农业生产正外部性环境价值评估及其提升研究——以湖南省为例

周镕基，吴思斌，皮修平

（1. 衡阳师范学院经济管理学院，湖南 衡阳421002；2. College of Business, University of Texas Rio Grande Valley,

Edinburg, Texas 78541, USA）

农业生产正外部性环境价值评估及其提升研究
——以湖南省为例

周镕基1, 2，吴思斌2*，皮修平1

（1. 衡阳师范学院经济管理学院，湖南 衡阳421002；2. College of Business, University of Texas Rio Grande Valley,

Edinburg, Texas 78541, USA）

从经济学视角对水稻主产区湖南农业生产外部性环境价值进行评估，有助于重新审视类似区域现代农业全面价值。运用揭示偏好法和陈述偏好法等环境经济学价值评估方法，对2014年湖南农业（狭义种植业）生产产生的正外部性间接价值进行评估，探讨农田生态系统正外部性环境价值及其提升策略。结果表明，农业生产正外部性价值（间接价值）包括有固碳释氧、涵养水源、维持营养物质循环、净化大气与土壤保持等5项功能。2014年湖南农业生产正外部性价值共计271.57亿元，占当年种植业GDP（直接价值）的13.44%。其中固碳释氧、涵养水源、维持营养物质循环、净化大气与土壤保持等5项功能正外部性价值分别为79.62、63.86、62.82、5.03和60.24亿元。研究结果深化了人们对农业全面价值的认识，从宏观视阈为国家农业政策和补贴提供依据。因此，提升农业外部性价值要以供给侧改革为契机，为新型农户提供信息与现代技术，为传统循环农业模式现代化改造提供政策支持，开辟多功能农业经营的新路径。

农业生产；外部性；环境价值；评估；农业价值提升；湖南省

农田生态系统外部性环境价值是农业价值的重要组成部分，它既具有正外部性价值又具有负外部性价值。从其评估难易程度来看，包括直接价值（较易用货币衡量）和间接价值（较难用货币衡量），具有外部性与公共品特征的农业非经济品产出表现为间接价值[1]，其成本与价值很难通过市场体现[2-3]。因此，从经济学视角全面评估农业生产外部性产生的直接环境与间接环境价值[4]，解锁农业发展中出现的路径依赖是我国农业发展重大而紧迫的命题，可为农业生产主体外部性内在化提供经济理论支撑，达到全面评估农业生产价值和深化认知农业系统功能的作用，进而从宏观视阈为国家农业政策和补贴提供依据[5-6]。

传统经济学方法很难全面衡量农业生产和生态的外部性价值，根据国外Costanza等[7]、Bateman 和Willis[8]、国内杨友等[9]对农业生产与生态功能价值评估的研究，可将相关评估方法归为3类：一是直接市场评估法。最常用且较好理解的就是市场价值法；此外，还包括重置成本法和生产率变动法等。二是揭示偏好法。环境变化导致人们市场选择改变，从而间接推测出费用支出变化的值，包括旅行成本法、享乐价格法、市场成本法与效益转移法等。三是陈述偏好法，即用一个假定的市场，通过调查和技术手段等推测出环境资源的间接市场价值，通常包括条件价值评估法、条件选择评估法、群体价值评估法。国外流行的上述评估方法，目前在我国也开始受到重视。迄今国内外分别从物理量与价值量探寻了农业生产正外部性价值[10-11]，为农业生态系统服务功能经济价值评估提供方向和有力参考[12]。

本文重点将从狭义农业（种植业，包括水田与旱田，若无特指下文用农田表示）来评估农业生态系统正外部性价值，其不仅表现在生态服务功能带来的环境改善方面的价值，也表现在产品服务功能带来的社会保障方面的价值部分，本文研究前者。本文以湖南（水稻主产区）为研究区域，主要聚焦农业生产正外部性环境价值，以分析现代农业发展的正外部性为重点，全面分析农业的生态价值，深化认知农业的系统功能，以期深化人们对我国南方以水稻为主产区的农业生态系统环境价值的全面认识，从宏观上为国家农业政策和补贴提供决策参考。

