Emergy Analysis of Agro-ecosystem in Poyang Lake Area

By using emergy analysis theory and methods, we conduct quantitative analysis on the input and output of emergy, and sustainable development of agro-ecological system in Poyang Lake Area. The results show that compared with the national average, the environmental loading ratio is relatively low in this area; the net emergy yield rate is high; the sustainable development ability is strong. Finally according to the results of emergy analysis, corresponding countermeasures are put forward as follows: develop agriculture based on the existing rich natural resources; increase technological inputs; develop circular agriculture; promote sustainable agricultural development.

评价系统可持续发展能力的能值指标

对国际能值分析理论现行能值评价指标体系作了归并简化,提出了评价系统可持续发展能力的新的能值指标(EISD);并将其应用于珠江三角洲基塘农业生态工程建设中,对3种基塘农业生态工程模式进行了实例比较研究.结果表明,EISD同时兼顾环境影响和经济效益,能更好地评价同等环境压力下不同的产品生产结构对社会经济发展贡献的不同,即系统可持续发展能力的不同及其成因.

中国经济持续发展水平的能值分析

在对现行可持续发展水平度量方法进行简要评述的基础上 ,提出了以能值分析 (EMA)为理论支撑的区域性可持续发展评价指数。作为案例研究 ,计算了中国1978～1998年经济系统的可持续发展指数 (ESI)。中国经济系统的ESI从高到低的变化历程表明 ,以经济系统能值流来衡量 ,中国经济发展的可持续性处于下降态势 ,表征为前期下降剧烈 ,目前趋于平缓。具体表现为对资源特别是能源的过度消耗以及对环境的持续强大压力。

基于能值分析的永定河流域农业生态补偿标准

实施农业生态补偿是消除当前农业生产中的负面影响,保证环境友好型农业生产顺利进行的前提。针对当前的农业生态补偿标准计算中,价值受时空动态变化影响较大、投入成本难以准确计量的弊端,借助能值与价值之间的可转化性,给出基于农业可持续发展的生态补偿标准计算体系。选择永定河官厅水库以上流域为研究区,从可更新资源(R)、不可更新资源(N)、物质投入(M)、服务成本(S)的能值计算出发,计算得出永定河流域的农业生产的总能值为3.80×1016Sej/hm2,其中可更新的能值为1.59×1016Sej/hm2,不可更新能值2.21×1016Sej/hm2。研究区农业生产的环境可持续指数(ESI)为0.1056,流域农业处于严重不可持续状态,应实施农业生态补偿进行调整。借鉴能值与生态服务价值之间的可转化性,为实现流域农业生产的可持续,下游区域政府或受益部门应对上游农业水土流失防护补偿约4亿元。该文研究结果的应用表明,基于能值的农业生态补偿标准计算方法具有一定的适用性。

城市可持续发展能力的能值评价新指标(英文)

能值理论、方法克服了传统能量与经济分析方法的诸多缺憾 ,为城市可持续发展的研究提供了全新的视角。但作为一种新兴的理论 ,其评价指标 ,尤其是针对城市可持续发展能力的综合评价指标尚不完善。从生态经济效益及环境影响的全面表达角度 ,剖析了国际现行可持续发展能值指标 ( ESI)的不足之处 ,并在此基础上拓展构建了新的可持续发展能值指标 ( EISD)。以珠江三角洲中山市 1 996～ 2 0 0 0年的发展动态为例进行了案例研究。结果表明 ,新拓展的可持续发展能值指标 ,在系统效益评价中考虑了系统能值产出的实际经济效果 ,在环境影响评价中同时考虑了系统的消耗影响和排放影响 ,可以更全面明晰的评价城市系统的可持续发展能力、状态及其成因 ,为系统的优化指明方向。

