农田生态系统服务及价值化研究.doc

2生态系统服务及价值化研究综述2生态系统服务及价值化研究综述2.1理论研究进展2.1.1 生态系统服务的概念、内涵和分类2.1.1.1 生态系统服务的提出自从20世纪30年代，生态系统（ecosystem）（A.G.Tansley 1935）概念首次提出以来，生态系统理论得到了进一步的发展和完善，人们在研究生态系统的结构和功能的同时，开始重视生态系统与人类相互关联的研究。20世纪60年代，R.T.King 和D.R.Helliwell 分别在其著作的Wildlife and Man和Valuation of Wildlife Resources都提到了“野生生物的服务”（Wildlife Service）。生态系统服务成为一个科学术语及生态经济学与生态学研究的分支，开启了生态系统服务的科学表达及其系统的定量研究。20世纪70年代，国际环境问题研究组(Study of Critical Environmental Problems， SCEP)讨论了生态系统对人类提供的服务，并在Mans Impact on the Global Environment报告中用“Service”表示生态系统服务，并列出自然生态系统对人类的“环境服务”功能，如：害虫控制、昆虫授粉、气候调节和物质循环等。此后，Holdren（1974）与Ehrlish（1981）论述生态系统在土壤肥力、基因库维持中的作用，系统讨论了生物多样性的丧失将怎样影响生态服务及其能否用先进的科学技术来替代自然生态系统的服务等问题，将“生态系统服务”一词确定下来。20世纪90年代，Daily(1997)主编的“Natures Service: Societal Dependence on Natural Ecosystem”一书中较系统地介绍了生态系统服务的概念、研究简史、服务价值评估、不同生态系统的服务以及区域生态系统服务等专题研究。Costanza等(1997)13位学者发表的“The value of the worlds ecosystem services and natural capital”一文中对全球生态系统服务进行划分和评估，该文首次以货币形式估算出全球生态系统服务价值(1994年)的下限约33万亿美元。2.1.1.2 生态系统服务的概念1997年Daily认为生态系统服务是指生态系统及其生态过程所形成与维持的人类赖以生存的环境条件与效用。主要包括:生态系统的产品生产、气候气象的调节和稳定、生物多样性的产生和维持、旱涝灾害的减缓、废弃物的解毒与分解、土壤的保持及其肥力的更新、农作物和自然植被的授粉及其种子的传播、空气和水的净化、病虫害爆发的控制、物质循坏的保持、人类文化的发育与演化、人类感官心理和精神的益处等方面。同年，Costanza等人(1997)将生态系统服务定义为生态系统物品和服务。为简化将生态系统提供的商品和服务统称为服务，代表人类直接或者间接从生态系统功能中获得的利益，如人们普遍享用洁净空气、水等舒适性资源。2003年千年生态系统评估（Millennium Ecosystem Assessment，MA）项目将生态系统服务定义为指人类从生态系统获得的所有惠益，包括供给服务、调节服务、文化服务和支持服务，支持服务是所有其他生态系统服务产生的基础。评述1：生态系统服务、生态系统服务功能和生态服务功能的来源“生态系统服务”、“生态系统服务功能”和“生态服务功能”是目前国内文献中出现比较频繁的几种表述方法，实际上它们代表着同样的意思，这些表述方法的差异主要来自国外文献中不同表述方式的不同译法。国内使用的表述有“生态系统服务”(赵景柱等，2000) 、“ 生态系统服务功能” (欧阳志云等，1999) 和“生态服务功能”(石培礼等，2002)分别译自“Ecosystem services” （Daily，1997 ; Costanza et al . ,1997 ；MA，2003）、“ Ecosystem function” （De Groot，2002） 、“Ecological services”( Farber et al . ，2002)。“Ecosystem services” 是目前国外使用较为广泛的一种表述方式，为与国际通用表述一致，本研究中采用“生态系统服务”这一表述方式(谢高地等，2006)。评述2：生态系统服务与生态系统功能的区别与联系生态系统功能是系统在相互作用中所表现出的自然属性，它表现了系统的功效和作用。指生境、生物学性质或生态系统过程，包括生态系统的物质循环、能量流动、信息联系以及生态系统本身的动态演化等，是生态系统本身存在所具备的基本性质，不依人的存在而存在，只是在人类干扰下而发生一定的胁迫反应。（戴星翼等，2005）而生态系统服务是指与人类生存密切相关的功能，表现的是社会属性。生态系统功能是生态系统服务的基础，即每一种生态系统服务形式都有生态系统功能做支撑。