◎盧紫冰

一、引言

隨著全球城市化的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務的多功能性逐漸得到了空前的重視。 “生態(tài)系統(tǒng)服務” 是著名生態(tài)學家P.Ehrlich于1972年研究生物多樣性減少對于生態(tài)系統(tǒng)服務影響時首次提出來的名詞，指人類通過生態(tài)系統(tǒng)直接或間接獲取到的有關生存與發(fā)展的所有福利。 其包含內(nèi)容豐富，不僅指生態(tài)系統(tǒng)的支持服務功能包括循環(huán)、調(diào)節(jié)、再生等，且隨著研究的深入，多數(shù)學者主張把生態(tài)系統(tǒng)提供的產(chǎn)品生產(chǎn)功能并入生態(tài)系統(tǒng)服務當中。 然而在以經(jīng)濟利益為導向、 農(nóng)業(yè)要素配置為核心的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動中，由于忽視生態(tài)系統(tǒng)的可承受范圍，經(jīng)濟社會發(fā)展對生態(tài)資源的過度開發(fā)利用導致農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務功能遭到不同程度的破壞，生態(tài)系統(tǒng)呈現(xiàn)由結構性破壞向功能性紊亂方向發(fā)展的趨勢，對我國農(nóng)業(yè)生態(tài)安全造成嚴重威脅。 隨著對生態(tài)領域研究的不斷深入，關于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務的研究也逐漸成熟，其測評方法也趨于完善。 生態(tài)系統(tǒng)服務旨在用可以計算的價值形式表達生態(tài)系統(tǒng)所提供的產(chǎn)品和服務，以便在社會交易過程中量化處理， 為生態(tài)系統(tǒng)的管理政策提供便利。 因而，生態(tài)系統(tǒng)服務的研究已經(jīng)成為國內(nèi)外的研究熱點。

基于此，本文通過對黃淮海地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務功能及其價值評估研究, 并采用類比手法定量分析農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)正、負向服務功能,從而深入地了解黃淮海地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)各功能生態(tài)過程及其結構規(guī)律，以期為農(nóng)業(yè)資源的可持續(xù)利用提供決策依據(jù)，對于未來黃淮海地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境改善具有重要意義。

二、 研究地區(qū)與數(shù)據(jù)來源

（一）研究區(qū)域概況

黃淮海平原是我國的主要平原之一， 也是我國重要的糧食生產(chǎn)功能區(qū)之一。 其地處中國東部沿海地區(qū)，主要位于114°E~121°E、32°N~40°N，西倚太行山，東臨渤海，地勢西高東低，但總體較為平坦，最高海拔僅為100m左右。平原整體屬于亞熱帶濕潤氣候、暖溫帶濕潤或半濕潤氣候，夏季明顯高溫多雨，降水量充沛，冬、春季降水量少，年平均降水量隨緯度的增加而遞減。

（二）數(shù)據(jù)來源

本研究整理了國內(nèi)外農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務功能，結合黃淮海地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的實際情況，構建了由固碳釋氧、水源涵養(yǎng)組成的正向生態(tài)系統(tǒng)服務和由化肥污染、農(nóng)藥污染、水資源消耗為主的負向生態(tài)系統(tǒng)服務。 通過對黃淮海地區(qū)農(nóng)業(yè)資源現(xiàn)狀等相關調(diào)查結果的定量分析，以深入了解該地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)各功能生態(tài)過程及其結構規(guī)律。 不同指標數(shù)據(jù)采用了國家統(tǒng)計局的資料， 時間范圍為1991-2019年，并對早期時間間隔大間距處理，重點關注近10年的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化。

圖1 黃淮海地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務框架圖

三、 測算與分析

（一）正向生態(tài)系統(tǒng)服務

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)作為自然生態(tài)系統(tǒng)的主體，為社會生態(tài)環(huán)境提供固碳釋氧凈化空氣的生態(tài)系統(tǒng)服務。 眾所周知，農(nóng)作物在自然生長過程中伴隨著光合作用與空氣進行氧氣和二氧化碳的交換，由光合作用的方程式（CO+HO→CHO+O） 可知植物每產(chǎn)生1Kg的干物質(zhì)可以固定CO1.63Kg，釋放O1.19Kg，使用中國造林成本法估算黃淮海地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)固定的CO的價值和釋放O的價值，其成本依次為260.90元/噸、352.93元/噸。

