有机农业生态系统服务功能价值评价

吴芸紫，刘章勇，蒋 哲，聂江文，朱 波

(长江大学农学院，湖北荆州 434025)



有机农业生态系统服务功能价值评价

吴芸紫，刘章勇，蒋 哲，聂江文，朱 波*

(长江大学农学院，湖北荆州 434025)

目前，生态系统的服务功能是生态经济学和环境经济学研究的热点。随着农业经济的不断发展，农林科学技术的不断革新，农业生态系统服务功能逐渐被人们重视。除了具有最基本的粮食生产功能外，农业生态系统还具有水文循环、气体调节、小气候改善以及人文观光等生态服务功能。通过建立相应的评价体系和研究方法，将这些生态功能逐渐货币化，不仅可以提高人们对农业生态系统的认知程度，也有利于对农业生态系统服务功能的经济价值进行估算，为有关部门制定相应的政策提供科学依据。

目前，关于农业生态系统服务功能的经济价值评估主要集中在粮食生产、水文循环、气体调节等功能，而关于有机农业生态系统服务功能经济价值评价的报道较少。常规农业生态系统由于农药、化肥的使用导致系统被破坏，主要体现在农田生物多样性的减少、农药化肥造成的面源污染、污染水体对畜牧业发展的影响等方面。与常规农业相比，有机农业在生产中具有更严格的生产体系，在整个生产体系中不使用化肥、农药，反对基因工程。除了具有最基本的粮食生产功能外，有机农业生态系统具有更多的生态和文化服务功能。因此，有必要对有机农业生态系统服务功能的价值进行评价。

1生态系统服务功能及其价值评价

关于生态系统服务功能的描述过于多样化，国外主要以Daily和Costanza等对生态系统服务功能的定义较为广泛，他们分别从生态学和经济学的角度对生态系统服务的功能进行了探讨及其价值评估，为生态系统服务的深入研究奠定了基础。Daily[1]认为，生态系统服务功能指在生态系统的发展和生态过程的演变中，维持和形成的人类赖以生存的自然环境条件与效用。Costanza等[2]则认为，生态系统服务功能就是生态系统提供的商品和服务，即人类直接和间接受益于生态系统。介于这2种不同角度的定义，在对供给服务、调节服务、支持服务和文化服务等生态系统服务功能进行价值评估时，则采用了Costanza的观点。国内关于生态系统服务功能价值评估的研究起步较晚，欧阳志云等[3]的生态系统服务功能和经济价值评估方法为以后的研究奠定了基础。

目前，国内外学者已对不同类型的生态系统服务功能的价值进行了研究。例如，美国学者Costanza等对全球生态系统服务功能价值进行估算，得出其价值约为33×1012美元，约为当年世界国民生产总值的1.82倍[2]。陈仲新等[4]评估得出我国海洋生态系统的效益价值每年高达2万亿元；张华等[5]评估了辽宁省滨海湿地类型生态系统功能的经济价值；江福英等[6]采用市场价值法、机会成本法和影子工程法等方法，估算了福建省茶园生态系统服务功能的总价值为164.90亿元；研究表明，我国森林生态系统的服务功能总价值每年达10万亿元，相当于我国GDP总量(30万亿元)的1/3[7]。可见，生态系统服务功能的价值是不可忽视的。有机农业比常规农业生产规程更严格，有机农业生态系统服务功能比常规农业生态系统服务功能更有研究价值。

2有机农业生态系统的服务功能及其价值评价

农业生态系统服务功能的价值评估是对生态系统服务功能的经济价值进行货币化估算。其总经济价值主要包括直接利用价值、选择价值、存在价值和间接利用价值4个方面[8]。有机农业发展以改善土壤肥力，反对基因工程，不使用化学试剂，保护物种多样性，以及形成可持续发展的农业为原则[9]。有机农业生态系统是属于农业生态系统中的一种，也应包含这些服务功能，甚至还有其他的功能需要被挖掘。

2.1服务功能的分类 农业生态系统具有产品供给、氧气供给、水分供给和休闲的直接使用价值，调节温室气体、气候调节、水文循环、保持土壤等间接使用价值，保存物质种质资源、提供栖息地、维持生物多样性以及科学人文美学功能等选择价值，还包括原始价值、生态安全价值的存在价值。作为一种特殊的农业生态系统，有机农业按照严格的生产程序，不使用化肥、农药而施用有机肥，这表明有机农业具有调节土壤养分功能；在施用畜禽粪便和秸秆还田的过程中，有机农业具有对废弃物处理的功能；与常规的农业生态相比，有机农业对土壤、水质以及气体环境都是有严格要求的，按照有机农田土壤中重金属含量明显低于常规农田，有机畜牧业的灌溉水须是二级水，工厂、废弃物排放处须距离有机农田3 km以上，这表明有机农业具有降低土壤重金属含量、调节水体污染物和保护环境等功能；有机农田生产的粮食是无农药、化肥污染，这表明有机农业具有食品安全功能。

