安徽省農業生態經濟系統能值分析*

馬世昌，吳曉磊

(1.北京建筑大學經濟與管理工程學院，北京 100041； 2.北京大學工學院，北京 100087)

0 引言

能值分析是由美國生態學家H.T.Odum創立的一種對生態經濟系統進行能值核算，從而評價不同種類能量在系統中的地位和作用的定量研究方法[1]。該方法將不同種類不可直接比較的能量通過能值轉化率換算成統一標準的可比較能值[2]，目前已被廣泛用來評價生態系統的可持續發展狀況。陳玨[3]利用能值分析法，研究了我國農業生態系統的能值投入，進而評價了該系統可持續發展狀況。周淑梅和王倩[4]利用能值分析法，分析了2012年河北省農業生態系統的能值投入和產出，對能值指標能值自給率、能值投資率、凈能值產出率、環境負載率和可持續發展指數進行了評價，結果表明該省可持續發展狀況較差。目前也已有學者運用能值分析法對寧夏[5]、黑龍江[6]、河南[7]等省的農業生態經濟系統的能值進行了研究。但對安徽省的研究卻是空白，安徽省是一個具有代表型的農業大省，目前農業經濟的發展已成為限制安徽省農村發展的重要因素[8]。文章通過能值分析方法，研究2012—2016年安徽省農業生態經濟系統的能值投入和產出，評價該系統的能值效率，將為促進安徽省今后農業的長期可持續發展提供理論依據。

表1 2016年安徽省主要農產品產量及增長速度

農產品種類產量(萬t)比2015年增長(%)玉米465.5-6.20小麥1 385.9-1.78豆類131.5-1.89薯類29.9-8.65花生90.73-3.92油菜籽116.83-7.49棉花18.46-21.01水果305.281.95肉類411.39-1.90奶類32.686.70羊毛0.021 670.08禽蛋139.553.63水產品235.82.33 數據來源于2016年《安徽統計年鑒》

1 研究區概況和數據來源

1.1 研究區概況

安徽省地跨長江和淮河中下游，地理坐標為東經114°54′～119°37′，北緯29°41′～34°38′。東西寬約450km，南北長約570km，全省總面積為14.01萬km2。平均海拔119.3m，在氣候上屬暖溫帶與亞熱帶的過渡地區，季風明顯，四季分明，年平均氣溫14～17℃，年降雨量773～1670mm。土地類型包括平原、崗地、丘陵、山地等。

至2016年底，該省戶籍人口7 027萬人，常住人口6 196萬人，其中鄉村人口2 974.5萬人，占總人口的48%。全年實現國內生產總值2.411 789萬億元，比2015年增長8.7%。其中農林牧漁產值為4 655.53億元，占總產值的19.3%。農村居民人均可支配收入為1.172 0萬元，比2015年增長8.30%。全省農用地面積1 114萬hm2，占總面積的79.54%。其中耕地面積587萬hm2，園地面積35萬hm2，林地面積374萬hm2。全年糧食產量3 417.5萬t，比2015年降低了3.4%。其中小麥產量1 385.9萬t，比2015年降低了1.78%，玉米產量465.5萬t，比2015年降低6.2%。其他農產品產量如表1所示。

1.2 數據來源

該文以2012—2016年為研究時段，對安徽省農業生態經濟的能值進行研究。農業用地面積、平均降雨量，平均氣溫，農業投入和農產品產出等數據來源于2012—2016年《安徽省統計年鑒》《中國統計年鑒》。該文能值轉化率參考Lan S和Odum H.T.[9]的研究成果。

2 研究方法

農業生態經濟能值效率評價采用能值投入率(EIR)，能值自給率(ESR)，環境負載率(ELR)和能值可持續發展指數(SDI)等4項指標。其中能值投入率代表了系統對環境資源的利用程度和經濟發展程度，投入率高說明生態系統對資源環境的利用程度較高，經濟發展水平也較高。能值自給率代表生態系統的自我支撐能力，其值越大，系統對自身資源的開發利用率越高，自我支撐能力越強。環境負載率代表整個農業經濟活動對環境的壓力，環境負載率越高，說明農業經濟活動能值利用程度越低。能值可持續發展指數則代表一個系統的可持續發展能力。

