中国农业科学 2012,45(12):2552-2560
Scientia Agricultura Sinica doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2012.12.026
生态脆弱区资源型城市农业生态系统的能值分析
——以榆林市为例
李俊莉1,2,曹明明1
（1西北大学城市与环境学院，西安 710127; 2山东曲阜师范大学地理与旅游学院，山东济宁 273165）
摘要：【目的】研究生态脆弱区资源型城市农业生态系统的发展现状与影响该系统可持续发展的症结。【方法】采用能值分析方法，对榆林市2000—2008年农业生态系统的投入产出状况及综合发展水平进行分析。【结果】投
入产出结果显示：榆林市农业生态系统能值投入以无偿能值为主，2008年工业辅助能占总能值投入的比例仅为全
国平均水平的26%，而劳动力能值占可更新有机能的比例高达68%，仍处于主要依赖人力和环境资源的传统农业阶
段。综合评价结果显示：榆林市农业生态系统具有较高的发展潜力和较强的可持续发展能力。其中，自然系统发
展水平相对优越；经济系统发展水平偏低，但发展潜力较大；社会系统发展水平不断提高，但农村劳动力生产效
率较低；2008年，优势度指数为0.71，优势产业（畜牧业）明显；稳定度指数仅0.49，自稳定性有待增强；可
持续发展指数为 2.76，系统富有活力。【结论】今后应提高可更新资源利用效率、优化系统结构、加大农业科技
辅助能值投入，使系统能值的投入产出向高水平发展，使传统的粗放型经营方式向现代科学技术型、高度集约型
和高效益型转变。
关键词：生态脆弱区；资源型城市；能值分析；农业生态系统
Emergy Analysis of Agro-ecosystem of Resource-based City in Vulnerable Eco-regions ——A Case of Yulin City
LI Jun-li 1,2, CAO Ming-ming1
(1College of Urban and Environment, Northwest University, Xi’an 710127; 2College of Geography and Tourist, Qufu Normal
University, Jining 273165, Shandong)
Abstract:【Objective】 The development state and major sustainable development obstacle of ago-ecosystem about
resource-based city in vulnerable eco-regions were studied. 【Method】 The input and output state and comprehensive development
level of ago-ecosystem in Yulin city, from 2000 to 2008 were analyzed by using the method of emergy analysis.【Result】The results
of emergy input and output showed that the main emergy input of agro-ecosystem of Yulin city was unpaid emergy. The industrial
assistant emergy of the total emergy input ratio in 2008 was only 1/4 of the national average, while the labor emergy accounted for up
to 68% of renewable organic emergy; the ago-ecosystem of Yulin city was still in the stage of traditional agriculture and depended on
manpower and environmental resources. The results of comprehensive evaluation showed that the development potential in Yulin
City is high and it has strong sustainable ability of ago-ecosystem. The development state of the natural ago-ecosystem is relatively
superior. The development state of the economic ago-ecosystem is low, but the development potential is great. The development state
of the social ago-ecosystem was improved, but the production efficiency of rural labor was low. In 2008, the production superiority
degree index was 0.71 and the competitive industry (livestock) was obvious; the system stability degree index was only 0.49 and the
stability of itself needs to be enhanced; the emergy sustainability index was 2.76 and the ago-ecosystem was a dynamic system.
收稿日期：2011-11-15；接受日期：2012-02-29
基金项目：陕西省科技厅项目（2006K08-G01）、西北大学研究生创新项目（10YJC01）
联系方式：李俊莉，Tel：150********；E-mail：qfljl@https://www.doczj.com/doc/3917144976.html,
12期李俊莉等：生态脆弱区资源型城市农业生态系统的能值分析——以榆林市为例 2553
【Conclusion】Some measures should be taken to make the ago-ecosystem input and output emergy to a higher level and make the
traditional extensive mode to modern scientific technology, highly intensive and high efficiency, such as improving renewable
resources use efficiency, optimizing system structure, increasing the investment of agricultural science and technology assistant
emergy.
