土地生态系统能值定量及变化趋势

土地生态系统能值定量及变化趋势

 

土地生态经济系统不但具有生态系统中的能量、物质、信息等能量流,还具有经济系统中的经济能量流,这就要求有一种统一的能量标准能将其生态经济系统中能量(物质)转换成同一种形式的能量流进行能量的比较,而这种能量标准即为生态经济系统的能量标准太阳能值。通过对系统的太阳能值分析,不仅能综合传统生态方法和经济学方法评估系统的优点,还同时能通过能值分析的一系列评价指标对土地生态经济系统进行全面的评价,为以后的可持续发展研究提供科学理论依据。   自从能值理论被美国生态学家H.T.Odum在20世纪80年代创立以来[1],一直被用作一种生态技术手段对各种生态经济系统进行研究,定量分析生态系统中资源环境和经济系统中的经济活动真实价值并比较他们之间的关系[2]。我国于20世纪90年代初由蓝胜芳学者引入能值理论,开展了国家、地区、产业等系统的能值分析研究,但应用于土地利用研究的案例较少,本文在研究大量文献的基础上分析阿克苏市的土地生态经济系统,为将来的土地利用结构调整提供生态科学技术依据。   1研究区概况   阿克苏市位于新疆维吾尔自治区西南部,北靠天山托木尔峰,东望塔里木河,西界吉尔吉斯斯坦天山边境,南邻塔里木盆地。海拔高度1105.3m。地理座标为北纬39°30'~41°27',东经79°39'~82°01'。辖区总面积为1441515.82hm2,行政区面积为1356357.35km2;2010年全市生产总值(GDP)796062万元,比上年增长11.7%;人均生产总值16554元,比上年增长6.43%;全市年末总人口48.55万人,城镇化率54.55%,人口出生率15.91‰。阿克苏市是典型的大陆性干旱型气候,降水稀少,蒸发量大,气候干燥,无霜期较长。阿克苏市虽然年降水量仅为44.7~60.7mm,但流经市内的阿克苏市河水量充沛,水源较为丰富。阿克苏市是国家重要的商品粮、商品棉基地,红枣、苹果、核桃等农作物特色产品驰名中外。市境内已发现的矿种有钒、磷、铜、汞、煤、石灰岩、白云岩、玄武岩、陶粒页岩、泥岩、大理岩、片岩、砖瓦粘土、砂石料、冰洲石、玛瑙等17种,矿产资源丰富[3]。   2方法和步骤   根据蓝胜芳等人的能值分析方法论,土地系统的能值分析本上可以分为5个步骤。   (1)收集数据、资料。收集研究区域内的自然资源、经济活动、土地利用的数据和资料,分析研究区生态经济系统运行的主要成分和能值流,建立包括国内生产总值、人口、能源等主要能值流在内的基础资料库。   (2)能量系统图。以Odum的“能量系统语言“,组织上一步收集的资料,概括研究对象各组分和环境的关系,绘一详细的能量图。   (3)能值分析表。列出研究系统的主要能量来源和输出项目,计算各类别资源能流量,将它们转换成共同的能值单位—太阳能值。能值(sej)=能值转换率(sej/J)×能量(J)。   (4)建立综合能值指标体系。建立并计算出一系列的能反映系统生态效应和经济价值的评价指标体系,评价各种因素对自然不环境的作用。   (5)系统发展评价和可持续发展策略分析。通过对系统的能值指标和系统功能的能值定量分析,制定科学的发展策略,指导生态经济系统良性运作和可持续发展。   3结果与分析   3.1阿克苏土地生态经济系统能值投入分析   阿克苏市土地生态经济系统的投入总能值从2005年至2010年是持续增长的:2005年阿克苏市能值总投入为1.45×1023sej,2010年能值总投入为2.68×1023sej。故投入总能值年平均增长率为87.97%。分析各种资源投入占能值比重来看,最高为有机能值资源,其次为不可更新资源、可更新资源,最低为进口资源。可见阿克苏市生态经济系统中主要驱动因子为劳动力资源和不可更新资源,阿克苏市的经济属于资源和劳动力消耗的经济发展初期。   各种资源能值投入中,可更新资源的比重趋于减小,劳动力资源和不可更新资源比重在逐年增加;劳动力资源投入能值变化较大,因阿克苏市处于政策鼓励经济发展较快时期,对劳动力的需求正在不断增加;进口能值所占比重较小,但处于逐年增加趋势;不可更新资源的投入逐年增加,但增长趋势较平稳。这说明,阿克苏市的生态经济系统的主要驱动因子为不可更新资源与劳动力资源,即阿克苏市发展主要是能源的投入和劳动力密集为主的粗放增长型。   3.2阿克苏土地生态经济系统能值产出分析   阿克苏市从2005年至2010年止,阿克苏市土地生态经济系统能值产出总的来说呈现平稳增长趋势,能值总产出从2005年的1.64×1023sej,增至2010年5.23×1023sej。从阿克苏市土地生态经济系统产出结构来看(见图3.8),工业用地能值产出所占比重远大于农业用地的能值产出比重。从能值产出结构变化来看,农业用地和工业用地比重变化不大,呈平稳趋势。本文在分析过程中采用土地能值密度和单位面积土地能值产出(土地利用能值效益)2个主要指标,对农业用地和工业用地的土地利用程度与土地利用效益进行评价。基于能值评价不同土地类型的生态经济效益,并从生态经济综合效益的角度探索现阶段土地利用现状及存在问题。   阿克苏市农用地面积是逐年增加的,从2005年的443489.20hm2,增加到2010年的444584.50hm2,能值产出也从2005年的4.99×1022sej增加至2010年的1.81×1023sej,故农业用地能治效益从2005年的1.23×1013sej/m2增至2010年的4.08×1013sej/m2。   