旅游可持续发展的定量化研究，一直是旅游研究中的方法难点，近年来学者们运用了多种评价方法，如环境承载力、环境影响评价、环境容量与可接受的变化极限（LAC）、生态足迹模型和旅游可持续发展评价指标体系等,但这些方法在理念和具体计算时都存在一定的局限性。能值理论分析和方法是由美国著名生态学家H.T.Odum于20世纪80年代创立，以能值为测度单位的环境—经济系统综合核算方法。能值分析把生态系统及经济系统中不同种类的物质流、能量流、货币流转化为统一的能值指标来分析和比较，有效地使经济、生态、社会子系统有机结合起来，对正确分析人类与自然、环境及社会经济价值的相互关系，及制定可持续发展战略有重要作用，因而倍受生态学界、经济学界及系统学界的关注。
能值理论自提出以来，被广泛应用于不同空间尺度、不同类型的生态系统研究中，其中研究的空间尺度大到国家或区域，小到城市、县域等，研究的对象涵盖了自然生态系统、城市复合系统、环境治理工程、工业系统、建筑业、农业系统等多种类型生态系统，但有关自然保护区旅游生态系统的能值研究相对薄弱。
旅游生态系统是以游客的旅游活动涉及的特定区域的自然、经济、社会、旅游子系统构成的复合系统。旅游生态系统是多要素耦合的复杂动态系统，也是一个开放的、具有耗散结构的系统，系统内外频繁地进行各种能量流动与物质循环。能值理论在旅游领域进行应用型研究，是旅游可持续发展定量研究的另一条思路。旅游系统与旅游生态系统、旅游产业生态系统、旅游生态经济系统所涉及的研究范围以及要素是一致的。文中所涉及的旅游系统也即旅游生态经济系统。本文通过国内外相关文献的分析，旨在探讨二个问题，一是能值研究在旅游生态系统中的应用研究进展如何。二是与农业、城市等其他类型系统的能值研究相比较，能值分析运用于旅游系统研究存在哪些问题，以期推进旅游能值研究和旅游可持续发展的定量化研究。
1、旅游系统的能值研究进展
1.1不同空间尺度的旅游系统能值研究
1.1.1国家
国家尺度的旅游能值分析一般从出境和入境旅游角度进行研究，多从经济角度即旅游外汇的收支进行分析，能值货币率的选择以及旅游的能值交换率是关键问题。Doherty等指出巴布新几内亚旅游部门的能值密度是全国能值密度的100倍，旅游者的人均能值使用量是居民的20倍，尽管旅游业发展很好，但是实质上是处在能值出口的阶段。Brown提出能值货币率必须考虑旅游者所来自的客源国，当旅游者访问一个国家时，所携带的能值反映了客源国家的技术和资源的条件。Lei提出应当采用全球能值货币比率，因为旅游者来自不同的国家，他们的能值货币比率是不同的，并且由于研究资料不足，使得难以计算一个加权平均能值价值。Jiang指出中国2004年出境旅游的能值达到3.12×1020sej，入境旅游的能值达到2.15×1019sej，前者是后者的14倍；一方面显示中国在世界上的能值足迹越来越广，另一方面出口量大于入口量，是一种极大的能值负收益，会造成国家的资源流失。旅游者支付的外汇能值流与在该国所消耗以及购买的能值流是否对等，决定了该国的能值净收益。
1.1.2城市
作为城市生态经济学研究的内容，旅游生态经济系统问题只是作为城市生态经济系统中的一个子系统来加以探讨。董孝斌在研究内蒙古生态经济系统时指出，在输入能值中，旅游占了21.6%，旅游收人是外部能值输入的主要部分，指出应进一步创造良好的旅游环境，大力打造旅游资源，带动相关产业的发展。李金平应用能值分析理论和方法，从城市生态系统的理论出发，对澳门的能值流进行系统分析研究。通过对旅游博彩业的能值分析，旅游博彩业为澳门能值收益为8.65×1021sej，而游客只消费能值3.26×1021sej的商品和服务，旅游博彩业的能值净收益为5.39×1021sej。魏敏从构建旅游生态能值理论的基础上，对泰安市的旅游可持续发展水平进行了分析，泰安的旅游能值交换率是2.60，旅游可持续发展指标是1.76，处于可持续发展阶段。
1.2不同生态类型的旅游系统能值研究
1.2.1海岛
