农田生态系统服务功能及其评价方法研究.pdf

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1、第卷第期年月农业系统科学与综合研究入邓斑飞。,农田生态系统服务功能及其评价方法研究赵荣钦杨浩黄爱民秦明周河 南大学环境与规划学院开封中国科学院南京土壤研究所南京以摘要生态系统服务功能是目前生态学研究的热 点领域。首先回顾了生 态系统服务功能在国内外的研究进展。然后从农田生态系统的重要性出发,总结了农田生态系统的各项服务功 能,并提出了对这些功 能进行单项评价和综合评价的方法。表,参。关键词服务功能农田生 态 系统生态 系统评价中图分类号文献标识码文章编号一仪万田以一一以加皿加川翻日印阔时助望“幻丫目此仪刀腼肠拟四,侧旺嗯月加,硒。理户佣。脚岁石 加口月勿吨,麒成仰四妙,肋诉昭,口山川臼唱的五州

2、色血肋反臼,知阮邵山翻,四勿必啥,灿做骆达,肠一由旧巴记眠忱璐币】罗肠此切二,币,面。犯仓佣肠即翻币肠叮记,仪弘司“币妈榔衅吻朋俩找邵璐几引言生态系统服务研究是近几年才发展起来的生态学研究新领域。早在年,国际科学联合会环境委员会召开会议,主要讨论怎样开展生物多样性的定量研究,促进了生物多样性与生态系统服务功能关系的研究以及生态系统服务功能经济价值评估方法的发展,并使这一课题逐渐成为生态学研究的新热点。而目前被普遍 认可 的概念是年等人在 生 态 系统服务功能一书提 出的,该书不仅系统地阐述了生态系统服务功能的内容与评价方法,同时还对个不同生态系统类型如森林、湿地、海岸等的服务功能价值进行评价。

3、我国著名专家张新时和欧阳志云也曾对我国生态系统的服务功能经济价值进行过研究和评估,年欧阳志云等人,得出我国陆地生态系统服务功能经济价值每年为元人民币图。该价值是 我国年国民生产总值万亿人民币的近巧倍,可见它对于人类文明进步和可持续发展所起的重大作用。近年来生态系统服务功能研究已受到人们的普遍重视,并成为当前生态与生态经济学研究的前沿课题阁。目前生态系统服务功能的研究刚处于起步阶段,部分学者阵曾对我国局部地区森林生态系统服务功能价值进行了评价。而没有系统评价农田生态系统的服务功能。农田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,在人类的生产生活中具有基础性作用。农田系统的生产力最终决定着整个社会的生产

4、力。农田生态 的多样性、脆弱性和开放性,决定了对其服务功能的评价更具有复杂性。而对农田生态系统服务功能的定量评价对于我们合理地开发利用农业资源、提高农田系统的生产力具有重要 的意义。农田生态系统服务功能生态系统服务功能的概念和内容生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用。它不仅包括各类生 态系统为人类所提供的食物、医药及其他工农业生产的原料,更重要 的是支收稿日期的一一基金项目中国科学院知识创新工程重大项目一一一第一作者简介赵荣钦一,男,在读硕士,研究方向为 自然资源开发与管理 1994-2008 China Academic Journal El

5、ectronic Publishing House.All rights reserved.http:/农业系统科学与综合研究第卷撑与维持了地球的生命支持系统。维持生命物质的生物地化循环 与水文循环,维持生物物种与遗传多样性。生态系统服务功能可分为两大类,一是生态系统产品,如为人类提供食物、工业原材料、药品等可以商品化的功能,即直接价值二是支撑与维持人类赖以生存的环境,如分析与评价了我国生态系统对气候调节、水源涵养、水土保持、土壤肥力的更新与维持、营养物的循环、二氧化碳的固定等难以商品化的功能,从而表现为间接价值困农田生态系统服务功能农田生态系统服务功能是指农田生态过程和人类活动所形成的人类赖