其中，Vc、Vo分別代表二氧化碳和氧氣的排放成本，a代表農(nóng)業(yè)類型用地總面積，b代表農(nóng)業(yè)類型用地的凈初級生產(chǎn)能力（5.763噸/公頃年），Pc、Po分別代表單位固碳價格和單位釋氧價格。

水源涵養(yǎng)作為生態(tài)系統(tǒng)水文調(diào)節(jié)服務主要表現(xiàn)形式， 其對于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)正向服務價值的計算方法多種多樣。 在綜合對比林冠截留量法、綜合蓄水能力法與土壤蓄水能力法后，本研究選取土壤蓄水能力法來計算農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)在一定時空范圍內(nèi)對水源的涵養(yǎng)能力。 具體公式為：

其中，Vs代表耕地水源涵養(yǎng)的總價值量，W、C分別代表涵養(yǎng)水源的物質(zhì)量與蓄水成本（0.67元/m），ρ、h、p、s分別代表土壤容重（1370kg/m）、土壤厚度（0.2m）、土壤含水率（22.3%）與農(nóng)田面積。

（二）負向生態(tài)系統(tǒng)服務

為追求農(nóng)作物高產(chǎn)，保持土壤肥力，農(nóng)戶往往向農(nóng)田里施用化肥，然而過渡使用導致化肥不被充分利用，生產(chǎn)資料浪費現(xiàn)象嚴重，且未被吸收利用的化肥對空氣、 土壤、 水源等造成污染。在化肥施用過程中，揮發(fā)造成的空氣污染和殘留導致土壤微量元素不均衡、土壤板結，同時造成水體的富營養(yǎng)化等環(huán)境問題， 對生態(tài)系統(tǒng)造成的污染成本難以計算， 本研究利用化肥流失的成本來替代其造成的生態(tài)環(huán)境污染成本。

其中，V代表農(nóng)業(yè)用地化肥污染成本，M為化肥施用量，r為化肥利用效率 （39.83%），P為化肥單價（2300元/噸）。

噴灑農(nóng)藥是為了在農(nóng)作物生長過程中免遭病蟲害災害的防治手段，然而小農(nóng)戶基于風險規(guī)避特點將農(nóng)藥大量使用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，導致農(nóng)藥并沒有被全部利用，其利用率僅為50%左右。 鑒于農(nóng)藥對生態(tài)帶來的負面影響是多方面的，直接計算農(nóng)藥對于生態(tài)系統(tǒng)的污染成本難度較大，因而同樣選擇流失成本來替代其造成的環(huán)境污染成本。

其中，V為農(nóng)業(yè)用地化農(nóng)藥染成本，M為農(nóng)藥施用量，r為農(nóng)藥利用效率 （50%），P為農(nóng)藥單價（22545 元/噸）。

黃淮海地區(qū)農(nóng)業(yè)水資源消耗主要表現(xiàn)為農(nóng)田灌溉設施等方面。 由于該地區(qū)地處平原，農(nóng)業(yè)用地較多、農(nóng)業(yè)灌溉需水量較大，導致該區(qū)域出現(xiàn)地下水位下降、地表水量衰減的環(huán)境問題，本研究通過測度歷年的農(nóng)業(yè)用水總量測算水資源消耗成本，以表征農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)對水資源環(huán)境帶來的負面影響。

其中，V表示農(nóng)業(yè)用地的水資源消耗成本，A、W、P分別代表農(nóng)田面積、單位農(nóng)田的灌溉水量和水源單價， 其中分別為230mm/（m·a）、0.67元/m。

表1 黃淮海地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)功能價值量 單位： 億元

（三）農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值的時間變化

基于以上得出的正、負向農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務的時空分布圖表， 計算出黃淮海地區(qū)在三階段1991-2000年、2001-2010年、2011-2019年及總體1991-2019年的各項生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化量與變化率，其結果見表2。 總體看來，黃淮海地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值量由1991年的383.447億元下降到2019年的379.127億元，減少4.320億元，其中正向生態(tài)系統(tǒng)服務價值增加11.915億元，而負向生態(tài)系統(tǒng)服務價值增加16.235億元，極大弱化了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務的積極作用。

