基于能值的科尔沁沙地不同农牧比例村落发展可持续性对比

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2021.00065

摘要/Abstract

摘要：

为评估和比较科尔沁沙地不同生产经营模式自然村落的发展可持续性，通过能值分析方法，定量分析了分别以种植业和养殖业为主的2个自然村落的能值投入与产出情况，建立能值分析指标体系，对2种模式系统的可持续性进行评估。结果表明：在资源投入方面，村落外部辅助能约占总能值投入的39.17%，说明2种生产经营模式对外部资源依赖较小，能值自给率高；在以种植业为主的系统内，不可更新资源占比大于可更新资源，而以畜牧业为主的系统内部则相反。这说明，以畜牧业为主发展模式的环境承载率低于以种植业为主的发展模式；以畜牧业为主的生产系统净能值产出率大于以种植业为主的生产系统，说明在该区域畜牧业生产系统具有低投入、高产出的特点，而种植业则具有高投入、低产出特点；2种模式的可持续指数均小于1，说明科尔沁沙地农村可持续发展能力低。以畜牧业为主的村落可持续性发展指数大于以种植业为主的村落，说明以养殖业为主具有良好的自组织性和稳定性，这为科尔沁沙地农村生态-社会-经济发展提供参考案例。

关键词: 科尔沁沙地, 农牧比例, 村落, 能值分析, 可持续性

Abstract:

In order to evaluate and compare the development sustainability of natural villages with different production and management models in Horqin Sandy Land， this study uses emergy analysis methods to quantitatively analyze the emergy input of natural villages in two production and management models， mainly planting and breeding. And output conditions， establish an emergy analysis indicator system to evaluate the sustainability of the two model systems. The results show that in terms of resource input， the external auxiliary energy of villages with different agricultural and pastoral structures in Horqin Sandy Land accounted for about 39.17% of the total emergy input， indicating that the two production and operation models rely less on external resources and have a high emergy self-sufficiency rate； In a system dominated by planting， non-renewable resources account for more than renewable resources， while in a system dominated by animal husbandry， the opposite is true. This shows that the environmental carrying rate of the animal husbandry-based development model is lower than that of the planting-based development model； by comparing the net emergy output rates of the two production and management models， the animal husbandry-based production system is greater than The production system dominated by planting industry shows that the animal husbandry production system in the region has the characteristics of low input and high output， while the planting industry has the characteristics of high input and low output； the sustainability index of the two models is less than 1. It shows that the rural sustainable development capacity of Horqin Sandy Land is low. However， the sustainable development index of Mandulahu Village， which is dominated by animal husbandry， is higher than that of Angnai Village， which is dominated by planting， indicating that the livestock-based industry has good self-organization and stability. This is the rural ecology of Horqin Sandy Land- Social-economic development provides reference cases.

Key words: Horqin Sandy Land, ratio of agriculture and animal husbandry, villages, emergy analysis, sustainability

中图分类号:

