全 文 ：第 13卷第 3期
2 0 0 5年 7月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
V0I．13 NO．3
July， 2005
我国粮食生产的生态服务价值研究*
谢高地 肖 玉 甄 霖 鲁春 霞
(中国科学院地理科学与资源研究所 北京 100101)
摘 要 试验研究证明农 田生态系统产生生态服务价值，并在此基础上估算出我国农 田生态系统因 自然生态过程
和人类种植业活动过程共同作用，为人 类年提供 19509．1亿元生态服务和经济产 品总价值 ，其 中41．9％是 由农田
生态系统 自然过程提供和产生的，58．1％是 由人类种植业活动过程产生的。目前我国统计系统计量 的年度种植业
总价值 中仅计量了人类种植业活动过程产生的经济价值和部分 由自然生态过程产 生的生态服务价值，得到计量和
反映的仅为 64．7％ ，未计量的生态服务价值为 35．3％ ，年达 6881．06亿元。由于粮食生产过程 中伴随产 生的生态
服务属公共服务范畴，国家应为粮食生产提供公共财政补贴的额度高限可达 5140元／hm ·Q。
关键词 粮食生产 农 田生态系统 生态服务价值
Study on ecosystem services value of food production in China．XIE Gao—Di，XIAO Yu，ZHEN Lin，LU Chun—Xia(Insti—
tute of Geographical Sciences and Natural Resources Research，Chinese Academy of Sciences，Bering 100101，China)，
CJEA ，2005，13(3)：10～13
Abstract Field ecosystem can produce ecosystem services and economic production with the annual total value of 1950910
million yuan tO human beings contributed by natural and anthropogenic process．In the total value supported by food pro—
duction，41．9％ is supplied by natural process and 58．1％ is contributed by human activities ，such as seeding，planting，ir—
rigating and SO on．However，only the economic value supported by human activities and part of the ecosystem services by
natural process are computed which iS 64．7％ of the total value and the rest 35．3％ of total value iS not calculated in the
conventional calculation of annual output by plantation which is 688106 million yuan．According to these data，the highest
level of public financial allowance supported by the government to food prod uction can be 5140 yuan／hm。·Q．due to the
public services supplied by plantation in the process of food prod uction．
Key words F00d prod uction，Field ecosystem，Ecosystem services value
(Received Aug．16，2004；revised Sept．8，2004)
人类面临资源短缺、生态环境质量 日趋恶化形势 ，农 田生态系统在承载粮食生产任务的同时，日益更多
地要求其发挥生态环境服务功能 ，世界发达国家在制定农业发展战略时均十分重视其粮食生产功能和生态
环境服务功能。农田生态系统在生产人类需要的粮食和原材料过程 中通过其结构及生态过程同时为人类
提供生态服务功能(环境福利)，但长期 以来人们忽视了农 田生态系统提供的生态服务功能 ，一些学者仅从
全球变化角度出发 ，研究了农 田生态系统吸收 C02、维持大气成分平衡的功能【l’2’4]。而大量对粮食生产生
态环境效应的评价却过分片面地强调其引起荒漠化 、环境污染等负面效应 J，严重限制了粮食生产的发
展。本研究分析 了我国不同地区粮食生产的生态环境效应，揭示了农 田粮食生产过程中产生的生态环境价
值，为确保我国粮食安全生产提供理论依据。
1 研究方法
理论假设。设 S 为农 田生态系统在一定期限内为人类提供的总福利或总服务，其价值可区分为 自然生
态过程产生的价值 s 和人类种植业活动过程产生的经济价值’s ，则有：
S = S +Sp (1)
其中，S 可用农 田生态系统服务功能价值体现，则有 ：
