城郊有機農場生態系統服務評估
——以北京市為例

華野毓,黃甘霖,*

1 北京師范大學地表過程與資源生態國家重點實驗室,人與環境系統可持續研究中心,北京 100875 2 北京師范大學地理科學學部自然資源學院,土地資源與區域發展研究中心,北京 100875

有研究預計至2050 年,世界城市人口將占總人口的66.4%[1]。城市擴張和人口增長對城市周邊的農業區域產生了嚴重的影響[2],包括減少可用農業用地總量,對糧食安全造成威脅等[3- 4]。與此同時,城郊農業被寄予厚望。據估計,都市農業能夠提供世界上20%的食品,以水果和蔬菜為主[5],為糧食安全做出了重要貢獻[6]。除了提供農產品外,城郊農業通過提供采摘和休閑旅游服務進一步滿足了居民的精神需求[7]。在國家政策、經濟利益、農業發展水平和城市化影響的驅動下,我國的城郊農業逐漸升級轉型[8]。

在全球環境危機的背景下,農業生態保護問題得到了越來越多的關注[9- 10]。有機農場在生產過程中遵循自然規律,不使用化學合成的農藥、化肥和生長調節劑等物質,平衡協調種植業和養殖業[11]。有機農場在促進物質循環利用、發揮農業生態系統內生能力、創造宜居環境等方面發揮了重要作用,是實現生態農業的有效模式之一[12]。

環境友好是有機農場最突出的特點,為此,很多研究者從不同角度采用多種方法分析有機農場的環境效益,并與傳統農場進行比較。常用的方法包括生命周期法[13]、層次分析法[14]和能值分析法[15],通過從農副產品的生產過程、研究地、研究對象的特點、能流物質流等角度進行比較,發現有機農場能夠有效地增加土壤有機質含量、減少氮磷流失、提升田間生物多樣性并降低能源消耗[16- 18]。

但是,城郊有機農場的貢獻不止于此。得益于臨近都市的地理位置,城郊有機農場常常同時提供參觀、采摘、餐飲、住宿等休閑服務。游客在觀光的同時,更深入地了解了有機種植的方式,加深了對農業的理解和對自然的連結。在生態系統服務與人類福祉關系的概念框架中[19],將人類從生態系統中直接獲得的惠益劃分為供給服務、調節服務和文化服務。以往研究多關注有機農場生產農副產品的供給服務,和改善環境的調節服務。例如,有研究基于土壤碳固存、溫室氣體排放、生物多樣性和氮磷淋溶指標評估中國2013年有機農業的環境效益為19.21億元[20]。有學者分別評估30家有機與常規板栗園供給服務、調節服務價值,計算生態補償價值為4435元/h2[21]。然而,已有研究對有機農場文化服務鮮有涉及。雖然有研究者針對有機農業綜合評價,提出了包括休閑娛樂、糧食生產、有機質積累、水體調節、氣體調節、廢棄物處理和生物多樣性的生態系統服務價值評估框架[22-23],但還停留在理論層面,相關的案例研究尚不多見。

在此背景下,本研究以全面評估北京市城郊有機農場生態系統服務為目標,分別從供給、調節、文化服務3個方面評估有機農場帶來的惠益。我國正處于快速城市化的過程中,城郊的土地資源既面臨著其他土地用途的競爭,也常常受到生態治理的種種限制。明確城郊有機農場的數量、規模和空間格局,全面清楚地認識其環境惠益和提供的文化服務,為深入理解城郊有機農場提供基礎,有助于進一步提高農業管理的精細程度和城市的可持續性。

1 研究區域與研究方法

1.1 研究區概況

本研究以北京市為研究對象,北京市是我國政治、文化、國際交往和科技中心,總面積16400km2,常住人口達到2154.2萬人[24],發達的經濟水平和龐大的人口基數為發展城郊有機農場提供了良好的經濟基礎和消費潛力。北京地處華北平原西北部,屬典型的北溫帶半濕潤大陸性季風氣候,境內有潮白河等五大水系與密云水庫等85座水庫,豐富的水資源為多種農作物提供了適宜的生長環境,耕地面積為2137.3km2[24]。作為中國最早一批實行都市農業的城市之一,北京市農業已從單純的農副產品生產向就業保障、生態保護、觀光休閑轉變,為分析評估城郊農業生態系統服務提供了良好的基礎。