1 农业生产外部性环境价值评估的紧迫性

农业生产的外部性是指农业生产主体行动过程中某些成本或效益不在其考虑范围内，从而导致农业生产效率失真，不考虑农业生产正外部性补偿将影响农业生产主体的积极性；不付费的负外部性则助长农业染污。通过现代农业正外部性定量研究可发现隐藏在农业生产背后的巨大间接价值；通过强化现代农业负外部性研究，可发现以科技助推的“石油化学农业”是以农业化肥、农药、地膜等大量使用为特征，它严重破坏了生态环境，从根本上损害了农业可持续发展。因此，对现代农业基本特征的认知进行重新审视，使之做到经济、生态、社会效益相统一，具体而言，农业生态系统全面价值综合评估主要体现在两个方面。

一是现代农业生产带来了负外部性环境损耗。传统农业是契合“天人合一”的可持续发展农业，但因其产量与效益低而难以为继；现代农业改变了传统农业的这些缺陷，但高投入、高污染等特征如影随行，其发展带来环境正外部性的同时，也造成了诸如 “镉大米”、“问题奶”等食品安全问题和农业面源污染、土壤板结等系列生态环境破坏问题，这充分说明了全面评估除农业经济功能之外的其它功能价值、解锁当前农业发展路径依赖的重要性与紧迫性。二是现代农业生产带来了正外部性环境价值。农业生态系统服务功能价值不仅具有农产品产出的直接价值，还具有固碳释氧、涵养水源、大气净化、土壤保持和营养物质保持等多种间接功能价值，从农业生态系统服务功能的多样性来看，必须全面考虑上述各个功能的价值，才能为农业摆脱弱质低效开辟新路径。

本文重点研究种植业的多功能性及其正外部性间接价值，其具有的功能主要包括：固碳释氧功能、涵养水源功能、大气净化功能、土壤保持功能和营养物质保持功能等，并体现出相应的价值。农业生产正外部性环境价值可在农田、林地、草地和水域等领域得以体现，由于农田是农业生产中外部性价值重要一环，本文将重点评估农田生产中不易被觉察的正外部性环境价值，可强化人们对农业非经济价值的认识，开辟提升农业价值的新途径。

2 评估方法

传统农业所产生的外部性价值评估大多从生态环境科学或农学角度进行，对水稻主产区正外部性环境价值评估不多，本文将从生态学、环境经济学与农学联合视角，运用直接市场价值法、揭示偏好法和陈述偏好法等方法，把研究重点放在农业外部性间接价值定量评估方面。与直接价值不同，间接价值因其难以计价，给评估带来一定难度，但研究视角与意义独特，具体从5个主要功能对水稻主产区湖南的农业生产环境正外部性进行间接价值评估。

2.1 农业固碳释氧价值的评估方法

农作物通过光合作用能起到固定碳素与释放氧气等正外部性功能与作用，即固碳释氧功能。评估固碳释氧功能价值可运用替代成本法，即农作物与浮游植物等通过光合作用释放O2和固定CO2的数量，计算出农田生态系统固定C和释放O2量，再通过替代成本法来评估其相应的经济价值[13]。具体计算方法：根据光合作用方程，植物每生产干物质1 g就能固定1.63 g CO2；同理，植物每生产1 g干物质，就可释放1.19 g O2。评估农业生产所固定CO2正外部性价值可采取造林成本法，其市场价格一般取260.90元/t。也有采用碳税率法，以碳税制抑制CO2等气体的排放，然而不同国家的碳税不同，如瑞典为150美元/t，挪威为227美元/t，而法国则不到50美元/t。因差距较大，本研究采用造林成本法，取值260.90元/t。释氧成本采用工业成本法，取400.00元/t[14]。计算公式为：

