不同種養(yǎng)模式稻田生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能及價值評估

中圖分類號 S181 文獻標識碼 A 文章編號 1000-2421（2025）03-0091-13

自1935年Tansley提出生態(tài)系統(tǒng)的概念以來，人們便從不同方向?qū)ι鷳B(tài)系統(tǒng)展開了一系列研究[1]。1997年Constanza等[2]指出生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品和服務(wù)一起代表了人類直接或間接從生態(tài)系統(tǒng)功能當中獲得的利益，并將生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品和服務(wù)一起稱為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，同時還估算了16種生態(tài)系統(tǒng)的17項主要的服務(wù)功能；Daily等[3提出生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指自然生態(tài)系統(tǒng)及其物種所提供的能夠滿足和維持人類生活需要的條件和過程。目前，不同學(xué)者對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能有不同的分類標準。DeGroot等4根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)各組成成分之間存在的相互關(guān)系，將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能劃分四大類，分別是調(diào)節(jié)功能、提供棲息地功能、生產(chǎn)功能以及信息傳遞功能。千年生態(tài)系統(tǒng)評估（the Millennium Ecosystem Assessment，MA）工作組根據(jù)人類獲得效益的關(guān)系，將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型劃分為供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、支持服務(wù)和文化服務(wù)四大類[5-6]，將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進行市場化體現(xiàn)，通過對生態(tài)系統(tǒng)提供的服務(wù)和產(chǎn)品進行貨幣化評價，進行生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估[7]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價值評估主要有2種途徑：能值化與幣值化[8]。對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估的方法主要包括：實際市場評估技術(shù)、替代市場評估技術(shù)、模擬市場評估技術(shù)、當量因子評估技術(shù)[9-11]

農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)相較于自然生態(tài)系統(tǒng)而言，服務(wù)功能有所下降，但在保證基本農(nóng)產(chǎn)品供給的前提下，仍然能夠提供包括涵養(yǎng)水源、調(diào)節(jié)氣候、調(diào)洪蓄水、凈化生態(tài)環(huán)境等方面的生態(tài)功能以及農(nóng)業(yè)景觀的觀賞價值、美學(xué)價值等文化功能[12-13]。稻田生態(tài)系統(tǒng)作為我國最重要的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)之一，兼具直接經(jīng)濟價值、生態(tài)價值以及文化價值，然而一直以來，仍以直接產(chǎn)品供給功能為主體，對稻田生態(tài)系統(tǒng)非糧食生產(chǎn)功能的研究還有待提升[14]。以往單一的水稻種植模式導(dǎo)致環(huán)境資源利用率不高，大量化肥和農(nóng)藥的投人導(dǎo)致土壤環(huán)境惡化，引起生態(tài)環(huán)境污染，降低經(jīng)濟效益，同時化肥農(nóng)藥的不斷輸人導(dǎo)致水稻中有毒物質(zhì)不斷富集，影響稻米品質(zhì)[15]。稻田綜合種養(yǎng)作為一種典型的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，能利用生態(tài)位充分利用稻田養(yǎng)分與水資源，發(fā)揮水稻與水產(chǎn)品之間的相互作用，可做到一水兩用、一田兩收，實現(xiàn)水稻與水產(chǎn)品的雙向共贏創(chuàng)收[16-17]。

近年來，稻田綜合種養(yǎng)不再簡單拘泥于傳統(tǒng)的稻-魚、稻-鴨，衍生出多種不同的類型，使得稻田綜合種養(yǎng)模式數(shù)量多且雜[18]。目前，大量研究仍然以直接產(chǎn)品供給功能為主體，很少將生態(tài)價值納人研究，已有的稻田生態(tài)系統(tǒng)價值評估存在以下不足：一是評價指標和評價體系的構(gòu)建沒有針對性；二是在評價指標數(shù)據(jù)的選擇上，大多是根據(jù)年度統(tǒng)計數(shù)據(jù)和經(jīng)驗公式進行計算，沒有進行田間試驗測定；三是評價體系較為單一，對不同施肥和種植模式稻田的生態(tài)系統(tǒng)價值評價較少。針對不同稻田種養(yǎng)模式缺乏完善的數(shù)據(jù)支撐，本研究通過田間試驗，綜合考慮13項正負稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，評價稻-蝦模式（rice-crayfishcoculturemodel，RC）稻-鴨-蝦單元格投放模式（rice-duck-crayfish unitrelease model，CRXD）、稻-鴨-蝦“游牧鴨”模式（rice-duck-crayfish“nomadicduck\"model，NRXD）、稻-鴨-蝦大田塊模式（rice-duck-crayfishlargefieldblockmodel，BRXD）等稻田種養(yǎng)模式生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值，以期為不同種養(yǎng)模式的推廣應(yīng)用及我國稻田生態(tài)補償機制的建立提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1試驗田概況

試驗于2022年在湖北省監(jiān)利市新溝鎮(zhèn)雙水雙綠基地開展，該區(qū)域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)性氣候，光溫資源豐富，年降水量 1100～1300mm ，年均溫在 16.6^°C 無霜期約250d，年日照時數(shù) 1800～2 000h 。試驗土壤（ 0～20cm 基本理化性質(zhì)：全氮 2.11g/kg ，全磷0.41g/kg ，速效鉀 93.31mg/kg ，有機質(zhì) 25.76g/kg pH6.7 。供試水稻品種為華墨香5號，供試蝦為克氏原蝦（Procambarusclarkia），供試鴨為武禽10號。

