稻田生態系統多功能價值評估研究

聶佳燕， 向平安， 張 俊

（1. 湖南農業大學生物科學技術學院，湖南 長沙 410128；2. 湖南農業大學園藝園林學院，湖南 長沙 410128；3.常德市農業科學研究所，湖南 常德 415000）

1 前 言

中國是世界上最大的水稻生產國，擁有全球最大的稻田生態系統。但近些年來，人們只注重稻田的糧食生產價值，而忽略了稻田生態的生態價值，如水調節、凈化空氣、消納廢棄物、維持生物多樣性和農村景觀等服務功能，使得稻田生態系統遭受破壞，導致稻田環境退化、產量降低。

湖南種植水稻歷史悠久，是我國最重要的水稻主產區，水稻的播種面積和總產量都約占全國的1/3，可見湖南稻田生態系統在我國稻田生態系統中具有很強的代表性和典型性。

由于缺乏對稻田生態系統多功能性價值的全面評估，政府也還未制定出科學的保護稻田生態系統的經濟補償政策，所以，為了實現稻田生態系統的可持續經營，保障糧食安全，筆者以湖南省稻田生態系統為例，研究稻田生態系統的多功能性價值，為制定全國稻田生態系統保護政策及多功能評價提供參考依據。

2 稻田生態系統的多功能性價值

稻田生態系統多功能性價值包括使用價值和非使用價值兩部分。使用價值包括直接使用價值（農產品、景觀、游憩、科研、教育等可直接消費的產出效益）、間接使用價值（水循環控制、環境負荷控制等功能價值）；非使用價值包括遺產價值和存在價值；還有一種選擇價值，又叫潛在使用價值，它既可歸為使用價值，也可歸為非使用價值。多數研究認為，當農業生產水平較低時，其多功能性價值主要是正面的；當生產水平很高時，其價值可能為負。這些負面價值也稱外部成本或環境成本。

稻田生態系統是一種半自然，具有經濟、生態和社會功能的復合生態系統，具有目的性、高效性、波動性、脆弱性、人為性、開放性等特點。稻田生態系統的特點決定了它的服務功能與自然生態系統相比，具有動態性、非自律性、可調節性和不確定性的特點。

2.1 稻田生態系統的服務性功能

2.1.1 糧食生產 稻谷生產是稻田生態系統的首要功能，稻谷總量占中國糧食生產量的37%。另外，稻田生態系統還生產秸稈等農副產品。稻田生產對維護中國糧食安全和國家的穩定起著舉足輕重的作用。

2.1.2 蓄水防洪 稻田四周筑埂以儲存雨水或灌溉水，似小型水庫，具調蓄洪水、減輕洪水災害的防洪功能。Shimura根據稻田對洪水的調節作用，于20世紀80年代最早提出了稻田的防洪功能。黃璜估算湖南稻田在6月底～7月中旬，以蓄水20 cm計算，可形成蓄存5.34×l09m3水資源的巨大隱形水庫，起著蓄水抗洪的功能。

2.1.3 涵養水源 水稻栽培經常保持田面一定的水深，部分的水會經由排水道匯聚到河流，部分水因滲透起到回灌地下水的作用，具有安定江河水流和補充地下水兩項水資源涵養功能。Mitsuno的研究證明了水稻灌溉對日本Nobi平原的地下水補給的重要性。

2.1.4 調節氣溫 水稻田因具大范圍持水與蒸發功能，故有大氣調節、降低氣溫的功效，從而調節周邊區域的氣溫和濕度，改善稻田及周邊人居環境小氣候。MRI于2001年報道，日本稻田夏季期間，可調節氣溫下降，用替代成本法換算空調電費，其經濟價值為24.86億人民幣。韓國夏季稻田平均蒸發3.35mm/天，整個炎熱夏季共蒸發450mm，以替代成本法換算相當于可降溫的價值達873億人民幣元。

2.1.5 凈化水質 稻田持水后經土壤微生物的作用，可將水體營養物質加以分解，同時又具有物理沉淀作用，可降低水體的BOD和SS等。另外，水稻的根區效應將O2傳輸至根部，使周圍土壤成為好氧區，促進營養物質分解消耗，進一步達到水質凈化的效果。林英杰的研究表明，臺灣關渡自然公園稻田的一期作物和二期作物對BOD、COD、SS的去除效果分別為15.24、23.51 、133.75 kg/hm2和18.90、29.17 、165.93 kg/hm2。

2.1.6 凈化空氣 稻田生態系統中的水稻進行光合作用，吸收CO2轉換成O2，從而起到凈化空氣的作用。同時，也能減少溫室氣體排放，有助于降低環境溫度。研究表明，稻田生態系統還可以吸收大氣中的有害氣體，對SO2和NO2的吸收能力分別為6.97和13.64 kg/hm2·年。

2.1.7 保持水土 平地稻田和坡地稻田，均具有滯洪沉沙的功能，可以有效地防止降雨沖刷引起的水土流失，菲律賓的水稻種植能夠有效地緩解土壤侵蝕就是典型例證。在日本重質粘土地區的研究也表明，水稻種植對防止山體滑坡有一定的作用。