Key words: vulnerable eco-regions;resource-based city; emergy analysis; ago-ecosystem
0 引言
【研究意义】榆林市位于中国生态环境脆弱区，是以煤、油、气和岩盐开发为支柱的资源型城市，正处于发展模式转型的关键时期；榆林市农业生态系统的发展状况很大程度上决定了该区接续产业的发展态势，同时也深刻影响着该区脆弱的生态环境。因而，有必要对榆林市农业生态系统的功能和效益进行全面分析、客观评价，从而为当地调整农业结构、培育接续产业、合理利用资源、治理生态环境，最终实现区域协调、可持续发展提供借鉴。【前人研究进展】能值分析理论自美国著名生态学家Odum于20世纪80年代创立以来[1]，已被广泛应用于包括国家[1-2]、流域[3-4]和城市[5-6]等各尺度空间和涵盖自然[7-8]、农业[9-20]、工业[21]、自然保护区[22]等各类型生态系统的评价。关于农业生态系统的能值研究也分别向国家[9]、流域[4]、省域[10,12]、市域[13,16]和县域[17]等各层次展开，前人研究已经从农业生态系统结构、功能、效益及可持续发展水平评估等不同侧面证实：与传统生态评估方法相比，能值方法的优势在于可直接对系统的真实价值进行核算。【本研究切入点】以生态脆弱区资源型城市的典型代表——榆林市为例，通过能值分析方法，试图更加深刻的认识该研究区域农业生态系统的发展状况与影响该系统可持续发展的因素[17]。【拟解决的关键问题】应用能值分析方法，对榆林市农业生态系统的结构与功能、投入与产出及可持续水平进行深入分析，揭示系统内能流、物流的真实状况，投入与产出物质、能量的真实价值及其自然资源对社会经济的真实贡献，以促进生态脆弱区资源型城市农业生态系统的功能完善和农业可持续发展。
1 数据来源与研究方法
1.1 数据来源
农业基础数据（农作物产量、作物耕种面积、畜禽产品数量等）和自然资源数据（可更新资源和不可更新资源等）主要来自《榆林统计年鉴》和《陕西统计年鉴》，不足部分通过地方相关部门的调查资料补充；西部相关地区的能值评价数据来自以住的研究文献[14-18]；能量折算系数、能值转化率参考Odum[1]和蓝盛芳等[23]的研究结果，有关农业生产资料、生产要素及农产品的能量折算系数及计算公式参考蓝盛芳[23]和严茂超[24]的研究结果。
1.2 能值分析方法及步骤
能值分析理论是从系统生态角度出发，以太阳能能量为基本衡量单位建立的一套价值理论体系，可将自然生态系统或人类社会经济系统中不同种类、不可比较的能量转换成同一标准的能值来衡量和分析，以评价其在系统中的作用和功能 [1-2]。Odum认为[1]任何资源、产品或劳务形成过程中，直接或间接消耗的能量，都可以转化为太阳能值，单位为太阳能焦耳（solar emergy joules, 缩写为sej）；太阳能值是通过能值转换率来计算的[23]，能值转换率是指形成1J或1g产品或劳务所需要的太阳能值，单位为sej/J或sej/g[25-26]。
本研究采用能值分析方法，对榆林市农业生态系统分别进行投入产出结构分析和综合评价分析。具体分析步骤为：
（1）资料收集：通过调查、测定、计算，收集研究区相关的自然、地理及经济资料，整理分类及存机处理[23,25]。
（2）能量系统图的绘制。根据Odum[1]的“能量系统语言”图例，绘制农牧型农业生态系统能量图（如图所示）。该系统是由农作物子系统、林业子系统、畜牧业子系统、渔业子系统和人类子系统组成的有机整体。
（3）能值投入产出分析表的编制。列出系统主要的能量输入和输出项目；计算能值投入产出分析表时，各类别资源能量流以J为单位，物质流以g为单位，经济流以$为单位；将各类别能量、物质转换成共同的能值单位（各种能物流量×相应的能值转换率），以评价其在系统中的贡献和地位[23,25]。
农业生态系统能值投入按其来源可分为两类：一类直接来源于自然界，包括可更新资源（太阳能、风能、雨水势能等，以R表示）和不可更新资源（土壤
2554 中 国 农 业 科 学 45卷
Source 系统边界System frame
储存库Storage tank 符号说明Symbol description
生产者Producers
热损耗Heat sink
交流键
Exchange transaction
能量流Energy flow
货币流Currency flow
消费者Consumers