新疆生态足迹与环境压力的时空分异

提高生态现代化总体水平是改善区域生态环境承载力的核心和关键。利用生态环境质量指数和生态现代化指数(EM I)对我国西部生态环境脆弱区的新疆维吾尔自治区生态足迹和环境压力的变动态势进行了系统分析。结果表明:2004年新疆生态现代化指数在全国排名为27位,仍然为我国生态现代化水平落后的地区之一。1980—2005年,新疆综合现代化水平远低于高收入国家、世界平均水平和中等发达国家。1998年新疆人均生态足迹由25957hm2增加到2007年的40551hm2,人均生态承载力由3.1270hm2减少到2.8266 hm2。区域环境水平呈下降趋势。资源转化率、生态保护指数呈明显上升态势。环境治理指数呈剧烈变动,1996-2003年呈"N"型变动态势,区域生态脆弱性没有明显逆转。

辽宁省循环经济发展水平的能值评估

运用能值分析方法,从能值流量、能值经济、生态环境、综合指数4个方面评价了辽宁省循环经济发展状况。结果表明:辽宁经济发展水平较高,通过采取推行清洁生产,构建工业生态产业链和循环网络,开展物流、能流的梯级利用和城市污水处理、中水回用以及资源综合利用等措施,降低了万元GDP耗能、万元GDP废水排放、万元GDP废固排放,但经济快速增长主要是大量消耗了不可更新资源,系统可持续发展的能力在不断下降。增加输入能值利用效率,加强保护和开发可更新资源的能力,合理利用不可更新资源,逐步提升循环利用水平,是全面提高辽宁省可持续发展能力的关键。

基于能值理论的中国矿业城市发展程度分析

矿业城市是我国城市的重要组成部分,其发展程度评价与分析一直是矿业可持续发展领域的研究热点之一。如何运用科学合理的评价理论和指标体系,对矿业城市的发展程度进行评价分析,进而指导矿业城市发展显得尤为重要。本文以能值理论为基础,将其方法、基本步骤和评价指标引入到矿业城市发展评价中,提出了矿业城市发展程度的能值分析方法,建立了能值分析步骤,即通过对矿业城市进行系统的分析,构建中国矿业城市发展的能值评价指标体系,计算各个矿业城市的能值指标值,进而对不同类型的矿业城市及其与其他区域之间的能值指标值进行对比分析,有效地解决了传统评价方法在不同类型矿业城市及与其他区域之间不易进行发展对比评价的缺陷。最后通过收集整理中国矿业城市2006年度发展数据,运用能值分析方法计算其能值指标值,对其发展程度进行对比分析,从而表明该评价方法是可行的,同时也为我国制定矿业城市可持续发展策略提供科学指导。

宁夏人地系统的物质代谢和生态效率研究——基于能值分析理论

以能值分析理论为基础,对宁夏回族自治区1985-2005年人地系统的物质代谢和生态效率(即可持续性状态)进行了定量分析研究。结果表明:近21年来,宁夏地区的产出效率不断降低,经济发展水平较低;能值废弃率、环境负荷率均呈持续增长趋势;人口与环境的矛盾不断激化,可持续发展能力不断降低。最后,文章在定量分析评价的基础上对宁夏人地系统演变的趋势进行了简要预测及分析,并针对存在的问题,提出了相应的优化方向和措施。

城市污水处理生态系统能值分析

脱水污泥的污染问题影响了城市污水处理厂的生存和发展,中水的不同处置方式对当地的水资源和水环境影响也不一样,将污水处理、脱水污泥和中水处置结合起来构建污水处理生态系统有利于研究污水处理的综合效益、探索促进污水处理事业可持续发展的途径。能值分析方法可作为分析这一复合系统的工具,传统能值分析方法由于对废物处理处置和排放的影响没有考虑,因此提出了针对污水处理生态系统的改进的能值分析方法和指标体系,以明镜滩污水处理生态系统作为案例用两种方法进行了对比分析。结果表明,改进的能值分析方法更适合于污水处理生态系统的实际情况;不可更新资源能值流比值(NR)和废物排放能值流比值(WR)对污水处理生态系统的可持续性影响最大,其次是中水回用能值流比值(IR),污水处理生态系统的可持续性最终取决于NR、WR和IR三者的共同贡献;废物利用可提高污水处理生态系统的可持续性。不同废物利用方式由于对废物利用的程度不同以及对不可更新资源的消耗不同,因此对污水处理生态系统的可持续性影响不一样;在提出的8个方案中,"脱水污泥填埋+中水排放"方案的可持续性最低,而"脱水污泥制堆肥+中水回用"方案的可持续性最高。