S ： S 厂+S m+S聊+S +S +S +S +S f+S 6 (2)
*中国科学院知识创新工程重要方向性项目(KZCX3一SW-333)和国家自然科学基金项 目(30370258，30230090)资助
收穑 日期：2004-08—16 改回日期：2004-09-08
第 3期 谢高地等：我国粮食生产的生态服务价值研究
式中，s 为食物生产价值 ，s 为原材料生产价值 ，s 为景观愉悦功能价值 ，s 为气体调节功能价值，S 为
气候调节功能价值，s 为水源涵养功能价值，s 为土壤形成与保护功能价值，s 为废弃物处理功能价值，
s柚为生物多样性保持功能价值。上述生态服务功能虽不能涵盖所有 自然生态服务，但已是 目前人类识别的
主要生态系统服务功能类型。种植业产值(GDP／)包含所有人类种植活动的经济价值产出和部分 自然过程
产生的生态服务价值 ，该部分 自然生态服务价值包括自然食物生产、自然原材料生产和景观愉悦功能价值，
人类种植业活动过程产生的实际经济价值(S。)为：
St,： GDPf一(S ，+S +S ) (3)
一 定期限内农田生态系统为人类提供的总服务仅部分被统计系统计量，可表示为被计量部分(S )与未
被计量部分(S )之和 ，则有 ：
S = S +S (4)
S GDP／ (5)
S ： S 一(S ，+S +S ) (6)
生态系统提供给人类
的服务功能有一个不断变
化并逐渐积累的过程，了解
农田生态系统服务功能 的
形成过程则能更 深刻认识
这些服务功能对 人类 的价
值。本研究通过采集稻 田
主要生育期温室气体(CO2、
CH4和 N20)，计 算采样间
隔内稻田温室气体排放量；
并根据各温室气体增温潜
势(GWP)值 J，将不 同温
室气体换算为 c02当量，研
表 1 我国农田生态系统单位面积生态服务价值量
rab．1 The equivalent of ecosystem services evaluation by croplands in China
究稻田对温室气体的综合调节功能；最后运用造林成本法和 c税法计算稻田生态系统对温室气体调节的价
值，同时采集稻田主要生育期植株生物量样品，测其于物质生产量，并根据光合作用方程换算采样间隔内单
位 面积稻田释放02的物理量和 日释放量 ，并运用造林成本法和工业制02法计算稻田生态系统释放02价
表 2 我国不同省份农田生态系统生物量因子
Tab．2 The biomass factors of different provinces in China
区 域 生物量因子 区 域 生物量因子 区 域 生物量因子
Regions Biomass factor Regions Biomass factor Regions Biomass factor
北 京 市 1．04 安 徽 省 1．17 四 川 省 1 35
天 津 市 0．85 福 建 省 1．56 贵 州 省 0．63
河 北 省 1．02 江 西 省 1．51 云 南 省 0．64
山 西 省 0．46 山 东 省 1．38 西藏(区) 0．75
内蒙(区) 0．44 河 南 省 1．39 陕 西 省 0．51
辽 宁 省 0．90 湖 北 省 1．27 甘 肃 省 0．42
吉 林 省 0．96 湖 南 省 1．95 青 海 省 0．40
黑 龙 江 0．66 广 东 省 1．40 宁夏(区) 0．61
上 海 市 1．44 广西(区) 0．98 新疆(区) 0．58
江 苏 省 1．74 海 南 省 0．72 全 国 1．00
浙 江 省 1．76 重 庆 市 1．21
值。评价农 田粮食生产过程 中产生的
生态环境价值，国际做法是综合不同区
域内的研究 ，通过统计归纳主要生态过
程功能与生态系统效益价值。本研究
在 Costanza R．等【10 J研究提出的生态系
统服务功能单价基础上，制定 出我国农
田生态系统生态服务价值当量因子表
(见表 1) J。生物量订正及价值计算，
假定生态服务功能强度与生物量成线
性关系，本研究提出生态服务价值的生
物量因子(见表 2)，用该因子进行单位
面积生态系统服务功能经济价值校正，
其详细方法见文献[3]。
2 结果与分析
2．1 农田生态服务价值产生过程及其评价
本研究以上海市奉贤县五四农场稻田为例，按当地稻田常规管理(施 N肥量 375kg／hm ，间歇性灌溉)
温室气体调节功能物理量变化过程见图 1a，图 1表明水稻生长拔节后期至抽穗期内稻田对 C02的吸收量最
12 中 国 生 态 农 业 学 报 第 13卷
高，稻田CH4排放通量随生物量的增加而逐渐增加。稻田N O排放通量随稻田施肥、排水和灌溉等田间管
理措施出现相应波动 ，其最大值出现在抽穗期，稻田对 O 的调节与植株生物量变化有相同趋势。运用相应
生态经济学方法计算稻田生态系统气体调节价值量表明，稻 田气体调节价值量与物理量有相应变化趋势
(见图 1b)。通过计算得到我国各省农田生态系统 自然生态服务功能单位面积价值和总价值 ，全国年农田生
态系统 自然过程提供的总价值为 8183．95亿元(以 2000年价格为基准，下同)，其中废弃物处理价值最大，其
次为土壤形成和保护价值 ，之后是食物生产价值。河南 、山东和四川省农田生态系统服务功能总价值较高，
西藏、青海 、北京 、天津和上海等省(区、市)农田提供 的总价值较低。而湖南、江苏和浙江省单位面积农 田生
