馬才學(xué)，朱 林*，劉世超，楊蓉萱，張 琪

（1華中農(nóng)業(yè)大學(xué)公共管理學(xué)院，武漢430070；2武漢市住房保障和房屋管理局，武漢430014）

1 研究背景

土地中最精華的部分就是耕地，其對(duì)人類生產(chǎn)生活和經(jīng)濟(jì)發(fā)展都起著十分重要的作用。首先，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要耕地作為基礎(chǔ)，耕地是一種重要又稀缺、且難以再生的資源，在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中具有非常重要的地位；其次，社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展的基礎(chǔ)要靠耕地，因?yàn)樗寝r(nóng)民的生產(chǎn)資料，能夠保障農(nóng)民的生活，解決生存問(wèn)題和就業(yè)問(wèn)題，實(shí)踐證明，失地農(nóng)民越多，社會(huì)矛盾就越突出［1］。另外，我國(guó)人口數(shù)量依然不斷的增長(zhǎng)，同時(shí)人們對(duì)糧食的需求也不斷的上升，因此眼下最重要的是能夠讓耕地資源可持續(xù)利用，并且平衡耕地保護(hù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展二者之間的關(guān)系。

能量?jī)r(jià)值理論與分析方法的研究在國(guó)外應(yīng)用的十分廣泛，在自然和社會(huì)方面都有所涉及。Odum等［2］1987開(kāi)始評(píng)估沿海地帶和河流等自然生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)一些生物也有所涉及，例如鯨魚(yú)等。初次提出能值可持續(xù)性指數(shù)是意大利生態(tài)學(xué)家Ulgiati和美國(guó)生態(tài)學(xué)家Brown［3］。還有學(xué)者運(yùn)用能值理論對(duì)泰國(guó)的環(huán)境與經(jīng)濟(jì)進(jìn)行分析，并且具體說(shuō)明了湄公河修建大壩的生態(tài)影響和環(huán)境影響［4］。Ulgiati等［5］在環(huán)境的壓力及其可持續(xù)性方面對(duì)意大利進(jìn)行能值評(píng)價(jià)。對(duì)鄉(xiāng)村的可持續(xù)發(fā)展，Siracusa等［6］使用能值理論大膽探索其理論方法并進(jìn)行實(shí)踐研究?？傮w來(lái)看，在可持續(xù)發(fā)展的能值理論應(yīng)用中，國(guó)外較為集中在兩個(gè)方面，一是對(duì)區(qū)域或產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的能值指標(biāo)評(píng)價(jià)的研究，二是對(duì)區(qū)域或產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的承載力以及對(duì)承載力影響的研究。

在利用能值指標(biāo)進(jìn)行可持續(xù)利用評(píng)價(jià)的實(shí)證研究中，李雙成等［7］在土地持續(xù)利用方面構(gòu)建若干基于能值理論分析方法的相關(guān)指數(shù)，確定1978—1999年中國(guó)農(nóng)業(yè)土地的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r。但評(píng)價(jià)的相關(guān)指數(shù)仍然需要進(jìn)一步優(yōu)化。國(guó)內(nèi)很多學(xué)者對(duì)不同城市的耕地進(jìn)行了可持續(xù)性評(píng)價(jià)的研究［8-12］，但研究主要從空間上對(duì)耕地資源進(jìn)行評(píng)價(jià)，并沒(méi)有從時(shí)間序列上進(jìn)行研究。還有些學(xué)者以全國(guó)為研究區(qū)域?qū)Ω剡M(jìn)行可持續(xù)性評(píng)價(jià)［13-14］，由于研究區(qū)域過(guò)大沒(méi)有考慮到不同地區(qū)的特殊性，使得結(jié)果產(chǎn)生部分偏差。劉旭曄［15］通過(guò)建立指標(biāo)體系對(duì)湖北省耕地可持續(xù)利用進(jìn)行研究，但主要側(cè)重于城鎮(zhèn)化對(duì)耕地的影響，并沒(méi)有從對(duì)整個(gè)耕地系統(tǒng)進(jìn)行可持續(xù)性評(píng)價(jià)。于婉婷等［16］通過(guò)建立指標(biāo)體系對(duì)大慶市的耕地進(jìn)行了可持續(xù)利用評(píng)價(jià)，但并沒(méi)有對(duì)指標(biāo)進(jìn)行量綱化，因此結(jié)果分析存在說(shuō)服力不足的情況?；诖耍狙芯恳阅苤迪嚓P(guān)理論為指導(dǎo)，闡述武漢市土地利用現(xiàn)狀，以時(shí)間序列變化對(duì)武漢市耕地相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模探討，分析武漢市耕地利用的可持續(xù)發(fā)展現(xiàn)狀，運(yùn)用能值理論和方法對(duì)武漢市的耕地可持續(xù)利用情況進(jìn)行分析并給出相關(guān)對(duì)策。

