海水養(yǎng)殖業(yè)循環(huán)經濟能值評價指標構建
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[摘要]海水養(yǎng)殖業(yè)循環(huán)經濟是實現傳統(tǒng)漁業(yè)向可持續(xù)發(fā)展轉型的重要模式。以嵊泗列島貽貝產業(yè)為例，運用能值理論方法從可持續(xù)發(fā)展和循環(huán)效率角度構建能值指標體系，詳細分析了傳統(tǒng)貽貝養(yǎng)殖系統(tǒng)、傳統(tǒng)貽貝養(yǎng)殖加工系統(tǒng)、貽貝循環(huán)經濟系統(tǒng)的發(fā)展狀況。結果表明：貽貝循環(huán)經濟系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展指標為1.42，具備一定的可持續(xù)性；貽貝的循環(huán)收益率為13.01，其廢棄物有循環(huán)利用潛力，循環(huán)產出率為32.91，投入循環(huán)經濟系統(tǒng)的能值收益較好。填埋/循環(huán)收益比為4.62，相比直接填埋，回收利用廢棄的貽貝殼的效益更大。綜合各指標，貽貝循環(huán)經濟模式在一定程度上可以兼顧經濟發(fā)展和環(huán)境負載，具有較好的應用價值和發(fā)展前景，是值得推廣的貽貝產業(yè)發(fā)展模式。
[關鍵詞]海水養(yǎng)殖；漁業(yè)循環(huán)經濟；能值理論；貽貝養(yǎng)殖；
1前言
隨著科技的提高和經濟全球化的深入，我國海洋漁業(yè)穩(wěn)健發(fā)展，海水產品產量逐年增加，從2009年的2797.53萬t增長至2016年的3490.15萬t。然而，高投入、低效率的傳統(tǒng)海洋漁業(yè)模式資源利用率低下，導致漁業(yè)資源緊張，海洋漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)供給服務數量下降。隨著人口的持續(xù)增長，漁業(yè)資源壓力加大，急需一種新的發(fā)展模式來擺脫漁業(yè)經濟發(fā)展困境。漁業(yè)循環(huán)經濟以循環(huán)經濟理論和漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展思想指導海洋漁業(yè)經濟活動，通過清潔生產技術減少廢棄物排放，提高資源重復利用率，實現資源效率最大化，污染排放最小化。發(fā)展?jié)O業(yè)循環(huán)經濟是解決漁業(yè)發(fā)展與資源環(huán)境矛盾，實現漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。量化循環(huán)經濟發(fā)展的水平是判斷漁業(yè)循環(huán)經濟發(fā)展質量的主要依據。只有建立科學有效的循環(huán)經濟評價指標體系，才能對漁業(yè)循環(huán)經濟發(fā)展狀況進行監(jiān)測和預測，為漁業(yè)循環(huán)經濟的發(fā)展規(guī)劃提供決策服務。以美國系統(tǒng)生態(tài)學家H.T.Odum為首，創(chuàng)立的能值分析方法將系統(tǒng)中不同種類、不可比較的物質流、能量流、貨幣流和信息流轉換成具有統(tǒng)一單位的能值進行分析，利用一系列能值指標分析系統(tǒng)的結構、功能特征與生態(tài)經濟效益。能值理論能為評估漁業(yè)循環(huán)經濟系統(tǒng)的效益和可持續(xù)性及具體實施過程提供一個系統(tǒng)性的框架。目前，國內外已有不少研究者利用能值理論評估農業(yè)循環(huán)經濟、工業(yè)循環(huán)經濟、產業(yè)園區(qū)等各種循環(huán)經濟系統(tǒng)。M.T．Brown等提出了一系列能值指標，評價了不同的材料通過“原料循環(huán)使用”、“副產物利用”、“適應性再利用”三種回收途徑的循環(huán)回收效率，研究發(fā)現不同的原材料的循環(huán)使用潛力不同，適合的循環(huán)回收途徑不同；精煉提取成本越高的原材料，直接回收利用獲得的收益最大。本研究基于傳統(tǒng)能值方法，以浙江省舟山市嵊泗列島貽貝養(yǎng)殖區(qū)域為研究對象，建立基于能值理論的循環(huán)經濟系統(tǒng)指標體系，從企業(yè)層面評價漁業(yè)循環(huán)經濟系統(tǒng)的生產效率、循環(huán)效率以及對環(huán)境的影響，以期為循環(huán)漁業(yè)的發(fā)展提供科學依據。