6、以生存的 自然环境条件与效用。农川生态系统是半自然 的生态系统类型,其服务功能具有一特殊性。总 的来说,农田生态系统服务功能主要表现在如下方面。提供农产品和轻工业原料来源。农业是社会生产的范础,农田生 态 系统具有较高的生产力,据统 计每年各类生 态 系统为人类提供粮食护象,这其中大部分来源 于农田生 态系统,农田有大量 的产 品输出于系统之外,它能够借助人工辅助能 的投人,以较高的速度进行物质能量循环。为人类提供维持生命的基本物质及大量的经济作物,同时也为第二产业提供原料来源。,碳汇功能。碳汇功能的研究是当前全球变化研究的热点。农田生态系统通过光合作用固定太阳能,将等物质转化为有机质,增加生

7、物量。农业 土壤 碳储量 达 全球 碳 储存总 量 的王。另外人类可采取调整耕作制度、改变水分类型、秸秆还田等措施来增加农田土壤的碳汇,当然农田生态系统不像次生森林具有 明显的碳汇 功能,而且其固碳潜能具有明显 的地域差别,也因不同的作物品种而功能各异。其碳汇功能的强弱及效益的大小是值碍深人探讨的课题。改良土壤。土壤荒漠化和盐渍化是我们面临的重大课题,过度的农业经营活动会导致该问题加剧,但适度的农田经营行为对于改善土壤质地、净化土壤都具有重要的作用。维持区域生态平衡。农田生态系统包括作为主体的人、非生命物质如太阳能、田间作物、耕作土壤以及田间杂草等,这构成了一个相互联 系、相互作用的系统。该系

8、统的正常运转对于维持区域生态平衡具有重要的作用。据统计,植被能截留高达的降雨量圈,同时地表植被能减低少分蒸发,可以净化空气、涵养水土、保持水源。而且在环境污染监测和环境质量评价中起到指示剂的作用图。可见农田不仅维持人类生存所需,对于维持区域生态系统及整个陆地生态平衡都起着重大作用。提供 自然环境的美学、社会文化科学、教育、精神和文化的价值。农田也是一种景观,能给人一种视觉上的美感,而且农田的存在对于普及重农思想、教育人们保护耕地、贯彻基本国策都具有积极意义。目前提出的“观光农业”也是这样一种概念,在提供人类物质生产的同时,也提供精神文明和旅游的价值。总之,农田生态系统是一类特殊的生态 系统类型

9、,它是人类对自然生态系统改造的结果,由于人类对粮食和经济作物 的需求不断扩大,农 业过 程中化肥、农药等的大 量使用,也会对农田的生产力和周 围的自然生态系统造成一定的负面影响,从而农田生态系统服务功能的大小受农业生产强度的影响很大,所以,对农田生态系统服务功能的评价具有较大的复杂性,应结合不同的评价方法来进行。农田生态系统服务功能评价方法应用上述方法,对农田生态系统的一系列服务功能进行评价如下。农作物生产最的价值评价利用市场价值法,农作物生物量与其经济产量的关系式为一式中,珍一农作物生物量一经济产量一经济产量含水率了认经济系数。其中的经济产量很容易通过农产品的价值进行估算。碳汇功能的评价为减

10、少农田温室气体的排放,人类采取了大量的碳增汇减排技术来增强农田的碳汇功能。农田中的温室气体主要是和践,这里主要以固定仇 的价值评价为例。固定量的计算。考虑到农田生态系统包括作物的光合作用及作物、凋落物层和土壤的呼吸作用,采用下式川。口一己一凡其中,口一仇 固定量,肠“一净第一性生产力所同化 的量,“凡一凋落物层呼吸释放的仇 量,“凡一土壤呼吸释放的量,1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/第期赵荣钦等农田生态系统服务功能及其评价方法研究仇固定量的价值估算。国际

