本文作者：周海川 作者單位：中國人民大學(xué)農(nóng)業(yè)與農(nóng)村發(fā)展學(xué)院

計(jì)算說明①

在進(jìn)行能值指標(biāo)計(jì)算時(shí)，由于太陽能、風(fēng)能、水化學(xué)能、雨水重力勢能是相同自然現(xiàn)象共同的產(chǎn)物，為了避免重復(fù)計(jì)算可更新自然資源的投入，故只取能值最大的能值，取雨水化學(xué)勢能。同時(shí)對于只占整個(gè)系統(tǒng)能源總量的５％以下的能源進(jìn)行忽略［２］。在計(jì)算勞動(dòng)力、沼氣的設(shè)備等由市場定價(jià)的投入時(shí)所用到的能值貨幣比率直接取Ｌａｎ［７］計(jì)算出的中國的能值貨幣比率，這并不妨礙本研究。計(jì)算時(shí)用到的相關(guān)草谷比、能量折算系數(shù)來自崔明等［８］、陳阜［９］、卞有生［１０］的相關(guān)文獻(xiàn)，能值轉(zhuǎn)化率如表１所示。為了對比循環(huán)農(nóng)業(yè)實(shí)施前后能值轉(zhuǎn)化率、可更新率等指標(biāo)的變化，我們將循環(huán)農(nóng)業(yè)實(shí)施前３個(gè)村的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和銀河公司當(dāng)成分離的系統(tǒng)，彼此之間物質(zhì)、能量的循環(huán)數(shù)量極小；將實(shí)施循環(huán)農(nóng)業(yè)后的３個(gè)村納入銀河整體的循環(huán)農(nóng)業(yè)體系。文中所用的購買能值的原始數(shù)據(jù)如表２所示，其中發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)前３個(gè)村種植業(yè)的每年每畝物質(zhì)投入由表３的上面部分（４～１０列）給出，養(yǎng)殖業(yè)的每年每畝物質(zhì)投入由表３的中間部分（１１～１３列）給出。表３的下面部分（表１４列）給出的是銀河發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)后每年每畝物質(zhì)投入。在表３的最底部的產(chǎn)值是３個(gè)村種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)的總產(chǎn)出值。由于發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)后，銀河的產(chǎn)出包括商品豬５萬頭，鮮魚３０萬ｋｇ，湘蓮藕１６０萬ｋｇ，蔬菜４２５萬ｋｇ，水稻５０萬ｋｇ，優(yōu)質(zhì)水果７３０萬ｋｇ，年接待游客１０　０００人次，單位難以統(tǒng)一，故表中不予標(biāo)出。在計(jì)算３個(gè)村的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時(shí)，取的是２００５～２００７年平均值，由于３個(gè)村農(nóng)作物均實(shí)行兩季種植，且特定時(shí)間種植品種變化較小，所以用計(jì)入復(fù)種指數(shù)３年的平均耕種面積可以代替每年農(nóng)戶實(shí)際種植各種農(nóng)作物的面積。一些農(nóng)作物如玉米、花生、苧麻、茶葉等，由于數(shù)量太少且主要用于自家消費(fèi)，因而不予統(tǒng)計(jì)。所施的化肥按折純量計(jì)算，其中氮肥主要為尿素、碳銨，磷肥主要為過磷酸鈣，鉀肥主要為氯化鉀。畜力計(jì)算取能勞役的黃牛、水牛的數(shù)量計(jì)算（平均每４戶有１頭牲畜），農(nóng)家肥主要是廄肥，以牛、豬、羊、禽類各自排泄物的總量乘以有機(jī)質(zhì)和各種養(yǎng)分含量百分?jǐn)?shù)得出，作物秸稈用作生活燃料、牲畜飼草，直接或經(jīng)過漚糞還田的比例低，不計(jì)入有機(jī)肥。

實(shí)施循環(huán)農(nóng)業(yè)前后能值計(jì)算