但是，生态系统过程和服务并不总是显示出一对一的关系：有时单个的生态系统服务是两个或更多过程的产品，而在另外的情况下，单个的过程促进了一个或多个服务的产生(Costanza et.al，1997），如生态系统的水分循环功能可提供水调节、水供给、控制土壤侵蚀、减缓旱涝灾害等服务，而土壤肥力维持服务则是由生态系统中C、N、P的循环、营养过程等所提供。生态系统功能之间的相互依存的，导致生态系统服务之间也具备了相互依存性。2.1.1.3 生态系统服务的内容和分类目前生态系统服务分类主要以功能分类为主。较有影响的主要有：Daily将生态系统服务分为净化空气，缓解干旱和洪水，废物分解和解毒，产生、更新土壤和土壤肥力，植物授粉，农业害虫控制，稳定局部气候，缓解气温骤变、风和海浪，支持不同的人类文化传统，提供美学和文化、娱乐（Daily，1997）。表2-1 生态系统服务的分类Tab.2-1 Classification of Ecosystem ServicesDaily分类Robert Costanza分类de Groot分类“千年生态系统评估”分类净化空气缓解干旱和洪水废物分解和解毒植物授粉农业害虫控制稳定局部气候缓解气温骤变、风和海浪1.大气调节2.气体调节3.干扰调节4.水调节5.水供给6.侵蚀控制7.土壤形成8.养分循环9.废物处理10.花粉传授11.生物防治调节功能调节服务1.气候调节2.气体调节3.干扰调节4.水调节5.水供给6.土壤保持7.土壤形成8.营养调节9.废物处理10.传授花粉11.生态控制1.维护空气质量2.调节气候3.调节水分4.控制侵蚀5.净化水质和处理废弃物6.调控人类疾病7.生物控制8.授粉9.避免遭受风暴侵袭的保护产生、更新土壤和土壤肥力避难所栖息功能支持服务12.残遗种保护区功能13.繁殖功能10.初级生产11.大气中氧气的生产12.土壤形成与保持13.养分循环14.水分循环15.提供栖息地12.生物生产13.原材料14.基因资源生产功能供给服务14.食物15.原材料16.基因资源17.医药资源18.观赏资源16.食物和纤维17.燃料18.遗传资源19.生化药剂、天然药物和医药用品20.装饰资源21.淡水支持不同的人类文化传统提供美学和文化、娱乐15.休闲娱乐16.文化信息功能文化服务19.审美信息20.娱乐21.文化和艺术信息22.精神和历史信息23.科学和教育22.文化多元性23.精神与宗教价值24.知识系统（传统的和正式的）25.教育价值26.灵感27.美学价值28.社会关系29.地方感30.文化遗产价值31.消遣和生态旅游Costanza等（1997）也从功能的角度提出了生态系统服务分类，将生态系统服务归纳为气体管理、气候管理、扰乱管理、水管理、水供应、侵蚀控制和沉积保存、土壤形成、营养循环、废物处理、授粉、生物控制、庇护、食物生产、原料、遗传资源、娱乐、文化等17种类型。2002年De Groot等人在总结已有的生态系统服务分类研究成果的基础上，提出了一个包含调节功能、生境功能、生产功能和信息功能四大类生态系统功能，23个子功能的分类系统。在这种分类中，调节功能是指维持必要的生态过程和生命支持系统；栖息功能是指为野生动植物提供适宜的生活空间；生产功能是指提供自然资源；信息功能是指提供认知发展的机会。2003年千年生态系统评估提出的分类方法，具有比较大的影响力。MA也是从功能角度将生态系统服务分为供给服务、调节服务、文化服务和支持服务。调节服务是指从生态系统的调节作用中获得的各种利益；文化服务是指人类从生态系统获得的非物质的利益；供给服务是从生态系统中获得的产品；支持服务是支持和产生所有其他生态系统服务的基础服务。评述：四种分类的差别主要是对生态系统服务的分组上(表2-1)。Daily、Costanza等人对生态系统服务没有分组，MA和De Groot等学者对生态系统服务的识别和分类的认识上是一致的，只是对生态系统服务的分组存在一些差异：MA分类中将De Groot的调节功能和生境功能称之为调节服务和支持服务，并且每一组内部包括的内容不完全一样。相比之下，MA的分类更为直观，只是这种分类体系中不同类别的生态系统服务有重叠现象存在。2.2. 生态系统服务价值分类与评价方法研究2.2.1 生态系统服务价值分类生物多样性的研究是生态系统服务价值的内涵，Pearce等（Pearce et al.，1989; Pearce & Moran，1994; Pearce，1995）、Mc Neely等（1990）、Turner（1991）等从理论上对生态系统服务价值分类进行了研究。将生态系统服务价值分为使用价值和非使用价值两部分，使用价值又分为直接使用价值、间接使用价值和选择价值，非使用价值则包括保留价值和存在价值。联合国环境规划署（UNEP，1993）、经济合作与发展组织（OECD，1995）等从环境资产经济价值进行了分类，是以上述分类为基础且内容基本相同。把选择价值和保留价值、存在价值进行了合并。此外，de Groot等（2002）、Limburg等（2002）、Farber等（2002）、Howarth等（2002）生态经济学家认为，生态系统价值可划分为生态价值、社会文化价值、经济价值三大类。