2.2价值评价农业生态系统服务功能价值评价的方法主要有机会成本法、影子价格法、置换成本法、生产成本法、市场价值法、影子工程法等[10]。如Biorklund等[11]从直接生产、土壤肥力、水质量生态因素等方面，比较了瑞典20世纪50年代与90年代农田生态系统服务功能的变化；谢高地等[12]认为，我国农田生态系统为人类提供的生态服务和经济总产值为19 509.1亿元；刘利花等[13]运用造林成本法、碳税法、制氧工业成本法等方法，对稻田生态系统各项服务价值进行了估算，结果表明，苏州市域稻田生态系统服务净总价值为6.08亿元，单位面积净价量为73 111.84元/hm2。

在有机农业生产中，除了通过轮作保护粮食生产、减少土地资源浪费外，其余的生态服务价值也应该被重视。物质循环、气体调节、土壤有机质累积、水文调节、休闲、环境保护、废弃物处置等功能应得到充分的展现，实现有机农业经济效益、社会效益和生态效益的有机统一。目前，有机农业生态系统服务功能价值评估方面的研究还是空缺，可以采取类似于传统的农业生态系统服务功能价值评估的方法，计算有机农业生态系统服务功能的价值。

3有机农业生态系统服务功能价值评价指标

3.2土壤有机质累积土壤是发展有机农业必需的重要因素，土壤肥沃、耕层深厚、pH 呈微酸性～中性是发展有机农业最适宜的土壤条件之一[14]。在有机农业的整个生产过程中，施用有机肥是一个累积有机质的有效方法。土壤有机质累积主要通过土壤有机质的输入与输出平衡进行评价。经不同施肥处理，稻田生态系统有机质输入量和输出量分别为4 135～7 898、1 500～1 979 kgC/hm2，其中土壤CO2排放是土壤有机质输出的主要途径，其占碳输出量的85%～94%[15]。土壤有机质的输出量与输入量的差值为土壤有机质的净累积量，其经济价值为土壤有机质累积量乘以纯碳量计量的有机肥的市场价格。

3.3水体调节目前，造成水体富营养化的原因主要是水体中氮磷的失衡。与常规的农业相比，有机农业的灌溉水符合《农田灌溉水质标准》(GB 5084-2005)，这不仅有效防止地下水污染，还能改善水体环境。陈浩等[16]运用数量生态经济法对湖南水稻生产的正、负外部价值进行了评价，结果表明，涵养水源、气体调节、粮食生产功能外部显著效益，约为978亿元。在稻田生态系统水文循环的作用下，会导致营养物质的流失以及地下水污染。Younie等和Eltun将有机农业和常规农业进行直接比较，认为有机农业N淋失的潜力低于常规农业[17-18]。Philipps等的研究表明，由于有机农业采用平衡的轮作系统，避免使用农业化学合成物质，而且肥力管理严格，有机系统能够有效地保护农业地区地表水和地下水的水质[19]。研究表明，稻田生态系统可以去除富营养化水体中的氮磷。根据净化水体的市场价格和灌溉水量，即可计算出有机农田净化水体的价值。

3.4固碳释氧农业生态系统中植物通过光合作用和呼吸作用，可以将太阳能转化为生物能，在转换过程中固定空气中的CO2，以有机物的形式贮存能量，同时也向大气释放O2[20]。有机农业能够把碳截留在土壤中，增强了土壤的固碳作用，对减轻温室效应、延缓全球变暖也是一大功效[21]。谢宁宁[22]估算了武汉市郊稻田生态系统的服务价值，结果表明，大气调节的价值为22.268亿元。植物光合过程的氧释放量由以下方程式计算得到：6nCO2+6nH2O→nC6H12O6+6nO2+ATP，即每生产1 g干物质需要 1.62 g CO2，并释放1.20 g O2。采用造林成本法、工业制氧法，可计算出有机农业生态系统释放的O2的价值；采用造林成本法和碳税法，计算出吸收CO2的价值。

3.5休闲、旅游观光有机农业生态系统除具有基本的粮食生产功能以外，还具有景观休闲、社会人文教育等间接价值的生态服务功能。有机农业生态系统独特、优美清新的自然景观，可为公众提供景观休闲场所，有利于农业知识的普及、自然环境教育的开展，具有文化习俗传播等多方面的社会文化意义。开发和利用这一资源，既能进一步提高人们对有机农田生态系统的认识度，又能充分发挥其生态价值和社会价值。景观休闲、旅游观光功能属于有机农业生态系统功能的间接使用价值，其评估方法主要包括旅行费用法、居住环境评价法、条件价值法(Contingent Valuation Method，CVM)[23-24]等。其中，条件价值法是使用最广泛的一种评估方法，是在假想的基础上，通过调查人们对生态环境的认知程度和支付意愿(Willingness To Pay，WTP)或对生态环境变化的受偿意愿(Willingness To Accept，WTA)，继而对人们非市场物品的偏好进行的货币价值估算，它是估算非使用价值的主要方法之一[25]。