為了計(jì)算方便，均折算為１ｈｍ２計(jì)算，表３是對循環(huán)農(nóng)業(yè)前水稻、小麥、棉花、蔬菜、柑橘、魚、豬（表３的第２～９列）和循環(huán)農(nóng)業(yè)后銀河（表３的第１０列）各個(gè)能值計(jì)算進(jìn)行匯總后按照能值來源進(jìn)行分類所得，詳細(xì)的能值計(jì)算過程均可向作者索取。　　通過對表３分析可以看到，銀河循環(huán)農(nóng)業(yè)的總能值投入為２．６７×１０１７　ｓｅｊ，大于任何分割的水稻、小麥、棉花、油菜、蔬菜、柑橘、魚、豬的生產(chǎn)系統(tǒng)的總能值。當(dāng)?shù)乜筛伦匀毁Y源（Ｒ）能值投入均為１．９２×１０１５　ｓｅｊ，其占總能值投入的比例為０．７２％，與發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)前種植業(yè)大于１０％的比例相比顯得很小，這主要是由于養(yǎng)殖業(yè)占總能值投入的比例過高導(dǎo)致的。當(dāng)?shù)夭豢筛伦匀毁Y源（Ｎ）為２．４１×１０１４ｓｅｊ，其占總能值投入的比例分別為０．０９％，說明了銀河在水循環(huán)系統(tǒng)節(jié)約了大量的用水。從系統(tǒng)外購買的工業(yè)輔助能（Ｍ）能值為１．７１×１０１７　ｓｅｊ，占總能值投入的比例為６４．０４％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)前的豬生產(chǎn)系統(tǒng)９０．１６％的比例，說明了銀河循環(huán)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)較發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)前的豬生產(chǎn)系統(tǒng)對購買能值的依賴性要小。在購買的能值投入中，飼料和糧食幾乎占到了總購買的能值投入的９０．３％，說明銀河的集約化的養(yǎng)豬場從外面購買了大量的飼料和糧食，但是值得注意的是，銀河并沒有購買化肥和農(nóng)藥。可更新有機(jī)能（Ｓ）能值投入為９．３２×１０１６　ｓｅｊ，占總能值投入的３４．９１％，其中政府補(bǔ)貼占可更新有機(jī)能（Ｓ）能值投入的０．２７％，部分來自政府對農(nóng)戶的農(nóng)業(yè)補(bǔ)貼，部分是政府對銀河沼氣工程的補(bǔ)貼。

能值指標(biāo)評價(jià)

將表３的能值投入產(chǎn)出和相應(yīng)的轉(zhuǎn)化率綜合并按照資源投入類型分類得到表４。其中可更新的物質(zhì)（ＭＲ）投入主要為農(nóng)家肥，由于當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶飼養(yǎng)生豬的飼料和糧食（主要為玉米）主要由購買獲得，故將其歸為不可更新物質(zhì)（ＭＮ）投入。而銀河循環(huán)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)對飼料和糧食進(jìn)行初加工，故計(jì)其２０％為可更新物質(zhì)投入，８０％為不可更新物質(zhì)投入。可更新的有機(jī)能（ＳＲ）投入主要包括人力和畜力，按照Ｌａｎ等人［７］的研究，計(jì)１０％的人力和畜力為可更新的投入。不可更新的可更新有機(jī)能（ＳＮ）投入主要包括人力畜力的９０％能值和政府補(bǔ)貼。　　（１）凈能值產(chǎn)出率藍(lán)盛芳等［１８］認(rèn)為，開發(fā)凈能值產(chǎn)出率低的資源會消耗更多能量和資源，因此只有在凈能值產(chǎn)出率高的資源使用完之后才會開發(fā)凈能值產(chǎn)出率低的資源。我們認(rèn)為凈能值產(chǎn)出率高的資源往往是原油、煤、天燃?xì)獾任廴颈容^高的資源，而低凈能值產(chǎn)出率的資源也有開發(fā)必要，沼氣作為銀河整個(gè)系統(tǒng)的主要能量來源，盡管其凈能值產(chǎn)出率僅為１．０４，但對于整個(gè)系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展具有重要作用。銀河循環(huán)農(nóng)業(yè)的凈能值產(chǎn)出率為１．２３，水稻、小麥、棉花、油菜、蔬菜、柑橘、豬、魚的凈能值產(chǎn)出率為１．１８、１．０７、１．１７、１．２６、１．１２、１．１５、１．０４、１．０２，這些值與巴西的大豆生產(chǎn)系統(tǒng)類似（其值范圍為１．１８～１．７８）［１５］。