在他们的理论中，生态价值是指生态系统调节功能和生境提供功能构成，社会文化价值主要与信息功能有关，经济价值分为直接市场价值、间接市场价值、群体价值和意愿价值四类。生态系统服务的总经济价值包括使用价值和非使用价值。使用价值包括直接使用价值、间接使用价值；非使用价值包括遗产价值和存在价值，还有选择价值。选择价值既可归为使用价值，也可归为非使用价值（Pearce & Moran，1994）。直接使用价值主要指生态系统产品所产生的价值，它是直接实物价值和直接服务价值， 可以用产品的市场价格来估算。间接使用价值主要指无法商品化的生态系统服务和维护支撑地球生命支持系统功能的价值。非使用价值是指与子孙后代将来利用有关的生态系统经济价值，独立于人们对生态系统服务现期利用的价值。存在价值是对生态环境资本的评价，主要是指生态系统本身具有的内在价值， 是目前争论最大的价值类型。图2-1 生态系统服务价值分类（Pearce & Moran， 1994; 李金昌等， 1999）Fig. 2-1 Classification of the monetary values of the ecosystem services选择价值 是人们为了将来能利用某种生态系统服务的支付意愿，是一种潜在利用价值，它与利用价值有关的一种价值类型。遗产价值是为了子孙后代将来利用生态系统功能的支付意愿。生态系统功能和服务的多面性，决定了生态系统服务具有多价值性。近年来，国际上对生态系统服务的货币价值构成及其评估方法进行了较多的研究，对生态系统服务经济价值科学分类和构成的分析是进行生态系统服务经济价值评估的基础。它包括所有有形的、无形的、对人类福祉有贡献价值的生态系统服务。2.2.2 生态系统服务价值评价方法目前，有关生态系统服务的定量评价主要有三类：一类是生态系统服务货币价值（经济学评价方法），采用环境经济学及经济学中相关理论来量化生态系统服务的价值；二类是生态系统的能值价值，运用能值理论与方法，以生态系统的能量流动为基础，对生态系统服务价值量化; 三类是物质量评价，以生态学为基础对从生态系统提供的产品与服务的物质数量进行评价。经济学评价方法：主要是从货币价值量的角度对生态系统提供的服务进行评价，可以将不同生态系统与同一项生态系统服务进行比较，也能将某一生态系统的各单项服务综合起来。该方法更多地是反映生态系统服务的总体稀缺性。 根据价值评价技术的市场基础不同，生态系统服务的经济学评价方法分为3 类:实际市场价值评估技术、替代市场评估技术和假想市场评估技术（21中国21世纪议程管理中心 2009）。实际市场价值评估技术是对有实际市场价值的生态系统产品和服务，以它们的市场价格作为生态系统服务的经济价值，评估方法包括市场价值法、费用支出法、机会成本法、恢复和防护费用法、影子工程法、人力资本法等。替代市场评估技术是对不能在市场上直接获得其价值货币表现(价格) 的产品和服务，为了对其价值进行测度，利用替代市场技术，在市场上寻找一种与其使用价值相同的物品，即等效替代物，替代物的市场价格就成其影子价格。其中包括旅行费用法和享乐价值法。假想市场技术是用于不能以商品形式出现于市场的生态系统服务，如果不能观察到人们相关的市场行为，则唯一有效的方法是直接询问人们对该项生态系统服务的提供，有怎样的支付意愿，从而获得此项生态系统服务的经济价值，其代表方法是条件评估法或称意愿调查法。能值评价是建立在能值理论（H.T.Odum 1994）和系统生态学的基础上提出的，通过对生态系统能量价值过程的分析，用太阳能值转换率把不同类型的能量转化为同一量纲的能值(如太阳能能值)，来表示其价值（Odum & Odum， 2000）。其目的是试图将无法简单地用经济价值衡量的生态系统功能与过程，通过一定的转换，用一种便于比较的新的测度方式表示。物质量评价主要是从物质量的角度对生态系统提供的各项服务进行定量评价。以生态系统服务机制研究为理论基础，根据不同区域、不同生态系统的结构、功能和过程，采用适宜的定量方法确定产生的服务的物质数量。采用的手段和方法主要包括定位实验研究、遥感（RS）、地理信息系统（GIS）调查统计等等。 目前各研究采用较多的方法是物质量和价值量相结合的方法，即：采用实验测定、遥感提取等直接手段或查阅文献、年鉴等间接手段计算出物质量方法，然后通过一系列生态经济学方法将物质量进行估算。由于物质量的测量体系和方法较为成熟，所以研究者将较多的精力集中于第二个步骤，即如何将物质量准确的表达为价值量。2.3 国内外生态系统服务价值化研究案例2.3.1国外生态系统服务价值化研究案例从20世纪70年代开始，国外有关生态系统服务及其价值评估的研究已经广泛开展，早期的研究主要从生态系统服务的概念、内涵和生态服务类型以及分类进行。研究中生态资产和生态系统服务的价值评价理论和方法的探讨，为今后生态系统价值评估的开展和区域、全球生态系统服务评估框架的建立提供了重要的理论基础。 上世纪90年代，生态系统服务价值化的新起点来自Costanza等13位科学家首次对全球生态系统服务的价值估算。