郭 芬 ，熊 璟 ，劉登望 ，李 林

（1.湖南農業(yè)大學生物科學技術學院，湖南 長沙 410128；2.湖南農業(yè)大學農學院，湖南 長沙 410128）

1997年Costanza等首次對全球主要類型生態(tài)系統(tǒng)的服務功能進行了價值評估，認為全球陸地生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值為每年33萬億美元，為同期全世界國民生產總值（GNP）的1.8倍。這一研究結果的發(fā)表，立即得到普遍關注，引發(fā)了人們對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的廣泛討論。同年，Dai1y等分析了不同地區(qū)森林、濕地、海岸等生態(tài)系統(tǒng)的服務功能價值，實例數(shù)近20個[1]。此后，隨著研究的深入，人們對不同尺度的各類生態(tài)系統(tǒng)的服務價值進行了估算。

近年來，我國學者在生態(tài)系統(tǒng)服務及其價值評估方面做了大量工作，為開展生態(tài)系統(tǒng)評估奠定了基礎[2-9]。陳仲新等[10]對我國生態(tài)系統(tǒng)的服務功能進行了評估，得出了我國生態(tài)系統(tǒng)的效益總價值，大約為7.78×1012元。其中，陸地5.61×1012元，海洋2.17×1012元，生態(tài)系統(tǒng)的總價值相當于我國國內生產總值（GDP）的1.73倍。歐陽志云等[11]對中國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務功能及其間接價值進行了保守估計，其研究結果表明，海南島生態(tài)系統(tǒng)2002年所提供的生態(tài)調節(jié)功能的價值為2.03～2.15×1011元，而生態(tài)系統(tǒng)產品價值僅為2.5×1010元，生態(tài)調節(jié)功能價值是其產品價值的8倍多。這些研究表明：生態(tài)系統(tǒng)維持了地球生命支持系統(tǒng)，為人類創(chuàng)造了賴以生存的生態(tài)環(huán)境條件，具有巨大的直接與間接經濟價值；生態(tài)系統(tǒng)所具有的生態(tài)價值可以定量化，并超越了經濟價值。近年來，我國學者對農田生態(tài)系統(tǒng)服務功能的研究取得了較大的進展，本文就此進行綜述，以反映我國在該領域的研究動態(tài)。

1 農田生態(tài)系統(tǒng)的特點及其服務功能內涵

農田生態(tài)系統(tǒng)是人類為了滿足生存需要，通過積極干預自然，依靠土地、溫、光、水分等自然資源和社會經濟資源，利用農田生物與非生物環(huán)境之間以及農田生物種群之間的關系來進行人類所需食物和其它農產品生產的半自然生態(tài)系統(tǒng)。它是一個在人類參與及控制下的，由社會、經濟、自然因素相結合而成的復合生態(tài)系統(tǒng)，具有多種經濟、生態(tài)、社會功能，具有自然、社會雙重屬性[5]。

與自然生態(tài)系統(tǒng)相比較，農田生態(tài)系統(tǒng)服務功能存在一定的差異，主要表現(xiàn)在以下幾個方面[6-7]。（1）農田生態(tài)系統(tǒng)通常僅在一個較小空間尺度和有限時段內，更為有效地提供某一種生態(tài)系統(tǒng)服務功能，具有高效性，而自然生態(tài)系統(tǒng)通常在較大的時空范圍內(如全球尺度、地質歷史時期等)起作用；（2）農田生態(tài)系統(tǒng)服務功能具有明顯的空間和時間的限制性與變動性，農田生態(tài)系統(tǒng)服務功能隨著栽培方式、耕作制度以及季節(jié)的變化而變化；（3）農田生態(tài)系統(tǒng)是一個投入、產出十分頻繁的系統(tǒng)，其服務功能的大小與人類農田生產方式、投入水平和管理水平密切相關；（4）就服務形式而言，農田生態(tài)系統(tǒng)輸出的服務通常以產品以及環(huán)境效益的形式表現(xiàn)出來，而自然生態(tài)系統(tǒng)（如森林）則通常以生態(tài)環(huán)境效益的形式表現(xiàn)出來；（5）就服務對象而言，農田生態(tài)系統(tǒng)服務對象是人類，多為直接的和有形的服務，而自然生態(tài)系統(tǒng)的服務對象不僅為人類，它還為全球的生物提供服務。

