中國農田生態(tài)系統(tǒng)的服務功能及其經濟價值

摘要 采用生態(tài)經濟學的方法，對中國農田生態(tài)系統(tǒng)的服務功能進行了價值化評估。結果表明，2003年中國農田生態(tài)系統(tǒng)提供的總服務價值為19 121.8×10⁸元（2003年現(xiàn)價），其中，正面服務價值為22 334.1×10⁸元，由于灌溉、化肥及農藥的使用，給人類福利造成的損失為3 212.3×10⁸元；單位面積農田提供的服務價值為18 960.6元/hm²，其中，農產品生產的價值為14 788.7元/hm2，其它服務價值為4 171.9元/hm²，灌溉等給人類福利造成的損失為3 185.2元/hm²；各地區(qū)農田的生態(tài)服務功能差別較大，其價值量波動在86.8～5 050.8×108元之間，黃淮海和長江中下游地區(qū)所占比重較大，二者合計占總量的52.2%；各地區(qū)單位面積農田提供的服務價值為5 159～34 984.3元/hm²，華南和長江中下游地區(qū)相對較大，內蒙古和東北地區(qū)相對較低。

關鍵詞 中國農田生態(tài)系統(tǒng)；生態(tài)服務；經濟價值

中圖分類號 X171.1 C916 文獻標識碼 A 文章編號 1002-2104(2007)04-0055-06

農田是陸地生態(tài)系統(tǒng)中較為重要的生態(tài)系統(tǒng)之一，它與森林、草地、濕地等生態(tài)系統(tǒng)一樣，對人類的生存環(huán)境產生著重要影響。但是，與其它生態(tài)系統(tǒng)不同，農田生態(tài)系統(tǒng)在人類活動的強烈干預下，具備了許多特殊的功能，如兼具正負雙重環(huán)境效應等。截至目前，國內外對農田生態(tài)服務功能的研究成果仍較少，且局限于部分生態(tài)服務功能，或僅對其變化作趨勢性描述［1～4］，而有些學者則直接或間接地以Constanza等人的結果為參數(shù)來計算農田的生態(tài)服務價值［5，6］，對于農田生態(tài)服務功能的空間差異性還沒有更為深入的研究報道。基于此，本文以中國農田生態(tài)系統(tǒng)為研究對象，對其生態(tài)服務功能的價值化方法進行了探討，并初步計算了2003年中國農田生態(tài)服務功能的價值。

1 農田生態(tài)系統(tǒng)的服務功能及其價值

1.1 農產品生產功能

農田生態(tài)系統(tǒng)為人類提供了豐富的農產品，如糧食、蔬菜、水果、纖維等，這些產品是人類繁衍生息的基礎。另外，以作物秸稈為主的農副產品則支撐起了獨具特色的中國農村家庭副業(yè)生產。對于農田生態(tài)系統(tǒng)生產的農產品價值，本研究利用直接市場法進行評價，數(shù)據(jù)來源于《中國統(tǒng)計年鑒2004》；對于農作物秸稈價值，本文根據(jù)作者2003-2005年期間在北京市郊區(qū)，河北省張北縣、磁縣，山東省壽光市、龍口市，湖南省資興市，寧夏自治區(qū)固原縣，西藏自治區(qū)達孜縣共計700余個農戶的調查資料以及相關研究結果確定。

結果表明（見表1），長江中下游、黃淮海、東北和西南地區(qū)是我國糧食的集中產區(qū)，4個地區(qū)生產了我國糧食總產的78.8%；油料集中產區(qū)則主要為長江中下游和黃淮海地區(qū)，二者合計占全國總產的63.9%；棉花生產呈現(xiàn)黃淮海、長江中下游和新疆三足鼎立局面；水果生產總體來看以黃淮海和長江中下游為主。從產值來看，長江中下游、黃淮海較高，二者合計占全國的53.0%。

1.2 社會保障功能

在我國現(xiàn)階段，農業(yè)不僅提供農產品，而且還對農民起著重要的社會保障作用。主要表現(xiàn)在：農村剩余勞動力數(shù)量龐大，由于表現(xiàn)形式為隱蔽性過剩，因此不會像城市失業(yè)那樣直接給社會帶來巨大的壓力和震蕩，在一定程度上緩解了社會矛盾。另外，土地對部分從農村流動到城市非農部門就業(yè)的勞動力也起到失業(yè)保險的作用。可以認為，目前滯留在農業(yè)中的剩余勞動力人數(shù)就是其所提供的社會保障人數(shù)，而這部分人如果沒有土地作為保障的話

