能值分析

380000 270000 66000 1.70E+06 8.30E+04
4.98E+16 2.42E+14 3.94E+15 9.21E+14 1.38E+16 7.38E+16
9.86E+03 4.79E+01 7.80E+02 1.82E+02 2.73E+03 1.46E+04
系统反馈能量(R0)
第(7)条指标能值/环境可持续指标(E/ESI)为本文 设立的新能值指标，定义为能值自给率 ( ESR)和 净能值产出率(EYR)的乘积与环境负载率(ELR)的 比值。能值自给率 ( ESR)表征系统的自组织能力， ESR越高说明系统的自组织能力越强；净能值产 出率(EYR)表征系统的能值效益，EYR越高说明 系统的能值效益越高；环境负载率(ELR)表征系 统对环境的压力，ELR越高说明系统对环境的压 力越大。能值/环境可持续指标(E/ESI)则是表征 系统在能值效益、对环境的压力和系统自组织能 力3个方面的一个综合指标，E/ESI越高则说明系 统的自组织能力越强、能值效益越高、对环境的 压力越小，进而说明了系统的可持续发展能力越 强。
(2) 绿草荡有机农场循环型农业系统的能值 投资率(EIR)为1.52，低于常规农业生产系 统。表明采用循环农业模式的水稻生产系 统的经济投资率低，需要购买的能值少， 因此理论上绿草荡有机农场生产的水稻的 产品竞争力应高于常规农场采用非循环模 式生产的水稻。
(3) 绿草荡有机农场循环型农业系统的净能 值产出率(EYR)为2.04，高于常规农业生产 系统。说明采用循环农业模式的水稻生产 系统的能值利用效率高于常规农业生产系 统，能够产生更高的经济效益。
小计
5.80E+16
1.15E+04
项目和项目编号 可更新的有机能（R1） (11)人力与管理 (12)有机肥 (13)种子 (14)鸭苗 (15)饲料 小计
原始数据(J)
能值转换率（sej/J）
太阳能值(sej)
宏观经济价值 (US$)
1.31E+11 8.96E+08 5.97E+10 5.42E+08 1.66E+11
研究方法 在绿草荡有机农场选取典型的循环农业 生产模式，以一个完整的生产年度为界限， 对2005-2006年度有机水稻生产过程中各种 投入、产出进行详细的记录，并加以计算。
农业生产流程图
05年9月下旬水稻收割前播种绿肥紫云英，10月中 旬开始收割水稻，至06年4月上旬翻耕绿肥，5月 中旬开始水稻播种育秧，6月中旬移栽，移栽20天 后开始放鸭下田，直至8月中旬水稻孕穗期为止， 10月中旬开始收割水稻。收割后水稻秸秆一部分 还田，另一部分加工成饲料喂养鸭子，再把鸭粪 收集添加到猪饲料中喂猪，最后收集猪粪在发酵 池中进行发酵，通过三相分离的技术产生沼气、 沼液和沼渣，沼气作为一种清洁能源以供农民的 生产、生活之用，沼液作为农药的替代品能够有 效的防治水稻的虫害，而沼渣则作为一种有机肥 还田用来保持土壤的肥力水平。
(21)沼气
总产出
1.02E+12
23000
2.34E+16
2.42E+17
4.64E+03
5.36E+04
上表相关说明：
可更新环境资源（R）包括太阳能、风能、河流势能、
雨水化学能、雨水势能和地球旋转能，根据试验所在 地的年均太阳能辐射量和年均降雨量计算，但由于太 阳能、风能、河流势能、雨水化学能、雨水势能和地 球旋转能都具有相同来源，仅取数值最大者河流势能 以免重复计算。 第(6)项表土层净损失以整个有机农场每年水土流失的 N为68.0kg/hm2进行估算，土壤全N为0.139%，有机 质含量为2.28%,整个农场的表土层净损失估算为 68.0kg/hm2 * 30 hm2 / 0.139% * 2.28% * 5400kcal/kg *4186J/kcal = 7.59E+11J。 其余各项则是根据农场全年生产的记录数据，参考能 值理论的相关公式进行计算。
