京津保农业生态系统的能值分析

宋丹+李丁+王岳光+朱晓婷+聂梁林

摘要：以北京市、天津市以及河北省保定市为例，对3地2012年农业生态系统进行能值分析。结果表明，北京市已进入后工业化时代和发达城市化阶段，农业系统具有可持续性且生产效率高于津保，但粮食安全性较低，要加快都市型现代农业建设，应加强与津保合作，促进本地农产品市场繁荣；天津市农业生态系统富有活力和发展潜力，但对环境损害大，应通过加强技术投入，提高农业化学物质的使用效率，减少投入量和污染物排放量，提高农业抵御市场风险的能力；保定市农业生产方式较为先进，产品市场竞争力较强，应在保障粮食安全的基础上加强与京津2市合作，积极引进农业人才和技术，调整农业产业结构，建立集约高效的农业发展模式。

关键词：农业生态系统；能值分析；科技投入；京津保地区

中图分类号： S181.6文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2017）04-0231-04

京津冀被称为中国经济增长的第三大引擎，是我国北方现代化程度较高的城市群和工业密集区[1]，在长期发展过程中，2市1省经济发展逐步形成自身的特点和优势[2]。但与长三角、珠三角地区显著不同，由于缺乏有效的分工合作，河北省与京津经济发展差距愈来愈大，不少学者也尝试从港口经济[3]、区域交通一体化[4-5]、金融[6]、产业[7-9]、劳动力转移[10]以及人才培养与创新[11-13]、环境治理[14]等领域探讨3地合作问题，推动京津冀区域一体化进程。

在协同发展过程中，农业产业协同是一个不可或缺的因素[15]。杜云飞等认为，京津冀农业产业协同发展需要3地在农业产业创新过程中实现战略协同、组织协同和资源协调[16]；孙芳等运用区位商理论对京津冀农业进行分析后发现，河北省农业专业化程度较高，在农牧业领域具备比较优势，京津2市农业对河北省依赖性强，3地农业合作可行性强[17-18]；王克柱等分析了保定市休闲农业对接京津的优势条件，并从9个方面提出对接的战略重点和实施内容[19]；张敏等基于农业产业链的视角，针对京津冀农业存在的问题，提出农业区域协作的3种模式[20]。这些学者的研究对京津冀农业协同发展具有很强的现实指导意义，但也存在着以定性描述居多、定量分析不全面的局限性，无法有效评价3地农业生态系统的运行效率、对环境的影响以及可持续性。农业生态系统是人类生存的最基本系统，对其结构和功能进行分解是破解农业生态环境问题的关键[21]。为了有效评估京津冀地区的农业生态经济系统的发展现状，本研究采用能值分析理论对北京、天津和保定市农业生态系统进行对比分析，以期为地区协同发展过程中实现农业合理分工协作和可持续发展、减少环境损害提供理论依据。

[BT1#][STHZ]1研究区概况

京津保地区地处华北平原，介于38°10′～41°36′N、113°40′～118°04′ E之间，属京津冀一体化发展的核心区，是我国经济最发达的地区之一。研究区内以暖温带大陆性季风气候为主，总面积达50 747 km2，总人口约为4 732万。北京市是全国的政治、文化中心，地处华北平原的西北部，平均海拔43.5 m，全年平均气温约为14 ℃，降水量483.9 mm，太阳辐射量全年平均为564 kJ/cm2，总日照时数2 000～2 800 h；天津市地处华北平原的东北部，海河流域下游，是我国北方的经济中心和重要的国际港口城市，年平均气温约为14 ℃，降水量为600 mm左右，太阳辐射量全年平均为613 kJ/cm2，总日照时数2 600 h。京津同为我国特大型都市，二三产业发达，农业规模较小，近些年着重发展集休闲、观光、生态为一体的现代都市型农业，成效显著。保定市地处华北平原中部，地势以山区和平原为主，是河北省人口、耕地最多的农业大市，农业人口898.5萬，耕地77.3万km2，年平均气温12 ℃，降水量550 mm，太阳辐射全年平均为724 kJ/cm2，总日照时数 2 522 h。得天独厚的资源优势和区位优势，使保定市农业初步形成了服务京津的粮食、蔬菜及瓜果市场，农业专业化程度逐年提高。近年来，保定通过引进京津技术、资金和人才，利用自身优势积极发展对接京津的休闲农业，为京津冀农业协同发展提供了基础。