虽然此次估算方法与结论引起了科学界广泛的争论，但对生态系统服务进行价值化评估已经成为国际生态学领域的一个热点。此后许多学者相继在全球生态系统、区域生态系统和单一生态系统服务价值评估以及单一物种服务价值评估、生态系统单项服务价值评估开展了大量的研究，相关研究案例如下：1997年Constanza等多位学者综合了国际上已经出版的用各种不同方法对生态系统服务价值的评估研究结果，最先开展了对全球生物圈生态系统服务价值的估算。其结果表明，目前全球生态系统服务的年度价值为1.61013 5.41013 US$，平均价值为3.31013 US$，相当于同期全世界国民生产总值的1.8倍。其中，海洋生态系统服务的价值约占63，陆地生态系统服务的价值约占38，海洋生态系统服务的价值主要来源于海岸生态系统，陆地生态系统服务的价值主要来源于森林和湿地生态系统。在评估中选定草地生态系统的9种服务，得出草地生态系统服务的价值为9.061010 US $/a，占全球总价值的2.72，占陆地生态系统总价值的7.3。由于对某些类型的生态系统如沙漠、冻土带和耕地等知之甚少，因而缺乏对这些生态系统服务的估价。Pimentel等1997年也评估了全球和美国生物多样性的经济价值，估算出世界生物多样性在废物处理、土壤形成、氮固定、化学物质的生物去除、授粉等18个方面的年度经济价值为2.931012 US$（全球），并与Constanza等所估算的结果进行对比。Loomis等在2000年采用条件价值法评估了受损河流域中五类生态系统服务恢复的经济价值。2001年Kreuter等根据Costanza等提出的生态系统服务的类型及其单价系统计算德克萨斯州Bexar县生态系统服务价值的变化。2003年van Beukering等采用了动态模拟模型，预测了印尼Leuser国家公园在2000-2030年的生态经济价值。2001年，来自195个国家1360名科学家联合启动了千年生态系统评估（MA）项目，历时4年，2005年圆满结束。写出了5本技术报告，该报告对全球生态系统的现状和过去几十年来的变化趋势、未来数十年可能的变化情况，以及为保证生态系统可持续发展和人类福祉不断改善所应采取的对策的评估结论，已经广泛地被社会各个阶层所接受和引用（张永民、赵士洞，2007）。MA的评估是目前国际上关于生态系统服务评价研究的最大的一个项目，其研究成果也是最具权威性的。评述：通过文献总结可以看出，国外学者在生态系统服务及价值评价研究方面做了很多积极而全面的探索，案例研究涉及了不同尺度范围（如全球范围、区域范围等）及不同生态系统类型（如森林生态系统、草地生态系统、农田生态系统等），从理论上提出了生态系统服务价值评估技术与方法，并在实践上做了许多尝试性的研究和探讨，但生态系统服务经济价值评估方法在实际运用中还有许多不足：（1）全球或区域的生态系统服务价值评估是静态的和片面的，不能反映生态系统的动态变化。（2）生态系统较大尺度的研究常常横跨不同的地理带和气候区，存在着巨大的空间异质性。（3）由于生态系统结构的复杂性，导致在分类上，生态系统服务和生态系统功能不能完全地一一对应。某一生态系统服务是由两种或两种以上的生态系统功能共同作用的结果，或者某一生态功能则参与形成两种或两种以上的生态系统服务，容易导致重复计算问题。（4）生态经济学评价和计算的逻辑框架体系还不健全，许多评价技术和方法实用性较差，存在一种功能有多种方法，计算结果也相差甚远，评价结果无可比性。2.3.2国内生态系统服务研究进展随着国际生态系统服务及其价值评价工作的兴起，我国生态学者从起初的对国外生态系统服务概念、内涵、评估方法研究成果的介绍，到逐步开始对区域、特定生态系统类型以及单一生态系统服务类型及其价值评估的研究探讨。目前研究的生态系统类型主要集中在自然生态系统，以及对生态系统服务理论的探讨。从图2-2可看出生态系统服务及其价值评价研究在我国的发展趋势（以“生态系统服务”为“关键词”，通过“中国学术期刊数据库”，设定查询年限1998-2007年。剔除重复，共有454篇。）。图2-2 1999-2007年有关生态系统服务文章发表的趋势Fig.2-2 The publish trend of papers with ecosystem service from 1999 to 2007A 起步阶段（1998-2001年）此阶段的特点是论文数量少，集中在对生态系统服务有关概念和研究方法的引入，探索性研究中国各类生态系统（如森林、草地等生态系统类型）的服务及其价值的文章开始出现。欧阳志云等（1999）系统阐述了生态系统的概念、内涵及其价值评价方法，并以海南岛生态系统为例，深入开展了生态系统服务价值评价的研究工作后，又对中国陆地生态系统服务的价值进行了初步估算。周晓峰等（1999）对全国森林生态系统资源生态系统公益价值进行了估算。同年，蒋延玲利用全国第三次森林资源清查资料，并沿用Costanza等人的16个生态系统的分类系统和17大类服务及其价值计算方法，估算了我国38种主要森林类型生态系统服务每年的总价值为717.401105 US$。