对自然生态系统的旅游能值研究，国外大部分是针对海岛进行的研究。海岛生态系统包括海洋生态系统以及陆地生态系统，包括无居民海岛和有居民海岛。张志卫采用能值分析的方法对青岛市的无居民海岛大岛的承载力进行了研究，该岛的主要功能是旅游和科研，在研究前确定了该岛的研究范围是由其海岸线向海一侧扩展1千米范围。对于有居民海岛，海岸地区的可持续发展必须要使得鼓励大量与当地居民不同的期望的游客来旅游的经济发展与满足当地居民社会和生态资本保护需求之间的平衡。Abel结合生态旅游对博内尔岛的生态系统进行分析，认为近50年来在生态利用和人口增长稳定发展下，博内尔岛的社会和经济等级发展为一个新的、稳定的系统，文章中运用大量能值系统图来诠释该岛生态系统的变迁；Serour等对红海周边埃及的赫尔格达的潜水旅游环境进行了能值分析，指出潜水对珊瑚礁的危害，并通过比较潜水旅游者带来的经济收入以及珊瑚礁损坏的能值货币价值，得出只有保持每年13000—14000的潜水者，才能保证珊瑚礁和海岸地的健康发展；Nam等对韩国一个无人居住的小岛进行了能值分析，小岛的海洋生态系统是这个岛屿的主要能值来源，来自旅游者的压力使得小岛的环境需要采取相应的措施进行保护。Brown和Ulgiati运用能值方法对墨西哥和巴布新几内亚的两个不同的旅游度假地进行了比较分析，发现二者在能值使用方面有很大差别，比如巴布新几内亚的度假地不使用电力，这在能耗上形成差异。
文章还通过国际能值交易来评价两地的可持续性和承载力，发现二者在交易中都处于劣势，即在旅游交往过程中能值输入小于能值输出；他们提出可持续旅游发展与旅游区的净能值收益相关，可持续性发展要求旅游系统应该能值平衡。Vassallo通过对意大利海岸度假地的研究，指出由于采用精英旅游模式，使得旅游者能值消耗要大于居民消耗；通过与其他非海岸旅游地进行能值指标对比，指出由于资源背景以及旅游的发展强度的不同，指标呈现明显的差异性。
1.2.2农业
应用能值理论对农业旅游系统的分析通常是小尺度的研究，此类研究在国内较多，主要是因为中国是个农业大国，探索农业的可持续发展，旅游是一个良好的途径。学者通过对现有的生态农业旅游系统的能值分析，与以往的系统或者是其他的系统进行比较，分析旅游生态经济系统所处的阶段或者是所具有的可持续性程度。谢雨萍定量分析广西恭城瑶族自治县月柿生态农业旅游经济系统的物流和能流，指出恭城县红岩月柿生态农业旅游经济系统正处于发展的初级阶段。与原生态农业系统相比，净能值产出率为原系统的1.94倍，能值投资率比原系统提高17%。王卓晗应用能值研究方法对深圳市海上田园旅游区的芦花湖和农家小院两个观光农业系统进行了能值分析。芦花湖系统的环境负载率为7.31，能值可持续发展指标为0.255，分别是农家小院的0.25倍和2.26倍，因而更具长远发展优势。
研究中也有少数是从地区农业生态经济系统的整体出发，将旅游业作为系统中的一个部分进行能值分析，体现旅游业在系统中所产生的作用。魏奋子以能值理论为基础，对四川省阿坝自治州1952—2005年的农业生态经济系统的能值投入、产出状况进行了定量分析，指出阿坝州生态旅游能值投入增长很快，从1990年的3.50×1020sej增长到2005年的1.13×1021sej。
1.2.3自然保护区
国内自然保护区的能值分析可以分为山岳类以及湿地类，其中湿地类占的比重较大。湿地研究类型多样，分别有关于鸟类保护区类、湖泊类、湿地公园类等。李洪波将武夷山国家自然保护区视为生态旅游系统，运用能值理论及其分析方法结合条件价值法对其进行讨论和研究，认为武夷山自然保护区自然环境条件良好，发展潜力较大，社区经济欠发达，居民生活水平较低，系统生产效率低，与外界贸易失衡，生态旅游处于探索阶段。Pulselli等对意大利的两个山脉地区的旅游产业和煤炭活动进行了能值分析，两地的能值货币价值分别为2.38×1012sej/€和 3.27×1012sej/；Lu等对江苏盐城国家级珍禽自然保护区进行了能值研究，提出社会自给率等指标，指出该自然保护区的能值投入主要来自于政府，需要通过发展生态旅游和引进社会资本来提高社会自给率。崔丽娟就鄱阳湖湿地生态系统进行能值分析，其生态旅游能值为4.80×1019sej。李婷婷对广西沿海红树林进行了能值分析，指出虽然生态旅游的能值货币价值仅为总产值的14.55%，但是并不能为了追求经济效益而忽略环境的承载力问题，因此需要科学规划生态旅游，控制游客数量，同时也要加强宣传力度，提高公众参与保护红树林的积极性。任丽燕认为西溪湿地公园建立以后，每年能值总投入增加到原来的1.6倍，能值总产出是原来的1.9倍；能值总产出中经济收入减少，但环境产出大幅度增加。管新建在东居延海湿地能值分析中，通过计算旅游收入的能值来测算该湿地的娱乐旅游价值。
