基于價值當量因子分析的四川省農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值評價研究

熊鷹

（四川省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)信息與農(nóng)村經(jīng)濟研究所，成都 610066）

0 引言

作為世界上最重要的生態(tài)系統(tǒng)之一，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)在為人類提供基本糧食供給的同時，還具有巨大的生態(tài)系統(tǒng)服務功能，是人類賴以生存和發(fā)展的物質基礎和生態(tài)保障。但隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，工業(yè)化和城市化進程加快，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)不斷受到侵占和破壞，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務的稀缺性日益增強，農(nóng)業(yè)生態(tài)服務功能更加不可忽視。為此，對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值進行評估，不僅可為提升農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的保護力度、加強農(nóng)業(yè)生態(tài)功能區(qū)規(guī)劃及完善農(nóng)業(yè)生態(tài)補償機制提供重要的決策參考依據(jù)，也對實現(xiàn)鄉(xiāng)村生態(tài)振興目標具有重要的實踐指導價值。

國外針對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值的研究起步較早，Earl等[1]對農(nóng)用地的水土保持生態(tài)價值與環(huán)境改善之間的關系作了深入地模型分析，Bockstael等[2]通過構建生態(tài)經(jīng)濟模型對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)價值做出評估，Daily等[3]較為系統(tǒng)地介紹了生態(tài)系統(tǒng)服務功能的概念及其價值，Costanza等[4]進一步將生態(tài)服務價值劃分為17種類型，并對包括農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)在內(nèi)的不同生態(tài)系統(tǒng)服務價值進行評估；Penning等[5]測算了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)土壤侵蝕的經(jīng)濟損失，Boody等[6]探討了美國農(nóng)業(yè)的多功能性以及通過改變農(nóng)地管理方式可獲得的環(huán)境和經(jīng)濟效益，Zhang等[7]對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的正負影響進行了分析，Lautenbach等[8]構建生態(tài)系統(tǒng)功能指標評估了農(nóng)地生態(tài)系統(tǒng)服務價值。隨著國外理論的引入，中國對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務的研究也不斷推進，已有研究不僅對全國、省、市、縣（區(qū)）等不同區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)價值進行評價[9-15]，也分別對農(nóng)田[16-20]、林地[21-25]、草地[26-31]、水域[32-36]等不同類型農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值進行評價。

目前農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值的評價方法主要包括功能價值法[11,14,16-17,31]和當量因子法[4,12,15,37-38]。功能價值法不僅需要為評價各項服務功能價值設置不同的估算參數(shù)，難以對核算方法和估算參數(shù)形成統(tǒng)一標準，而且容易造成重復計算的問題。而當量因子法對每項服務功能價值的評價標準是一致的，不需要設置多種參數(shù)，是目前在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估中應用更廣的方法。生態(tài)系統(tǒng)服務當量因子用于反映不同類型生態(tài)系統(tǒng)對生態(tài)服務功能的潛在貢獻能力，1個標準當量按1 hm2全國平均產(chǎn)量的農(nóng)田每年自然糧食產(chǎn)量的經(jīng)濟價值衡量[37]，現(xiàn)有研究或是采用全國平均糧食單產(chǎn)市場價值來計算，其適用于在區(qū)域經(jīng)濟總量中農(nóng)業(yè)經(jīng)濟產(chǎn)值所占比重較小的區(qū)域生態(tài)服務價值評估；或是根據(jù)單位面積糧食凈利潤進行計算，但在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入不斷提升的狀況下，糧食作物的利潤空間持續(xù)下降，尤其近年來甚至降到負收益水平，因此其不適合作為標準當量因子。當前，人們對生態(tài)服務的需求隨著社會經(jīng)濟發(fā)展水平而較大提升，對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值的估算也需要將人們的心理和實際經(jīng)濟承受能力考慮在內(nèi)，納入反映人們對生態(tài)價值支付意愿和能力的社會發(fā)展階段系數(shù)作為調(diào)節(jié)因子，以便更好地反映農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值。

四川是中國的農(nóng)業(yè)大省，也是長江上游重要的生態(tài)屏障和水源涵養(yǎng)地，本研究以四川省農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)為研究對象，結合皮爾生長曲線模型和恩格爾系數(shù)計算社會發(fā)展階段系數(shù)，以此修正農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值的理論評估量，研究結果旨在為促進四川省農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護、完善農(nóng)用地價值補償制度等政策制定提供科學依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