图 榆林市农业生态系统能值流模型图
Fig. Emergy flow model of agro-ecosystem in Yulin city
表土层损失等，以N 表示），这类能值从自然界无偿得到，亦称“无偿能值”。在可更新资源能值计量中，为避免重复计算，同一性质的能量投入只取其最大值。另一类来源于人类社会经济系统，包括工业辅助能（化肥、农药、农膜等，以F 表示）和可更新有机能（有机肥、人力、畜力等，以R 1表示），这类能值需从市场购买得到，亦称“购买能值”。根据研究需要，选取可更新资源（R ）、不可更新资源（N ）、工业辅助能（F ）、可更新有机能（R 1）构建榆林市农业生态系统能值投入表（表1）；选取农、林、牧、渔业的能值产出编制榆林市农业生态系统能值产出表（表2），据此了解系统各生态流的流动情况和网络结构。
（4）建立能值综合评价指标体系。对上述指标进行归类集结，将重要的类似项目归并，计算出一系列反映生态与农业效率的能值指标，用以分析评价自然资源对农业系统的贡献和农业系统对自然环境的作用，以及环境与农业经济、人与自然的关系。
根据前人的研究成果[9-20]，农业生态系统由自然、经济、社会3个亚系统复合而成。其中，自然亚系统以环境结构为主线，经济亚系统以资源利用为重点，
社会亚系统以人口为核心。而能值方法可将3个亚系统有机统一起来进行定量分析与评价。基于此，本文从自然系统、经济系统、社会系统和可持续发展水平4个层面构建榆林市农业生态系统能值评价指标体系（表3）。其中，自然系统用可更新能值比和环境负荷率来反映其基础水平；经济系统用能值投入率、能值产出率、能值货币比和能值密度来反映其发展水平；社会系统用人均能值、人均辅助能值和人均产出能值来反映人民生活水平；系统可持续发展水平用生产优势度、系统稳定度和可持续发展指数来衡量。为便于分析比较，考虑到数据的可获得性，选取榆林市及周边有代表性的西部部分省、市2005年农业生态系统能值评价结果作为对比（表4）。
（5）系统发展评价和策略分析。通过对能值指标和系统结构功能的能值定量分析，为制定正确的系统管理调控措施和发展策略提供科学依据，为榆林市农业生态系统的良性运作和可持续发展提供方法指导。
2 结果
2.1 能值投入产出综合分析
12期李俊莉等：生态脆弱区资源型城市农业生态系统的能值分析——以榆林市为例 2555
表1 榆林市2000—2008年农业生态系统能值投入
Table 1 Emergy input of the ago-ecosystem in Yulin city in 2000-2008
项目Item
能值转换率
Transformity (sej/J或sej/g)
太阳能值Solar emergy
单位Unit2000 2002 2004 2006 2008
可更新资源最大项Renewable resource(R) ×1020sej 7.03 6.97 6.88 7.02 7.76 太阳能Solar energy 1 ×1020sej 2.35 2.35 2.44 2.39 2.38 风能Wind energy 623 ×1020sej 1.26 1.02 1.50 1.62 1.62 雨水势能Rainfall potential energy 8888 ×1020sej 7.03 6.97 6.88 7.02 7.76 雨水化学能Rainfall chemical energy 15444 ×1020sej 1.51 1.52 1.51 1.55 1.69 地球转动能Earth rotational energy 29000 ×1019sej 1.45 1.45 1.45 1.48 1.62 不可更新资源小计Non-renewable resource(N) ×1020sej 6.01 6.64 6.95 7.18 7.45 表土层损失Top soil loss 62500 ×1020sej 6.01 6.64 6.95 7.18 7.45 工业辅助能小计Industrial-assistant emergy(F) ×1020sej 2.71 3.07 3.44 3.47 4.60 化肥Chemical fertilizer 2.90×109 ×1020sej 2.07 2.24 2.49 2.37 2.99 农药Pesticide 1.60×109 ×1017sej 3.45 4.00 4.41 4.16 5.84 柴油Diesel oil 