2 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來(lái)源

湖北省武漢市位于江漢平原的東部，長(zhǎng)江和漢江之濱，地處于華中腹地。據(jù)《2017年武漢市統(tǒng)計(jì)年鑒》，武漢市2016年土地總面積8 569.15 km2，耕地面積1 913.6 km2，占全市總面積的22.33%。水田和旱地是耕地的主要組成部分，在武漢水田的面積達(dá)到1 133.2 km2，其占耕地總量的59.22%，旱地767.7 km2，占耕地面積的40.12%，其他12.7 km2，占耕地面積的0.66%。2003—2016年耕地?cái)?shù)量呈直線下降趨勢(shì)，13年間減少了14 420 hm2，其中從2006—2008年減速較緩，但2009—2013年減勢(shì)迅猛。

研究數(shù)據(jù)主要有耕地系統(tǒng)投入基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、耕地系統(tǒng)產(chǎn)出基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、能值轉(zhuǎn)換率以及能量折算系數(shù)與耕地?cái)?shù)量。耕地?cái)?shù)量，耕地系統(tǒng)投入基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中的可更新環(huán)境資源和不可更新環(huán)境資源以及耕地系統(tǒng)產(chǎn)出基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源于《武漢市統(tǒng)計(jì)年鑒》2004—2017年，其中能量折算系數(shù)與能值轉(zhuǎn)換率來(lái)源于Odum與國(guó)內(nèi)各學(xué)者總結(jié)所得［17-20］。

3 研究方法

能值分析理論將生態(tài)系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)綜合考慮在內(nèi)，出發(fā)點(diǎn)是總體經(jīng)濟(jì)，衡量單位是能值，創(chuàng)建了能值理論體系。通過(guò)能值分析對(duì)耕地進(jìn)行可持續(xù)利用評(píng)價(jià)的主要方法主要分三步：一是將土地的投入和產(chǎn)出進(jìn)行能值轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化為太陽(yáng)能值；二是對(duì)耕地的能值投入產(chǎn)出進(jìn)行分析；三是構(gòu)建能值指數(shù)，通過(guò)能值指標(biāo)對(duì)耕地利用狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。

3.1 能值轉(zhuǎn)換

不同的物質(zhì)所含有的能量的質(zhì)量不同，所以必須進(jìn)行能值轉(zhuǎn)換將其統(tǒng)一，再來(lái)比較不同形式的物質(zhì)能量。能值分析就是利用能值轉(zhuǎn)換率將不同的能量轉(zhuǎn)換為同一量綱的太陽(yáng)能值，轉(zhuǎn)換公式為Em=Sc×E，式中的Em表示能值及不同的物質(zhì)能量轉(zhuǎn)換后的能值，Sc表示太陽(yáng)能值轉(zhuǎn)換率，E表示能量及不同物質(zhì)所含有的能量（表1和表2）。