研究地区概况 研究地点绿草荡有机农场位于扬州市宝应县西 安丰镇（东经119 o20/，北纬33 o10/），有机水 稻种植面积30hm2，地势平坦，土壤ＰＨ7.0-7.5， 有机质1.5-2.0%，气候温和湿润，四季分明，日 照充足，雨水充沛，呈北亚热带季风性湿润气候 特征，适合水稻的生长。平均全年日照数2080h， 常年平均气温14.4℃，最冷月(1月)均温2.6℃，最 热月(7月)均温 26.4℃，无霜期220d，≥10℃积温 为2483℃,年平均降雨量966mm，年均太阳辐射 约465KJ/cm2。
1: 绿肥种植, 2: 水稻种植, 3: 鸭养殖, 4:猪养殖
绿草荡有机农场能值系统图解
由上图所示，不仅可以看出整个系统的能值输入 与能值输出，也可以看出系统内部的能值流动。 绿肥固氮产生的能值全部提供给水稻的种植与生 长，并没有能值产出进入市场；水稻生产稻谷作 为进入市场的产出能值，水稻秸秆通过粉碎，一 部分还田给下一季度绿肥生长提供能值，另一部 分经过加工添加到鸭子和猪的饲料中用来养殖鸭 子和猪；养鸭则通过鸭子食用稻田的杂草、捕食 田间的害虫获得能值，通过排除粪便等向稻田输 入能值，并且鸭棚里的鸭粪还经过加工添加到猪 饲料中；最后收集猪粪在发酵池中进行发酵，通 过三相分离的技术产生沼气、沼液和沼渣，沼气 是清洁能源，沼液用来防治水稻虫害，沼渣用来 还田增强土壤肥力。
绿草荡有机农场循环型农业 系统的能值分析
作者：丁公辉 指导教师：席运官、钦佩 时间：2007.03.13
能值分析是以同一客观标准──太阳能值， 来衡量不同类别不同能质的能量所拥有的 真实价值和数量关系的方法。应用能值分 析方法，把生态环境系统和人类社会经济 系统结合起来，定量地分析系统中自然资 源和人类投入对系统的贡献，通过对系统 中的能量流、物质流、货币流、信息流的 能值转换，为资源的合理利用、经济发展 方针的制定提供了一个重要的度量标准 。
通过把宝应县绿草荡有机农场循环型农业 生产系统的能值分析的指标数据（2005年） 和上海市崇明岛跃进农场常规非有机水稻 生产系统的指标数据（2003年）相对比， 可以看出有机循环农业生产系统的能值效 益、可持续发展能力和系统自组织能力明 显高于常规农业生产系统，并且有机循环 农业生产系统对环境的压力明显低于常规 农业生产系统，具体分析比较如下：
(4) 绿草荡有机农场循环型农业系统的环境 负载率(ELR)为0.84，明显低于常规农业生 产系统。充分显示出循环农业生产系统以 可再生能源投入为主的生产特征和对环境 负荷小的优势，而常规农业生产系统以投 入不可再生资源为主，生产过程中存在高 强度的能值利用，对环境的压力较高。
(5) 绿草荡有机农场循环型农业系统的能值 可持续指标(ESI)为2.43，明显高于常规农 业生产系统。说明采用循环农业模式的水 稻生产系统是一种可持续发展的农业生产 系统，系统的产出能值反馈量大，自组织 能力高。相反常规的农业生产系统过度依 赖化肥和杀虫剂、除草剂的施用，是一种 高资源消耗型的生产系统，并且对于自然 环境不可避免的产生破坏，是一种非可持 续性的生产系统。
(16)秸秆
(17)绿肥 小计
8.31E+10
1.52E+11
9.50E+04
9.50E+04
7.89E+15
1.44E+16 2.23E+16
1.56E+03
2.8源自文库E+03 4.42E+03
总投入（T）
2.31E+17
4.57E+04
产出（Y） (18)水稻 (19)鸭子 (20)猪 2.52E+12 6.33E+09 5.34E+09 8.30E+04 1710000 1980000 2.09E+17 1.08E+16 2.70E+16 4.14E+04 2.14E+03 5.35E+03
指标项
表达式
数值I
数值II
数值III
能值自给率( ESR) Emergy self-supporting ratio
(R+N)/T
0.32
0.34
0.19
能值投资率(EIR) Emergy investment ratio
(F+R1)/ (R+N)
1.52
1.71
4.26
净能值产出率(EYR) Emergy yield ratio
全年的生产过程中不使用任何化学合成的农药、 化肥等农用化学品，通过施加绿肥、有机肥和秸 秆还田等措施来培肥土壤，通过稻鸭共作以及使 用植物源和生物农药来防治病虫草害发生。