式中：V表示农田生产所带来固碳或制氧功能的价值，Qi表示不同农作物的年净生物量，C为固碳释氧的成本，ri为与之对应的固碳与制氧系数，Bi为农作物的经济产量，fi为相应的经济系数。其中水稻、玉米、小麦、薯类、油料、大豆和甘蔗经济系数fi分别取 0.40、0.46、0.35、0.75、0.30、0.20和0.45，固碳与释氧系数r1与r2分别为0.4448和1.19[15]。

2.2 农业涵养水源价值的评估方法

涵养水源是农田（含旱地与水田）重要生态功能之一，防洪作用明显。南方水田主要为水稻田，其田埂可起到暂时储水功能，特别是在大雨和暴雨来临之时，能起到缓解洪水、削减洪峰的作用，可减轻或阻止洪水造成巨大损失。种植农作物的旱地，其土壤构造有助于在大雨或径流突然到来时储存水分，其防洪分流功能不容忽视。

对水田涵养水源功能价值的评估，可用建造一座相当于其储水量大坝所需要的成本来替代；同理，旱地土壤空隙的防洪功能亦可用建造大坝需要的成本替代。农田中水田与旱地土壤的蓄水量，可通过其耕地面积和相应的土壤厚度、含水率估算出来。土壤含水率是以取样的方式获取各地方多个样本土壤配方，再通过实验室分析其含水率，建立科学的统计推断模型，估算出土壤含水率具体数值[16]，然后利用替代工程法进行评估。农田生态系统涵养水源计算方法为：

式中：R表示农田生产所带来的涵养水源功能价值，W1是农田中水地与旱地土壤发挥防洪作用时的总蓄水量；W2代表水田在防洪时调节水分总量；C为建造大坝蓄水所要的成本。

2.3 营养物质保持功能价值的评估方法

农田生态系统营养物质主要在生物与土壤之间进行。农田作物凋落物比率通常较小，因此农田营养物质维持功能的价值以土壤蓄集养分为主。在评估方法上本文将采用较流行的生物库持留法。生物库持留法以植被或农作物分布面积、类型及相应的土壤容量作为评估基础，然后利用土壤表层营养物的含量，评估出农作物持留的营养物质总量。根据相关文献，本文有机质价格取513元/t[17]，进而评估出农田营养物质保持价值。农田营养物质维持功能价值计算方法为：

式中：S表示农田营养物质保持功能的价值；CN为不同类型土壤累积N的数量；CP为不同类型土壤累积P的数量；CK为不同类型土壤累积K的数量；P1表示化肥价格均值；P2代表有机质价格，Cq为不同类型土壤有机质总含量。

2.4 大气净化功能价值的评估方法

农田种植的农作物能吸收、化解多种具有大气污染的物质，可达到净化空气的目的。如农作物吸收空气中对人危害大的二氧化硫（SO2）和二氧化氮（NO2）。马新辉等[18]研究结果显示，水稻等多种农作植物在减少污染与净化大气等方面作用明显，其净化价值不容忽视。在具体价值评估上，农作物净化吸纳不同污染物的具体参数不易确定，本文采用的稻田吸纳不同污染气体量参数以马新辉等[18]研究为参考：SO2吸纳量为45.00 kg/(hm2·a)，HF吸纳量为0.57 kg/(hm2·a)，NO2吸纳量为33.00 kg/(hm2·a)，滞尘吸纳量为0.92 kg/(hm2·a)。其他农作物吸纳量方面，SO2吸纳量为45.00 kg/(hm2·a)，HF吸纳量为0.38 kg/(hm2·a)，NO2吸纳量为33.50 kg/(hm2·a)，滞尘吸纳量为0.95 kg/(hm2·a)。

2.5 土壤保持功能价值的评估方法

合理的农业生产活动能有效保持水土，覆盖农作物的地表可减轻风蚀、水蚀发生，湖南农民在长期农业实践中积累了大量水土保持经验，农田土壤保持功能价值不容忽视。土壤保持功能价值评估的基础是农田土壤保持量，然后再评估农田减轻土地废弃、减少泥沙淤积与降低土壤肥力损失等方面价值。农田土壤保持量计算方法为：