2研究區(qū)概況與數據來源
2.1研究區(qū)概況
嵊泗列島位于杭州灣以東、長江口東南，氣候溫和，年平均氣溫約17℃，多年平均降雨量約1209mm，夏季易受臺風影響，年太陽輻射量為4683～4927MJ/m2。海域水體肥沃、潮流較急是貽貝的絕佳養(yǎng)殖地。嵊泗海洋特別保護區(qū)素有“中國貽貝之鄉(xiāng)”之稱，截至2018年嵊泗列島貽貝養(yǎng)殖面積達1484hm2，貽貝產量達159668t，產生了巨大的經濟效益。嵊泗列島貽貝養(yǎng)殖模式主要為深水浮筏養(yǎng)殖，在海面上用浮子和繩索組成浮筏用纜繩固定于海底，使貽貝苗固著在苗繩上懸掛于浮筏。貽貝苗大部分購買于福建等地的育苗場，養(yǎng)殖周期一般為2～3年。然而，在產量逐年增加的同時，占貽貝重量近1/3的貽貝殼被堆積或傾倒至嵊泗列島附近的海域或海灘，造成嚴重的環(huán)境污染。貽貝殼含有大量的CaCO3，貽貝殼粉可作為鈣源添加在飼料中或作土壤改良劑。對廢棄貽貝殼進行資源化利用，是形成貽貝產業(yè)循環(huán)經濟至關重要的一步。
2.2數據來源
本研究中用到的數據主要包括兩類：（1）水產養(yǎng)殖、水產品加工等實物量數據主要由嵊泗列島金盟水產養(yǎng)殖專業(yè)合作社、景晟貽貝產業(yè)發(fā)展有限公司提供。漁業(yè)產業(yè)數據主要來自嵊泗列島海洋與漁業(yè)局以及《中國漁業(yè)統(tǒng)計年鑒》；（2）能值轉換率（Unitemergyvalue，UEV）主要來自《能值分析與實踐》M.T.Brown等以及Buranakarn.V等人的研究，能值轉換率均基于能值基準GBE2016（12.0E+24seJ/a）。
3基于能值的循環(huán)經濟評價指標計算方法
能值是資源、產品和服務等在形成過程中直接和間接消耗的太陽能之量，單位為太陽能焦耳（solaremjoules，sej）。能值分析主要包括系統(tǒng)能值指標分析、系統(tǒng)循環(huán)指標分析等，能值投入主要有可更新自然資源R1、不可更新自然資源N、可更新有機能R2和不可更新工業(yè)能IMP，在此基礎上建立能值指標體系。漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)常用的能值指標有能值產出率EYR、環(huán)境負載率ELR、可持續(xù)發(fā)展指標ESI及適用于漁業(yè)循環(huán)經濟系統(tǒng)的指標。能值分析方法為評估漁業(yè)循環(huán)經濟的資源利用效率、環(huán)境壓力和循環(huán)經濟發(fā)展的可行性提供了科學的方法，基于能值理論的循環(huán)經濟評價指標體系是評價漁業(yè)循環(huán)經濟發(fā)展的有效指標。能值產出率（EYR）是指系統(tǒng)產出能值與社會經濟投入系統(tǒng)內部的能值（不可更新工業(yè)輔助能值與可更新有機能之和）的比值，是衡量一個生產系統(tǒng)資源利用效率的指標。EYR越高表明系統(tǒng)利用資源的效率越高。其計算公式為：EYR=Y/IMP+R2其中，Y為系統(tǒng)的產出能值，IMP為投入系統(tǒng)的不可更新輔助能值，R2為投入系統(tǒng)的可更新有機能。環(huán)境負載率（ELR）是指系統(tǒng)投入的不可更新能值與可更新能值之比，表征區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)承受的環(huán)境壓力。ELR越高，說明系統(tǒng)的經濟活動強度越大，區(qū)域環(huán)境負荷越大。環(huán)境負載率的計算公式為：ELR=（IMP+N）/（R1+R2）其中，IMP為投入系統(tǒng)的不可更新輔助能值，N為投入系統(tǒng)的不可更新自然資源，R1為投入系統(tǒng)的可更新自然資源，R2為投入系統(tǒng)的可更新有機能?？沙掷m(xù)發(fā)展指標（ESI）是系統(tǒng)能值產出率和環(huán)境負載率的比值，表征研究系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展能力。在一定范圍內，ESI越高，單位環(huán)境壓力下的社會經濟效益越好，系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展態(tài)勢越好。