用于农业生态系统的系统动力学模型与相关的政策建议精编.doc

生态模型 用于分析农业生态系统的系统动力学模型与相关的政策建议 摘要：农业生态系统是一种寻求生态与经济间平衡并促进双方可持续发展的一种途径。这篇文章建议以一种科学方法来分析生态农业的环境与经济影响并模拟他们长期发展的一种趋势。在这里，我们以甘肃省平凉市崆峒区的生态农业为重点，同时我们创建一种名为（AEP-SD)的动力学模型来评估2009年到2050年该系统的综合影响。在正常情况下，模拟结果显示，直到2027年快速改善并达到峰值，之后系统性能逐渐下降。该模型显现出以前农业系统的缺陷和劣势，比如过度增加的牛屠宰量、不稳定的甲烷生产、缓慢发展的有机农业、不可持续的能源结构。我们提供的系统改进策略，之后该模型证明他们确实能够减少不利影响并且消除系统减弱的潜在危害。 介绍 随着人类经济活动规模在地球的增加，人们更加注意生态经济方法的交互作用。（盖尔，2000:；popke，2005）。作为一种经济活动，农业与环境拥有更直接更密切的相互作用。农业发展不仅是人类生存的基础，同时也直接影响了全球的环境。提高农业生产水品，建立生态农业系统，达到良好的生态效益与经济效益对于人类的发展有着至关重要的影响。 在最近几年，生态农业已经被很广泛的研究（克莱茵曼等人，1995年）。一些研究已经从理论角度揭示了生态农业的含义和前景(Altieri and Anderson, 1986; Yunlong and Smit, 1994)，一些调查运用了案例研究来证明生态农业发展政策的优势（Larsson and Granstedt,2010; Maurer, 1989; Schroll, 1994)。在农业发展中，越来越多的研究除了考虑经济效益外也将生态效益考虑在内，同时，很多因素已经可以为决策者提供有用的信息，比如氮利用效率和积累量（Granovsky et al.,2007; Hau and Bakshi, 2004; Hoang and Alauddin, 2011; Libralato et al., 2006; Sciubba, 2003),以不同的尺度，从农场和工厂到整个国家再到生物圈的角度来评估农业生产对环境和经济的贡献度(Hezri and Dovers, 2006; Hoang, 2011; Niemeijer, 2002; Piorr, 2003; Smithet al., 1999). 现在很明显的是生态农业是一个包括生态、经济、工业、人类行为、政策和很多其他因素的复杂系统。系统的角度可以被用来分析生态农业发展中的每个相关因素。（陈等人，2009年） 然而，大多数的生态农业研究主要集中在一些外部影响因素上（比如收入变化和土壤肥力等）。 (Shi and Gill, 2005)，很少关注产业链和物质能量在生态农业系统中的循环。生态农业系统的核心是物质能量的产生和消费的过程，这种过程产生了所有的生态和经济效益。如果物质能量的生产和消费不能持续循环下去，那么生态农业系统将会衰弱。因此，从根本上加强生态农业的可持续发展能力，综合模拟和对物质能量流动过程以及生态经济正负面影响的发展趋势的分析都应该被加强重视。 因此，以中国甘肃省平凉市崆峒区为例，我们创建立一个生态农业系统的动力系统模型，并将其命名为“AEP-SD”（农业-效应-政策动力系统），用来模拟当地生态农业产业链的物质与能量流动，分析生态经济的影响以及它们长期进化的趋势，明确系统的缺陷并为提高系统性能提供建议。这个系统在寻求区域生态经济系统的可持续发展模型方面有着重要的理论和实践价值，同时更重要的是“AEP-SD”模型以及方法能够为相识的生态经济模型奠定基础。 研究领域 中国甘肃省平凉市崆峒县（东经106?25–107?21，北纬35?12–35?45）位于六盘山的东部，以及泾河的上游（图1）。崆峒县是半干旱半湿润的大陆性季风气候；平均每年日照长度为2425小时；全年太阳辐射为129.20千卡每平方厘米，每年平均气温为8.6摄氏度，无霜期为165天，每年降水量为511毫米，崆峒区在黄土高原丘陵沟壑区，有严重的土壤流失和脆弱的生态环境。由于资源和环境的严格限制，以及低生活水平，崆峒区面临着经济发展和环境保护的双重压力。 从2003年开始，崆峒区采取了“红牛”策略，以家庭生产的沼气、有机水果、蔬菜和由秸秆造纸作为经济发展的主体，最终形成一种“牛-沼气-水果和蔬菜-秸秆循环利用”的发展模式。直到2009年，经过7年的发展，牛肉饲养数量达到300000头，沼气用户达到20000户，水果和蔬菜产量分别达到69466吨和250732吨。与传统的生产模式相比，在2009年燃煤减少15597.54吨标准煤；二氧化碳排放量减少了2164400吨，氮肥磷肥和钾肥的用