农业生态系统能值分析方法_张耀辉
生态系统退化评估模型及其应用分析
生态系统退化评估模型及其应用分析在当前全球面临的环境问题中，生态系统的退化是一个严峻的挑战。
了解生态系统退化的程度和原因，以及评估其影响，对于保护生物多样性、维护生态平衡和实施可持续发展至关重要。
为了更好地解决这一问题，科学家们开发了生态系统退化评估模型，并将其应用于实际情况中。
本文将重点介绍生态系统退化评估模型的原理和方法，并分析其在实际应用中的优势和局限性。
生态系统退化评估模型是一个用于定量评估生态系统健康状况和质量变化的工具。
它基于一系列的指标和参数，通过对生态系统的各个方面进行测量和分析，从而得出生态系统退化的程度和趋势。
这些指标和参数可以是生物学、地理学、气象学和环境学等多个领域的数据，包括物种丰富度、群落组成、生境破碎度、土壤质量、水质污染等等。
生态系统退化评估模型的核心原理是建立一个综合的指标体系，以便对生态系统的不同方面进行评估和比较。
这些指标可以是定性的，比如物种多样性的丧失和群落结构的改变，也可以是定量的，比如生态系统的碳储量和水循环速率等。
通过对这些指标的测量和监测，可以将不同生态系统的退化程度进行比较，从而识别出最严重的问题和最脆弱的生态系统。
生态系统退化评估模型的应用可以分为两个方面：第一是在科学研究中的应用，第二是在政策制定和管理中的应用。
在科学研究方面，生态系统退化评估模型能够帮助科学家们更好地了解生态系统退化的机制和过程，揭示生态系统健康和功能的重要性，并为环境保护和生态修复提供决策支持。
在政策制定和管理方面，生态系统退化评估模型可以用来评估和比较不同政策和管理措施的效果，为政府和机构制定合理的生态保护和资源管理政策提供数据支持。
然而，生态系统退化评估模型也存在一些局限性。
首先，生态系统是复杂的系统，受到多个因素的影响，包括人类活动、气候变化和自然灾害等。
因此，评估模型仅仅通过一些指标来评估生态系统退化可能无法全面准确地反映生态系统的复杂性。
其次，评估模型的数据要求较高，需要大量的监测数据和样本收集。
甘肃景电灌区枸杞与玉米生产模式的能值分析
甘肃景电灌区枸杞与玉米生产模式的能值分析
王婷婷;王辉;李飞;王燕
【期刊名称】《生态科学》
【年(卷),期】2009(028)001
【摘要】灌区由于不合理的生产以及不完善的灌排设施,土地盐碱化成为普遍存在的现象,景电灌区治理盐碱地的典型代表村-红跃村在盐碱地种植枸杞取得了良好的生态效益和经济效益.应用能值分析法,对该村枸杞生产模式与原有的玉米生产模式进行了系统分析.枸杞生产模式与玉米生产模式的各项能值指标的比值是:能值投资率3.78 ,净能值产出率2.24 、环境负载率0.27 、能值可持续性指数8.19 .结果表明:枸杞生产模式使得红跃村落后、封闭的生态经济系统变得开放、活跃,增强了可持续发展的潜力.为进一步完善绿洲经济生态系统,应优化生产结构,加强绿洲防护林体系建设.
