王志強(qiáng),唐海鷹,聞熠,肖濤,繆建群,楊文亭,楊濱娟,周泉,黃國(guó)勤
1.九江學(xué)院資源環(huán)境學(xué)院/江西省長(zhǎng)江流域產(chǎn)業(yè)生態(tài)模擬與環(huán)境健康重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,九江 332005;2.湖南人文科技學(xué)院農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院,婁底 417000;3.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院,南昌 330045;4.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)科學(xué)研究中心,南昌 330045
長(zhǎng)江中游地區(qū)(包括湖南、湖北和江西)是我國(guó)華中地區(qū)重要的單雙季稻生產(chǎn)基地,為全國(guó)糧食安全和生態(tài)系統(tǒng)健康安全作出了重要貢獻(xiàn)。根據(jù)湖南、湖北和江西省統(tǒng)計(jì)局官網(wǎng)數(shù)據(jù),2016—2021 年,3省的水稻種植面積呈現(xiàn)穩(wěn)中微降趨勢(shì),3省6年內(nèi)水稻的年平均產(chǎn)量分別為1 898.71 萬(wàn)、2 678.54 萬(wàn)和2 088.06萬(wàn)t,保持產(chǎn)量總量水平基本穩(wěn)定;3 省水稻種植面積總和占全國(guó)水稻種植面積的比由2016年的33.06%下降至2021 年的31.39%,其水稻產(chǎn)量總和占全國(guó)水稻產(chǎn)量總和由2016 年的31.92%下降至2020年的30.94%,2021年上升至31.18%。
長(zhǎng)江中游地區(qū)稻田生態(tài)系統(tǒng)多年所取得的糧食生產(chǎn)成就引起了社會(huì)各界對(duì)稻田生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品生產(chǎn)功能的重視,但對(duì)稻田生態(tài)系統(tǒng)的其他功能(諸如氣候調(diào)節(jié)、維持土壤肥力、涵養(yǎng)水源、景觀美學(xué)等)的關(guān)注還有待于提升。近些年來,隨著世界自然生態(tài)環(huán)境的惡化及各國(guó)各級(jí)政府和人民對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)問題的逐漸重視,尤其是對(duì)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的保護(hù)越來越重視,稻田生態(tài)系統(tǒng)的非糧食生產(chǎn)功能才逐漸引起重視。因此,稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和價(jià)值評(píng)估研究也從此成為研究熱點(diǎn)之一。
稻田生態(tài)系統(tǒng)是一種半自然半人工系統(tǒng),是由稻田生物系統(tǒng)、環(huán)境系統(tǒng)和人為干擾調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)組成的復(fù)雜系統(tǒng),具有生產(chǎn)、生態(tài)和社會(huì)等復(fù)合功能,還具有波動(dòng)性、多樣性、人為性和經(jīng)濟(jì)生態(tài)社會(huì)等特性,稻田生態(tài)系統(tǒng)可為人類提供極為豐富的物質(zhì)財(cái)富,還為人類提供各種各樣功能性服務(wù),具有重要的生態(tài)服務(wù)價(jià)值,對(duì)稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)估具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
自1997 年Costanza 等[1]提出生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值以來,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能引起了世界各國(guó)的廣泛關(guān)注,并開展了大量相關(guān)研究。農(nóng)業(yè)多功能的理念起源于1998年經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織農(nóng)業(yè)部長(zhǎng)會(huì)議公報(bào)提出的農(nóng)業(yè)多功能性的指導(dǎo)性定義和日本1999年頒布的《食物·農(nóng)業(yè)·農(nóng)村基本法》,認(rèn)為農(nóng)業(yè)除了提供食物與纖維生產(chǎn)外,還能塑造提供優(yōu)美的自然景觀環(huán)境,農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)所提供的服務(wù)可為農(nóng)業(yè)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供支持[2-3]。在20 世紀(jì)末21 世紀(jì)初,日本[4]、韓國(guó)[5]、中國(guó)[6-7]等先后開展了農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的多功能性探討,但研究主要局限于世界貿(mào)易組織規(guī)則,對(duì)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)多功能性的探討還不廣泛。