11、上计算固定就把工业与农业领域仇 的价值统一起来。仇价值的方法主要有碳税法和造林成本法,西方二一些国家使用碳税法来 限制仇等温室气体的排其中,一固定仇 的价值一碳税率。放,如挪威碳税率为,美国碳税率为。用碳税法评估,中国陆地生态系统每年固定这主要用于工业 领域,但为了评价农田的碳汇功仇的总经济价值为元。其中中国农能,这也不失为一种替代的价值评估标准,这样,作物有机质生产、固定和存储伍的价值见表。表中国农作物有机质生产、固定和存储场的价值有机质生产固定仇量存储的价值护元固定仇的价值护元生物量护口生产力护口年固定量护以。存储量护造林成本法碳税法造林成本法碳税法闷礴傀闷佣改良土壤的价值评价为实现对农田

12、生态系统土壤功能的评价,参考有关专家对森林生态系统土壤保持价值评估方法,运用影子价格法、机会成本法和影子工程法,从保护土壤肥力、减少土地废弃和减轻泥沙淤积灾害个方面来评价农田生态系统土壤保持经济效益川。其中,土壤肥力保持价值估算方法如下二卒姗,式中,马一保护土壤肥力经济效益,元一土壤保持量,口,是潜在土壤侵蚀量与现实土壤侵蚀量之差一土壤中,的纯含量一,的价格,元。减少土地废弃价值估算如下凡。仪尸式中,凡一减少土壤废弃的经济效益,元一土壤保持量,内一农业年均收益,员夕玩矛一土壤容重,口衬。其中为土壤表土平均厚度。减轻泥沙淤积价值估算,是根据水库蓄水成本来计算。式中,一减轻泥沙淤积经济效益,元一土

13、壤保持量,“一水库工程 费用,元衬一土壤容重,“扩。维护区域生态平衡的价值农田维持区域生态平 衡方面的功能有诸多方面,下面对几种主要功能的评价方法做一下探讨。涵养水源的价值。首先采用水量平衡法计算出涵养水源量,然后根据单位面积的水价进行估算。一岑。“、”式中,一农田生态系统涵养水源价值尸一年降水量凡一第类第年区域农田单位面积年径流量。一第类农田类型第年的单位面积年平均蒸发量凡一第类农田类型第年的 面积种一单位体积的水价。净化空气价值。该项服务功能主要指农田的碳汇功能。农田固定了大量的仇,减少了温室气体的排放,从而起到了一定的空气净化功能。其评价方法同前文关于固定仇的价值评价方法。提供的美学、精

14、神文明和旅游价值的评价对于旅游价值的评价可用费用支出法。这是从消费者 的角度来评价生态服务功能的价值。它以人们对某种生态服务功能的支出费用来表示其经济价值川。例如,对于观光农业 的观赏效益,自然可以用游憩者支出的费用总和包括往返交通费、餐饮费用、住宿费、设施使用费、摄影费用以及停车费和 电话费等所有支出的费用作为其旅游观光的价值。薛达元等就基于此方法对长白山自然保护区旅游价值进行了评估。而对于其他的美学、精神文明的价值,目前没有可行的评价方法,这涉及社会生 活的其他层面,并具有较大的复杂性和不确定性,在这里不作为本文 阐述的重点。农田生态系统服务功能的综合评价根据上述各项功能的评价包括直接价值

15、和间接价值,农田生态系统服务功能的综合评价可根据下式二岭其中,卜一农田生态系统服务功能的综合价值玲一农作物生物量价值一碳汇价值一改良土壤的价值,纷凡式一维持区域生态环境价值一旅游价值。另外还可以包括其他难以进行量化的价值。而且,我们还可以根据不 同服务功能所处地位的不同,用层次分析法设置不同的权重,然后对估一 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/农业 系统科学与综合研究第卷算的各项价值进行加权平均,使我们的评估结果更为合理。当然在农田生态系统服务功能评价过程

