商洛作为陕西省山区农业市，农业生态系统发展状况的好坏，在很大程度上决定了该区域经济发展的态势，因此，对商洛市农业生态系统的结构、功能和效益等进行分析和评价具有非常重要的意义。20世纪80年代末，美国著名生态学家HTOdum在系统生态、能量生态、生态经济理论基础上提出了能值分析理论［1］，该理论把社会、经济、自然3个亚系统有机统一起来，定量分析了自然和人类社会经济的真实价值，从根本上克服了传统的单纯着眼于生态或经济分析面临的难题，为生态系统和生态经济系统的定量分析开拓了新途径。20世纪90年代以来，国内外相关专家学者针对能值的研究越来越多［2－7］，大大丰富了能值理论的实证分析，尤其是在农业生态经济系统中的研究。我国学者对省［7－9］、市(地区、自治州)［10－18］、区(县、旗)［19－21］各级区域以及各流域［6，22］作为边界的农业生态经济系统做了相当的研究，然而，当前对山间盆地农业生态经济系统的研究还很较为有限。本文以秦岭山间盆地———商洛市为例，应用能值理论方法，借鉴前述学者的研究对商洛市农业生态经济系统进行能值分析和对比，分析解释其农业生态系统的运行特征和可持续发展中的问题，从而为区域可持续发展决策提供了依据。 1研究区概况和与研究方法 1．1研究区概况 商洛市位于陕西省东南部，鄂、豫、陕3省交界处，在东经108°34'20″～111°1'25″，北纬33°5'30″～34°25'40″之间，土地总面积1．93万km2，占陕西省总面积的9．4%。东西长229km，南北宽133km，耕地面积12．98万hm2。商洛地处秦岭东段南麓，地貌总体以中低山为主，地势呈西北高、东南低，是“八山一水一分田”的山区。商洛属我国东部季风气候，位于北亚热带和暖温带的交界地域，有“跨两带”之称。年平均气温7．8～13．9℃，平均年较差为23．1～25．5℃，年日照时数为1860～2130h，全年无霜期为210d，年太阳总辐射量为462～567kJ/cm2，≥10℃积温为2500～4500℃•d，年平均降水量在710～930mm之间。受地形影响，以东风、东南风为主，年平均风速为1．3～2．7m/s。商洛山多、树多，宜林面积134．13万hm2，有林地82．47万hm2，是陕西省木材高产区之一，经济林木众多。林特产品主要有核桃、板栗、猕猴桃、木耳等。全市农业人口205．83万，占总人口的84．8%。受地形地势制约，商洛市耕地少，人均不足0．667hm2。加之农业和农村基础设施差，目前仍采用传统农业的经营方式和资源粗放型开发利用的方式。另外，由于商洛几乎每年都有旱、涝、冰雹等自然灾害发生，因此，如何解决生态恶化和农业生产发展之间的矛盾，是其农业生产中需要考虑和解决的问题［23－24］。 1．2研究方法 能值分析的基本原理是把以物质、能量以及信息等形式存在的含能量物质全部转化为用太阳能值表达的能值形式，把物质或能量形式转换成太阳能值的公式为［1］:M=τ×B式中:M为太阳能值(sej)，B为物质所含能量(或质量);τ为太阳能值转换率，它是指形成1J或者1g产品或者劳务所需要的太阳能值，单位是sej/J或者sej/g。本文在参考前人研究的基础上，将能值分析过程分为以下6步:(1)确定研究系统的边界和内容。本文研究的系统边界为商洛市行政区，研究内容为该市农业用地面积包括种植业、林业、畜牧业和渔业等子系统在内的大农业生态经济系统的能值流特征。(2)全面客观地收集商洛市农业生态系统的能物流、信息流、货币流以及人口流资料，并进行整理。(3)根据分类及计算结果进行能量系统和能值系统表格的编制，能值分析表包括资源类别、资源流动量、太阳能值转换率、太阳能值等项目。(4)对商洛市农业生态系统的能值投入与产出进行分析。商洛市农业生态系统的能值投入包括:可更新环境资源和不可更新环境资源的能值投入;不可更新工业辅助能值和可更新有机能值的投入;能值产出包括:种植业、林果业、畜牧业和水产业的能值产出。(5)能值指标体系的建立和分析。