1.2 試驗設(shè)置

試驗共設(shè)5種模式，設(shè)置3次重復(fù)，5種模式隨機排列。

水稻單作模式（CK：面積 0.12hm² ，水稻的種植密度為 16cm×30cm ，每穴4株。水稻移栽前施N150kg/hm² ，基肥追肥質(zhì)量比 7：3（20-12-10 的復(fù)合肥），后于6月30日和7月16日分別追施尿素（含N量 46% ）45和 22.5kg/hm² 。灌溉方式為傳統(tǒng)淹灌，除曬田和收獲期田間自然曬干外，其余時期田間保持 10cm 左右水層。

稻-蝦模式（RC）：面積 0.60hm² ，小區(qū)周圍開挖圍溝，邊緣用尼龍網(wǎng)圍起 0.4m 的防逃網(wǎng)。于3月下旬投放蝦苗 40kg ，精準投放飼料 100kg，4 月中旬開始捕撈成蝦，6月捕撈成蝦完畢，未成熟的幼蝦隨水遷移至蝦溝中，待整田、插秧、曬田控蘗及復(fù)水后再次進入稻田活動。水稻種植密度為 14cm×30cm ，每穴4株。移栽前不施用基肥，移栽后于6月30日和7月16日分別施用尿素（含N量 46% ）45和22.5kg/hm² ，整個生育期內(nèi)不施用農(nóng)藥。

稻-鴨-蝦單元格投放模式（CRXD）：面積為0.67hm² ，每單元開挖圍溝并設(shè)置圍擋和鴨棚，飼料以稻田自然飼料為主。各單元設(shè)置獨立進水口和出水□，水稻移栽后14d，將室內(nèi)培育20d左右的雛鴨以180只/ ?m² 的密度放入稻田。其余田間管理與稻-蝦模式一致。

稻-鴨-蝦“游牧鴨”模式（NRXD）：面積為0.8hm² ，在水稻插秧后10d左右，將室內(nèi)孵育20d左右的雛鴨以90只/ ?hm² 的密度放入稻田，通過人工趕鴨的方式控制鴨活動區(qū)域。其余田間管理措施與稻-鴨共育單元格投放模式一致。

稻-鴨-蝦大田塊模式（BRXD）：面積為1.03hm² ，按照180只/ hm² 的密度于6月30日進行放鴨，田塊面積 1.65hm² ，田邊設(shè)置1個可容納300只鴨的大鴨棚，鴨在田間自由活動。其余田間管理措施與稻-鴨共育單元格投放模式一致。

1.3樣品采集與測定方法

1）實際產(chǎn)量測定。各小區(qū)隨機選擇長勢均勻的5個 1m² 區(qū)域作為實際產(chǎn)量測產(chǎn)區(qū)域，全數(shù)收割、脫粒、晾曬，測定稻谷含水量，按照谷物標準含水量13.5% 得出其實際產(chǎn)量。

2）成熟期干物質(zhì)測定。水稻成熟期收獲前，根據(jù)水稻移栽后確定的10穴基本苗的平均莖蘗數(shù)，在各田塊選取具有代表性的植株3穴，帶根取出后，將整穴莖、葉、穗分開， 105^°C 殺青 30min 后， 80^°C 烘干至恒質(zhì)量，測定成熟期植株干物質(zhì)量。

3）溫室氣體排放測定。 CH₄ 和 N₂O 氣體排放通量采用靜態(tài)箱-氣相色譜法[19]定點采集和測定。

4）田間水位測定。水稻移栽后3d在田間選擇地勢較為平坦且人為活動較少的位置放置固定卡尺，每7d觀測1次水位，特殊農(nóng)事操作（農(nóng)田灌水、排水）以及降雨之后對田間水位進行觀測記錄。田間水位觀測的同時記錄田間存在明水層的時間段。

1.4稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值指標計算方法

1）產(chǎn)品供給。本研究中各產(chǎn)品具有較為明確的直接市場價格，因此以直接市場價值法進行計算，以不同種養(yǎng)模式稻田各部分直接產(chǎn)量為基礎(chǔ)，結(jié)合評估時段內(nèi)各產(chǎn)品實際價格，減去產(chǎn)品生產(chǎn)成本進行計算。

V₁=P₁-P_c

式（1）、（2）中， V₁ ：單位面積物質(zhì)生產(chǎn)價值，元/ hm² Y_i 第 i 類產(chǎn)品產(chǎn)量， kg/hm²;P_i; 第 i 類產(chǎn)品市場價格，元 /kg;P_c ：生產(chǎn)總成本，元 tan²;n ：生態(tài)系統(tǒng)直接產(chǎn)出產(chǎn)品種類數(shù)。

