第十一章.可再生资源的最优利用(资源环境经济学-中国地质大学,汪安佑)分析

• 上述方程式称为逻辑斯谛（Logistic）增长模型，见下图的S型曲线: • 通过求解上述方程，逻辑斯谛增长模型也可表示为：
4、随机增长模型
• 由于种群个体之间存在差异，加之环境因素的影响，种群的数量动态变化 是随机变化的。 • Pielou提出了考虑随机因素的种群动态模型。 • 在种群数量为N时，设在△t的时间内： – 有一次繁殖的概率为Nλ△t+No(△t)； – 有一次死亡的概率为Nμ△t＋No(△t)； – 在△t时间内发生两次以上事件的概率认为是可忽略的。 • 则有：PN（t＋△t）
3、逻辑斯谛（Logistic）模型
• 受环境中食物、空间或其他可供资源的限制，种群数量将趋于一有限值。 • 这种限制由特定环境条件下的资源条件来确定，称之为载容量。 • 自然种群的载容量大小，在很大程度上，也由一定环境条件下的资源水平 所确定。 • 用K表示载容量，则指数型的增长模型可以变为：
– 式中：N为种群数量；r为种群内禀增长率；K为负载容量。
讨论题：
• 1、山东省开发食用菌这种可再生资源的意义 和启示？ • 2、总结山东省开发食用菌的规律或模式？ • 3、可再生资源开发利用的原则？
专题：生物资源
云南香格里拉生物 资源：松榕
贵州是生物资源的宝库，品种多，价值高， 是我国重要的生物种源地和著名的四大中药 材产区之一。属国家一级保护树种的有银杉、 珙桐、秃杉、杪椤等，属国家一级保护动物 的有黔金丝猴、华南虎、黑颈鹤等15种。梵 净山、茂兰、"百里杜鹃"、赤水竹海等60多 个自然保护区和森林公园，为保护环境和生 物多样性发挥了巨大作用。
二、可再生资源的生态增长模型
（一）影响可再生资源种群增长的因子
内部因子:繁殖力和死亡率。 外部因子: 生物因子：指竞争者或捕食者。 非生物因子：指物理环境方面的约束，如光、水温、海流等。
（二）可再生资源的种群生态增长过程
为了解释种群生态增长的过程，我们有两个假设： 假设外部因子对种群的增长没有影响，只探讨内部因子对种群的增长； 假设种群的数量因出生和迁入而增加，因死亡和迁出而减少。 种群在数量上发生的变化可以用下式来表达： ① △N=Nt+1-Nt=B+I-D-U B、I、D和U分别为在时间t到t+1内出生、迁入、死亡和迁出的种群数 量； N为在时刻t时种群的数量。
世界生物产业
• 2005年，美国的生物技术企业获得320亿 美元的资金，创下了历史记录； • 其中融资170亿美元，合作资金150亿美 元 • 打破了2004年109亿美元的历史记录。 • 2005年，美国生物技术产业融到了70亿 美元的风险资金，比2004年增加了20亿 美元。
新竹生物医学园
生物产业
• 和若干生物产业基地，组织实施优质高产生物育种、 重大疾病药物、中医药、绿色生物制造等九大专项。
讲授重点
• • • • • • 可再生资源的涵义与类型 可再生资源的生态增长模型 可再生资源开发应考虑的因素 不同环境下待开发种群数量动态的基本特征 可再生资源开发利用的决策模型 渔业资源经济学
一、可再生资源的涵义与类型
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首届中国生物产业大 会在石家庄开幕
• 我国生物产业的发展方针：坚持“科学谋划、及早部 署；体制创新、国际合作；重点突破、集聚发展“。 • 努力推进投融资、创新和政策法规三大体系建设 • 加快实施全民健康、生物兴农和创新创业三大工程