1.2 評估城郊有機農場生態系統服務

本研究以“千年生態系統”的概念框架為基礎[19],從供給服務、調節服務、文化服務三個方面進行評估(表1)。

表1 北京有機農場生態系統服務框架指標體系

1.2.1供給服務

供給服務考慮農業的主要功能即農副產品供給[25- 26],采用市場價值法[27-28]進行評估,即以有機農場各類農產品的產量為基礎,結合其市場價格估算供給服務價值。

1.2.2調節服務

有機農場不施用農藥,以有機肥代替化肥,這可以降低氮磷流失對水體的污染[29],減少二氧化碳排放[30]和能源消耗[31]。同時,有機農場的耕種方式也會提高土壤碳含量[32- 33]。調節服務方面的貢獻,通過提高土壤碳固持和減少溫室氣體排放、磷流失和節約能源4個指標來體現。農藥化肥方面,北京市水果、蔬菜、谷物和豆類作物平均每公頃化肥使用量分別為168、516、374、265t,農藥使用量為4、6、1.5、1.5t[34- 35],以此作為當量系數估算常規農場在相同種植面積下的農藥化肥使用量。以1t有機肥和化肥從生產到使用全過程中能源利用、二氧化碳、二氧化硫、磷酸根的當量因子估算有機農場相比常規農場的環境效益(表2)[36]。

It is an interesting manuscript on important topic. The paper is well-written.

有機農場能夠提高土壤碳含量,Andreas等人對74項有機與非有機耕作研究對比后發現有機耕作的土壤有機碳含量提升(0.18±0.06)%[37]。在此基礎上考慮到有機農場與常規農場土壤有機碳含量的差異,對我國農田生態系統單位面積生態服務價值當量表中的土壤有機質含量系數進行修正[38]。具體修正系數計算公式如下:

(1)

式中,η為修正系數；A為全國農業土壤碳固存系數；B為北京市農業土壤碳固存系數；C為有機農業土壤碳固存系數。修改后,北京有機農業的土壤碳含量的當量系數為1.52,每公頃土壤形成與保持的單位面積價格為1963.7元。

表2 化肥、有機肥生命周期過程的環境影響

1.2.3文化服務

文化服務從休閑娛樂和宣傳教育兩個方面進行評估。休閑服務價值以北京市有機果園的年采摘收益估算[39]。

(2)

式中,V為有機農場休閑娛樂服務價值量；Qi為第i類農產品的年產量；ηp為采摘量占產量的系數,Pi為第i類農產品的采摘價格；n為農產品種類數目。本研究對26位有機櫻桃、草莓和板栗園的農場主電話訪談了解到有機果園采摘量占產量的5%到10%,本文以平均值7.5%作為采摘量占產量的系數。

教育宣傳方面,北京有機農夫市集不定期舉辦論壇、講座、培訓,介紹有機種植技術,提供農戶生產信息、環境保護和食品健康等教育宣傳課程。這里以2019年開辦市集、講座和培訓的次數進行衡量。

1.3 數據來源

2 結果與分析

2.1 城郊有機農場的基本特征

2018—2019年間,北京市郊區共有271家有機農場。根據農場主要的產品類型可分為果園147家、種植園110家和養殖園14家(圖1)。除北部山區外,有機農場均勻分布在核心區以外的城市近郊和遠郊區縣,水庫附近則更為密集。城郊有機農場種植面積共為1.02萬hm2,以小規模農場為主。其中,種植面積低于10hm2的農場數量最多(55%),其次是10—50hm2的農場(25%)。有機果園、種植園和養殖園在規模上具有一定的差異,種植園的面積往往更小一些(表3)。與北京市農業總面積相比,有機農業的糧食、蔬菜、中藥和果園分別占1.07%、1.46%、32.79%和16.19%(表5)。

