循環農業個例剖析論文

計算説明

在進行能值指標計算時，由於太陽能、風能、水化學能、雨水重力勢能是相同自然現象共同的產物，為了避免重複計算可更新自然資源的投入，故只取能值最大的能值，取雨水化學勢能。同時對於只佔整個系統能源總量的５％以下的能源進行忽略［２］。

在計算勞動力、沼氣的設備等由市場定價的投入時所用到的能值貨幣比率直接取Ｌａｎ［７］計算出的中國的能值貨幣比率，這並不妨礙本研究。計算時用到的相關草谷比、能量折算係數來自崔明等［８］、陳阜［９］、卞有生［１０］的相關文獻，能值轉化率如表１所示。為了對比循環農業實施前後能值轉化率、可更新率等指標的變化，我們將循環農業實施前３個村的農業生產和銀河公司當成分離的系統，彼此之間物質、能量的循環數量極小；將實施循環農業後的３個村納入銀河整體的循環農業體系。

文中所用的購買能值的原始數據如表２所示，其中發展循環農業前３個村種植業的每年每畝物質投入由表３的上面部分（４～１０列）給出，養殖業的每年每畝物質投入由表３的中間部分（１１～１３列）給出。

表３的下面部分（表１４列）給出的是銀河發展循環農業後每年每畝物質投入。

在表３的最底部的產值是３個村種植業、養殖業的總產出值。由於發展循環農業後，銀河的產出包括商品豬５萬頭，鮮魚３０萬ｋｇ，湘蓮藕１６０萬ｋｇ，蔬菜４２５萬ｋｇ，水稻５０萬ｋｇ，優質水果７３０萬ｋｇ，年接待遊客１０ ０００人次，單位難以統一，故表中不予標出。

在計算３個村的農業生產時，取的是２００５～２００７年平均值，由於３個村農作物均實行兩季種植，且特定時間種植品種變化較小，所以用計入複種指數３年的平均耕種面積可以代替每年農户實際種植各種農作物的面積。

一些農作物如玉米、花生、苧麻、茶葉等，由於數量太少且主要用於自家消費，因而不予統計。所施的化肥按折純量計算，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。

畜力計算取能勞役的黃牛、水牛的數量計算（平均每４户有１頭牲畜），農家肥主要是廄肥，以牛、豬、羊、禽類各自排泄物的總量乘以有機質和各種養分含量百分數得出，作物秸稈用作生活燃料、牲畜飼草，直接或經過漚糞還田的比例低，不計入有機肥。

實施循環農業前後能值計算

為了計算方便，均折算為１ｈｍ２計算，表３是對循環農業前水稻、小麥、棉花、蔬菜、柑橘、魚、豬（表３的第２～９列）和循環農業後銀河（表３的第１０列）各個能值計算進行彙總後按照能值來源進行分類所得，詳細的能值計算過程均可向作者索取。 通過對錶３分析可以看到，銀河循環農業的總能值投入為２．６７×１０１７ ｓｅｊ，大於任何分割的水稻、小麥、棉花、油菜、蔬菜、柑橘、魚、豬的生產系統的總能值。當地可更新自然資源（Ｒ）能值投入均為１．９２×１０１５ ｓｅｊ，其佔總能值投入的比例為０．７２％，與發展循環農業前種植業大於１０％的比例相比顯得很小，這主要是由於養殖業佔總能值投入的比例過高導致的。當地不可更新自然資源（Ｎ）為２．４１×１０１４ｓｅｊ，其佔總能值投入的比例分別為０．０９％，説明了銀河在水循環系統節約了大量的用水。從系統外購買的工業輔助能（Ｍ）能值為１．７１×１０１７ ｓｅｊ，佔總能值投入的比例為６４．０４％，遠遠低於發展循環農業前的豬生產系統９０．１６％的比例，説明了銀河循環農業系統較發展循環農業前的豬生產系統對購買能值的依賴性要小。在購買的能值投入中，飼料和糧食幾乎佔到了總購買的能值投入的９０．３％，説明銀河的集約化的養豬場從外面購買了大量的飼料和糧食，但是值得注意的是，銀河並沒有購買化肥和農藥。可更新有機能（Ｓ）能值投入為９．３２×１０１６ ｓｅｊ，佔總能值投入的３４．９１％，其中的政府補貼佔可更新有機能（Ｓ）能值投入的０．２７％，部分來自政府對農户的農業補貼，部分是政府對銀河沼氣工程的補貼。

能值指標評價

將表３的能值投入產出和相應的轉化率綜合並按照資源投入類型分類得到表４。其中可更新的物質（ＭＲ）投入主要為農家肥，由於當地農户飼養生豬的飼料和糧食（主要為玉米）主要由購買獲得，故將其歸為不可更新物質（ＭＮ）投入。而銀河循環農業系統對飼料和糧食進行初加工，故計其２０％為可更新物質投入，８０％為不可更新物質投入。可更新的有機能（ＳＲ）投入主要包括人力和畜力，按照Ｌａｎ等人［７］的研究，計１０％的人力和畜力為可更新的投入。不可更新的可更新有機能（ＳＮ）投入主要包括人力畜力的９０％能值和政府補貼。

（１）淨能值產出率藍盛芳等［１８］認為，開發淨能值產出率低的資源會消耗更多能量和資源，因此只有在淨能值產出率高的資源使用完之後才會開發淨能值產出率低的資源。我們認為淨能值產出率高的資源往往是原油、煤、天燃氣等污染比較高的資源，而低淨能值產出率的資源也有開發必要，沼氣作為銀河整個系統的主要能量來源，儘管其淨能值產出率僅為１．０４，但對於整個系統的持續發展具有重要作用。銀河循環農業的淨能值產出率為１．２３，水稻、小麥、棉花、油菜、蔬菜、柑橘、豬、魚的淨能值產出率為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系統類似（其值範圍為１．１８～１．７８）［１５］。可以看出銀河循環農業通過內部的物質能量循環，使得系統從外部購買的能值即使與發展循環農業前分割生產系統一樣，也同樣能創造更多的產出。