隨著生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能概念及內(nèi)涵的不斷豐富,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能對(duì)人類的影響也在不斷擴(kuò)大,如稻田生態(tài)系統(tǒng)、湖泊濕地生態(tài)系統(tǒng)和林草地生態(tài)系統(tǒng)等重要生態(tài)系統(tǒng),各特定生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能及內(nèi)涵不斷豐富。稻田生態(tài)系統(tǒng)除生產(chǎn)供應(yīng)農(nóng)產(chǎn)品及副產(chǎn)品外,更重要的是為支撐與維持自然及人類生命健康可持續(xù)發(fā)展提供相應(yīng)服務(wù)。當(dāng)前,眾多研究人員從生態(tài)系統(tǒng)與功能間的對(duì)應(yīng)關(guān)系出發(fā),從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)價(jià)體系的角度[8],將稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能主要分為提供初級(jí)產(chǎn)品、調(diào)節(jié)人類生命系統(tǒng)的自然生態(tài)功能和豐富人類精神世界的社會(huì)功能3 大類[9-10],稻田生態(tài)系統(tǒng)中提供初級(jí)產(chǎn)品的功能主要是提供稻谷與秸稈,也稱為經(jīng)濟(jì)性服務(wù)功能;第二類服務(wù)功能主要是為人類的生存環(huán)境提供保障和支撐,諸如氣體調(diào)節(jié)、水質(zhì)凈化、水土保持、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)、維持生物多樣性等功能;第三類服務(wù)功能主要是為人類提供景觀休閑娛樂等社會(huì)性功能。文獻(xiàn)[11]認(rèn)為稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能分為產(chǎn)品供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、支持服務(wù)和文化服務(wù)4 大類,共20 子類,調(diào)節(jié)和支持服務(wù)主要是支持稻田生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展方面的功能,產(chǎn)品供給服務(wù)是人類從稻田系統(tǒng)中獲得的物質(zhì)效益,稻田生態(tài)系統(tǒng)的文化服務(wù)是稻田系統(tǒng)為人類生活提供了休閑、娛樂與美學(xué)享受。從已有稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能研究文獻(xiàn)的內(nèi)容和框架來看,基本圍繞產(chǎn)品供給、調(diào)節(jié)服務(wù)、支持服務(wù)和文化服務(wù)展開,對(duì)相應(yīng)的服務(wù)功能進(jìn)行了價(jià)值評(píng)估。
在明確稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能范疇的基礎(chǔ)上,對(duì)稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值大小進(jìn)行評(píng)估具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。從稻田生態(tài)系統(tǒng)本身看,一方面,評(píng)估稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能可以準(zhǔn)確了解其各生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值量的大小,也可為探索在不同施肥措 施[12]、保護(hù)性耕作措施[13]和不同種植模式[14-15]對(duì)稻田各服務(wù)功能價(jià)值的作用機(jī)制、影響過程和影響大小提供數(shù)據(jù)支持,為稻田生態(tài)系統(tǒng)健康可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。如在長(zhǎng)江中下游地區(qū)采用免耕秸稈還田保護(hù)性耕作模式[13]、紫云英+優(yōu)化施肥措施[12]有利于提高稻田生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)服務(wù)功能價(jià)值和生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值(調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水分等)。因此,通過合理科學(xué)的人為措施優(yōu)化調(diào)節(jié)稻田生態(tài)有利于提升稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值;另一方面,稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的實(shí)現(xiàn)也是有一定的生態(tài)成本,如水稻生產(chǎn)過程中所消耗的化肥、農(nóng)藥、水資源和使用機(jī)械設(shè)備等給稻田生態(tài)系統(tǒng)帶來的負(fù)面損失,如果水稻生產(chǎn)中的生態(tài)成本太高,既不利于稻田生態(tài)系統(tǒng)本身的健康,也不利于生態(tài)環(huán)境健康和農(nóng)民增收,甚至?xí)绊懗青l(xiāng)協(xié)調(diào)與社會(huì)和諧發(fā)展穩(wěn)定[16]。因此,對(duì)稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能成本的估算也是建立完善稻田生產(chǎn)者補(bǔ)償?shù)囊罁?jù)之一,亦可為保障糧食安全和稻田生態(tài)安全提供決策參考。