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图/表 7

参考文献 51

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项目		能值转换率	太阳能值单位 /原单位	能值转换率参考文献
可更新资源输入	太阳能	1.00	sej·J^-1	[33]
	风能	1.00×10³	sej·J^-1	[33]
	雨水化学能	7.00×10³	sej·J^-1	[33]
	雨水势能	1.13×10⁴	sej·J^-1	[33]
不可更新资源	灌溉水	1.94×10⁵	sej·J^-1	[36]
	表土损失	7.94×10⁴	sej·J^-1	[33]
不可更新工业辅助能投入	机械	3.81×10¹²	sej·kg^-1	[36]
	柴油	8.39×10⁴	sej·J^-1	[36]
	电力	2.13×10⁵	sej·J^-1	[36]
	N肥	5.33×10¹²	sej·kg^-1	[33]
	P肥	5.85×10¹¹	sej·kg^-1	[33]
	饲料	1.49×10¹²	sej·kg^-1	[37]
	滴灌带	4.83×10¹¹	sej·kg^-1	[33]
可更新有机能投入	种子	5.08×10⁷	sej·kg^-1	[33]
	劳力	2.56×10⁶	sej·J^-1	[36]
	有机肥	2.04×10⁹	sej·kg^-1	[33]
	牛	4.39×10⁶	sej·J^-1	[20]
	羊	1.57×10⁶	sej·J^-1	[38]
	鸡仔	1.84×10¹³	sej·kg^-1	[19]
	猪仔	1.29×10⁶	sej·J^-1	[18]
能值产出	玉米	1.06×10⁵	sej·J^-1	[33]
	水稻	2.82×10⁴	sej·J^-1	[33]
	青贮	4.96×10⁴	sej·J^-1	[36]
	牛	4.39×10⁶	sej·J^-1	[20]
	羊	1.57×10⁶	sej·J^-1	[27]
	猪	1.29×10⁶	sej·J^-1	[18]
	鸡	1.84×10¹³	sej·kg^-1	[19]
	鸡蛋	1.41×10¹⁴	sej·kg^-1	[27]
	秸秆	4.96×10⁴	sej·J^-1	[36]

项目		能值转换率	太阳能值单位 /原单位	能值转换率参考文献
可更新资源输入	太阳能	1.00	sej·J^-1	[33]
	风能	1.00×10³	sej·J^-1	[33]
	雨水化学能	7.00×10³	sej·J^-1	[33]
	雨水势能	1.13×10⁴	sej·J^-1	[33]
不可更新资源	灌溉水	1.94×10⁵	sej·J^-1	[36]
	表土损失	7.94×10⁴	sej·J^-1	[33]
不可更新工业辅助能投入	机械	3.81×10¹²	sej·kg^-1	[36]
	柴油	8.39×10⁴	sej·J^-1	[36]
	电力	2.13×10⁵	sej·J^-1	[36]
	N肥	5.33×10¹²	sej·kg^-1	[33]
	P肥	5.85×10¹¹	sej·kg^-1	[33]
	饲料	1.49×10¹²	sej·kg^-1	[37]
	滴灌带	4.83×10¹¹	sej·kg^-1	[33]
可更新有机能投入	种子	5.08×10⁷	sej·kg^-1	[33]
	劳力	2.56×10⁶	sej·J^-1	[36]
	有机肥	2.04×10⁹	sej·kg^-1	[33]
	牛	4.39×10⁶	sej·J^-1	[20]
	羊	1.57×10⁶	sej·J^-1	[38]
	鸡仔	1.84×10¹³	sej·kg^-1	[19]
	猪仔	1.29×10⁶	sej·J^-1	[18]
能值产出	玉米	1.06×10⁵	sej·J^-1	[33]
	水稻	2.82×10⁴	sej·J^-1	[33]
	青贮	4.96×10⁴	sej·J^-1	[36]
	牛	4.39×10⁶	sej·J^-1	[20]
	羊	1.57×10⁶	sej·J^-1	[27]
	猪	1.29×10⁶	sej·J^-1	[18]
	鸡	1.84×10¹³	sej·kg^-1	[19]
	鸡蛋	1.41×10¹⁴	sej·kg^-1	[27]
	秸秆	4.96×10⁴	sej·J^-1	[36]

指标	表达式	指标说明
能值密度（ED)	T/A	表示系统能值利用的集约化程度，衡量系统的发展情况，单位sej·m^-2
净能值产出率（EYR）	Y/(F+R₁)	体现经济贡献大小和系统生产效率的指标。其值越大，系统生产效率越高，具有更强的经济竞争力
环境负载率（ELR）	(N+F)/(R+R₁)	体现系统承受的环境压力。其值越大，系统承受的环境压力越大
环境自给率（ESR）	(R+N)/T	表示区域自然资源对农业发展的贡献程度
人均能值利用量（EUPP)	T/P	农业经济发展水平，评价生活水平高低，单位sej
人均能值产出量（EYP)	Y/P	单位劳动力生产效率和真实财富创造能力，单位sej
可持续发展指数（ESI）	EYR/ELR	农业生态系统的可持续性能力
能值/环境可持续指数（E/ESI）	ESR×EYR/ELR	表征系统能值效率，对环境的压力和自组织能力

