稻田生态系统多功能价值评估研究

2011-12-21聂佳燕向平安

湖南农业科学 2011年10期

聂佳燕，向平安，张俊

（1. 湖南农业大学生物科学技术学院，湖南长沙 410128；2. 湖南农业大学园艺园林学院，湖南长沙 410128；3.常德市农业科学研究所，湖南常德 415000）

1 前言

中国是世界上最大的水稻生产国，拥有全球最大的稻田生态系统。但近些年来，人们只注重稻田的粮食生产价值，而忽略了稻田生态的生态价值，如水调节、净化空气、消纳废弃物、维持生物多样性和农村景观等服务功能，使得稻田生态系统遭受破坏，导致稻田环境退化、产量降低。

湖南种植水稻历史悠久，是我国最重要的水稻主产区，水稻的播种面积和总产量都约占全国的1/3，可见湖南稻田生态系统在我国稻田生态系统中具有很强的代表性和典型性。

由于缺乏对稻田生态系统多功能性价值的全面评估，政府也还未制定出科学的保护稻田生态系统的经济补偿政策，所以，为了实现稻田生态系统的可持续经营，保障粮食安全，笔者以湖南省稻田生态系统为例，研究稻田生态系统的多功能性价值，为制定全国稻田生态系统保护政策及多功能评价提供参考依据。

2 稻田生态系统的多功能性价值

稻田生态系统多功能性价值包括使用价值和非使用价值两部分。使用价值包括直接使用价值（农产品、景观、游憩、科研、教育等可直接消费的产出效益）、间接使用价值（水循环控制、环境负荷控制等功能价值）；非使用价值包括遗产价值和存在价值；还有一种选择价值，又叫潜在使用价值，它既可归为使用价值，也可归为非使用价值。多数研究认为，当农业生产水平较低时，其多功能性价值主要是正面的；当生产水平很高时，其价值可能为负。这些负面价值也称外部成本或环境成本。

稻田生态系统是一种半自然，具有经济、生态和社会功能的复合生态系统，具有目的性、高效性、波动性、脆弱性、人为性、开放性等特点。稻田生态系统的特点决定了它的服务功能与自然生态系统相比，具有动态性、非自律性、可调节性和不确定性的特点。

2.1 稻田生态系统的服务性功能

2.1.1 粮食生产稻谷生产是稻田生态系统的首要功能，稻谷总量占中国粮食生产量的37%。另外，稻田生态系统还生产秸秆等农副产品。稻田生产对维护中国粮食安全和国家的稳定起着举足轻重的作用。

2.1.2 蓄水防洪稻田四周筑埂以储存雨水或灌溉水，似小型水库，具调蓄洪水、减轻洪水灾害的防洪功能。Shimura根据稻田对洪水的调节作用，于20世纪80年代最早提出了稻田的防洪功能。黄璜估算湖南稻田在6月底～7月中旬，以蓄水20 cm计算，可形成蓄存5.34×l09m3水资源的巨大隐形水库，起着蓄水抗洪的功能。

2.1.3 涵养水源水稻栽培经常保持田面一定的水深，部分的水会经由排水道汇聚到河流，部分水因渗透起到回灌地下水的作用，具有安定江河水流和补充地下水两项水资源涵养功能。Mitsuno的研究证明了水稻灌溉对日本Nobi平原的地下水补给的重要性。

2.1.4 调节气温水稻田因具大范围持水与蒸发功能，故有大气调节、降低气温的功效，从而调节周边区域的气温和湿度，改善稻田及周边人居环境小气候。MRI于2001年报道，日本稻田夏季期间，可调节气温下降，用替代成本法换算空调电费，其经济价值为24.86亿人民币。韩国夏季稻田平均蒸发3.35mm/天，整个炎热夏季共蒸发450mm，以替代成本法换算相当于可降温的价值达873亿人民币元。