表1 耕地系統(tǒng)投入的能值折算系數(shù)和能值轉(zhuǎn)換率Table 1 Cultivated land system input energy conversion coefficient and energy conversion

表2 耕地系統(tǒng)產(chǎn)出的能值折算系數(shù)和能值轉(zhuǎn)換率Table 2 Cultivated land system output energy conversion coefficient and energy conversion

3.2 能值投入產(chǎn)出分析

耕地系統(tǒng)是一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)，目前若想要詳細(xì)知曉其中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)特征較為困難。本研究?jī)H分析耕地直接投入和產(chǎn)出的能值利用狀況來(lái)保證相關(guān)能值轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確性，其具體能值投入及產(chǎn)出資源見(jiàn)表3。

表3 耕地能值投入產(chǎn)出情況表Table 3 Energy input and output of cultivated land

3.3 能值指標(biāo)及可持續(xù)性分析

以武漢市2003—2016年耕地生態(tài)系統(tǒng)的投入產(chǎn)出項(xiàng)目為基礎(chǔ)，并根據(jù)武漢市的具體情況，選擇系統(tǒng)穩(wěn)定性指數(shù)（S）、耕地環(huán)境負(fù)載率（ELR）、耕地能值使用強(qiáng)度（ED）、耕地能值產(chǎn)出率（EYR）、工業(yè)輔助能貢獻(xiàn)率、系統(tǒng)生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)度（C）、人均能值產(chǎn)出量、可持續(xù)發(fā)展性能指數(shù)（EISD）這八個(gè)指標(biāo)來(lái)進(jìn)行量化評(píng)價(jià)和分析（表4）。這些指標(biāo)將復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的各種物質(zhì)流、資金流、信息流、生態(tài)流、能量流等進(jìn)行了量化分析，定量分析了耕地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和效率。其中耕地能值產(chǎn)出率是耕地能值總產(chǎn)出與工業(yè)輔助能值與有機(jī)輔助能值的和的比值，此指標(biāo)主要是用來(lái)評(píng)價(jià)能值在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中被利用的是否高效；耕地能值使用強(qiáng)度是耕地能值總投入與耕地總面積的比值，表明耕地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的集約化水平和利用強(qiáng)度；工業(yè)輔助能貢獻(xiàn)率是不可更新工業(yè)輔助能與能值總投入量的比例，它在一定程度上反映人類因素對(duì)耕地生態(tài)系統(tǒng)的影響；耕地能值總產(chǎn)出比上農(nóng)業(yè)從業(yè)人員為人均能值產(chǎn)出量；不可更新資源能值投入比上可更新資源能值投入為環(huán)境負(fù)載指數(shù)，通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)能值分析理論可知系統(tǒng)依靠可更新資源生存和發(fā)展的能力，可以體現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性；通過(guò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)度（System dominant degree，SDD）可知系統(tǒng)各產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)差異和配置的指標(biāo)，SDD的范圍在0—1，SDD越小，則各產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)度差異越小，越接近1，證明某個(gè)單一產(chǎn)業(yè)正在處于優(yōu)勢(shì)的地位。這兩種情況都不是最好的情況，都是不利于系統(tǒng)發(fā)展的。因此，最合理的情況就是SDD在0.5左右，這時(shí)系統(tǒng)中有某個(gè)產(chǎn)業(yè)是占主導(dǎo)地位的，但是其他產(chǎn)業(yè)單元同時(shí)得到兼顧；系統(tǒng)穩(wěn)定性指數(shù)（System stability degree，SSD），是來(lái)體現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定以及它的協(xié)調(diào)性。SSD高表明系統(tǒng)的每一個(gè)能值流能夠較好的連接網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)的自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)以及反饋?zhàn)饔脧?qiáng)，具有較大的穩(wěn)定性；耕地可持續(xù)發(fā)展性能指數(shù)（EISD）為耕地能值產(chǎn)出率比上耕地環(huán)境負(fù)載率。可持續(xù)發(fā)展性能指數(shù)主要反映耕地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展能力。耕地可持續(xù)發(fā)展性能指數(shù)越大，代表在單位環(huán)境壓力下，經(jīng)濟(jì)效益越高，系統(tǒng)具有更好的可持續(xù)發(fā)展性。當(dāng)EISD＜2表示地區(qū)的系統(tǒng)可持續(xù)性并不理想，給環(huán)境的負(fù)載壓力過(guò)大且能值的收益不足。當(dāng)2＜EISD＜18，說(shuō)明系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的情況比較理想。當(dāng)EISD＞18，說(shuō)明對(duì)地區(qū)的系統(tǒng)資源開(kāi)發(fā)和利用不足。

