农业生态系统生产力的概念、计量方法与应用研究

论文题目: 农业生态系统生产力的概念、计量方法与应用研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 作物栽培学与耕作学

作者: 朱万斌

导师: 程序

关键词: 农业生态系统生产力,概念,计量方法,能值,最大潜能

文献来源: 中国农业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 生产力是农业生态系统的核心问题之一,其概念与计量方法对人类认识农业生产的规律具有决定性的意义。目前农业生产力概念的界定及其度量方法已经与迅速发展的农业生产及其内涵拓展严重脱节,导致对农业生产的功能与价值认识普遍片面化,造成许多有致命弱点的农业生产方式因短期经济效益掩盖了严重的生态环境问题而迅速扩张,和许多生态效益良好但是直接经济效益不显著的农业生产方式难以为继。本研究在厘清近年来农业生产属性和特征变化的基础上,界定了生态系统尺度上的农业生态系统生产力概念,比较并引入了能值(Emergy)和最大潜能(Exergy)两种分析法,提出了农业生态系统生产力的主要参数和指标的计量方法,最后进行了实例分析验证。 农业生产属性最显著的变化包括三个方面:支持和服务功能跳出食品小范围,扩展到人类生活的几乎全部领域;农业生产过程对环境的影响成为产出的重要组成部分;自然资本成为农业生产的重要直接成本。现行农业生产力评价方法在计量中的主要问题是,农业生产功能评估不完整,农业生产成本评估不全面,农业生产过程对环境的影响被忽视,不同农作系统的评估方法不统一,不能进行直接比较。为了明确农业生产过程的生态属性和系统特性,客观和完整地评价农业生态系统的功能和价值,本文提出农业生态系统生产力的新概念。 农业生态系统生产力是用统一量纲表示的农业生态系统保持自身健康的能力与为人类社会提供物质、能量、信息和生态服务能力的总和,实质上是一种在生态系统尺度上的综合生产力。其英文表述为Agricultural Productivity on Ecosystem Scale,简称APES,以区别于由Ecosystem Productivity派生出来的Agroecosystem Productivity。能值是能量的记忆,因为不能反映投入的品质、副产品开发、循环经济等农业生产的许多重要特征,不适合于测算系统生产力,而适于测算农业生态系统的总成本;最大潜能表示最大有用性和系统组织程度,适用于测算系统生产力。 农业生态系统生产力计量涉及的主要参数和指标有:表示生产耗费的自然资本与人工投入总和的农业生态系统的总成本(Agroecological Total Cost,简称ATC),用能值法计量;表示目标产出总量的农业生态系统总产出(Agroecological Gross Output,简称AGO)和表示生产过程对环境造成损害的环境损耗(Environment Depletion,简称ED),本质上都是生产过程形成的环境影响力,用最大潜能来度量;AGO与ED之差就是农业生态系统生产力(APES);还有表示系统效率的农业生态系统产出率(Agroecological Output Ration,简称AOR)、农业生态系统耦合度(Agroecological Coupling Degree,简称ACD)以及农业生态系统耗资指数(Agroecological Organizing Index,简称AOI)。ACD是农业生态系统生产力与农业生态系统总成本之商,标志着一个农业生态系统耗费资源、损耗环境与净产出能力的大小,可以作为评价农业生态系统可持续发展能力的一个指标。本论文推导出了上述变量的计算公式。这套方法解决了农业生产力计量中的“外部性”、“客观性”和“统一性”三大问题,使得把农业生产占用的自然资本与人工投入,生产的目标产品与生产过程造成的环境影响纳入到同一个框架下进行的统一计算成为可能。案例应用的结果有力支持了该APES分析系统。

论文目录:

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 问题的提出

1.1.2 研究意义

1.2 研究综述

1.2.1 农业生态系统生产力概念的发展脉络

1.2.2 农业生产力分析方法的发展

1.2.3 农业生态系统生产力的开发途径的实验研究

1.3 总体研究思路

1.3.1 研究目标和内容

1.3.2 研究方法

1.3.3 技术路线

第二章 农业生态系统生产力的概念

2.1 农业生产本质属性的变化

2.1.1 农业生产的服务功能多样化

2.1.2 农业生产过程对环境的影响成为产出的重要组成部分

2.1.3 自然资本成为农业生产的重要成本

2.2 农业生态系统功能与价值评价中的问题

2.2.1 农业生产功能评估不全面

2.2.2 实际生产成本评估不完整

2.2.3 生产结果衡量片面

2.2.4 标准不统一 难以比较

2.3 农业生态系统生产力的概念界定

2.3.1 农业生态系统生产力概念

2.3.2 成本

2.3.3 产出

2.3.4 效率指标

第三章 农业生态系统生产力的计量基础

3.1 能值

3.1.1 能值与能值分析法的基本原则

3.1.2 多因子自然资本投入的能值评估

3.1.3 农副产品(by-product)效益的能值评估

3.1.4 商品(社会资本)投入的能值评估

3.1.5 循环农业生产系统的能值评估

3.1.6 农业生产链条延伸的能值评估

3.1.7 能值的实质

3.2 最大潜能

3.2.1 最大潜能概述

3.2.1 环境最大潜能算法

3.2.2 生态系统最大潜能算法

3.2.3 最大潜能与农业生态系统

第四章 农业生态系统生产力的计量方法

4.1 基本原则

4.1.1 农业生态系统生产力计量的概念模型

4.1.2 基本匡算原理

4.2 农业生念系统总成本ATC

4.2.1 计算公式

4.2.2 能值的伴生产品算法修正

4.3 农业生态系统产出

4.3.1 农业生态系统毛产出AGO

4.3.2 环境损耗ED

4.3.3 几种重要环境损耗物的算法

4.3.4 农业生态系统生产力APES

4.4 农业生态系统效率

4.4.1 农业生态系统产出率AOR

4.4.2 农业生态系统耦合度ACD

4.4.3 农业生态系统耗资指数AOI

第五章 应用案例分析

5.1 草畜耦合系统APES分析

5.1.1 概况

5.1.2 基本数据

5.1.3 生产力主要指标

5.1.4 结果校验

5.2 顺义农作系统变革的APES评价

5.2.1 概况

5.2.2 基本数据

5.2.3 系统生产力主要指标

5.2.4 结果校验

第六章 讨论和结论

6.1 讨论

6.1.1 有关概念和方法

6.1.2 农业生态系统生产力的比较

6.1.3 联合能值转换率问题

6.1.4 生态系统最大潜能算法

6.1.5 农业生态系统生产力的阈值与参照系

6.2 结论

6.2.1 农业生态系统生产力分析方法能够适应现代生产要求

6.2.2 农业生态系统生产力分析方法应用评价

主要参考文献

附录

附录1 农业生态系统部分能值转换率

附录2 主要无机物质的摩尔最大潜能

附录3 主要含碳化合物的焓和最大潜能

附录4 常用农产品能量折算标准

致谢

作者简介

发布时间: 2005-07-18

参考文献

• [1].北方干旱、半干旱农牧交错带地区农业生态系统生产力开发途径研究[D]. 吴全忠.中国农业大学2004

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