2）固碳釋氧。稻田生態(tài)系統(tǒng)中綠色植物通過光合作用可以吸收空氣中的 CO₂ ，同時釋放 O₂ ，達到固碳釋氧的作用。本研究主要考慮水稻植株進行光合作用積累的初級產(chǎn)品質(zhì)量。以稻谷產(chǎn)量為基礎(chǔ)，結(jié)合水稻經(jīng)濟系數(shù)（以0.5計）獲得初級產(chǎn)品產(chǎn)量，根據(jù)光合作用方程，計算出 CO₂ 的固定量，以及 O₂ 的釋放量。

V₃=E×t×A×γ×P_C

式（6）中， V₃ ：單位時間稻田氣候調(diào)節(jié)價值，元 ?hm²;E ：稻田平均單日水分蒸發(fā)量， mm/d ;t：夏季炎熱高溫持續(xù)時間， d;A ：稻田面積， tan²;γ ：水的汽化潛熱， kJ/kg;P_c ：標準煤市場價格，元/kg。

4）大氣凈化。稻田生態(tài)系統(tǒng)可以吸收、過濾、阻隔和分解降低大氣污染物，主要包括氮氧化物、粉塵、HF等，使大氣環(huán)境得到改善，根據(jù)單位面積稻田單位時間凈化量，結(jié)合其治理成本進行計算。

式（7）中， V₄ ：單位時間稻田大氣凈化價值，元/ hm² Q_i ：第 i 類污染物排放量， kg/hm² ;k：第 i 類污染物排放當量， kg P_i ：每當量污染物治理價格，元/當量。

5）涵養(yǎng)水源。水稻整個生育期內(nèi)田間部分水分下滲，進入土壤并儲存其中起到補充農(nóng)田地下水的作用。采用影子工程法進行計算，利用建造儲存同等量水的水庫成本進行價值替代。田間水分的入滲量通過文獻查閱獲取試驗地區(qū)田間水分入滲率，根據(jù)實際稻季田間淹水時間計算獲得功能量，結(jié)合水庫單位庫容工程造價進行計算。

V₂=V_c+V_o

作物光合作用過程固碳釋氧量計算方程如下：6nCO₂（264）+6nH₂O-*nC₆H₁₂O₆+6nO₂（ 192）- 上ATP $$ 多糖（162）

式 （3）～（5） 中， V₂ ：單位時間固碳釋氧價值，元/ hm² ： V_C ：固碳價值， kg/hm² V_o ：釋氧價值，元/ ^′kg Y_r ：單位面積水稻產(chǎn)量，元/ ?^′hm² ;k：水稻收獲指數(shù)，取值0.5；1.63（264/162）、1.19（192/162），根據(jù)光合作用方程獲得； 27.27% CO₂ 中C含量； P_C ：碳價，元/當量，瑞典是目前較早采用碳稅率的國家之一，采用瑞典碳稅率與我國固碳造林成本價格均值；P_o ：氧價格，元/kg，采用工業(yè)制氧成本與釋氧造林成本價格均值。

3）氣候調(diào)節(jié)。稻田生態(tài)系統(tǒng)在夏季高溫天，田間水分蒸發(fā)以及作物蒸騰吸收太陽能，降低田間溫度，增加空氣濕度，起到調(diào)節(jié)農(nóng)田小氣候的作用，達到降溫效果。采用替代成本法即蒸發(fā)同等量的水分或?qū)ο到y(tǒng)的溫度起到同等調(diào)節(jié)作用的經(jīng)濟成本。本研究采用周錫躍等[20的評估方法，計算公式見式（6）：

V₅=Q_w×P_wr

Q_w=I_r×A×t

式 （8）～（9） 中， V₅ ：單位時間水源涵養(yǎng)價值，元/ hm² Q_w ：水源涵養(yǎng)量， m³：P_wr ：水庫單位庫容工程造價及維護價格，元/ 'm³ I_r ：稻田土壤水分入滲率，mm/d;A ：稻田面積， hm² ;t：稻季淹水時間，d。

6）蓄水防洪。蓄水防洪價值化方法與水源涵養(yǎng)價值計算方法一致。

V₆=（H_max-H_wa）×A×P_wr

式（10）中， V₆ ：單位時間蓄水防洪功能價值，元/ hm² H_max ：稻季豐水期田間最高水位（田埂高度），cm; H_wa ：稻季田間平均水位， cm;A ：稻田面積，hm² P_wr ：水庫單位庫容工程造價及維護價格，元/ ^'m3 。

7）土壤有機質(zhì)積累。水稻植株通過光合作用積累有機質(zhì)儲存于水稻植株的各個部位。試驗地在傳統(tǒng)機械收割方式下，除籽粒等被完整收獲外，田間根系、秸稈全量還田以及根際的沉積作用，增加土壤有機質(zhì)含量。研究表明，水稻由于根際沉積作用增加的土壤有機碳量約為水稻根系生物量的4倍[21]。在秸稈根系還田增加土壤有機質(zhì)的同時，稻田淹水環(huán)境下產(chǎn)生的 CH₄ 引起田間土壤有機質(zhì)下降，因此，通過計算二者差值獲取稻田有機質(zhì)積累量并進行價值化。