基于能值分析的土地开发整理后效益评价

土地整理项目后效益评价是土地开发整理事业可持续发展的重要条件。为完善土地整理项目后效益评价指标体系,促进土地开发整理的可持续发展,应用能值分析方法,以山东省淄博市杨峪地域土地整理项目为例,对土地开发整理前、后自然环境与人类社会系统能值输入与输出的变化进行分析,研究土地开发整理的后效益。结果表明,项目实施后项目区土地利用结构发生变化,总能值投入产出比增加,取得明显的经济效益、社会效益。但由于项目区开发了大面积未利用土地,造成土地环境负荷率加大,土地可持续利用指数降低。分析认为,在土地开发整理时,要尽可能减少土地开发,增加土地整理,最大限度不破坏生态系统的整体性,维持生态系统的稳定。

生态足迹模型及其改进模型在耕地评价中的应用

耕地是一种公众资源,承载着保证粮食安全、满足工业化和城市化用地需求,以及生态建设退耕还林还草要求等功能。运用传统生态足迹模型及区域能值足迹模型、耕地能值足迹模型两种能值改进模型,从时间序列上(1978～2007年)对新疆耕地资源利用进行了评价,并分析了3种模型的优缺点。结果表明:1978～2007年间,新疆人均耕地生态足迹不断上升,而人均生态承载力呈无规律变化,但变化幅度较小;新疆耕地生态可持续发展指数不断下降。耕地能值足迹模型显示,新疆耕地可持续发展指数由1978年的5.63下降到2007年的0.60,新疆耕地利用逐步由可持续状态(1978～2000年)恶化为不可持续状态(2001～2007年)。3种模型的对比研究表明:区域能值足迹模型不适合对耕地利用进行评价,只能从总体上分析一个区域的可持续状况;耕地能值足迹模型评价效果最好,能更客观地反映出耕地利用的可持续状态及其变化,在一定程度上克服了传统生态足迹模型的不足和缺陷。

拓展的能值指标用于评价工业系统可持续性的研究

在考虑废物循环、废物处理和污染物排放影响的基础上,提出拓展的能值指标体系用于评价工业系统的可持续性。以攀枝花某硫酸生产企业为案例,运用传统能值指标体系和拓展的指标体系对其废物处理前后的可持续性进行了分析。按照传统能值指标体系,废物处理前的能值产出率(EYR)、环境负荷率(ELR)和能值可持续指标(ESI)分别为7.98、13.02和0.61,废物处理后分别为5.651、3.90和0.40;按照拓展的指标体系,污染物处理前的EYR、ELR和ESI分别为8.49、4.97和1.71,废物处理后这3个指标分别为6.27、5.27和1.19。结果表明,拓展的能值指标体系得出的可持续性高于传统指标,其原因在于拓展的指标体系考虑了废物的回用、废物的处理和污染物排放的综合影响,因此拓展的能值指标用于评价工业系统的可持续性更合理;按照拓展的能值指标结果,废物回用有助于提高其可持续性;现有的排污收费制度不能有效地促进排污企业的污染防治;不恰当的末端治理技术可能降低工业系统的可持续性。因此,政府相关部门在对有关末端治理方案进行综合评价的基础上应对现有的排污收费制度作相应的调整,以提高企业治污的积极性;工业系统应通过废物的资源化利用,以及在对环境效益和经济效益进行综合评价的基础上选择合适的治污技术和工艺,以提高其可持续性。