肖寒等（2000）以海南岛尖峰岭地区森林生态系统为例，使用市场价值、影子工程法、机会成本法和替代花费法等方法评价了其经济价值。陈仲新等（2000）沿用了Costanza等人的价值评价方法对中国生态系统效益的价值进行了估算，并与世界生态系统服务总价值进行了对比，同时对我国各省区生态系统服务价值进行了计算、排序和对比分析。谢高地等（2001）对全国自然草地生态系统服务价值进行了估算，按Costanza等的17类生态系统服务逐项估计各类草原生态系统的服务价值，得出全国草原每年的服务价值为1.497108 US$。B 快速发展阶段(2002-2006)此阶段的特点是生态系统服务理论和方法得到广泛的认识和应用，探索性研究增多，研究文献呈指数上升趋势，其中案例研究类文章攀升迅速，生态系统研究类型在逐渐扩大，除了有森林、草地生态系统外，研究类型开始涉及湿地、城市、流域、农田等生态系统。这一阶段，我国学者对生态系统服务理论和方法在环境科学、生态科学等领域的应用问题开始关注。余新晓（2002）从生态系统服务的概念入手，根据观测和研究资料，采用替代工程、市场价值等方法，从两个方面评价了北京山地森林生态系统服务的价值。宋萍等（2003）研究了福建省森林生态系统服务价值及其空间分布。吴玲玲等（2003）研究了长江口湿地生态系统服务的价值。肖玉、谢高地等(2004)采用试验数据评估了稻田生态系统初级产品提供、气体调节、氮素转化、有机质形成和累积、水调节、环境净化等服务及其经济价值。李长荣(2004)采用物质量和价值量相结合的评价方法，使用市场价值法、影子工程法、生产成本法、机会成本法定量评价了武陵源自然保护区森林生态系统服务经济价值。何浩（2005）利用地理信息技术，参考Costanza等人参数，结合生态学方法计算了2000年中国陆地生态系统的服务价值。刘敏超等（2005）分析了三江源地区生态系统结构和服务，并分别采用生态经济学方法和谢高地评估方法对其价值进行了评估。段晓男等（2005）综合运用生态学、经济学方法对内蒙古乌梁素海建立湿地生态系统服务及价值评价的框架和方法。将湿地生态系统服务分为具有直接使用价值的生产产品功能和具有间接使用价值的生命支持系统功能进行评估。邓红兵等（2006）根据生态系统生态服务价值当量因子表， 应用GIS技术进行数据处理与统计，分析江西省农田生态系统、森林生态系统、水域生态系统和草地生态系统四大类生态系统服务的价值量。闵捷等（2006）应用Costanza 生态系统服务价值计算公式，采用谢高地等人的中国陆地生态系统单位面积生态服务价值表， 分析了1988-2004年武汉市土地利用的时空变化， 并计算由此导致的生态系统服务价值及其结构的时空变化。2002年和2007年谢高地等以Costanza等人对全球生态系统服务价值评估的部分成果为参考，同时对我国专业人士做了2次生态问卷调查，建立了中国陆地生态系统单位面积服务价值表，并确定1个生态服务价值当量因子的经济价值量等于当年全国平均粮食单产市场价值的1/7。（表2-2）表2-2 中国生态系统单位面积生态服务价值当量（2007年）Tab.2-2 Equivalent value per unit area of ecosystem services in China一级类型二级类型森林草地农田湿地河流/湖泊荒漠供给服务食物生产0.330.4310.360.530.02原材料生产2.980.360.390.240.350.04调节服务气体调节4.321.50.722.410.510.06气候调节4.071.560.9713.552.060.13水文调节4.091.520.7713.4418.770.07废弃物处理1.721.321.3914.4014.850.26支持服务保持土壤4.022.241.471.990.410.17生物多样性4.511.871.023.693.430.40文化服务提供美学景观2.080.870.174.694.440.24合计28.1211.677.954.7745.351.39C 回落阶段（2007年后）此阶段虽然文献总数总体回落，但许多学者开始探讨在当前的价值核算体系中出现的问题，更加关注和探讨如何计算出更精确、更准确，更令人信服的数据，如何将生态系统服务价值评价结果应用在政府决策中。刘青等（2007）应用生态学、生态经济学、福利经济学方法和前人的研究成果，结合江西东江源区自然、经济社会实际情况，初步估算出东江源区生态系统服务经济总价值。于格等（2007）根据生态系统服务理论，利用RS和GIS技术，以生长季为时间单元，对青藏高原研究区草地生态系统服务的动态过程进行有效分析和评价。韩美等（2007）依据资源经济学和生态经济学的理论和方法，针对寿光湿地资源的特点，对寿光湿地的主要生态功能价值直接利用价值和间接利用价值进行了货币化评估。韩秋影等（2007）文以广西合浦海草床为例，结合实地调查、已有的研究成果和当地统计资料，综合运用生态经济学、资源经济学等基本理论和方法，对该地区海草生态系统的服务进行了价值评估。