可以看出銀河循環(huán)農(nóng)業(yè)通過內(nèi)部的物質(zhì)能量循環(huán)，使得系統(tǒng)從外部購買的能值即使與發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)前分割生產(chǎn)系統(tǒng)一樣，也同樣能創(chuàng)造更多的產(chǎn)出。（２）能值轉(zhuǎn)化率能值轉(zhuǎn)化率（Ｔｒ）通過將系統(tǒng)總能值投入除以所有系統(tǒng)以聯(lián)合產(chǎn)品計(jì)量的能量得到。表４中水稻、蔬菜、湘蓮藕、魚、豬、電、沼渣、旅游作為銀河循環(huán)農(nóng)業(yè)的聯(lián)合產(chǎn)品輸出，擁有相同的能值轉(zhuǎn)化率（２５０　０００ｓｅｊ／Ｊ），低于蔬菜、魚、豬的能值轉(zhuǎn)化率，高于循環(huán)農(nóng)業(yè)前水稻、小麥、棉花、油菜、蔬菜、柑橘的能值轉(zhuǎn)化率。現(xiàn)有文獻(xiàn)中，養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化率通常為１　０００　０００ｓｅｊ／Ｊ，種植業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化率為１００　０００ｓｅｊ／Ｊ～３００　０００ｓｅｊ／Ｊ［２，１３，１５］，銀河循環(huán)農(nóng)業(yè)處于相關(guān)文獻(xiàn)關(guān)于種植業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)所在的范圍。在系統(tǒng)中，少量高能質(zhì)、高等級的能量需要大量低能質(zhì)、低等級的能量傳遞、轉(zhuǎn)化、維持；并且能值轉(zhuǎn)換率隨著能量等級的提高而增加，較高等級者具有較大的能值轉(zhuǎn)化率。銀河循環(huán)農(nóng)業(yè)能值轉(zhuǎn)化率非常低，即對低能質(zhì)、低等級的能量需要較少，表明其在能量轉(zhuǎn)換方面，比發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)前的魚和豬的生產(chǎn)系統(tǒng)更加有效，意味著銀河循環(huán)農(nóng)業(yè)能夠利用相同的能值創(chuàng)造更高的價(jià)值。（３）能值投資率能值投資率（ＥＩＲ）是經(jīng)濟(jì)購買的能值（ＭＮ＋ＳＮ）除以當(dāng)?shù)孛赓M(fèi)能值（包括可更新資源Ｒ和（ＭＲ＋ＳＲ）、不可更新能值資源Ｎ）的比例。與目前中文文獻(xiàn)不同，我們按照Ｏｒｔｅｇａ等［１５］、Ｃａｖａｌｅｔｔ等［１４］、Ｌｕ等［１６］的作法，考慮了從經(jīng)濟(jì)購買的能值是部分可更新的，因此計(jì)１０％的人力和畜力為可更新的投入，９０％人力和畜力為不可更新的投入。一個(gè)系統(tǒng)的能值投資率越低，說明該系統(tǒng)對外部經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的需求越小，而更多的依賴于自然環(huán)境［１８］。銀河循環(huán)農(nóng)業(yè)的凈能值產(chǎn)出率為４．３８，主要原因是實(shí)現(xiàn)了能量的循環(huán)利用，使得外部輸入的購買能值量變小。而發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)前由于其化肥、農(nóng)藥、動(dòng)力的投入都要更多的從外部系統(tǒng)購買，其能值投資率比較大。（４）可更新率如表４所示，銀河循環(huán)農(nóng)業(yè)的可更新率為１８．５１％，發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)前的豬和魚生產(chǎn)系統(tǒng)的可更新率僅為４．０６％和２．０３％。可以看出銀河循環(huán)農(nóng)業(yè)對系統(tǒng)外的不可更新資源的依賴性要遠(yuǎn)低于分割的豬和魚生產(chǎn)系統(tǒng)，一方面是分割的豬和魚生產(chǎn)系統(tǒng)的能值輸入中，不可更新資源比例要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于可更新資源輸入，其中豬飼料能值高達(dá)３．