【总页数】6页(P43-48)
【作者】王婷婷;王辉;李飞;王燕
【作者单位】甘肃农业大学林学院,兰州,730070;甘肃农业大学林学院,兰
州,730070;兰州大学草地农业科技学院,兰州,730020;甘肃农业大学林学院,兰州,730070
【正文语种】中文
【中图分类】Q147;X171.1
【相关文献】
1.玉米田养鹅生产模式的能值评估 [J], 沙志鹏;关法春;王军峰;田飞鹏
2.甘肃省景电灌区枸杞根腐病的发生与防治 [J], 朱会文
3.甘肃景电灌区次生盐碱地枸杞土壤有机碳库的动态模拟 [J], 孙涛;马全林;贾志清;李银科;王耀琳;张晓娟;马俊梅
4.甘肃景电灌区枸杞园乌骨鸡放养技术及效益评价 [J], 沈亚兰;苏宏斌
5.景电灌区人工绿洲生态经济系统能值分析 [J], 王婷婷;王辉;雷文文;冯宜明
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21世纪以来中国生态产品价值实现研究现状及发展趋势分析
21世纪以来中国生态产品价值实现研究现状及发展趋势分析目录1. 内容概括 (2)1.1 研究背景及意义 (3)1.2 国内外研究现状综述 (4)1.3 研究目标及内容 (5)2. 21世纪中国生态产品价值实现研究现状 (7)2.1 研究方法与理论体系发展 (8)2.1.1 价值评价方法的演进 (10)2.1.2 生态产品服务价值分析框架 (12)2.2 研究领域与热点动态分析 (13)2.2.1 生态产品价值评估实例研究 (14)2.2.2 生态产品市场化与价格机制研究 (15)2.2.3 生态产品价值与生态保护政策研究 (17)2.3 研究成果及启示 (19)3. 中国生态产品价值实现面临的挑战和瓶颈 (20)3.1 价值评价方法的局限性 (21)3.2 生态产品市场化的难度 (23)3.3 生态产品价值与政策机制的协调性 (24)3.4 数据缺乏与方法创新不足 (26)4. 中国生态产品价值实现发展趋势 (27)4.1 研究方法和理论体系的创新 (29)4.2 技术手段的应用与推广 (30)4.3 生态产品市场化和交易体系的完善 (31)4.4 生态产品价值与绿色金融的融合发展 (33)4.5 生态产品价值与乡村振兴的结合 (34)5. 结论与展望 (36)5.1 研究结论 (37)5.2 未来研究方向 (38)1. 内容概括在全球环境日益严重和资源消耗不断的背景下，21世纪以来，中国不断加强对生态文明建设的重视，生态产品价值实现成为了一个重要的研究领域。
生态产品价值实现是指通过市场机制和经济手段，有效地将生态系统中产生的经济价值和社会价值转化为现实，这对于促进绿色发展、推动可持续发展具有重要意义。
本报告将对中国生态产品价值实现的现状进行分析，并提出发展趋势的预测。
中国在此领域的研究起步较晚，但在国家政策的大力推动下，生态产品价值实现的研究已取得显著进展。
研究者们从理论和实践两个层面对生态产品价值进行了深入探讨。
农业生态系统能值分析方法_张耀辉
代号或表达式 Symbol or expression
R N F
R1 I= R+ N
太阳能值ΠEsej Solar emjoules
6620 228
1482
14452 总能值投入 能值产出 热带农产品 畜产品 渔产品 总能值产出
代号或表达式 Symbol or expression
1129kgΠm3 ×3120 ×1010 m2 ×12195m2Πs ×(3193 ×10 - 3 mΠs·m) 2 ×311536 ×107 sΠɑ×663 = 1172 ×1020 sej
雨水势能能值 = 雨水势能能量 ×太阳能值转换率 = 农业用地面积 ×平均海拔高度 ×平均
(3)
降雨量 ×密度 ×重力加速度 ×太阳能值转换率 = 3120 ×1010 m2 ×300m