评述：近十几年，我国学者从生态系统服务内涵、分类、评价方法、应用等方面展开了积极探讨和研究，涉及了不同尺度、不同生态系统类型及不同生态系统服务，虽然取得了一定的进展， 但在生态系统服务价值评估中还存在着不足：（1）目前适合我国各类生态系统服务特征的评估体系和方法有待继续完善。（2）国内文献中对生态系统服务价值评价大多直接利用国外的评价方法、理论，甚至直接应用国外的相关参数进行，这样的评估结果很可能脱离了我国的社会经济现状，难以与政府部门及公众达成共识。 (3)价值化评价是建立在物质量的基础之上的，我国目前数据来源还不完整，数据时效性不够，缺乏长期有效的实验数据和监测数据。（4）数学模型、地理信息系统技术与生态系统服务价值化研究有待进一步紧密结合。2.3.3 农田生态系统服务价值化研究相比自然生态系统而言，直接针对农田生态系统服务价值化研究较少，但由于其是全球或区域生态系统的一个重要组成部分，因此，许多研究中都涉及农田生态系统服务的分类与价值评价。1997年Naylor和Ehrlich计算出全球农业生产中害虫控制服务的价值。1999年Bjrklund等研究了1950-1990年间瑞典农田生态系统服务的变化，重点探讨了农业生产强度对农业生态系统服务的影响，结果表明，随着农业集约化程度的逐步提高，瑞典农业生态系统支持自然系统成分及过程的能力已经下降。同年，Bailey等对比了1992-1995年三年间集约化农业生产和传统农业生产中部分生态系统服务的变化。2000年Gemmill, B.在Managing agricultural resources for biodiversity conservation: A guide to best practices一书中认为农业生物多样性等同于农业生态系统服务，同时列出了生态系统服务保护的9条原则。2002年Tilman等在Nature上发文，详细论述了农业集约化生产对生态系统服务的影响。2005年美国国家自然科学基金会(NSF)，就农业生态系统服务评价中的农业生态系统服务的界定、价值的评价方法等主要问题，专门设立项目进行研究（陈源泉，2006）。国内有关农田生态系统服务价值评价研究工作起步较晚，2004年以来开始陆续有相关文献发表。赵海珍、李文华等（2004）评价了拉萨河谷地区（达孜县）青棵农田生态系统服务，结果显示该县农田生态系统服务的总价值为37249.77万元。肖玉、谢高地等（2004、2005）评估了施肥对稻田生态系统气体调节服务价值的影响。杨志新等（2005、2007）对1996-2002年北京郊区农田生态系统提供的总服务价值和农田生产的负外部效应价值进行了评价。结果表明，6 年间农业总服务价值平均值大约是其农业增加值的8倍，2002年因不合理利用所导致的负外部效应价值为1.57亿元，约占当年农业增加值的3.2。谢高地（2005）对我国粮食生产的生态服务价值进行了评估，与目前我国统计系统计量的年度种植业总价值进行了比较，指出了粮食生产过程中伴随产生的生态服务属公共服务范畴，国家每年应为粮食生产提供公共财政补贴的额度高限可达5140 元/ hm2。尹飞等（2006）从农田生态系统非生物环境特征、生物特征、生态过程和人类活动影响等4个方面对农田生态系统服务形成机制的研究现状进行了归纳和分析。同年李向东等对四川盆地稻田在多熟高效保护性耕作模式下的生态系统服务价值进行了评估。孙新章等（2007）采用生态经济学方法对中国农田生态系统的服务及其经济价值进行了评估，提出把社会保障功能作为一种服务类型。还有些学者就农田生态系统服务价值的应用展开了讨论。高旺盛（2003，2005）就农业生态服务价值的市场转化及农业绿色GDP 核算指标体系进行了初探。刘鸣达，黄晓姗等（2008）将农田生态系统服务分为三生服务即生产服务、生活服务和生态服务。国内从事农田生态系统服务价值研究机构还不是很多，主要是以中国科学院地理科学与资源研究所和生态环境研究中心为代表，还有一些相关的南京农业大学、中国农业大学等院校也对此展开了积极的探讨和研究。迄今，有关农田生态系统服务评价的研究工作已经开展，但目前的研究还存在许多不足：首先缺乏对农田生态系统服务的评价内容一致的认识，没有成熟评价框架和完善的评价指标体系，其次，评价指标和方法主要是借鉴自然生态系统的研究，以静态分析为主，动态变化研究不足，最关键的是对农田生态系统本身的特点、生产状况及环境现状考虑不足，难以全面反映出区域农田生态系统服务。3 丹江口库区农田生态系统服务价值评价3.1农田生态系统服务评价指标构建3.1.1农田生态系统定义及其特点农田生态系统是人类为满足自身生活和发展需求，在自然基础上经人工控制和调节形成的。农田生态系统是以农田为基础，以作物为主体的生物成分和以土壤、水分、空气、光热等为主体的非生物成分所共同组成，是以发展农业生产为目的的人工控制的陆地生态系统（李维炯，倪永珍等，1996）。