态系统服务功能价值较高，内蒙古、山西、青海和甘肃等省(区)单位面积生态系统服务功能价值较低。我国
南方省份比北方省份提供了更大价值的农田生态系统效益，这与生物多样性的纬度分布梯度相一致。
60 70 80 90 IO0 I10 I20 60 70 80 90 100 ll0 l20
播种后天数，d 播种后天数／d
图 1 稻 田生态系统物理量和价值量形成过程
Fig．1 Changes of gas regulations of paddy fields and their values
2．2 农田生态系统服务功能计量及存在的问题
单位面积土地人类所有种植业活动的经济产出和 自然生态系统服务功能为人类提供生命支持服务。
上述评估仅仅是 自然生态系统服务功能为人类提供的服务价值 ，未包括人类所有种植业活动的经济产出。
计算表明，我国单位面积农 田自然过程和人类活动过程年产生的总价值为 14575．39元／hm ，其 中由自然过
程提供的生态服务价值为 6114．3元／hm ·Q，占 41．9％，由人类活动产生的价值为 8461．09元／hm_2．Q，占
58．1％。与自然生态系统相 比，农田生态系统承载了更多的人类活动，产出更多的经济价值。我国各省市 自
然过程和人类活动过程单位面积农田生态系统产生的价值见图 2。目前作为广泛公认的标准和方法，用种
植业产值计量所有人类种植业活动所产出的服务和产品，在我国统计系统计量的种植业总产值中包括由生
态服务功能产生的食物生产、原材料生产和人类可意识到的生态旅游价值 ，未计量其他生态服务价值。研
究表明我国单位面积农田自然过程和人类活动过程年产生 14575．39元／hm 总价值中，由现有统计系统计
量的仅为 9434．49元／hm ·Q，占64．7％，未计量价值为 5140．9元／hm ·Q，占35．3％。我国各省市单位面积
农田生态系统提供的计量和未计量价值及总价值见图 3。
农田生态服务功能研究尚待进一步深入探讨的问题一是该研究将农 田生态服务类型区分为食物生产、
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图 2 我国各省市单位面积农 田生态系统人为活动和 自然过程提供的生命支持服务价值
．2 The econo~c values of ecosystem services by natural and anthropogenic proces in per hectare croplands of different provinces in China
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第 3期 谢高地等 ：我国粮食生产的生态服务价值研究 13
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图 3 我国 各省市 单 位面 积农 田生态 系统 已计量 和 未计 量 的生 命支 持服 务价 值
Fig．3 The economic values of ecosystem services calculating and without calculating by per hectare croplands 0f different provinces in China
生物多样性保持 、大气调节等 9种类型，该分类仅为抽象概括 ，而在生态系统产生生态服务及人类消费
生态服务过程中是浑然一体不可分割的，单种生态服务并非独立存在。二是农 田生态系统除提供食物生产
和原材料生产功能外，还提供其他多种类型生态服务。生态服务的基础是生态系统内部各种复杂关系与化
学反应的总和，每种生态系统提供的生态服务非常复杂，目前很多生态服务人们 尚未认识。三是农 田生态
系统可提供生态服务，其中一些生态服务功能的发挥或显现很大程度取决于生态系统所处的特定空间，作
物覆盖 良好的农 田具有防止水土侵蚀功能，当该农田分布在降雨丰沛山区时该服务就能得以表现 ，而当其
处于平原或降雨较少区域时，这种生态服务并未实现和表达 ，故生态服务应区分潜在服务能力和实际表达
服务 2种类型 ，否则难以恰当度量这种生态服务的强度。四是农田生态系统为人类提供的生态服务强度随
时间而呈动态变化 ，该动态变化一般与其生长曲线相关联，其原因是生物体本身和环境因子均随时间而变
化。不同生态服务类型其时间动态性不同，在时间曲线上分一次性实现 、多次性实现和连续性实现 ，其提供
的服务强度曲线随群落本身和环境而不断变化 ，故农田生态服务时间上的动态性有待进一步研究。
3 小 结
我国粮食生产行业是 1个特殊产业 ，在 1年生产周期中为人类提供 19509．1亿元生态服务和经济产品
总价值 ，其中 8183．95亿元(占41．9％)由农田生态系统 自然过程提供和产生，11325．11亿元 (58．1％)由人
类种植业活动过程产生。目前我国统计系统计量的年度种植业总价值仅计量了人类种植业活动过程产生
的经济价值和部分由自然生态过程产生的生态服务价值 ，得到计量和反映的仅为 64．7％，未计量生态服务
价值为 35．3％，年达 6881．06亿元。因粮食生产过程伴随产生的生态服务属公共服务范畴，国家为粮食生
产提供公共财政补贴的额度高限可达 5140元／hm Q。
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