注：東北地區(qū)包括黑龍江、吉林和遼寧；黃淮海地區(qū)包括北京、天津、河北、河南和山東；黃土高原地區(qū)包括山西、陜西、寧夏和甘肅；青藏高原地區(qū)包括青海和西藏；長江中下游地區(qū)包括上海、江蘇、浙江、安徽、江西、湖南和湖北；西南地區(qū)包括云南、四川、貴州和重慶；華南地區(qū)包括廣東、廣西、海南和福建。下同。

國家必須為他們支付能夠維持生存的最低生活保障費用，由此可以間接測算出農田所提供的社會保障價值。計算方法如下：

V=N×M×r

式中，V為農田擔當?shù)纳鐣Ｕ系膬r值；N為保障的人數(shù)；M為城市最低社會保障標準；r為農村居民生活消費開支與城市居民生活消費開支的比值。

根據(jù)民政部公布的我國36個主要城市低保標準和全國城市居民平均最低生活保障標準，可以推算出各地區(qū)城市最低社會保障標準。另據(jù)農業(yè)部的測算，在我國3.2億農業(yè)從業(yè)人員中，種植業(yè)實際需要1.5億多勞動力，加上2 000多萬專門從事林牧漁業(yè)生產的勞動力，農業(yè)實際需要的勞動力約為1.7億多，我國農業(yè)生產中隱性失業(yè)的比例為46.8%。根據(jù)各地2003年實際農業(yè)從業(yè)人數(shù)，則可推算出農業(yè)擔負的社會保障人數(shù)。各生態(tài)區(qū)農業(yè)擔負的社會保障的人數(shù)及價值如表2所示。

結果表明，我國每年由農業(yè)擔負的社會保障人數(shù)高達1.3億人，保障價值為733.1×10⁸元。換句話說，如果沒有農業(yè)生產系統(tǒng)“蓄積”勞動力的功能，我國的失業(yè)人數(shù)將增加1.3億人，國家為此將需要每年增加733.1×108元的最低生活保障費用開支。農業(yè)的“社會保障”功能，通過“隱性失業(yè)”的方式，不僅解決了這些富余勞動力的基本生存問題，同時也為我國的社會穩(wěn)定做出了巨大的貢獻。

1.3 氣體調節(jié)功能

1.3.1 碳蓄積和氧氣釋放

農田生態(tài)系統(tǒng)通過作物光合作用和呼吸作用與大氣進行CO²和O²交換，固定大氣中的CO²，同時釋放O²，對維持地球大氣中的CO²和O²的動態(tài)平衡，減緩溫室效應發(fā)揮了重要作用。本研究以我國農田凈初級生產力數(shù)據(jù)為基礎，根據(jù)光合作用方程式估算固定CO2和釋放O²的物質量，然后再采用碳貿易價格(取值為51.21元/t CO²)估算固定CO²價值，用工業(yè)制氧法（取值為400元/t O）估算釋放O²價值。農田凈初級生產力計算公式為：

式中，NPP為農田凈初級生產力（考慮復種）；Pi為i類作物的經濟產量；Ri為i類作物的收獲指數(shù)；Wi為i類作物的水分含量；i=1，2，…8，分別代表谷物、豆類、薯類、油料、棉花、糖類、煙葉、蔬菜。對于各地果園和茶園凈初級生產力，本文根據(jù)同類地區(qū)林地的凈初級生產力進行推算。

1.3.2溫室氣體排放

在氣體調節(jié)功能中，農田土壤同時也排放CO²0、CH₄、N₄O等溫室氣體，對全球變暖有著重要影響。對于CH₄、N₂O排放對環(huán)境影響的經濟評估，本文采用增溫潛勢將相同質量的CH₄、N₂O氣體換算為等溫室效應的CO₂，然后再用碳交易價格進行價值化評估。

農田生態(tài)系統(tǒng)中溫室氣體的產生是一個復雜過程。李長生等［7］根據(jù)1990年的氣象及農業(yè)種植條件，使用DNDC模型對中國2 483個縣的農田進行了CO₂、CH₄和N₂O排放量的模擬計算。根據(jù)李長生等人的結果，以及1990年我國各地農田和稻田面積可進一步計算出農田溫室氣體排放通量。

