基于能值理论的农田—畜禽生产系统可持续动态

为了解我国东南丘陵山区农业生产动态及其可持续性,以福建典型山区德化县为例,构建废弃物能值比例、环境污染能值负产出等指标,运用能值理论定量分析德化县2007—2016年农田—畜禽生产系统投入产出、环境负荷及可持续性的变化。结果表明：德化县农田—畜禽生产系统能值投入以购买能值为主,占能值总投入的68%~79%,水资源能值约占21%~31%;畜禽子系统能值产出占72%以上;能值密度在2.68×10¹²~3.33×10¹² sej·m^-2之间波动上升,净能值产出率下降40%,环境负荷明显加重,2015年以来有所减轻;可持续发展指数在2007—2010年短暂上升后快速下降,由1.14降至0.42。从构建的指标来看,系统废弃物能值比例有所下降,环境污染能值产出减少约22%,综合经济效益和废弃物利用情况,近年来可持续发展状况逐渐好转。德化县目前正处于农田—畜禽系统产出结构调整期,应增加系统内部反馈能值用量,控制化肥、饲料投入,提高废弃物利用率,以实现可持续发展。     

长春地区食物链氮素养分流动趋势与特征分析

氮素养分管理问题一直是国内外关注的热点。论文通过整理统计资料和文献数据,利用NUFER（Nutrient Flows in Food Chains, Environment and Resources Use）模型,研究了长春地区1993—2013年食物链的氮素流动趋势特征,旨在为该地区氮素的优化管理和相关政策制定提供参考。研究结果表明：1993年长春地区食物链系统氮素的总输入量为26.4×10⁴ t,至2013年增长至50.8×10⁴ t;食品生产方面,动物性食品的氮素流量由1993年的0.7×10⁴ t增长至2013年的2.3×10⁴ t,而植物性食品氮素流量则由7.1×10⁴ t减少至6.7×10⁴ t;食品消费方面,动、植物性食品氮素流量分别由1993年的0.5×10⁴和3.3×10⁴ t增长至2013年的1.4×10⁴和3.6×10⁴ t。20 a间,长春地区食物链各环节的氮素养分利用率均呈下降趋势,其中畜禽和作物生产系统的氮素利用率分别由14.5%和56.1%降至13.2%和48.0%,整个食物链系统的氮素利用率由16.9%下降为10.6%,而与此同时氮素的损失率则由38.2%提高为48.7%。可见,随着经济发展和社会变革,长春地区食物链系统的氮素流动量大幅增加,而氮素利用效率则大幅下降。现阶段,该地区农牧生产和家庭消费中应注意含氮废弃物的管理与循环利用,减少氮素损失,从而提高利用效率。     

北京湿地生态系统重要服务功能及其价值评估

论文基于北京市湿地资源调查数据,重点评估了湿地调蓄洪水、供给水源、净化水质、蒸发降温和维护生境等重要生态服务功能及其价值。结果表明,2014年北京市湿地面积5.14×10⁴ hm²,其中46%为自然湿地,并集中分布在密云、房山和门头沟等远郊区。北京市湿地生态系统年均调蓄洪水20.75×10⁸ m³、供给水源9.44×10⁸ m³、净化水体污染物（COD）4.22×10⁴ t、蒸发吸热3.03×10¹² kJ,并维护着较高质量生境0.96×10⁴ hm²,其经济价值分别为158.95×10⁸、11.89×10⁸、1.69×10⁸、4.21×10⁸和10.84×10⁸元。虽然这些重要生态系统服务的78%来自于北京市远郊区的湖库与河流湿地,但是主城区湿地同样提供着重要的生态服务功能,且受益人群数量较高,因而更需重点保护。     

农业生物质炭固碳潜力及经济效益分析——以山西省为例

随着温室气体减排和低碳发展的要求,生物质炭作为农业固碳的新型技术引起人们的关注。固碳潜力评价和经济效益分析是生物质炭规模化开发利用的基础。论文利用“生物质资源—固碳潜力—经济效益”集成评估方法,以山西省为研究区域,估算了农业生物质的固碳潜力和经济效益。结果显示：山西省3种生物质资源（农作物秸秆、禽畜粪便和作物加工副产品）的固碳总潜力为1 228.10×10⁴ t CO₂当量,约占2014年山西省全年碳排放总量的2.5%。在2014年碳均价和碳高价情形下,农作物秸秆和作物加工副产品实现了正效益,每t原料综合效益分别为8.09和21.79元。全年3种生物质炭固碳综合效益为0.44×10⁸~2.80×10⁸元,证实了山西省生物质固碳技术的经济可行性。     