V₇=Q_soc×P_r

Q_soc=I_soc-O_soc

I_soc=M_r×5×C_r+M_s×C_s

O_soc=E_CH4×0.75

M_r=R/S×M_g

式（11）＼～（15）中， V₇ ：單位時間土壤有機質(zhì)積累價值，元 ?m² Q_SOC ：土壤有機質(zhì)增加量， kg/hm² I_SOC ：土壤有機質(zhì)輸入量， kg/hm² O_soc ：土壤有機質(zhì)輸出量， kg/hm²;M_r，M_s ：水稻根系、秸稈生物量，kg/hm²;C_r，C_s ：水稻根系、莖稈含碳量； E_CH4 ：單位時間 CH₄ 累計排放量， kg/hm²;0.75：CH₄ 中碳含量； P_r 有機肥以碳計的價格（元/ 'kg ; R/S ：根冠比； M_g ：地上部生物量， kg/hm² 。

8）消納固體廢棄物。本研究中主要考慮鴨糞便的處理價值，通過實際獲取鴨糞排放量，結(jié)合不同稻-鴨-蝦模式放鴨數(shù)量以及稻季鴨在田間活動時間，根據(jù)處理成本進行價值計算。

V₈=Q_sw×P_sw

式（16）中， V₈ ：單位時間消納固體廢棄物價值，元/ hm² ·Q_sw ：單位面積畜禽糞便排放量， kg/hm² P_sw ：單位質(zhì)量畜禽糞便處理成本，元/kg。

9）維持生物多樣性。本研究對于維持生物多樣性價值化方法參考GB/T38582—2020《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估規(guī)范》提供的Shannon-Wiener指數(shù)等級劃分及其價值進行經(jīng)濟價值估算。

10）景觀文化價值。不同模式的稻田生態(tài)系統(tǒng)形成其獨特優(yōu)美的自然景觀，本研究采用當量因子法進行價值轉(zhuǎn)化。

V₁₀=0.09×Y_r×P_r

式（17）中， V₁₀ ：單位時間景觀美學(xué)文化價值，元/ hm² ；0.09：景觀美學(xué)價值當量； Y_r ：稻谷產(chǎn)量，kg/hm²;P_r ：稻谷市場價格，元/kg。

11）溫室氣體排放負價值。在本研究，主要考慮水稻生育期內(nèi)，稻田 CH₄，N₂O 的直接排放，評估方法根據(jù)IPCC提出的 CH₄，N₂O 的增溫潛勢轉(zhuǎn)化系數(shù)，將排放量轉(zhuǎn)化為同等效應(yīng)的 CO₂ 排放量，參考前文固碳價值計算方式進行價值估算。

V₁₁=（αC_CH4+βC_N2O）×P_c×27.27%

式（18）中， V₁₁ ：單位時間溫室氣體排放負價值，元/ hm² α，β CH₄，N₂O 轉(zhuǎn)化為 CO₂ 增溫潛勢轉(zhuǎn)化系數(shù)（根據(jù)IPCC第五次工作報告，分別取28、265）；C_CH4?CN2O ·CH₄，N₂O 排放總量， kg/hm² ： P_c ：碳價；

27.27% CO₂ 中C含量。

12）稻季水資源消耗負價值。根據(jù)王鐵生22]研究得到的灌水量與水稻產(chǎn)量之間的關(guān)系獲取灌水量，結(jié)合農(nóng)業(yè)用水的價格計算稻季水資源消耗的負價值。

V₁₂=Q_w×P_w

Q_w=0.0928×Y_r+365.3

式（19）＼～（20）中， V₁₂ ：單位時間水資源消耗負價值，元/ ?m² Q_w ：灌水量， mm ： Y_r ：籽粒產(chǎn)量， kg/hm² P_w ：農(nóng)業(yè)用水價格，元/kg。

13）農(nóng)用化學(xué)品污染負價值。水稻生長過程中需要通過施用化肥和農(nóng)藥等化學(xué)品，對環(huán)境造成一定的負面影響，產(chǎn)生一定的環(huán)境成本。本研究采用實際市場價格進行計算，根據(jù)實際生產(chǎn)過程中化肥農(nóng)藥的使用量，結(jié)合評估時段化肥農(nóng)藥實際利用率及其市場價格進行計算[23]。

V₁₃=M_c×（1-R）×P

式（21）中， V₁₃ ：單位時間農(nóng)用化學(xué)品污染負價值，元 ?hm² M_C ：化肥、農(nóng)藥使用量， kg/hm² R ：化肥、農(nóng)藥利用率； P ：化肥、農(nóng)藥市場價格，元/kg

1.5數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

采用MicrosoftExcel2021軟件進行數(shù)據(jù)整理，通過IBMSPSSStatistics26統(tǒng)計軟件進行LSD差異性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1產(chǎn)品供給價值

由表1可見，CK稻谷產(chǎn)量顯著高于其他種養(yǎng)模式，由于缺乏水產(chǎn)品的產(chǎn)出，因此，其產(chǎn)品供給總價值最低，為18461.45元/ ?hm² 。與CK相比，RC、NRXD、CRXD和BRXD的產(chǎn)品供給總價值分別增加了 107.3%.110.2%.114.8% 和 118.2% 。NRXD、CRXD和BRXD的產(chǎn)品供給價值與RC相比分別增加了 2.7%.7.0% 和 10.1% ，其中BRXD產(chǎn)品供給價值最高，為40283.61元/ ?m² 。不同稻田生態(tài)系統(tǒng)田間管理方式不同導(dǎo)致其生產(chǎn)成本投入存在差異。稻田種養(yǎng)模式下水稻生產(chǎn)過程中不投入農(nóng)藥，因此，水稻生產(chǎn)成本明顯低于CK。但同時，CK不存在水產(chǎn)動物生產(chǎn)成本投入，綜合得出其投入成本最低，其次為RC。在NRXD、CRXD和BRXD當中，BRXD的投入成本最高為26693.21元/ hm² ，與BRXD相比，NRXD和CRXD投人成本分別減少 3.7% 和 1.6%

