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农业提供人类基本的生存保证，是国民经济发展的基础，农业的可持续发展是实现整个社会可持续发展的重要组成部分。近几十年来，随着需求的不断增长，农业发展正面临着生态环境问题的威胁和危害，如资源短缺、耕地退化、土壤污染等，严重影响农业系统的生产功能和可持续发展能力。宁南黄土丘陵区位于黄土高原西部，是我国北方农牧交错的生态脆弱带的一部分，由于历经数代垦殖和对土地的不合理利用，生态平衡遭到破坏，自然灾害频发，水土流失严重;并形成以单一的种植业为主的农业生产模式，广种薄收，人民生活贫困。严重制约了该地区社会、经济和生态的协调发展。解放后，这里被列入“三西”扶贫计划范围，国家不断花大力气致力于这里的生态恢复建设和农业生产结构调整，以改善当地的贫穷落后状况;中国科学院于此设点考察30余年，并指导该地综合治理生态环境，成效显著。因此，本文选择具有典型黄土丘陵区生态脆弱带特征的宁夏回族自治区固原市原州区为研究案例，基于Odum的能值分析法，通过对农业系统可持续发展性能的多角度定量化研究，以期为合理利用农业资源和区域农业发展的科学决策提供有力依据。核心内容包括: 以可持续发展理论、生态经济学、资源学和人工—自然复合系统论基本原理为理论框架，运用能值分析理论和方法，对宁夏原州区农业生态经济系统的能量转换过程进行分析，揭示其30年来能值投入产出结构动态变化和农业生产中结成的特殊人地关系，并选取有效指标评价农业系统的可持续发展性能;利用相图直观的表达方式，揭示系统生产过程与自然环境和经济系统之间的关系，比较不同的资源开发和利用模式下系统的资源配置比例和发展态势;应用生态足迹方法结合能值分析，对原州耕地资源可持续利用程度进行量化研究;借鉴绿色GDP核算方法结合能值分析，评估农业GDP增长过程中的资源环境代价。主要研究结果如下: (1)从能值投入结构现状来看，原州区农业系统对自然环境的依赖性比较强，但由于购买能值不足或科技水平低而导致自然资源利用效率不佳，属于资源高消耗性经济发展模式，其农业生产仍处于以劳动密集型为特征的传统农业生产阶段。 (2)从能值产出结构现状来看，原州区农业的主导产业是种植业和畜牧业，林业及渔业产出比例较小，尤其种植业占据明显优势地位(73.2％)，种植业以小麦、玉米、马铃薯和油料为主要产出，其中油料能值产出居种植业首位(78.5％)，玉米和小麦次之。2012年原州区净能值产出率为2.81，意味着该地区农业生产系统整体功能良好，能值回报率较高。但通过环境负载率和能值可持续性指数的分析结果发现，原州区农业生态环境承受着巨大的压力，生态退化已严重阻碍了农业的可持续发展，农业生态经济系统处于不可持续发展状态。 (3)1983～2012年30年间，原州农业生态系统能值投入及产出结构得到不断优化，系统的运行效率显著提高。能值投入结构变化显示原州区农业生产不再单纯的依靠环境资源投入来维持，对来自系统外经济反馈能值的依赖性在不断增强。能值产出构成变化显示，原州区农业生产仍以种植业和畜牧业为主，林业与渔业产出贡献率较低，也没有明显的增长趋势，而种植业内部能值产出结构变化比较大，这也是原州区农业系统运行效率大幅提高的另一重要原因。与此相对应，能值产出率变化表明近30年来原州区农业生产系统的产出能力在不断增强，2001年开始稳步由能值亏损转变为能值盈余。但原州区农业系统的可持续发展能力仍然较弱，30年间均处于不可持续发展状态。对维系农业生产的基本自然资源—耕地利用程度分析结果显示，80年代以来原州区耕地利用长期处于生态赤字即不可持续状态，表明耕地对经济和社会发展的支撑能力较弱，人地矛盾突出。而目前耕地利用总体上朝着集约程度高的方向发展，这有利于土地资源的节约利用，减缓耕地压力。同时农业绿色GDP核算结果进一步表明，原州区农业生产的资源环境成本比例持续增加，经济增长带来的正面效应（创造财富）越来越低，而不利于可持续发展的负面效应则越来越高。 (4)采用不同分析方法对原州区农业生态经济系统的可持续发展状况研究结果表明，研究区农业生态系统处于不可持续发展状态，随着研究区生态条件的改善，不可持续状况有弱化的趋势，而人口增长、人类对农业资源不合理的开发利用和自然气候条件较差是导致不可持续状况出现的主要原因。因此，原州区可以通过加大农业科技投入以提高资源利用效率、继续推进农业结构调整、严格控制人口数量等措施来增强农业可持续发展能力。