2.87×109 ×1019sej 5.13 6.78 7.96 9.24 1.42 农机具Farm machinery 6.70×109 ×1019sej 1.21 1.37 1.44 1.59 1.72 农膜Plastic film 3.80×108 ×1018sej 0.73 0.89 1.02 1.18 1.36 可更新有机能小计Renewable organic emergy(R1) ×1020sej 7.58 7.80 7.75 7.96 8.02 有机肥Organic fertilizer 2.70×106 ×1013sej 0.94 1.06 1.13 1.31 1.38 人力Labor force 3.80×106 ×1020sej 4.53 4.74 4.93 4.98 5.16 畜力Livestock force 1.46×106 ×1020sej 2.35 2.34 2.05 2.22 2.04 种子seeds 4.47×106 ×1019sej 7.02 7.24 7.65 7.60 8.19 总能值投入Total emergy input(U=R+N+F+R1) ×1021sej 2.33 2.45 2.50 2.56 2.78 工业辅助能所占比例F/U % 11.62 12.54 13.75 13.53 16.53 可更新有机能占比例R1/U % 32.49 31.87 30.99 31.05 28.82 无偿能值所占比例(R+N)/U % 55.89 55.59 55.26 55.41 54.65 购买能值所占比例 (F+R1)/U % 44.11 44.41 44.74 44.59 45.35
能值投入产出结构可以从整体上评价研究区农业生态系统的开发和发展程度[10]。根据表1，2008年，榆林市农业生态系统能值总投入量（U）为 2.83×1021sej，其中，可更新有机能（R1）在总能值投入中所占比例最大，达28.82%，这将有利于系统的循环和自我维持，而且可更新有机能中劳动力能值投入占到68%，表明人力仍是榆林农业发展的主要动力；工业辅助能值（F）增长幅度最大（9年增长70%），但占总能值投入的比例最小（16.53%），远低于全国平均水平（62%），说明榆林农业现代化程度与全国的差距较大；无偿能值（R+N）占总能值投入的比例一直保持在55%左右，说明虽然榆林市农业发展消耗的工业辅助能快速增长，但仍处于主要依赖自然条件和有机能的传统农业阶段。
根据表2，农业生态系统能值产出中，畜产品（Y3）所占比例最大，其次为农产品（Y1），2008年分别占到总能值产出（U）的82.21%，17.34%；水产品（Y4）和林产品（Y2）所占比例偏小， 2008年占总能值产出的比例均不足1%。由此可见，畜牧业仍然是榆林市农业经济的支柱，种植业近几年有了较大发展，相比之下，林业和渔业产出能值的份额太小，还有待于进一步发展。此外，从产值来看，2008年榆林市种植业的产值（572 667×104元）比畜牧业（454 505×104元）高，这是因为单纯的经济核算没有考虑环境资源的能值投入；而且，畜产品的能值产出比例较大，与消费者对肉、蛋、奶需求的增加相一致，表明人民生活水平得到了提高，畜牧业发展成效显著。
2556 中国农业科学45卷
表2 榆林市2000—2008年农业生态系统能值产出表
Table 2 Emergy output of the ago-ecosystem in Yulin city in 2000-2008
项目Item 能值转换率
Transformity（sej/g）
太阳能值Solar emergy
单位Unit
2000 2002 2004 2006 2008
农产品小计Farm product (Y1) ×1021sej
0.75 1.36 1.51 1.44 1.90
小麦Wheat 6.80×104 ×1019sej
1.54
2.24 1.04 0.50 0.22
稻谷Cereal 8.30×104 ×1019sej
3.69 3.48 3.37 2.74 2.47
高粱Broomcorn 2.70×104 ×1019sej
0.56 1.02 1.13 0.72 0.68
豆类Beans 2.70×104 ×1019sej
1.29 3.47 3.99 3.59 4.10
薯类Tubers 2.70×104 ×1019sej
1.52 1.85