生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值的重要性逐漸得到人們的高度重視。Costanza 團(tuán)隊(duì)測(cè)算出2014 年全球生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值為124萬(wàn)億~145萬(wàn)億美元(https://www. huanbao-world. com/foreign/109662.html)。20世紀(jì)80年代,我國(guó)學(xué)者也從不同空間尺度對(duì)不同的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了服務(wù)功能價(jià)值研究,如對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)[6]、自然草地生態(tài)系統(tǒng)[17]、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)[18]進(jìn)行了相關(guān)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)價(jià),主要是從不同的生態(tài)系統(tǒng)功能、結(jié)構(gòu)和特征等方面進(jìn)行了特定功能價(jià)值評(píng)估,相關(guān)評(píng)估還未形成系統(tǒng)性,如對(duì)稻田生態(tài)系統(tǒng)的土壤保持價(jià)值、氣體調(diào)節(jié)和蓄水防洪等價(jià)值部分服務(wù)功能進(jìn)行了評(píng)估[19]。隨后眾多學(xué)者根據(jù)不同區(qū)域稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行了更為廣泛全面的研究,如臺(tái)灣稻田涵養(yǎng)地下水的價(jià)值為290 億元/a[20]、上海五四農(nóng)場(chǎng)稻田生 態(tài)系統(tǒng)的氣 體 調(diào) 節(jié) 價(jià) 值 達(dá)5 467~12 842 元/(hm2·a)[21]、湖南省稻田生態(tài)系統(tǒng)因施用農(nóng)藥化肥而造成的生態(tài)服務(wù)功能損失高達(dá)2.9×107元/a[22]。陳源泉等[23]對(duì)中國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)農(nóng)田生態(tài)服務(wù)價(jià)值總體進(jìn)行了評(píng)價(jià),認(rèn)為糧食主產(chǎn)區(qū)的服務(wù)功能價(jià)值總體高于全國(guó)水平14%,主要稻區(qū)之間人均和單位農(nóng)田的服務(wù)價(jià)值也有較大差異。肖玉等[24]對(duì)中國(guó)十大類稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行了價(jià)值評(píng)估,認(rèn)為中國(guó)稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值為8 605~21 405 美元,除初級(jí)產(chǎn)品(稻谷和秸稈)外,其他生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值約占74%~89%,說明稻田生態(tài)系統(tǒng)中的非生產(chǎn)性服務(wù)功能價(jià)值巨大,要引起社會(huì)各界高度重視。
傳統(tǒng)價(jià)值觀認(rèn)為稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值主要體現(xiàn)在糧食生產(chǎn)功能上,而其對(duì)生態(tài)環(huán)境與社會(huì)的負(fù)面影響受到忽視[8,25-26]。與人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)其他生產(chǎn)活動(dòng)一樣,稻田生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)具有外部性特征。正外部性主要表現(xiàn)為稻田生態(tài)系統(tǒng)為維持自身以及為生態(tài)自然環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮積極正面作用的功能[27],諸如蓄水防洪、調(diào)節(jié)氣溫、涵養(yǎng)地下水源[28]、水質(zhì)凈化、廢棄物消納、生物多樣性保持和文教景觀等功能[14,29-30];同時(shí)隨著生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高和對(duì)稻田生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的高度重視,人們?cè)絹碓街匾暤咎锷鷳B(tài)系統(tǒng)來自于施用化肥農(nóng)藥、水稻田排放的溫室氣體、水資源消耗等方面所產(chǎn)生的負(fù)外部性價(jià)值[14,27,31]。因此,針對(duì)稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能凈值展開研究將可能是未來一個(gè)重要的研究方向之一。
在梳理稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的內(nèi)涵、價(jià)值評(píng)估現(xiàn)實(shí)意義及研究方向后,結(jié)合長(zhǎng)江中游地區(qū)稻田生態(tài)系統(tǒng)特點(diǎn),對(duì)稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能類型進(jìn)行分類,針對(duì)功能類型構(gòu)建相應(yīng)指標(biāo)體系,確定其評(píng)估方法是稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)估的關(guān)鍵。
針對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的不同服務(wù)功能,依據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn),國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)生態(tài)系統(tǒng)類型劃分的研究較多,但并沒有形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。Freeman[32]提出按功能將生態(tài)系統(tǒng)分為4 大類,Daily[33]則分為兩大類共十小類,Costanza 等[1]分為17 類。聯(lián)合國(guó)千年生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估將生態(tài)系統(tǒng)分為供給服務(wù)、支持服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)和文化服務(wù)四大類服務(wù),共二十子類[11]。