山东省花生生产系统可持续发展能值分析

花生是山东省主要油料作物,为评价山东省花生生产系统的资源使用情况、环境压力及可持续性,运用能值原理对山东省花生生产系统的能值指标进行分析。2007—2011年,山东省花生生产系统的能值投入总量从4.01×1021sej上升到6.70×1021sej,其中83.46%为不可更新工业辅助能值投入。能值自给率、净能值产出率及系统可持续指数呈下降趋势,分别从0.13、3.71和1.29下降至0.08、2.17和0.36;能值投入率、环境负载率呈上升趋势,分别从6.56、2.88增加至11.53、5.51;能值密度则从5.07×1011sej·m-2增至8.41×1011sej·m-2。结果表明:山东省花生生产农业机械化水平较高,主要依靠不可更新工业辅助能值投入,而可更新辅助能值投入较少,系统可持续发展指数较低。为促进山东省花生生产可持续发展,应该调整其能值投入结构,提高花生生产科技水平,增加可更新有机能值的投入,将不可更新工业辅助能值投入控制在合理的水平。

污泥处置方式对污水处理系统可持续性的影响

脱水污泥的污染问题影响了城市污水处理厂的生存和发展,不同的中水处置方式对经济和环境的影响也不一样。将污水处理、脱水污泥和中水处置结合起来构建污水处理生态系统有利于研究污水处理的综合效益、探索促进污水处理事业可持续发展的途径。在考虑废物处理处置和排放的影响基础上,提出了针对污水处理生态系统的改进的能值分析方法和指标体系,即能值产出率(WEYR)、环境负载率(WELR)和可持续发展指标(WESI),指标反映了资源消耗和废物排放对系统可持续性的影响。以明镜滩污水处理生态系统作为案例,评价了"污水处理系统+污泥填埋系统+中水排放"(方案1)、"污水处理系统+陶粒生产系统+中水排放"(方案2)、"污水处理系统+聚合材料生产系统+中水排放"(方案3)和"污水处理系统+好氧堆肥生产系统+中水排放"(方案4)等4种方案的可持续性。方案1、2、3和4的WEYR分别为1.65、3.84、3.95和3.63,WELR分别为5.19、5.41、7.69和4.24,WESI分别为0.32、0.71、0.51和0.86。方案1由于未对污泥进行资源化利用,其能值产出率远远低于其他3个方案,故可持续性最低;其他三个方案的能值产出率比较接近,但方案4的环境负载率远远低于其他2个方案,故方案4的可持续性最高。结果表明,污泥利用可提高污水处理生态系统的可持续性,而不同废物利用方式由于对不可更新资源的消耗不同对污水处理生态系统的可持续性影响不一样;改进的能值分析方法适合于评价污水处理生态系统的可持续性。

西藏生态整体性水平测度

为了探讨资源-环境双重约束下地处我国生态环境脆弱区的西藏的生态整体性特征,利用生态环境质量指数和生态现代化指数(EMI)对地处我国西南边陲的西藏地区的生态现代化水平进行了分析。结果表明:全球生态现代化水平在区域之间存在比较明显的空间分异。2004年西藏生态现代化指数为50,在全国排名为3位,较2000年的排名16位有了明显的提高。生态进步指数、经济生态化指数好于其他4个少数民族地区,但社会生态化指数落后于其他4个少数民族地区,人均SO2排放与新疆、广西相同,但高于内蒙古和宁夏;1980—2007年西藏现代化程度虽然有所提升,但远低于世界平均水平和中等发达国家以及我国平均水平和其他4个少数民族地区;1996—2007年西藏区域环境水平呈"W"型变动态势。资源转化率和水污染指数呈"N"型不稳定变动,生态保护指数和环境治理指数呈剧烈变动,生态脆弱性和环境支持系统的不稳定性没有明显改观。因此,西藏应立足地缘和资源优势,充分考虑西藏生态地域、生态系统服务功能、生态资产、生态敏感性以及人类活动对生态环境胁迫等要素的综合影响,依据青藏高原高寒生态大区和高寒草甸生态区、青藏高原高山草原、高寒草甸生态地区生态区划,发展人工设计生态方案的生态重建途径。建立严格的生态补偿制度,逐步提升生态现代化水平。