太阳光能值光辐射能?太阳能值转换率农业用地面积太阳辐射强度太阳能1转换率31201010m21041104106411868jcm2?13191020sej风能值风能?太阳能值转换率高度空气密度农业用地面积涡流扩散系数风速梯度变化率21000m21129kgm331201010m212195m2s3193103ms?m2311536107s66311721020sej雨水势能能值雨水势能能?太阳能值转换率农业用地面积平均海拔高度平均3降雨?密度重?加速度太阳能值转换率31201010m2300m175818mm1031000kgm3918ms28888141701020sej雨水化学能值雨水化学能?太阳能值转化率农业用地面积平均降雨?雨水的吉布斯自由能密度太阳能4值转换率31201010m2175818mm1034149103jkg1000kgm315444391101020sej海潮能值海潮能?太阳能值转换率大陆架面积015潮汐?高度2重?加速度0115212521011m2015706o112m21025kgm2918ms201123564271101020sej为避免重复计算根据能值?论同一性质的能?投入只取其最大值
农牧渔复合生态养殖系统能值分析
谢谢观看
总之，张庄村农牧渔复合生态系统功能为农村生态环境和经济发展提供了重 要保障。当地农民通过因地制宜地发展农业、畜牧业和渔业，不仅提高了农产品 产出和品质，还促进了农村经济的持续增长。他们注重生态保护，通过合理配置 资源、防治污染和加强科技创新等措施，确保了农村生态系统的稳定性、持续性 和效益。这种农牧渔复合生态系统功能的成功经验可以为其他农村环境提供借鉴 与参考，推动我国农村生态环境和经济的协调发展。
六、能值分析
能值分析是一种将自然资源和人类活动转化为能量的方法，用于定量研究能 量流动和转化过程。在水资源管理中，能值分析可以用于研究水资源的能量流动 和转化过程，包括水的产生、储存、分配、利用、排放等环节。通过能值分析， 我们可以更好地理解水资源的形成和演变规律，为水资源的科学管理和优化配置 提供有益的参考。
二、农牧渔复合生态养殖系统的 能值分析
1、农业环节的能值贡献
在农牧渔复合生态养殖系统中，农业环节主要包括作物种植和林地建设。作 物种植通过光合作用将太阳能转化为化学能，为系统提供食物和饲料等产品；林 地建设则通过植物和土壤微生物的作用，吸收系统内的有机废弃物，转化为有机 物质和生物量。因此，农业环节的能值贡献主要体现在提供物质能量和净化环境 方面。
4、系统整体的能值效益
农牧渔复合生态养殖系统通过各环节的协同作用，实现了资源的高效利用和 废弃物的循环利用。系统整体的能值效益表现在以下几个方面：
（1）提高资源利用率：系统内的农作物、畜禽和水生生物等不同生物群体 对资源的需求存在差异，通过复合生态养殖，可以更好地匹配各种生物对环境条 件的需求，提高资源的利用率。
（2）增加经济效益：农牧渔复合生态养殖系统通过优化资源配置，实现高 产、优质、高效的农业生产模式，从而增加经济效益。
草地利用强度空间量化方法
草地利用强度空间量化方法引言草地是重要的生态系统，对土壤保持、水资源管理、碳循环等具有重要作用。
草地利用强度是指人类活动对草地的利用程度，对于合理管理和保护草地具有重要意义。
本文将介绍草地利用强度空间量化方法，以实现对草地利用强度的定量分析。
草地利用强度的定义草地利用强度是指人类活动对草地的利用程度，包括放牧、建设、农业生产等。
草地利用强度的高低直接影响草地的生态系统功能和稳定性。
因此，草地利用强度的空间分布和变化对于草地保护和可持续利用具有重要意义。
草地利用强度空间量化方法数据获取为了进行草地利用强度的空间量化，首先需要获取相关的数据。
常用的数据来源包括卫星遥感数据、地面调查数据和统计数据。
卫星遥感数据可以提供草地的覆盖度、植被指数等信息，地面调查数据可以获取草地利用类型和利用强度等信息，统计数据可以提供人类活动的相关信息。
数据预处理获取到原始数据后，需要对数据进行预处理。
预处理的步骤包括数据的校正、筛选和插值等。
校正可以纠正卫星遥感数据的偏差，筛选可以去除异常值和噪声，插值可以填补数据的空缺和不完整。
草地利用强度指标构建草地利用强度指标是对草地利用强度的量化表示。
常用的指标包括草地覆盖度、草地碳储量、草地生产力等。
这些指标可以通过对原始数据进行计算和分析得到。
空间量化方法空间量化方法是将草地利用强度指标与地理空间进行关联分析的方法。
常用的空间量化方法包括地理加权回归、地理加权聚类和地理加权插值等。
这些方法可以帮助我们理解草地利用强度的空间分布规律和变化趋势。
应用案例案例一：草地利用强度的空间分布通过收集相关数据并进行空间量化分析，我们可以得到草地利用强度的空间分布图。
