不同土地经营模式的稻鱼共生系统环境影响评价*

崔文超, 焦雯珺, 闵庆文

(1.中国科学院地理科学与资源研究所 北京 100101; 2.浙江省环境科技有限公司 杭州 311121)

全球气候变化已成为21世纪人类共同面临的重大严峻挑战。中国将提高国家自主贡献力度, 采取更加有力的政策和措施, 二氧化碳排放力争于2030年前到达峰值, 努力争取2060年前实现碳中和。截至2021年5月上旬, 全球已有超过130个国家及地区提出“碳中和”目标。全球低碳绿色转型已经成为世界各国解决环境问题、实现可持续发展的必然选择。针对碳排放的环境影响评价可以为地区和行业低碳转型、实现碳中和目标的路径与决策提供支持, 因此成为当下研究热点。

政府间气候变化专门委员会(IPCC)评估报告显示, 农业生产和土地利用变化产生碳排放已占到人类活动产生碳排放总量的25%, 影响较大。在全球气候变化背景下, 水稻(Oryza sativa)已经成为农作物中温室气体排放的典型代表, 而中国水稻产量占世界水稻产量的28.6%, 中国稻田排放的甲烷约占世界总量的29%。农业碳排放是全球碳排放的重要组成部分, 农业的绿色转型发展是构建绿色低碳循环发展经济体系的重要基础, 也是实现碳中和目标需要探索的重要领域。因此, 研究农业碳排放特别是水稻碳排放问题, 对于我国探索农业绿色转型发展具有重要意义, 而针对碳排放的环境影响评价则能够为减少农业碳排放、促进农业绿色转型发展提供重要参考。

稻鱼共生系统是我国亚热带山区劳动人民在长期稻作栽培经验中形成的, 是我国传统农业系统的典型代表。稻鱼共生系统利用水稻与鱼之间的生态互惠效应, 不仅收获了水稻与鱼, 实现了稳粮提质增收的经济功能, 而且还具有土壤改良、温室气体减排、病虫害防控等多种生态功能。2005年, 位于浙江省的青田稻鱼共生系统被联合国粮农组织认定为首批全球重要农业文化遗产。2013年,被中国农业部(现农业农村部)认定为第一批中国重要农业文化遗产。

稻鱼共生系统在温室气体减排方面的作用, 对于应对气候变化、实现农业绿色转型发展具有重要意义, 为实现农业碳中和提供了一个有效的解决方案。然而, 在快速工业化和城镇化的冲击下, 稻鱼共生系统面临土地抛荒、劳动力大量外流等诸多威胁和挑战。为了应对这些威胁与挑战, 不同地区采取了不同的发展策略, 进而形成了不同的土地经营模式, 这使得稻鱼共生系统的环境影响变化面临极大的不确定性。不同发展策略下的不同土地经营模式对稻鱼共生系统的温室气体减排能力会产生怎样的影响？稻鱼共生系统的环境影响会发生怎样的变化？是否会影响其绿色可持续发展？这些都是值得关注的问题。

本研究以我国第一个全球重要农业文化遗产——青田稻鱼共生系统为研究对象, 选择土地经营模式不同的遗产地核心区方山乡龙现村、辐射区仁庄镇新彭村和小舟山乡小舟山村为研究区, 开展不同土地经营模式下的稻鱼共生系统环境影响评价。研究利用全生命周期法对不同土地经营模式的稻鱼共生系统碳足迹进行了核算, 揭示了不同土地经营模式对稻鱼共生系统温室气体减排能力的影响, 为利用稻鱼共生系统实现农业绿色转型发展策略的制定提供科学依据。

1 研究区概况

青田县位于浙江省东南部, 瓯江流域中下游, 属亚热带季风气候,年均日照时间1664 h,年降水量达1698 mm,年均温度18.6 ℃。良好的自然条件为稻田养鱼提供了天然优势。这种传统农业生产方式在当地已有1300多年的历史并传承至今。稻田养鱼即稻鱼共生, 通过利用水稻与田鱼间的共生互惠关系, 既使水稻丰产、田鱼丰收, 又保护了农田生态环境和生物多样性, 实现了经济、社会和生态效益的统一。鉴于其悠久的历史和显著的生态经济效益, 联合国粮农组织于2005年将青田稻鱼共生系统认定为首批全球重要农业文化遗产。遗产地范围划定为青田县东南部的方山乡, 仁庄镇、小舟山乡等其他进行稻田养鱼的乡镇被划定为辐射区域。