概括地說，農田生態(tài)系統(tǒng)服務功能可以簡稱為“三生”功能，即生產功能、生態(tài)功能和生活功能。（1）高效的、直接的農產品生產功能。這是農田生態(tài)系統(tǒng)的首要功能。農田生產的主要目的是在較短時間內直接為人類提供衣食住行所需的產品或原材料。其中，農田生態(tài)系統(tǒng)提供了全世界66%的食物。全球生態(tài)系統(tǒng)衛(wèi)星分析組織(PAGE)2003年的統(tǒng)計資料表明[8]，全世界農田生態(tài)系統(tǒng)每年生產的食物、纖維和動物飼料價值約為1.3萬億美元。農田是低收入國家最重要的經濟產業(yè)，平均占到GDP的31%，在撒哈拉的許多非洲國家則占50%以上；在中等收入國家，農田占GDP的12%；在西歐和北美的高收入國家，由于經歷了長時間的城市化和工業(yè)化進程，其他經濟成分占優(yōu)勢，農田對GDP的貢獻只是1%～3%，但這些國家農田產出價值卻占世界農產品市場總價值的79%。（2）生態(tài)環(huán)境服務功能和生態(tài)安全功能的價值巨大。農田生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境功能通常被人們所忽視。其實，農田生態(tài)系統(tǒng)在其存在的時段內，與自然生態(tài)系統(tǒng)一樣，不斷地履行著生態(tài)環(huán)境服務功能，如充當著物質的“源與匯”（source and sink），進行光合作用固定 CO2、生產有機質與釋放氧氣等，其功能涵蓋生物多樣性維持，營造小氣候，防止水土流失等[9]。（3）生活功能。農田生態(tài)系統(tǒng)是一類很好的生活資源，可以為人們提供旅游觀光、休閑娛樂以及文化教育等方面的服務，可以滿足人們回歸自然，享受田園風光和愉悅心情的需求。在人類長期的農業(yè)發(fā)展歷史中，積淀了極為豐富的農田文化內涵，包括對農作物生長自然規(guī)律的認識、農業(yè)生產方式的演變、農耕活動、農業(yè)風俗習慣等，是人類正確認識自然不可缺少的素材[11]。

除上述功能外，農田生態(tài)系統(tǒng)還提供了上千萬個就業(yè)機會。全球約一半人口生活在農田生態(tài)系統(tǒng)中，從事著農、林、牧業(yè)和相關產品加工業(yè)的生產工作。其中，40%左右依賴種植業(yè)。目前，直接從事農業(yè)生產的勞動力估計為13億人，約占世界勞動力總人數(shù)的46%[12]。

在過去有關農田生態(tài)系統(tǒng)的研究中，人們多關注其食物生產功能，而忽略了其生態(tài)服務功能，如養(yǎng)分轉化、氣體調節(jié)以及景觀功能等。實際上，農田生態(tài)系統(tǒng)在生產過程中，為人類社會提供了生態(tài)服務功能和生活功能，它們共同為人類福利服務[13]。因此，有必要全面認識農田生態(tài)系統(tǒng)對人類的貢獻，正確地衡量農田生態(tài)系統(tǒng)對人類的價值（表1）。

表1 農田生態(tài)系統(tǒng)服務功能類型及評價

2 農田生態(tài)系統(tǒng)服務功能的形成機制

農田非生物環(huán)境特征（地理位置、坡度、溫度、降雨量、地下水位、溶解氧含量、土壤養(yǎng)分、pH等土壤理化性質）、生物特征（植物區(qū)系、動物區(qū)系和微生物區(qū)系特征等）以及系統(tǒng)內在的生態(tài)過程（光合作用、呼吸作用、蒸騰、蒸發(fā)、有機質分解和生物地球化學循環(huán)等）是生態(tài)系統(tǒng)存在的基礎，三者之間相互作用的結果體現(xiàn)為生態(tài)系統(tǒng)功能。生態(tài)系統(tǒng)功能是服務功能的基礎，生態(tài)系統(tǒng)服務功能是生態(tài)系統(tǒng)功能的表現(xiàn)，所以生態(tài)系統(tǒng)的非生物環(huán)境特征、生物特征和生態(tài)過程及其相互作用是生態(tài)系統(tǒng)服務功能形成的內在機制。同時，人類活動是農田生態(tài)系統(tǒng)服務功能形成的最根本驅動力。一方面，沒有人類活動的干預就沒有農田生態(tài)系統(tǒng)，也就談不上農田生態(tài)系統(tǒng)服務功能；另一方面，人們受國家政策及經濟規(guī)律驅使，不斷采取各種管理措施，直接改變農田生態(tài)系統(tǒng)的生物和非生物環(huán)境特征，間接影響著系統(tǒng)生態(tài)過程，從而對服務功能的形成產生影響[13-14]。

3 農田生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值的評估方法

對農田生態(tài)系統(tǒng)服務功能進行量化評價，可以為農田生態(tài)系統(tǒng)管理和區(qū)域生態(tài)安全管理提供科學依據(jù)。由于農田生態(tài)系統(tǒng)服務功能內涵豐富，各服務功能之間存在著多重聯(lián)系，加之人類活動頻繁干預，目前還沒有成熟的農田生態(tài)系統(tǒng)服務功能評價框架和完善的評價指標體系，前人對此也研究得較少。農田生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值的估算方法，可以借鑒自然生態(tài)系統(tǒng)服務功能的評價指標和方法，以及環(huán)境經濟學和生態(tài)經濟學中提供的方法，結合農田生態(tài)系統(tǒng)的特點，參照尹飛等[15-19]的方法對農田生態(tài)系統(tǒng)服務功能的進行評價。此外，河海大學陳丹等[20]也對稻田生態(tài)系統(tǒng)服務的經濟價值評估方法進行了探討，其評價模型包括兩個方面。（1）農產品生產的市場價值法評價，見式（1）；（2）休閑娛樂、景觀美學、社會文化價值評價。