2.48 2.09
3.05
棉花Cotton 8.60×105 ×1017sej
0.16 3.73 19.9 7.62 13.9
油料Oilseeds 6.90×105 ×1021sej
0.49 1.00 1.06 0.81 1.02
麻类Fibers 2.70×104 ×1015sej
2.53 0.71 2
3.2 4
4.5 7.20
糖料Sugar 8.40×104 ×1016ej
4.59 4.76 4.85 4.36 4.59
烤烟Cured tobacco 2.00×105 ×1017sej
6.58 1.18 1.59 1.69 0.006
蔬菜Vegetables 2.70×104 ×1019sej
0.43 0.51 0.71 0.92 1.10
瓜果Melon and fruit 5.30×105 ×1020sej
1.00 1.36 1.75 4.06 5.86 林产品小计Forest products(Y2)×1017sej0.54 1.64 1.99 0.16 3.22 核桃Walnuts 8.30×104 ×1016sej
5.38 3.88 3.29 0.60 17.6
花椒Pepper 2.89×105 ×1017sej
- 1.25 1.66 0.10 1.46 畜产品小计Animal products(Y3) ×1021sej
4.14 4.52 6.56 9.06 8.98
猪肉Pork 1.70×106 ×1021sej
1.24 1.36 1.57 1.98 1.35
牛肉Beef 4.00×106 ×1020sej
0.84 1.15 1.39 1.49 1.34
羊肉Mutton 2.00×106 ×1020sej
4.51
5.19
6.39 9.11 8.46
奶类Milk 1.73×106 ×1021sej
1.25 1.50
2.72 4.19 5.17
禽蛋Eggs 1.71×106 ×1020sej
3.11 2.95 3.35 3.72 3.83
羊毛Wool 4.40×106 ×1021sej
0.80 0.73 1.15 1.46 1.10
蜂蜜Honey 8.40×104 ×1017sej
2.44 4.16
3.52 2.87 2.46
蚕茧Cocoon 1.90×105 ×1016sej
3.99
4.79 3.46 3.72 3.72
水产品小计Aquatic products(Y4) ×1019sej
5.52
6.14 8.06 9.00 4.83
水产品Aquatic 2.00×106 ×1019sej
5.52
6.14 8.06 9.00 4.83
总能值产出 Total emergy output(Y=Y1+Y2+Y3+Y4) ×1022sej
0.49 0.59 0.81 1.06 1.09
农产品所占比率Y1/Y % 15.16 22.91 18.50 18.50 17.34 林产品所占比率Y2/Y % 0.0011 0.0028 0.0024 0.0024 0.0029畜产品所占比率Y3/Y % 83.72 76.05 80.51 80.51 82.21 水产品所占比率Y4/Y % 1.12 1.03 0.99 0.99 0.44 因榆林市退耕还林政策导致林业发展主要以林木培育和种植为主，所以木材量没有统计Returning land from farming to forest policy in Yulin city result
in cultivating and planting trees is given priority to forestry development, so wood is no statistics
2.2 能值综合评价系统分析
2.2.1 自然系统可更新能值比（renewable resources emergy ratio, RER）反映区域自然生态环境在农业生态系统中的重要程度[10]。2000—2008年榆林市可更新能值比总体呈现下降趋势，从0.30降至0.27（表3），其中2005年为0.27，与同期陕西省水平持平，低于延安、内蒙水平，高于周边其它地区水平（表4）。表明自然环境在农业系统中仍占主导地位，但随
12期李俊莉等：生态脆弱区资源型城市农业生态系统的能值分析——以榆林市为例 2557
着经济和科学技术的迅速发展，以及工业辅助能值利用的不断增加，系统外部能值的输入必然与日剧增。