2.2 固碳釋氧價值

根據(jù)表2可知，CK稻谷產(chǎn)量最高，因此其初級產(chǎn)品產(chǎn)量也相應(yīng)最高，RC、NRXD、CRXD和BRXD的固碳釋氧價值分別為6529.11、6610.12、6590.35和6517.79元/ ?^′hm²"，顯著低于CK，分別降低了 6.4% /5.2%.5.5% 和 6.5% ，其中NRXD價值量最高。與RC相比，除BRXD降低 0.1% 之外，NRXD和CRXD均提高，分別提高了 1.2% 和 1.0% ○

2.3 氣候調(diào)節(jié)價值

稻田生態(tài)系統(tǒng)夏季溫度較高時田間水分蒸發(fā)量為 3.83mm/d ，根據(jù)氣象數(shù)據(jù)，稻季超過 35^°C 的時間有40d（www.tianqi.com），稻季田間水分蒸發(fā)總量為137.8mm 燃燒30.57t標準煤產(chǎn)生熱量相當于在 1hm² 稻田中蒸發(fā) 50mm 水所消耗的能量[23]。稻田生態(tài)系統(tǒng)水分蒸發(fā)總量相當于燃燒84.3t煤炭產(chǎn)能。取煤炭的平均價格340元/t[24]，稻田生態(tài)系統(tǒng)氣候調(diào)節(jié)價值28662元/ ?hm² 。

2.4 大氣凈化價值

試驗地缺乏實際環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，參考文獻數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)補充。馬新輝等[25]的研究表明，稻田生態(tài)系統(tǒng)對 SO₂?NO_x?HF 和粉塵幾種主要大氣污染物的吸收量分別為每年45、33.3、0.57和33200kg/hm² 。根據(jù)《中華人民共和國環(huán)境保護稅法》中記錄的 SO₂，NO_x，HF 和粉塵的排放當量分別為0.95、0.95、0.87和 4kg ，分別計算排放當量?！逗笔￡P(guān)于調(diào)整排污費征收標準等有關(guān)問題的通知》明確指出，SO₂ 和 NO_x 治理價格每當量2.4元，HF和粉塵的治理價格每當量1.2元，根據(jù)式（7）計算得出，稻田生態(tài)系統(tǒng)大氣凈化價值為10158.60元/ ?m² 。

2.5 涵養(yǎng)水源價值

本研究中，CK稻季淹水時間最少，為 86d CRXD淹水時間最長，為 115d 。RC、NRXD、CRXD和BRXD稻田生態(tài)系統(tǒng)稻季淹水時間分別為110、107、115和105d。與CK相比，稻田種養(yǎng)模式水源涵養(yǎng)量增加 22.1%～33.7% ，其中CRXD生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)價值最高，為26335.92元 ?m² 。

2.6 蓄水防洪價值

水稻單作（CK）田塊位置地勢相對較低，在整個生育期內(nèi)田間水位整體偏高平均水位最高，為7.18cm，綜合得出其潛在蓄水量最低為 1372m³ ，對應(yīng)價值量最低，為10071.31元/ ;NRXD田間平均水位最低，稻田蓄水量最高，為 1599m³ ，對應(yīng)價值量也最高，為11739.27元/ hm² 。與CK生態(tài)系統(tǒng)蓄水防洪價值相比，RC、NRXD、CRXD和BRXD分別增加了5.8%16.6%.14.9% 和 14.0% ，與RC相比，NRXD、CRXD和BRXD分別增加了 10.2%.8.6% 和 7.8% 。

2.7 土壤有機質(zhì)積累價值

由表5可見，與CK相比，RC和BRXD地上部生物量分別增加 0.2% 和 6.4% 。水稻單作（CK）根系生物量最低，為 1438.34kg/hm² ，與其相比，稻田種養(yǎng)模式根系生物量增加 4.1%～15.7% 。與CK相比，RC、NRXD、CRXD和BRXD有機碳輸入量分別增加 2.7%0.8%1.7% 和 10.4% ，有機碳輸出量分別減少 11.7%.30.2%.28.1% 和 32.1% 。綜上，CK有機碳輸入量最低，輸出量最高，總價值量最低；BRXD有機碳輸人量最高，輸出量最低，價值量最高。與CK相比，RC、NRXD、CRXD和BRXD土壤有機質(zhì)積累價值分別增加 4.0%3.5%4.2% 和 14.1% 業(yè)

2.8 消納固體廢棄物價值

本研究主要考慮稻田生態(tài)系統(tǒng)對鴨糞的處理能力，水稻生育期內(nèi)田間鴨活動時間共計 59d 。每只鴨生長期間糞便平均排放量為 95.78g/d ，鴨糞制造有機肥的成本價格O.6元/kg。計算得NRXD、CRXD和BRXD消納固體廢棄物的總價值量分別為305.54、593.27和724.2元/ ?^′hm²

