个例剖析论文：循环农业个例剖析

本文作者：周海川 作者单位：中国人民大学农业与农村发展学院

计算说明①

在进行能值指标计算时，由于太阳能、风能、水化学能、雨水重力势能是相同自然现象共同的产物，为了避免重复计算可更新自然资源的投入，故只取能值最大的能值，取雨水化学势能。同时对于只占整个系统能源总量的５％以下的能源进行忽略［２］。在计算劳动力、沼气的设备等由市场定价的投入时所用到的能值货币比率直接取Ｌａｎ［７］计算出的中国的能值货币比率，这并不妨碍本研究。计算时用到的相关草谷比、能量折算系数来自崔明等［８］、陈阜［９］、卞有生［１０］的相关文献，能值转化率如表１所示。为了对比循环农业实施前后能值转化率、可更新率等指标的变化，我们将循环农业实施前３个村的农业生产和银河公司当成分离的系统，彼此之间物质、能量的循环数量极小；将实施循环农业后的３个村纳入银河整体的循环农业体系。文中所用的购买能值的原始数据如表２所示，其中发展循环农业前３个村种植业的每年每亩物质投入由表３的上面部分（４～１０列）给出，养殖业的每年每亩物质投入由表３的中间部分（１１～１３列）给出。表３的下面部分（表１４列）给出的是银河发展循环农业后每年每亩物质投入。在表３的最底部的产值是３个村种植业、养殖业的总产出值。由于发展循环农业后，银河的产出包括商品猪５万头，鲜鱼３０万ｋｇ，湘莲藕１６０万ｋｇ，蔬菜４２５万ｋｇ，水稻５０万ｋｇ，优质水果７３０万ｋｇ，年接待游客１０　０００人次，单位难以统一，故表中不予标出。在计算３个村的农业生产时，取的是２００５～２００７年平均值，由于３个村农作物均实行两季种植，且特定时间种植品种变化较小，所以用计入复种指数３年的平均耕种面积可以代替每年农户实际种植各种农作物的面积。一些农作物如玉米、花生、苎麻、茶叶等，由于数量太少且主要用于自家消费，因而不予统计。所施的化肥按折纯量计算，其中氮肥主要为尿素、碳铵，磷肥主要为过磷酸钙，钾肥主要为氯化钾。畜力计算取能劳役的黄牛、水牛的数量计算（平均每４户有１头牲畜），农家肥主要是厩肥，以牛、猪、羊、禽类各自排泄物的总量乘以有机质和各种养分含量百分数得出，作物秸秆用作生活燃料、牲畜饲草，直接或经过沤粪还田的比例低，不计入有机肥。

实施循环农业前后能值计算

为了计算方便，均折算为１ｈｍ２计算，表３是对循环农业前水稻、小麦、棉花、蔬菜、柑橘、鱼、猪（表３的第２～９列）和循环农业后银河（表３的第１０列）各个能值计算进行汇总后按照能值来源进行分类所得，详细的能值计算过程均可向作者索取。　　通过对表３分析可以看到，银河循环农业的总能值投入为２．６７×１０１７　ｓｅｊ，大于任何分割的水稻、小麦、棉花、油菜、蔬菜、柑橘、鱼、猪的生产系统的总能值。当地可更新自然资源（Ｒ）能值投入均为１．９２×１０１５　ｓｅｊ，其占总能值投入的比例为０．７２％，与发展循环农业前种植业大于１０％的比例相比显得很小，这主要是由于养殖业占总能值投入的比例过高导致的。当地不可更新自然资源（Ｎ）为２．４１×１０１４ｓｅｊ，其占总能值投入的比例分别为０．０９％，说明了银河在水循环系统节约了大量的用水。从系统外购买的工业辅助能（Ｍ）能值为１．７１×１０１７　ｓｅｊ，占总能值投入的比例为６４．０４％，远远低于发展循环农业前的猪生产系统９０．１６％的比例，说明了银河循环农业系统较发展循环农业前的猪生产系统对购买能值的依赖性要小。在购买的能值投入中，饲料和粮食几乎占到了总购买的能值投入的９０．３％，说明银河的集约化的养猪场从外面购买了大量的饲料和粮食，但是值得注意的是，银河并没有购买化肥和农药。可更新有机能（Ｓ）能值投入为９．３２×１０１６　ｓｅｊ，占总能值投入的３４．９１％，其中政府补贴占可更新有机能（Ｓ）能值投入的０．２７％，部分来自政府对农户的农业补贴，部分是政府对银河沼气工程的补贴。