青田县是著名的华侨之乡。自清朝以来, 青田人就将海外移民作为缓解人地矛盾和减轻贫困压力的一种途径。随着经济的不断发展, 青田县海外移民的规模不断扩大, 在省内、省外务工的劳动力人数也在增加, 从而导致青壮年劳动力锐减, 土地抛荒现象日益严重, 影响了青田稻鱼共生系统的可持续发展。为了促进青田稻鱼共生系统的保护与传承,青田县在全国率先建立起每年300万元的农业文化遗产保护基金, 重点在核心区方山乡实施种粮大户补贴政策和稻鱼共生生态补贴政策。同时, 在辐射区其他乡镇积极推动不同的稻鱼共生发展模式。例如, 为仁庄镇新彭村提供现代技术支持, 通过扩大田鱼养殖规模, 以提高稻鱼共生系统的经济产出; 利用小舟山乡小舟山村的梯田景观等特色旅游资源, 大力发展观光旅游, 以促进农旅融合发展。这一系列政策与措施的实行在青田稻鱼共生系统的保护与发展中均发挥了重要作用。

本研究选取位于核心区的龙现村、位于辐射区的新彭村和小舟山村为研究区。龙现村由于位于核心区, 得到大量资金和政策的支持, 其发展策略以遗产保护为核心, 在保护的前提下探索适度利用与发展。新彭村和小舟山村由于位于辐射区, 与龙现村采取的发展策略完全不同, 形成了不同的土地经营模式。新彭村以现代科技为支撑, 突出田鱼养殖的重要性, 田鱼养殖密度和规模不断增加, 目标是“百斤鱼千斤稻万元钱”。小舟山村拥有大面积的连片梯田, 具备打造特色农业景观、发展农旅融合的资源优势, 水稻种植的重要性得到强化, 并在相关政策的支持下开展绿色有机生产。尽管3个区域面临相似的威胁与挑战, 但是采取的是不同的稻鱼共生发展策略, 形成了不同的土地经营模式(表1)。

表1 青田稻鱼共生系统不同区域的不同土地经营模式及其特点Table 1 Land management models and their characteristics in different areas of Qingtian Rice-Fish Culture System

2 研究方法与数据来源

2.1 研究方法

碳足迹是对某一活动引起的或某一产品生命周期内积累的直接和间接的温室气体排放总量, 以CO排放当量(CO-eq)表示。本研究构建基于生命周期评价法的碳足迹模型, 对青田稻鱼共生系统不同土地经营模式下环境影响差异进行评价(图1)。

图1 青田稻鱼共生系统不同土地经营模式的碳足迹核算框架Fig.1 Accounting framework of carbon footprints of different land management models in Qingtian Rice-Fish Culture System

在空间边界上, 稻鱼共生系统碳足迹模型关注发生在稻田范围内的与碳排放相关的过程。在时间边界上, 当地农户大都在立春后开始整地, 加施底肥,以此为起点, 插秧、放鱼苗后, 经历大约5个月的田间管理过程, 包括日常化肥、农药、饲料的投入, 秋分前后农户收获田鱼, 直到10月下旬, 农户在稻田里收割打谷, 以此为终点。收割后的秸秆多被当地农户移出稻田, 用作种植其他作物或蔬菜的肥料, 故不在本研究范围之内。随着农业机械的推广和经营规模的扩大, 农户会使用机械完成整地及稻谷的收割,汽油、柴油的使用也是需要考虑的一部分。

2.1.1 农资投入温室气体排放量计算

农业生产资料投入产生的温室气体排放量计算公式为:

式中: CF是农资投入产生的温室气体排放量[kg(CO-eq)·hm], n为生产资料投入的种类, δ表示第i种生产资料的投入量(kg·hm), m表示第i种生产资料的温室气体排放因子[kg(CO-eq)·kg]。

