农业复合生态系统理论与评价方法郑纯辉1,2,赵杰3(1.河南大学环境与规划学院,河南开封475001;2.河南财经学院资源与环境科学系,河南郑州450002;3.河南省环境保护局,河南郑州450004)摘要农业复合生态系统是具有特定功能的复合体,如何全面地分析和评价农业复合生态系统,目前仍是困扰生态系统研究的难题。
总结了农业复合生态系统的概念和基本特征,将目前测度与评价农业复合生态系统的方法归纳为4类:指标体系法、环境经济核算法、能量核算体系法和能值评价法,并分别进行了评价。
关键词农业复合生态系统;理论;评价方法中图分类号X171.1文献标识码 A 文章编号0517-6611(2007)06-01763-03Th e o ry an d E v a lu a t ion M e th o d s o f A g ric u ltu ra l C om p le x S y s temZHENG Ch un-h u i e t a l(C o llege o f E n v ironm en t an d P lan n in g,H en an U n ive rsity,K a ifen g,H en an475001)A b s tra c t A g r icu ltu ra l com p le x sy ste mh as th e specia l fun ction s an d h ow to com p reh en siv e ly an a ly se an d eva lu a te it is till th e p roblemo f eco sy stemre-se a rch.T h e de fin itionan d ch a racte rs w ere sum m a r ized an d th e m ea su r in g and eva lu a tion m e th ods o f th e a gr icu ltu ra l com p le x sy stem:in dex eva lu a tion,en-v ironm en ta l e con om ic bu s i n e ss accou n tin g,en ergy bu ssin e ss accoun tin g an d em e rgy ev a l u a tion w e re a lso sum m a rized.K e y w o rd s A gr icu ltu ra l com p lex sys tem;T h e ory;E va lu a tion m e th od1农业复合生态系统的定义与内涵1.1 复合生态系统的定义复合生态系统是一个由社会、经济和自然环境等组分组成的整体,是社会子系统、经济子系统和自然子系统耦合而成的复杂系统[1-3]。
自然子系统是区域发展的基础,各种形式的太阳能在自然系统内积累、循环和转化,为社会经济系统提供各种产品与服务,并容纳降解社会经济活动产生的各种废弃物;经济子系统是区域发展的动力,各种物质、资源、能量和信息在经济系统各部门间流通、加工和转化,为社会发展和人民生活提供各种现实的物质基础;社会子系统是区域发展的目的,即生活环境的改善、文教卫生的发展和生活质量的提高。
1.2农业复合生态系统的定义农业复合生态系统是由一定农业地域内相互作用的生物因素及社会、经济和自然环境等非生物因素构成,在人类农业生产活动不断干预和影响下形成的,具有特定功能的复合体。
它既不是自然生态系统,也不完全是人工生态系统,而是自然与人工的复合系统。
从宏观角度看,农业复合生态系统是由无机环境、生产者、消费者、分解者四大部分组成的综合体,各组成部分间通过物质循环和能量转化而密切联系,相互作用、相互依存、互为条件。
1.3农业复合生态系统的基本特征农业复合生态系统是在对自然生态系统改造的基础上形成的,与自然生态系统有明显的不同,可归结为:①在农业复合生态系统中,只有符合人们需要的植物、动物才得以扶持和发展,而妨碍此类生物正常生长发育的害虫、病菌、杂草等则被抑制和消灭。
因此,系统中生物少而单调,食物链短,反馈机制弱,自我调节能力差,稳定性低,易遭受不良环境因素的损害。
②农业复合生态系统是典型的具有耗散结构的开放系统,其开放状况,是通过人类有目的的经济活动实现的。
系统生产的生物量中,相当一部分以农产品形式输出到系统外,被人们利用;同时,人们从系统外输入各种有机肥料和化学物质,以补充土壤养基金项目国家自然科学基金重点项目(40535025)。
作者简介郑纯辉(1972-),男,河南郑州人,博士,副教授,从事地理信息系统在农业中的应用研究。
收稿日期2006-11-03分的消耗。
③由于人们采取各种农业技术措施,加之农业复合生态系统具有开放性,农业生产中投入大量能源、物质、资金、劳动力等,因此,农业复合生态系统的生产效率比自然生态系统高很多。
④农业复合生态系统在人类干预下由自然生态系统脱颖而出,是人类活动的产物,它带有强烈的人为性,不可能脱离社会经济条件,社会制度、经济体制及科学技术发展水平,均会深刻地影响它的组成、结构和生产力。
2农业复合生态系统的评价方法国内外学术界和决策部门对农业复合生态系统的综合测度与评价,归纳起来,基本上可以分为四大类。