自然生态系统和人工生态系统有着本质的差别：人工生态系统本身自我调节能力差，对外部系统有着很强的依赖性，并受外部控制，由于其运行目的是为满足人类的需求，因此，人类对其影响和干预非常强烈。 人类建立农田生态系统最主要的目的是进行农产品生产，满足人类社会生存和发展的需要，是农田生态系统的本质特点，是其产生根源和存在基础。从游耕农业到轮耕农业到现今的现代农业，人类对农田的控制在逐渐加强，随着工业能源的大量投入，农田生态系统的不稳定性已显露无遗。现代农业生产方式使得农田生态系统的特征也越来越突出：为提高系统生产力，人类通过化石燃料、人畜力、有机肥等辅助能源向系统补充能量，同时使得农田生态系统具有独特的、开放式的物质循环和能量流动过程；其次，为了获取更多的农产品，通过人的管理和技术手段的推广，如选育高产作物品种、施肥等措施，显著提高了特定食物的产量，但同时减少作物种群，加上大量使用杀虫剂和除草剂，导致农田生态系统多样性大为降低。由于农田生态系统受到来自外部有目的的调控，即要服从社会和经济发展的共同需要，自身的运行又要遵循自然生态规律。因此，农田生态系统对人类管理活动的依赖性很大，只有进行连续不断的、有目的的、科学合理的人为干预，才能保持农田生态系统的存在和正常运行（尹飞，毛任钊等，2006）。3.1.2农田生态系统服务内涵、分类农田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分，是一个在人类参与及主宰下的社会、经济、自然结合而成的人工生态系统，农业生产活动不仅为人类提供生存与发展的坚实物质基础和食物保障的产品服务，还具有巨大的环境服务功能。有关农田生态系统服务的概念，不同学者从不同角度进行了诠释，在本研究中，采用Daily的定义，并将其扩展为：农田生态系统服务是农田生态系统及其生态过程形成维持的人类赖以生存的产品和服务及其农业生产活动对生态环境的影响。根据农田生态系统自身的特点，研究其分类方式，不但考虑农田生态系统带给人类的利益，也关注随着农业现代化的发展，化肥、农药、农膜等的大量使用，作物产量增加的同时也带来了一系列的环境问题。农田生态系统是全球或区域生态系统的重要组成部分，这里参考MA的分类方法对其服务进行分类。供给服务是指人类从农田生态系统获取的各种农产品生产和原材料生产服务。如粮食、蔬菜、瓜果等是人类维持生命的食物，纤维、木材、橡胶等为工业发展提供原料，以及近年来生物能源的开发等，不仅有重要的经济作用，还兼有的社会作用和政治作用，是农田生态系统的首要服务，这些产品是人类生存、繁衍和发展的基础。调节服务是指人类从农田生态系统过程的调节作用当中获取的各种收益，主要指农田生态系统过程产生的气体调节服务和环境净化服务。气体调节服务包括两方面： 碳蓄积、氧气释放和温室气体排放；环境净化服务包括净化大气环境和消纳废弃物。支持服务是所有农田生态系统服务产生而必需的那部分农田生态系统服务。包括水土保持服务、水源涵养服务和养分循环功能；农作物对地表的覆盖可明显减轻风水蚀的发生，农田涵养水源的服务主要体现在调节洪水和增强供水能力两个方面；农田生态系统的养分循环为作物产量提供了物质保障。文化服务是指人们通过精神满足、认知发展、思考、消遣和美学体验而从农田生态系统获得的非物质收益。从原始农业到石油农业到近期的替代农业这一长期的农耕发展史中，积累了丰富文化内涵，是青少年了解社会变迁、历史发展的另一窗口；同时农田生态系统的景观也是满足人们回归自然，享受田园风光和审美需求的休闲娱乐与旅游观光场所。为了维持地球上越来越多的人口生存需求，人类在利用其生态系统服务的同时，又通过非持续的发展方式导致农田生态系统以史无前例的速度退化和破坏，在以追求最高产量和最高利润为目的农业生产中，大量化肥、农药、地膜的投入，增加作物产量的同时，也导致了一系列环境和土地退化问题，如：土地肥力衰减、土壤侵蚀严重、土壤酸化、土壤微生物种类及数量下降、水资源浪费、农药残留造成环境污染等，已经威胁到人类社会的发展。在评价农田生态系统服务时，不但要考虑其带来的正价值，还要关注当前非点源污染所引发的负价值。对这双重属性进行正确认识和定位是农业可持续发展的理论依据及保证（杨志新，2005）。环境污染和破坏包括两个方面，环境污染主要是指在现代农业生产中，农药、化肥、除草剂等逐渐替代传统农业中的有机肥使用、人工锄草和物理、生物防治病虫害等方法，长期过量使用化学用品以及施用方法和配比的不合理，造成空气污染、水体富营养化、农产品硝酸盐含量超标等问题（仲维科，郝戬，2000；张大第，张晓红等，2001），直接危害人类健康。破坏作用主要指水土流失、水资源消耗以及农业集约化程度的提高，改良品种的大量推广，导致生物多样性不断下降等问题。3.1.3 指标体系构建原则要想使评价结果科学准确，首先要建立合理的指标体系的，这是评价工作的基础和重要内容。目前，虽有许多学者已经开展了这方面的研究工作，但在评价标准上还存在一些问题：如有的学者只是把自然生态系统的评价指标直接运用到农田生态系统中，对农田生态系统的特点和现状考虑不足；有的为追求完备性，扩大指标体系数目，容易淡化该生态系统的核心指标。