当地农民在稻田中投放的饲料既有成品饲料,也有小麦、玉米、米糠、稻谷、油菜饼等农家饲料,施用的化肥以氮肥、复合肥为主, 耕地、收割、打谷过程中使用机器以消耗汽油为主。因此, 对于稻鱼共生系统, 农业生产资料投入主要考虑了氮肥、复合肥、农药、小麦饲料、玉米饲料、油菜饼饲料、成品饲料和汽油8种。由于有机肥难以进行相关排放因子的量化, 故在本研究中暂未考虑。

油菜饼主要由油菜籽榨油后的废弃物经过加工、发酵形成, 其蛋白质含量达35%～38%, 是优质蛋白质饲料来源之一, 被广泛用作家畜家禽和水产养殖的饲料成分, 但目前缺乏针对油菜饼生产碳足迹的研究。所以本研究以油菜单位产量碳足迹近似作为油菜饼的碳排放因子。陈中督等运用生命周期法较为全面地对2004-2015年长江中下游地区冬油菜(Brassica napus)单位产量、单位面积生产碳足迹进行了定量分析。根据该研究结果, 本研究选取浙江省油菜年均单位产量碳足迹1.33 kg(CO-eq)·kg作为油菜饼的温室气体排放因子。

水产颗粒饲料生产电耗约为45～50 kWh·t, 能耗水平为0.14 t (标准煤)·(10¥), 消耗1 kg标准煤排放2.493 kg CO。2018年我国水产饲料产量为2211万t, 产值647.1亿元, 折合电耗约为10.5亿kWh,折合标准煤约为91万t, 折合CO为226.863万t, 由此可以得到水产饲料温室气体排放因子为0.103 kg(CO-eq)·kg。

其他农业生产资料投入的温室气体排放因子见表2。

表2 稻鱼共生系统的各项农业生产资料的温室气体排放因子Table 2 Greenhouse gas emission factors of various agricultural production inputs of the rice-fish culture system

2.1.2 生产过程温室气体排放量计算

农业生产过程温室气体排放量计算公式为:

式中: CF是农业生产过程温室气体排放量[kg(CO-eq)·hm], C F是稻田积累的NO的CO排放当量[kg(CO-eq)·hm], C F是稻田积累的CH的CO排放当量[kg(CO-eq)·hm]。

IPCC报告显示, NO是影响全球气候的主要温室气体之一, 单位质量的NO的全球增温趋势是CO的265倍。本研究仅考虑了由于施用氮肥造成的NO排放, 其他原因造成的NO排放暂未考虑。因此, 稻田积累的NO的CO排放当量的计算公式可表示为:

袁伟玲等在2006-2007年进行了连续两年的对照试验, 研究表明稻鱼共生能有效抑制稻田CH排放并显著降低其温室效应。根据该研究结论, 本研究选取2年试验结果的平均值作为稻田积累的CH的CO排放当量, 稻鱼共生系统为4024.5 kg(CO-eq)·hm。

2.1.3 农业生产碳足迹计算

农业生产碳足迹计算公式可表示为:

式中: CF为农业生产碳足迹[kg(CO-eq)·hm],CF为农资投入温室气体排放量[kg(CO-eq)·hm],CF为生产过程温室气体排放量[kg(CO-eq)·hm]。

2.1.4 单位产值碳足迹计算

本研究从经济价值的角度, 对稻鱼共生系统单位产值碳足迹进行了计算, 从而对经济效益和环境效益进行综合评价, 计算公式可表示为:

式中: CF为单位产值碳足迹[kg(CO-eq)· ¥],CF为农业生产碳足迹[kg(CO-eq)·hm], P为单位面积的农业产值(¥·hm)。

2.2 数据来源

2019年7月和2020年8月, 研究团队通过农户问卷调查、关键人物访谈、部门座谈等方式, 在浙江省青田县方山乡龙现村、仁庄镇新彭村、小舟山乡小舟山村开展实地调研。

