南通市农业生态系统经济能值投入产出分析摘要：进行生态学与经济学系统分析方法的交叉探索，将能值这一全新的生态经济度量尺度引入经济学投入产出分析表，对江苏省长江三角洲南通市农业生态系统经济能值的直接消耗系统和完全消耗系统分析，弥补经济学分析中自然环境投入价值缺失的同时，为复合系统能值分析中各系统间互作分析的量化评价探索了新的途径。

分析结果表明：南通市农业生态系统中种植业、渔业、畜牧业和林业之间存在经济能值的依存关系，有着直接的相互作用。

种植业、渔业和畜牧业子系统间的经济能值交流网络较为发达。

在种植业、渔业、畜牧业和林业中，渔业对种植业的完全消耗系数最大，达到3.461×10-2, 畜牧业对种植业的完全消耗系数也最大，达到了8.423×10-2；种植业对渔业的完全消耗系数最大，达到了7.685×10-2。

林业与种植业、渔业、畜牧业互相的完全消耗系数都比较小，林业和其它三个子系统的经济能值交流较弱。

种植业子系统是整个南通市农业生态系统的基础，渔业和畜牧业在种植业的基础上发展，对物质和能量的再利用起了重要作用。

林业子系统是南通市农业生态系统内部物质能量交流网络的薄弱环节。

南通市农业生态系统的内部结构有待进一步调整，以加强各子系统间的互作，提高物质与能量的使用效率。

关键词：农业生态系统；种植业；畜牧业；渔业；林业；能值投入-产出分析的思想由法国经济学家Quesnay于18世纪首先提出，20世纪30年代，为研究美国经济，Leontief应用该方法首先发展了经验性I/O表。

此后，投入-产出分析成为标准的经济工具，被广泛地用于经济与环境问题[1]。

根据数据的性质，投入产出表有实物型、价值型、劳动消耗型等[2]。

实物型除了可用实物为单位外，还可以能量或物质为单位。

本研究将太阳能值（sej）这一全新的生态系统度量尺度引入投入-产出表，以江苏省长江三角洲南通农业生态经济系统为对象，进行系统内部各子系统间的直接消耗系数和完全消耗系数分析，以期了解系统内的能物流互作机理，为该地区农业的优化发展提供理论依据。

能值不同于能量，它是一个新的概念和度量标准，形成某种资源、产品或劳务所投入（直接或间接）的某种能量的数量称之为能值（emergy）。

由于地球上一切能量都来源于太阳能，故实际应用的是太阳能值，任何资源、产品或劳务形成过程中所需投入的太阳能数量，就是其具有的太阳能值（solar emergy），单位为太阳能焦耳（solar emjoules，简写为sej）[3~5]。

能值就其本质而言是一种生态经济成本价值度量尺度，即克服了货币在生态服务评估方面的缺憾，又突破了传统能量分析的“能质壁垒”，为各种品质的能量流、物质流和货币流评估提供了一个统一的平台[6]。

能值转换率（transformity）是形成单位某种类型的物质或能量所需的直接或间接中另外某一种能量，实际应用的是太阳能值转换率，即形成单位某种类型的物质或能量所需的直接或间接的太阳能之量，单位是太阳能焦耳／克（sej/g）或太阳能焦耳／焦耳（sej/J）[4]。

如知道了物质或能量的数量及其太阳能值转换率，就可以求出其太阳能值了。

能值转换率是衡量能值等级的指标。

在能量转换链中，随着能量从左到右的流动和转化，能质和能量等级逐渐增高，能值转换率也随之增加。

所以，某种能量的能值转换率愈高，表明该种能量的能质愈高，它在能量系统中等级也愈高。

人类社会、自然界的一切物质和能量均遵循能量等级原理。

太阳能值转换率从本质上揭示了不同类型物质和能量存在质的差别的内存原因。

农业生态系统的能值投入按其来源可以分为两类：一类直接来源于自然界，包括可更新环境资源（太阳能、风能、雨水化学能、雨水势能等）和不可更新环境资源（土壤表土层损失等），这类能值是从自然界无偿得到，不用人类付出货币购买，称为无偿能值或免费能值；另一类能值来源于人类社会经济系统，包括人工工业辅助能（化肥、燃油、农药、农膜、农机具等）和人工可更新有机能（劳力、种子、饲料等），这类能值需要货币购买，因而称为购买能值或经济能值。

1 研究对象概况南通市位于江苏省东部，东抵黄海，南望长江，土地总面积为874.22 km2。

属北亚热带季风气候，全年宜农，复种指数高；年均气温21.7 ℃，极端高温38.7 ℃，极端低温-0.7 ℃；年降雨量1619.6 mm ；年总日照1842 h ，全年无霜期354 d ，≥10积温约7448 ℃。

南通“据江海之会、扼南北之喉”，隔江与中国经济最发达的上海及苏南地区相望，北接广袤的苏北大平原，通过铁路与欧亚大陆桥相连，拥有毗邻长江三角洲大中城市群及的优势区位，拥有市内外完善的交通网络，水陆交通发达。

