農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)價(jià)

曾雨晴

摘 要：農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)作為半自然人工生態(tài)系統(tǒng)，深受人類活動(dòng)的影響，是與人類關(guān)系最為密切的陸地生態(tài)系統(tǒng)，是地理學(xué)、生態(tài)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等學(xué)科研究的重要領(lǐng)域。本文基于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的重要性，首先對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值研究進(jìn)程進(jìn)行回顧；總結(jié)了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)具有提供農(nóng)副產(chǎn)品的功能價(jià)值、碳匯功能價(jià)值、養(yǎng)分循環(huán)及土壤保持功能價(jià)值、水調(diào)節(jié)功能價(jià)值、美學(xué)和旅游價(jià)值等生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值；最后提出了對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的部分功能價(jià)值評(píng)價(jià)方法。

關(guān)鍵詞：農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)；服務(wù)功能；評(píng)價(jià)方法

農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)是依靠光照、溫度、水分和土地等自然要素以及人為投入（如：化肥、種子、農(nóng)藥、灌溉、機(jī)械等），利用農(nóng)田生物與非生物環(huán)境之間以及農(nóng)田生物種群之間的關(guān)系來(lái)進(jìn)行食物、纖維和其他農(nóng)副產(chǎn)品的半自然生態(tài)系統(tǒng)[1]。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)重要組成部分。我國(guó)學(xué)者張新時(shí)和歐陽(yáng)志云[2]早在1999年就對(duì)我國(guó)生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能經(jīng)濟(jì)價(jià)值進(jìn)行了詳細(xì)評(píng)價(jià)。隨著人類文明的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的重視也日漸加深。部分學(xué)者[3-4]也曾對(duì)我國(guó)局部地區(qū)的森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值進(jìn)行了評(píng)價(jià)。一直到2005年，國(guó)內(nèi)外關(guān)于資源生態(tài)價(jià)值評(píng)估理論和方法主要集中于森林資源和水資源[5-7]，對(duì)于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的價(jià)值評(píng)估目前尚無(wú)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)與方法，國(guó)內(nèi)關(guān)于獨(dú)立的農(nóng)田生態(tài)價(jià)值評(píng)估案例尚少[8-9]。因此，為了更合理的利用農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，目前越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始關(guān)注農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的功能價(jià)值評(píng)價(jià)，并逐步成為研究熱點(diǎn)。

1.農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的概念和內(nèi)容

農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是指農(nóng)田生態(tài)過(guò)程和人類活動(dòng)所形成的人類賴以生存的自然環(huán)境條件與效用[10]。農(nóng)田為我們提供了食物來(lái)源，例如糧食、蔬菜、水果等其他農(nóng)副產(chǎn)品。除此之外，農(nóng)田也具有生態(tài)服務(wù)功能和社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值功能。一般農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值可分為直接功能價(jià)值和間接功能價(jià)值。直接功能價(jià)值主要指農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)可以直接為人類提供生產(chǎn)原料、糧食和其他農(nóng)副產(chǎn)品等、以及生態(tài)觀光所產(chǎn)生的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值。間接價(jià)值主要是指除農(nóng)田直接供給農(nóng)副產(chǎn)品以外而獲得的對(duì)整個(gè)生態(tài)環(huán)境的價(jià)值，例如：凈化空氣、涵養(yǎng)水源、碳匯作用等。

2.農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)功能價(jià)值

農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)是一種半自然的人工生態(tài)系統(tǒng)，是由農(nóng)田、環(huán)境及人為控制組成的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，但由于其具有高度的目的性、開(kāi)放性、高效性、易變性、脆弱性與依賴性等特點(diǎn)[11]，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)功能價(jià)值也具有復(fù)雜性、特殊性，其功能如下。

2.1提供農(nóng)副產(chǎn)品的功能價(jià)值

農(nóng)業(yè)是社會(huì)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)具有較高的生產(chǎn)力。人類所需的食物、生產(chǎn)原料主要來(lái)源于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，大量的農(nóng)副產(chǎn)品從農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)輸出。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)能夠在人工輔助能的投入下，以較高的效率對(duì)系統(tǒng)外輸出物質(zhì)能量參與整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)能量大循環(huán)。據(jù)統(tǒng)計(jì)每年各類生態(tài)系統(tǒng)為人類提供糧食18×109t[3]。

2.2碳匯功能價(jià)值

一方面各種農(nóng)作物利用太陽(yáng)能，通過(guò)光合作用將CO2等物質(zhì)固定轉(zhuǎn)化為有機(jī)物；另一方面土壤的固碳作用也是相當(dāng)重要的方面。假設(shè)我國(guó)耕地土壤有機(jī)質(zhì)平均提高05%，則相當(dāng)于固定碳近8×108t[12]。肖玉等[8，13]通過(guò)大田實(shí)驗(yàn)堆水稻生態(tài)系統(tǒng)的固碳作用進(jìn)行了研究。

2.3養(yǎng)分循環(huán)及土壤保持價(jià)值

土壤是“土壤圈”物質(zhì)循環(huán)的重要組成部分，也是陸地生態(tài)系統(tǒng)中維持生物生命周期的必要條件。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)通過(guò)地表覆蓋和水土保持措施可保持土壤。孫新章等[14]的研究表明，不同地表覆蓋和水土保持措施下中國(guó)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)每年保持土壤的數(shù)量和價(jià)值分別為1019×108t、440850×108元。