水力发电的能值转换率计算方法

能值转换率是能值计算分析的关键参数。论文根据资源产品的特征和属性,在分析水电工程建设主要投入产出的基础上,提出了水力发电的能值转换率计算方法。案例研究表明：1）中国水力发电的能值转换率总体呈减小的趋势,由2003年的2.41×10¹² seJ/kWh减小到2014年的5.69×10¹¹ seJ/kWh,但于2011年后逐步趋于稳定;2）中国水力发电的能值转换率,与美国水力发电的能值转换率相当,高于利用太阳能发电技术输出的电力的能值转换率,低于热电厂输出的电力的能值转换率;3）影响中国水力发电能值转换率的主要因素是水库淹没及水利设施占用的土地,以及土石方等不可更新资源的投入。研究提出了减小水力发电能值转换率的4个有效途径,并得到了水力发电的能值转换率,可为水电工程生态效应定量分析提供基础数据。     

基于概率模型的农地转用外部性测算——以天津市静海区为例

准确地量化农地转用外部性能够为促进外部性内化、建设用地聚集的政策提供参考。论文对农地转用外部性界定和识别进行了理论分析,利用农地转用概率模型估算天津市静海区2006—2014年农地转用的外部性,分析地块特征对农地转用概率的影响,讨论了外部性与建设用地聚集的关系。针对静海区2006—2014年数据的分析结果表明,每有1 hm²农地转用为商住用地,周边0~200、200~400、800~1 600 m范围农地受外部性影响分别为0.91×10⁴、0.91×10⁴、0.33×10⁴ 元/hm²,每有1 hm²农地转用为住宅用地,周边800~1 600 m范围内农地受外部性影响为0.18×10⁴ 元/hm²。农地转用正外部性偏小,聚集效应不足,可能是建设用地分散的重要原因,论文还对外部性测算方法以及地块特征的农地转用影响进行了讨论。     

中国能源产业的现状需水估算与趋势分析

论文研究了我国能源产业的用水现状和各类能源产出的发展趋势,并评估预测了2012、2020、2030年我国能源产业的需水情况。分析表明：2020、2030年我国能源产业需水总量将分别达到655×10⁸ 和677×10⁸ m³,比2012年有所增加,但增量不超过20%。火力发电仍为能源产业中用水量最大的行业,风力发电、核力发电、太阳能发电在高速发展进程中并未大规模用水。页岩气开采需水不多,但开采初期的大量用水在缺水地区会造成用水紧张。能源作物种植需水量将大幅增加,2012—2020、2020—2030年其需水增长量分别为30×10⁸和18×10⁸ m³,是造成未来能源产业需水增长的主要因素之一。     

中国西北旱区农业水土资源利用情景潜力研究

西北旱区水土资源供需矛盾突出,同时作为该区农业生产的瓶颈因素,决定该区经济社会生态可持续发展,因此有必要开展西北旱区农业水土资源相结合的空间情景潜力研究。论文采用水土资源匹配指数计算分析了西北旱区现状年（2010年）农业水土资源的匹配状况,采用农业水土资源利用潜力估算方法计算了西北旱区2020、2030年RCP 8.5和RCP 4.5两种情景下的农业水土资源利用潜力,实现了西北旱区农业水土资源利用潜力的可视化表达。结果表明：2020和2030年RCP 8.5和RCP 4.5排放情景下,相对于2010年,西北旱区各省2020和2030年的总农业水资源量和种植面积均减小。西北旱区6省份2020和2030年两种情景下整体综合效益和整体潜力值均为正,表明各省种植结构整体得到了优化。2020年RCP 8.5和RCP 4.5情景下,西北旱区农业水土资源利用潜力分布范围分别在-0.10×10⁴~0.83×10⁴元/hm²之间和 -1.20×10⁴~0.97×10⁴元/hm²之间;2030年RCP 8.5和RCP 4.5情景下,农业水土资源利用潜力分布范围分别在-0.39×10⁴~2.17×10⁴元/hm²之间和-0.36×10⁴~1.66×10⁴元/hm²之间。     

长沙浅层地热能资源调查与评价

浅层地热能属于清洁能源,其开发利用在我国处于起步阶段。基于大量的野外调查与试验,对长沙浅层地热能开发进行适宜性评价,估算了浅层地热能热容量、可利用资源量以及开发潜力,讨论了其经济、环境效益。实测长沙浅层地温梯度介于0.69 ℃/100 m~1.98 ℃/100 m,平均为1.40 ℃/100 m。浅层地热能总热容量约3.34×10¹⁴ kJ/℃,可利用资源量达3.55×10¹⁴ kJ/a。研究区第四系松散岩类沉积物厚度较薄,对浅层地热能储量几乎没有影响。长沙适宜选择地埋管地源热泵系统开发浅层地热能,其适宜区面积占62.6%,较适宜区占33.9%。地埋管地源热泵系统冬、夏季换热功率分别为1.25×10⁷和1.66×10⁷ kW,开发潜力分别为(4.22±0.31)×10⁵ m²/km²和(3.82±0.17)×10⁵ m²/km²。据估算,浅层地热能开发可为长沙节省标准煤1.21×10⁷ t/a,减少CO₂排放约2.89×10⁷ t/a,并减轻大气污染。发展浅层地热能有利于实现节能减排目标,为长沙的可持续发展提供保障。     