构建筛选评价指标时，必须遵循一定的原则，即可操作性、系统性、科学性、可比性和可接受性原则。所以，本文在确立评价指标时，吸收前人研究成果中的优良指标，同时，根据农田生态系统的结构、功能，考虑农田的管理模式和生产活动，以及研究区地域和气候特征，建立了适合研究区农田生态系统服务的指标体系，以便科学公正地进行评价，评价指标体系如图3-1所示。图3-1农田生态系统服务评价指标体系Fig.3-1 Connotation and evaluative methods of farmland ecosystem services3.2 丹江口水库蓄水前农田生态系统服务价值评估3.2.1研究区概况南水北调中线工程是我国政府为缓解华北地区缺水形势而建设的一项重大工程，工程建成后可有效地满足华北地区经济和社会发展对水资源增加的需求，并兼顾遏制沿线生态环境继续恶化。丹江口水利枢纽位于湖北省丹江口市，是南水北调中线工程库区所在地，也是水库水质保障的重点区域。2006年丹江口库区及上游水污染防治和水土保持规划报告中确定湖北、河南、陕西3省7个地市的40个县、市、区为污染防治和水土保持区域。本文选取紧邻丹江口水库周边的六个县市农田作为研究区域，主要有湖北省十堰市辖区、丹江口市、郧西县、郧县和河南南阳市的淅川县和西峡县。研究区土地面积17974平方公里，其中湖北境内11723平方公里、河南境内6251平方公里。研究区域2008年常用耕地资源面积153.2千公顷，其中湖北境内有80.08千公顷，河南区域占73.12千公顷。丹江口水库建于上世纪50年代，跨越河南和湖北两省，水库的集水盆地约有1050平方公里，其中515平方公里位于南阳境内。到2014年，水库库容将由目前的174.5亿立方米扩大到290.5亿立方米，实现向北方四省、市供水。研究区行政区划如图3-2所示。图 3-2 研究区行政区划图Fig.3-2 Administrative division map of the planning area3.2.1.1 自然条件 (1) 地理条件 研究区地处鄂西北、豫西南、陕东南交界处的大巴山，秦岭与汉江平原过渡地段，属于汉江中游。丹江口水库是一个丘陵盆地型水库，周边地貌类型复杂多样，以低山、中山、盆地及丘陵为主，属丘陵垄岗区，整体地形比较破碎，沟壑纵横。从表3-1的坡度统计可以看出，05的坡度区域内面积分布最广，占总面积的42.45；其次是615的坡度区域占总面积的33.91；1625，2635、36以上分别占总面积的19.26、4.17、0.21和0.02，坡度和坡向分布见图3-3和图3-4。表3-1丹江口库区坡度分级面积统计表Tab.3-1 Acreage statistics of the different slope gradient in Danjiangkou Reservoir Surrounding坡度（）0-56-1516-2526-3536-4545合计平坡平、缓坡斜坡陡坡急坡险坡面积（km2）6156.814918.372793.69605.1129.930.0814504.00面积（）42.4533.9119.264.170.210.00100.00 图3-3 研究区坡度图 图3-4 研究区坡向图Fig.3-3 Slope gradient map of the study area Fig.3-4 Slope aspect map of the study area (2)气候特征 研究区属亚热带季风气候，四季分明，冬暖夏凉，雨热同季，光照充足，多年平均气温15.8，无霜期长达250天左右，但降水分布不均，510 月降水量占年降水量的80，且多以暴雨形式出现，立体气候明显，旱涝灾害多，多年平均年降水量850mm。 （3）土壤植被 当地植被分布不均，低山丘陵区森林覆盖率较低，植被分布主要有夏绿阔叶、针阔叶及针叶林，物种较丰富；当地土壤主要以黄棕壤和石灰土为主，其它还要棕壤、黄褐土、水稻土、潮土、紫色土等类型，土层厚度约为2040厘米，坡耕地土层厚度一般不足30厘米（图3-5），土壤编码对照及面积大小比例表见附录1。图3-5研究区土壤分布图Fig.3-5 Soil distribution map of the study area3.2.1.2 农业生产 研究区农业生产以种植业为主，粮食生产基本实现自给，种植业占其农业总产值的53.4%。种植结构为一年两熟的麦、杂（稻）栽培植物，农业生产主要采用传统的粗放耕作方式。大部分县的经果林开发较为成功，果林主要有柑桔、苹果、猕猴桃及茶叶生产，2008年全年产量达41万吨。小麦的种植面积96千公顷，总产33万吨；玉米的种植面积58.7千公顷，总产23.9万吨；水稻种植22.8千公顷，总产14万吨左右；蔬菜（包括果用瓜类）全年产量46.8万吨，还有薯类（红薯、马铃薯）、豆类，油料、糖类、烤烟等作物种类，2008年研究区域农业生产总值631325万元，河南区域占到62；水田主要集中在湖北区域，该区域水田面积