湖南省稻田生態(tài)系統(tǒng)服務凈價值評估

付珍萍, 劉倩, 楊騰

湖南省稻田生態(tài)系統(tǒng)服務凈價值評估

付珍萍1, 劉倩1, 楊騰2

(1. 湖南文理學院 經濟與管理學院,湖南 常德, 415000; 2. 湖南省洞庭湖協(xié)同創(chuàng)新研究中心, 湖南 常德, 415000)

采用當量因子法和影子價格法計算了湖南省各市州稻田所產生的生態(tài)價值和化肥和農藥對稻田生產過程中產生的負面價值, 得出了2011～2018年湖南省各市州稻田生態(tài)系統(tǒng)服務凈價值。結果表明: (1) 2018年湖南省稻田生態(tài)價值為2.618×1012元, 生態(tài)成本為0.15×1012元, 生態(tài)服務凈價值為2.468×1012元; (2) 2011～2018年常德市相對于其他市、州生態(tài)凈價值最高, 2018年常德市生態(tài)凈價值為0.316×1012元; (3) 由于農藥和化肥的施用量高, 而稻田所產生的生態(tài)價值相對幅度小, 導致2013年湖南省各市、州稻田所產生的生態(tài)凈價值相對于其他年份最低。研究結論為制定精準的糧食保護機制提供了可靠的參考數據。各地區(qū)加強生態(tài)環(huán)境保護工作, 響應化肥和農藥施用減量增效政策。

稻田; 當量因子法; 生態(tài)凈價值

生態(tài)系統(tǒng)的相對穩(wěn)定是人類生存發(fā)展的基礎, 生態(tài)系統(tǒng)服務對于人類研究生態(tài)經濟價值具有極高的意義[1]。生態(tài)系統(tǒng)服務凈價值簡稱生態(tài)凈價值, 一定地區(qū)的生態(tài)凈價值是由其生態(tài)價值和生態(tài)成本的差額計算得來, 它反映了當地一定生態(tài)經濟價值[2]。稻田種植過程中施用的化肥和農藥難以被水稻吸收, 停留在土壤里、流散在水體中的化肥和農藥和揮發(fā)在空氣中的揮發(fā)物在一定程度上造成了環(huán)境污染。謝高地[3–4]等生態(tài)學者依據Constanza對生態(tài)系統(tǒng)服務功能分類, 構建了研究生態(tài)系統(tǒng)服務價值化的方法, 該方法在生態(tài)系統(tǒng)價值評估上具有廣泛的應用。本篇文章采用單位面積價值當量因子的方法, 在生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估基礎上將稻田人工種植過程中的負面影響, 將化肥、農藥的成本考慮進來, 對湖南省及其各個市、州生態(tài)系統(tǒng)服務凈價值評估, 分析并對比較湖南省和各個市生態(tài)系統(tǒng)服務凈價值, 為稻田生態(tài)補償和稻田保護提供數據參考。

1 研究區(qū)域概況與數據來源

稻谷是中國三大主要糧食作物之一(小麥、玉米、稻谷)。湖南省水稻種植歷史悠久, 以其優(yōu)越的地理位置和獨特的地形地貌, 根據數據統(tǒng)計, 2020年湖南省早稻種植面積和總產量分別為1.424 7 × 106hm2和8.187 × 106T, 均位列在全國第一。湖南省因大部分地區(qū)位處洞庭湖以南而得其名稱, 屬大陸亞熱帶季風性濕潤氣候, 適宜水稻的種植, 是中國著名的“魚米之鄉(xiāng)”。本文對湖南省13個地級市和1個自治州2011～2018年的水稻田生態(tài)凈價值進行評估, 采集了各市州的稻田播種面積、稻田產量、農作物播種面積、氮、磷和化肥三者施用量(折純)等數據, 其來源于2011～2018年《湖南省統(tǒng)計年鑒》[5]和《湖南農村統(tǒng)計年鑒》[6]。近些年湖南水旱田的比例變化不大, 并且湖南省以水田為主, 本篇文章采用了謝高地[4]等學者改進后的每單位水田面積生態(tài)系統(tǒng)服務價值當量和湖南省農田生態(tài)系統(tǒng)生物量因子1.95進行研究探討, 具體數據如表1。