2.1.5 净化水质稻田持水后经土壤微生物的作用，可将水体营养物质加以分解，同时又具有物理沉淀作用，可降低水体的BOD和SS等。另外，水稻的根区效应将O2传输至根部，使周围土壤成为好氧区，促进营养物质分解消耗，进一步达到水质净化的效果。林英杰的研究表明，台湾关渡自然公园稻田的一期作物和二期作物对BOD、COD、SS的去除效果分别为15.24、23.51 、133.75 kg/hm2和18.90、29.17 、165.93 kg/hm2。

2.1.6 净化空气稻田生态系统中的水稻进行光合作用，吸收CO2转换成O2，从而起到净化空气的作用。同时，也能减少温室气体排放，有助于降低环境温度。研究表明，稻田生态系统还可以吸收大气中的有害气体，对SO2和NO2的吸收能力分别为6.97和13.64 kg/hm2·年。

2.1.7 保持水土平地稻田和坡地稻田，均具有滞洪沉沙的功能，可以有效地防止降雨冲刷引起的水土流失，菲律宾的水稻种植能够有效地缓解土壤侵蚀就是典型例证。在日本重质粘土地区的研究也表明，水稻种植对防止山体滑坡有一定的作用。

2.1.8 保护生物多样性稻区生物多样性指该区域各种生命形式的资源总和，包括遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性及与此相关的各种生态过程。稻田是野生动物的栖息场所，稻田是少数能提供水鸟在湿地栖息的农业生态系统之一。

2.1.9 游憩、美学、文化、科学、教育等功能稻田生态系统所形成的独特、优美的自然景观，可为公众提供休闲娱乐的场所，且具有普及农业知识、开展自然环境教育、传播文化和习俗等多方面的社会文化意义。

2.2 稻田生态系统存在的副作用

2.2.1 农用化学品使用对环境的破坏农用化学品（包括化肥和农药）的投入在增加水稻产量的同时，也产生了一系列环境问题。农药过量使用会污染水源、污染空气、破坏生物多样性和影响人体健康；化肥过多使用会造成水体富营养化、污染地下水源和影响人体健康等危害。

2.2.2 温室气体排放稻田生态系统具有净化气体功能的同时，稻田土壤也排放CO2、CH4和N2O等温室气体。稻田耕种期间，除了水层、土壤表层有氧化层外，其余均为无氧状态，有机质在无氧环境被微生物分解成低分子物质，在厌氧的甲烷细菌作用下进一步还原成CH4。CH4是温室气体之一，其增温效果是CO2的21倍，过多的CH4释放会对全球气候变化造成影响。另外，稻田水分落干期间是N2O排放的高峰期，有研究表明约占水稻生育期排放总量的87.5%～98.65%。

2.2.3 水资源消耗稻田灌溉导致水资源的消耗，2003年中国总用水量5 320×108m3，其中农业用水占64.5%。有研究表明，中国农田生态系统每年需要灌溉水量1 741.46×108 m3，价值高达2 037.52×108元；长江中下游、华南和黄淮海地区是中国农业消耗水资源最多的地区。

3 稻田生态系统多功能性价值评估方法

3.1 价值评估的主要方法

对于稻田生态系统多功能性价值评估，目前尚无公认的标准与方法，主要采用经济学评价方法和能值分析法。经济学评价方法可分为3大类：市场基础评估技术、代理市场评估技术以及模拟市场评估技术。对稻田生态系统直接利用价值主要采用市场价值法、影子价格法、条件价值法和旅游成本法；间接利用价值主要运用影子工程法、损失成本法、机会成本法和防护支出法；选择价值、遗产价值和存在价值主要应用条件价值法。

能值分析是源于生态学中的能量分析，从系统生态学原理发展起来的。这种方法的特色是将生态系统与人类社会系统置于同一系统中思考，同步考虑系统中所有生产者-消费者-分解者之间与系统外的整体能量流动，以太阳能值来表示其价值。