2 研究方法和步骤（1）确定南通市农业生态系统及其子系统的边界和内容。

（2）收集所需的各种资料和数据，整理分类，输入计算机贮存处理。

本研究的原始数据主要来自南通市实地调查，部分来自统计年鉴。

各种农业生产资料、要素及农产品的能量折算系数参考闻大中和刘巽浩的测定结果[7~10]；部分能量折算系数参考《农业技术经济手册》及骆世明等[11~13]的研究结果；太阳能值转换率参考H. T. Odum 和蓝盛芳[14~16]（3）计算并汇总各种物质和能量的太阳能值，建立南通市农业生态系统经济能值投入产出表。

（4）计算直接消耗系数和完全消耗系数矩阵。

3 研究结果3.1 投入产出表结构南通市农业生态系统的投入产出表如表1所示。

表中头4行数据的每一行分别表示该行对应的子系统的能值产出及产出能值的流向。

例如，第一行数据表明种植业子系统的能值产出4.379×1020 sej 中，以有机肥及其他形式返回种植业自身的能值共为1.652×1017 sej ，以残菜、瓜藤等形式投入到渔业的能值共为6.036×1019sej ，以青料、残菜等形式投入到畜牧业的能值共为8.845×1019sej ，以有机肥形式投入林业的能值为4.208×1015 sej ，以稻谷、椰菜、冬瓜等形式输出农业生态系统外的能值共为2.890×1020 sej 。

南通市农业生态系统投入产出表有以下的横向关系：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=++++=++++=++++=++++4444434241333433323122242322211114131211x y x x x x x y x x x x x y x x x x x y x x x x南通市农业生态系统投入产出表中的每一列数据分别表明该列对应的子系统的各种经济能值投入、能值产出和子系统经济能值纯收益。

例如，第一列数据表明，种植业子系统的生产要消耗种植业自身产出的能值1.652×1017 sej 、渔业子系统产出的能值3.356×1019 sej 、畜牧业子系统产出的能值1.738×1017 sej 、农业生态系统外输入的人工可更新有机能能 值1.555×1020 sej 、工业辅助能值1.587×1020 sej 。

种植业能值总产出4.379×1020 sej 扣除各种经济能值投入后的纯收益为8.892×1019 sej 。

南通市农业生态系统投入产出表有以下的纵向关系：能值 出种植业 渔业 畜牧业林业投入子系统的经济能值消耗 种植业 1.652×1017 x 11 6.036×1019x 12 8.845×1019 x 134.208×1015 x 142.890×1020y 1 4.379×1020 x 1 渔业 3.356×1019 x 21 0 x 22 0 x 230 x 24 1.714E×1021 y 2 1.748×1021 x 2 畜牧业1.738×1017 x 312.025×1016x 32 0 x 338.416×1015 x 341.053×1021 y 3 1.053×1021 y 4 林业0 x 41 0 x 42 1.950×1015 x 43 0 x 44 1.332×1018 y 4 1.334×1018 x 4系统外可更新有机能1.555×1020 s 1 1.158×1021 s 2 4.464×1020 s 3 6.109×1018 s 4 工业辅助能 1.587×1020 z 1 8.352×1019 z 22.739×1019 z 3 2.193×1019 z 4子系统能值纯收益8.892×1019 n 1 4.463×1020 n 2 4.728×1020 n 3 -2.672×1019 n 4子系统能值总 4.379×1020 x 11.748×1021 x 21.053×1021 x 31.334×1018 x 4⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=++++++=++++++=++++++=++++++444444342414333343332313222242322212111141312111x n z s x x x x x n z s x x x x x n z s x x x x x n z s x x x x3.2 直接消耗系数一般来说，划分为n 个子系统（或部门）的系统投入产出表有以下的横向和纵向关系：ni j i ijx y x +=∑(i 、j =1、2、3…，n )ni ji i i ijxs z n x +++=∑ (i 、j =1、2、3…，n )定义第j 个子系统生产单位产品需要直接消耗第i 个子系统的产品量为直接消耗系数a ij [2]，即：a ij =x ij /x j 。

例如，a12=x12/x2=（6.036×1019 sej ）/（1.748×1021）= 0.03453 sej ，表示平均每生产1 sej 的渔产品要消耗0.03453 sej 的种植业产品。

利用直接消耗系数的定义，南通市农业生态系统的投入产出表的横向关系可以表达为：式1可以写成下列矩阵形式：AX ＋Y ＝X 对于南通市农业生态系统有：3.373×10-4 3.453×10-28.397×10-23.155×10-3A =7.664×10-2 0 0 0 (式2) 3.968×10-41.158×10-56.310×10-30 01.851×10-611112113114111212222233242223133233333433341442443444444(1)a x a x a x a x y x a x a x a x a x y x a x a x a x a x y x a x a x a x a x y x++++=⎧⎪++++=⎪⎨++++=⎪⎪++++=⎩式1112131411212223242231323334334142434444,,a a a a x y a a a a x y A X Y a a a a x y a a a a x y ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥===⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦设南通市农业生态系统的直接消耗矩阵（式2）可以用表2表示。