根據(jù)溫室氣體排放通量(客觀地講，農田溫室氣體排放通量是隨氣候及耕作制度的變化而變化的。但受資料所限，本文只能以此通量來計算當前的溫室氣體釋放量，這會造成一定的誤差。)和2003年我國各地農田和稻田種植面積，可計算出2003年農田溫室氣體排放的總增溫潛勢。再根據(jù)各地凈初級生產力可進一步計算出農田總氣體調節(jié)的價值(見表3)。

從表3可以看出，我國農田生態(tài)系統(tǒng)總體上是碳源而非碳匯。但是，農田生態(tài)系統(tǒng)對溫室氣體的調節(jié)功能在區(qū)域之間存在明顯差異。東北、內蒙古及新疆是我國農田生態(tài)系統(tǒng)釋放溫室氣體的主要區(qū)域，尤其以東北為甚。長江以南的廣大地區(qū)，基本上對溫室氣體的調控處于接近平衡的狀態(tài)。黃土高原、青藏高原和黃淮海地區(qū)則是溫室氣體的弱匯。農田生態(tài)系統(tǒng)氣體調節(jié)功能的總價值為1 429.17×10⁸元/a。

東北地區(qū)是我國土壤最為肥沃的地區(qū)，也是我國農業(yè)生產潛力較大和主要商品糧產區(qū)之一。然而，東北農業(yè)的發(fā)展在保障我國食物安全的同時，也使土壤碳庫呈現(xiàn)持續(xù)的下降趨勢。根據(jù)本文計算，我國農田生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體每年的凈排放量為 其中86％來自東北地區(qū)。

1.4 水土保持功能

1.4.1 土壤保持功能

盡管不合理的農業(yè)生產活動長期以來一直是加劇我國水土流失的重要原因，但農業(yè)生產活動對于保持水土又有著積極的意義。農作物對地表的覆蓋可明顯減輕風水蝕的發(fā)生，而我國各地農民在長期的生產實踐中摸索出的多種多樣的水土保持措施以及小流域綜合治理等生產模式，對于保持水土、防止侵蝕也發(fā)揮了較大的作用。

農田生態(tài)系統(tǒng)保持土壤的功能可采用如下方法計算：

式中，Qs為農田土壤保持量；A為農田面積；Ep為耕地潛在侵蝕模數(shù)；Er為現(xiàn)實侵蝕模數(shù)。耕地潛在侵蝕模數(shù)主要受降雨、土壤、地形等因素影響，現(xiàn)實侵蝕模數(shù)則與農田水保措施和種植制度等有關。各地區(qū)耕地潛在和現(xiàn)實侵蝕模數(shù)主要來自一些學者的田間監(jiān)測數(shù)據(jù)或采用通用水土流失方程估算的數(shù)據(jù)。

農田保持土壤的價值可以從減少土地廢棄和減輕泥沙淤積兩個方面來評價，方法可運用機會成本法和影子工程法來計算。

1.4.2 水源涵養(yǎng)功能

農田生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源的作用可以采用降水儲存量法來計算：

式中，Qw為與裸地相比較，農田涵養(yǎng)水源的增加量；A為計算區(qū)面積；J為計算區(qū)多年平均產流降雨量；J0為計算區(qū)多年平均降雨總量；K為計算區(qū)產流降雨量占降雨總量的比例；R為與裸地比較，農田減少徑流的效益系數(shù)；R0為產流降雨條件下裸地降雨徑流率；Rg為產流降雨條件下農田降雨徑流率。

根據(jù)各地降雨特征分別選取k參數(shù)值［8］。根據(jù)已有的實測成果，結合各省區(qū)土壤類型、坡耕地面積、梯田面積等因素，綜合估算其R值。

農田涵養(yǎng)水源的功能主要體現(xiàn)在調節(jié)洪水和增強供水能力兩個方面。在獲得物質量后，采用水庫蓄水成本法計算其價值，取值為1.17元/m³。

農田生態(tài)系統(tǒng)的水土保持功能如表4所示。從土壤保持功能來看，東北地區(qū)、黃土高原區(qū)和西南地區(qū)保持土壤量較大，但土壤保持價值較大的是西南地區(qū)、黃淮海地區(qū)和長江中下游區(qū)。從水源涵養(yǎng)能力看，長江以南地區(qū)普遍高于北方地區(qū)，尤其以長江中下游區(qū)水源涵養(yǎng)能力較強。