根據能值分析理論，農業生態經濟能值分為投入能值和產出能值。該研究在基于計算安徽省農業經濟系統投入能值和產出能值的基礎上，通過能值投入率，能值自給率，環境負載率和能值可持續發展指數來探究安徽省農業經濟系統的能值效率。

2.1 投入能值計算

農業生態經濟系統投入能值分為可更新資源能值(N)，不可更新資源能值(T)，不可更新輔助能值(M)和可更新能值(P)?？筛沦Y源包括太陽能、風能、雨水勢能和雨水化學能。不可更新資源為土壤的流失。不可更新輔助能包括肥料、農藥、地膜、機械、電力、柴油等?？筛履苤蛋ǚN子、勞動力和有機肥。相應能值轉化率如表2所示。

表2 安徽省農業經濟系統投入資源能值轉化率

類別投入資源能值轉化率(sej·J-1,sej·g-1,sej·＄-1)可更新資源太陽能1.00E+00風能6.23E+02雨水勢能8.89E+03水化學能1.54E+04不可更新資源土壤損失6.25E+05不可更新輔助能氮肥4.62E+09鉀肥2.96E+09磷肥1.78E+10復合肥2.80E+09地膜6.60E+04農藥1.62E+09機械7.50E+07柴油7.33E+18電力5.97E+17可更新能值勞動力3.80E+06種子6.60E+05有機肥2.70E+06

2.1.1 可更新資源能值計算

(1)太陽能值的計算。太陽能值=農業用地面積×太陽年平均輻射能。

(2)風能值的計算。風能值=農業用地面積×空氣層高度×空氣密度×渦旋擴散系數×風速梯度變化率2×太陽能值轉化率。

(3)雨水勢能的計算。雨水勢能=農業用地面積×平均降雨量×平均海拔×重力加速度×雨水密度×太陽能值轉化率。

(4)雨水化學能值的計算。雨水化學能值=農業用地面積×降雨量×吉布斯自由能×雨水密度×太陽能值轉化率。

2.1.2 其他能值計算

能值=能量×能值轉化率。

2.2 產出能值計算

安徽省農業生態經濟系統的產出能值包括種植業能值(Z)、畜牧業能值(X)、林業能值(L)和漁業能值(Y)。相應能值轉化率如表3所示。計算方法為：能值=產量×能值轉化率。

表3 安徽省農業經濟系統產出農產品能值轉化率

類別農產品能值轉化率(sej·J-1,sej·g-1,sej·＄-1)種植業小麥6.80E+04玉米8.51E+04豆類6.90E+05薯類2.70E+03油菜籽6.90E+05水果5.30E+05畜牧業肉類2.63E+06奶類1.70E+06羊毛4.40E+06禽蛋1.71E+06林業木材3.49E+04漁業水產品1.00E+06

2.3 能值效率評價指標的計算

(1)能值投入率(EIR)。EIR=(不可更新輔助能值M+可更新能值P)/(可更新資源能值N+不可更新資源能值T)。

(2)能值自給率(ESR)。ESR=(可更新資源能值N+不可更新資源能值T)/總投入能值(M+P+N+T)。

(3)環境負載率(ELR)。ELR=(不可更新輔助能值M+可更新能值P+不可更新資源能值T)/可更新資源能值N。

(4)能值可持續發展指數(SDI)。SDI=凈能值產出率/環境負載率=產出能值/(不可更新輔助能值M+可更新能值P)/環境負載。

3 結果與分析

3.1 安徽省農業生態經濟系統能值投入分析

安徽省農業生態經濟系統的能值投入情況可反映該地區農業經濟發展水平。從表4可以看出， 2016年安徽省農業生態經濟系統的能值總投入為1.27E+23sej，其中環境資源(可更新資源+不可更新資源)投入量為1.90E+22sej，占總投入的15%?？筛沦Y源(太陽能、雨水勢能、雨水化學能和風能)能值為1.49E+22sej，占總投入能值的11.75%?？傒o助能值為1.08E+23 sej，占總投入的85%，其中可更新能值占到57.59%，勞動力能值占可更新能值的99.63%。安徽省農業的發展在很大程度上依賴于可更新能的投入，尤其是以勞動力的投入為主。是因為安徽省的農業屬于勞動密集型產業，由于工業化和城鎮化的發展，大量農村青壯年勞動力轉移進城，導致務農勞動力素質出現結構性下降，農業發展較為落后。

