德州市農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值研究

孫艷麗

（成都理工大學 旅游與城鄉(xiāng)規(guī)劃學院，四川 成都 610059）

0 引言

生態(tài)系統(tǒng)作為一個整體，既是人類的生存空間又是人類獲取生產(chǎn)生活資源的來源。一方面它能夠為人類發(fā)展貢獻基礎(chǔ)供給，另一方面還能夠通過自我調(diào)節(jié)改善生存環(huán)境，為人類生產(chǎn)活動提供便利[1]。而農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)又是人類一切活動的物質(zhì)前提，人們在通過生產(chǎn)作物獲得糧食供給的同時，人類活動也在潛移默化地影響著農(nóng)田生態(tài)提供的其他生態(tài)服務(wù)。因而，作為人類直接影響下的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，人的作用十分顯著，同時實現(xiàn)其服務(wù)價值的最大化又對人類社會持續(xù)協(xié)調(diào)平衡的發(fā)展產(chǎn)生巨大影響。長期以來，人們對社會經(jīng)濟快速發(fā)展的需求持續(xù)上漲，過分關(guān)注農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)所帶來的生產(chǎn)效益價值功能，而忽視了因環(huán)境污染、過度開發(fā)而帶來的生態(tài)負效應(yīng)[2]。隨著人們對生態(tài)系統(tǒng)有限承載力的認識以及生態(tài)系統(tǒng)遭破壞后產(chǎn)生的深刻反省，越來越多的學者將研究重心放在經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)協(xié)調(diào)的可持續(xù)發(fā)展上，對于農(nóng)村的可持續(xù)發(fā)展，則更加關(guān)注農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值最大化的實現(xiàn)。

生態(tài)系統(tǒng)概念一經(jīng)提出就受到了廣泛關(guān)注，其理論也在學者共同努力下得到不斷進步和升華[3]。在研究其自身功能和作用的基礎(chǔ)上，人們把關(guān)注點逐漸放在人類活動與生態(tài)系統(tǒng)之間的關(guān)系上進行研究。這就要求我們一方面關(guān)注經(jīng)濟效益的同時，另一方面要看到不合理的活動所帶來的負面效應(yīng)。國外有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的研究開始時間較早，早期的研究主要停留在生態(tài)系統(tǒng)表面內(nèi)涵的探索上[4-5]，直至Costanza[6]等科學家對生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)涵進行了初步探索，從而生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值理論逐步得到學者們的關(guān)注和探討。此后，國內(nèi)外學者們將之付諸實踐，成為研究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值強有力的理論保障。

德州市處于魯西北平原，山東省西北部，地理坐標為36°24′～38°0′N、115°45′～117°36′E 之間[7]。其季風氣候影響顯著，年降水不均勻，平均降水量為547.5 毫米，7 月最多[7]。德州市作為重要的交通樞紐城市，瀕臨河北省，承接京津冀經(jīng)濟圈的相關(guān)產(chǎn)業(yè)，近年來經(jīng)濟發(fā)展愈加迅速?？偯娣e10 358 平方公里[7]。截至2019 年底，常住人口574.85 萬人，其中城鎮(zhèn)人口304.84 萬人，鄉(xiāng)村人口270.01 萬人。2020年，全市地區(qū)生產(chǎn)總值（GDP）3 078.99×108元，三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)為10.6：40.2：49.2。德州農(nóng)業(yè)歷史悠久，早些時期，經(jīng)濟發(fā)展就以發(fā)達的農(nóng)業(yè)為主。

本文以德州市為例，從研究小區(qū)域角度出發(fā)，采用生態(tài)經(jīng)濟學研究方法，對其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進行估算及動態(tài)分析，探討分析其影響因素發(fā)揮的作用，以求研究結(jié)果對德州市農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)保護、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供現(xiàn)實依據(jù)。運用當量因子方法，研究重點體現(xiàn)在對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)負價值產(chǎn)生來源的各方面分析和把握上，從化肥農(nóng)藥大量使用造成環(huán)境污染、水資源消耗負效益高等方面著手，突出其2012—2016年的動態(tài)變化。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)數(shù)據(jù)來源