四川位于中國西南部，地處長江上游，介于97°21′—108°12′E和26°03′—34°19′N之間，東連渝，南鄰滇、黔，西接西藏，北界青、甘、陜?nèi)?，幅員面積48.6萬km2。全省地貌東西差異大，地形復雜多樣，西部為高原和山區(qū)，海拔多在4000 m以上，東部為盆地、丘陵，海拔多在1000～3000 m。四川省氣候復雜多樣，且地帶性和垂直變化十分明顯。東部盆地屬中亞熱帶濕潤氣候區(qū)，年均溫16～18℃，積溫4000～6000℃，無霜期230～340天，年日照時間僅1000～1400 h，年降雨量1000～1200 mm；川西南山地屬亞熱帶半濕潤氣候區(qū)，年均溫12～20℃，年日照時間為2000～2600 h，年降水量900～1200 mm；川西北高山高原屬高寒氣候區(qū)，氣候垂直變化明顯，總體上以寒溫帶氣候為主，河谷干暖，山地冷濕，年均溫4～12℃，年降水量500～900 mm，年日照1600～2600 h。四川省轄21市州，2018年末全省常住人口8341萬人，實現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值40678.13億元。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

根據(jù)《四川省國土資源公報》整理出2000—2017年四川省包括耕地、園地、林地、草地和水域在內(nèi)的農(nóng)用地數(shù)據(jù)，恩格爾系數(shù)、農(nóng)作物種植面積和單產(chǎn)數(shù)據(jù)從《四川統(tǒng)計年鑒》（2001—2018年）中獲取，主要糧食作物價格數(shù)據(jù)來源于《全國農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》（2001—2018年）。

2.2 研究方法

2.2.1 農(nóng)用地利用動態(tài)變化 農(nóng)用地變化幅度反映不同農(nóng)用地類型在總量上的變化，可以了解農(nóng)用地變化總趨勢以及農(nóng)用地結構的變化，見公式(1)。

農(nóng)用地動態(tài)度可以定量描述農(nóng)用地變化的速度，見公式(2)。

式中：K為表示研究區(qū)域某一時段內(nèi)農(nóng)用地類型的動態(tài)度，Ua、Ub分別表示研究初期和末期農(nóng)用地類型的面積，T為農(nóng)用地類型變化年份。

2.2.2 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值估算 根據(jù)Costanza等[4]、謝高地等[37]的研究，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務功能通常劃分為九種類型，包括食物生產(chǎn)、原材料生產(chǎn)、氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、水文調(diào)節(jié)、凈化環(huán)境、土壤保持、維持生物多樣性和提供美學景觀。基于謝高地等[37]提出的中國生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務價值當量表，借助皮爾生長曲線模型和恩格爾系數(shù)計算反映社會對生態(tài)價值支付意愿和能力的社會發(fā)展階段系數(shù)，以此修正農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值的理論評估量，具體計算過程如下。

（1）生態(tài)服務當量因子經(jīng)濟價值當量計算。采用單位面積糧食作物的市場價值衡量1個標準當量的經(jīng)濟價值，糧食產(chǎn)量價值采用稻谷、小麥和玉米3種主要糧食作物進行估算，具體計算見公式(3)。

式(3)中：Ea表示單位當量因子的價值量（元/hm2），i表示不同糧食作物，mi表示第i種糧食作物播種面積(hm2)，pi表示第i種糧食作物全國平均價格，qi表示第i種糧食作物單產(chǎn)（kg/hm2），M表示n種糧食作物總播種面積(hm2)。

（2）農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值的理論估算。由(3)式計算得到單位當量因子的價值量（元/hm2），再結合農(nóng)用地類型數(shù)據(jù)和生態(tài)價值當量表，計算農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值，具體計算見公式(4)。

式(4)中：Et表示理論生態(tài)價值（元），Ak表示研究區(qū)域第k種農(nóng)用地面積(hm2)，Ck表示第k種農(nóng)用地單位面積價值當量因子，Ea表示單位當量因子的價值量（元/hm2）。

（3）農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值的實際估算。社會發(fā)展階段的不同導致人們對生態(tài)環(huán)境的關注度以及對生態(tài)環(huán)境的支付意愿和支付能力也隨之變化，而在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值的理論估算中并沒有將人們的心理和實際經(jīng)濟承受能力考慮在內(nèi)，不能體現(xiàn)不同社會發(fā)展階段對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的實際貢獻，因此需要通過計算反映人們對生態(tài)價值支付意愿和能力的社會發(fā)展階段系數(shù)，以獲得對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值進行修正后的實際值。

