調查和測量的基礎上，整理出能值指標計算所需的投入項目和產出項目（表1）的基本數據。

2.2 能值總量的計算

能量在農業生態系統中流動、轉換與儲存，遵循了能量守恒定律和能量遞減定律。太陽能、風、雨等可再生資源被具有生產功能的農業生態環境吸收，為了確保農業生態環境能夠持續提供所需的物質和能量，人類社會必須反饋可更新有機能和不可更新工業輔助能給農業生態環境［12－13］。因此，從能量等級上看，表1中的可更新資源投入（R）和不可更新資源投入（N）屬于較低的能量等級，不可更新工業輔助能投入（F）、有機能投入（T）和農業產出屬于較高的能量等級。

表1 2011年香格里拉縣農業生態系統投入和產出基本數據

能量系統中較高等級者具有較高的能值轉換率，需要較多能量來維持，具有較高能質和較大控制能力，在系統中扮演著重要的功能和角色。表1中的不可更新工業輔助能投入（F）、有機能投入（T）和農業產出等級較高，均屬于高能質、具有高能值轉換率和高能量等級。表1中的可更新資源投入（R）和不可更新資源投入（N）屬于低能質，這些低能質的能量需要經傳遞與轉換才能成為高能質的能量，從而維持人類的生存活動［14］。將物質或能量轉化為太陽能值的基本表達式為：

式中：M——太陽能值；τ——能值轉換率；B——可用能。

在確定好太陽能值轉換率之后，要找到各個項目的能值總量，參照相關資料［15－16］，得到各種能量計算公式（表2）。

表2 能量計算公式

2.3 評估指標

為了更加全面地了解農業生態系統生態資產結構和功能狀況，只做到能值總量的計算還遠遠不夠。Odum在能值理論的基礎上，建立了一系列與生態資產總量分析相關的指標。這一系列指標體系既可以應用到自然生態系統生態資產評估，也可以應用到人工生態系統生態資產評估。從這一系列指標中選取一部分作為香格里拉縣農業生態系統能值評估指標（表3）。通過這一部分指標，可以了解香格里拉縣農業經濟發展水平和等級、生產力水平和可持續發展能力等現狀，這樣就能更加全面地的了解香格里拉縣的農業生態系統生態資產的結構與功能。

3 結果與分析

3.1 研究區農業生態系統能值投入和產出

依據表1的原始數據，參考藍盛芳，欽佩和Odum的研究成果，利用公式（1），可計算得到香格里拉農業投入太陽能值（表4）和產出太陽能值（表5）。

表3 2011年香格里拉縣農業生態系統能值評估指標

表4 2011年香格里拉縣農業生態系統能值投入

表5 2011年香格里拉縣農業生態系統能值產出

從表4可知：2011年香格里拉縣農業生態系統的能值總投入約為4.16×1021sej，其中可更新自然資源為4.05×1021sej，太陽能值為1.13×1020sej，占可更新資源能值投入總量的2.79%。由于香格里拉縣平均海拔較高，雨水勢能能值投入比例是最大的，占86.42%。香格里拉縣地處內陸，山高坡陡，農業更新資源投入主要靠太陽光、風能、雨水勢能、雨水化學能和地球旋轉能，灌溉水和水力發電所占能值比例較?。ńy計時忽略不計）。不可更新資源投入為6.79×1019sej，對能值投入總量的貢獻較??；不可更新工業輔助能投入為4.29×1019sej，其中電力能值投入為2.42×1019sej，占56.41%，氮肥、磷肥和復合肥的能值投入也較大，分別占15.59%，19.60%，7.03%；在有機能投入中，種子和勞力分別占2.59%，97.40%。

由表5可知：2011年香格里拉縣農業生態系統能值產出總量約1.47×1022sej，相當于全縣林產品的能值總量。香格里拉縣林區屬于中國三大林區中的西南林區，森林覆蓋率為74.99%，林木綠化率為81.23%，其中：有林地覆蓋率66.31%，灌木林地覆蓋14.89%。森林資源豐富，林產品產量大，加上林產品能值轉換率高，林產品的能值產出總量也高。

3.2 研究區農業生態系統能值評估指標值

利用表4和表5數據，按照表3相應的公式表達式，計算出農業生態系統能值指標的值（表6）。

表6 2011年香格里拉縣農業生態系統能值評估指標

Odum除了建立一系列指標體系，還設置了相應的指標等級評價標準。通過指標評價標準，可以實現香格里拉縣農業運行和發展狀況地分等定級。除了參照指標評價標準，還可以采用與更大尺度地區對比和內部項目對比的方式來了解農業運行和發展的狀況。

（1）與其它同尺度地區［17－19］相比，香格里拉縣農業生態系統凈能值產出率較高，環境承載力較低，可持續發展指數偏高，可持續發展能力較弱。能值密度位于（1.3～4）×1011sej／m2范圍內（農業國家或地區的能值密度），表明香格里拉縣屬于典型的農業地區。同時，能值密度也是反映經濟發展強度和等級的重要指標，指標值偏低表明香格里拉縣農業經濟發展水平較低，等級也低。

（2）對比更大尺度地區，香格里拉縣能值投入率低于全國平均能值投入率，人均能值用量高于世界平均水平4×1015sej／人，人均能值產出也高于了全國平均值3.19×1016sej／人。香格里拉縣農業生態系統能值投入率之所以偏低，是因為該縣農業還處于傳統的農業階段，傳統的農業耕作方式加上缺乏先進的農業科技投入，導致了農業投入水平低于全國平均水平。同時能值投入率是衡量生態經濟發展程度的指標，指標值偏低表明香格里拉縣農業經濟落后。

（3）通過內部項目對比，在香格里拉縣農業生態系統的能值投入中，可更新資源投入占無償環境資源（可更新資源和不可更新資源之和）能值投入的98.35%，而每年的表土層凈損失僅占1.62%。這表明香格里拉縣農業的發展不僅僅依賴土壤的自然肥力，化肥投入是實現農業增產的主要因素。

4 結論與討論

利用能值分析方法定量分析了香格里拉縣農業生態系統的能值投入產出狀況、環境承載力情況和生態系統運行效果，并通過對比同尺度區域和更大尺度區域以及內部項目對比，結果顯示：香格里拉縣農業經濟較落后，可持續發展能力較弱。

為了促進香格里拉縣農業經濟發展和增強可持續發展能力，應該：（1）加大綠色高能質投入。發展現代農業需要先進的農業技術和最新的農業管理理念，這些高能質項目的投入，既可以提高能值密度和能值投入率，又不會污染和破壞農業環境。因此，西部落后地區應該通過引進先進的農業技術、普及最新的農業管理理念和提高農民的整體素質來促進農業經濟的發展。（2）盡快調整能值投入結構，加速轉變農業發展模式。香格里拉縣農業發展可持續能力弱是農業生態系統環境承載力偏低造成的，可以通過調整能值投入結構來提高農業生態系統環境承載力。香格里拉縣通過轉變農業發展模式（由“石油型”向“生態型”、“自然式”向“設施式”、“機械化”向“自動化”、“化學化”向“生物化”轉變的生態農業發展模式）來減少氮肥、磷肥、鉀肥等工業輔助投入，提高了有機能的投入。研究區的能值轉換率參照了國外Odum和國內相關學者的研究資料，這些能值轉換率并不能完全代表研究區真實情況，為了更加精確地計算出研究區農業生態系統生態資產，實現能值轉換率的本地化成為縣域尺度農業生態資產評估需要解決的問題，有待進一步研究。

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