圖1 北京城郊有機農場的空間分布格局 Fig.1 Spatial distribution pattern of organic farms in suburban Beijing

2.2 城郊有機農場的供給服務

城郊有機農場生產40類作物(包括13類蔬菜、12類水果,7種糧食、5種經濟作物和4種飼料),2018年總產量5.8萬t(表4)。其中,糧食、蔬菜、中藥和果園分別占北京市農業產量1.49%、1.17%、34.66%和3.84%(表5)。按市場銷售價格折算,供給服務價值為16.12億元。其中,蔬菜、水果、糧食、飼料和經濟作物的供給服務價值分別為4.79億元,9.13億元,0.57億元,0.2億元和1.42億元。有機蔬菜、水果和糧食分別占2018年北京市農業產值的9.14%,21.56%和8.85%(表5)。

2.3 城郊有機農場的調節服務

2.4 文化服務

北京市有機果園面積占有機農場總面積的73.6%,電話訪談中有機果園均提供采摘娛樂服務,根據公式2計算其年采摘娛樂服務價值為1.189億元。其中以有機草莓、櫻桃和蘋果園為主,休閑服務價值分別為2070、1820、1550萬元。

由若干有機農場共同組建而成的北京有機農夫市集[42],是一個自下而上的自發性的組織,通過每周舉辦2—3次的有機農夫市集,提供農戶和消費者面對面的機會。同時,舉辦讀書分享會、二手袋利用活動、廢棄物循環利用等多種活動宣傳保護環境的理念。據統計,北京有機農夫市集自2019年1月至2020年1月共舉辦了120余次市集,開展了50多次線下活動,包括分享有機種植時的經驗和技術,組織學習垃圾分類和舊物利用,舉辦二手物品交換市集、開展食品健康、環境保護讀

表3 北京市城郊有機農場的類型、面積、數量

表4 有機農場作物類型、面積和產量

表5 北京農業和有機農業的面積與產量比

書活動等。其中,影響最大的是與中國人民大學人文與發展學院聯合舉辦的農友大會,與會人數200余人。這些活動不僅幫助農戶銷售產品、使消費者直觀了解到農產品的生產過程、傳播了環境理念,更促進了參與者之間良好的社會關系,有助于增強社會資本和本地感歸屬感[43- 44]。

3 討論

3.1 城郊有機農場文化服務

城郊有機農場提供的文化服務具有重要作用,僅采摘一項活動,2019年就提供了超過1億元的服務價值。除采摘外,很多有機農場也提供餐飲、住宿、團建等其他活動項目。隨著居民對城市周邊地區休閑服務需求的日益增長[45],休閑農業的重要性會不斷加強。并且,已有研究表明文化服務和供給服務間具有協同作用[46],游客在采摘觀光的同時,進一步了解熟悉農場生產種植活動,往往會促進產品銷售,或推動潛在消費者以加入會員等多種方式支持農場的經營。

需要說明的是,受數據可得性的限制,本文未考慮有機農場提供餐飲住宿的情況,也未估算有機農場對吸引返鄉創業、解決就業、吸納當地勞動力方面的貢獻。目前所呈現的文化服務僅包括采摘和宣傳教育兩個方面,是對文化服務極大的低估。有研究表明城市經濟越發達,消費者對有機食品的支付意愿越高[47]。對于大城市而言,城郊有機農場的發展有助于吸引更多人從事農業,并幫助農民增收。

3.2 對于中國城郊有機農業生產的啟示

維持和提升城郊有機農場的生態系統服務,能夠對區域經濟增長、就業、健康和糧食安全等多個方面產生積極貢獻。為了鼓勵環境友好的有機種植方式,國家實行以減免有機認證費用和補貼生產資料開支為主的扶植政策[48]。本文結果表明,城郊有機農場踐行的生態理念及其特殊地理位置,使其在農業生產之外的領域中對居民的福祉起到了重要的作用。在全面理解其生態系統服務價值的基礎上,我國未來可通過更加豐富多樣的方式,對城郊有機農場的建立和經營進行鼓勵和扶植。

4 結論