指标	表达式	指标说明
能值密度（ED)	T/A	表示系统能值利用的集约化程度，衡量系统的发展情况，单位sej·m^-2
净能值产出率（EYR）	Y/(F+R₁)	体现经济贡献大小和系统生产效率的指标。其值越大，系统生产效率越高，具有更强的经济竞争力
环境负载率（ELR）	(N+F)/(R+R₁)	体现系统承受的环境压力。其值越大，系统承受的环境压力越大
环境自给率（ESR）	(R+N)/T	表示区域自然资源对农业发展的贡献程度
人均能值利用量（EUPP)	T/P	农业经济发展水平，评价生活水平高低，单位sej
人均能值产出量（EYP)	Y/P	单位劳动力生产效率和真实财富创造能力，单位sej
可持续发展指数（ESI）	EYR/ELR	农业生态系统的可持续性能力
能值/环境可持续指数（E/ESI）	ESR×EYR/ELR	表征系统能值效率，对环境的压力和自组织能力

系统投入项目		昂乃村		满都拉乎村
系统投入项目		原始数据	太阳能值/sej	原始数据	太阳能值/sej
可更新资源输入	太阳能	3.73×10¹⁶J	3.73×10¹⁶	3.10×10¹⁶ J	3.10×10¹⁶
	风能	7.6×10¹⁰J	7.60×10¹³	8.33×10¹⁰ J	8.33×10¹³
	雨水化学能	2.71×10¹³ J	1.90×10¹⁷	3.22×10¹³ J	2.25×10¹⁷
	雨水势能	4.03×10¹¹ J	4.55×10¹⁵	4.79×10¹¹ J	5.41×10¹⁵
不可更新资源输入	地下水	2.76×10¹⁰ J	5.36×10¹⁵	3.56×10⁹ J	6.92×10¹⁴
	表土损失	1.05×10¹⁴ J	8.31×10¹⁸	2.34×10¹⁴ J	1.86×10¹⁹
不可更新工业辅助能投入	机械	7.44×10³ kg	2.83×10¹⁶	2.71×10³ kg	1.03×10¹⁶
	柴油	5.09×10¹¹ J	4.27×10¹⁶	4.19×10¹¹ J	3.51×10¹⁶
	电力	1.41×10¹² J	3.00×10¹⁷	5.13×10¹¹ J	1.09×10¹⁷
	N肥	3.36×10⁵ kg	1.79×10¹⁸	1.22×10⁵ kg	6.52×10¹⁷
	P肥	1.80×10⁵ kg	1.05×10¹⁷	6.54×10⁴ kg	3.83×10¹⁶
	饲料	2.25×10⁵ kg	3.36×10¹⁷	5.22×10⁵ kg	7.78×10¹⁷
	滴灌带	—	—	2.09×10⁴ kg	1.01×10¹⁶
可更新工业辅助能投入	种子	1.67×10⁴ kg	8.50×10¹¹	5.99×10³ kg	3.04×10¹¹
	劳力	4.02×10¹¹ J	1.03×10¹⁸	9.43×10¹⁰ J	2.41×10¹⁷
	有机肥	1.58×10⁶ kg	3.22×10¹⁵	3.25×10⁶kg	6.63×10¹⁵
	牛	2.20×10¹¹ J	9.66×10¹⁷	1.25×10¹² J	5.48×10¹⁸
	羊	3.11×10¹¹J	4.89×10¹⁷	4.13×10¹¹ J	6.48×10¹⁷
	鸡仔	8 kg	1.47×10¹⁴	6.20×10 kg	1.14×10¹⁵
	猪仔	7.03×10⁸ J	9.06×10¹⁴	1.49×10⁹ J	1.92×10¹⁵