式中：Qs表示农田土壤保持量；A为农田面积；Ep为农耕地潜在侵蚀模数；Er则为现实侵蚀模数。影响Ep的因素较多，如地形、土壤与降雨等；影响Er的主要因素有农作物种植方式及耕地水利设施等，本文以土壤保持的平均值来评估Ep-Er的数值。农田保持土壤价值的评估方法选择上，将综合采用影子工程法（替代工程法）与机会成本法进行；评估数据来源于湖南统计信息网与湖南2015年统计年鉴。

减少土地废弃功能价值的评估。通过机会成本法可评估出被废弃土地带来的损失，从机会成本角度看，减少土地废弃损失实际上就是增加了其价格，计算方法为：

式中：Es表示减少土地废弃所带来的价值（元/a）；Ac表示土壤保持量（t/a）；H则为耕地表层土壤厚度（m），相关研究其值为0.60 m；ρ表示土壤容重（g/cm3），取1.35 g/cm3；B在此处表示单位面积耕地的年均收益。

2.2 3组术前、术后血红蛋白的比较 A、B、C 3组血红蛋白术后各时点均较术前明显升高，3组间术后3个月随访血红蛋白差异无统计学意义(P>0.05)，术后6、12个月B、C组血红蛋白明显高于A组，3组间差异有统计学意义(P<0.05)。见表3。

3 结果与分析

3.1 固碳释氧功能价值分析

湖南农田生态正外部性固碳释氧价值共79.62亿元，其中固碳价值15.60亿元，释氧价值64.02亿元（表1），后者明显大于前者。从不同农作物的固碳释氧价值来看，水稻为62.38亿元，占78.35%，可见水稻主产区湖南不仅为国家提供了粮食保障等直接价值，还为环境正外部性间接价值提供了巨大贡献；薯类和玉米的相应占比为6.98%和6.46%，前三者间接价值集中度为91.79%；而小麦的相应价值占比很少，这反映了水稻与非水稻主产区域在生态服务功能间接价值方面的巨大差异。固碳释氧价值在本文评估的5项环境正外部性间接价值中最高，占29.32%，为农业全面价值评估提供了实证基础。

表1 2014年湖南省主要种植作物固碳释氧价值Table 1 Carbon f xation and oxygen release value of principal crop farming in Hunan in 2014

3.2 涵养水源价值分析

综合国内贾军梅等[14]相关研究，本文取水库蓄水成本为0.67元/m3；耕地水分保持均值80.21 t/(hm2·a)；此外，大雨和洪水到来时水田能起到暂时调蓄洪水的作用。根据湖南水田的实际情况与相关研究显示，水田（湖南主要是水稻田）蓄水高度可达0.2 m，本研究取0与0.2中间值0.1 m，根据水田面积与蓄水高度差值，水田涵养水源功能价值就可评估出来。2014年湖南省耕地面积415.32万hm2，水田面积310.00万hm2，由此可计算出湖南2014年农田生态系统涵养水源功能价值为63.86亿元；在本文评估的5项环境正外部性间接价值中占23.52%，仅次于固碳释氧价值。与旱地农作物相比，以水田为主的水稻主产区湖南涵养水源正外部性价值大，这也是南方农田生态系统服务价值突出特征。

3.3 营养物质保持功能价值分析

利用土壤普查相关数据和人地系统主题数据库，可得到湖南一等、二等和三等耕地数量分别为333.84、81.61和17.67万hm2，另外，不适宜进行农耕土地为6.23万hm2；其中一等土地与二等土地占了耕地总量的94.60%，三等地占的比例较少，不宜耕地数量不属于本文研究的内容。因此，利用一等与二等耕地面积来估算N、P、K和有机质的含量，农田全氮、全磷、全钾分别为0.11%、0.06% 和1.82%[16]，有机质含量在3%-4%之间，本文取有机质中间值来评估农田营养物质保持功能价值。根据前述公式（3），利用上述各项基础数据，得出2014年农田营养物质保持功能价值（间接价值）约为62.82亿元；在本文评估的5项环境正外部性间接价值中占23.13%，此价值在农田生态系统占重要地位。以上结果也表明，尽管农业生产带来了负外部性，但其正外部性环境价值大，对农田生态系统土壤保护起到了有效作用。