2资料与研究方法

2.1资料来源

本研究中能值分析所需的主要原始数据，如太阳日照时数、降水量、农业生产的各种投入产出等情况，主要来自于北京市统计年鉴（2013）、天津市统计年鉴（2013）、河北省农业统计年鉴（2013）、保定市统计年鉴（2013），能量折算系数、能值转换率和计算公式与方法参照文献[22-23]。

2.2编制能值计算表

在2012年北京市、天津市以及保定市自然地理、社会[JP3]经济等方面基础资料的基础上，运用能值理论进行数据处理。根据该地区实际情况，选取可更新环境资源、不可更新环境资源、可更新有机能、不可更新有机能4个主要部分，计算整理，最终编制成京津保地区2012年农业生态系统能值投入表（表1、表2）。[JP]

2.3建立能值指标评估体系

在能值分析的基础上，将能值指标归纳整理，选取能值投入率、能值产出率、环境负荷力等8项指标构建2012年京津保地区农业生态系统的能值评估表（表3）。

3结果与分析

3.1京津保农业生态经济系统的能值投入产出

2012年北京、天津和保定市农业生态经济系统的总能值投入分别为1.11×1022 、6.19×1021 、1.22×1022 sej/年。3市可更新环境资源投入值分别为7.99×1021 、1.14×1021 、4.69×1021 sej/年，不可更新环境资源投入值较小，分别为 1.81×1019 、3.45×1019 、2.61×1019 sej/年。[JP2]不可更新工业辅助能中电力、化肥及农业机械的能值投入量较大，其中北京电力投入值为1.04×1021 sej/年，占工业辅助能的比重为 35.7%；农用机械、化肥投入值为6.51×1020 、6.23×1020 sej/年，占工业辅助能的比重分别为22.4%、21.4%；天津市农用机械投入值为1.53×1021 sej/年，占工业辅助能的比重为 32.3%；化肥、电力投入值为1.49×1021 、7.79×1020 sej/年，占工业辅助能的比重分别为31.5%、16.5%；保定市农用机械投入值为2.78×1021 sej/年，占工业辅助能的比重为405%；化肥、电力为2.14×1021、7.91×1020 sej/年，占工业辅助能的比重分别为31.2%、11.5%。京津保可更新有机能分别为1.90×1020 、2.92×1020、6.64×1020 sej/年，其中人力能值投入率最大，北京为92.1%，天津为91.8%，保定为 93.4%（表1）。[JP]

3市可更新环境资源、不可更新环境资源、工业辅助能及可更新有机能在总能值投入中所占比重差异较大。其中，北京市可更新环境资源、不可更新环境资源、工业辅助能、可更新有机能在总能值投入中所占比重分别为71.98%、0.16%、26.22%、1.71%；天津市在总能值投入中占比分别为 18.42%、0.56%、76.41%、4.72%；保定市在总能值投入中占比分别为38.44%、0.21%、56.23%、5.44%（表1）。从3市能值投入结构来看，北京市可更新环境资源远大于其他类能值投入，天津、保定2市以工业辅助能投入为主，达1/2之多；不可更新环境资源及可更新有机能均较低，占比均不足6%。这主要是由于北京市平均海拔高于其他2市，且耕地规模在3市中最小，导致可更新环境资源在农业生态系统中发挥的作用更大；与此同时，天津平均海拔高度最低，导致可更新环境资源明显不足，使其农业生态系统更加依赖工业辅助能的投入，从长期看，天津市农业投入的3/4得益于工业辅助能投入不仅不可持续，还会对地区生态环境造成不利影响；保定市农业总能值的2/5得益于可更新环境资源的投入，不及北京但高于天津，农业总能值的1/2有赖于工业辅助能投入，高于京、津2市。这主要是由于保定市耕地面积高于其他2市，导致其化肥、农用机械及柴油、农药等工业辅助能投入较高。