1.5 環(huán)境凈化功能

中國傳統(tǒng)農業(yè)的無廢棄物生產模式和我國農戶分散經營的土地利用方式，使中國農田生態(tài)系統(tǒng)擔負了重要的環(huán)境凈化功能。人畜糞便、生活垃圾、甚至廚房泔水等在經過簡單的堆制處理后被作為有機肥料施入農田，既維持了農田養(yǎng)分平衡，同時也減少了處理這些生活垃圾的成本，起到了重要的環(huán)境凈化功能。

根據(jù)農戶調查資料及相關文獻資料(國家中長期科學與技術發(fā)展規(guī)劃農業(yè)專題中期報告，2003年11月（內部資料))，可以估算出目前我國各地區(qū)農田消除人畜廢棄物和生活垃圾的數(shù)量。農田凈化人畜廢棄物和生活垃圾的功能可以采用替代成本法來進行價值評估，即采用城市生活垃圾處理成本來估算。

目前我國城市生活垃圾的處理方式主要有衛(wèi)生填埋、焚燒、堆肥三種。其中，垃圾衛(wèi)生填埋在我國仍是首選方法和主要途徑，約占總處理量的70%～80%，焚燒和堆糞各約占10％左右。從不同處理方式的成本看，有關資料顯示，衛(wèi)生填埋法成本約在100元/t左右；堆肥法的處理成本也在100元/t左右，且堆制的有機肥可挽回一些成本；焚燒法的成本約在260元/t左右。根據(jù)目前各種處理方式的比例和各種方式的處理成本，可以大致估算出垃圾處理成本為108元/t。

結果表明（見表5），我國農田生態(tài)系統(tǒng)每年凈化的人畜廢物量為3 604.79×106t，其總價值為3 893.17×108元。在各生態(tài)區(qū)中，黃淮海和長江中下游區(qū)農田凈化廢棄物的功能較強，二者合計占全國農田凈化廢棄物能力的49.7%。

1.6 水資源消耗功能

由于農業(yè)灌溉措施的實施，農田生態(tài)系統(tǒng)具備了比原生生態(tài)系統(tǒng)更高的生產力，在廣大的干旱和半干旱地區(qū)，大大提高了人類生存的能力。但是，農業(yè)灌溉也導致了許多資源環(huán)境問題，如華北地區(qū)的地下水漏斗，新疆的塔里木河干涸等。據(jù)統(tǒng)計，2003年我國總用水量為5 320×10⁸m³，其中農業(yè)用水占64.5%。農田消耗水資源的價值可以根據(jù)水庫蓄水成本法直接算出。水資源消耗的經濟[CM)][HT5”H]表5 農田生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境凈化和水源消耗的功能及其價值式中，Vw為水資源消耗價值；W為各地農業(yè)用水量；R為各地農業(yè)耗水率；Cw為水庫蓄水成本，取1.17元/m3。

結果表明（見表5），我國農田生態(tài)系統(tǒng)每年需要的灌溉水量為1 741.46×10⁸m³，其價值高達2 037.52×10⁸元。長江中下游、華南和黃淮海地區(qū)是我國農業(yè)消耗水資源最多的地區(qū)。

1.7 環(huán)境污染與破壞功能

隨著農業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，化肥、農藥、除草劑逐漸替代傳統(tǒng)農業(yè)中的有機肥、人工鋤草等。這些現(xiàn)代投入品在增加作物產量的同時，也帶來了一系列的環(huán)境問題，如長期過量施用化肥造成空氣污染、水體富營養(yǎng)化、農產品硝酸鹽含量超標等問題，大量施用農藥導致許多非靶標生物死亡，農藥殘留危害人類健康等。

從理論上講，農田使用化肥、農藥的負面經濟價值應當是指化肥、農藥對土壤、水體、空氣的污染給人類福利帶來的損失，如飲用水源污染影響人們身體健康，農田有益昆蟲和鳥類死亡導致生物多樣性降低等。但是，受資料所限，采用這種方法進行評價的可行性較小。因此，本研究采用如下方法進行估算：

式中，V_p是指施用化肥/農藥的負面經濟價值；M是化肥/農藥的用量，r為化肥/農藥的利用率；p為化肥/農藥當前價格。

對于我國各地化肥利用率問題，本文采用陳同斌等人的研究結果［9］。其主要結論為：目前全國平均化肥利用率為34.17%，其中高施肥量區(qū)為27.39%，中施肥量區(qū)為36.04%，低施肥量區(qū)為39.83%。對于我國農藥的利用率，本文根據(jù)一些文獻資料以及農戶調查資料進行估算，取農藥利用率為35％。