3.4 大气净化功能价值分析

3.5 土壤保持功能价值分析

2014年湖南耕地面积415.32万hm2，水田面积310万hm2。没有植被保护的土壤侵蚀深度区间为15.0-35.0 mm/a，侵蚀模数为150-350 t/(hm2·a)，本文取土壤侵蚀深度和侵蚀模数的中值来评估土壤保持量（表2）。

表2 2014年湖南农田土壤保持量Table 2 Quantity of farmland soil conservation in Hunan in 2014

根据2014年湖南耕地面积与第一产业增加值（3 148.80亿元），B值取7 581元/(hm2·a)。可评估出2014年湖南农田减少土地废弃功能方面的价值为2.33亿元。

根据不同流域泥沙运动的规律，因土壤侵蚀造成泥沙淤积于水库、江河、湖泊的量约为24.00%，这将会造成其蓄水容量减少，洪涝或干旱出现的可能性加大。根据土壤保持量和水库蓄水成本，利用替代工程法，可评估出2014年湖南农作物因减轻泥沙淤积而带来的价值约1.67亿元。

利用已评估出的土壤保持量数据，根据农田土壤中全氮、全磷与全钾含量和化肥价格，可计算出农田生态系统中土壤N、P、K等营养物质的价值。磷酸二铵中N、P含量分别是14.00%和15.01%；氯化钾中含K是50%。2014年湖南磷酸二铵到站价约为2 900元/t；同年湖南氯化钾到站价约为2 400元/t，则可评估出当年湖南降低土壤肥力损失的价值约为56.24亿元。

湖南农田土壤保持功能价值为上述三项之和，合计为60.24亿元。在本文评估的5项环境正外部性间接价值中占22.18%，略低于涵养水源和维持营养物质循环价值。

综上所述，2014年湖南农田生态的固碳释氧、涵养水源、维持营养物质循环、净化大气与土壤保持等5项正外部性环境价值共为271.57亿元。

4 结论与建议

4.1 结论

通过湖南农田生态系统正外部性环境价值评估可发现，2014年度湖南主要农作物产生的多种正外部性间接价值达271.57亿元，占农业GDP的比重为13.44%（同年湖南农业GDP为2 020.30亿元）。虽然农业生产环境正外部性价值没有计入GDP，但其作用及其引致的价值不容忽视，如正外部性功能中的固碳释氧功能和净化大气功能使人们身体受益，涵养水源功能减轻了自然灾害来临时的各种损失。因此全面认知农业生产的正外部环境价值意义重大，可从宏观上为农业补贴政策提供依据。

本文主要对狭义农业（种植业）生产环境正外部性进行了价值评估，广义农业生产（农林牧渔）正外部性环境价值更大，如经济林固碳释氧功能和净化大气功能的价值就远远大于农作物。同原有农田生态系统服务功能研究相比，本文更注重农业生态环境正外部性间接价值评估，没包括农产品服务价值在内的直接服务价值。以环境评估方法为手段，从经济视角入手研究环境改善方面价值具有一定的指导作用。

4.2 建议

提高农业生态系统服务功能价值要充分提升其正外部性价值与降低负外部性价值，具体途径在于运用“科斯定理”的外部性内在化思路，提高环境友好型新型农户的边际私人收益。

一是以农业供给侧结构性改革为契机，为农业生产外部性价值提升的新型农户提供各种相关支持，以帮助提高边际收益。如加快网络等基础设施建设以助推“互联网+农业”，为绿色农产品认证提供辅导以提高农产品价值。