2.9 維持生物多樣性價值

通過查閱文獻數(shù)據(jù)，收集不同模式稻田生態(tài)系統(tǒng)水體浮游植物Shannon-Wiener指數(shù)，得出稻-鴨-蝦稻田生態(tài)系統(tǒng)、水稻單作模式和稻-蝦模式Shannon-Wiener指數(shù)分別為2.34、1.74和2.05，據(jù)此得到水稻單作模式（CK）、稻-蝦模式（RC）以及稻-鴨-蝦模式稻田生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性價值分別為5000、10000和10000元/ ?hm² 。

2.10 景觀文化價值

由表6可見，CK稻谷產(chǎn)量最高，因此折算后其景觀文化價值最高，為2240.93元 ?m² 。與CK相比，RC、NRXD、CRXD和BRXD分別降低 6.4%.5.2% ）5.4% 和 6.5% ，各種養(yǎng)模式間差異不顯著，其中大田塊模式價值量最低，為2095.07元/ hm²

2.11溫室氣體排放負價值

由表7可見，CK的 CH₄ 累積排放量最高，為628.39kg/hm² . N₂O 累計排放量最低，為1.17kg/hm² ;BRXD的 CH₄ 累積排放量最低，為426.65kg/hm² N₂O 累計排放量最高，為 1.46kg/hm² 。與CK相比，RC、NRXD、CRXD和BRXD的 CH₄ 累積排放量分別降低 11.7%.30.2%.28.1% 和 32.1% RC顯著高于各種養(yǎng)模式， N₂O 累積排放量分別增加了 0.1% 、 18.7% 、 15.0% 和 23.9% 。與RC相比，NRXD、CRXD和BRXD的 CH₄ 排放量分別降低20.9% ！ 18.6% ！ 23.1% ， N₂O 排放量分別降低18.5%.14.8%.23.8% 。綜合計算得出，CK溫室氣體排放負價值最高，為2771.45元 ?m² ，與之相比，RC、NRXD、CRXD和BRXD分別降低 11.5% 29.4%.27.4% 和 31.1% 。其中以BRXD降低最多，溫室氣體排放負價值最低為1908.76元/ hm² 。NRXD、CRXD和BRXD模式中，BRXD負價值最低，與之相比，NRXD和CRXD分別增加了 2.5% 和 5.4% 。

2.12 稻季水資源消耗負價值

根據(jù)稻谷籽粒產(chǎn)量計算單位面積稻田需水量?！侗O(jiān)利市農(nóng)業(yè)水價綜合改革農(nóng)業(yè)灌溉水費征收實施方案》中，農(nóng)業(yè)用水價格為0.02元/t，計算5種不同稻田生態(tài)系統(tǒng)水消耗負價值。由表8可見，CK、RC、NRXD、CRXD和BRXD稻田生態(tài)系統(tǒng)水消耗負價值分別為 1 188.33?1 182.41?1 183.50?1 183.28 和1182.31元/ ?m² ，RC顯著高于各種養(yǎng)模式。

2.13 農(nóng)用化學(xué)品污染負價值

由表9可見，CK農(nóng)藥投入費用為1065元/ hm² 化肥投入費用812.8元/ hm² 。4種稻田種養(yǎng)模式未使用農(nóng)藥、未施用底肥且追肥量一致，化肥投入費用一致，為513.5元 ?m² 。相較于CK，稻田種養(yǎng)模式農(nóng)用化學(xué)品污染負價值降低了 72.5% 。

2.14不同種養(yǎng)模式稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值比較

對稻田生態(tài)系統(tǒng)正向效益以及負向效益進行綜合評估，不同稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值大小依次為CRXD gt; BRXD gt; NRXD gt; RC gt; CK（表10）。與CK相比，RC、NRXD、CRXD和BRXD稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值分別增加了 30.4%，31.9%，34.8% 和33.9% ，其中以CRXD服務(wù)價值最高，為14.06萬元/ hm² 。與RC相比，NRXD、CRXD和BRXD稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值分別增加 1.2%，3.4% 和2.7% 。CRXD、BRXD和NRXD生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值分別為14.06萬、13.97萬、13.76萬元/ ?m² 。與CRXD相比，BRXD和NRXD分別降低 0.6% 和2.1% 。3種稻-鴨-蝦稻田生態(tài)系統(tǒng)中，CRXD正向效益最高，為14.41萬元 ^′hm² ，同時負向成本也最高，為0.35萬元/ ；與之相比，NRXD和BRXD的正向效益分別減少 2.1% 和 0.7% ，負向效益分別提高 1.6% （NRXD和CRXD相比，負向效益無變化）和 2.9% 。綜合計算后，3種模式中CRXD總價值仍最高。