环境负荷率（environmental loading ratio, ELR）是对生态系统的一种警示，较高的ELR表明系统中存在高强度的能值利用，系统的压力较大，系统平衡容易遭到破坏（一般来讲，当ELR＜3时，表明环境压力很小；当3＜ELR＜10时，表明环境压力处于中等水平；当ELR＞10时，表明环境压力已经相当大）[23]。根据表3，2000—2008年，虽然榆林市农业生态系统的环境负荷率由0.60上升至0.83，但环境压力依然很小。根据表4，2005年其环境负荷率为0.71，远低于我国西部周边地区水平，仅高于延安市水平。表明榆林市农业发展对生态环境的压力较低，农业生产还未达到高投入高产出状态，有进一步开发利用的潜力。
依据能值理论，可更新能值比越高、环境负荷率越低的系统，其农业自然环境水平相对越高，反之则相对越低[12]。由以上分析可知，榆林农业自然环境水平相对优越。
表3 榆林市2000—2008年农业生态系统能值评价指标体系
Table 3 Emergy evaluation index system of the ago-ecosystem in Yulin city in 2000-2008
项目 Item 计算公式Formula 2000 2002 2004 2006 2008 自然系统Natural system
可更新能值比RER R/U 0.30 0.28 0.27 0.27 0.27 环境负荷率ELR (F+N)/(R+R1) 0.60 0.66 0.71 0.71 0.83 经济系统Economic
system
能值投入率EIR (F+R1)/(R+N) 0.79 0.80 0.81 0.80 0.78 能值产出率EYR Y/(F+R1) 2.27 2.25 2.24 2.24 2.28 能值货币比EDR (1012sej/$) U/农业总产值U/Total agricultural output value 8.03 6.33 4.71 3.32 1.80
能值密度EPA (1010sej/m2) U/农用地面积U/Farmland
area 5.95 6.24 6.40 6.55 7.25 社会系统Social
system
人均能值 EPC (1015sej/人) U/总人口U/Total
population 7.90 8.35 8.56 8.80 9.71 人均辅助能值IEPC (1014sej/人) F/农业人口F/Agricultural
population 0.92 1.05 1.18 1.19 1.58 人均产出能值YEPC (1015sej/人) Y/农业人口Y/Agricultural
population 1.67 2.03 2.79 3.29 3.75 可持续发展水平Sustainable development level
生产优势度指数PSDI ∑(Y i/Y)20.72 0.63 0.68 0.73 0.71 系统稳定度指数SSDI ∑[(Y i/Y)×ln(Y i/Y)] 0.49 0.59 0.53 0.47 0.49 可持续发展指数ESI EYR/ELR 3.80 3.42 3.15 3.15 2.76 表中计算公式根据文献[23,27]整理。其中，Y代表产出能值中农产品、林产品、畜产品、水产品能值之一
The calculation formula was arranged according to reference [23,27]. Among them, Y i represents one of the agricultural products, forest products, animal products and aquatic products emergy of output emergy
表4 中国西部生态脆弱区2005年农业生态系统综合评价指标
Table 4 Comprehensive evaluation index of the agro-ecosystem in China’s western vulnerable eco-regions in 2005
项目Item 榆林
Yulin
延安
Yan’an
重庆
Chongqing
内蒙古
Inner Mongolia
四川
Sichuan
陕西
Shaanxi
甘肃
Gansu
宁夏
Ningxia
可更新能值比RER