本文研究時間范圍選擇在2012—2016年，源于這一階段德州市農(nóng)業(yè)發(fā)展態(tài)勢較為明顯，農(nóng)田面積穩(wěn)步增長、農(nóng)業(yè)產(chǎn)值不斷提升，因此對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值研究具有較高說服力，研究價值相對較高。

本文在估算過程中所采用的農(nóng)用地面積、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)綜合指標、農(nóng)用化肥使用量、主要能源及物資消耗量、水資源利用方面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)均來源于2013—2017年《德州統(tǒng)計年鑒》。

1.2 農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值研究方法

隨著現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展，農(nóng)藥、化肥、地膜、農(nóng)用柴油的使用增多，使農(nóng)作物產(chǎn)量增加的同時帶來了一系列環(huán)境污染問題，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)負價值日益顯現(xiàn)。因此，在估算農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值時，著重考慮環(huán)境污染所帶來的生態(tài)負效應(yīng)是不可或缺的。

1.2.1 農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)基本服務(wù)價值估算方法。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過程所形成的維持人類生存的自然環(huán)境與條件，不僅可以向經(jīng)濟社會系統(tǒng)投入物質(zhì)能量，也可以為全社會提供各項基礎(chǔ)服務(wù)[5]。運用Costanza 的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值模型分析德州市農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值，其計算公式如下[8]：

式中，V1為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)基本價值；A 為研究區(qū)域的耕地面積；C 為農(nóng)田單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值；Vf為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的單項服務(wù)功能價值；Cf為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)所對應(yīng)的第f 項功能的服務(wù)價值[8]。

1.2.2 食物生產(chǎn)服務(wù)價值的計算。Costanza 等將全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)劃分為16 類生態(tài)系統(tǒng)、17 項生態(tài)系統(tǒng)功能，并在此前提下估算全球生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價值，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)基本服務(wù)價值包括食物生產(chǎn)、原材料生產(chǎn)、氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、水源涵養(yǎng)、水土保持、生物多樣性維持、廢物處理以及娛樂休閑服務(wù)價值共9 類[2]。其中，單位面積農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)食物生產(chǎn)的服務(wù)價值計算公式如下[8]：

式中，C0為單位面積農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)食物生產(chǎn)功能產(chǎn)生的經(jīng)濟價值；i 為農(nóng)作物種類；mi表示i 種作物的面積；pi表示i 類作物全國平均價格；qi表示i 種農(nóng)作物單產(chǎn)；M 表示糧食作物總的播種面積[8]。

1.2.3 農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)其他服務(wù)價值的估算。因Costanza 等的方法是定位于全球尺度，且對某些生態(tài)系統(tǒng)單位面積的估價過高或過低，如對農(nóng)田的估計過低，對草地的估計又偏高等[9-10]。因此，除去食物生產(chǎn)服務(wù)價值的計算，為了盡量減少全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值估算方法在中國運用時產(chǎn)生的誤差，本研究借鑒謝高地[11]等提出的中國陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價值當量表，并在此基礎(chǔ)上進行計算。

1.2.4 環(huán)境污染產(chǎn)生的服務(wù)價值估算。由德州市這5年化肥、農(nóng)藥的使用情況來看，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)作物產(chǎn)量受到一定程度的損害。大劑量化學藥物的使用，破壞農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的同時，產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟損失，這部分服務(wù)價值稱為環(huán)境污染價值。德州市農(nóng)田環(huán)境污染主要由化肥、農(nóng)藥以及地膜的使用引起的。本研究僅以化肥為例，估算德州市農(nóng)田環(huán)境污染價值。其計算公式如下[7]：

式中，V2表示環(huán)境污染產(chǎn)生的服務(wù)價值；a 表示化肥施用量；r 表示化肥利用率（本文采用的化肥使用率為36%）[12]；b 表示化肥價格（化肥價格按1 500 元/噸計算）[5]。

1.2.5 水資源消耗服務(wù)價值的計算。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)離不開灌溉水源，農(nóng)田灌溉不僅可以提高作物產(chǎn)量，而且可以保證農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的水文調(diào)節(jié)穩(wěn)定。但隨著水資源需求的增加，出現(xiàn)了一系列生態(tài)環(huán)境問題，給生產(chǎn)生活帶來諸多不便。根據(jù)德州市水資源消耗情況，采用水庫蓄水成本法，計算公式如下[12]：