采用皮爾生長曲線模型和恩格爾系數(shù)計算社會發(fā)展階段系數(shù)，具體計算見公式(5)。

式(5)中：l表示社會的實際支付意愿，l∈(0,1)；t=T-3，T=1/En，En表示恩格爾系數(shù)；e表示自然對數(shù)的底。

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值的實際值采用公式(6)計算。

式(6)中：Er表示實際生態(tài)價值（元），Et表示理論生態(tài)價值（元），l表示社會對生態(tài)價值的支付意愿，l∈(0,1)。

3 結果與分析

3.1 四川省農(nóng)用地變化特征

由表1可知，四川省農(nóng)用地以林地和草地為主，2000—2017年四川省農(nóng)用地變化表現(xiàn)為耕地、草地和水域面積減少，園地和林地面積增加趨勢。其中，草地減少數(shù)量最多，減少了311.57萬hm2，減少率達20.33%；水域減少4.96萬hm2，減少率為4.56%；耕地減少3.43萬hm2，減少率為0.51%。研究期內(nèi)園地增加29.06萬hm2，增加率達到66.50%；林地增加361.09萬hm2，增加率為19.48%。2000—2017年四川省農(nóng)用地類型的動態(tài)度差異顯著，動態(tài)度為正的有園地和林地，表明這兩類農(nóng)用地面積均在增加，其中園地增加最快；耕地、草地和水域的動態(tài)度為負，表明這三類農(nóng)用地面積均在減少，其中草地減少較為明顯，耕地和水域有小幅度較少。

3.2 四川省農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值分析

3.2.1 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值的變化態(tài)勢 基于不同農(nóng)用地類型的2000—2017年四川省農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值如表2所示。從表2可知，2017年四川省農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值為49385.6億元，其中林地生態(tài)服務價值所占比重最大，達到71.47%，其次分別為草地13.06%、水域7.04%、耕地6.87%和園地1.56%。2000—2017年由于四川省糧食價格和單產(chǎn)不斷增加，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)單位當量因子價值量也隨之增長，引起整體服務價值呈現(xiàn)增長態(tài)勢，17年間增加了36352.34億元，其中林地的生態(tài)服務價值增加了26768.47億元，占總增加量的73.64%；其次為草地、水域、耕地和園地，分別占總增加量的11.31%、6.67%、6.62%和1.76%。從2000—2017年四川省農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值增幅來看，17年間增加了2.79倍，其中園地的生態(tài)服務價值增幅最大，達4.77倍；其次為林地、耕地、水域和草地，分別增加了3.14倍、2.45倍、2.31倍和1.76倍。

表1 2000—2017年四川省農(nóng)用地類型面積及變化

表2 2000—2017年四川省農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值

進一步由圖1所示，2000—2017年四川省農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值表現(xiàn)為三階段變化特征：第一階段2000—2004年呈增長趨勢，期間不同農(nóng)用地的生態(tài)服務價值均有所增加，總價值增加了7679.32億元；第二階段2004—2008年呈減少趨勢，期間不同農(nóng)用地的生態(tài)服務價值均有所減少，總價值減少了1010.42億元；第三階段2008—2017年呈增長趨勢，期間不同農(nóng)用地的生態(tài)服務價值均有大幅增加，總價值增加了29683.44億元。這一演變態(tài)勢與四川土地利用變化密切相關。四川省于1999年率先開展退耕還林還草試點，開啟了由毀林開墾向生態(tài)修復的轉變，農(nóng)業(yè)生態(tài)服務價值也隨之不斷增加。但進入“十一五”時期，由于城鎮(zhèn)化的快速推進，建設用地急劇擴張，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地、山林水體等自然生態(tài)用地被侵占，盡管2006年四川省被國土資源部列為城鄉(xiāng)建設用地增減掛鉤改革試點省份，但在政策執(zhí)行中仍然存在占多補少、占優(yōu)補劣等問題。隨著2009年國土資源部開展“保經(jīng)濟增長、保耕地紅線”行動，并實施“萬村土地整治”示范工程以來，四川省加強了耕地保護和土地綜合整治力度，通過啟動“金土地工程”，增加土地有效面積、增肥地力、改善生態(tài)環(huán)境、土地利用結構和農(nóng)民生產(chǎn)生活條件，有效緩解了因各項建設占用耕地的壓力，同時改善了土地質量，實現(xiàn)以建設促保護、以保護促發(fā)展。特別是黨的十八大以來，四川省進一步加強生態(tài)文明建設、筑牢長江上游生態(tài)屏障，農(nóng)業(yè)生態(tài)服務價值進一步顯著提升。