自然公园是在人们利用的环境资源中，受到破坏较小的。它配备一定数量的必需设备，供旅游者的使用，旨在让旅游者在其中享受到丰富人生经验、提高审美情趣、恢复身心健康等。从森林公园的角度，关俊利使用能值分析方法对广西十万大山国家森林公园旅游生态系统的能值投入产出状况、环境承载情况和系统运行效果进行了定量分析，认为十万大山能值产出效率低，运行状况不佳，但处于一个良好的发展阶段，应增大具有高能值的劳务投入，逐步增强能值的利用效率。从地质公园的角度，张小洪运用能值分析方法对四川兴文石海风景名胜区近期和远期规划进行了分析。他对废弃物进行了能值分析，废物能值占总投入能值的比重远期比近期增加了50%，说明随着旅游设施的完善，游客数量的增加，废物的排放量有了大幅度的增加；能值可持续性指标远期比近期上升了53.57%。
2、旅游系统的能值研究述评
能值方法在各个时空尺度和各类型的生态经济系统进行了较系统的研究，从类型角度，农业生态系统和工业生态系统研究取得了较大的进展，在基础理论阐释、指标体系开发、案例实证研究等方面取得了进步，本文从农业以及工业生态系统与旅游生态经济系统对比的角度，着重阐述旅游生态经济系统能值研究的特殊性和未来发展的方向。
2.1理论推进方面
能值理论的推进，从各个系统的研究成果来看，体现在以下三个方面：一是指标体系的改进与创建；二是不同系统核算边界下计算过程的选取，显示为能值代数的改进和能值流程图的绘制；三是能值基准的选取和能值转换率的重新计算。
魏敏构建了旅游生态能值分析方法，建立了旅游生态能值输出和输入指标的计算公式。不同的研究尺度，计算过程不同（如图1所示），例如在国家与地区尺度上，旅游只是大系统中的很小的部分，所以在核算旅游能值时只是简单的将旅游收入的货币流转化为能值；在较大尺度的系统中，例如城市，通常利用旅游产业所占系统的百分比进行比例核算；在一个稍小尺度的系统中，旅游景区，或者旅游度假地作为整个旅游系统，通常采用能值综合核算。
在此基础上，旅游投入能值与产出能值，在国家尺度上多被理解为入境旅游和出境旅游的概念。从能值综合的角度出发，Abel认为旅游产生外汇所以是出口产品，出口的旅游产品的能值与投入的能值相等，投入包括环境投入与人造设施的投入。Brown认为仅仅用货币来评价旅游者的经济影响通常会忽略消耗的资源，实际上支持旅游者使用的环境和服务是通过每个旅游者的获取而出口的，当地居民得不到有效的消费。李金平认为游客在旅游地消费物质和服务的同时，支付货币，所以旅游业与游客之间能值交换应该是双向流动的，只是流动的方向与一般的经济反馈（例如水、货物等）是相反方向的（如图2所示）。并且这两种双向流动的能值量是不一定相等的，涉及到能值使用量、能值货币率、旅游者国别等问题。同时旅游者与居民的关系是一种相互竞争的关系，旅游者消耗的能值量多，意味着居民消耗的少。
由于上述问题认知的差异，目前在旅游能值的数据核算上，很多研究都出现核算模糊不清的状况。例如，有文章指出游客进入旅游地消费，投入货币消耗资源，所以旅游业收入应当是系统输入能值。实际上，游客的消费和消耗应当是系统输出能值，宜通过各自的转换率进行换算。虽然有文献中将旅游收入作为输出能值，但未考虑旅游者实际消耗。也有文献将旅游的建筑投入作为系统投入，将旅游收入作为系统的产出，但在对设施设备投入上并没有说明年限。梁春玲在分析南四湖湿地能值中，将旅游开发作为系统的输入能值流计算。