16、中,难免会出现误差,误差主要来自于项目遗漏和单位资源功能价值误差,例如,我们只是对直接经济价值和部分间接价值进行了估算,而对于目前深受重视的生态旅游价值和其他的一些社会价值却难以量化。还有对于碳汇功能的评价,不同的农田生态系统类型对不同的碳源与汇仇、践的评价也不能采用统一标准。为解决上述存在的问题,我们需要在实践中进一步探索和完善。、,月毋口参考文献仁欧阳志云,王如松,赵景柱生态系统服务功能及其生态经济价值评价应用生态学报,一创辛现,肖笃宁生态系统服务功能研究简述【中国人口资源与环境,犯,一欧阳志云,王如松生态系统服务功能、生态价值与可持续发展世界科技研究与发展,一肖寒,欧阳志云,赵景柱,等森

17、林生态系统服务功能及其生态经济价值评估初探以海南岛尖峰岭热带森林为例应用生态学报,一闷 名关文彬,王自力,陈建成,等贡嘎山地区森林生态系统服务功能价值评估 北京林业大学学报,勿 以刀,一欧阳志云,王效科,苗鸿中国陆地生态系统服务功能及其生态经济价值的初步研究仁 生态学报,侧为,印一李长生土壤碳储量减少中国农业之忧患中美农业生态系统碳循环对比研究 第四纪研究,刃,抖一方精云全球生态学【北京高等教育出版社,周晓峰,张洪军森林生态系统服务功能见李文华,欧阳志云,赵景柱生 态系统服务功能研究【北京气象出版社,欧阳志云,李 文 华生态 系统服务功 能 内涵与研究 进展见李文华,欧阳志云,赵景柱生态系统服

18、务功能研究北京气象出版社,欧阳志云,肖寒,赵景柱,等海南岛生态系统服务功能及其生态价值研究见李文华,欧阳志云,赵景柱生态系统服务 功能研究【北京气象出版社,沦吴钢,肖寒,李静东北亚典型森林生态系统服务功能研究以长白山森林生态系统为例【见李文华、欧阳志云,赵景柱生态系统服务功能研究【北京气象出版社,犯薛达元,包浩生,李文华长 白山自然保护区森林生态系统间接经济价值评估见李文华,欧阳志云,赵 景柱生态 系统服务功能研究【北京气象出版社,以沦飞,厂气刊,、卫气尹、产、尹、,、尹、产、产、八矛、声、产、护、户、产创、州八,产“、矛,、卢叼、广侧一一、产创、了,两一户入沪护护、户宁、产、八一、八沪产勺户

19、口、目户砂、沪、产口、扩、产、沪、产、尸户、户产产沪、产勺、口、钊夕、产、尹、产、产产、上接第页培育和保护森林资源为重点,以科技为先导,坚持林业生态环境建设与国土整治相结合,重点搞好黄河中游林业生态治理工程、淮河防护林工程、长江中上游防护林工程、太行山绿化工程、天然林保护工程、农田林网化建设工程、防治沙漠化工程、城郊林业生态工程、黄河下游及海河流域防护林工程及野生动植物资源保护工程等十大工程。这些工程完成后,可建成覆盖全省的林业生态体系,大大提高省内的森林覆盖率。遥感图像造成的影响川。遥感、地理信息系统和全球定位系统相结合,将是今后河南省林业发展的方向,可以预料,以后森林资源信息的获取将更加准

20、确、有效和完整。参考文献结语应用遥感和地理信息系统等空间信息技术,可对森林资源进行比较深人的调查,揭示的现状客观真实,提供的资料全面准确。研究中发现,由参与的波段组合对于提取植被信息效果优于其余波段。作为植被指数对地表植被变化反应灵敏,通常被认为是优先考虑的遥感监测指数。山地遥感图像分类存在不少 问题,利用指数波段,可 以有效地消除山地对赵宪文林业遥感定量估测仁北京中国林业出版社,叨邓国芳,蒙彬广西河池地区利用航天遥感技术进行森林资源调 查技术研 究 中南林业调查规 划,一宁书年遥感图像处理与应用北京地震出版社,眯,而鱿,司耐叹、,。衍脚列改即,卯,一,奴出飞罗一化一一司,娜、甲、,一印,司,飞。,、,钓,一王雪,何瑞珍,杜晓毅,等图像在森林资源 调查中的应用研究河南林业科技,奥旧,一飞,、厂 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/