能值分析 通过调研绿草荡有机农场05-06年度的 投入和产出数据，并收集当地相关的气象 数据，绘制出绿草荡有机农场的能量系统 图。
Y/(F+R1)
2.04
1.82
1.16
环境负载率(ELR) Environmental loading ratio
(F+N)/(R+R1+R0)
0.84
0.87
4.75
能值可持续指标(ESI) Emergy-based sustainable index
EYR/ELR
2.43
2.09
0.24
系统产出能值的反馈率(FYE) feedback ratio of yield emergy
(1) 绿草荡有机农场循环型农业系统的能值 自给率（ESR）为0.32，高于常规农业生 产系统。说明采用循环农业模式的水稻生 产系统的自我维持的能力高于常规农业生 产系统,由于采用有机生产方式，不施用化 学肥料，而通过种植绿肥紫云英以及水稻 秸秆还田、鸭粪猪粪发酵后还田等措施来 保持土壤的肥力水平，整个农场全年只是 施用了少量的有机肥，使总投入能值明显 降低。
能值/环境可持续指标(E/ESI) Emergy/ Environment sustainable index
R0/(F+R1)
0.17
0.14
0.01
ESR*EYR/ELR
0.78
0.71
0.05
数值I各项指标是笔者所调研的宝应县绿草 荡有机农场循环型农业系统的能值分析的 指标数据；数值II是上海市崇明岛跃进农场 稻鸭共作模式下有机水稻生产系统的指标 数据；数值III是上海市崇明岛跃进农场常 规非有机水稻生产系统的指标数据。数值II 与数值III由国家环保总局南京环境科学研 究所席运官研究员提供。
在能值分析表中依次列出项目编号和名称、 原始数据、能值转换率、太阳能值和宏观 经济价值，计算：
可更新自然资源能值（R） 不可更新自然资源能值（N） 不可更新工业辅助能值(F) 可更新有机能值(R1) 系统反馈的能值(R0) 系统的总投入能值(T) 系统的产出能值(Y)，
1.89E+12
1.12E+12 5.39E+11
15444
8888 29000
2.92E+16
9.95E+15 1.56E+16 2.92E+16
5.78E+03
1.97E+03 3.09E+03 5.78E+03
不可更新环境资源（N）
(6)表土层净损失 小计 7.59E+11 62500 4.74E+16 4.74E+16 9.39E+03 9.39E+03
项目和项目编号
原始数据(J)
能值转换率（sej/J）
太阳能值(sej)
宏观经济价值 (US$)
可更新环境资源（R） (1)太阳能 (2)风能 1.02E+16 1.57E+12 1 663 1.02E+16 1.04E+15 2.02E+03 2.06E+02
(3)河流势能
(4)雨水化学和势能 (5)地球旋转能 小计
不可更新工业辅助能（F） (7)机械 (8)燃油 (9)电力 (10)有机肥 6.53E+03$ 5.10E+10 1.28E+11 1.95E+10 7500000 66000 159000 66000 3.30E+16 3.37E+15 2.04E+16 1.29E+15 6.53E+03 6.66E+02 4.03E+03 2.55E+02
主要能值指标
(1)能值自给率(ESR)=环境的无偿能值(R+N) /总投入
能值(T); (2)能值投资率(EIR)= 经济的反馈能值(F+R1)/环境的无 偿能值(R+N); (3)净能值产出率(EYR)= 系统产出能值(Y)/经济的反馈 能值(F+R1); (4)环境负载率(ELR)= 系统不可更新能值总量(F+N)/可 更新能值总量(R+R1+R2); (5)能值可持续指标(ESI)=净能值产出率(NEY)/环境负 载率(ELR); (6)系统产出能值反馈率（FYE）= 系统产出能值反馈 量(R2)/经济的反馈能值(F+R1); (7)能值/环境可持续指标(E/ESI)=能值自给率 ( ESR)* 净能值产出率(EYR)/ 环境负载率(ELR);