3.6生物多样性保护有机农业生态系统是一个人与自然的复合式生态系统，这种半开放式的生态系统成为许多野生动植物栖息地和避难所，其具有维持生态平衡和保护生物多样性的作用[26]。通过对关键的生物多样性区域(如IUCN植物多样性中心、国际鸟类生活协会的就地鸟类保护区域以及WWF全球200个生态区)的分析表明，农业入侵、农业污染和农业集约化是这些地区生物多样性最主要的威胁因素[27]。研究表明，有机农场中鸟的数量比常规农场中的多2～3倍。采用支付意愿法(WTP)和NOAA原则[28]设计问卷，对有机农业生态系统生物多样性保护的价值进行评估。

3.7废弃物处理 传统农业发展都是基于集约化和城镇化，导致作物秸秆、畜禽粪便和有机垃圾等有机废弃物逐渐增加[29-30]。有机农业主要是使用有机肥料，如将作物秸秆还田，施用畜禽粪便。这样不仅可以促进土壤培肥，还可以提高废弃物的利用率；不仅有利于保证食品的安全和维持生物多样性，更重要的是降低了资源损耗。在计算资源耗减功能的价值时通常采用生产成本法，即单位面积处理的废弃物的用量和种植面积与其处理价格的乘积，其成本采用当地环保局对秸秆、畜禽粪便的处理价格。

3.8食品安全有机农业在生产过程中严格遵循特有的生产程序，不使用农药和化肥等农用化学品，与常规农田生产的农产品相比，可显著降低农产品中的农药残留和重金属含量。因此，有机农业的食品安全功能主要表现在降低农药残留和减少重金属污染两个方面。在评估其价值之前，需要对有机食品中农药残留与重金属含量进行检测。采用支付意愿法[24]，根据人们对有机农产品的需求，计算出有机农产品的食品安全价值。

4结语

有机农业的生产对区域内的环境要求比较严格，土壤转换年限高达3年以上，土壤重金属含量符合国家有机农业的生产标准，从而减少重金属污染；大气环境方面则要求在3 km之内没有工厂，这一要求减少了有毒气体的污染，逐步改善大气环境的状况；在作物生长期间不采用人工合成的化肥和喷洒农药，这有利于生物多样性的保护和大大降低农药残留的危害；有机农业反对基因工程，这在一定程度上降低了转基因的危害；灌溉水符合国家有机农业的生产标准，这在一定程度上对地下水起到了保护作用。另外，有机农业遵循养分循环和资源利用的原则，通过秸秆还田不仅可以培肥、改善土壤，还可以减少温室气体的排放，增加土壤有机质的累积，提高土壤的固碳效率，减少资源浪费，提高对固体废弃物的利用效率。有机产品的生产以及市场的销售在某种程度上还能带动地方经济的发展，从而带来一定的社会效益、经济效益和生态效益。通过对有机农业生态系统服务功能的分类和指标体系的确定，可以对有机农业生态系统的价值进行评价，即货币化估量。

然而，有机农业在不使用化肥、农药的情况下，农产品的产量肯定会下降。如果各地区都推广有机农业，怎样去保证粮食的产量；有机农业不使用农药，会不会诱发某些病虫害的感染，怎样将损失减到最小；有机农业反对基因工程，这是否意味着不采用杂交品种，对病虫害的抗性会不会降低。这些问题将会直接影响有机农业生态系统的生产功能，这有待进一步研究。

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摘要首先，简述了生态系统服务功能及其价值评价；然后，阐述了有机农业生态系统服务功能的类型及价值评价，进一步分析有机农业生态系统服务功能价值评价指标；最后，对有机农业发展中存在的问题进行了分析。通过对有机农业生态系统服务功能的价值评估，不仅可以提高人们对有机农业的认识，也有利于充分发挥有机生态系统对农业发展的作用。

关键词有机农业；生态系统；服务功能；价值评价

Value Evaluation of Ecosystem Service of Organic Agriculture

WU Yun-zi, LIU Zhang-yong, JIANG Zhe, ZHU Bo*et al(College of Agronomy, Yangtze University, Jingzhou, Hubei 434025)

AbstractFirstly, ecosystem service was introduced and its value was evaluated. Then, the value evaluation index of ecosystem service types of organic agriculture was analyzed. Finally, problems in the development of organic agriculture were put forward. Value evaluation of service function of organic agriculture ecosystem can not only enhance people’s recognition on organic agriculture, but also fully exert the function of organic ecosystem in agriculture.

Key wordsOrganic agriculture; Ecosystem; Service function; Value evaluation

收稿日期2015-12-14

作者简介吴芸紫(1990- )，女，湖北咸宁人，硕士研究生，研究方向：农业生态价值评价。*通讯作者，讲师，博士，从事农业生态与农作制度研究。

基金项目“十二五”国家科技支撑计划项目(2014BAK19B06-03)；国家自然科学基金项目(31270488；31501274)；长江大学科研发展基金项目(801180010135)；长江大学长江青年基金项目(70118021)。

中图分类号S-0

文献标识码A

文章编号0517-6611(2016)01-146-03