农户问卷调查以2018年3-10月稻鱼生长周期为时间边界, 涉及到农户基本信息、农业生产方式、农业生产投入与产出情况等多个方面, 用于收集水稻种植面积、田鱼养殖规模、农业生产资料投入、水稻和田鱼产量及产值等数据。在龙现村共调研农户35户, 其中有33户进行稻田养鱼; 调研水稻种植面积13.5 hm, 其中稻田养鱼面积为11.2 hm。新彭村共调研农户23户, 其中有21户从事稻田养鱼; 调研水稻种植面积8.13 hm, 其中稻田养鱼面积为6.23 hm。小舟山村共调研农户21户, 其中有19户农户从事稻田养鱼; 水稻种植面积22.13 hm, 其中稻田养鱼面积为22.07 hm。调研最大程度上覆盖了研究区从事稻鱼共生的农户, 调研农户数量均占当地从事农业生产农户数量的85%以上, 调研水稻种植面积均占当地水稻种植总面积的70%以上。

研究团队对乡镇干部、村干部、技术人员、种植大户、示范基地负责人等10余人进行了关键人物访谈, 详细了解与稻鱼共生相关的种植制度、操作流程、技术要点以及对稻鱼共生面临的威胁与挑战的看法; 对县农业局、农技站等部门进行走访并开展座谈, 收集研究区近5年政府工作报告、村项目统计、稻鱼共生补贴标准、农业产业发展等相关资料。

3 结果与分析

3.1 农业生产资料投入分析

对2018年不同区域农业生产资料投入情况进行了统计分析, 结果如表3所示。从表3可以看出, 在未考虑施用有机肥的情况下, 新彭村和小舟山村氮肥和复合肥的施用量均低于龙现村, 其中小舟山村施用量最低, 其氮肥和复合肥施用量仅为龙现村的14.0%和56.4%。小舟山村肥料施用量较低, 主要是因为小舟山村在大力推广绿色和有机生产; 而新彭村肥料施用量较低, 则与饲料投入量较高有关。研究表明, 在稻鱼共生系统中, 水稻会利用饲料中未被田鱼利用的氮。从表3可以看出, 新彭村不仅使用小麦、玉米、油菜籽等农家饲料, 还大量使用成品饲料。大量的饲料氮为水稻提供了营养, 从而在一定程度上减少了化肥的施用量。从化肥施用比例来看, 3个区域中复合肥的施用量均高于氮肥, 其中小舟山村二者施用比例差异最大, 复合肥施用量是氮肥的13.8倍。

表3 不同区域青田稻鱼共生系统农业生产资料投入情况Table 3 Agricultural production inputs in different areas of Qingtian Rice-Fish Culture System kg·hm-2

在饲料投入中, 小麦饲料在3个区域的使用最为普遍, 小麦饲料小舟山村使用量最高, 玉米饲料仅在龙现村和新彭村使用, 龙现村玉米饲料使用量是新彭村的5.1倍。油菜饼因其在充当饲料的同时具有杀虫功效, 新彭村和小舟山村农户倾向于使用油菜饼作为稻鱼系统的重要饲料, 新彭村使用量最高。成品饲料优点在于营养成分丰富均衡、有效促进鱼的生产等, 成为新彭村农户稻鱼生产过程中主要使用的饲料。在新彭村调查的21户稻田养鱼农户中有19户使用成品饲料, 使用量为2259.4 kg·hm。

除了大量使用油菜饼和成品饲料, 新彭村农户的农药和汽油使用量也明显高于龙现村和小舟山村。在新彭村调查的21户稻田养鱼农户中仅有1户不用农药, 农药投入量是龙现村的19.8倍。汽油使用量达89.3 kg·hm, 是龙现村的2.1倍。不难看出, 在新彭村以扩大田鱼养殖为重点的土地经营模式中, 尽管饲料的大量投入在一定程度上减少了化肥的投入,但是其他农业生产资料的投入都不可避免地增加。