根据能值分析表建立能值指标体系，包括净能值产出率、能值投资率、环境承载率、可持续发展指数等，分析评价农业生态经济系统结构和功能。(6)综合对比分析与提出政策建议。通过与其他城市及县区进行纵向和横向的比较，对商洛市的农业生态系统进行定量和定性的评价，提出结论和科学性的政策建议，以期实现该农业生态系统的可持续发展。 2结果与分析 2．1商洛市农业生态系统投入能值分析 在收集商洛市农业生态系统自然地理、社会经济等方面资料的基础上，运用能值分析的基本方法，计算得出投入─产出的各能量流的数据，再根据Odum能值转换率将能量流数据转换为能值数据［25］，计算得出该市的能值投入和产出情况。从表1可知，商洛市农业生态经济系统2007年投入的能值总量为3．21×1021sej。其中可更新环境资源、不可更新环境资源、不可更新的工业辅助能、可更新的有机能分别占系统投入能值的41．42%、2．92%、12．36%和43．30%。可更新环境资源能值投入和可更新有机能值投入远大于其他2项，说明商洛市农业生态系统投入主要以可更新的太阳能、降水能和有机能中的人力为主。不可更新环境资源所占比例最小，反映了商洛市农业生态系统的表土损失率不高，仅在少量的坡地开荒中存在。工业辅助能投入主要为农业机械和化肥，两者占工业辅助能投入的93．42%，尤其是氮肥。然而化肥是产生农业面源污染问题的主要原因，并且可能破坏土壤结构，造成土壤板结，所以应改化肥为有机肥，增加有机肥的投入能值，防止生态环境恶化。商洛市可更新有机能值1．39×1021sej，在该农业生态系统可持续发展中起重要作用。其中，主要的有机能值来自人力，占所输入有机能值的86．33%。可见该市农业生态系统尚未摆脱传统农业模式，人力仍为主要的动力来源，应加强电力、农业机械和农业科技的投入，减轻农民劳动强度，从而尽快实现从传统农业向现代农业的转变。有机肥在可更新有机能中的投入较少，目前商洛市畜牧业能值产出很高，有机肥和农家肥利用潜力巨大，应提倡绿肥种植，为农业可持续发展提供物质基础。#p#分页标题#e# 2．2商洛市农业生态系统产出能值分析 依据国际平均生产力水平(即能值转换率)计算的系统产品能值组成(表2)可知，商洛市2007年农业系统总能值产出3．93×1021sej，种植业、林果业、畜牧业和水产业产出的能值所占比例分别为24．91%、3．07%、71．75%和0．37%。可见该市农业中畜牧业占绝对优势，种植业次之，但林果业和水产业所占比重很小，应提高林果业和水产业的产出，增强商洛市农业生态系统的稳定性以及自控、调节和反馈能力。种植业产品中，小麦、玉米和中草药材的能值产出占种植业产品能值比例分别为27．27%、35．34%和21．65%，其余作物包括水稻、蔬菜、豆类、薯类、油料等能值产出总和仅占15．74%。商洛市地处秦岭南麓山间盆地之中，名贵中药材荟萃，有1119种，其中连翘、五味子、桔梗、丹参、黄姜、蘑芋等10种药材年产量居全省之首，因此，商洛市应以天然药库的优良产地以及保证粮食和蔬菜必需品的前提下，切实保护中草药种植的面积，形成省级乃至全国的药材生产基地。商洛市林果业产品产出能值为1．21×1020sej，占总能值产出的3．07%，产品包括木材、水果、核桃、板栗和桑，分别占林果业能值产出的53．63%、1．14%、34．43%、1．99%和8．81%，可见木材和核桃是林业的主要产品。商洛市山地面积大，核桃和板栗已经成为该市的2大特色产品，但是水果和板栗所占林果业产出比例仍然很小，应大力发展经济园林，减少木材砍伐量，涵养水分，实现林果业的可持续发展。商洛市2007年畜牧业能值产出占总能值产出的71．75%，其中来自养猪业的能值产出最高，猪肉能值产出占畜牧业的78．41%。商洛市2007年出栏猪的数量达89．55万头，存栏数65．86万头。水产业产出能值1．46×1019sej，仅占0．37%，包括捕捞和养殖。随着人民生活水平的日益提高，必然会改善日常的食物结构，水产业的发展有利于提高蛋白质的供应，因此应改善水产品所占份额很小的局面，加快商洛市渔业、水产业的发展。 