2.15不同種養(yǎng)模式稻田生態(tài)系統(tǒng)各項服務(wù)功能占比分析

對5種稻田生態(tài)系統(tǒng)各項服務(wù)功能占比進行比較，發(fā)現(xiàn)稻田生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)與支持服務(wù)價值起主導(dǎo)作用，水稻單作模式（CK）生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)與支持服務(wù)價值占比 81.0% ，稻田種養(yǎng)模式生態(tài)系統(tǒng)中占比70.3%～71.1% 。產(chǎn)品供給價值在水稻單作（CK）生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值中占比 16.9% ，而在稻田種養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)中占比在 27.4%～28.2% ，水產(chǎn)品的產(chǎn)出顯著增加了稻田直接產(chǎn)品供給的價值。文化服務(wù)價值在5種稻田生態(tài)系統(tǒng)中占比均較低。在5種稻田生態(tài)系統(tǒng)各負向成本大小均依次為溫室氣體排放 gt; 水資源消耗 gt; 農(nóng)用化學(xué)品污染。在水稻單作（CK）生態(tài)系統(tǒng)中，氣候調(diào)節(jié)價值最高，占 26.2% ；在稻田種養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)中產(chǎn)品供給價值占比仍最高。稻田種養(yǎng)模式稻田生態(tài)系統(tǒng)各項服務(wù)功能占比大小依次為氣候調(diào)節(jié) gt; 涵養(yǎng)水源 gt; 蓄水防洪 gt; 大氣凈化 gt; 維持生物多樣性 gt; 土壤有機質(zhì)積累 gt; 固碳釋氧 gt; 消納固體廢棄物。

3討論

本研究以5種稻田生態(tài)系統(tǒng)為研究對象，進行生態(tài)服務(wù)價值評估，結(jié)果顯示，傳統(tǒng)水稻單作模式、稻-蝦模式、稻-鴨-蝦游牧鴨模式、稻-鴨-蝦單元格模式以及大田塊模式2022年稻季單位面積稻田服務(wù)功能總價值分別為10.43萬、13.60萬、13.76萬、14.06萬、13.97萬元。與水稻單作相比，稻-蝦模式、稻-鴨-蝦游牧鴨、稻-鴨-蝦單元格、大田塊模式生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值分別增加 30.4%.31.9%.34.8% 和 33.9% 。3種稻-鴨-蝦模式與稻-蝦模式相比，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值分別增加了 1.2%.3.4% 和 2.7% 。

3.1不同種養(yǎng)模式稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估結(jié)果

前人通常采用當量因子法對生物多樣性功能價值化進行評估，本研究參考森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估標準，以稻田生態(tài)系統(tǒng)自身特點為基礎(chǔ)進行價值替代。此外，本研究應(yīng)用目前較新的價格數(shù)據(jù)進行服務(wù)價值評估。例如碳稅的選擇、大氣凈化成本的選擇、水庫建造成本的選擇等。

稻田綜合種養(yǎng)模式是少用或者不用農(nóng)藥而且少用化肥，所以其生態(tài)服務(wù)價值有特殊性。本研究對5種模式稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值進行綜合評估，得出單位時間稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值為10.43萬＼～14.06萬元/ hm² ，劉利花等[26]對蘇州市稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進行評估，得到其價值約為7萬元/ hm² ，本研究與劉利花等人的價值評估結(jié)果存在差異，可能是由于服務(wù)功能與價值化的價格選擇不同導(dǎo)致的。2021年，Liu等[27]對乳源縣稻-魚共作生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進行評估后發(fā)現(xiàn)，與水稻單作相比，稻-魚共作生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值增加了 38% 。Xu等[24]對洪澤湖地區(qū)2021年稻-蝦生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值研究后發(fā)現(xiàn)，養(yǎng)殖溝占比不同的稻-蝦模式生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值存在差異，但均較水稻單作有所增加，平均增加了 40% 。本研究發(fā)現(xiàn)稻田種養(yǎng)模式與傳統(tǒng)水稻單作相比，其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值平均提高 32.8% ，與前人的研究結(jié)果[27-28]基本一致。在本研究中，稻田種養(yǎng)模式直接產(chǎn)品供給價值在整個生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值中占比最高，其次為氣候調(diào)節(jié)功能，這與Yuan等[28]對哈尼梯田稻-魚-鴨生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的評估結(jié)果相一致。水稻單作生態(tài)系統(tǒng)的氣候調(diào)節(jié)價值超過產(chǎn)品供給成為生態(tài)系統(tǒng)提供的第一大服務(wù)功能，這與Dai等[29]的研究結(jié)果相一致?？梢?，在夏季高溫天氣時，稻田生態(tài)系統(tǒng)中水分的蒸騰作用對緩解熱島效應(yīng)、調(diào)節(jié)農(nóng)田小氣候的影響不容小。此外，稻田生態(tài)系統(tǒng)的文化服務(wù)功能占比較小，但其價值仍不可忽視。

本研究關(guān)于稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的評估主要反映不同種養(yǎng)模式服務(wù)價值整體差異趨勢，由于稻田生態(tài)系統(tǒng)的部分服務(wù)功能量是不斷變化的，例如大氣凈化、氣候調(diào)節(jié)等功能量均需建立實時監(jiān)測裝置，生物多樣性和景觀文化價值受到試驗條件限制和計算方法影響，采用文獻數(shù)據(jù)進行補充和引用，數(shù)據(jù)不能充分反應(yīng)其真實價值。這些不足之處在今后的研究中需重點關(guān)注。