0.27 0.66 0.18 0.43 0.25 0.27 0.18 0.22 环境负荷率ELR 0.71 0.47 3.76 1.19 2.57 2.15 3.67 2.75 能值投入率EIR 0.80 0.16 4.19 1.27 2.89 2.63 4.31 3.33 能值产出率EYR 2.24 6.16 0.91 3.59 1.37 3.03 1.15 3.49 可持续发展指数ESI
3.15 13.11 0.24 3.01 0.5 1.41 0.31 1.27 表中数据根据文献[26,27]整理获得The data was obtained according to reference [26,27]
2558 中国农业科学45卷
2.2.2 经济系统能值投入率（emergy investment ratio, EIR）可以反映系统对环境资源的利用程度和经济活动在一定条件下的竞争能力[10]。2000—2008年，榆林市能值投入率在波动中有所降低，总体从0.79降至0.78，其中2005年为0.80，除延安市（0.16）低于该水平外，其余省市均高于该水平（表3、表4）。这一方面表明榆林市对外开放和利用区外资源的程度偏低，另一方面也表明榆林市农业经济发展利用本地自然资源的能值较高。因为在农业生产中，该区牧业比重较大，而相对于种植业，牧业所需的机械、无机肥等投入要小，因此表现为能值投入率较低。
能值产出率（emergy yield ratio, EYR）是衡量系统产出对经济贡献大小的指标，用以评价基本能值利用效率以及农业生产活动的竞争能力，通常能值产出率越高，系统的生产效率越高[12]。2000—2008年，榆林市能值产出率在波动中有所提高，总体从2.27增至2.28，其中2005年为2.24，略低于同期陕西省水平，远低于延安、内蒙古和宁夏的水平（表3、表4），说明榆林市农业生态系统内部各产业结构不尽合理，系统整体功能不够协调，有待于进一步调整，以提高产品的价格竞争力和能值回报率。
能值货币比（emergy dollar ratio, EDR）在某种程度上体现了系统货币购买能力的大小，该值越高，意味着获得每单位的货币收入需要使用的能值越多，该地区的经济发展水平越低[12]。2000—2008年，榆林市能值货币比从8.03×1012sej/$下降到1.80×1012sej/$，呈逐年减小的趋势，表明榆林市农业经济正处于快速发展阶段（表3）。
能值密度（emergy per area, EPA）用来评价系统的能值集约度和强度。该值越大，表明系统开发程度越高，在发展等级中地位越高，同时也表明系统经济对系统环境的压力越大[10]。2000—2008年，榆林市农业生态系统的能值密度从 5.95×1010sej/m2增加到7.25×1010sej/m2，呈逐年上升的趋势，说明系统的开发程度在逐年增高，同时，系统的环境压力也在逐年增加（表3）。
2.2.3 社会系统人均能值（emergy per capita, EPC）是评价人民生活水平的指标，该指标比传统的人均收入指标更具科学性和全面性。据表3，2000－2008年，榆林市农业生态系统人均能值利用量呈逐年上升的趋势，2008年人均达到9.71×1015sej，远高于同期延安、乌鲁木齐等地区水平[15,16]。一方面说明榆林农民的平均生活水平较高，另一方面也说明榆林农业能值利用存在着巨大的浪费，集约化程度较低（相对于0.47%的人口年均增长率，总能值投入的年均增长率为2.14%）。
人均辅助能值（industrial-assistant emergy per capita, IEPC）用以评价农业发展的现代化水平和农业发展等级。由于2000—2008年榆林市农业生态系统的投入能值增长较快，而农业人口增加缓慢，导致人均工业辅助能值增长加快，9年间增长了1.71倍，表明榆林市农民生活水平和农业机械化水平都在不断提高。
人均产出能值（yield emergy per capita, YEPC）用以衡量单位农村劳动力的生产效率和真实财富的创造能力。研究期内，榆林市农业生态系统人均产出能值增加了2.25倍，2008年达到3.75×1015sej/人，但仍低于2005年陕西省平均水平10.00×1015sej/人[18]。表明榆林市农村经济发展还存在农村基础设施不完善、农业科技投入不足等诸多问题，致使农村劳动力生产效率不高，真实财富的创造能力不强。