2.1.8 保護生物多樣性 稻區生物多樣性指該區域各種生命形式的資源總和，包括遺傳多樣性、物種多樣性、生態系統多樣性及與此相關的各種生態過程。稻田是野生動物的棲息場所，稻田是少數能提供水鳥在濕地棲息的農業生態系統之一。

2.1.9 游憩、美學、文化、科學、教育等功能 稻田生態系統所形成的獨特、優美的自然景觀，可為公眾提供休閑娛樂的場所，且具有普及農業知識、開展自然環境教育、傳播文化和習俗等多方面的社會文化意義。

2.2 稻田生態系統存在的副作用

2.2.1 農用化學品使用對環境的破壞 農用化學品（包括化肥和農藥）的投入在增加水稻產量的同時，也產生了一系列環境問題。農藥過量使用會污染水源、污染空氣、破壞生物多樣性和影響人體健康；化肥過多使用會造成水體富營養化、污染地下水源和影響人體健康等危害。

2.2.2 溫室氣體排放 稻田生態系統具有凈化氣體功能的同時，稻田土壤也排放CO2、CH4和N2O等溫室氣體。稻田耕種期間，除了水層、土壤表層有氧化層外，其余均為無氧狀態，有機質在無氧環境被微生物分解成低分子物質，在厭氧的甲烷細菌作用下進一步還原成CH4。CH4是溫室氣體之一，其增溫效果是CO2的21倍，過多的CH4釋放會對全球氣候變化造成影響。另外，稻田水分落干期間是N2O排放的高峰期，有研究表明約占水稻生育期排放總量的87.5%～98.65%。

2.2.3 水資源消耗 稻田灌溉導致水資源的消耗，2003年中國總用水量5 320×108m3，其中農業用水占64.5%。有研究表明，中國農田生態系統每年需要灌溉水量1 741.46×108 m3，價值高達2 037.52×108元；長江中下游、華南和黃淮海地區是中國農業消耗水資源最多的地區。

3 稻田生態系統多功能性價值評估方法

3.1 價值評估的主要方法

對于稻田生態系統多功能性價值評估，目前尚無公認的標準與方法，主要采用經濟學評價方法和能值分析法。經濟學評價方法可分為3大類：市場基礎評估技術、代理市場評估技術以及模擬市場評估技術。對稻田生態系統直接利用價值主要采用市場價值法、影子價格法、條件價值法和旅游成本法；間接利用價值主要運用影子工程法、損失成本法、機會成本法和防護支出法；選擇價值、遺產價值和存在價值主要應用條件價值法。

能值分析是源于生態學中的能量分析，從系統生態學原理發展起來的。這種方法的特色是將生態系統與人類社會系統置于同一系統中思考，同步考慮系統中所有生產者-消費者-分解者之間與系統外的整體能量流動，以太陽能值來表示其價值。

3.2 評估體系存在的缺陷

稻田生態系統是使用價值和非使用價值的有機統一體。以前，對稻田生態系統的研究主要集中在如何提高生產功能，忽略了對稻田生態系統諸如養分循環、溫室氣體排放等一系列微觀生態過程的定位動態監測，導致在評價稻田生態系統多功能性價值時缺乏不同研究區域的適當參數，這一問題還需長期研究才能解決。

稻田生態系統多功能性價值評估的指標不夠全面，缺乏統一標準。采用不同的指標體系，所獲得的結果也不盡相同。在評價方法上，對各種方法的使用范圍研究不夠，選擇的隨意性較大。對同一種功能，采用不同的方法，所得結果的差距有時較大。

稻田生態系統多功能性價值的評估雖然取得了一些結果，但基本上是靜態的。而且，如何將這些結果與稻田生態系統保護的經濟補償措施聯系起來，還有待進一步研究。

[1] 陳秋珍，John Sumelius. 國內外農業多功能性研究文獻綜述[J]. 中國農村觀察，2007，3：71-79.

[2] 尹 飛，毛任釗，傅伯杰，等. 農田生態系統服務功能及其形成機制[J]. 應用生態學報，2006，17（5）：929-934.

[3] 劉鳴達，黃曉珊，張玉龍，等. 農田生態系統服務功能研究進展[J]. 生態環境，2008，17（2）：834-838.

[4] 謝高地，肖 玉，魯春霞. 生態系統服務研究：進展、局限和基本范式[J]. 植物生態學報，2006，30（2）：191-199.

[5] 林英杰，張文亮. 關渡自然公園水稻田生態經營之環境與教育經濟效益分析[A]. 水稻田農業多樣性技能研討會論文集[C]. 臺中，2005. 255-270.

[6] 向平安，黃 璜，燕惠民，等. 湖南洞庭湖區水稻生產的環境成本評估[J]. 應用生態學報，2005，16（11）：2187-2193.

[7] 向平安，周 燕，江巨鰲，等. 洞庭湖區氮肥外部成本及稻田氮素經濟生態最佳投入研究[J]. 中國農業科學，2006，39（12）：2531-2537.

[8] 孫新章, 周海林, 謝高地. 中國農田生態系統的服務功能及其經濟價值[J]. 中國人口資源與環境，2007，17（4）：55-60.

[9] 蔡明華，林尉濤，何逸峰，等. 日本、韓國與臺灣水稻田生態多樣性技能評價比較[A]. 水稻田農業多樣性技能研討會論文集[C]. 臺灣：2005：1-15.