3.2 农资投入温室气体排放分析

利用公式(1)计算得到2018年不同区域稻鱼共生系统农资投入温室气体排放量(表4)。从表4可以看出, 新彭村稻鱼共生系统农资投入温室气体排放量为3761.0 kg(CO-eq)·hm, 高于龙现村[2058.9 kg(CO-eq)·hm], 甚至为小舟山村[1695.4 kg(CO-eq)·hm]的2.2倍。具体而言, 化肥投入温室气体排放中, 龙现村最高[1394.4 kg(CO-eq)·hm], 其次为新彭村, 小舟山村最低, 仅为龙现村的48.0%。农药、饲料、汽油投入温室气体排放中, 新彭村均明显高于龙现村和小舟山村, 龙现村均为最低。其中, 新彭村饲料投入温室气体排放量达到1357.9 kg(CO-eq)·hm, 是龙现村的2.2倍。这与农业生产资料投入分析结果是一致的。

表4 不同区域青田稻鱼共生系统农资投入温室气体排放量Table 4 Greenhouse gases emissions from agricultural production inputs in different areas of Qingtian Rice-Fish Culture System

对农资投入温室气体排放各部分组成的分析表明, 化肥投入温室气体排放在农资投入温室气体排放中所占比例最高, 在3个区域中均超过30%, 龙现村最高, 为67.7%。农药投入温室气体排放在新彭村不仅绝对值最高, 而且占比也最高, 为22.7%, 龙现村和小舟山村则分别为2.1%和11.7%。相比之下, 饲料投入温室气体排放虽然在新彭村的绝对值最高,但占比却为36.1%, 而小舟山达39.0%。其中, 油菜饼饲料投入温室气体排放在新彭村和小舟山村占比均超过20%, 小麦饲料投入温室气体排放在龙现村和小舟山村占比均超过10%, 玉米饲料投入温室气体排放在龙现村占比超过10%。汽油投入温室气体排放在3村中占比均未超过10%。

3.3 生产过程温室气体排放分析

利用公式(2)和(3)计算得到2018年不同区域稻鱼共生系统生产过程温室气体排放量(表5)。尽管龙现村稻鱼共生系统生产过程温室气体排放量最高, 但与新彭村和小舟山村的差别不大。龙现村稻鱼共生系统生产过程温室气体排放量较高的原因主要是NO的CO排放当量较高, NO的排放主要是由施用氮肥造成, 这与龙现村稻鱼共生系统较高的化肥投入量密切相关。因缺乏有效、准确的CH的CO排放当量实地试验数据, 所以本研究参考袁伟玲等的试验结果, 默认3个区域CH排放量均为4024.5 kg(CO-eq)·hm。从构成来看, CH排放量是生产过程温室气体排放量的主要部分, 在龙现村、新彭村和小舟山村中分别占比95.6%、96.6%和98.6%;而NO的CO排放当量占比较小, 其对农业生产过程温室气体排放影响较小。

表5 不同区域青田稻鱼共生系统的温室气体排放量及碳足迹Table 5 Greenhouse gases emissions and carbon footprints in different areas of Qingtian Rice-Fish Culture System

3.4 农业生产碳足迹分析

由公式(4)计算得到不同区域稻鱼共生系统碳足迹。从表5可以看出, 龙现村、新彭村和小舟山村稻鱼共生系统碳足迹分别为6266.7 kg(CO-eq)·hm、7928.6 kg(CO-eq)·hm和5779.1 kg(CO-eq)·hm。由于生产过程温室气体排放量的差异并不大, 农资投入温室气体排放是不同区域稻鱼共生系统碳足迹差异的主要原因。

从图2可以看出, CH的排放量在3个区域稻鱼共生系统碳足迹中占比最高, 均超过50%。复合肥投入产生的温室气体是仅次于CH的第二大温室气体排放来源, 在3个区域稻鱼共生系统碳足迹占比均超过10%。除此之外, 龙现村其他各项所占比例较为平均, 均在5%以下。农药和油菜饼饲料投入产生的温室气体排放是新彭村稻鱼共生系统碳足迹的重要组成。油菜饼饲料投入产生的温室气体排放在小舟山村稻鱼共生系统碳足迹中占比超过5%, 其余各项占比均未超过5%。

图2 不同区域青田稻鱼共生系统碳足迹组成Fig.2 Composition of carbon footprints in different areas of Qingtian Rice-Fish Culture System