这个图可以帮助我们了解不同地区的草地利用情况，为草地保护和管理提供科学依据。
案例二：草地利用强度的变化趋势通过对历史数据和未来预测数据进行分析，我们可以研究草地利用强度的变化趋势。
这个研究可以帮助我们预测未来的草地利用情况，为草地保护和可持续利用提供参考。
实验二农业生态系统的能流分析
实验二农业生态系统的能流分析一、目的意义1．学会农业生态系统投入能结构和产出能效率分析和计算，分析各种能量流之间的关系；2．从能量角度评价系统的基本情况，为改善系统投入能结构和建立新的农业生态系统提供依据；3．了解常用的能流分析方法：统计分析法、输入—输出法和过程分析法等。
二、实验性质和学时1. 实验性质：必修2. 实验学时：3学时三、方法和步骤1．确定研究对象和系统的边界根据研究目的不同，农业生态系统的研究对象可以是单独的一个农田系统、林木系统、畜禽系统或鱼塘系统。
也可以是一个由作物、畜禽、林木、桑园、茶园、果园、鱼塘等亚系统构成的完整的农业生态系统。
系统的边界可以是国家、省、地、县、乡、村的自然疆界（道路、田埂、沟渠、河流、分水岭等），或者是占有的田地、山场和边界，进入边界的能量和物质统称为输入，移出边界的物质和能量称为输出。
2．确定系统的组成成分及相互关系(1)明确系统的生产者、消费者和分解者农业生态系统的生产者包括各种大田作物、蔬菜、桑树、果树、竹木、水草、野草等。
消费者包括牛、羊、猪、兔、鸡、鸭、鹅、蚕、蜂、鱼类等，分解者主要是存在于土壤、有机肥、塘泥、河泥中的微小生物，以及可用于食物生产的食用菌类等。
在划分组分（即亚系统）时，根据研究工作的要求，可粗可细。
例如，生产者组分可以把性质相近的并在一起，如农作物、林果木和草类分别划分为三个组分。
(2)在组分确立后，分别确定各亚系统的输入和输出项目对于生产者亚系统的输入，包括太阳辐射能和燃油、电力、农业机械、化肥、农药、除草剂等各种工业辅助能以及人畜力、秸秆、有机肥料等可再生生物能；输出则包括主要目的产品—粮食和收获的秸杆等。
对于畜牧业亚系统来说，输入部分有饲料、饲草、畜牧机械、管理畜牧的人工、畜舍和棚圈等建筑物形式的能量输入部分；其输出部分则有肉、奶、蛋、皮、毛等畜产品以及畜力和粪便等。
在各亚系统中，有对系统外部的输出，也有其它系统的输出。
农业生态系统能量转化
就一般生态系统而言，能量流动主要以绿色植物转化固定太阳能为贮 存在其有机体内的化学潜能，然后沿着食物链不同营养级流动，被进一步 转化为其他的有机体化学潜能以及伴随着的热能散失。由于生态系统中往 往存在由多条食物链交错构成的复杂食物网营养关系，捕食食物链、腐生 食物链，甚至寄生食物链同时存在。因此，生态系统的能量流动是沿着长 短不一的多条路径同时进行的 。
农业生态系统的初级生产主要包括农田、草地和林 地等的生产。
根据热力学第一定律，生态系统初级生产过程中的能量 平衡关系可表示为：
Q+q =α(Q+q) + 为太阳直射辐射量； q为太阳散射辐射量； α为辐射反射率； S为下垫面长波辐射和大气 长波辐射之和；
生态金字塔
第二节 农业生态系统能量流动的途径 与转化效率
一、农业生态系统能量流动的途径
二、农业生态系统的能量转化
三、农业生态系统的能量转化效率
四、农业生态系统人工辅助能的投入与转化效率
五、农业生态系统人工辅助能的合理投入与能流 方向的调控
一、农业生态系统能量流动的途径
1. 生态系统的能量流动途径
一、农业生态系统能量流动的途径
基本路径：
1. 有机物质内的化学能，沿着牧食食物链，通过取食关系被下一营养 级生物摄入体内，被转化为不同类型的生物质化学能。
2. 在能量转化过程中，每一营养级均有一部分生物质能以遗体、残体 及排泄物等形式直接进入腐生食物链，被分解或者降解。
3. 通过呼吸作用以热的形式释放到环境中。
农业生态系统还需要投入大量的人工辅助能量（artificial auxiliary energy），以提高食物链能量转化效率和系统的生产 力，满足人类的需要。
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代号或表达式 Symbol or expression
R N F
R1 I= R+ N
太阳能值ΠEsej Solar emjoules