式中，VP為農產品生產的幣值，A為稻田面積，P為單位面積農產品年均產量，C為農產品平均價格。

4 我國農田生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務價值估算

據(jù)謝高地等[4]估算，我國農田生態(tài)系統(tǒng)因自然生態(tài)過程和人類種植業(yè)活動過程共同作用，每年為人類提供19 509.1億元生態(tài)服務和經濟產品總價值。其中，41.9%是由農田生態(tài)系統(tǒng)自然過程提供和產生的，58.1%是由人類種植業(yè)活動過程產生的。目前，我國統(tǒng)計系統(tǒng)計量的年度種植業(yè)總價值中僅計量了人類種植業(yè)活動過程產生的經濟價值和部分由自然生態(tài)過程產生的生態(tài)服務價值，僅為總量的64.7%，未計量的年度生態(tài)服務價值可達6 881.1億元。由于糧食生產過程中伴隨產生的生態(tài)服務屬公共服務范疇，國家應為糧食生產提供公共財政補貼的額度高限可達5 140元/hm2·a。

稻田生態(tài)系統(tǒng)是一種半自然的人工生態(tài)系統(tǒng)，是由稻田生物系統(tǒng)、環(huán)境系統(tǒng)和人為調節(jié)控制系統(tǒng)三部分組成的復合系統(tǒng)。稻田生態(tài)系統(tǒng)的波動性、多樣性、脆弱性、人為性、開放性和社會經濟性等特點，決定了其服務功能的復雜性和特殊性。李向東等[16]研究認為，稻田生態(tài)系統(tǒng)服務功能的內涵主要表現(xiàn)在以下幾個方面。（1）供給糧油等產品。在我國，水稻是最主要的糧食作物，其播種面積和總產量分別約占糧食作物的28%和43%，居我國糧食作物的首位。（2）水文循環(huán)調節(jié)功能。稻田生態(tài)系統(tǒng)的水循環(huán)是農耕區(qū)自然界水文循環(huán)的一部分。在自然和人類活動等因素影響下，稻田能存儲部分的降雨徑流或灌溉水，多余的水量通過地表回流或深層滲漏補給地下水，匯入地表徑流，再排往下游地區(qū)，而且水分通過稻田表層土壤及水層蒸發(fā)、水稻葉面蒸騰等返回大氣，隨著時間和空間的轉換不斷地循環(huán)變化。其水文循環(huán)調節(jié)功能主要表現(xiàn)在調蓄洪水、回灌地下水和改善氣候等3個方面。因此，稻田還有“隱形水庫”的譽稱[21-24]。（3）凈化空氣。隨著全球氣候環(huán)境的變化，碳循環(huán)和碳匯功能成為該領域的研究熱點之一。稻田生態(tài)系統(tǒng)中的作物和其它植物通過光合作用固定CO2，將大氣中的CO2變換成生物有機碳，從而起到凈化空氣的作用。此外，稻田還具有滯塵潔凈空氣的功能。（4）防止土壤侵蝕。通過在丘陵山區(qū)修筑梯田、種植水稻，可以有效地防止由于降雨沖刷引起的水土流失現(xiàn)象，例如菲律賓Ifugao山區(qū)，在坡地專門種植水稻可有效緩解土壤侵蝕就是典型例證。對日本重質粘土地區(qū)的研究也表明，水稻種植對防止山體滑坡有一定的作用。（5）維持生物多樣性。稻田生態(tài)系統(tǒng)是一個類似“濕地”的人工復合生態(tài)系統(tǒng)，是許多野生生物的棲息所和避難所。在農村，除稻田外，還有灌排渠道、水塘和濕地等，這為多種水生動植物提供了生長的環(huán)境，吸引不同的水鳥棲居在周圍，構成了完整的生物鏈，保存了生物的多樣性，維持生態(tài)平衡，形成自然和諧的生態(tài)環(huán)境。（6）社會文化功能。稻田生態(tài)系統(tǒng)所形成的獨特、優(yōu)美的自然景觀，可為公眾提供休閑娛樂的場所，且具有普及農田知識、開展自然環(huán)境教育、傳播文化和習俗等多方面的社會文化意義。例如，日本特有的稻米文化已經滲透到社會的各個方面，甚至有許多節(jié)日和宗教習俗等都與水稻、灌溉有關。近年來，在我國興起的“生態(tài)觀光農業(yè)”也充分體現(xiàn)其社會文化價值[20]。目前，人們對農田生態(tài)系統(tǒng)服務功能的估算尚處于初級階段，涉及的農業(yè)區(qū)域、農田類型、作物種類等的范圍較窄，更為復雜的生態(tài)過程、機制不明，有待進一步探討，以期加深對農田生態(tài)系統(tǒng)功能的全面認識，促進農業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

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