（２）能值轉化率能值轉化率（Ｔｒ）通過將系統總能值投入除以所有系統以聯合產品計量的能量得到。表４中水稻、蔬菜、湘蓮藕、魚、豬、電、沼渣、旅遊作為銀河循環農業的聯合產品輸出，擁有相同的能值轉化率（２５０ ０００ｓｅｊ／Ｊ），低於蔬菜、魚、豬的能值轉化率，高於循環農業前水稻、小麥、棉花、油菜、蔬菜、柑橘的能值轉化率。現有文獻中，養殖業生產系統的轉化率通常為１ ０００ ０００ｓｅｊ／Ｊ，種植業生產系統的轉化率為１００ ０００ｓｅｊ／Ｊ～３００ ０００ｓｅｊ／Ｊ［２，１３，１５］，銀河循環農業處於相關文獻關於種植業生產系統所在的範圍。在系統中，少量高能質、高等級的能量需要大量低能質、低等級的能量傳遞、轉化、維持；並且能值轉換率隨着能量等級的提高而增加，較高等級者具有較大的能值轉化率。銀河循環農業能值轉化率非常低，即對低能質、低等級的能量需要較少，表明其在能量轉換方面，比發展循環農業前的魚和豬的生產系統更加有效，意味着銀河循環農業能夠利用相同的能值創造更高的價值。

（３）能值投資率能值投資率（ＥＩＲ）是經濟購買的能值（ＭＮ＋ＳＮ）除以當地免費能值（包括可更新資源Ｒ和（ＭＲ＋ＳＲ）、不可更新能值資源Ｎ）的比例。與目前中文文獻不同，我們按照Ｏｒｔｅｇａ等［１５］、Ｃａｖａｌｅｔｔ等［１４］、Ｌｕ等［１６］的作法，考慮了從經濟購買的能值是部分可更新的，因此計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。

一個系統的能值投資率越低，説明該系統對外部經濟系統的需求越小，而更多的依賴於自然環境［１８］。銀河循環農業的淨能值產出率為４．３８，主要原因是實現了能量的循環利用，使得外部輸入的購買能值量變小。而發展循環農業前由於其化肥、農藥、動力的投入都要更多的從外部系統購買，其能值投資率比較大。

（４）可更新率如表４所示，銀河循環農業的`可更新率為１８．５１％，發展循環農業前的豬和魚生產系統的可更新率僅為４．０６％和２．０３％。可以看出銀河循環農業對系統外的不可更新資源的依賴性要遠低於分割的豬和魚生產系統，一方面是分割的豬和魚生產系統的能值輸入中，不可更新資源比例要遠遠大於可更新資源輸入，其中豬飼料能值高達３．９４×１０１６ｓｅｊ，魚飼料能值高達８．３３×１０１６ ｓｅｊ，同時還需要電、煤這一部分能值輸入。另一方面，銀河循環農業的生豬養殖儘管也依賴於外部的飼料、糧食輸入，但是銀河可以對系統內的部分農作物進行加工，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，同時沼氣作為子系統的反饋能，在進行整體系統的計算時，根據能值轉化率計算規則４，這部分不計入系統。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％，可以看出銀河循環農業要比單獨的農作物（除油菜）生產系統更加可持續，沼氣工程使得廢棄物豬糞和秸稈得以利用，增加系統的反饋能流，提高了系統可持續性。

（５）環境負載率環境負載率是系統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。當系統發展要求環境資源付出代價，意味着這個發展將給予環境壓力。環境負載率可以作為評估生產系統的承載能力，Ｂｒｏｗｎ和Ｕｌｇ－ｉａｔｉ［１７］認為，環境負載率為２或更小意味着生產過程對環境壓力微小，因為生產過程將被更大範圍環境予以“稀釋”；環境負載率為３～１０意味着生產過程對環境中等程度的壓力；環境負載率大於１０意味着生產過程對環境壓力巨大，這是因為集聚的不可更新能值在相對較小的地域環境大量流動將產生巨大的環境壓力。表４的水稻、小麥、棉花、蔬菜、柑橘的環境負載率為３．９７～８．３０，接近Ｕｌｇｉａｔｉ評估意大利的玉米（２．４９～５．６３）和小麥（３．４）生產系統的環境負載率［１９］，魚、豬的生產系統遠遠大於１０表明對環境巨大的壓力。與發展循環農業前農業生產相比，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，而發展循環農業前系統承載２５頭豬），但對環境的壓力更小（環境負載率僅為４．４０）。

（６）能值交換比率能值交換比率（ＥＥＲ）是購買的產品或能流的總能值Ｙ與為此支付與貨幣相當的能值（ｓｅｊ／￥）比率，即在經濟中貨幣的能值交換比率。其中能值貨幣比率（ｓｅｊ／￥）是一個國家或地區單位時間內（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，銀河循環農業的能值交換比率為２．７９，意味着如果按照經濟供需規則，購買者只需要支付１元錢，就可以購買實際為２．７９元的能值的產品，即有１．７９倍的價值人類並沒有支付，而這價值是由當地免費的可更新資源（Ｒ）和不可更新資源（Ｎ）創造，相應的分割系統水稻、棉花、油菜、蔬菜生產的能值交換比率接近於１。