区域农业水土资源利用潜力估算方法——以河套灌区为例

基于目前农业水土资源潜力分别测算、相互割裂的实际情况,论文在限定农业水土资源匹配指数概念的基础上,综合考虑气候、种植结构和灌溉效率等的变化对区域需水的影响,提出了以水土资源匹配指数为核心的区域农业水土资源潜力估算方法,根据区域农业水土资源估算方法之需,构建了区域经济、社会、生态效益和水土资源匹配指数最优的多目标水土资源优化配置模型。以内蒙古河套灌区为例,选取2010年为现状年,估算了河套灌区2020、2030年RCP 8.5和RCP 4.5两种情景下的农业水土资源利用潜力,实现了河套灌区水土资源利用潜力的可视化表达。结果表明2020和2030年RCP 8.5和RCP 4.5排放情景下,河套灌区整体的经济效益、生态效益和综合效益都有所增加,社会效益有增有减,水土资源利用潜力均为正值,单位面积上的利用潜力值依次分别为：0.18×10⁴、0.04×10⁴、0.51×10⁴、0.10×10⁴元/hm²;同时除了解放闸灌域,其他各灌域的农业水土资源利用潜力均为正值,在0.31×10⁴~8.24×10⁴元之间,单位综合效益相对2010年均有所提高。     

基于能值分析的小型港口可持续发展评价:以海阳港为例

运用能值分析构建小型港口发展可持续性评价模型和指标体系,以中国山东省烟台市海阳港为研究对象,利用2015年数据分析和评价了该港口生态经济系统的特征和可持续性。研究结果表明:（1）2015年海阳港生态经济系统的能值总投入为2.91×1021 sej,不可更新工业辅助能占主体地位;（2）能值自给率、集疏运稳定性、净能值产出率、单位吞吐量能值消耗、能值生态承载力和可持续发展能力指标均低于同行业或同地区平均水平,废弃物能值比率、环境负荷率、能值交换率和能值密度指标处于较高水平;（3）存在对可更新自然资源利用少、来自外部购买能值比例过高和对污水、固体废物缺乏有效的综合利用的问题;（4）有必要在节约能源、设备降耗、利用可再生能源、水资源循环利用和构筑物造价控制5个方面采取有效措施,增强港口可持续发展能力。     

不可再生资源利用率度量指标研究

通过分析指出不可再生资源利用率是度量可持续发展的一个重要尺度。从产值与不可再生资源消耗相比较的角度出发 ,设置了不可再生资源利用率的度量指标 :单位工业增加值不可再生资源消耗 ,并以中国为例 ,分别以重量与能值为尺度 ,计算以上所设置指标的指标值 ,并对计算结果进行分析与思考。     

庆阳市环境-经济耦合系统动态演变趋势分析:基于能值理论与计量经济分析模型

分析了1978～2007年庆阳市环境-经济系统的能值流量与能值效率的演变轨迹.并以环境负荷率(ELR)、能值废弃率(EWR)作为环境压力指标,运用协整检验、Granger因果检验和向量误差修正模型(VECM),通过分析人均GDP与环境压力指标变量之间在时序维度上的因果关系和相互影响程度,进一步阐述经济与环境系统的耦合关系及其动态特征.结果表明,庆阳市经济发展对不可更新资源的依赖度大,环境-经济系统的产出效率总体下降,但环境负荷不断上升.计量分析表明,经济增长与环境压力之间存在单向因果关系,且已形成"恶性循环圈",环境-经济耦合系统表现出不可持续的发展态势.     