表1 水田單位面積價值當量表

2 理論模型建立

2.1 指標體系

當量因子法是我國學者謝高地根據Constanza（1997）[7]對全球生態(tài)系統(tǒng)服務的分類和定量評估提出來的生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估方法, 謝高地等將1個標準生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務價值當量因子定義為1 hm2全國平均產量的農田每年自然糧食產量的經濟價值, 其意義在于體現生態(tài)系統(tǒng)對生態(tài)服務貢獻相對大小的潛在能力[8]。從生態(tài)價值的支持服務、調節(jié)服務、供給服務和文化服務四個指標對湖南省各個市州的生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值進行評估。稻田生態(tài)系統(tǒng)受自然和人類的干預較多, 本文主要考慮施用化肥和農藥帶來的生態(tài)成本(灌溉消耗的水資源成本已經在稻田的生態(tài)凈價值核算中以負數形式表示)。稻田生態(tài)成本的分類見表2。農藥對環(huán)境污染的生態(tài)成本按照損失糧食產值的1%來計算[2]。

表2 生態(tài)凈價值評估指標體系

2.2 稻田生態(tài)價值評估模型

當量因子法是生態(tài)價值評估主要方法之一, 本文根據當量因子法, 建立稻田生態(tài)系統(tǒng)服務價值計算模型如下:

VES=∑AVMN。 (1)

式中:VES為地區(qū)稻田生態(tài)價值,A為地區(qū)稻田的年種植面積, hm2,V為類服務的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務價值當量因子[9],為每單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務價值當量對應的價值, 其中V·M為省級生態(tài)價值當量,N為各省份生物量因子。

2.3 稻田生態(tài)成本模型

施用化肥和農藥所產生的生態(tài)成本是稻田生態(tài)成本的兩大主要方面, 其中施用化肥對生態(tài)環(huán)境產生的負面影響主要表現在氣體污染、水質污染和土壤污染。其中大氣污染中, 難以被水稻所吸收的化肥揮發(fā)在大氣中以NH3和NO等形式的存在, 對生物生存環(huán)境造成了一定的破壞, 并且化肥中的氮、磷等元素在一定程度上影響了水質和土壤質量。據此建立稻田施用化肥帶來的生態(tài)成本模型如下:

式中:EC表示省份稻田施用化肥污染環(huán)境產生的生態(tài)成本;EC表示省份稻田中施用化肥對大氣的污染成本,EC表示省份稻田中施用化肥對水體的污染成本,EC表示省份稻田中施用化肥對土壤的污染成本;L為省份稻谷每年施用化肥的用量, kg/(hm2?年);A為省份稻田面積, 單位hm2;P為氮肥以氮氧化合物形式散失的比例(0.5%)[10];R為目前汽車尾氣脫氮處理的費用(16元/kg)[11];P為氮肥流入水體的比例(10%);R為污水處理廠處理總氮的平均成本(5元/kg)[12];P為省份稻谷年施用磷肥的強度, kg/(hm2?年);P為磷肥流入水體的比例(10%);R為污水處理廠處理總磷的平均成本(5元/kg)[12];S為省份稻谷種植化肥年施用強度, kg/(hm2?年);R為施用化肥導致土壤污染的單位生態(tài)成本(0.3元/kg)[13]。

稻田生態(tài)成本計算方法如下:

式中: 稻田施用農藥化肥的污染成本按照糧食產值損失的1%來計算。T為地區(qū)的糧食總產值, 單位元/a;S為地區(qū)的稻田面積, 單位hm2;S為地區(qū)的農作物播種面積, 單位hm2。稻田生態(tài)成本為稻田中施用化肥和農藥對生態(tài)環(huán)境造成的污染的成本之和, 即計算方法如下:

2.4 稻田生態(tài)凈價值評估

生態(tài)凈價值等于生態(tài)價值與生態(tài)成本的差額, 即生態(tài)凈價值的計算如下:

式中:NVES表示地區(qū)稻田的生態(tài)凈價值,VES、EC分別表示地區(qū)稻田的生態(tài)價值、稻田污染造成的生態(tài)成本。

3 結果與分析

3.1 稻田生態(tài)價值分析

根據稻田生態(tài)價值模型(1)計算得出2011～2018年湖南省各個市稻田生態(tài)價值結果可知, 2018年湖南省稻田生態(tài)系統(tǒng)提供服務價值為3.029×107元, 其中提供美學景觀的價值最高，為2.830 429×107元，其次是食物生產和水文調節(jié)的價值，分別為2.072 605×107元和1.058 981×107元。2018年稻田生態(tài)提供的水資源的價值為-2.004 026×107元, 由于湖南省地處洞庭湖南部, 絕大部分為水田, 旱田占比面積較少, 且大面積種植種植水稻, 故需要的水資源偏多, 以至于其稻田在提供水資源方面的生態(tài)價值為負數。2018年湖南省稻田生態(tài)價值相對較低的類別是土壤保持和原料生產，分別為76×107元和686×107元。2018年湖南省稻田生態(tài)價值按服務類別分布如下表3所示。

表3 2018年湖南省稻田生態(tài)價值服務類別分類 /107元

根據模型(1)分別計算出2018年湖南省各市州的生態(tài)價值(表4)。結果表明, 2018年常德市稻田生態(tài)價值相對于其他市、州最高，為3 391 140×105元，其次是衡陽市、邵陽市、永州市和益陽市，分別為2 939 749×105元、2 641 597×105元、2 586 845×105元和2 121 684×105元。2018年張家界市和湘西自治州的生態(tài)價值相對較低，分別為381 689×105元和647 646×105元。2018年湖南省稻田生態(tài)價值最高的常德市生態(tài)價值相對于稻田生態(tài)價值最低的張家界市高出了近8.9倍。

表4 2018年湖南省各市、州稻田生態(tài)價值 /105元

3.2 稻田生態(tài)成本分析

根據稻田生態(tài)成本模型(2)～(4)計算得出2018年湖南省各市州稻田生態(tài)成本可知, 2018年湖南省稻田生態(tài)成本為0.015×1012元。各市州稻田生態(tài)成本具體計算值如表5。

表5 2018年湖南省及各市、州稻田生態(tài)成本 /1012元

由表5可知, 2018年常德市稻田所產生的生態(tài)成本在湖南省中最高, 為0.023 2×1012元, 占湖南省稻田生態(tài)成本的15.47%, 而2018年張家界所產生的生態(tài)成本最低, 其中, 生態(tài)成本在0.01×1012元有7個, 分別為長沙市、衡陽市、邵陽市、岳陽市、益陽市、郴州市和永州市, 生態(tài)成本在0.01×1012元以下的有6個, 分別為株洲市、湘潭市、張家界市、懷化市、婁底市和湘西土家族自治州。

3.3 稻田凈價值分析

利用模型計算出湖南省及其13個市、1個州2011～2018年的生態(tài)價值、生態(tài)成本, 得出相應的生態(tài)凈價值如下表6。

表6 2011～2018年湖南省及各市、州稻田生態(tài)凈價值 /1012元

續(xù)表6

從2011～2018年湖南省及其各市、州總體來看, 湖南省2015年稻田生態(tài)凈價值最高, 達2.789×1012元, 常德市地區(qū)稻田所產生的凈價值在2011～2018年一直高于其他各市、州, 且2015年其生態(tài)凈價值最高, 為0.382×1012元。2013年湖南省及其14個市、州稻谷生態(tài)凈價值相對于其他年份最低。2018年常德市稻田生態(tài)成本最高，生態(tài)凈價值也是最高?？赡茉蚴浅５率械咎锓N植面積最大，2011～2018年常德市平均稻田種植面積占湖南省總稻田面積的13.5%。常德市稻田面積的增加使得其稻田生態(tài)系統(tǒng)的支持、調節(jié)、供給和文化服務價值都增加較多，而稻田生態(tài)成本的增加幅度相對較小，使得常德市在2018年稻田生態(tài)成本和生態(tài)凈價值最高。