• 重点发展生物农业、生物医药、生物制造、生物能源、 生物环保和生物服务六个产业领域
资源环境经济学
第11章
可再生资源的 最优利用
教授
中国地质大学（北京） 汪安佑
本讲计划
• • • • • 案例讨论 专题：生物资源 讲授重点 科研选题 课后思考
案例讨论：山东省利用秸秆栽培食用菌
• 食用菌以其“天然、营养、保健、味道鲜美”而著称，自古以 来就被誉为“山珍”，是二十一世纪人类继植物性食物、动物 性食物之后的第三大食物来源。 • 食用菌生产具有“不与农争时，不与人争粮、不与粮争地、不 与地争肥、占地少、用水少、投资小、见效快”等特点，能把 大量废弃的农作物秸秆转化成为可供人类食用的优质蛋白与健 康食品，其培养废料（菌糠）又是良好的农业有机肥料，是延 长农业产业链和生态农业的重要组成部分，并可安置大量农村 剩余劳动力。 • 山东省是秸秆出田量最多的省份之一，秸秆资源非常丰富。全 省每年生产可利用的农作物鲜秸秆数量总计为9526.94万吨。 若按照秸秆露天堆放储存时的平均含水率17%计算，作物秸秆 总量为7036.15万吨，综合利用率在60.4%左右，另外，还有 近40%的剩余秸秆资源得不到科学利用。大部分被焚烧，造成 了大气污染、土壤矿化、火灾事故等大量的社会、经济和生态 问题，引起了全社会的广泛关注。
对一个单种种群来说，I和U可取值为0，则式①可变为：
② Nt+1-Nt=B-D – 种群中出生和死亡的总数均为种群个体数量的函数。 – 因而有B＝bNt和D＝dNt，其中b和d分别为种群的繁殖率和死亡率，也 就是说，b为每一个体能生产或繁殖的新个体数，d为给定时间内个体 死亡的概率。
则（11-2）式可变为：
（二）可再生资源的类型
1、可再生商品性资源
1）可再生商品性资源:指财产权可以确定，能够被私人所有和享用，并能在市 场上进行交易的可再生资源。 2）特点 – 财产权明确 – 专有性 – 可转让性 – 可实施性
2、可再生公共品资源
1）可再生公共品资源:指不为任何特定的个人所拥有，但是却能为任何人所享 用的可再生资源。如公海鱼类资源等。 2）特点 – 无排他性 – 非专有性 – 易过度开发
＝PN-1（t）（N-1）(△t)+PN（t）[1-Nλ△t-Nμ△t]+PN+1（t）μ（N+1）△t变为：dPN（t）/dt
=－N（λ+μ）PN（t）+（N-1）PN-1（t）+μ（N+1）PN+1（t）
• 假设在t=0时，种群的大小为No，则在t时种群大小的期望值为：
（一）可再生资源的涵义 1、可再生资源的概念
可再生资源:指能够通过自然力保持或增加蕴藏量的自然资 源。 例如森林、鱼类、农作物以及各种动植物等自然资源。
2、可再生资源的基本特征
第一，可再生资源是资源本身具有一定的可再生和自我恢 复的能力，但是这一能力是有限度的，并不是无限的。 第二，可再生资源的可持续性受到人类利用方式的影响。 第三，可再生资源具有可储藏性。
• 山东省食用菌产业得到快速、持续、健康发展，已发展成为种植业中继粮、 棉、油、菜、果之后蓬勃兴起的第六大产业。 • 2005年全省食用菌总产量达130万吨，比2000年的72万吨提高了80.6%； 总产值60亿元，比2000年的26.19亿元提高了129.1%，出口额1.2亿美元， 比2000年的4863万美元提高了150%；消耗农作物秸秆、农产品下脚料、 废弃枝条和木屑等农业废料221.3万吨，比2000年的109.1万吨，提高了 102.8%； • 涌现出一批如莘县、定陶、惠民、新泰、邹城、武城、牟平、苍山、栖霞、 淄川、利津、莒县、台儿庄、滕州、临朐、寿光、齐河、历城、文登、鱼台 等年总产值超过2亿元的食用菌主产县 • 建成了以烟台九发、聊城奥登、泰安天野、菏泽利得尔、济南奥利、济宁华 源、淄博七河、滨州科力等20多家国家级、省级大型食用菌龙头加工企业 • 带动了全省300万农民致富，菇农户均增收8000元。 • 2003年12月14日，胡锦涛在视察我省定陶县马集镇双孢菇生产基地时，对 该县以食用菌为突破口，努力增加农民收入的做法给予了充分肯定。
