实现粮食的有效供给,是南亚地区的重要问题。该地区的人口数量在过去50年间增加了3倍。但无论人口如何增涨,南亚许多地区的粮食产量已呈下降趋势,人均粮食消费量仍然保持不变。此外,人均耕地面积也在急剧下降,例如1980年至2010年间,孟加拉国的人均可耕地面积从0.11 ha减少到0.05 ha,印度从0.23 ha减少到0.13 ha,尼泊尔从0.15 ha减少到0.08 ha,巴基斯坦从0.24 ha减少到0.12 ha。提高农业机械化生产率,合理投入农业生产资料,有助于作物产量的提高和生产系统的可持续性发展。由于作物生产易受气候变化的影响,因此要仔细考虑农业生产措施对环境的影响。而保障粮食安全和环境安全需要提高生产力,实现资源的有效利用。针对该地区的大部分研究集中于农业生产资料投入的有效性和农业生产者的购买能力大小,没有基于农业机械化、能量利用效率及对环境影响的分析研究。本研究对巴基斯坦玉米生产机械化指标、能源利用效率进行了评价,并分析了其对环境的影响。采用基于能量的机械化指数(MI)为评价指标,分别采用多元回归和相关分析方法,研究不同的社会因素对机械化指数和对玉米产量机械化指数的影响。结果表明,生产规模较大的农场其机械化指数较高,通过对比不同生产规模农场的玉米单产的机械化指数,平均值为0.60/ha,其大小介于0.85/ha和0.34/ha之间,与生产规模呈正相关。此外,分析农民本身以及社会经济方面的因素(例如农民受教育程度,生产经验,抚养负担,农业机械的所有情况,投入补贴等),对于机械化指数的影响。结果表明,农民受教育程度,农业机械的所有情况对机械化指数有显著影响,而生产经验和抚养负担对机械化指数有负向影响。建议通过扫盲运动和加大对教育基础设施建设的支持来提高农民受教育程度,以此提高机械化指数。另外,对于玉米机械化生产过程中的能量利用情况也进行重点分析。在农作物生产过程中,有效的评估玉米机械化生产过程中的能量的消耗、能量的流动和能量的利用率,是实现能源集约需求的必然要求。数据包络分析法(DEA)模型,通常用于分析基础能量投入产出的能量的评估。然而传统的DEA-CCR模型和扩展的DEA-SBM模型存在测度效率分析时失真的问题,在测度效率时随时间的推移,DEA-CCR模型忽略了松弛性的问题,而DEA-SBM模型会造成失真。为了解决这一问题,本文提出了一种具有两种模型(CCR-SBM)特性的集成方法。基于两种模型的相对效率的加权平均值,分析了用于考虑决策单元DMU的能量效率评估的综合效率(EE)得分。经过初步分析得出,玉米平均产量6874 kg ha-1,每公顷总能量投入为41624.40 MJ,其中能量净增量、能量利用效率(平均值)、能量和能量生产率之比分别为59423.50 MJ ha-1,2.43,6.06 MJKg-1和0.17 Kg MJ-1。以四项主要能量(化肥、柴油、水利灌溉和农药)为投入指标,以玉米单产为产出目标进行分析计算,得到巴基斯坦能源利用效率呈非生产性趋势,整体平均效率得分为76.31%,节能潜力的范围为4924.10～17155.97MJ ha-1。此外,采用集成方法进行测度与使用单一模型相比,综合效率的得分可以显著减少测度效率时松弛性和时间波动的缺点。该方法分析并提供了巴基斯坦玉米生产能效实际情况的综合状况,将在决策层面具有重要意义。本研究以发展中国家为例,进一步应用生命周期评价(LCA)方法探讨作物生产系统的环境影响评价。功能模块共分为三个模块,分别是土地模块、物质模块、能量模块。本研究采用由IMPACT 2002,Eco-Indicator 99,CML和IPCC的组合得到的IMPACT 2002+方法,用于LAC分析法。研究结果显示,每产出1t玉米、种植1 ha玉米和产出1000 MJ能量相当于产生354.18 Kg、34569.90 Kg和1275.13 Kg的二氧化碳,其潜在影响着全球变暖。农业生产之前和农业生产当中两个部分中的由于氮肥所产生的排放,也是重要的影响因素。对于氮肥的影响效果,针对不同的减少投入消耗的方式进行了调研。结果显示,减少氮肥可以在很大的程度上减少生产系统对环境的影响。标准化处理后的结果表明,人类健康受损对玉米生产的负面影响最大,其次是全球变暖。为此,我们进一步提出了最优能量需求,确定了可能出现的能量损失,并应用能量平衡法对玉米进行了数据分析后提出了最优需求和节能目标。研究发现,生产1 ha玉米需要33330.45 MJ的能量,而实际中,1 ha玉米的产生41624.40 MJ的能量。因此,建议研究区农民如果要获益最佳,不仅要节约能源,还要参与到温室气体排放的减排措施中。进一步的分析还揭示出,农业经验、教育提高了能源效率,而抚养负担和投入补贴大幅降低了效率。研究结果表明,通过更好的农业管理实践,生产方法和推广活动来实施资源节约措施是提高巴基斯坦玉米生产的能源消耗效率所必需的。