大部分的能值转换率的选择通常参考Odum、蓝盛芳、Brown等，最新修正的能值基准是1.52×1025sej/yr，不同的能值基准则相应的转换率不同。魏敏在研究中根据使用的能值基准进行了相应的转换。旅游能值研究需要根据最新的研究成果，选取最适合的能值转化率，以期获得最客观的能值综合评价结果。
2.2要素选择方面
能值理论在农业主要被应用于区域农业生态系统和特殊农业生态系统研究，其中区域包括全国、省级以及县域尺度，特殊农业生态系统包括绿洲、渔业、干旱半干旱地区等具体类型进行了探讨。在工业领域，能值理论被运用于建筑行业、生物质、废物处理等工业系统中。国内旅游生态经济系统的能值分析主要在两个领域，以自然生态环境为载体以及以半自然和半人工生态环境为载体的旅游系统，由于这两个系统与自然界的联系较紧密，能值分析是从地球资源的角度分析的方法，所以在结合使用上比较自然和简单。对于以纯人工环境为载体的旅游生态经济系统，例如主题公园类景区等由于与自然界的联系较间接，相应的能值转换率的计算比较困难。国外的研究涉及面更宽，包括国家层面到小的旅游景区系统尺度的分析。但旅游度假地以及城市旅游的能值研究较少。
研究中系统要素的选取与系统类型有着很大关联，农业生态经济系统在投入与产出要素上受地理环境制约性很强，有自然投入（太阳能、风能、水、土壤等），也有人为投入（劳动力、化肥、机械能、电能、燃料油等等），有实体的物质产出也有看不见的信息知识产出，也有具有审美价值的景观产出。在工业系统能值研究，不再像传统的能值分析一样考虑太阳能、雨水的化学能与势能以及土壤侵蚀造成的损失。而是将工业系统中的各类原料根据其可再生与否分别作为系统可再生资源与不可再生资源的投入，系统的产出中会考虑系统的废弃物。在旅游能值研究中，由于旅游生态经济系统涵盖的系统类型多样，包括原生态、次生态和泛生态景区，在选取要素时，需要根据景区与自然和人文环境的联系紧密程度进行相应的取舍。在可更新能值的计算中，需要选取最大的能值投入避免重复计算，一般情况下会选择雨水化学能，Brown和Ulgiati认为作为海岸旅游地，最大的可更新能值投入可能是波浪或潮汐。从表1可知，系统元素的选取和系统背景以及边界的划定有很大的关系。因此能值系统图绘制的详尽程度，取决于研究的目的，核算边界和时空分辨率，需要体现系统研究的关键因素。
2.3指标创建方面
Odum等在能值方法提出了很多指标对系统进行可持续性分析，同时也鼓励学者对于不同的系统提出新的能值指标。在研究中，指标问题主要体现在两个方面，一个是评价指标的选取，一个是指标体系的延伸。在农业能值研究中，李双成提出了区域性可持续发展评价指标，严茂超开发了单位面积产出、人均农产品能值占有情况等指标，学者都对相应的指标进行了实证性研究；在工业系统能值研究中，经常用到的能值指标为能值产出率、环境承载力以及可持续性指标，Lou等增加了废弃物相关指标以适应真实环境，一些学者改进能值指标体系以使其适用于生态工业系统。
在旅游能值研究中，国内大部分用到的指标有：能值投资率（EIR）、环境负载率（ELR）、能值产出率（EYR）、能值可持续性指标（ESI）、能值可持续发展性能指标（EISD）。而国外的文献主要用到可更新资源比率（R%）、环境负载率（ELR）、人均能值使用量（U/P）、能值密度（U/A）等（如表2所示）。能值可持续性指标ESI是Brown和Ulgiati提出的用以评价系统可持续发展性能的综合性评价指标。由于该指标缺乏对能值产出的实际社会经济贡献的反映，陆宏芳提出了新的评价系统可持续发展性能的能值指标EISD。国内通常使用这两种指标进行系统的可持续性分析，而国外的文献通常结合使用各种能值指标分析系统的可持续发展状况，而不仅是这两个单一的指标。
根据旅游系统的特殊性，学者构建了一些新的研究指标。如谢丽萍通过系统能值分析提出生态农业旅游经济系统指标、结构指标、功能指标、生态效率指标、总体评价指标等指标。关俊利根据生态农业旅游能值评价指标体系，运算绿色旅游收入指标（GTI），更好地指导生态农业旅游健康可持续发展。李洪波提出了生态旅游经济能值指标（生态旅游能值比、生态旅游能值产出率）对系统进行分析。张小洪针对兴文石海景区提出了废弃物的指标（废物能值百分比）。丁晓荣新构建了生态产出率和净经济效益2个指标等。