表4 耕地生態(tài)系統(tǒng)能值指標(biāo)體系Table4 Cultivated ecosystem energy index system

4 結(jié)果與分析

4.1 武漢市耕地可持續(xù)性的能值投入分析

武漢市耕地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的投入主要有工業(yè)能投入（即不可更新工業(yè)能）、環(huán)境資源投入（包括可更新環(huán)境資源和不可更新環(huán)境資源）及有機(jī)能投入（可更新輔助能源），四個(gè)部分的能值投入曲線見(jiàn)圖1。

圖1 武漢市耕地生態(tài)系統(tǒng)各個(gè)部分的能值投入曲線Fig.1 Energy various parts of the ecosystems into cultivated land in Wuhan

從圖1可以看出，武漢市的可更新環(huán)境資源以及不可更新工業(yè)能的投入增加，不可更新環(huán)境資源的投入基本不變，而可更新輔助能源的投入略有下降，這些耕地系統(tǒng)投入結(jié)構(gòu)的變化說(shuō)明武漢的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率在提高。其中不可更新環(huán)境資源能值投入在這些年間基本保持穩(wěn)定，且表層土損失量較小，占總投入的比例十分低，證明武漢市的水土保持狀況比較理想，并且維持良好。由投入能值可以看到，不可更新工業(yè)輔助能值2003—2016年增長(zhǎng)了11.4%，其主要原因是農(nóng)村機(jī)械化水平不斷提高，農(nóng)用機(jī)械、電力的使用情況也呈現(xiàn)上升趨勢(shì)；可更新環(huán)境資源能值增長(zhǎng)了1.1%。然而，2003—2016年武漢市不可更新工業(yè)輔助能值的增加導(dǎo)致可更新有機(jī)能值呈略微減少的趨勢(shì)，即武漢的農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平不斷提高，手工勞動(dòng)正在逐步被機(jī)械操作所取代。

2003—2016年武漢市耕地利用系統(tǒng)的能值總投入基本上呈平穩(wěn)上升趨勢(shì)（圖2），小部分的不可更新工業(yè)輔助能能值的增加被勞動(dòng)力和畜力能值的減少抵消了，并且可更新環(huán)境資源增長(zhǎng)幅度較小，因此，總能值使用量增加的趨勢(shì)表現(xiàn)與不可更新工業(yè)輔助能增加的趨勢(shì)表現(xiàn)大抵相同，但實(shí)際上內(nèi)部已經(jīng)發(fā)生了增長(zhǎng)和減少的變化?？筛掠袡C(jī)能值和不可更新工業(yè)輔助能值的此消彼長(zhǎng)，是耕地生態(tài)系統(tǒng)中較良好的表現(xiàn)，這說(shuō)明落后的農(nóng)業(yè)手段正在被先進(jìn)的工業(yè)手段代替，且不斷趨于合理，從而導(dǎo)致系統(tǒng)整體效率的提高。