基于LCA框架的城市水系统环境可持续性评价方法

环境可持续性评价是规划建设城市可持续水系统的基础。利用生命周期评价(LCA)系统性结构框架,构建了城市水系统环境可持续性评估流程和指标体系,并提出了综合评价方法。该方法能从更广的视野来全面考虑潜在的环境影响(或效益)、有助于识别和选择一些重要的因素,诸如营养成分回用和能源回收等,更好地体现了城市水系统各要素之间的内在联系。

基于能值分析的林业生态经济系统可持续发展指标体系研究

近年来,森林资源较为匮乏,林业生态经济系统遭到严重破坏,可持续发展成为难题,探究如何合理利用资源的方法迫在眉睫。在现行的可持续发展度量方法中,很难有效地解决环境和资源在经济体系中的价值问题,而能值理论在此方面有了一个很好的尝试。提出以能值分析为理论支撑的林业生态经济系统可持续发展的评价指标体系,为正确认识林业生态经济系统的重要性和林业战略决策的科学化提供理论支持。

宁夏东部风沙区人工草地亚系统的能值分析

针对宁夏东部风沙区草地农业生态系统环境脆弱,生产力低的问题,以盐池县四墩子村复合为研究对象,应用生态系统能值理论与分析方法,通过建立能值指标体系,对2002—2009年人工草地亚系统进行了分析.结果表明,人工草地亚系统多年平均产出与投入比值为1.55,并且逐年增加,系统整体功能好,运转效率较高,能值回报率高,产品在市场上的价格具有绝对的竞争力.净能值产出率高,而环境负荷率相对较低,可持续发展指数为1.23到0.92,多年平均值为1.06,系统整体富有活力和发展潜力.最后结合当地的实际情况提出宁夏东部风沙区可持续发展的建议.

基于耕地能值⁃生态足迹的耕地休耕规模研究--以贵州省松桃县为例

区域耕地休耕规模测算是耕地休耕空间配置的重要组成部分,从资源承载力视角理解,其本质是将休耕空间布局于耕地资源承载力相对较低的区域。立足于从区域耕地生态经济系统探索耕地休耕规模,运用能值分析方法和生态足迹方法,以生态严重退化地区、国家第一批休耕试点县的贵州省松桃县为案例区,修正了耕地能值生态足迹改进模型(EC和EF,简称“修正模型”)与耕地能值可持续指数(ESIcl),测算了松桃县2016年休耕面积范围值。结果表明:(1)耕地能值生态盈亏可以作为乡镇是否应该休耕的判定标准,基于此测算的最大休耕面积关键在于测算生态耕地面积。总体来看,全县耕地能值生态赤字,应该安排耕地休耕;从分乡镇来看,有3个乡镇可以不休耕、25个乡镇应该休耕。按照全县平均统计(SCAL)和按照分乡镇统计(STL),全县最大休耕面积分别19558.62hm^(2)和17673.83hm^(2)。最大休耕面积中等及以上等级的乡镇散布于4个区域的8个乡镇。(2)ESIcl可以作为休耕乡镇时序的判定标准,其优先休耕乡镇的最大休耕面积之和即为全县最小休耕面积。全县ESIcl偏低,应该适度休耕。优先休耕、适度休耕和暂不休耕的乡镇分别有2个、23个和3个。全县最小休耕面积1396.10hm^(2),占耕地面积的1.88%。按照全县平均统计(SCAL),全县休耕面积范围值1396.10-19558.62hm^(2),占总耕地面积的1.88%-26.34%;按照分乡镇统计(STL),全县休耕面积1396.10-17673.83hm^(2),占总耕地面积的1.88%-23.8%。修正模型和ESIcl为测算区域休耕规模提供了更加科学的技术方法,以期为其他类似区域开展休耕实践提供借鉴。