資源的可持續(xù)發(fā)展是經濟可持續(xù)發(fā)展的保障，如果系統(tǒng)為追求經濟產值的增長，過分開發(fā)不可更新資源，那該系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展能力會大大降低?？沙掷m(xù)發(fā)展指標是地區(qū)能值分析評價的關鍵性指標。計算公式為：ESI=EYR/ELR其中，EYR為能值產出率，ELR為環(huán)境負載率。循環(huán)收益率（RBR）是將資源轉換為原材料的能值與回收循環(huán)的能值之比。RBR反應了系統(tǒng)廢棄物的回收利用潛力，即廢棄物被作為資源投入再生產可節(jié)省的能值。RBR低于1時，表示該物質循環(huán)利用的能值收益極低。其計算公式為：RBR=（A+B）/F其中，A為養(yǎng)殖貽貝所需的社會經濟投入之和，B為收獲捕撈成熟貽貝所需的社會經濟投入之和，兩者之和代表系統(tǒng)原材料提取所需的能值，F為回收循環(huán)使用系統(tǒng)廢棄物所需的社會經濟投入之和。循環(huán)產出率（RYR）是循環(huán)物質（廢棄物）的能值與用于循環(huán)的能值之比。RYR可用于評估社會通過資源循環(huán)利用效益，它衡量了社會將能值投入循環(huán)經濟系統(tǒng)后獲得的收益。RYR越高，循環(huán)經濟系統(tǒng)的能值投資收益越好。計算公式為：RYR=（R+A+B+C）/F其中，R為形成原材料（貽貝）所需的環(huán)境投入，A為養(yǎng)殖貽貝所需的社會經濟投入之和，B為收獲捕撈成熟貽貝所需的社會經濟投入之和，C為去殼貽貝加工所需的社會經濟投入之和，四者之和為廢棄物所含的能值，F為回收循環(huán)使用系統(tǒng)廢棄物所需的社會經濟投入之和。填埋/循環(huán)收益比（LRR），即填埋某一材料需要的能值與用于循環(huán)的能值之比。LRR這一指標反應相比直接填埋，回收循環(huán)利用所獲得的收益。LRR越大，物質循環(huán)對社會收益越大。填埋/循環(huán)收益比的計算公式為：LRR=F’/F其中，F’為直接填埋系統(tǒng)廢棄物所需的社會經濟投入之和，F為回收循環(huán)使用系統(tǒng)廢棄物所需的社會經濟投入之和。
4結果與分析
4.1嵊泗貽貝養(yǎng)殖加工循環(huán)經濟系統(tǒng)構建
最外面的黑框表示嵊泗列島貽貝循環(huán)經濟系統(tǒng)，主要包括養(yǎng)殖系統(tǒng)、去殼貽貝加工系統(tǒng)、貽貝殼粉加工系統(tǒng)等子系統(tǒng)。左側的是外界投入的可更新自然資源，主要包括太陽輻射能、地熱能、潮汐能、風能、雨水化學能等。由于當地無法育出用于養(yǎng)殖的苗種，因此主要從福建購入貽貝苗用于貽貝生產養(yǎng)殖。貽貝從一開始包苗、掛苗、成熟后收獲、去殼加工、貽貝殼回收運輸到最后的殼粉加工都需要系統(tǒng)外的能源商品投入和人類勞動。
4.2循環(huán)經濟系統(tǒng)能值流分析
通過計算貽貝養(yǎng)殖加工循環(huán)經濟系統(tǒng)的物質、能量、貨幣流動數據，統(tǒng)計匯總出貽貝養(yǎng)殖加工循環(huán)經濟系統(tǒng)能值表。為避免重復計算，在實際核算時常常將三種初級能流（太陽輻射能、地熱能、潮汐能）相加，與次級能值流、第三季能值流的最大值進行對比，取兩者的最大值作為驅動系統(tǒng)運作的可更新自然資源能值（R1）。貽貝屬于濾食性貝類，潮汐作用所引起的水交換帶來的懸浮有機碎屑和依賴于光合作用的單胞藻與原生動物為貽貝的主要餌料來源。苗種、電費和勞動力的能值投入在貽貝養(yǎng)殖中占很大一部分。對傳統(tǒng)貽貝養(yǎng)殖加工模式而言，占貽貝重量1/3之多的貽貝殼作為廢棄物直接填埋丟棄。而對貽貝循環(huán)經濟系統(tǒng)而言，貽貝殼作為貽貝殼粉加工子系統(tǒng)的原料投入，最終生產出貽貝殼粉。
4.3漁業(yè)循環(huán)經濟模式的能值指標分析