3.5 单位产值碳足迹分析

2018年3个区域的水稻及田鱼价格并无明显差异, 按照水稻3.0 ¥·kg、田鱼100.0 ¥·kg计算, 得到3个区域稻鱼共生系统的单位产值(表6)。新彭村水稻产量为7241.6 kg·hm, 略高于龙现村, 比小舟山村高46.2%。新彭村田鱼产量高达1237.6 kg·hm, 是龙现村和小舟山村的3.9倍和6.6倍。当地田鱼的高经济价值提高了稻鱼共生系统的总产值, 而新彭村在田鱼产量上的优势将3个区域产值差距进一步拉大。最终, 新彭村稻鱼共生系统单位产值为145 484.8 ¥·hm,是龙现村和小舟山村的2.8倍和4.3倍。

表6 不同区域青田稻鱼共生系统产量、产值及单位产值碳足迹Table 6 Yields, output values and carbon footprints per unit output in different areas of Qingtian Rice-Fish Culture System

结合碳足迹和单位面积产值, 利用公式(5)计算得到2018年不同区域稻鱼共生系统单位产值碳足迹。从表6可以看出, 龙现村、新彭村和小舟山村稻鱼共生系统单位产值碳足迹分别为0.12 kg(CO-eq)· ¥、0.05 kg(CO-eq)· ¥和0.17 kg(CO-eq)· ¥。这表明,新彭村稻鱼共生系统获得单位产值要比龙现村和小舟山村少排放0.07 kg CO-eq和0.12 kg CO-eq。尽管新彭村稻鱼共生系统碳足迹及其环境影响高于龙现村和小舟山村, 但是单位面积产值远远高于龙现村和小舟山村, 使得其获得单位产值的环境影响小于龙现村和小舟山村。

4 讨论

4.1 龙现村: 遗产保护需要经济与环境效益双赢

龙现村位于遗产保护的核心区, 其土地经营模式以维持传统生产为重点。然而, 近年来受青壮年劳动力流失、土地抛荒、白鹭捕食田鱼造成减产等的影响, 龙现村稻鱼共生系统的保护与传承面临巨大挑战。为此, 青田县自2015年以来采取种植大户补贴政策, 并从2018年开始在龙现村实施稻鱼共生生态补贴政策。受此影响, 龙现村不少农户通过土地流转和土地复垦开展适度规模经营, 全村稻鱼共生面积有所增加。研究表明, 适度规模经营不仅能够解决土地抛荒问题, 而且兼具经济效益和环境效益, 促进了稻鱼共生系统的保护传承与绿色发展。

然而, 与新彭村相比, 龙现村稻鱼共生系统的经济效益仍然较低, 主要受田鱼产量较低的影响。由于位于遗产保护核心区, 龙现村的生态环境质量较高, 在此栖息的白鹭数量连年增加, 对田鱼的捕食也不断增加, 造成田鱼产量下降、农户收益受损。由于产出预期明显低于可接受范围, 农户不得不减少投入甚至不投入以此来减少损失, 又进一步加剧了田鱼产量的下降。除了对经济产出造成影响, 田鱼产量减少也导致稻鱼共生系统的生态互惠机制受到干扰, 使得农户不得不增加肥料投入以促进水稻生长。这是因为田鱼数量的减少导致饲料投入减少、鱼的排泄物减少, 而研究表明饲料和排泄物中的氮对于水稻生长具有重要作用。这在一定程度上也解释了本研究中龙现村的肥料投入显著高于新彭村和小舟山村的原因。田鱼产量下降导致单位产值减少, 而肥料投入增加又导致碳足迹增加, 这使得龙现村稻鱼共生系统单位产值碳足迹较高, 说明其获得单位产值的环境影响较大。

龙现村稻鱼共生系统的维系在一定程度上受到补贴政策的影响, 但是因经济效益不稳定, 这种输血型的保护方式并不利于长久的可持续发展。参照新彭村的经验, 适度增加田鱼的养殖规模, 对于提升经济产出是具有显著作用的。与此同时, 一定规模的田鱼数量也有助于维护水稻与田鱼的生态互惠机制,从而促进稻鱼共生系统的保护传承与绿色发展。另一方面, 现行补贴政策也应不断优化调整, 向能够推动低碳绿色生产的相关方面倾斜, 如鼓励和推进农户开展绿色和有机生产, 通过提升产品价值实现经济效益和环境效益的双赢。