二要构建有利于“槡基鱼塘”、“果基鱼塘”、“稻渔共长”、“稻鸭共作”等传统循环农业模式进行现代化改造的支持政策与激励机制。此种生态模式相对现代污染型农业而言产量低、利润无保障，新型农户从事高附加值、无污染农业主观上是以逐利为目的。为此，适时的政府扶植政策可从农地流转、农业技术与管理、财税政策、信贷与抵押等入手，并把当前有限的惠农资金与农村财政转移支付转向到这种新型农户中来[19]。大力支持契合“天人合一”之道的生态耕作模式，以充分发挥其正外部性环境价值，可在新建涉农建设项目时，应根据其经营的外部性价值评估作为财税支持依据[20]，激励新型农业经营主体向生态耕作模式发展，具体可借鉴农业文化遗产项目的浙江青田“稻鱼共生”系统的经验和湖南怀化紫鹊界梯田的开发模式。

三是发展有利于农业生产外部性价值提升的多功能农业经营模式。集生产、生活、生态等多种功能于一体的新型农业经营模式，实现了农村一二三产业融合，在美化农村环境的同时实现农业生态系统服务价值提升。如可结合湖南不同区域的具体条件因地制宜地发展山地观光休闲型农业、湖泊观光休闲型农业、林地观光休闲型农业、都市多功能农业等。

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（责任编辑：童成立）

The environmental valuation and promotion of agricultural positive externalities: A case study of Hunan Province

ZHOU Rong-ji1, 2, WU Si-bin2, PI Xiu-ping1
（1. College of Economics and Management, Hengyang Normal University, Hengyang, Hunan 421002, China; 2. College of Business, University of Texas Rio Grande Valley, Edinburg, Texas 78541, USA）

Assessment of valuation from economics perspectives on agricultural production externalities of Hunan Province, a primary rice production area, can aid the evaluation of the full value of modern agriculture in similar regions. This paper applies valuation methods of environmental economics such as revealed preference theory and stated preference methods to estimate the indirect value of positive externalities generated from Hunan’s agriculture industry (specifi cally, crop farming) in 2014. Further, the paper studies the positive external value of farmland ecosystem and explores how to promote such ecosystem. The results show that Hunan’s agriculture produces fi ve positive externalities: carbon fi xation and oxygen release, water conservation, nutrition circulation, air purifi cation and soil conservation. The positive external value sums to 27.157 billion yuan or about 13.44% of total farming GDP in Hunan in 2014. The value of carbon fi xation and oxygen release, water conservation, nutrition circulation, air purifi cation and soil conservation is estimated to be 7.962, 6.386, 6.282, 0.503, 6.024 billion yuan respectively. The fi ndings indicate that people should understand the true value of agriculture in a holistic way. In addition, at the macro level, government may base our results to better design agricultural and subsidiary policies. We conclude that to achieve positive externalities in agriculture, government should take the advantage of supply side reform to provide information and modern technology to the new generation of farmers, to implement policies that support the traditional recycling agriculture model modernization, and to open up a new path of multi-functional agricultural operations.

agricultural production; externality; environmental value; valuation; agricultural value promotion; Hunan Province

F016

A

1000-0275（2017）03-0383-06

10.13872/j.1000-0275.2017.0019

周镕基, 吴思斌, 皮修平. 农业生产正外部性环境价值评估及其提升研究——以湖南省为例[J]. 农业现代化研究, 2017, 38(3): 383-388.

Zhou R J, Wu S B, Pi X P. The environmental valuation and promotion of agricultural positive externalities: A case study of Hunan Province[J]. Research of Agricultural Modernization, 2017, 38(3): 383-388.

国家社会科学基金项目（13CJY086）。

周镕基（1978-），男，湖南永州人，博士，副教授，主要从事农业生态学研究，E-mail: zhourongji@hynu.edu.cn；通讯作者：吴思斌（1963-），男，北京通州人，博士，教授，主要从事农村创业与农村生态研究，E-mail: sibin.wu@utrgv.edu。

2016-10-26，接受日期：2017-03-03

Foundation itteemm:: National Social Science Foundation of China (13CJY086).

Corresponding authhoorr:: WU Si-bin, E-mail: sibin.wu@utrgv.edu.

Receeiivveedd 26 October, 2016; Accepptteedd 3 March, 2017