2012—2016年，安徽省總投入能值在1.26E+23～1.27E+23 sej之間，波動不大。不可更新輔助能值呈上升趨勢， 2016年相比2012年增加了4.79%?？筛履苤抵鹉杲档?， 2016年相比2012年降低了6.03%。2012—2016年，不可更新輔助能中化肥的施用量(氮肥、磷肥、鉀肥和復合肥料的總量)逐年降低?；瘜W肥料的使用，會造成土壤板結，大氣、水環境污染加劇。這個階段安徽省控制化學肥料的使用，鼓勵施用有機肥料，倡導綠色生產，取得了一定的成效。

表4 2012—2016年安徽省農業生態經濟系統能值投入 太陽能焦耳sej

3.2 安徽省農業生態經濟系統能值產出分析

農業生態經濟系統的能值產出包括種植業產出，畜牧業產出、林業產出和漁業產出。從表5可以看出， 2012—2015年，安徽省總能值產出逐年遞增，這個階段安徽省加大了對農業的投入，種植業、畜牧業和漁業產出均有不同程度的提高。2016年總能值降低，但變化不明顯，為2.32E+19sej，其中種植業產出為4.69E+18sej，占總產出的20.20%，畜牧業產出為1.38E+19sej，占總產出的59.31%，林業產出為3.91E+16sej，占總產出的0.17%，漁業產出為4.72E+18sej，占總產出的20.32%。雖然畜牧業和漁業的總產量遠低于種植業，但肉類和水產品的能值轉換率高于種植業， 2012—2016年畜牧業和漁業的產出能值所占比重均高于種植業。

在種植業中，水果的產出能值最大，其次為油料和小麥，產出能值最低的是棉花。安徽省土地類型多樣，地勢由山地中心向谷地下降，形成層狀地貌格局，多種果樹都適合種植，如栗子、葡萄、蘋果、梨、桃等。在種植業中，水果的能值轉化率又僅次于油料，因此，安徽省今后可因地制宜，鼓勵種植果樹，提高種植業的總產值。在畜牧業中，肉類的產值最高，羊毛的產值最低。由于肉類的能值轉化率最高，隨著肉類產量的增加， 2012—2015年，畜牧業總產值呈上升趨勢。近年來，林業中木材每年的產量相當，產值維持在3.91E+16。2012—2016年，漁業產值逐年遞增。安徽省地跨長江、淮河南北，湖泊眾多，雨水充沛，是我國淡水魚的主要產區，非常適合淡水養殖。近年來，雖然水產品的產量有上升趨勢， 2016年為235.8萬t，但由于該地區存在重捕撈輕養殖的現象，發展比較緩慢。為提高安徽省農業總產值，漁業的發展不容忽視。

表5 2012—2016年安徽省農業生態經濟系統能值產出 太陽能焦耳sej

3.3 安徽省農業生態經濟系統能值評價分析

3.3.1 能值投入率分析

能值投入率是衡量一個地區經濟發展程度和資源環境負載狀況的指標[11]。從圖1可以看出， 2012—2016年安徽省能值投入率除2013年略有增加外，后逐漸降低， 2016年相比2013年降低了28.11%。由于受到人才、資金和體制等因素的制約， 2013—2016年安徽省農業的經濟發展程度降低，對環境的利用程度也降低。