2．3商洛市农业生态系统能值指标体系分析 为了明确商洛市农业生态经济系统的发展水平及态势，根据表1和表2的分析结果，计算得出能值指标汇总情况(表3和表4)，同时将商洛市的主要能值指标与其他城市、县区和国家进行了比较(表5)。 2．3．1环境能值贡献率、工业辅助能值比率和有机辅助能值比率 环境贡献率即能值自给率等于可更新环境资源能值和不可更新环境资源能值之和与总投入能值之比。该指标反映系统发展对自身自然环境的依赖程度，能值自给率越高，说明系统在经济发展中利用本地资源的比重越大。由表4可知，商洛市农业生态经济系统中环境贡献率为44．24%，高于奈曼旗的37%［20］，高于安塞纸坊沟流域的21%［6］和泾河流域的29%［22］。这说明商洛市自身资源相对丰富，且农业发展对环境资源的依赖程度较大，再加上辅助能值特别是农业机械和农业技术投入不足，使得该区域资源得不到最佳利用，农业经济相对落后。可更新资源能值比率反映环境资源的潜力，而不更新资源能值比率反映自然资源的消耗。商洛市2007年的农业生态经济系统可更新资源能值比率和不可更新资源能值比率分别为41．43%和2．92%，说明该区域还停留在“靠天吃饭”的传统农业阶段。工业辅助能值占投入总能值的12．36%，而可更新有机能值占总能值的43．30%。工业辅助能值比率远低于全国53%的平均水平，低于奈曼旗的35．78%，高于纸坊沟流域的5．7%和泾河流域的8．53%。可更新有机能值高于奈曼旗的27．67%，低于纸坊沟流域和泾河流域。可见陕西整体工业辅助能值投入量不大，需要花钱购买的柴油、电力和农业机械较少，加之农业基础设施较差，所以可更新有机能值中人力投入的能值比例很大。农业生态经济系统是一个开放的系统，必须与外界进行能量与物质的交换，必须适当加大工业辅助能的投入，从而达到农业增产的目的。 2．3．2净能值产出率、能值投入率和环境负载率 净能值产出率为系统产出能值与经济反馈能值之比，与经济系统分析中的“产投比”相似，是衡量系统产出对经济发展贡献大小的指标。净能值产出率值越高，表明获得了一定的投入，系统的环境资源能值与经济反馈能值的利用率越高［25］。同时净能值产出率反映了系统在获得经济输入能值上是否具有优势，这在一定程度上反映了系统的持续发展状况［20］。商洛市2007年农业生态经济系统的净能值产出率为2．20，从表5可看出，高于安塞纸坊沟流域和泾河流域，但是低于延安市的3．49和内蒙古奈曼旗的3．46，更远低于湟水谷地西宁市的9．28。其值大于1，说明该市农业可作为一种能值来源，同时也表明该系统是持续发展的。但是与其他各市相比，商洛市农业生态经济系统的整体功能较差，运转效率不高，在国内农产品市场的竞争力较弱，而且农产品加工水平较低，这也在一定程度上限制了当地农民增收，因此，应跳出粗放经营发展模式，提高农业生产集约化程度，同时进一步加大技术的投入，这也是商洛市农业未来发展的方向。能值投资率是指来自经济的投入(反馈)能值和来自环境的无偿输入能值的比值，是用来衡量经济活动的竞争力和环境资源负载程度的指标，其值越大，表明系统经济发展程度越高;反之，表明系统发展程度越低，对环境的依赖性越强。商洛市2007年农业生态经济系统能值投资率为1．26，除高于阿坝自治州外，低于其他市、县，也低于全国4．93的平均水平。由此可见，商洛市农业生态系统的发展水平仍然很低，投入的购买能值较低，无偿利用的环境资源能值较高，应适当加大购买能值的投入，特别是高科技的投入，充分利用环境资源，提高环境资源的利用率，增加系统的产出能值。环境负载率为购买的工业辅助能和不可更新资源的能值与可更新资源能值的比值，是权衡系统能值利用技术水平和环境承载压力的指标，其值越大表明环境压力越大，是对经济系统的一种警示。商洛市农业生态系统的环境负载率为0．18，低于延安市和泾河流域，高于纸坊沟流域和三水市，远低于全国的2．80、意大利的14．49和日本的10．