2.2.4 可持续发展水平生产优势度指数（production superiority degree index, PSDI）反映系统总体的单元均衡性[12]。该值较大表明系统中一个或者少数几个产业占主导地位。根据表3，2000—2008年，榆林市农业生态系统生产优势度虽存在波动，但总体呈下降趋势，2008年为0.71，主要表现为畜牧业比重较大，占系统能值总产出的比例高达82%（表2）；近9年来，虽然种植业、林业和水产业能值水平均有所上升，但三者总比重不足18%，对系统总产出能值的贡献较小。农业生态系统结构过于单一，将不利于系统的平衡及稳步发展，因而榆林市今后应逐渐提高种植业、林业和水产业的比重，促使系统结构不断优化。
系统稳定度指数（system stability degree index, SSDI）表示系统生产稳定性的大小，系统稳定性指数高，说明农业系统的物质流、能量流连接网络发达，系统自控、调节、反馈作用强，有更大的自稳定性[20]。根据表3，2000—2008年，榆林市农业生态系统稳定度虽有小幅提升但总体变化不大，基本保持在0.49，低于2008年延安1.14的水平[15]，表明退耕还草工程对榆林农业生态系统的物质流和能量流连接网络影响还不明显，系统自稳定性不高，系统内部各子系统连接网络不足，系统自我调控能力较差。
可持续发展指数（emergy sustainability index, ESI）为能值产出率（EYR）与环境负荷率（ELR）的比值。通常，如果一个区域的能值产出率高而环境负荷率较低，则它是可持续的，反之是不可持续的；但
12期李俊莉等：生态脆弱区资源型城市农业生态系统的能值分析——以榆林市为例 2559
并非意味着该值越大，可持续性就越高。一般ESI值为1—10表明经济系统富有活力和发展潜力；ESI＞10是经济不发达的象征；ESI＜1为消费型经济系统[23]。据表3和表4，2000—2008年，榆林市ESI指数呈现逐年下降的趋势，2005年为3.15，高于陕西、重庆、四川、甘肃和宁夏的水平，低于延安市的水平[14-18]，一方面说明榆林市农业经济发展仍处于较不发达的阶段，农业生态系统的开发程度还较低，另一方面说明系统开发潜力较大、可持续发展能力较强。
3 讨论
榆林属生态环境脆弱的资源型城市，其农业发展速度缓慢，农业经济在国民经济中所占份额不足10%。对榆林市农业生态系统的能值分析结果显示：虽然系统结构单一、稳定性差、竞争力弱、产出效率低，但系统自然环境条件相对优越，多样化和稳定性趋于增强，且具有较高的可持续发展潜力和能力，今后应发挥区域自然环境优势，从提高风能、太阳能利用率的角度入手，加大可更新资源对系统产出的贡献，减轻生态环境压力；按照“稳粮、扩草、兴牧、优果、保杂、增菜”的思路，提高系统稳定度，优化农业产业结构，促使农业产业化发展；发展农产品深加工，增加附加值，提高产品竞争力；增大农业技术投入，提高劳动者素质，发展科技密集型产业，提高系统自身竞争力。总之，农业生产是国民经济稳定发展的基础，而在生态脆弱的资源型城市加速发展农业经济，不仅有利于农民尽快脱贫致富，而且可在不增加生态压力的前提下为其有序转型并发展接续产业。
生态系统能值分析的关键是能值转换率的问题，由于系统的地域性及不同地域发展水平的差异性，全部引用Odum的能值转换率难免存在偏差；由于受统计年鉴局限性和数据可得性的影响，榆林市农业生态系统能值的计算只对主要的、较大的项目予以核算，较小的投入和产出尚未统计在内，致使计算结果难免有偏差；在与其它类似地区的相关指标进行对比时，由于资料限制，在时间尺度上，不尽相同；本研究在区域差异、系统类型差异等方面考虑较少，有待进一步深入研究。
4 结论
榆林市农业生态系统的能值投入以无偿能值为主，能值产出以畜牧业为主；农业发展还处于以消耗本区资源为主，靠大量人力能维持的传统发展阶段。
榆林市农业发展的自然环境相对优越；农业经济正处于快速发展阶段，开发程度在逐年增高，但发展水平与生产效率均偏低，对自然环境的依赖程度较高；农民生活水平和农业机械化水平在不断提高，但农村劳动力生产效率较低，真实财富的创造能力不强。
榆林市农业生态系统的优势产业明显，表现为畜牧业过重，渔业、林业过轻；系统自我调控能力较差，自稳定性有待增强；系统结构趋于均衡的多样化和稳定化；系统开发潜力较大、可持续发展能力较强。
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（责任编辑郭燕枝）