將武漢市耕地生態(tài)系統(tǒng)總能值的投入分成環(huán)境資源（即EmR+EmN）與輔助能值（即EmF+EmRI）兩部分進(jìn)行對(duì)比和分析，研究結(jié)果（圖3）表明，2003—2016年環(huán)境能值的增幅為1.11%，輔助能值增幅為11.44%，是前者的10.35倍。由此可以看出，能值總投入的增加主要是輔助能值的變化，如今耕地的不斷減少和退化會(huì)導(dǎo)致這種情況更加嚴(yán)重。

圖2 武漢市耕地生態(tài)系統(tǒng)能值總投入曲線Fig.2 Cultivated ecosystem energy total investment curve in W uhan

圖3 環(huán)境資源與輔助能值的投入比較Fig.3 Contrast w ith resources energy input and auxiliary energy input

通過(guò)比較可更新能值與不可更新能值，對(duì)武漢市的耕地生態(tài)系統(tǒng)總能值投入進(jìn)行分析（圖4）?？筛履苤翟鲩L(zhǎng)幅度僅為1.07%，原因是太陽(yáng)能值的小幅度增加。不可更新能值也呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，增幅為11.47%。由此可知，不可更新能值對(duì)能值投入的增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)更大一些，且這種情況會(huì)越來(lái)越被加強(qiáng)，主要原因是武漢市城鄉(xiāng)一體化的步伐不斷加快。

4.2 基于能值的武漢市耕地系統(tǒng)生產(chǎn)力分析

由圖5可以看出，2003年和2004年的能值產(chǎn)出總量最大，2004—2005年總能值產(chǎn)出出現(xiàn)大幅下降，原因是這一時(shí)間段武漢市的水果類產(chǎn)量發(fā)生了大幅度的下降，由2004年的551 919 t驟減到2005年73 559 t；而2005—2016年水果類產(chǎn)量的總趨勢(shì)是緩慢增加。

圖4 可更新能值與不可更新能值的投入比較Fig.4 Contrast w ith renewable energy input and nonrenewable energy input

圖5 2003—2016年武漢市耕地生態(tài)系統(tǒng)能值產(chǎn)出變化Fig.5 The change of W uhan cultivated land ecosystem s energy output in 2003—2016

影響耕地生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的除了能值總產(chǎn)出外，還有耕地的變化。2003—2016年武漢市耕地面積總體上呈遞減趨勢(shì)。武漢市耕地與糧食基本上處于非平衡狀態(tài)，從圖6可以看出，不考慮2004—2005年總產(chǎn)出能值的不正常變化，從2005—2016年，武漢市的耕地面積逐年減少，并且每年的下降幅度不斷變化，而總能值產(chǎn)出卻出現(xiàn)了遞增的變化現(xiàn)象。由于2003和2004年的水果類產(chǎn)量與之后幾年相比產(chǎn)量發(fā)生巨大變化，所以去除這兩年數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)2005—2016年進(jìn)行計(jì)算，耕地面積與耕地總能值產(chǎn)出二者呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)高達(dá)-0.96，且在0.01水平上顯著相關(guān)，這說(shuō)明能值的產(chǎn)出受耕地?cái)?shù)量的影響。由于技術(shù)的不斷進(jìn)步，以及管理方面的不斷優(yōu)化等措施導(dǎo)致糧食單位面積產(chǎn)量增加以及復(fù)種指數(shù)的提高，從而導(dǎo)致相關(guān)系數(shù)為負(fù)。

數(shù)據(jù)分析表明，耕地面積的減少對(duì)總能值的產(chǎn)出既有反向作用也有正向作用，耕地面積減少是因?yàn)樯鷳B(tài)系統(tǒng)退耕、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)整改、自然災(zāi)難已經(jīng)建設(shè)用地占用耕地等，這些原因大部分都會(huì)導(dǎo)致耕地的永久性減少，而耕地的減少必然導(dǎo)致糧食產(chǎn)量的下降，如果沒(méi)有耕地面積作為基礎(chǔ)，則耕地總能值產(chǎn)出很難有顯著提高。因此要保護(hù)耕地面積，并且優(yōu)化能值投入結(jié)構(gòu)。