3.2稻-鴨-蝦模式生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評價與可持續(xù)發(fā)展

稻田綜合種養(yǎng)可以明顯改善稻田土壤理化性質(zhì)、提高土壤孔隙度、降低土壤容重，從而提高稻田的保水保肥能力[30-31]，因此稻田種養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)水調(diào)節(jié)價值高于傳統(tǒng)水稻單作。而本研究中水稻單作生態(tài)系統(tǒng)稻季田間水層較高，潛在蓄水能力最低，可能與水稻單作田地勢較低、田間水分排灌不便相關(guān)。

生物多樣性香農(nóng)指數(shù)可以從一定程度上反應(yīng)稻田生態(tài)系統(tǒng)浮游植物的分布均勻度[32]。稻田種養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)中，動物糞便的排放可促進水體浮游植物的生長[33]，動物的活動可以起到除草、防控部分田間病蟲草害的作用，減少化肥農(nóng)藥的使用，減輕對稻田生態(tài)系統(tǒng)中其他生物的生長危害，提高其生物多樣性，提升稻田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性[34-35]，因此，稻田種養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)浮游植物香農(nóng)指數(shù)顯著高于水稻單作。本研究采用浮游植物Shannon-Weinner指數(shù)為基礎(chǔ)進行換算，發(fā)現(xiàn)稻田種養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)浮游植物生物多樣性價值顯著高于傳統(tǒng)水稻單作。

水生動物在田間的活動可使水體溶解氧含量增加，提高土壤的氧化還原電位，降低了稻田 CH₄ 排放，同時增加 N₂O 的排放，因此，稻田種養(yǎng)可以緩解溫室效應(yīng)、降低溫室氣體排放帶來的環(huán)境成本[36-37]。蝦、鴨對田間雜草的取食可以減輕稻田草害[38]，增強土壤保肥能力[39]。水產(chǎn)動物的存在為稻田提供有機養(yǎng)分，增加了水稻的生物量，增強了根系的沉降。此外，稻田種養(yǎng)模式減少了化肥農(nóng)藥的投入，水稻生產(chǎn)環(huán)境成本相應(yīng)降低。目前，稻-蝦、稻-魚以及稻-蟹逐漸成為了我國最主要的三大稻田種養(yǎng)模式，關(guān)于稻田種養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)的研究也更多聚焦于這三大模式[40]。在本研究中，將稻-蝦與稻-鴨模式相結(jié)合并設(shè)置3種不同的田間管理方式。與稻-蝦模式相比，稻-鴨-蝦模式增加了鴨肉等產(chǎn)品的直接產(chǎn)出，生態(tài)系統(tǒng)消納的固體廢棄物增加，減輕動物糞便的污染，土壤養(yǎng)分含量提高[31]。綜合來看，種養(yǎng)模式稻田生態(tài)系統(tǒng)負向服務(wù)功能明顯低于水稻單作。根據(jù)不同種養(yǎng)模式稻田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估結(jié)果，可以制定相應(yīng)的技術(shù)規(guī)程，建立有利于稻田生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)補償機制，促進稻田生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

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Evaluating service functions and value of ecosystemin rice fields under different models of integrated farming

LI Rulong1，2，HE Chu1，LUO Ying2， WANG Jinping1，CAO Cougui1，LIU Juan1，JIANG Yang1，3

1.College ofPlant Science and Technology，Huazhong Agricultural University，Wuhan 43oo7o，China; 2.Science and Technology Innouation Development Center，Dongpo District， Meishan City， SichuanProvince，Meishan 6200oo，China; 3.Shuangshui Shuanglii Institute， Huazhong Agricultural University， Wuhan 43Oo7o，China

AbstractField experiments with five kinds of ecosystems including rice monoculture model（CK）， rice-crayfish coculture model（RC），rice-duck-crayfish unit release model（CRXD），rice-duck-crayfish “nomadic duck”model（NRXD），and rice-duck-crayfish large fieldblock model（BRXD） in rice fields were conducted to evaluate the service functions and value of ecosystemin rice fields under diffrent models of farming.The results showed that the total service value of ecosystemin rice fields under the model of CK， RC，NRXD，CRXD，and BRXD was 104 300，136 000，137 600，140 600，and 139 700 yuan/ hm² ，respectively.The average service value of ecosystemin rice fields under the models of integrated farming increased by 32.8% compared with CK. The ecological value in the 5 kinds of ecosystems accounted for 70.3%81.0% of the total value，with the highest value in the function of regulating climate.The value of carbon sequestra tion and oxygen release under the model of RC，NRXD，CRXD，and BRXD was 6 527.48，6 609.40，6 593.01，and 6 519.91 yuan/ hm² ，respectively. The service value of ecosystemin rice fields under CRXD was the highest，at 140 600 yuan/ hm² based on comprehensively analyzing the service functions of 13 ecosystems in rice fields and theservice value of ecosystem under 4 modes of integrated farming in rice fields.It will provide reference and basis for evaluating the value of ecological service and optimizing the mode of integrated farming in rice fields.

Keywordsintegrated farming in rice fields；ecosystem； service functions of ecosystem；value of ser vice functions；value evaluation

（責(zé)任編輯：張志鈺）