將前人針對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能分類思想及方法引入稻田生態(tài)系統(tǒng),需要考慮稻田生態(tài)系統(tǒng)的自然屬性和人工屬性。不同地區(qū)、不同類型的稻田生態(tài)系統(tǒng)其生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值不同,但導(dǎo)致服務(wù)功能價(jià)值量大小不同的原因也較為復(fù)雜。同一地區(qū)不同類型稻田生態(tài)系統(tǒng)(如梯田稻田、城鄉(xiāng)結(jié)合部周邊稻田、綜合種養(yǎng)共生稻田以及常規(guī)稻田之間),其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)價(jià)的側(cè)重點(diǎn)也有所差異。如稻田生態(tài)系統(tǒng)中的梯田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能,可能更多地關(guān)注梯田生態(tài)系統(tǒng)中的生態(tài)功能(如保持水土資源功能、提高土壤肥力功能、清潔水源功能、維持生物多樣性功能等)和文化功能(如旅游休閑功能和科教文化功能)等正向功能效應(yīng)[34]。稻田生態(tài)系統(tǒng)為人類帶來正向效應(yīng)的同時(shí),也會(huì)產(chǎn)生一定的負(fù)面影響,例如農(nóng)藥化肥的過量使用而帶來的環(huán)境破壞等。
長(zhǎng)江中游地區(qū)汛期一般出現(xiàn)在每年的5—10月,也正值水稻生產(chǎn)周期,該區(qū)強(qiáng)降雨周期長(zhǎng)、蓄水防洪能力較弱和耕地面積減少等往往導(dǎo)致洪澇災(zāi)害頻發(fā)。在水稻生產(chǎn)周期內(nèi),大量使用的農(nóng)藥、化肥可能導(dǎo)致長(zhǎng)江中游地區(qū)面源污染加劇,在對(duì)長(zhǎng)江中游地區(qū)稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮由農(nóng)藥、化肥而帶來的環(huán)境損害成本。另外,由于歷史原因,長(zhǎng)江中游的江漢平原地區(qū)、環(huán)鄱陽(yáng)湖和洞庭湖地區(qū),曾經(jīng)圍墾水面而創(chuàng)造了大量的圩田、垸田,造成江河湖泊濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能減弱,增加的稻田也為增加溫室氣體排放創(chuàng)造了條件。因此,根據(jù)已有經(jīng)典分類[1,11],本研究依據(jù)稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能凈價(jià)值的研究方向和思路,將稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能類型概括為經(jīng)濟(jì)功能、生態(tài)功能和社會(huì)功能三大類型,并從稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的正向收益和負(fù)向收益(稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能成本)的角度,確定了長(zhǎng)江中游地區(qū)稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值類型,提出稻田生態(tài)系統(tǒng)主要有3 大類正向服務(wù)功能,1 類負(fù)向服務(wù)功能,共計(jì)18項(xiàng)服務(wù)功能類型(表1)。
一方面,將稻田生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能類型劃分為提供初級(jí)產(chǎn)品服務(wù)的經(jīng)濟(jì)功能、調(diào)節(jié)維持稻田生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)功能和提供文化科教服務(wù)的社會(huì)文化服務(wù)功能三大類正向服務(wù)功能:(1)經(jīng)濟(jì)服務(wù)功能(2 項(xiàng)):指稻田生態(tài)系統(tǒng)提供糧食和秸稈的服務(wù);(2)生態(tài)服務(wù)功能(10 項(xiàng)):指從稻田生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)、維持、發(fā)展作用中獲得的各種生態(tài)效益的功能,即土壤保持、蓄水防洪、水源涵養(yǎng)、氣體調(diào)節(jié)、氣溫調(diào)節(jié)、處理生活廢棄物、凈化污水、凈化空氣、維持生物多樣性和病蟲草害控制功能;(3)社會(huì)文化服務(wù)功能(2項(xiàng)):指從稻田生態(tài)系統(tǒng)獲得的景觀文化傳承和旅游科教休閑服務(wù)功能。
另一方面,稻田生態(tài)系統(tǒng)與其他生態(tài)系統(tǒng)不同,稻田生態(tài)系統(tǒng)具備許多特殊的功能。由于人類活動(dòng)的強(qiáng)烈干擾,稻田生態(tài)系統(tǒng)給人類帶來一定的正面效益的同時(shí)也帶來了負(fù)面效應(yīng),也即以消耗水資源、圍湖造田[31]、施用農(nóng)藥化肥27]、溫室氣體排放[12]等為代表的4方面負(fù)向功能,給自然生態(tài)系統(tǒng)帶來一定的“負(fù)外部性”,這也正為稻田生態(tài)服務(wù)功能凈價(jià)值計(jì)算提供了理論依據(jù)[27]。本文根據(jù)稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能收益和成本進(jìn)行指標(biāo)構(gòu)建,并對(duì)相應(yīng)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)估方法進(jìn)行了梳理。
稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能收益是指稻田生態(tài)系統(tǒng)對(duì)人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)在于人類可以從稻田生產(chǎn)中獲得實(shí)際利用或潛在利用的效益,所獲得負(fù)向效益為稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能成本[11]。目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估的方法和評(píng)估指標(biāo)體系還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),有些研究是直接套用或者微調(diào)了相關(guān)研究方法、價(jià)格參數(shù),導(dǎo)致對(duì)不同的稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能估算結(jié)果的差異較大,但也有因稻田類型差異[35]、不同土壤類型[36]、人類干擾措施(施肥、不同冬季種植模式、節(jié)水節(jié)藥、保護(hù)性耕作措施等)差異導(dǎo)致了各稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估結(jié)果差異較大[12-13]。在評(píng)估稻田生態(tài)系統(tǒng)各服務(wù)功能、對(duì)同一服務(wù)功能價(jià)值進(jìn)行評(píng)估時(shí),不同學(xué)者采用的方法有所差異。同時(shí)針對(duì)不同類型的稻田生態(tài)系統(tǒng)及特點(diǎn),各評(píng)估方法和側(cè)重點(diǎn)也有所不同。如對(duì)于梯田和種養(yǎng)結(jié)合稻田生態(tài)系統(tǒng)而言,其糧食生產(chǎn)、水調(diào)節(jié)、溫度調(diào)節(jié)、旅游觀光、景觀維持、化肥農(nóng)藥污染等服務(wù)功能價(jià)值相對(duì)常規(guī)稻田而言其價(jià)值較大,相對(duì)于稻田生態(tài)系統(tǒng)其他服務(wù)功能價(jià)值來說也是較大的。根據(jù)鄭春利等[37]估計(jì)的2011 年元陽(yáng)梯田稻田生態(tài)系統(tǒng)的水調(diào)節(jié)價(jià)值是所有服務(wù)功能價(jià)值最高的,同時(shí)估算得出元陽(yáng)梯田相比其經(jīng)濟(jì)社會(huì)價(jià)值其生態(tài)價(jià)值最大,這可為合理評(píng)估梯田稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值提供參考,而對(duì)于一般稻田而言,可能稻田的產(chǎn)品生產(chǎn)服務(wù)功能價(jià)值量較大。因此,根據(jù)前人研究成果,本研究從稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的收益和成本2 個(gè)維度,整理總結(jié)了稻田生態(tài)系統(tǒng)不同生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系及評(píng)價(jià)方法(表1),為未來長(zhǎng)江中游地區(qū)稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能凈價(jià)值評(píng)估提供參考。
從表1可知,稻田生態(tài)系統(tǒng)糧食生產(chǎn)和秸稈生產(chǎn)功能基本上是采用公認(rèn)的市場(chǎng)價(jià)值法進(jìn)行評(píng)估。氣體調(diào)節(jié)功能主要有造林成本法和替代成本法,差異主要體現(xiàn)成本換算方法選擇上的差異和計(jì)算便利性的差異。氣溫調(diào)節(jié)功能價(jià)值估算上,如果選取固定參數(shù)(1.3 ℃)或者按市場(chǎng)價(jià)值法計(jì)算,可能難以體現(xiàn)稻田區(qū)域、氣候差異和種植中稻與雙季稻溫差等方面的差異,在對(duì)長(zhǎng)江中游地區(qū)進(jìn)行評(píng)估時(shí)還應(yīng)考慮相應(yīng)差異而采用合適的評(píng)估方法。改善土壤質(zhì)量服務(wù)功能一般采用機(jī)會(huì)成本法,通過改善土壤質(zhì)量而減少化肥輸入帶來的環(huán)境污染成本。目前長(zhǎng)江中游基本做到了稻田秸稈還田,秸稈替代而減少了化學(xué)肥料的使用,故營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)功能采用影子價(jià)格法計(jì)算較為合理。蓄水防洪功能用替代成本法計(jì)算,對(duì)于一般稻田而言,可以采用防洪水庫(kù)建設(shè)及維護(hù)運(yùn)營(yíng)費(fèi)用代替,但對(duì)于梯田而言,采用梯田蓄水能力及工程費(fèi)用計(jì)算可能更為合理;對(duì)于水源涵養(yǎng)功能、凈化污水功能、凈化環(huán)境功能和消納廢棄物功能價(jià)值,分別采用市場(chǎng)價(jià)值法、替代成本法、成果參照法和治理費(fèi)用法,使用市場(chǎng)價(jià)值法和治理費(fèi)用法評(píng)估時(shí)既要考慮區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平差異,同時(shí)還要考慮稻田系統(tǒng)特征差異;對(duì)于美學(xué)景觀功能價(jià)值評(píng)估,主要采用價(jià)格替代、市場(chǎng)價(jià)值法或影子工程法進(jìn)行評(píng)估。長(zhǎng)江中游地區(qū)稻田與其他地區(qū)稻田具有較多共性,存在價(jià)值量差異主要是由稻田生態(tài)系統(tǒng)的類型、特征、特點(diǎn)、稻田與第二第三產(chǎn)業(yè)融合的程度和稻田農(nóng)業(yè)文化屬性所致。另外,鑒于長(zhǎng)江中游地區(qū)稻田面積之大,使用農(nóng)藥化肥量之多,稻田基本上環(huán)湖沿江特點(diǎn),本文重點(diǎn)討論了長(zhǎng)江中游地區(qū)稻田生態(tài)服務(wù)功能成本的評(píng)估,對(duì)農(nóng)藥化肥污染功能、水資源消耗、溫室氣體排放和圍湖造田功能價(jià)值一般均可采用影子工程法進(jìn)行評(píng)估,但也可根據(jù)各功能的實(shí)際成本利用市場(chǎng)價(jià)值法進(jìn)行評(píng)估。