4.3 武漢耕地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)能值指標(biāo)體系及結(jié)果分析

以武漢市2003—2016年耕地生態(tài)系統(tǒng)的投入產(chǎn)出項(xiàng)目為基礎(chǔ)，選取8個(gè)指標(biāo)來(lái)進(jìn)行量化評(píng)價(jià)和分析（圖6）。（1）武漢市2003—2016年耕地能值產(chǎn)出率呈快速下降又緩慢上升趨勢(shì)。2005年以來(lái)，耕地能值產(chǎn)出率為3—4，整體不高，這證明雖然武漢投入了大量的有機(jī)輔助能值和工業(yè)輔助能值，運(yùn)轉(zhuǎn)效率不高。但工業(yè)輔助能值與有機(jī)輔助能值的投入緩慢增長(zhǎng)，能值總產(chǎn)出同樣增長(zhǎng)較緩，二者相對(duì)來(lái)說(shuō)還是比較和諧。（2）2003—2016年，武漢市耕地能值使用強(qiáng)度整體處于不斷增長(zhǎng)趨勢(shì)，且增長(zhǎng)幅度較大，說(shuō)明耕地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的集約化水平和利用強(qiáng)度都有較大提高。（3）工業(yè)輔助能貢獻(xiàn)率的計(jì)算方法是將不可更新輔助能值比上能值總投入量，它能在一定程度上反映人類因素對(duì)耕地生態(tài)系統(tǒng)的影響。武漢市耕地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的環(huán)境資源的投入增長(zhǎng)緩慢，幾乎保持穩(wěn)定，而工業(yè)輔助能值正在不斷增長(zhǎng)，說(shuō)明耕地生態(tài)系統(tǒng)對(duì)購(gòu)買(mǎi)的能值正慢慢形成依賴，從而讓耕地的生態(tài)系統(tǒng)更加開(kāi)放，更加趨于商品型。（4）人均能值產(chǎn)出量是耕地能值總產(chǎn)出與農(nóng)業(yè)從業(yè)人員的比值，除了由于2004—2005年水果類的能值產(chǎn)出大幅下降的原因之外，從2005—2016年，武漢市人均能值產(chǎn)出量呈上升態(tài)勢(shì)，由2005年的7.95×1015sej/人到2016年的1.70×1016sej/人，增長(zhǎng)了1.13倍。主要是近年來(lái)，大量的農(nóng)業(yè)從業(yè)人員轉(zhuǎn)向鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)及其他行業(yè)，使得人均能值產(chǎn)出量增加，同時(shí)也是由于農(nóng)業(yè)相關(guān)政策使得農(nóng)民收入大大提高。（5）環(huán)境負(fù)載率由2003年的1.37上升到2016年的1.51，最高值為2015年的1.54，從2015年開(kāi)始耕地環(huán)境負(fù)載率稍有回落。（6）2003—2016年武漢耕地系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)度從0.91下降到0.84，糧食作物與經(jīng)濟(jì)作物的比例由2003年的0.051變化到2016年的0.097，這表明糧食作物正逐漸的退出主導(dǎo)地位，二者在盡量保持平衡，即耕地生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部各生產(chǎn)單元結(jié)構(gòu)在進(jìn)行優(yōu)化，其主要原因是因?yàn)槲錆h這幾年正在努力發(fā)展經(jīng)濟(jì)作物，調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)。（7）武漢市耕地系統(tǒng)的穩(wěn)定性指數(shù)在0.19—0.41波動(dòng)，數(shù)值相對(duì)較低，說(shuō)明系統(tǒng)的自我調(diào)控等作用需要加強(qiáng)。從系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)度指標(biāo)的變化可知，武漢市經(jīng)濟(jì)作物的比重和糧食作物的比重發(fā)生著改變，前者一直升高而后者一直降低。證明武漢的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)調(diào)整正在陸續(xù)進(jìn)行當(dāng)中，具有不穩(wěn)定的耕地系統(tǒng)。（8）2003—2016年武漢市的可持續(xù)發(fā)展性能指數(shù)整體上呈下降趨勢(shì)，2005年以來(lái)有輕微的回升趨勢(shì)，幅度并不大。但EISD一直保持在2—18，即武漢市耕地生態(tài)系統(tǒng)富有活力和發(fā)展?jié)摿?，處于較好的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。但是隨著環(huán)境負(fù)載率（ELR）的上升，EISD可能會(huì)發(fā)展到小于2的狀況，若不采取任何措施將會(huì)導(dǎo)致耕地生態(tài)系統(tǒng)狀況不利。