2.1指标体系评价法农业复合生态系统的指标体系评价法可分为直接比较分析法和综合指标体系法。
直接比较分析法是根据农业复合生态系统的结构功能、效益,依据可比性原则,直接将其生态因素、经济因素、社会因素进行对比分析的方法,这种方法见于我国早期农业复合生态系统的研究[4]。
综合指标体系法是通过对各种指标的无量纲化处理,使不同量纲指标间具有可综合性,从而建立一种多指标综合评估模型,或是通过层次分析法在确定各指标相对权重的基础上,进行综合加权评价。
综合指标体系分为两类,一种是层次结构的指标体系,另一种是多维矩阵结构的指标体系。
2.1.1 层次结构的可持续发展指标体系[5]。
其代表为联合国社会和人口统计体系、环境问题科学委员会提出的可持续发展指标体系、美国总统可持续发展委员会于1996年提出的指标体系。
国内较权威的是中国国家统计局科学研究所和中国21世纪议程管理中心于1997年5月提出的国家级可持续发展统计指标体系,该体系分为经济、社会、人口、资源、环境和科技六大子系统。
2.1.2多维矩阵结构的可持续发展指标体系。
影响较大的主要有:联合国可持续发展委员会的压力-状态-响应(P SR)框架、K ru sem an和H eng sd ij k itchu的农业生态系统定量评估指标体系以及联合国粮农组织的农业可持续发展评估指标体系[5]。
在PSR框架中,对农业可持续发展来说,“压力”是指各种人类活动及其产品需求对农业生产系统所施加的压力和对农业生产系统演变与发展的影响;“状态”则包括农业生产系统的各组成部分,如农作物的生产特性及与此紧安徽农业科学,J ou rn a l o f A n h u i A g r i.S c i.2007,35(6):1763-1765责任编辑罗芸责任校对李菲菲密联系的土壤、养分、水资源等环境条件变化的类型、程度、空间范围和速率等;“响应”包括各类为提高农业生产水平、保持农业生产系统能力的持续性所做出的各种有意识的努力。
K ru sem an和H en g sd ij k itchu认为,农业生态系统的持续性主要指资源的有效利用,因此,在他们建立的农业生态系统定量评估指标体系中,评估指标主要集中在自然资源方面,具体包括土壤、水、大气、矿物质、植物与动物五大准则32个指标。
指标体系评价方法由于缺乏综合,采用人为确定权重的方法,客观性和可比性不强,且一些指标设计者片面追求指标体系的全面性,企图使指标体系包含所有因素,结果导致重点不突出,造成评估结果失真。
另外,许多指标体系是针对某个特定地区设计的,缺乏通用的评估标准,很难应用于不同地区之间的对比研究,适用性不强。
2.2环境经济核算法环境经济核算法以马克思劳动价值论为理论基础,即任何产品或劳务的价值决定于凝结在其中的各种直接和间接的人类劳动,并通过市场交换的货币价格来体现,对不具市场性的自然生态系统的产品和服务,以支付意愿的方式(影子价格)币值化。
因此,货币被用作同一的单位来量化和评估自然-经济-社会复合系统,自然生态系统被作为“外部性因素”,“内部化”到社会经济综合核算和评价体系之中。
该方法由社会学家和环境经济学家所倡导,并渗透在环境经济学、生态经济学、生态系统服务价值评价以及可持续发展研究中,取得了大量的研究成果。
如区域环境经济评价;绿色国民生产总值和绿色国内生产总值核算;复合生态系统的成本-效益分析、投入-产出分析[6];C os tan za 等倡导的生态系统服务功能价值的评估等[7-14]。
但是,货币本质是人类劳务的等价物,不包括对系统做出重大贡献的自然环境。
而自然环境和资源是经过长期的自然作用所形成的,凝结着自然界各类直接或间接的服务与贡献,因此,单纯的货币价值,低估甚至漠视了环境资源的固有价值。
当自然环境中资源丰富时,人们在经济活动中投入的劳务就少,支付的货币就少,购买时产品价格就低;反之,当环境资源缺乏时,获得资源就需付出较多劳动,购买产品时的价格就会较高。
市场的货币价格与环境所做贡献正好相反,环境生产的价值最大时,市场价格却最低。
因此,传统的货币尺度不能客观地衡量环境生产对人类经济系统所做的真正贡献。
2.3能量核算体系法能量核算体系法是一种以生物物理为基础的能量评价方法。
任何生态系统的存在、发展和变化都依赖能量。
来自太阳的能量是生态、经济和社会系统的基础动力,经过绿色植物的光合作用,太阳能被转化为有机态的化学能,贮存于植物体内,这些化学能随着绿色植物进入食物链,在流经食物链各环节的过程中,被动物和微生物消化和分解,贮存的化学能经过不同的转化过程,最终以热能的形式散发到大气中,这就是自然生态系统的能量流动过程。
能量核算方法认为农业生态系统中的能量依其性质及来源可分为2大类。
一是自然能,主要是太阳能(也称生态能量输入);二是辅助能,即在人为的影响下,对系统进行调控,输入除太阳能以外的能量(也称人工能量输入),它是人类为防止农业生态系统向自然生态系统转化、提高农业生产力、减少消耗而人为向系统加入的一部分能量。
这种辅助能量又可分为2类,一种是来源于生态系统内部的生物能,即有机能,包括人力、畜力、秸秆、绿肥、种子和有机肥料中的化学潜能,这部分能量属可再生资源;另一种是来源于农业生态系统之外的工业能量,即无机能,包括以煤、电力、燃油和天然气等形式投入的直接工业能和化肥、农药、除草剂、农业机械、农机具、农用塑料等间接工业能,这部分能量基本是不可再生资源。