魏敏通过测算旅游餐饮、交通、住宿、购物和劳务等能值，构建了旅游能值交换率和旅游可持续发展能值指标。在指标的构建上需要遵循客观正确合理的原则，根据系统特殊性构建的相应指标，表2中的指标对比结果仅供参考，由于能值基准的选择不同会影响相应的能值转化率，所以指标U/P和U/A需要进行统一化处理，表中意大利海岸的研究结果进行了处理，因为该研究选取的能值基准是1.58×1025sej/yr。在实际分析中得出的指标值，需要说明使用的能值转化率，从而能够运用到案例实证研究中并可归一化处理用于对比分析。
2.4方法集成方面
在农业生态系统能值研究中，运用了能值生态足迹模型、计量经济学方法、三元相图等方法，将能值理论的应用推广到一个新的高度与领域；在工业系统中，学者尝试运用能值-夹点分析方法、生命周期评价、以及模糊优化方法等方法，更有效的对工业系统进行评价和优化。
在旅游系统的研究中，李洪波认为能值分析方法在旅游生态经济系统中的应用仍处于探索阶段，旅游生态经济系统能值分析指标体系的构建尚不完善，研究缺乏针对性，同时也未能反映人类对生态旅游系统所提供的服务的需求性，所以采用条件价值法解决这个问题。
关俊利运用旅游卫星账户TSA指导思想，以桂林恭城瑶族自治县为实例，对生态农业旅游投入产出进行了核算。Serour等结合剂量反应分析旅游者与珊瑚礁之间的关系；Vassallo等利用能值理论对意大利利谷里亚海岸旅游地经济、社会和环境的可持续性进行分析，结合巴特勒生命周期理论，形成“Em-TACL”模式，并指出利用能值分析可以对旅游地的生命周期进行判断，为管理者提供制定相关政策的依据。并使用相关系数分析显示旅游者的能值使用价值与居民的能值使用价值趋势一致。Brown和Ulgiati在对酒店建筑的能值计算是通过估计度假地的生命周期来分解测算。结合方法上呈现的不如其他系统广阔，可根据研究需要，选取经济学、地理学等方法综合分析。3研究启示总体来看，国内从微观尺度出发，以旅游产业系统为研究对象的能值分析较少，从能值理论的合理运用、指标选取、数据采集、系统完整性、实践指导性等方面，国内研究相较于国外仍显薄弱。今后宜进一步加强以下方面的研究。
一、理论上建立与架构旅游生态系统的能值分析体系。旅游生态系统的边界确定是能值分析的基础，现实中由于行政管辖权导致的生态系统碎化，使能值研究的对象难以界定，从而影响数据采集、能值输入与输出指标的选择以及定量计算结果的定性表达。今后应立足典型案例区，如有一个行政机构管辖的有确定范围的风景名胜区（黄山、九寨沟、庐山、武夷山、武当山等等），其旅游生态经济系统边界明确，系统内几乎所有行业都是为旅游服务，易于确定。通过对典型旅游地的能值分析，从而可以建构旅游生态经济系统能值分析的一般框架体系。
二、方法上有3个问题需进一步探讨。一是注重多学科方法的结合研究，如与旅游生态足迹、应用计算机模拟结合GIS技术手段建立动态模型、能值三相图等的结合。二是注重利用新的地球能值基准，尤其在与其他地区的比较研究中，应在同一基准上采用转换系数，使指标进行比较更加具有对应性与政策启示的针对性。三是注重系统能值过程的分析，提出适合系统属性的指标评价体系，完整的应用能值方法对系统进行分析，探讨从能量的流入到废弃物的处理这一整个过程中各种主要生态经济流的作用与机制。
三、内容上，今后要加强旅游生态系统能值的历时性分析与横向比较研究。结合其他系统的研究成果，从方法和指标设计上寻找契合点，例如农业生态系统中关于审美景观功能的能值测算，工业系统中废弃物和建筑设施的能值测算等，森林生态系统中关于生态服务功能的价值评估，运用于旅游系统的能值研究。根据系统的核算边界和研究目的，构建实用的能值流程图。基于能值分析的旅游生态效率、旅游生态安全、旅游环境容量、旅游生态用地研究以及能值贸易研究，能值价值论和市场价值论融合趋势下如何反映旅游者的需求结构和偏好，都将是未来重要的研究取向。