圖6 武漢耕地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)能值指標(biāo)變化趨勢(shì)Fig.6 Change trend of energy index of cultivated land eco-econom ic system in W uhan

5 結(jié)論與政策建議

本研究基于耕地的可持續(xù)利用和能值分析的理論基礎(chǔ)，闡明武漢市耕地利用的現(xiàn)狀，運(yùn)用能值分析的方法，對(duì)武漢市耕地可持續(xù)利用的投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并構(gòu)建耕地生態(tài)系統(tǒng)的能值指標(biāo)體系。主要研究結(jié)論為：（1）基于能值分析對(duì)武漢市耕地進(jìn)行了可持續(xù)利用評(píng)價(jià)，通過(guò)對(duì)各方面的能量和物質(zhì)轉(zhuǎn)換為同一量綱的太陽(yáng)能值，克服了以往對(duì)評(píng)價(jià)過(guò)程中產(chǎn)生的外界干擾以及主觀性的弊端，可以更加全面客觀對(duì)耕地進(jìn)行可持續(xù)性的評(píng)價(jià)。（2）武漢市耕地利用系統(tǒng)的能值總投入呈平穩(wěn)上升的趨勢(shì)，可更新有機(jī)能值和不可更新工業(yè)輔助能值的此消彼長(zhǎng)，證明武漢市在耕地的利用方面更加注重先進(jìn)的現(xiàn)代化工業(yè)手段，機(jī)械化發(fā)展進(jìn)程不斷推進(jìn)，并且以可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)來(lái)推進(jìn)耕地的進(jìn)一步利用。雖然總投入不斷增加，但武漢市耕地減少趨勢(shì)沒(méi)有得到遏制，導(dǎo)致耕地的總產(chǎn)出增加不明顯，因此耕地的數(shù)量對(duì)糧食的產(chǎn)量仍然起著至關(guān)重要的影響，因此施行對(duì)耕地的保護(hù)以及對(duì)能值投入結(jié)構(gòu)的優(yōu)化措施刻不容緩。（3）耕地能值產(chǎn)出率呈快速下降又緩慢上升趨勢(shì)，整體偏低，說(shuō)明利用和運(yùn)轉(zhuǎn)效率不高。耕地能值使用強(qiáng)度和工業(yè)輔助能貢獻(xiàn)率整體處于增長(zhǎng)趨勢(shì)，即耕地的集約化水平和利用強(qiáng)度不斷增加。人均能值產(chǎn)出量大幅下降又緩慢上升，環(huán)境負(fù)載率整體為增長(zhǎng)趨勢(shì)，系統(tǒng)承受的環(huán)境壓力在不斷上升。耕地可持續(xù)發(fā)展性能指數(shù)處于2—18，證明系統(tǒng)的活力和潛力都十分的可觀，可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)良好，但其值貼近2，需要采取相關(guān)措施，防止系統(tǒng)處于不利狀態(tài)。