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對(duì)湖南、湖北和江西地區(qū)稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)估研究已積累了較多成果,基本遵循稻田供給功能、稻田調(diào)節(jié)功能、稻田支持文化服務(wù)功能和稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)成本四大功能的研究脈絡(luò)和研究思路,根據(jù)功能構(gòu)建相應(yīng)的指標(biāo)體系,并采用適當(dāng)?shù)脑u(píng)估方法進(jìn)行。主要從試驗(yàn)田微觀尺度和省市縣宏觀尺度2個(gè)研究維度進(jìn)行了稻田相關(guān)服務(wù)功能評(píng)估。
試驗(yàn)田微觀尺度的稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值的評(píng)估,主要是探索試驗(yàn)田內(nèi)的不同施肥措施、不同耕作措施、節(jié)肥節(jié)水節(jié)藥措施和不同種植模式(或不同的冬季種植模式)等的一種或多種措施對(duì)稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能差異的影響,試圖篩選出長(zhǎng)江中游地區(qū)更優(yōu)、高效和環(huán)保的稻田種植模式和種植方式,為提高稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能提供參考。
在不同施肥措施對(duì)稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值的影響方面,通過優(yōu)化施肥措施提高稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。馬艷芹等[12]將翻壓冬種綠肥紫云英與冬閑進(jìn)行比較,得出江西(余江縣)稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價(jià)值增加15.15%~41.39%,其中以紫云英+優(yōu)化施氮處理最高。肖玉等[51]通過測(cè)定水稻生長(zhǎng)季的不同時(shí)段不同施肥處理下溫室氣體和稻田生物量生產(chǎn)的價(jià)值,認(rèn)為在施氮肥量在0~525 kg/hm2時(shí)該區(qū)稻田生態(tài)系統(tǒng)的氣體調(diào)節(jié)功能價(jià)值在5 470~12 840 元/hm2,為稻田生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)服務(wù)價(jià)值提供了依據(jù)。也有通過對(duì)試驗(yàn)稻田的長(zhǎng)期施肥跟蹤,探索了稻田生態(tài)系統(tǒng)的碳匯效應(yīng)和收益,為土壤有機(jī)質(zhì)積累服務(wù)功能價(jià)值估算提供參考。如彭華等[52]對(duì)洞庭湖地區(qū)1981—2007年間長(zhǎng)期施肥條件下雙季稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行了評(píng)估,認(rèn)為有機(jī)無(wú)機(jī)配施能夠帶來較高的生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力,其碳匯效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益較好。在20 a 長(zhǎng)期施用豬糞有機(jī)肥背景下,稻田生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能價(jià)值的正面影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于負(fù)面影響,但隨著施用年份的增加其負(fù)面效應(yīng)可能進(jìn)一步擴(kuò)大[53]。彭锃琳等[40]對(duì)江西鄱陽(yáng)湖流域贛撫平原灌區(qū)稻田的溫室氣體排放功能進(jìn)行了研究,認(rèn)為間歇灌溉和減施氮肥有利于降低溫室氣體排放負(fù)面價(jià)值。
不同耕作措施對(duì)稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值的影響方面,在秸稈還田條件下,耕作措施對(duì)雙季稻田的碳循環(huán)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響較大。肖玉等[24]認(rèn)為,免耕秸稈還田有利于減少碳排放,免耕分別比翻耕和旋耕減少碳排放61.69 和35.70 kg/hm2。謝志堅(jiān)等[28]對(duì)紫云英-早稻-晚稻農(nóng)田系統(tǒng)的服務(wù)功能進(jìn)行了評(píng)估,認(rèn)為農(nóng)產(chǎn)品與輕工業(yè)原料供給功能占系統(tǒng)功能服務(wù)總價(jià)值的比例超過60%,大氣調(diào)節(jié)與凈化和水分涵養(yǎng)等功能服務(wù)價(jià)值占比15%~22%,土壤養(yǎng)分累積的服務(wù)價(jià)值最低(占比<2%)。其他多數(shù)研究也主要是集中在不同保護(hù)性耕作模式對(duì)稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值方面的影響,以探索出提高稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的耕作措施[12,30]。