4.2 新彭村: 寻找经济产出与环境风险的平衡点

新彭村位于辐射区仁庄镇, 这里有大面积平坦的稻田且交通便利, 成为青田稻鱼共生系统技术创新的主战场。这里有青田县与浙江大学、上海海洋大学等高校、科研院所合作建立的研究基地及示范基地, 致力于建立稻鱼共生高效生态的农业生产模式, 目标是“一亩田、百斤鱼、千斤稻、万元钱”。依托技术优势, 新彭村增加田鱼养殖密度和规模, 这使得田鱼产量显著增加。由于田鱼的经济价值较高,新彭村稻鱼共生系统的产值远高于其他两个村, 促进了当地经济发展和农民增收。

有研究指出, 稻鱼共生系统中传统知识与现代技术的有机融合是对现代化的最好适应。然而, 新彭村以扩大田鱼养殖为重点土地经营模式, 实际上是一种高投入高产出模式, 这就意味着农资投入的增加是不可避免的。研究结果显示, 除了肥料投入,新彭村的饲料投入、农药投入、燃料投入均高于其他两个村。特别是饲料投入, 新彭村对小麦饲料和玉米饲料的使用量较低, 但是大量使用油菜籽饲料和成品饲料。虽然未被田鱼食用的饲料在一定程度上会为水稻提供养料, 减少了肥料的投入, 但这也增加了水环境污染风险。研究表明, 当田鱼产量过高时, 稻田水体总氮和总磷的浓度会显著增加, 产生面源污染的风险增大。另一方面, 虽然田鱼养殖规模大幅度增加, 产量相当于龙现村的4倍, 但是新彭村水稻产量却并没有显著增加, 仅略高于龙现村。究其原因, 可能是田块中聚集过多田鱼, 造成水中含氧量降低, 从而并不利于水稻与田鱼的生态互惠作用。

由于新彭村农资投入显著增加, 使得农资投入温室气体排放量显著增加, 并最终导致稻鱼共生系统的碳足迹较高。虽然由于较高的经济产出, 新彭村稻鱼共生系统的单位产值碳足迹明显低于其他两个村, 但是并不能忽视由于高投入所带来的环境风险。因此, 新彭村稻鱼共生系统要实现绿色低碳发展, 就必须寻找到经济产出与环境风险的平衡点。一方面, 不能为了增加经济产出而一味地增加田鱼养殖规模, 必须考虑田鱼养殖规模增加所产生的环境影响, 科学合理地确定田鱼养殖规模; 另一方面,需加大对农民的技术培训, 通过培训对其投喂饲料、施用农药等行为进行引导, 增强其对农业生产环境影响的认识, 促进其生产管理绿色化、低碳化。

4.3 小舟山村: 稳定的经济效益是绿色发展的前提

小舟山村位于辐射区小舟山乡, 这里有规模宏大、气势磅礴的梯田, 从山脚到山顶有500多级, 是浙南地区现存较好的梯田之一。由于海拔较高、交通不便等原因, 小舟山村面临着比龙现村、新彭村更为严重的劳动力流失和土地抛荒问题。为此, 小舟山村选择旅游作为乡村振兴的途径。自2012年开始, 小舟山村着力打造梯田景观, 春季的油菜花田,夏季的稻田种植图案, 吸引了大量游客和摄影爱好者。在此基础上, 小舟山村又开发了登山步道、特色民宿等。2014年小舟山村共接待游客8万人次,旅游收入160万元; 2019年, 游客数量增加至18万人次, 旅游收入480万元。

小舟山村旅游吸引力的关键在于梯田的可持续利用。在县政府的支持下, 小舟山村成立了农业专业合作社, 通过土地流转对抛荒梯田进行复垦, 开展绿色和有机稻鱼生产。由于倡导绿色和有机生产,小舟山村稻鱼共生系统的农资投入显著低于新彭村和龙现村。研究表明, 小舟山村稻鱼共生系统农资投入温室气体排放量少于新彭村和龙现村, 稻鱼共生系统碳足迹也小于新彭村和龙现村。这说明绿色和有机生产有效降低了小舟山村稻鱼共生系统的环境影响。