結果表明（見表6），我國每年未被作物吸收而直接形成環(huán)境污染的化肥量高達2 840.88×10⁴t，直接形成環(huán)境污染的農藥量為86.14×10⁴t，這些白白浪費掉的化肥和農藥所造成的直接經濟損失高達每年1 175.63×10⁸元。在各生態(tài)區(qū)中，黃淮海和長江中下游地區(qū)化肥和農藥的污染狀況最為嚴重，這里同時也是我國農業(yè)的精華所在。

1.8 小 結

各生態(tài)區(qū)農田生態(tài)系統(tǒng)的服務功能價值如圖1、圖2所示。從總服務價值來看，長江中下游地區(qū)和黃淮海地區(qū)較大，二者合計高達每年10 040×10⁸元，占我國農田生態(tài)系統(tǒng)每年提供的總服務價值的52.5%，青藏高原、內蒙古和新疆較小，西南、華南、東北和黃土高原居中；從單位面積來看，華南、長江中下游、黃淮海和西南地區(qū)較大，內蒙古、東北、青藏高原和黃土高原較小。

從全國總體農田服務功能的價值來看（見圖3），我國農田生態(tài)系統(tǒng)每年提供的總服務價值為19 121.8×10⁸元，其中，直接農產品生產的價值為14 870.1×10⁸元，占總價值的77.8%，間接的調節(jié)服務功能的價值僅占22.2%。在各項環(huán)境功能中，農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)不僅具有正項的環(huán)境服務功能，同時還具有負面的環(huán)境破壞作用。每年由于對水資源的消耗和由化肥、農藥形成的環(huán)境污染給人類福利造成的損失達3 212.3×10⁸元。從單位面積農田服務價值來看（見圖4），每年提供的服務價值為18 960.6元/hm²。其中，農產品生產的價值為14 788.7元/hm²，其它服務價值為4 171.9元/hm²，由于灌溉和化肥及農藥的使用，農田每年給人類福利造成的損失為3 185.2元/hm²。

2 討 論

（1）我國農田生態(tài)系統(tǒng)目前多為單種連片種植和多年連作，這使農田內物種的豐富度很低。因此，本文忽略了農田維持生物多樣性的功能。此外，農田生態(tài)系統(tǒng)還具有一定的科研文化和旅游價值，這主要體現(xiàn)在農業(yè)耕作方式承載著人類改造自然和征服自然的印記，特別是中國傳統(tǒng)農業(yè)中的間套復種和多種多樣的水土保持措施等，在世界農業(yè)文明史上占有重要地位。近年來在我國大城市郊區(qū)觀光農業(yè)的迅速發(fā)展，使農田的美學旅游價值得以體現(xiàn)。受資料和研究方法所限，本文未對這些功能進行計算，因此本文的計算結果應當比實際值偏低。

（2）有關研究結果顯示，中國森林生態(tài)系統(tǒng)每年提供的服務價值為14 060.05×10⁸元/a，其中，直接服務價值（林木產品和休閑旅游價值）為2 519.45×10⁸元/a，僅占總服務價值的17.9%［8］；中國草地生態(tài)系統(tǒng)每年提供的服務價值為1 497.9×10⁸美元/a，其中直接服務價值（食物、原材料和娛樂文化價值）為298.2×10⁸美元/a，僅占總服務價值的19.9%［10］。可見，與森林和草地相比，農田的直接服務價值所占比重遠遠高于森林和草地。從單位面積服務價值來看，農田為每年18 960.6元/hm²，森林為8 842.7元/hm²，草地為2 995.8元/hm²。簡單的對比表明，農田的服務功能要遠遠高于森林和草地，農業(yè)墾殖并沒有使人類所獲得的總福利降低。

（3）隨著農業(yè)發(fā)展，農業(yè)對環(huán)境的破壞功能日漸顯著。在許多生態(tài)脆弱地區(qū)，農業(yè)耕作導致的水土流失、土地荒漠化和生物多樣性降低等后果甚至要大于其對人類提供的福利。從長期來講，這必然影響到社會經濟的可持續(xù)發(fā)展。如何在保持農業(yè)生產基本穩(wěn)定的基礎上，有效地控制其對環(huán)境的破壞作用，是當前面臨的一個重要課題。

（編輯：溫武軍）

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