在不同種植模式對(duì)稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值的影響方面,種植模式多是結(jié)合優(yōu)化施肥處理對(duì)稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值共同產(chǎn)生較大影響。在長(zhǎng)江上游地區(qū),普燕爽等[14]對(duì)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部大理綜合試實(shí)驗(yàn)站稻田進(jìn)行了不同種植模式下稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)估研究,結(jié)果表明,70%化肥+30%牛糞-水稻-黑麥草和70%化肥+30%牛糞-水稻-紫花苕處理稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值分別為169 669 和168 405 元/hm2,優(yōu)化施肥輪作處理的供給農(nóng)產(chǎn)品價(jià)值、氣體調(diào)節(jié)、消納廢棄物和美學(xué)景觀價(jià)值均顯著高于常規(guī)施肥處理。稻田多熟種植模式是江南丘陵區(qū)稻田耕作的主要模式,王開磊等[39]對(duì)2008?2009 年江南稻區(qū)稻田不同種植模式的生態(tài)服務(wù)功能總價(jià)值進(jìn)行了測(cè)算,認(rèn)為稻田生態(tài)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值平均為19 519.16 元/hm2,占總服務(wù)價(jià)值的26.44%。在綜合種養(yǎng)稻田生態(tài)系統(tǒng)中,稻、蝦(蟹)等種養(yǎng)模式對(duì)稻田生態(tài)系統(tǒng)理化性質(zhì)、微生物種類、數(shù)量及服務(wù)功能影響較大。有研究表明,綜合種養(yǎng)模式利于提高稻田系統(tǒng)生物多樣性和文化服務(wù)功能,但對(duì)于稻田糧食供給和溫室氣體排放功能的影響各異,需要進(jìn)一步深入跟蹤研究[54]。
從省市縣尺度稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)估角度,眾多研究者在考慮稻田生態(tài)系統(tǒng)水稻的生產(chǎn)成本時(shí),主要聚焦在某地區(qū)稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)某一或某些功能大小的估算上,同時(shí)比較研究不同地區(qū)(同省不同市縣、不同稻區(qū))稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能差異,研究探討了稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能凈值。從省市縣角度,對(duì)稻田生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價(jià)值進(jìn)行評(píng)價(jià)對(duì)整個(gè)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)及區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)研究也具有重要意義。如薛寶林等[55]對(duì)湖南省2016 年稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行了評(píng)估,認(rèn)為稻田系統(tǒng)提供的初級(jí)產(chǎn)品價(jià)值、涵養(yǎng)水源功能價(jià)值占比分別為50.78%和34.40%,氣體調(diào)節(jié)服務(wù)功能價(jià)值、氣候調(diào)節(jié)功能價(jià)值和其他服務(wù)功能價(jià)值占比分別為5.36%、3.98%和5.48%,三者服務(wù)功能價(jià)值占比相對(duì)較小,但對(duì)稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值具有重要影響。還有研究表明,區(qū)域內(nèi)不同地區(qū)稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值差異也較大,付珍萍等[46]對(duì)2011?2018 年湖南省各市州稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能凈值進(jìn)行了研究,認(rèn)為湖南省內(nèi)區(qū)域存在服務(wù)價(jià)值凈值不平衡,常德市2018 年的生態(tài)凈值高于其他市州。向平安等[56]對(duì)洞庭湖區(qū)稻田生態(tài)系統(tǒng)的農(nóng)藥污染、化肥污染、溫室氣體排放、地膜殘留、稻田潛育化和圍湖造田6項(xiàng)環(huán)境成本進(jìn)行了測(cè)算,水稻生產(chǎn)的成本高達(dá)當(dāng)年水稻生產(chǎn)總值的26.8%,呼吁水稻生產(chǎn)過程中務(wù)必重視水稻生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能成本。陳清華等[42]也對(duì)湖北荊州市稻田的調(diào)節(jié)功能和科技文化等公益性功能價(jià)值進(jìn)行了評(píng)估,2008 年荊州市稻田生態(tài)系統(tǒng)的公益功能價(jià)值高達(dá)61.14 億元,占荊州市當(dāng)年GDP 的9.8%,稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)公益性功能價(jià)值要引起高度重視。從區(qū)域?qū)用嬉部梢员容^稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值或凈價(jià)值,如楊騰等[27]通過對(duì)中國(guó)30 個(gè)省、自治區(qū)和直轄市2007?2016 年的稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值進(jìn)行凈價(jià)值評(píng)價(jià),認(rèn)為2007?2013 年中國(guó)稻田生態(tài)系統(tǒng)凈價(jià)值達(dá)到頂峰,隨后有下降趨勢(shì),同時(shí)還認(rèn)為安徽、湖北、湖南的生態(tài)成本較高,可能是生產(chǎn)中使用了較多的農(nóng)藥、化肥所致,稻田生態(tài)系統(tǒng)凈價(jià)值的估算可為稻田生態(tài)系統(tǒng)綠色發(fā)展和生態(tài)補(bǔ)償提供決策依據(jù)。