能值指标评价

将表３的能值投入产出和相应的转化率综合并按照资源投入类型分类得到表４。其中可更新的物质（ＭＲ）投入主要为农家肥，由于当地农户饲养生猪的饲料和粮食（主要为玉米）主要由购买获得，故将其归为不可更新物质（ＭＮ）投入。而银河循环农业系统对饲料和粮食进行初加工，故计其２０％为可更新物质投入，８０％为不可更新物质投入。可更新的有机能（ＳＲ）投入主要包括人力和畜力，按照Ｌａｎ等人［７］的研究，计１０％的人力和畜力为可更新的投入。不可更新的可更新有机能（ＳＮ）投入主要包括人力畜力的９０％能值和政府补贴。　　（１）净能值产出率蓝盛芳等［１８］认为，开发净能值产出率低的资源会消耗更多能量和资源，因此只有在净能值产出率高的资源使用完之后才会开发净能值产出率低的资源。我们认为净能值产出率高的资源往往是原油、煤、天燃气等污染比较高的资源，而低净能值产出率的资源也有开发必要，沼气作为银河整个系统的主要能量来源，尽管其净能值产出率仅为１．０４，但对于整个系统的持续发展具有重要作用。银河循环农业的净能值产出率为１．２３，水稻、小麦、棉花、油菜、蔬菜、柑橘、猪、鱼的净能值产出率为１．１８、１．０７、１．１７、１．２６、１．１２、１．１５、１．０４、１．０２，这些值与巴西的大豆生产系统类似（其值范围为１．１８～１．７８）［１５］。可以看出银河循环农业通过内部的物质能量循环，使得系统从外部购买的能值即使与发展循环农业前分割生产系统一样，也同样能创造更多的产出。（２）能值转化率能值转化率（Ｔｒ）通过将系统总能值投入除以所有系统以联合产品计量的能量得到。表４中水稻、蔬菜、湘莲藕、鱼、猪、电、沼渣、旅游作为银河循环农业的联合产品输出，拥有相同的能值转化率（２５０　０００ｓｅｊ／Ｊ），低于蔬菜、鱼、猪的能值转化率，高于循环农业前水稻、小麦、棉花、油菜、蔬菜、柑橘的能值转化率。现有文献中，养殖业生产系统的转化率通常为１　０００　０００ｓｅｊ／Ｊ，种植业生产系统的转化率为１００　０００ｓｅｊ／Ｊ～３００　０００ｓｅｊ／Ｊ［２，１３，１５］，银河循环农业处于相关文献关于种植业生产系统所在的范围。在系统中，少量高能质、高等级的能量需要大量低能质、低等级的能量传递、转化、维持；并且能值转换率随着能量等级的提高而增加，较高等级者具有较大的能值转化率。银河循环农业能值转化率非常低，即对低能质、低等级的能量需要较少，表明其在能量转换方面，比发展循环农业前的鱼和猪的生产系统更加有效，意味着银河循环农业能够利用相同的能值创造更高的价值。（３）能值投资率能值投资率（ＥＩＲ）是经济购买的能值（ＭＮ＋ＳＮ）除以当地免费能值（包括可更新资源Ｒ和（ＭＲ＋ＳＲ）、不可更新能值资源Ｎ）的比例。与目前中文文献不同，我们按照Ｏｒｔｅｇａ等［１５］、Ｃａｖａｌｅｔｔ等［１４］、Ｌｕ等［１６］的作法，考虑了从经济购买的能值是部分可更新的，因此计１０％的人力和畜力为可更新的投入，９０％人力和畜力为不可更新的投入。一个系统的能值投资率越低，说明该系统对外部经济系统的需求越小，而更多的依赖于自然环境［１８］。银河循环农业的净能值产出率为４．３８，主要原因是实现了能量的循环利用，使得外部输入的购买能值量变小。