1991-2000年間（第一階段），黃淮海地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務總價值增加了4.490億元，變化率為1.17%。 其中，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)正向服務價值增加了19.147億元，變化率為4.01%。 其中固碳釋氧服務價值增加值最大為18.338億元， 水源涵養(yǎng)服務價值提升率次之，僅為0.809億元，且兩者增加幅度相同。 其原因主要是：黃淮海地區(qū)在1991-2000年間第一產(chǎn)業(yè)帶動黃淮海地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展，農(nóng)用地面積由49273.00千公頃提升至51249.74千公頃，其在發(fā)展過程中并未被建設用地所取代等；另一方面，農(nóng)用地土壤功能穩(wěn)定、植被覆蓋比率較高、農(nóng)作物生長狀況良好，進而促使農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)發(fā)揮固碳釋氧功能與水源涵養(yǎng)功能。 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務負向價值增加了14.657 億元， 增長率為15.81%， 其中化肥污染的變化量最大為9.139億元，水資源消耗次之為3.046億元，農(nóng)藥污染最少僅為2.471億元，但就其增長率而言農(nóng)藥污染的增長幅度最大高達82.56%。 可以發(fā)現(xiàn)，隨著農(nóng)用地面積的擴大，水資源消耗比例在同等增加，但其化肥污染、 農(nóng)藥污染現(xiàn)象嚴重。 據(jù)相關研究，到1999年我國的農(nóng)藥施用強度高達2.33Kg／hm，其中北京施用水平為2.93Kg／hm，遠超我國農(nóng)藥施用量平均水平。 大量的農(nóng)藥、化肥施用在一定程度上提高了糧食作物的產(chǎn)量，但對生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境也帶來了嚴重負面影響， 導致農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降、水環(huán)境營養(yǎng)失衡、空氣質(zhì)量惡化等現(xiàn)象，進而導致農(nóng)用地土壤環(huán)境進入惡性循環(huán)的狀態(tài)。

表2 1991-2019 年黃淮海地區(qū)農(nóng)業(yè)功能價值演變 單位： 億元

2001-2010年間（第二階段），黃淮海地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務總價值減少了5.801億元， 變化率為-1.51%。 其中，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)正向服務價值增加了0.327 億元， 農(nóng)業(yè)功能服務價值提升了0.07%，固碳釋氧功能服務價值與水源涵養(yǎng)服務價值分別為0.314億元與0.014億元。 在這一時期內(nèi)，黃淮海地區(qū)農(nóng)用地面積由50826.07千公頃提升至50859.88千公頃，基本維持不變，說明農(nóng)業(yè)在此階段發(fā)展過程中較為平穩(wěn)。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)負向服務價值量增加了6.129億元，其中化肥污染、農(nóng)藥污染所帶來的負向生態(tài)系統(tǒng)服務價值共計6.068億元， 占總負向生態(tài)系統(tǒng)服務價值的九成以上。

2011-2019年間（第三階段），黃淮海地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務總價值量減少了0.111億元，變化率為-0.03%。 其中，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)正向服務價值減少了5.553億元，相較于2011年其價值量下降了1.12%， 固碳釋氧與水源涵養(yǎng)功能服務價值依次減少5.318億元、0.235億元。 隨著城鎮(zhèn)化建設的快速發(fā)展， 部分農(nóng)業(yè)用地逐漸轉(zhuǎn)化為建設用地，農(nóng)業(yè)用地面積由2011年的51076.54 千公頃下降至2019年的50503.17千公頃， 導致涵養(yǎng)水源與固碳釋氧功能的正向生態(tài)系統(tǒng)服務呈下降趨勢。 說明在城市化發(fā)展過程中， 要注重發(fā)展農(nóng)業(yè)經(jīng)濟，兼顧生態(tài)環(huán)境保護。 負向生態(tài)系統(tǒng)服務價值減少了5.442億元，變化率為-0.03%。 對比前兩階段化肥污染、農(nóng)藥污染數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段化肥、農(nóng)藥用度情況得以改善，負向生態(tài)系統(tǒng)服務得以緩解。 一方面， 隨著經(jīng)濟的發(fā)展與農(nóng)民生活水平的提高，人們對于高質(zhì)量農(nóng)產(chǎn)品的需求不斷上漲，越發(fā)傾向于走出城市、回歸自然的休閑狀態(tài)，因而多數(shù)農(nóng)業(yè)用地使用過程中為滿足城市居民享受原生態(tài)農(nóng)田生活的心理需求，選擇不使用化肥、農(nóng)藥這類生產(chǎn)要素；另一方面，在2015年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部印發(fā)的 《到2020年化肥使用量零增長行動方案》要求、高標準農(nóng)田建設、綠色農(nóng)產(chǎn)品認證等監(jiān)督管理辦法，均有助于減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中對于化肥、農(nóng)藥等要素的依賴。