2、指数增长模型
• 在一些种群中，有机个体几乎是连续繁殖的，没有特殊的繁殖期间。在这 种情形下，种群大小的变化可用微分方程来表示： – dN／dt=（b-d）×N – dN／dt表示种群数量在很短的时间间隔的变化； – b和d表示为在相同时间内每一个体的生殖率和死亡率； – r表示生殖率与死亡率之差。 • 则上式可表示为： – dN／dt＝r×N • 结果分析： – 如果r>0，则种群数量将增加； – 如果r<0，则种群数量减少； – 如果r=0，则种群数量维持不变。 • 此外，等式（11-7）还可以表示为： – N为时刻t时的种群数量。
③ Nt+1-Nt=（b-d）Nt
结果分析：
– 如果b>d，即繁殖率大于死亡率，则种群数量将增加； – 如果b<d，即死亡率大于繁殖率，则种群数量减少。
（三）可再生资源的生态增长模型
几何增长模型、指数增长模型、逻辑斯谛增长模型、随机增长模型等。
1、几何增长模型
• 几何增长模型:指假设种群大小的变化率为一常数，而与分布密度无关而建立的种群 增长模型。 • 符合几何增长模型的种群中，每代只繁殖一次，而母体繁殖后便死亡。 • 假设每一平均个体能产生R0个子代，将R0定义为每一代的净增长率，R0为： – R0=N t+1／N t • 将上式进行递推： – 第1代的数量为：N1=R0×N0 – 第2代的数量为：N2＝R0×N1= R0² ×N0 – 则：第t代的种群数量为： • 结果分析： – 如果R0>1，则种群数量将会随时间增加而增加； – 如果R0<1，则种群数量将会随时间增加而减少； – 如果R0=1，种群的数量将保持不变。
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2000年—2003年美国生物柴油的产量
生物柴油原料—文冠果
• 山东省传统的食用菌栽培多用木屑和棉籽皮，利用秸秆作为基料栽培食用 菌，大大增加了食用菌生产原料的来源，极大地节约了木屑与棉籽壳资源， 避免了过度砍伐木材等问题，对生态保护具有十分重要的作用。 • 同时，生产鲜菇后剩余的蘑菇糠是一种富含营养的菌体蛋白饲料，也可作 为优质有机肥还田。 • 这项技术的应用推广，使农业资源多级增值，既可大量利用作物秸秆，减 少环境污染，又可增加农民收益。 • 如2005年，全省用于食用菌生产利用秸秆221.3万吨，产菇后的培养废料 （即菌糠）达110多万吨，如果全部用作肥料，肥效可相当于100%碳肥约 190.4万吨，100%氮肥2.56万吨，22万公斤复合肥或800万吨的优质土杂 肥。 • 若利用出菇后的菌糠低温发酵技术，在配料时，适当添加尿素、麸糠等， 利用大棚低温发酵，还可直接获得粗蛋白含量在18-20%的无污染的高蛋白 饲料。菌糠饲料利用后再次进入新的生物循环，形成了多梯级循环、多层 次搭配、多效益统一和生物多次利用的物质和能量体系，有效地延长了食 物链和生态链。半亩地的菇棚，每年将消耗15-20亩作物秸秆，产生1万公 斤的鲜菇，形成2万元左右的产值效益。