由表2可知，京津保3市农业总能值产出分别为1.86×1022、2.73×1022、3.86×1022sej/年。其中，北京市农林产品、畜牧产品、渔业产品的能值产出占总能值的比重分别为253%、71.0%、3.8%；天津市农林产品、畜牧产品、渔业产品的能值产出占总能值的比重分别为19.9%、65.2%、14.7%；保定市农林产品、畜牧产品以及渔业产品的能值产出占比分别为36.8%、61.7%、1.6%。

3.2能值自给率、能值投入率

京津保3市的能值投入率分别为0.39、4.28、1.60；能值自给率分别为72.10%、19.00%、38.70%（表3），与天津市（2007）[24]、江苏省[25]及山东省[26]相比，2012年天津市农业自给率最低，主要依靠购入外来工业辅助能实现农业增产，在一定程度上说明其农业生产方式较其他地区更为先进，发展程度更高，产品有较强的市场竞争力，但对环境造成的压力远大于其他地区；相反，北京市农业系统在经济发展中利用当地自然资源的比重更高，其自然环境支持能力要远强于其他2市，但粮食安全性较低；而保定市2项指标均介于京津2市之间，能值投入率低于同期石家庄[27]、承德[28]及河北平均水平[29]，说明其农业自然环境支持能力和生产方式在河北省处于较强水平，粮食生产安全性较高。

3.3凈能值产出率、环境负载率、系统可持续指标

当一个地区的净能值产出率高而环境负载率低，则它的能值可持续发展指数表现较高，系统发展是可持续的，反之是不可持续的[30]。可持续发展指数（ESI）指能值产出率与环境负载率的比值，该指数能够较客观地说明区域可持续发展能力。当110时，该区域对资源的开发利用不够，农业经济不发达；当ESI<1时，该区域农业生态系统属于高消费驱动型生态系统，本地不可更新资源的利用较大。

京津保净能值产出率分别为6.00、5.44、5.13；环境负载率分别达到0.36、3.33、1.29；可持续发展指数分别为16.67、1.63、3.98（表3）。这说明北京市农业生态系统可持续且生产效率较高，主要是由于北京市近些年加快发展都市型现代农业的结果，其农业发展更加依靠设施农业、生态农业、循环农业等资源节约型农业，客观上推动了农业的集约、低碳、可持续性；而津保2市在借助环境资源的同时，主要依靠工业辅助能保障农业发展，以追求农业高产量为目标，农业生态系统虽富有活力和发展潜力，但所带来的环境压力要远大于北京。津保2市今后应着重调整农业发展方式，通过加大科技投入、实行产业化经营、加快发展生态观光农业等措施减少农业化学物质的使用量，提高化肥、农药、农膜的使用效率，实现农业的集约高效发展，降低对环境的损害程度。

4讨论与结论

在京津冀一体化进程中，京津保3地农业面临着产业结构和农业发展方向迥异的问题。从产业结构角度来看，北京市经济已进入到“退二进三的后工业化阶段”，成为一个服务业为主的超级都市，人均GDP已达到发达国家水平。天津市的发展主要是由第二产业和第三产业共同拉动的，其经济已进入到“接二连三的工业化高级阶段”。而河北省的产业结构表现是第二产业比较发达，第三产业发展较为滞后，其经济进入到“培二育三”的工业化中级阶段[31]。与津保2市不同，在农业发展方向上，北京市较早制定了建立都市型现代农业的目标，通过大力发展设施农业、生态农业、循环农业等资源节约型农业，在保证农民和企业获得合理利润基础上，提高农村居民生活水平，并逐步弱化农业经济功能而突出社会和生态功能，逐步向满足都市多样化转变[32]。天津市工业最为发达，通过工业反哺农业，大量的农业化学物质投入到作物种植中，由于生产管理水平、农民组织化程度和科技水平较低，导致当地作物种植成本要高于京保2市，农民抵御市场风险的能力严重不足，一旦粮食价格下跌，将在一定程度上制约农民增收。当前保定市农业仍以追求高产量为目标，在农业产品优质化、生态化、绿色化等方面显著不足，提高作物产量也一直作为农民增收的主要途径。