傳統(tǒng)貽貝養(yǎng)殖、傳統(tǒng)貽貝養(yǎng)殖加工模式和貽貝循環(huán)經濟模式的EYR分別為6.65、1.56和4.57，說明傳統(tǒng)貽貝養(yǎng)殖模式和貽貝循環(huán)經濟模式的生產效率較高。貽貝循環(huán)經濟系統(tǒng)可以開發(fā)貽貝的潛在經濟能值。延長產業(yè)鏈，加大對廢棄貽貝殼的開發(fā)，可以達到進一步提高經濟效益的目的。通過“資源—產品—再生資源—再加工”的模式來實現“低開采、高利用、低排放”的目標，對進入系統(tǒng)的能量與物質進行最大程度的利用，提高利用率的同時盡可能地減少污染物的排放，進而提高經濟運行的效益與質量。環(huán)境負載率ELR可評估系統(tǒng)的生態(tài)承載能力，當ELR小于或等于2時，由于生產過程產生的影響可被大范圍的環(huán)境稀釋，生產過程對環(huán)境產生的壓力較小。傳統(tǒng)貽貝養(yǎng)殖模式的ELR為1.09，貽貝養(yǎng)殖系統(tǒng)生產過程對環(huán)境壓力較小。傳統(tǒng)的貽貝養(yǎng)殖模式和貽貝循環(huán)經濟模式的ELR分別為2.62和3.21，這是由于隨著產業(yè)鏈的延長，加工環(huán)節(jié)增加，能源和人類勞務等不可更新工業(yè)輔助能投入的增多。傳統(tǒng)貽貝養(yǎng)殖模式的ESI為6.11，處于1～10的范圍，說明傳統(tǒng)貽貝養(yǎng)殖模式具有較好的活力及較大的發(fā)展?jié)摿?。這是因為貽貝養(yǎng)殖過程無需投放餌料，充分利用了海域生態(tài)環(huán)境提供的自然資源，系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展能力較高。傳統(tǒng)貽貝養(yǎng)殖加工模式的ESI為0.60，小于1，表明該模式為高環(huán)境負載率的消費型生態(tài)經濟系統(tǒng)。貽貝循環(huán)經濟模式的ESI（1.42）大于傳統(tǒng)貽貝養(yǎng)殖加工模式的ESI（0.60），說明單位環(huán)境壓力下貽貝循環(huán)經濟模式的經濟效益更好，貽貝循環(huán)經濟系統(tǒng)具備一定的可持續(xù)性，能兼顧社會與環(huán)境效益。能值循環(huán)經濟指標可用于評價循環(huán)經濟系統(tǒng)的可行性。本研究中，貽貝的RBR為13.01，RBR大于1說明廢棄貽貝殼具有一定的回收利用潛力。貽貝的RYR為32.91，相對較高，表明能值投入循環(huán)經濟系統(tǒng)的收益較好。貽貝的LRR大于1，表明回收利用廢棄貽貝殼從長遠來看是大有裨益的。LRR是基于廢棄物填埋所用的能值計算的，直接填埋廢棄貽貝對整個社會經濟系統(tǒng)而言是一種資源的浪費，還會產生處理廢棄物的成本。貽貝的LLR為4.62說明相比回收循環(huán)利用廢棄貽貝殼，社會需要投入4.62倍的能值用于填埋廢棄貽貝殼。
5結論與討論
綜合幾種能值指標，貽貝循環(huán)經濟模式在減少環(huán)境壓力的同時，充分利用了投入系統(tǒng)的資源，資源利用率較高。貽貝加工產生的廢棄物具有可觀的回收利用潛力。貽貝去殼加工自動化程度較高，貽貝去殼加工的同時自動實現了廢棄貽貝殼的收集工作，減少了廢棄貽貝殼回收工作的成本?；厥绽脧U棄貽貝殼的成本低于直接填埋廢棄貽貝殼的成本，且能產生一定經濟效益。因此，貽貝循環(huán)經濟模式在一定程度上可以兼顧經濟發(fā)展和環(huán)境負載，是值得推廣的貽貝產業(yè)發(fā)展模式。ESI指標具有一定的局限性。傳統(tǒng)貽貝養(yǎng)殖模式中，收獲后的貽貝直接銷售進入市場，廢棄的貽貝殼進入外界系統(tǒng)，廢棄物能值在傳統(tǒng)貽貝養(yǎng)殖系統(tǒng)中不做統(tǒng)計。因此，盡管傳統(tǒng)貽貝養(yǎng)殖模式的ESI大于循環(huán)貽貝循環(huán)經濟模式的ESI，從整個社會的尺度來看，傳統(tǒng)貽貝養(yǎng)殖系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展程度不一定高于貽貝循環(huán)經濟系統(tǒng)。原材料提取所需的能值越多，材料的循環(huán)回收收益越大。隨著清潔生產方式的推廣，嵊泗列島開始使用易降解的養(yǎng)殖器材替代原有養(yǎng)殖器材，養(yǎng)殖成本可能在短期內會有所提高。不同的貽貝養(yǎng)殖方式環(huán)境成本、社會成本不同，其RBR不同。本研究僅考慮了貽貝殼粉加工這一種廢棄貽貝殼的再利用方式。已有研究表明，貽貝殼還可作為鈣添加劑、土壤改良劑、污水處理材料、生物柴油的催化劑等。不同的廢棄物再利用方式產生成本和效益不同，但這些還有待進一步研究。
作者：陳昳 邵卓 桂峰 趙晟 單位：浙江海洋大學 海洋科學與技術學院