3.2.2 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值的單項構成 從表3所示的四川省農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)單項服務價值來看，各單項服務價值排序基本保持不變，由大到小分別為土壤保持、水文調(diào)節(jié)、維持生物多樣性、氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、凈化環(huán)境、原材料生產(chǎn)、提供美學景觀、食物生產(chǎn)，其中土壤保持、水文調(diào)節(jié)和維持生物多樣性的價值明顯高于其他功能，2017年土壤保持、水文調(diào)節(jié)、維持生物多樣性的服務價值分別為8909.26億元、7824.26億元和6889.18億元，占總價值的比例分別為18.04%、15.84%和13.95%，三者占比之和接近50%。由于2000—2017年林地和園地增長明顯，并且園地和林地在土壤保持、水文調(diào)節(jié)和維持生物多樣性上的單位面積生態(tài)服務價值較高，因此這三項功能的服務價值位居前列。此外，氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)和凈化環(huán)境各占總生態(tài)服務價值的比例也都超過了10%，而原材料生產(chǎn)、提供美學景觀和食物生產(chǎn)三項功能所占比例合計只有15%左右，說明在四川省農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)各項服務價值中，直接利益只占較少的部分。四川省作為長江上游重要的生態(tài)屏障和水源涵養(yǎng)地，是構建國家生態(tài)安全戰(zhàn)略格局的重點區(qū)域，在進行土地開發(fā)利用過程中，也更需要注重生態(tài)平衡和環(huán)境保護，追求資源環(huán)境可持續(xù)利用的長遠利益。

4 結論與討論

本研究以單位面積價值當量因子法為基礎，結合皮爾生長曲線模型和恩格爾系數(shù)計算社會發(fā)展階段系數(shù)，修正農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值的理論評估量，通過對2000—2017年四川省農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值進行測算，得出以下結論。

（1）2000—2017年四川省農(nóng)用地以林地和草地為主，農(nóng)用地變化表現(xiàn)為耕地、草地和水域面積減少，園地和林地面積增加趨勢，其中耕地、草地和水域面積分別減少3.43 hm2、311.57 hm2和4.96 hm2，減少率分別為20.33%、0.51%和4.56%；園地和林地面積分別增加29.06 hm2和361.09 hm2，增加率分別為66.50%和19.48%。

（2）2000—2017年四川省農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化顯著，由2000年的13033.267億元增加到2017年的49385.6億元，17年間增加了2.79倍。不同類型生態(tài)系統(tǒng)的服務價值增加量也有較大差異，耕地、園地、林地、草地和水域的生態(tài)服務價值分別增加了2407.90億元、638.03億元、26768.47億元、4111.82億元和2426.12億元，增幅分別為2.45倍、4.77倍、3.14倍、1.76倍和2.31倍。

（3）2000—2017年四川省農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)各單項服務價值排序基本保持不變，由大到小分別為土壤保持、水文調(diào)節(jié)、維持生物多樣性、氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、凈化環(huán)境、原材料生產(chǎn)、提供美學景觀和食物生產(chǎn)，其中土壤保持、水文調(diào)節(jié)和維持生物多樣性的價值明顯高于其他功能，占總價值的比例接近50%，而原材料生產(chǎn)、提供美學景觀和食物生產(chǎn)三項功能所占比例合計僅為15%左右，表明直接利益僅占四川省農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值的較少部分。

表3 四川省農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)單項服務價值

由于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)自身的復雜性，其價值評估研究仍處于不斷完善之中。相比以往研究，本研究通過計算社會發(fā)展階段系數(shù)，對四川省農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值的理論評估值進行修正，使得評價結果更符合四川省農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值的實際情況，也為更全面地評估區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)服務價值提供了有益的借鑒。盡管本研究對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值進行評價時考慮了社會經(jīng)濟發(fā)展水平不斷提高所帶來的動態(tài)影響，但由于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)本身的多樣性與環(huán)境條件的多樣性決定了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)各項服務功能存在相互影響，而本研究只是對各項價值進行簡單相加，可能導致價值估算結果存在誤差；并且在計算農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務價值時，本研究受數(shù)據(jù)獲取所限，只考慮了農(nóng)用地面積因素，未能對農(nóng)用地按不同等級進行分類估算，可能導致評價結果存在一定偏差，上述不足在今后的研究中，通過改進計算方法和擴大數(shù)據(jù)獲取范圍將作進一步完善。