然而, 在以发展梯田旅游为重点的土地经营模式中, 农民更加重视水稻的种植, 田鱼的地位被弱化。这无疑是一种重大损失, 因为小舟山的田鱼特别有名。研究表明, 田鱼具有很高的遗传多样性, 呈现出不同体色的表型, 而小舟山的田鱼以红色体色为主,占到当地种群的90%。另一方面, 小舟山村的梯田海拔高、坡度大, 田间管理更加不易, 因而农民对白鹭捕食田鱼更加束手无措。在这两方面原因的作用下, 尽管小舟山村稻鱼共生系统的饲料投入量与龙现村相差无几, 但是田鱼产量却远远低于龙现村, 产值自然也较低。同时, 小舟山村的绿色和有机生产尚处于转换期, 收获的稻谷主要靠政府收购, 这使得水稻的产值也较低。由于水稻和田鱼的经济产出都处于低水平, 小舟山村稻鱼共生系统的单位产值碳足迹高于新彭村和龙现村, 说明其获得单位产值的环境影响最大。

发展梯田旅游是对稻鱼共生系统保护与发展的有益创新, 特别是在传统农家乐餐饮旅游正在不断失去吸引力的情况下。尽管如此, 不能忽视的是目前该土地经营模式处于一种低投入低产出状态。虽然有政府的政策与资金扶持, 但是从长远来看, 其可持续性仍让人担忧。需要强调的是, 农旅融合发展是建立在农业生产基础上的, 没有农业的可持续发展, 旅游便失去了吸引力。而农业的绿色发展也不仅仅强调降低环境影响, 更需要稳定的经济效益作为支撑。

5 结论

本研究利用基于生命周期评价的碳足迹模型对青田稻鱼共生系统环境影响进行了评价, 揭示了不同发展策略下不同土地经营模式在经济效益和环境效益的显著差异。在小舟山村以发展梯田旅游为重点的土地经营模式中, 稻鱼共生系统的碳足迹仅为5779.1 kg(CO-eq)·hm, 然而其单位产值碳足迹却高达0.17 kg(CO-eq)· ¥。虽然小舟山村稻鱼共生系统在碳减排方面最具优势, 但其较低的经济效益并不利于长久的可持续发展。在新彭村以扩大田鱼养殖为重点的土地经营模式中, 稻鱼共生系统的经济效益十分显著, 单位产值碳足迹仅为0.05 kg(CO-eq)· ¥,然而伴随高产出的是较高的农资投入, 使得其碳足迹高达7928.6 kg(CO-eq)·hm, 面临着环境风险的增加。新彭村稻鱼共生系统要实现绿色低碳发展, 必须找到经济产出与环境风险的平衡点。在龙现村以维持传统生产为重点的土地经营模式中, 稻鱼共生系统的碳足迹为6266.7 kg(CO-eq)·hm, 单位产值碳足迹为0.12 kg(CO-eq)· ¥。在政府的政策与资金支持下, 龙现村较好地实现了遗产的保护, 然而这种输血型的保护方式只能是暂时的。从长远来看, 龙现村必须着力促进稻鱼共生系统的绿色可持续发展,通过提升产品经济价值、促进农旅融合发展实现经济和环境效益的双赢。

本研究利用碳足迹的量化方法, 通过农户实际生产投入产出数据, 系统评价了不同土地经营模式下稻鱼共生系统的环境影响, 并为稻鱼共生系统的绿色可持续发展供了政策建议, 具有较好的应用价值。同时, 研究也存在一些不足之处, 如农业生产过程中的CH和NO的CO排放当量由于缺乏实地试验数据, 只能参考已有研究成果进行简化计算, 使核算结果产生偏差。未来, 可使用实地试验数据进一步优化碳足迹模型, 从而更好地揭示稻鱼共生系统温室气体减排能力及其环境影响。