4 結論

稻田生態(tài)凈價值評估, 計算出稻田生產過程中造成的生態(tài)成本, 減去生態(tài)成本后的生態(tài)凈價值, 更能直觀清晰地精準評估稻田生態(tài)系統(tǒng)的服務凈價值。運用當量因子法和數據模型, 考慮使用化肥、農藥帶來的生態(tài)成本, 在得出生態(tài)價值和生態(tài)成本結果的基礎上, 對湖南省及其各市、州2011～2018年稻田生態(tài)凈價值核算并對結果進行評估, 研究表明: (1) 從結構上講, 2018年湖南省稻田生態(tài)系統(tǒng)提供的美學景觀和水文調節(jié)服務價值較大, 這與稻谷生長的地理環(huán)境和水土保持密切相關。此外, 突出顯示稻田生態(tài)系統(tǒng)提供的水資源供給服務價值為負值。(2) 從時間分布上講, 2011～2018年湖南省稻田生態(tài)凈價值呈下降趨勢。湖南省稻谷種植生態(tài)成本除2013年外, 各年波動不大較為平穩(wěn), 2013年湖南省各市州由于過度使用農藥化肥, 導致稻谷生態(tài)凈價值總體下降。近三年稻谷生態(tài)凈價值呈下降趨勢。

本文計算了湖南省及其各市、州的生態(tài)凈價值。在保持生態(tài)價值不變的情況下, 減少生態(tài)成本。基于計算結論, 對稻田生態(tài)發(fā)展提出以下建議: (1) 發(fā)展節(jié)水農業(yè)。農業(yè)稻田灌溉量大, 水資源供給服務價值極大程度地降低了生態(tài)服務凈價值。對于發(fā)展節(jié)水農業(yè)的優(yōu)勢顯而易見。(2) 支持節(jié)肥節(jié)藥農業(yè)。對節(jié)肥節(jié)藥農業(yè)多方面技術補償。加快突破農業(yè)關鍵核心技術, 要有針對性的技術解決相關農業(yè)問題。

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Evaluation of the net value of paddy ecosystem services in Hunan province

Fu Zhenping1, Liu Qian1, Yang Teng2

(1. College of Economics and Management,Hunan University of Science and Arts, Changde 415000, China; 2. Dongting Lake Collaborative Innovation Research Center of Hunan Province, Changde 415000, China)

By the equivalent factor method, the ecological cost of rice in Hunan Province and its 14 cities and prefectures is calculated, and then its net value of ecosystem services is obtained. The outcomes demonstrate that: (1) in 2018, the ecological worth of paddy fields in Hunan Province is 2.618×1012yuan, the ecological cost is0.15×1012yuan,and the net service value is 2.468×1012yuan. (2) From 2011 to 2018, the net ecological value of Changde is the highest compared with other cities and prefectures. In 2018, the net ecological value of Changde is 0.316×1012yuan. (3) Due to the highest application amount of pesticide and chemical fertilizer, the ecological net value of rice in Hunan Province and its cities and prefectures in 2013 is the lowest compared with other years.

paddy field; value of ecosystem service; cost of ecosystem service; net value of ecosystem service

S 9

A

1672–6146(2021)02–0058–05

10.3969/j.issn.1672–6146.2021.02.012

楊騰, onlyyangteng@126.com。

2020–08–22

湖南省教育廳科學研究項目(20C1288); 湖南省哲學社會科學基金-青年項目(19YBQ083)。

(責任編校: 郭冬生)