农田生态系统服务功能价值评价

摘 要：农田生态系统作为半自然人工生态系统，深受人类活动的影响，是与人类关系最为密切的陆地生态系统，是地理学、生态学、经济学等学科研究的重要领域。本文基于农田生态系统的重要性，首先对农田生态系统服务功能价值研究进程进行回顾；总结了农田生态系统具有提供农副产品的功能价值、碳汇功能价值、养分循环及土壤保持功能价值、水调节功能价值、美学和旅游价值等生态服务功能价值；最后提出了对农田生态系统服务的部分功能价值评价方法。

关键词：农田生态系统；服务功能；评价方法

农田生态系统是依靠光照、温度、水分和土地等自然要素以及人为投入（如：化肥、种子、农药、灌溉、机械等），利用农田生物与非生物环境之间以及农田生物种群之间的关系来进行食物、纤维和其他农副产品的半自然生态系统[1]。农田生态系统是陆地生态系统重要组成部分。我国学者张新时和欧阳志云[2]早在1999年就对我国生态系统的服务功能经济价值进行了详细评价。随着人类文明的进步，科学技术的飞速发展，对农田生态系统服务的重视也日渐加深。部分学者[3-4]也曾对我国局部地区的森林生态系统服务功能价值进行了评价。一直到2005年，国内外关于资源生态价值评估理论和方法主要集中于森林资源和水资源[5-7]，对于农田生态系统的价值评估目前尚无公认的标准与方法，国内关于独立的农田生态价值评估案例尚少[8-9]。因此，为了更合理的利用农田生态系统，目前越来越多的学者开始关注农田生态系统服务的功能价值评价，并逐步成为研究热点。

1.农田生态系统服务功能的概念和内容

农田生态系统服务功能是指农田生态过程和人类活动所形成的人类赖以生存的自然环境条件与效用[10]。农田为我们提供了食物来源，例如粮食、蔬菜、水果等其他农副产品。除此之外，农田也具有生态服务功能和社会经济价值功能。一般农田生态系统服务功能价值可分为直接功能价值和间接功能价值。直接功能价值主要指农田生态系统可以直接为人类提供生产原料、粮食和其他农副产品等、以及生态观光所产生的农田生态系统服务功能价值。间接价值主要是指除农田直接供给农副产品以外而获得的对整个生态环境的价值，例如：净化空气、涵养水源、碳汇作用等。

2.农田生态系统功能价值

农田生态系统是一种半自然的人工生态系统，是由农田、环境及人为控制组成的复合生态系统，但由于其具有高度的目的性、开放性、高效性、易变性、脆弱性与依赖性等特点[11]，农田生态系统功能价值也具有复杂性、特殊性，其功能如下。

2.1提供农副产品的功能价值

农业是社会生产的基础，农田生态系统具有较高的生产力。人类所需的食物、生产原料主要来源于农田生态系统，大量的农副产品从农田生态系统输出。农田生态系统能够在人工辅助能的投入下，以较高的效率对系统外输出物质能量参与整个生态系统的物质能量大循环。据统计每年各类生态系统为人类提供粮食18×109t[3]。

2.2碳汇功能价值

一方面各种农作物利用太阳能，通过光合作用将CO2等物质固定转化为有机物；另一方面土壤的固碳作用也是相当重要的方面。假设我国耕地土壤有机质平均提高05%，则相当于固定碳近8×108t[12]。肖玉等[8，13]通过大田实验堆水稻生态系统的固碳作用进行了研究。

2.3养分循环及土壤保持价值

土壤是“土壤圈”物质循环的重要组成部分，也是陆地生态系统中维持生物生命周期的必要条件。农田生态系统通过地表覆盖和水土保持措施可保持土壤。孙新章等[14]的研究表明，不同地表覆盖和水土保持措施下中国农田生态系统每年保持土壤的数量和价值分别为1019×108t、440850×108元。