阿克苏市是以苹果、棉花等农产品著名的农业大县,国家在支援其经济发展的同时同样注重其农业的发展。农业投入加大,农业产品价格的增高,国家政策对农用地的整治与保护都在一定程度上支撑了农业用地的能值效益增加。   从2005年至2010年阿克苏市建设用地总面积从2005年的16987.91hm2增至2010年的18691.85hm2,总能值产出从2005年的1.14×1023sej增至2010年的3.42×1023sej;建设用地能值效益虽在2008年略有下降,但总体趋势是增加的,从2005年的6.71×1014sej/m2增至2010年的1.82×1015sej/m2。这说明阿克苏市的建设用地能值效益是逐年增加,其集约节约利用程度也逐年增加。但是建设用地能值效益增加意味着有关石油、天然气、电和水资源等建设用地上不可更新资源能值投入也是增加的,故不能单从建设用地能值效益说明建设用地净能值的提高。#p#分页标题#e#   3.3阿克苏土地生态经济系统能值评价指标分析   根据能值分析指标的计算方法,计算出了系统的经济评价指标、能值投入指标、能值产出指标、环境压力指标及综合评价指标等指标评价体系,为系统提供定量分析依据(表4)。   3.3.1经济评价指标   (1)能值密度。从2005-2010年的能值密度看,阿克苏市能值密度呈稳步增长态势,从2005年的1.07×1013(sej/m2)增长为2010年的1.98×1013(sej/m2),相比较其他国家和地区发现[5],阿克苏市能值密度较大,说明阿克苏市土地利用强度过大,土地承载压力过度会给阿克苏市未来的发展带来一定的生态环境压力[6]。(2)人均能值。近年来,阿克苏市人均能值变化较大,处于平稳增长趋势。2010年与其他国家和地区相比属于较低水平[7],远低于国内其他地区,说明从人民能值福利看,阿克苏市生活水平较低,政府需要在生活水平需进行提高。(3)能值投入/GDP,即能值货币比率是一个国家或地区当年总能值用量与当年国民生产总值的比值。以农业为主的发展中国家和地区,直接使用本国自然资源,较少使用货币购买其他国家的资源产品,同时GNP较低,因而具有较高的能值货币比率,反之发达国家的GDP较高,从外部购进的资源产品多,因而能值货币比率低[8-10]。与其他国家和地区比较可知阿克苏市现在为农业经济发展占主要成分的农业县,经济发展水平较低[11]。   3.3.2能值投入指标   (1)环境负载率。2005-2010年阿克苏市的环境负荷率较低,在全国范围内处于较低水平。这说明,阿克苏市经济发展处于初级阶段,环境的压力暂时没有太大的反映,但一直增长的趋势说明阿克苏市在未来的经济发展过程中需要对环境关注更多[12]。   3.3.3能值产出指标   净能值产出率为系统的购买能值,阿克苏市2005-2010年净能值产出率的增加说明阿克苏市经济还是以资源的消耗支撑经济的增长,不利于经济的发展[13-14]。   3.3.4环境压力指标及系统的综合评价指标   (1)可持续发展指数。从阿克苏市2005-2010年的可持续发展指数变化看,2008年波动较大外,其他时间呈先稳中增长趋势,但其值一直低于1,说明阿克苏市处于资源和劳动力消耗的资源密集型经济发展阶段,可持续发展不容乐观[15]。(2)系统优势度和系统稳定度的稳步增长但稳定程度较低说明阿克苏市土地系统在小范围向着系统稳定、结构优化的方面发展[16]。(3)系统的可持续发展指数。说明系统在可持续发展的长远尺度上的优势度,通过与其他国家和地区比较及自身的研究,可知阿克苏市土地系统的可持续性较差,且不稳定[17]。   4结论与讨论   能值分析把生态系统和经济系统联系起来,有助于找出土地生态经济系统可持续发展的问题。本文应用能值理论及国内外能值分析研究提出阿克苏市土地生态经济系统能值分析的研究路线和系统能量图。   从阿克苏市2005-2010年生态经济系统能值投入、产出分析,知阿克苏市属于劳动力密集和资源消耗型生态经济系统,且处于经济发展的初级阶段。但在发展的过程中阿克苏市坚持了以特色农业发展支撑经济发展的路线,现阶段经济的发展还未影响到阿克苏市特色粮区的发展思路,今后应该坚持农业和经济并重发展的可持续发展的方向。研究阿克苏市土地生态经济系统2005-2010年能值分析指标评价,可知阿克苏市现阶段可持续发展程度较低,系统资源消耗较大,未来的发展应该改良农业发展模式和资源的利用方式。   可持续发展是不超越环境系统更新能力的发展,针对资源与环境保持或延长资源的生产使用性和资源基础的完整性,使自然资源能够永远为人类利用,不因其耗竭影响后代人的生活。   从阿克苏市实际出发,在未来的可持续发展过程中应坚持以农业高产节能发展为主线,对特色农业如驰名中外的长绒棉、红枣、红富士苹果进行保护发展,在平衡优化耕地和园地产业结构的同时,为提高人民生活福利发展农业经济。阿克苏市是“以水定地“的生态模式,故在未来的农业发展中提高农田的水资源利用率是很重要的任务。同时充分利用现代农业技术,既要提高单位面积粮食产量,又要减少农药、化肥等资源的消耗。   在发展农业的同时发展阿克苏市本地的棉、农产品等特色农业加工工业,提高本地人民生活水平。在保护生态的基础上发展经济。