基于三元相图法的天津生态经济系统能值分析

为了更加清晰地说明天津市经济系统的资源利用及配置结构,为天津市今后的决策和发展方向提供依据,论文将三元相图法应用到能值分析中,对天津市经济系统的能值指标进行分析,并与北京、辽宁等几个省市的能值现状做了对比分析。对天津市近几年的能值相图分析表明,天津市的资源利用比例总体变化不大,外界能值的投入增多是天津市资源利用比例发生变化的主要原因;从天津市自身看,其资源利用结构分配向不合理状态发展,能值可持续性指数呈降低趋势。与其他省市相比,天津市的总体发展潜力比较大,在物质生产和服务业发展的水平较高,资源利用较为充分。天津市在发展经济引入外部资源的同时应注意开发和使用本地资源,提高天津市的经济可持续性。     

能值分析理论在耕地可持续利用评价中的应用研究——以南京市为例

评价指标体系是耕地可持续利用评价研究的难点,正确选择评价理论与方法,构建科学、合理的评价指标体系,为正确认识耕地利用的可持续性及制定相应政策提供理论与实践依据。文章引入能值理论,在传统评价方法基础上对耕地利用中物流、能流等以太阳能值为统一衡量标准,建立新的指标体系,并对南京市1995~2004年的耕地利用进行评价。结果表明,研究时段内南京市耕地利用是向可持续方向发展的,且其可持续利用经历了两个阶段:①1995~1998年可持续性下降阶段,综合系数从1995年的1逐渐下降到1998年的0.9570;②1998~2004年可持续性上升阶段,综合系数逐年上升到2004年的1.1123。与传统评价方法相比,引入能值理论后的评价结果更能全面、客观地反映耕地利用的可持续状况。     

中国、韩国1980～2006年能值足迹与能值承载力

根据基于能值分析理论改进的生态足迹计算模型——能值足迹和能值承载力模型,在空间尺度上从地区一级上升到国家尺度,探讨能值足迹和能值承载力在国家层面上若干年时间序列的变化趋势,并以中国和韩国为例,对两国在1980~2006年（韩国1980~2004年）期间的能值足迹和能值承载力进行了计算与分析,探讨中国和韩国的可持续发展状况.结果表明,中国人均能值承载力由1980年的2.7362hm2下降到2006年的2.0547hm2,同时,人均能值足迹却由1980年的1.7715hm2上升到2006年的5.7903hm2.中国自1987年以来出现能值足迹赤字,且赤字数额逐年增加,到2006年已达到-3.7356hm2.韩国人均能值承载力由1980年度3.1871 hm2下降到2004年度2.5271 hm2,人均能值足迹由1980的1.1339 hm2上升到2004年的4.2419 hm2,韩国自1992年出现能值足迹赤字,之后虽有小幅波动,但总体趋势与中国类似,赤字数额逐年上升,到2004年已达-1.7147hm2.目前,中国已不能满足基本可持续性的要求,而韩国能够满足这一要求.     

农垦北安局农业生态经济系统能值分析及可持续发展对策

文章运用能值理论分析方法,对黑龙江省农垦北安局2001年-2008年农业生态经济系统发展现状进行研究分析。研究结果表明,系统能值投入和产出呈逐年增长的趋势,能值自给率、人口承载力和净能值产出率呈下降趋势,能值投资率、人均能值使用量和能值密度呈增加态势,环境压力逐年增加。根据能值指标分析结果和经济发展现状,提出农业生态系统可持续发展对策。     

中国资源的进出口与产出率：演化、挑战及对策

资源可持续利用是实现中国可持续发展和生态文明的重要保障,然而过去30多年经济的快速发展带来了严重的资源短缺和环境污染。为了揭示1949年以来尤其是改革开放以来中国资源利用与经济发展之间的关系,论文系统梳理中国资源供给状况,总结中国资源进出口及资源产出率演化特点、面临的挑战及相应的对策。研究发现：中国近年来进口以金属矿产、石油、部分固体废弃产品构成的自然矿产和城市矿产资源为主,主要出口以工业产品、水海产品等为代表的资源类型,进出口的结构类型随年份变化不大,但进口量呈现快速增长的态势;中国资源产出率逐步增长,达到1.6元/kg,但仍与发达国家有较大差距。为了应对面临的挑战,未来中国应着力提升在全球价值链的地位,同时国内应大力发展循环经济,提高资源产出率。     

基于改进水资源生态足迹模型的中国水资源可持续利用仿真及调控

针对现有水资源生态足迹模型复杂程度高、适用性不强、系统性和动态性不足的问题,在模型中引入灰水足迹量化消污用水,并在水资源生态足迹指标计算中考虑非常规水源,然后结合系统动力学仿真技术,开展中国水资源可持续利用调控研究.结果表明,2000～2017年中国对水资源的开发利用程度整体保持在生态承载力以内,水资源开发仍有潜力,但水资源的供需却存在不平衡的情况.鉴于此,从节流、开源和污染治理角度出发,设置了6种中国水资源可持续利用调控方案.其中,2018～2050年综合协调方案能在满足水资源生态可持续和水资源负载合理的条件下,妥善解决水资源供需问题,是实现中国水资源可持续利用的最佳调控方案.目前中国水资源开发速度滞后,与社会经济发展对水资源消耗的增长速度不匹配,需在原有政策的基础上进一步加强开源、节水和治污力度,从而缓解水资源的生态胁迫压力.