式中，V3表示水資源消耗產(chǎn)生的負價值；W 表示農(nóng)業(yè)用水量；R 表示農(nóng)業(yè)耗水率（取值為35%）；Cw表示水庫蓄水成本（取值為1.17 元/m3）[12]。

1.2.6 農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)總價值計算。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)價值的相關(guān)計算包括正、負價值兩方面。將農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)正服務(wù)價值（V1）與負價值（V2、V3）相加，就可以得到農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值[13]。表達式如下：

2 結(jié)果與分析

2.1 德州市農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值影響因素研究

農(nóng)田生態(tài)能否協(xié)調(diào)穩(wěn)定與生產(chǎn)管理恰當與否有著密切的聯(lián)系。有研究表明，不當?shù)淖魑镌耘喾绞揭约吧a(chǎn)管理模式，對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)有著重要的影響，甚至會造成農(nóng)作物減產(chǎn)。為消除威脅作物產(chǎn)量以及破壞農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的潛在因素，研究影響德州市農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的影響因子是十分有必要的。為此，制定合理嚴謹?shù)膽?yīng)對措施，結(jié)合農(nóng)田生態(tài)發(fā)展要求，正確引導并改進農(nóng)田生產(chǎn)管理模式，促使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的環(huán)境破壞向農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)正價值的轉(zhuǎn)化，確保德州市農(nóng)田作物產(chǎn)量穩(wěn)步增加，生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)穩(wěn)定，進而促進德州市農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化不斷向前發(fā)展。

隨著現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展，化肥、農(nóng)藥、地膜的使用增多，給農(nóng)田生態(tài)帶來嚴重的生態(tài)負效應(yīng)，導致農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)負價值增加。如表1 所示，2012—2016年，德州市對農(nóng)用化肥的依賴度一直未變，5 年間總量維持在較高水平。農(nóng)藥使用量維持時增時減的波動，但波動幅度較小。農(nóng)用塑料薄膜的使用呈遞減的趨勢，5 年間減少近5 000 噸。

表1 德州市2012—2016 年農(nóng)用物資使用量（單位：t）

目前我國主要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式仍然是化學農(nóng)業(yè)，這一模式下的農(nóng)業(yè)發(fā)展過度依賴化肥、農(nóng)藥等人工合成化學制品，在作物栽培種植的過程中，大劑量的化肥和農(nóng)藥被人們施用到農(nóng)田中，不但造成農(nóng)作物產(chǎn)量的削減，并且使得農(nóng)田生態(tài)環(huán)境遭破壞。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的改變，會對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值產(chǎn)生動態(tài)影響，主要體現(xiàn)在服務(wù)負價值的比重有所增加。

2.2 德州市農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化

在借鑒謝高地[14]的研究基礎(chǔ)上，參考祁興芬[12]的研究成果將原材料生產(chǎn)功能修正成0.1 后的當量因子表，繪制出表2。

根據(jù)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)基本服務(wù)價值公式，以德州市2012—2016 年玉米、小麥單產(chǎn)及播種面積為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)（小麥按2012 年山東省平均價格2 元/kg，玉米按1.85元/kg 為標準來計算），以農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)食物生產(chǎn)服務(wù)功能為基準單價，再將基準單價與價值當量表（表2）中的因子相乘[12]，得到2012—2016 年農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價值表（表3）。如表4 所示，德州市2012 年農(nóng)田單位面積食物生產(chǎn)服務(wù)所產(chǎn)生的經(jīng)濟價值為2 261.79 元/hm2，到2016 年增至為2 350.25 元/hm2，年均增加17.692 元/hm2，五年內(nèi)漲幅并不迅速，但一直處于上升趨勢。其中，廢物處理、水土保持以及食物生產(chǎn)三項單位面積生態(tài)價值最高，因此提高對這三項的重視程度，其對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)單位面積經(jīng)濟價值的貢獻也就可以大幅提升。