6620 228
1482
14452 6848
项 目 Items 总辅助能投入 总能值投入 能值产出 热带农产品 畜产品 渔产品 总能值产出
代号或表达式 Symbol or expression
×175818mmΠɑ×10 - 3 ×1000kgΠm3 ×918mΠs2 ×8888 = 14170 ×1020 sej
雨水化学能值 = 雨水化学能量 ×太阳能值转化率 = 农业用地面积 ×平均降雨量 ×雨水的吉布斯自由能 ×密度 ×太阳能 (4)
值转换率 = 3120 ×1010 m2 ×175818mmΠɑ×10 - 3 ×4149 ×103JΠkg ×1000kgΠm3 ×15444 = 39110 ×1020 sej
3 实例分析
海南省农业能值投入2产出状况见表 2 。环境资源能值和购买能值投入分别占能值利用率的 30 %和 70 %(见表 3) ,表明环境资源对海南省农业贡献很大 。可更新资源能值包括可更新的自然环境资源能值和 有机能能值 , 是海南省农业持续发展的关键因素 。在可更新有机能能值 (人力 、有机肥) 中人力投入比例为
表 2 海南省农业能值投入2产出状况( 1994) Tab. 2 Input and output of agricultural emergy of Hainan in 1994
项 目 Items 能值投入 可 更新环境资源 (阳光 、雨水 、海潮) 不可更新环境资源 (表土层损失) 不可更新的工业辅助能 (化肥 、农药 、电力 、机械) 可 更 新 的 有 机 能 ( 人 工 、有 机 肥 ) 环境资源总投入
1 基本概念与原理
能值 ( Emergy) 指任何物质 (或能量) 所包含的另 1 种能量的数量 。太阳能是最原始的能源形式 ,故实际 应用中以太阳能值为统一标准来衡量不同类别的能量 。任何资源 、商品或劳务在形成过程中均直接或间接 利用太阳能量 ,即其具有的太阳能值 。能值单位为太阳能焦耳 ( Solar emjoules ,缩写为 sej) [2] 。太阳能值转换 率 ( Solar t ransformity) 即单位能量 (或物质) 所含的太阳能量 ,单位为 sejΠJ (或 sejΠg) [2] 。它是度量某种能量 (或物质) 能质的尺度 ,能值转换率越高 ,表明该种能量 (或物质) 的能质越高 ,在能量系统中的等级阶层也越 高 。如太阳光能值转换率最低为 1 ,风能为 663 ,雨水势能为 8888 等 ,逐级递进 。人类社会 、自然界的一切物 质皆遵循能量等级原理 ,太阳能值转换率的差异从本质上揭示了不同类别的自然物和产品存在质的差别的 内在原因 。利用太阳能值及太阳能值转换率等指标衡量资源环境对经济的贡献有其客观合理性 。
太阳光的转化形式 ,只取其最大 1 项雨水化学能。海潮则由月亮和太阳对地球引力所引起 ,与太阳光性质不
同 ,也应计入 ,故表 1 中可更新资源只取雨水化学能和海潮能。目前农业生态系统能值分析指标主要有环境资
源能值Π总能值 、购买能值Π总能值 、可更新环境能值Π环境总能值 、净能值产出率 、能值投入率和环境承载力等 。
表 1 海南省农业可更新环境资源能值投入评价( 1994) Tab. 1 Input valuation of agricultural emergy of rebirt h
environment and resource part of Hainan in 1994
序 号 Order
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
Emergy analysis method of agro2ecosystem. ZHAN G Yao2Hui ( Qiongzhou University of Hainan Province , Wuzhishan 572200) , CJ EA ,2004 ,12 (3) :181～183 Abstract The concept and t heory of t he emergy analysis are stated in t his paper. And t he application of t he step and cal2 