圖2 1991-2019年黃淮海地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務各項功能值變化趨勢

1991-2019年間，黃淮海地區(qū)農(nóng)業(yè)正、負向生態(tài)系統(tǒng)服務價值貢獻分別為11.915億元、16.235億元。 由圖2可知農(nóng)業(yè)的固碳釋氧功能服務與水源涵養(yǎng)服務功能值呈先升后降趨勢，1991-2010年間兩者功能值分別增加14.721億元與0.650億元，隨后2011-2019年間兩者功能值分別下降5.318億元與0.235億元。 可以發(fā)現(xiàn)固碳釋氧功能在農(nóng)業(yè)正向生態(tài)系統(tǒng)服務中具有較好的生態(tài)調(diào)節(jié)功能，但是近年來由于城市建設用地的不斷擴張， 農(nóng)業(yè)用地面積遭受擠壓， 農(nóng)業(yè)光合作用產(chǎn)生干物質(zhì)量減少，導致農(nóng)業(yè)固碳釋氧功能值在后期明顯減少。因此為進一步激勵農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的正向服務，在城市化建設中切實保障農(nóng)業(yè)用地權益， 合理利用土地資源，提高土地利用效率。從黃淮海地區(qū)負向農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務的變化特點可以看出除了水資源消耗功能值比較穩(wěn)定外，其他農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)負向服務在整個研究時段內(nèi)呈現(xiàn)先增后減趨勢，其中化肥污染、農(nóng)藥污染在第一階段內(nèi)變化率均不低于60%，且在第二階段內(nèi)穩(wěn)定增長20%左右，就負向生態(tài)系統(tǒng)服務價值的增加量而言，呈現(xiàn)以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價來維持農(nóng)業(yè)的發(fā)展的勢態(tài)。但在第三階段內(nèi)，化肥污染、農(nóng)藥污染呈現(xiàn)下降趨勢，產(chǎn)生的負面影響得以緩解。

四、 結論及討論

本文利用生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值核算方法，對黃淮海地區(qū)1991-2019年間農(nóng)業(yè)生態(tài)資源的生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值進行核算，并探討該地區(qū)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值的時空演變特征。 主要結論如下：（1） 黃淮海地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值量 由1991 年 的383.447 億 元 下 降 到2019 年 的379.127億元， 其中正向生態(tài)系統(tǒng)服務價值增加11.915 億元， 而負向生態(tài)系統(tǒng)服務價值增加16.235億元， 弱化了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務的積極作用；（2）1991 -2019年間黃淮海地區(qū)的農(nóng)業(yè)生態(tài)服務價值呈現(xiàn)“先增加、后減少、再穩(wěn)定”的趨勢，正向生態(tài)系統(tǒng)服務固碳釋氧、 水源涵養(yǎng)的波動較??；（3）從化肥污染、農(nóng)藥污染來看，第一階段增長率率均超過60%， 第二階段內(nèi)穩(wěn)定增長20%左右，其產(chǎn)生的負向生態(tài)系統(tǒng)服務價值第三階段才有所緩解。 這些研究結論為加強黃淮海平原的生態(tài)環(huán)境保護工作，促進生態(tài)環(huán)境改善和農(nóng)業(yè)資源的可持續(xù)利用提供了理論依據(jù)。 在實踐中應激發(fā)農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體生態(tài)環(huán)境保護意識，竭力恢復原有生態(tài)屏障；依據(jù)生態(tài)系統(tǒng)功能價值空間異質(zhì)性變化特點建立生態(tài)保護約束管制等。

受限于學科背景，本文對于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值的核算方法基本是借鑒國內(nèi)外的標準，其自然層面的互惠關系并未給予充分考慮，因而難以避免因農(nóng)業(yè)自然資源差異而產(chǎn)生的誤差。 此外，考慮到數(shù)據(jù)的可獲得性，本文在選取農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務指標時僅選取了固碳釋氧、 水源涵和、化肥污染、農(nóng)藥污染、水資源消耗五項功能，并未考慮農(nóng)業(yè)給予人們的生產(chǎn)功能、 生活功能。因而， 未來學者可以全面綜合各項功能展開研究，或是考慮從微觀視角展開對黃淮海平原農(nóng)戶農(nóng)業(yè)耕地利用方式的進行跟蹤調(diào)查，以獲得詳實的生態(tài)系統(tǒng)服務數(shù)據(jù)，深析農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務功能變化原因。