表2 德州市農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)單位面積服務(wù)價值當量表（單位：元/hm2）

表3 德州市2012—2016 年農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價值（單位：元/hm2）

借助農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值計算公式，得出德州市農(nóng)田生態(tài)服務(wù)價值匯總表（表4）?？梢钥闯?，德州市2012—2016 年農(nóng)田生態(tài)服務(wù)價值具有明顯的變化趨勢。德州市農(nóng)田生態(tài)總服務(wù)價值由2012 年的56.76×108元增長至2016 年的72.72×108元，漲幅為3.192×108元/年。其中，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)基本服務(wù)價值V1年均增長1.176×108元；環(huán)境污染產(chǎn)生的負價值由2012 年的11.39×108元下降為2016 年的10.65×108元，生態(tài)環(huán)境整體呈現(xiàn)良性發(fā)展的趨勢；水資源消耗產(chǎn)生的服務(wù)負經(jīng)濟價值呈大幅度減少的趨勢，自2015 年開始下降趨勢顯著。

表4 德州市2012—2016 年農(nóng)田生態(tài)服務(wù)價值匯總（單位：108 元）

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

2012—2016 五年的時間，德州市農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值一直呈遞增的趨勢。總服務(wù)價值由2012 年的56.76×108元，增加到2016 年的72.72×108元，增長了近16×108元。正服務(wù)價值變化范圍為77.91×108～83.79×108元；農(nóng)田生態(tài)產(chǎn)生的負價值由2012 年的21.15×108元降至2016 年的11.07×108元。從農(nóng)田生態(tài)負價值的構(gòu)成要素來看，2012 年環(huán)境污染和水資源消耗所占的比例分別為53.85%、46.15%；2016 年其比例則變成96.21%、3.79%。

由此可以看出，水資源消耗產(chǎn)生的負價值有很大程度的改善，環(huán)境污染則成為農(nóng)田生態(tài)負價值產(chǎn)生的重要因素，即環(huán)境問題對農(nóng)田生態(tài)價值的影響日益嚴重。以上研究結(jié)果表明，隨著科技進步與社會發(fā)展，德州市農(nóng)業(yè)產(chǎn)值在不斷增加的同時，若不加以防范，環(huán)境問題將會日益嚴峻。

3.2 討論

隨著德州市工業(yè)經(jīng)濟以及第三產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，近年來農(nóng)業(yè)產(chǎn)值的占比逐年下降，但作為以農(nóng)業(yè)發(fā)展為根基的德州市，其城市發(fā)展必然離不開農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)，注重農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定的協(xié)調(diào)一致，發(fā)展生態(tài)高效農(nóng)業(yè)，促進農(nóng)業(yè)經(jīng)濟產(chǎn)生的正價值日益增多，負價值日益減少，應(yīng)是今后農(nóng)業(yè)發(fā)展的重點方向。

3.2.1 改善農(nóng)田生態(tài)環(huán)境方面?？刂苹瘜W品的用量是改善環(huán)境的關(guān)鍵。應(yīng)考慮在減少農(nóng)藥化肥的使用量的同時，發(fā)展有機肥生產(chǎn)。另一方面，減少農(nóng)用地膜的覆蓋，提高地膜循環(huán)利用率。

3.2.2 控制水資源消耗方面。在農(nóng)田灌溉中，應(yīng)多采用農(nóng)業(yè)滴灌、噴灌方式，以德州市為中心，因地制宜，找到適合農(nóng)業(yè)發(fā)展的節(jié)水灌溉技術(shù)，最大可能地降低農(nóng)田灌溉環(huán)節(jié)水資源的消耗和浪費。完善灌溉分配體系，提高水資源利用率也是控制水資源過量消耗的重要方面。

3.2.3 農(nóng)業(yè)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展方面。為推進德州市農(nóng)業(yè)能夠低成本、高產(chǎn)出的長久進程，發(fā)展高效生態(tài)農(nóng)業(yè)是關(guān)鍵一環(huán)。注重農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定的協(xié)調(diào)一致，促進農(nóng)業(yè)經(jīng)濟產(chǎn)生的正價值日益增多，負價值日益減少。