而发展循环农业前由于其化肥、农药、动力的投入都要更多的从外部系统购买，其能值投资率比较大。（４）可更新率如表４所示，银河循环农业的可更新率为１８．５１％，发展循环农业前的猪和鱼生产系统的可更新率仅为４．０６％和２．０３％。可以看出银河循环农业对系统外的不可更新资源的依赖性要远低于分割的猪和鱼生产系统，一方面是分割的猪和鱼生产系统的能值输入中，不可更新资源比例要远远大于可更新资源输入，其中猪饲料能值高达３．９４×１０１６ｓｅｊ，鱼饲料能值高达８．３３×１０１６　ｓｅｊ，同时还需要电、煤这一部分能值输入。另一方面，银河循环农业的生猪养殖尽管也依赖于外部的饲料、粮食输入，但是银河可以对系统内的部分农作物进行加工，自行配置饲料，因此这部分有２０％是可以更新的资源，８０％是不可更新的资源，同时沼气作为子系统的反馈能，在进行整体系统的计算时，根据能值转化率计算规则４，这部分不计入系统。水稻、小麦、棉花、油菜、蔬菜、柑橘的可更新率为１４．４８％、６．４２％、１３．８０％、２０．１１％、１０．７５％、１２．６５％，可以看出银河循环农业要比单独的农作物（除油菜）生产系统更加可持续，沼气工程使得废弃物猪粪和秸秆得以利用，增加系统的反馈能流，提高了系统可持续性。（５）环境负载率环境负载率是系统不可更新资源投入能值总量（Ｎ＋ＭＮ＋ＳＮ）与可更新能源投入能值总量（Ｒ＋ＭＲ＋ＳＲ）的比值。当系统发展要求环境资源付出代价，意味着这个发展将给予环境压力。环境负载率可以作为评估生产系统的承载能力，Ｂｒｏｗｎ和Ｕｌｇ－ｉａｔｉ［１７］认为，环境负载率为２或更小意味着生产过程对环境压力微小，因为生产过程将被更大范围环境予以“稀释”；环境负载率为３～１０意味着生产过程对环境中等程度的压力；环境负载率大于１０意味着生产过程对环境压力巨大，这是因为集聚的不可更新能值在相对较小的地域环境大量流动将产生巨大的环境压力。表４的水稻、小麦、棉花、蔬菜、柑橘的环境负载率为３．９７～８．３０，接近Ｕｌｇｉａｔｉ评估意大利的玉米（２．４９～５．６３）和小麦（３．４）生产系统的环境负载率［１９］，鱼、猪的生产系统远远大于１０表明对环境巨大的压力。与发展循环农业前农业生产相比，银河能够在相同的土地面积承载更多的生猪（目前１ｈｍ２平均承载６２．５头的生猪，而发展循环农业前系统承载２５头猪），但对环境的压力更小（环境负载率仅为４．４０）。（６）能值交换比率能值交换比率（ＥＥＲ）是购买的产品或能流的总能值Ｙ与为此支付与货币相当的能值（ｓｅｊ／￥）比率，即在经济中货币的能值交换比率。其中能值货币比率（ｓｅｊ／￥）是一个国家或地区单位时间内（一年）使用的总能值与ＧＮＰ的比例，中国的能值货币比率为８．３８×１０１１　ｓｅｊ／￥［１６］。按照ＥＥＲ＝Ｙ／［￥＊（ｓｅｊ／￥）］，如表５所示，银河循环农业的能值交换比率为２．７９，意味着如果按照经济供需规则，购买者只需要支付１元钱，就可以购买实际为２．７９元的能值的产品，即有１．７９倍的价值人类并没有支付，而这价值是由当地免费的可更新资源（Ｒ）和不可更新资源（Ｎ）创造，相应的分割系统水稻、棉花、油菜、蔬菜生产的能值交换比率接近于１。