2.4水调节功能价值

农田具有涵养水源的功能，农作物枝叶能够截留部分降水，耕地也能保持部分水源，主要指土壤的有效持水量，土壤是一个天然的水库。据统计植被能截留高达1/3的降雨量[15]，同时能够减少水分蒸发、涵养水土、保持水源。黄璜[16]认为稻田及相邻的沟渠、山塘构成一个隐形的水库。

2.5美学和旅游价值

农田生态系统是一种半自然的人工景观，能够给人以视觉上的美感享受。农田景观是自然环境的重要组成部分，是自然界中最充满魅力的景色，也是我国农耕文化和地域特色的体现。近年来，伴随着我国城市化进程加快和新农村建设的不断发展，使城乡居民的生活环境发生巨大变化；加之传统农业向现代农业的转变及农业休闲活动的增多，农田生态系统在提供农副产品生产的同时，也提供了精神文明和旅游的价值，致使农田景观受到越来越多的关注。

2.6农田生态系统服务综合价值评价

农田生态系统本来就是一个复杂的系统，应进行综合性评价。谢高地等[17]整理了对我国专业人士进行的生态问卷调查结果，得出了中国陆地生态系统单位面积服务价值表，其中农田生态系统具有气体调节、气候调节、水源涵养、土壤形成与保护、废物处理、生物多样性保护、食物生产、原材料生产和娱乐文化，并得出我国不同农田生态系统服务平均年价值量为61143元・hm-2。谢高地等[18]根据中国农田生态系统现状构建了农田生态系统服务评估当量因子表，估算出农田生态系统每年为人类提供195091亿元生态服务和经济产品总价值，其中419%是由农田生态系统自然过程提供和产生的，581%是由人类种植业活动过程产生。

3.农田生态系统服务功能评价方法

3.1农作物生产最的价值评价

利用市场价值法，农作物生物量与其经济产量的关系式[19]为：

VP=B×（1-R）/f

式中，VP表示农作物生物量；B表示经济产量；R表示经济产量含水率；f表示经济系数。

3.2碳汇功能评价

农田中的温室气体主要是CO2和CH4，这里计算主要以固定的CO2的价值为评价为例。农田生态系统包括作物的光合作用及作物、凋落物层和土壤的呼吸作用，采用以下计算方式[3]：

Q=S-Rd-Rs

式中，Q为CO2固定量，t/hm2.a；S为净第一性生产力所同化的CO2量，t/hm2.a；Rd为凋落物层呼吸释放的CO2量，t/hm2.a；Rs土壤呼吸释放的CO2量，t/hm2.a。

3.3涵养水源价值评价

农田生态系统涵养水源的作用可以采用降水储存量法来计算[20]：

Qw=A×Jo×K×（Ro-Rg）

式中，Qw为与裸地相比较，农田涵养水源的增加量；A为计算区面积；J为计算区多年平均产流降雨量；J0为计算区多年平均降雨总量；K为计算区产流降雨量占降雨总量的比例；R为与裸地比较，农田减少径流的效益系数；R0为产流降雨条件下裸地降雨径流率；Rg为产流降雨条件下农田降雨径流率。

3.4土壤保持价值评价

农田生态系统保持土壤的功能可采用如下方法计算[14]：

Qs=A×（Ep-Er）

式中，Qs为农田土壤保持量；A为农田面积；Ep为耕地潜在侵蚀模数；Er为现实侵蚀模数。

4.研究展望

本次研究只是对农田生态系统服务功能的部分功能进行了功能价值评价，对环境净化方面未涉及，这也是以后仍需继续研究的方向。目前集约农业正向多功能农业方向发展，我们更应对农田生物多样性的研究更加深入。当然农田生态系统即存在对人类发展有益的服务功能，我们也不能忽视其带来的生态环境负效应，这也是我们未来研究的重点方向。此外，目前的定量分析较少涉及到评价区域的空间分析，对于空间关联性分析更是少有涉及。因此，如何采用更加准确的方法对农田生态系统生态价值进行定量研究，并对耕地涵养水源空间关联性进行分析，是值得进一步探索的课题。（作者单位：四川师范大学地理与资源科学学院）

参考文献：

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