國(guó)內(nèi)外已在稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)估的研究領(lǐng)域積累了較多研究成果,現(xiàn)有研究不斷拓展延伸了稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的內(nèi)涵,同時(shí)也逐漸完善了稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)估體系和方法。長(zhǎng)江中游地區(qū)稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)估研究的角度主要有:從稻田生態(tài)系統(tǒng)單一服務(wù)功能的價(jià)值研究到多功能綜合系統(tǒng)研究,從微觀尺度研究到中觀、宏觀尺度研究,從常規(guī)稻田到特色稻田(城鄉(xiāng)結(jié)合部、梯田稻田和綜合種養(yǎng)稻田)研究,從服務(wù)功能價(jià)值總量研究到服務(wù)價(jià)值凈價(jià)值總量研究,從稻田靜態(tài)服務(wù)價(jià)值研究到動(dòng)態(tài)服務(wù)價(jià)值研究,從區(qū)域內(nèi)稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值研究到區(qū)域間稻田服務(wù)價(jià)值比較研究,從對(duì)稻田不同干擾措施對(duì)稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響研究到提高稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的策略研究。上述研究角度,都可以從某一方面(或系統(tǒng)地)直接或間接反映稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值,但不同的研究角度、不同的研究區(qū)域和不同的稻田類型,在評(píng)估稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值時(shí),由于研究區(qū)域收集數(shù)據(jù)難易程度和稻田特點(diǎn)不同,各研究者所采用的評(píng)估方法有所差異,其所評(píng)估得到的單位面積稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值大小也有一定差異,這給研究者在評(píng)估特定稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值時(shí)指標(biāo)體系和評(píng)估方法的選取帶來了一定難度。
稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)估研究的關(guān)鍵在于建立合理科學(xué)的評(píng)估指標(biāo)體系和方法,同時(shí)明確研究目標(biāo)、找準(zhǔn)研究角度,通過選用適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)指標(biāo)體系和方法,對(duì)特定稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值(或凈價(jià)值)進(jìn)行評(píng)估。未來首先還需對(duì)特定稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)估的指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)方法進(jìn)行不斷完善,建立與所研究的稻田生態(tài)系統(tǒng)特點(diǎn)相適應(yīng)的評(píng)估指標(biāo)體系,選取合適的評(píng)估方法。其次,稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值是個(gè)動(dòng)態(tài)的概念,需要后續(xù)研究者對(duì)相關(guān)稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值進(jìn)行動(dòng)態(tài)研究,長(zhǎng)期跟蹤探索不同肥、水、藥、農(nóng)藝和耕作制度措施等影響下稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值變化規(guī)律和特點(diǎn),為掌握稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能演變規(guī)律提供依據(jù)。第三,稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值不僅具有正外部性效應(yīng),也有一定的負(fù)外部性效應(yīng),在評(píng)估稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能凈價(jià)值時(shí),靜態(tài)(或某一年)的凈價(jià)值評(píng)估難以合理合理反映稻田生態(tài)系統(tǒng)真正的服務(wù)凈價(jià)值,對(duì)篩選科學(xué)合理的稻田生態(tài)系統(tǒng)綠色發(fā)展路徑和方法增加了不確定性。同時(shí)不同類型和不同特點(diǎn)的稻田生態(tài)系統(tǒng),在綜合評(píng)價(jià)稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)凈價(jià)值時(shí)要注意其可比性,為不同地區(qū)制定稻田生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)差異提供參考。第四,基于長(zhǎng)江中游稻田生態(tài)系統(tǒng)的整體、長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)的價(jià)值評(píng)估研究較少,需要加快開展流域內(nèi)稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能凈價(jià)值動(dòng)態(tài)評(píng)估研究步伐,這對(duì)強(qiáng)化流域內(nèi)稻田面源污染及生態(tài)環(huán)境管理具有重要意義。
華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2022年6期