2.4水調(diào)節(jié)功能價(jià)值

農(nóng)田具有涵養(yǎng)水源的功能，農(nóng)作物枝葉能夠截留部分降水，耕地也能保持部分水源，主要指土壤的有效持水量，土壤是一個(gè)天然的水庫(kù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)植被能截留高達(dá)1/3的降雨量[15]，同時(shí)能夠減少水分蒸發(fā)、涵養(yǎng)水土、保持水源。黃璜[16]認(rèn)為稻田及相鄰的溝渠、山塘構(gòu)成一個(gè)隱形的水庫(kù)。

2.5美學(xué)和旅游價(jià)值

農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)是一種半自然的人工景觀，能夠給人以視覺(jué)上的美感享受。農(nóng)田景觀是自然環(huán)境的重要組成部分，是自然界中最充滿魅力的景色，也是我國(guó)農(nóng)耕文化和地域特色的體現(xiàn)。近年來(lái)，伴隨著我國(guó)城市化進(jìn)程加快和新農(nóng)村建設(shè)的不斷發(fā)展，使城鄉(xiāng)居民的生活環(huán)境發(fā)生巨大變化；加之傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變及農(nóng)業(yè)休閑活動(dòng)的增多，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)在提供農(nóng)副產(chǎn)品生產(chǎn)的同時(shí)，也提供了精神文明和旅游的價(jià)值，致使農(nóng)田景觀受到越來(lái)越多的關(guān)注。

2.6農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)綜合價(jià)值評(píng)價(jià)

農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)本來(lái)就是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，應(yīng)進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)。謝高地等[17]整理了對(duì)我國(guó)專業(yè)人士進(jìn)行的生態(tài)問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果，得出了中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積服務(wù)價(jià)值表，其中農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)具有氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、水源涵養(yǎng)、土壤形成與保護(hù)、廢物處理、生物多樣性保護(hù)、食物生產(chǎn)、原材料生產(chǎn)和娛樂(lè)文化，并得出我國(guó)不同農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)平均年價(jià)值量為61143元·hm-2。謝高地等[18]根據(jù)中國(guó)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀構(gòu)建了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估當(dāng)量因子表，估算出農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)每年為人類提供195091億元生態(tài)服務(wù)和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品總價(jià)值，其中419%是由農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)自然過(guò)程提供和產(chǎn)生的，581%是由人類種植業(yè)活動(dòng)過(guò)程產(chǎn)生。

3.農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)價(jià)方法

3.1農(nóng)作物生產(chǎn)最的價(jià)值評(píng)價(jià)

利用市場(chǎng)價(jià)值法，農(nóng)作物生物量與其經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的關(guān)系式[19]為：

VP=B×（1-R）/f

式中，VP表示農(nóng)作物生物量；B表示經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量；R表示經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量含水率；f表示經(jīng)濟(jì)系數(shù)。

3.2碳匯功能評(píng)價(jià)

農(nóng)田中的溫室氣體主要是CO2和CH4，這里計(jì)算主要以固定的CO2的價(jià)值為評(píng)價(jià)為例。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)包括作物的光合作用及作物、凋落物層和土壤的呼吸作用，采用以下計(jì)算方式[3]：

Q=S-Rd-Rs

式中，Q為CO2固定量，t/hm2.a；S為凈第一性生產(chǎn)力所同化的CO2量，t/hm2.a；Rd為凋落物層呼吸釋放的CO2量，t/hm2.a；Rs土壤呼吸釋放的CO2量，t/hm2.a。

3.3涵養(yǎng)水源價(jià)值評(píng)價(jià)

農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源的作用可以采用降水儲(chǔ)存量法來(lái)計(jì)算[20]：

Qw=A×Jo×K×（Ro-Rg）

式中，Qw為與裸地相比較，農(nóng)田涵養(yǎng)水源的增加量；A為計(jì)算區(qū)面積；J為計(jì)算區(qū)多年平均產(chǎn)流降雨量；J0為計(jì)算區(qū)多年平均降雨總量；K為計(jì)算區(qū)產(chǎn)流降雨量占降雨總量的比例；R為與裸地比較，農(nóng)田減少?gòu)搅鞯男б嫦禂?shù)；R0為產(chǎn)流降雨條件下裸地降雨徑流率；Rg為產(chǎn)流降雨條件下農(nóng)田降雨徑流率。

3.4土壤保持價(jià)值評(píng)價(jià)

農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)保持土壤的功能可采用如下方法計(jì)算[14]：

Qs=A×（Ep-Er）

式中，Qs為農(nóng)田土壤保持量；A為農(nóng)田面積；Ep為耕地潛在侵蝕模數(shù)；Er為現(xiàn)實(shí)侵蝕模數(shù)。

4.研究展望

本次研究只是對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的部分功能進(jìn)行了功能價(jià)值評(píng)價(jià)，對(duì)環(huán)境凈化方面未涉及，這也是以后仍需繼續(xù)研究的方向。目前集約農(nóng)業(yè)正向多功能農(nóng)業(yè)方向發(fā)展，我們更應(yīng)對(duì)農(nóng)田生物多樣性的研究更加深入。當(dāng)然農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)即存在對(duì)人類發(fā)展有益的服務(wù)功能，我們也不能忽視其帶來(lái)的生態(tài)環(huán)境負(fù)效應(yīng)，這也是我們未來(lái)研究的重點(diǎn)方向。此外，目前的定量分析較少涉及到評(píng)價(jià)區(qū)域的空間分析，對(duì)于空間關(guān)聯(lián)性分析更是少有涉及。因此，如何采用更加準(zhǔn)確的方法對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)價(jià)值進(jìn)行定量研究，并對(duì)耕地涵養(yǎng)水源空間關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析，是值得進(jìn)一步探索的課題。（作者單位：四川師范大學(xué)地理與資源科學(xué)學(xué)院）

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