culating met hod of emergy analysis in agro2ecosystem , t he index system of emergy analysis in agro2ecosystem , and t he sig2 nificance of emergy analysis on t he assessment and quantification of t he value of resource and environment are also dis2 cussed. Key words Emergy analysis , Index system , Agro2ecosystem , Assessment and quantification of t he value of resource and environment
海潮能值 = 海潮能量 ×太阳能值转换率 = 大陆架面积 ×015 ×潮汐量 ×高度2 ×重力加速度 ×011 = (5)
21252 ×1011 m2 ×015 ×706OΠɑ×(112m) 2 ×1025kgΠm2 ×918mΠs2 ×011 ×23564 = 27110 ×1020 sej
为避免重复计算 ,根据能值理论 ,同一性质的能量投入只取其最大值。风能、雨水化学能和雨水势能都是
U = F + R1 T= I+ U
太阳能值ΠEsej Solar emjoules
15936 22782
Y1 Y2 Y3 Y = Y 1 + Y 2 + Y 3
13799 3770 2685
20254
第 3 期 张耀辉 :农业生态系统能值分析方法
183
94 % ,有机肥投入比例为 6 % ,人力投入占绝对优势 。诸多 因素表明海南省农业处于以传统农业为主 ,逐渐向现代农业
能值分析是美国著名生态学家 Odum H. T. 在能量系统分析基础上创立的新理论和新方法 ,不仅克服了 传统能量分析中不同类别不同性质的能量难于比较和加减的问题 ,且从全新角度分析资源环境在农业生态 系统中的作用 ,为准确评价资源环境价值提供了科学依据 。本研究以海南省农业为例说明农业生态系统的 能值分析方法 。
第 12
200
卷第 4年
3 7
期 月
中国生态农业学报
Chinese Journal of Eco2Agricult ure
Vol. 12
J uly ,
No. 3 2004
农业生态系统能值分析方法
张耀辉
(海南省琼州大学 五指山市 572200)
摘 要 阐述了能值分析理论基本概念和原理及其具体分析步骤 ,能值计算方法在农业生态系统的应用 、农业生 态系统能值分析指标体系内容及其对资源环境价值评价和量化的意义 。 关键词 能值分析 指标体系 农业生态系统 资源环境价值评价与量化
收稿日期 :2003207206 改回日期 :2003208216
182
中 国 生 态 农 业 学 报 第 12 卷
的能流 、物流和货币流 ,而能量分析仅计算分析系统部分能流量[2] 。农业生态系统从能量分析发展到能值分 析在理论和方法上都是一个重大飞跃 。农业生态系统作为人类生存的最基本系统 ,对其结构和功能进行分 析 、对资源环境价值进行评价和量化有利于加强人们对农业资源环境的认识和保护意识 ,对我国乃至世界农 业生态系统研究都具有深远意义 。
1129kgΠm3 ×3120 ×1010 m2 ×12195m2Πs ×(3193 ×10 - 3 mΠs·m) 2 ×311536 ×107 sΠɑ×663 = 1172 ×1020 sej
雨水势能能值 = 雨水势能能量 ×太阳能值转换率 = 农业用地面积 ×平均海拔高度 ×平均
(3)
降雨量 ×密度 ×重力加速度 ×太阳能值转换率 = 3120 ×1010 m2 ×300m
表 1 能值计算式为 :
太阳光能值 = 光辐射能量 ×太阳能值转换率 = 农业用地面积 ×太阳辐射强度 ×太阳能
(1)
转换率 = 3120 ×1010 m2 ×104 ×1104 ×106 ×411868JΠcm2 ·ɑ= 1319 ×1020 sej
风能值 = 风能量 ×太阳能值转换率 = 高度 ×空气密度 ×农业用地面积 ×涡流扩散系数 ×风速梯度变化率2 = 1000m × (2)