９４×１０１６ｓｅｊ，魚飼料能值高達(dá)８．３３×１０１６　ｓｅｊ，同時(shí)還需要電、煤這一部分能值輸入。另一方面，銀河循環(huán)農(nóng)業(yè)的生豬養(yǎng)殖盡管也依賴于外部的飼料、糧食輸入，但是銀河可以對系統(tǒng)內(nèi)的部分農(nóng)作物進(jìn)行加工，自行配置飼料，因此這部分有２０％是可以更新的資源，８０％是不可更新的資源，同時(shí)沼氣作為子系統(tǒng)的反饋能，在進(jìn)行整體系統(tǒng)的計(jì)算時(shí)，根據(jù)能值轉(zhuǎn)化率計(jì)算規(guī)則４，這部分不計(jì)入系統(tǒng)。水稻、小麥、棉花、油菜、蔬菜、柑橘的可更新率為１４．４８％、６．４２％、１３．８０％、２０．１１％、１０．７５％、１２．６５％，可以看出銀河循環(huán)農(nóng)業(yè)要比單獨(dú)的農(nóng)作物（除油菜）生產(chǎn)系統(tǒng)更加可持續(xù)，沼氣工程使得廢棄物豬糞和秸稈得以利用，增加系統(tǒng)的反饋能流，提高了系統(tǒng)可持續(xù)性。（５）環(huán)境負(fù)載率環(huán)境負(fù)載率是系統(tǒng)不可更新資源投入能值總量（Ｎ＋ＭＮ＋ＳＮ）與可更新能源投入能值總量（Ｒ＋ＭＲ＋ＳＲ）的比值。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)展要求環(huán)境資源付出代價(jià)，意味著這個(gè)發(fā)展將給予環(huán)境壓力。環(huán)境負(fù)載率可以作為評估生產(chǎn)系統(tǒng)的承載能力，Ｂｒｏｗｎ和Ｕｌｇ－ｉａｔｉ［１７］認(rèn)為，環(huán)境負(fù)載率為２或更小意味著生產(chǎn)過程對環(huán)境壓力微小，因?yàn)樯a(chǎn)過程將被更大范圍環(huán)境予以“稀釋”；環(huán)境負(fù)載率為３～１０意味著生產(chǎn)過程對環(huán)境中等程度的壓力；環(huán)境負(fù)載率大于１０意味著生產(chǎn)過程對環(huán)境壓力巨大，這是因?yàn)榧鄣牟豢筛履苤翟谙鄬^小的地域環(huán)境大量流動(dòng)將產(chǎn)生巨大的環(huán)境壓力。表４的水稻、小麥、棉花、蔬菜、柑橘的環(huán)境負(fù)載率為３．９７～８．３０，接近Ｕｌｇｉａｔｉ評估意大利的玉米（２．４９～５．６３）和小麥（３．４）生產(chǎn)系統(tǒng)的環(huán)境負(fù)載率［１９］，魚、豬的生產(chǎn)系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于１０表明對環(huán)境巨大的壓力。與發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相比，銀河能夠在相同的土地面積承載更多的生豬（目前１ｈｍ２平均承載６２．５頭的生豬，而發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)前系統(tǒng)承載２５頭豬），但對環(huán)境的壓力更小（環(huán)境負(fù)載率僅為４．４０）。（６）能值交換比率能值交換比率（ＥＥＲ）是購買的產(chǎn)品或能流的總能值Ｙ與為此支付與貨幣相當(dāng)?shù)哪苤担ǎ螅澹辏ぃ┍嚷剩丛诮?jīng)濟(jì)中貨幣的能值交換比率。其中能值貨幣比率（ｓｅｊ／￥）是一個(gè)國家或地區(qū)單位時(shí)間內(nèi)（一年）使用的總能值與ＧＮＰ的比例，中國的能值貨幣比率為８．３８×１０１１　ｓｅｊ／￥［１６］。按照ＥＥＲ＝Ｙ／［￥＊（ｓｅｊ／￥）］，如表５所示，銀河循環(huán)農(nóng)業(yè)的能值交換比率為２．７９，意味著如果按照經(jīng)濟(jì)供需規(guī)則，購買者只需要支付１元錢，就可以購買實(shí)際為２．７９元的能值的產(chǎn)品，即有１．７９倍的價(jià)值人類并沒有支付，而這價(jià)值是由當(dāng)?shù)孛赓M(fèi)的可更新資源（Ｒ）和不可更新資源（Ｎ）創(chuàng)造，相應(yīng)的分割系統(tǒng)水稻、棉花、油菜、蔬菜生產(chǎn)的能值交換比率接近于１。