3.3.2 能值自給率分析

能值自給率是系統自然環境投入能值與系統能值投入總量的比值。比值越高，表示對自然系統的利用程度越高。圖2顯示， 2012—2016年安徽省能值自給率在0.087 4～0.117 5之間波動。2013年相比2012年能值自給率稍有降低， 2013—2016年，能值自給率明顯提高，由2013年的0.079增加到2016年的0.118，增加了48.83%。表明，近年來安徽省農業生態經濟的發展依賴于自身資源環境，自我支撐能力較強。

圖1 2012—2016年安徽省能值投入率變化趨勢 圖2 2012—2016年安徽省能值自給率變化趨勢

3.3.3 環境負載率分析

環境負載率表示系統對環境的承載壓力。從圖3可以看出， 2012—2016年安徽省農業生態經濟系統的環境負載率在7.51～10.44之間波動， 2013年相比2012年增加了11.68%，后顯著降低。但總體來看，安徽省農業生態經濟系統的環境負載率較高， 5年平均值為9.58，明顯高于全國平均環境負載率(2.72)，安徽省農業的發展為追求經濟利益，加大了對資源環境的過度消耗，對農業生態環境造成了破壞。

圖3 2012—2016年安徽省環境負載率變化趨勢 圖4 2012—2016年安徽省能值可持續發展指數變化趨勢

3.3.4 能值可持續發展指數分析

能值可持續發展指數表示系統的凈能值產出率與環境負載率的比值。當系統的凈能值產出率越高，環境負載率越低，則系統的可持續性越高。范小杉等[11]的研究指出，當能值可持續發展指數小于1時，表示該系統為消費型經濟系統。圖4顯示， 2013—2016年，安徽省的能值可持續發展指數逐年遞增，但均小于1，可見安徽省農業生態經濟系統為消費型經濟系統。

4 結論與建議

4.1 結論

該文根據能值分析理論，并利用能值分析方法，對安徽省農業生態經濟系統的能值投入和產出結構進行了系統研究，在此基礎上對能值評價指標能值自給率，能值投入率、環境負載率和能值可持續發展指數進行了分析。得出以下結論。

(1)2012—2016年，安徽省總投入能值波動不大，不可輔助能值呈上升趨勢。不可輔助資源中復合肥的使用量逐年遞增。安徽省今后在肥料使用上，應減少復合肥的使用，進而降低不可輔助能值的投入。該省農業生態經濟系統可更新能值占總能值投入的比重較高， 2016年在可更新能值中，勞動力能值占比為99.63%。說明該階段安徽省農業生態經濟的發展以勞動力投入為主，屬勞動密集型產業，農業發展較為落后。

(2)2012—2016年，安徽省農業生態經濟系統各能值產出中，由于肉類的能值轉換率較高，導致畜牧業所占比重最高，其次為漁業和種植業。安徽省地理位置優越，地形豐富，水資源充沛，非常適合發展果樹種植和淡水養殖，今后可加大對果樹的淡水養殖的投入，從而提高能值的產出。

(3)通過對安徽省農業生態經濟系統能值評價指標進行分析，可以看出， 2012—2016年，安徽省農業生態經濟的發展水平較為落后，經濟的發展依賴于自然環境，但對環境的利用程度也較低。由于對自身資源的過度消耗，環境負載率高于全國平均水平，安徽省的農業經濟系統為消費型經濟系統。

4.2 建議

根據本研究可知，安徽省農業生態經濟的發展存在一系列問題，今后應從提高能值產出和降低環境負載，提高可持續發展指數等方面入手，促進農業經濟的可持續發展，為此提出以下幾點建議。

(1)充分利用安徽省自然地理優勢，因地制宜，發展能值產出較高的產業(種植業和漁業)，提高對當地資源的利用效率。

(2)轉變生產模式，注重先進技術推廣，鼓勵青壯年勞動力投入到農業生產中，依靠科學技術而不是勞動力的投入提高農業的發展水平，發展現代農業和設施農業，逐步提高農產品的產量和品質。

(3)經濟的發展要以環境保護為前提，避免對資源的過度消耗，減少化肥的使用，鼓勵使用有機肥，發展綠色農業，降低環境負載率，促進農業生態系統的可持續發展。