03，这表明商洛市农业生态系统对环境的压力不大，有进一步开发利用的潜力，可加大其能值投入，特别是有机能值(有机肥和新科技的应用等)的投入，以提高农业系统的生产效率。#p#分页标题#e# 2．3．3系统生产优势度、系统稳定性指数和可持续发展 指数系统生产优势度反映农业生态经济系统结构总体的生产单元均衡性和系统分离部分的复杂性，指数越高表明农业生态系统以一个或者少数产业占主导地位，反之则说明系统结构趋于均衡、合理［25］。商洛市农业系统生产优势度指数为0．578，高于延安市的0．35［17］、三水市的0．442［25］，与衡东县［19］和西宁市［18］的水平相当。商洛市的农业生态系统是以畜牧业和种植业为主，林果业和水产业为辅的生产结构，总体上比较合理。今后应把商洛多山地的劣势转化为发展林果业的优势，增加园林水果、板栗和核桃的种植面积。同时随着人民生活水平的不断提高，水产业的需求量会大幅增加，应适当加快渔业和水产业的发展。农业系统稳定性指数表示系统生产的稳定性，系统稳定性指数越高，则说明农业系统的物质流、能量流连接网络发达，系统自控、调节、反馈作用强，有更大的自稳定性［25］。商洛市农业生态经济系统的系统稳定性指数为0．712，低于衡东县的0．826［19］和三水市的0．918［25］，高于西宁市的0．65［18］，表明商洛市农业生态经济系统自稳定性较高，系统内部各子系统的连接网络较丰富。能值可持续发展指数(ESI)为净能值产出率与环境负载率的比值，这是从经济、社会、生态3个方面综合评价农业生态系统可持续利用情况的指数。在一定范围内，其值越大表明土地持续发展性能越好，但并不是ESI值越大，可持续性越高。作为一个相对评估指数，ESI＜1时，系统是高消费驱动的经济系统;1≤ESI＜10时，系统处于富有活力和发展潜力阶段;ESI≥10时，则是经济不发达的象征，表明系统对资源的开发利用程度不足［18］。2007年商洛市农业生态系统的ESI值为12．22，大于表5中列出的所有城市和县区。商洛市与安塞纸坊沟流域的ESI值≥10，说明商洛市农业系统具有较强的可持续发展能力，同时也反映出本区的开发程度较低，经济上仍处于不发达阶段，具有较高的开发潜力。 3结论 (1)商洛市农业生态系统2007年投入的能值总量为3．21×1021sej，其中可更新环境资源、不可更新环境资源、不可更新工业辅助能和可更新有机能的能值各占输入总能值流量的41．42%、2．92%、12．36%和43．30%，可更新环境资源和可更新有机能所占比重高是商洛市农业生态经济系统最突出的特点。2007年总产出能值为3．93×1021sej，农、林、牧、渔业能值产出占系统总产出能值的比例分别为24．91%、3．07%、71．75%和0．37%，畜牧业在商洛市农业生态经济系统中占绝对优势，其次为种植业。 (2)2007年商洛市农业生态经济系统的能值自给率高，工业辅助能能值投入低，能值产出率中等偏低，以及能值投资率低，这些指标均说明商洛市农业生态系统主要依靠可更新环境资源和可更新有机能值(特别是人力)，而不可更新的工业辅助能投入较低，农业机械、柴油和电力的投入还很不够。商洛市农业还处于粗放经营的传统农业阶段，必须加大工业辅助能的投入，特别是高科技的投入，充分利用环境资源，提高环境资源的利用率，提高农业生产集约化程度，因此，加大技术的投入是商洛市农业未来发展的重要方向。 (3)低的环境负载率和高的可持续发展指数显示:商洛市农业生态系统对环境的压力不大，在本区开发程度较低，经济上仍处于不发达阶段情况下，具有较强的可持续发展能力和较高的开发潜力，可进一步加大能值投入，特别是有机能值(有机肥和新科技的应用等)的投入，以提高农业系统的生产效率。从商洛市的农业生态系统生产优势度和系统稳定性指数得出:商洛市农业生态系统的生产结构总体上还比较合理，且系统自稳定性较高，系统内部各子系统的连接网络较丰富。今后应转化商洛多山地的劣势为发展林果业的优势，增加园林水果、板栗、核桃，以及中草药的种植面积。同时积极引进外资，做好初级农产品的加工，提升农产品科技含量，提高农产品的附加值，增加农民收入。