可以预见的是，未来随着一体化程度的加深，城市规模及消费群体将更加庞大，“消费结构层次多、消费需求变化快、消费质量高、消费多元化”等特点将更加显著，北京市“大城市，小郊区”的发展格局决定其土地资源和水资源将更加紧缺，今后应通过加快节水农业、生态农业建设，健全都市型农业社会化服务体系，规范休闲农业发展等措施做好都市型现代农业这篇“大文章”的同时，加强与津保2市合作，提升粮食保障水平，引领京津冀都市农业发展。天津在经济总量、人均收入以及发展阶段上与北京较为相似，在将农业定位于沿海外向型都市农业[33]的同时，应在有条件地区（如城市郊区、主要公路干道两侧）加快发展都市型农业，提高农业效益；在条件不太成熟地区，应加快土地流转，实现规模化经营，提高工业辅助能和可更新有机能的利用效率，实现效益与生态相结合的目标。保定市城市化水平较低，人均收入远低于京津，除城市周边可适度发展都市农业（如保定市满城区的农业生态观光园，通过开发农业采摘、农业观光、旅游休闲等项目，带动周边村庄的发展）外，广大农村地区应适时根据各地情况，采取相应措施，如在城市郊区和较发达的农村地区，当地居民以务工等方式基本或完全脱离农业，应通过土地经营权流转实现产业规模化；而在那些青壮年外出务工，由老年人或妇女从事农业种植的较落后地区，政府应鼓励引导当地发展农业生产性服务，实现服务规模化经营。

通过对3市农业能值投入产出情况可以看出，北京市总能值投入中可更新环境资源>工业辅助能>可更新有机能+不可更新环境资源；津保2市工业辅助能>可更新环境资源>可更新有机能+不可更新环境资源。在工业辅助能中，北京市电力>农用机械>化肥；津、保2市农用机械>化肥>电力。可更新有机能中人力能值投入率最大，不可更新环境资源在总能值投入中的比重最低。京津保3市总能值产出中均为畜牧产品>农林产品>渔业产品。

京津保3市的能值投入率天津>保定>北京，能值自给率北京>保定>天津，表明天津市农业主要依靠购入外来工业辅助能实现农业增产，农业生产方式更为先进，发展程度和粮食安全性更高，产品有较强的市场竞争力，但对环境造成的压力远大于其他地区；北京市农业自然环境支持能力要远强于其他2市，但粮食安全性较低；保定市2项指标均介于京津2市之间，其农业自然环境支持能力和生产方式处于较强水平，粮食生产安全性较高。

京津保3市的能值产出率表现为北京>天津>保定，环境负载率表现为天津>保定>北京，可持续发展指数表现为北京>保定>天津。综合来看，北京市已进入后工业化时代和发达城市化阶段，农业系统具有可持续性且生产效率高于津保，应继续通过科技投入、产业化经营等方式，大力发展多种形式的休闲农业和高附加值产品，提高生态环境质量，加快都市型现代农业建设；天津市农业生态系统富有活力和发展潜力，但对环境损害更大，今后应通过加强技术投入、提高农业产业化水平等方式提高化肥、农药、地膜等的使用效率，降低投入量，减少污染物排放量，提高农业抵御市场风险的能力，推动农业可持续发展；保定市在京津冀区域内农业生产方式较为先进，产品市场竞争力较强，应在保障粮食安全的基础上加强与京津2市合作，积极引进农业人才和技术，进一步提高农业生产效率及粮食产量，对接京津市场，积极调整农业种植结构，建立集约高效的农业发展模式。

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