相關(guān)政策建議為：（1）耕地可持續(xù)利用的技術(shù)措施。開(kāi)展土地開(kāi)發(fā)整理工作，提高耕地質(zhì)量。武漢市2003—2016年能值產(chǎn)出的總趨勢(shì)是緩慢增加的，耕地面積呈遞減趨勢(shì)，二者雖為負(fù)相關(guān)，但是保護(hù)耕地面積和提高耕地質(zhì)量是非常有必要的。把保護(hù)生態(tài)放在首位，加緊對(duì)耕地與基本農(nóng)田的整理，使有效耕地面積不斷增加，改進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件和環(huán)境，保證耕地質(zhì)量和農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)力穩(wěn)步提高。針對(duì)區(qū)域的不同特點(diǎn)采取相應(yīng)措施，加強(qiáng)對(duì)耕地的保護(hù)。武漢市2003—2016年耕地面積減少了14 420 hm2，減少速度驚人。所以要合理利用并切實(shí)保護(hù)現(xiàn)有的耕地與基本農(nóng)田，因地制宜，發(fā)展特色產(chǎn)業(yè)，加快農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。調(diào)整耕地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)投入結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式。武漢市耕地生態(tài)系統(tǒng)中不可更新工業(yè)輔助能值投入比例較大，這種經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式是高消耗型的，若長(zhǎng)期實(shí)施，將破壞區(qū)域生態(tài)環(huán)境，不符合耕地可持續(xù)發(fā)展的要求。通過(guò)預(yù)測(cè)，武漢市環(huán)境負(fù)載率將不斷增大，且耕地可持續(xù)發(fā)展性能指數(shù)將下降到小于2，所以，要大力推廣使用有機(jī)肥、農(nóng)作物系列專用復(fù)合肥和高校生物有機(jī)復(fù)合肥等，增大可更新投入能值比例，調(diào)整結(jié)構(gòu)，提高單位能值產(chǎn)出水平和資源綜合利用效率。（2）完善耕地保護(hù)的管制措施。加強(qiáng)對(duì)耕地占補(bǔ)平衡的管理應(yīng)當(dāng)履行復(fù)墾補(bǔ)充耕地的義務(wù)，實(shí)現(xiàn)土地征用的平衡。農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)機(jī)制須完善。在產(chǎn)權(quán)設(shè)置、流轉(zhuǎn)方式、流轉(zhuǎn)監(jiān)督和流轉(zhuǎn)程序等方面進(jìn)行規(guī)范并管理，建立土地流轉(zhuǎn)信息平臺(tái)，完善農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)制度，限制農(nóng)用地轉(zhuǎn)為非農(nóng)用地，實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)建設(shè)用地的增減掛鉤。（3）更新觀念，強(qiáng)化耕地可持續(xù)利用意識(shí)。武漢市耕地能值產(chǎn)出率呈快速下降又緩慢上升趨勢(shì)，整體偏低，說(shuō)明耕地系統(tǒng)利用和運(yùn)轉(zhuǎn)效率不高，所以要大力宣傳推廣低能耗、低污染和低排放為基礎(chǔ)的低碳農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)，減小農(nóng)業(yè)發(fā)展對(duì)環(huán)境的不利影響，建立環(huán)境友好型和資源節(jié)約型的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系，促進(jìn)武漢市低碳農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)又快又好發(fā)展。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，大力推廣農(nóng)業(yè)節(jié)能模式。減少能源消耗，提高農(nóng)業(yè)資源的利用效率。武漢市的耕地面積在不斷減少，要強(qiáng)化民眾保護(hù)耕地的意識(shí)。加強(qiáng)從各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)至普通群眾的法制觀念，樹(shù)立耕地的憂患意識(shí)，加強(qiáng)惜土意識(shí)，使保護(hù)耕地和節(jié)約用地成為全社會(huì)的共識(shí)，大大提升保護(hù)耕地的積極性和主動(dòng)性，重點(diǎn)放在長(zhǎng)遠(yuǎn)利益，不局限于當(dāng)前利益，加強(qiáng)全民的可持續(xù)發(fā)展觀。