农业文化遗产生态系统服务的...江瑞安滨海塘河台田系统为例_苏伯儒.pdf

第 卷第 期 年 月生态学报 ，：基金项目：国家自然科学基金面上项目（）；国家自然科学基金中德合作交流项目（）收稿日期：；网络出版日期：通讯作者 ：苏伯儒，刘某承，李志东农业文化遗产生态系统服务的复合增益 以浙江瑞安滨海塘河台田系统为例生态学报，（）：，：，（）：农业文化遗产生态系统服务的复合增益 以浙江瑞安滨海塘河台田系统为例苏伯儒，刘某承，李志东，中国科学院地理科学与资源研究所，北京 中国科学院大学，北京 摘要：农业文化遗产是农村与其所处环境长期协同进化和动态适应下所形成的独特的土地利用系统和农业景观，具备丰富的景观要素。景观要素的耦合会对景观整体的生态系统服务供应产生影响。研究构建了多景观要素的“生态系统服务复合增益”理论框架，并以浙江瑞安滨海塘河台田系统为例，将其景观要素划分为农田生态系统和水域生态系统，并分别评估其景观要素生态系统服务价值、景观整体生态系统服务价值和生态系统服务复合增益价值。研究结果显示：（）年浙江瑞安滨海塘河台田系统生态系统服务总价值为 亿元，文化服务价值最高，占总价值的；（）农田的生态系统服务价值为 亿元，占总价值的，水域的生态系统服务价值为 亿元，占总价值的；（）生态系统服务复合增益价值为 亿元，占总价值的。研究表明，农田和水域两种景观要素的耦合能提高浙江瑞安滨海塘河台田系统中食物供应、气体调节、盐碱地改良、休息游憩四种生态系统服务价值，致使其产生生态系统服务复合增益。关键词：农业文化遗产；景观格局；生态系统服务；复合增益 ：，：，“”“”，：（），；（），；（），：；现代农业生产以作物产量和经济效益为主要目标，通过扩大耕地面积、消除非作物生境，使得农业集约化发展，农田景观的异质性下降，然而这种单纯注重经济价值的现代集约化农业并不能满足人们对可持续发展的需求。农业文化遗产作为一种典型的社会生态经济复合系统，具有显著的生态效益、经济效益和社会效益，对于协调人与自然关系，促进经济社会可持续发展具有重要意义。生态系统服务的定义为生态系统给人类带来的惠益，过往研究证实开展农业文化遗产生态系统服务评估对遗产地生态补偿标准厘定、农业文化遗产综合价值衡量具有重要作用。生态系统服务价值可作为农业文化遗产地生态补偿标准上限，等结合农户受偿意愿，将稻田新增生态系统服务作为补偿目标，推导出红河哈尼梯田生态补偿标准。众多研究者通过评估农业文化遗产生态系统服务价值来衡量其综合价值，如李禾尧等对江苏兴化垛田传统农业系统生态系统服务进行了识别与评估，量化其重要的生态价值与社会价值；等从调节服务、供给服务和支持服务三方面评估广东乳源稻鱼共生系统，发现该系统可以提高稻田的综合价值。然而现阶段农业文化遗产生态系统服务评估研究囿于将其视为一个单一生态系统，忽视了农业文化遗产在生态关系调整、系统结构功能整合等“软关系”上的微妙处理。大量研究显示，农田中的半自然生境对花粉传播、小气候调节、养分迁移等生态过程有较大影响，进而影响农业景观的生态系统服务供应。农业文化遗产在人类长期耕种下逐渐演化形成特殊的景观格局，其内部景观要素的排列使得其具备空间异质性，斑块间的相互作用，如热量、水分、养分在斑块间的运动势必会对景观整体的生态系统服务造成影响。因此，从宏观角度综合系统地归纳农业景观要素耦合对农业景观整体生态系统服务供应的影响机制，探究景观要素生态系统服务和景观整体生态系统服务间的定量关系尤为重要。鉴于此，本研究依据系统科学原理和景观生态学原理，构建多景观要素的“生态系统服务复合增益”理论框架，选取浙江瑞安滨海塘河台田系统开展实证研究，综合评估台田农业系统景观要素的生态系统服务价值、景观整体生态系统服务价值和生态系统服务复合增益价值，以期为农业文化遗产生态系统服务评估研究提供借鉴。生态系统服务复合增益理论框架构建 景观格局对生态系统服务的影响机制景观由相互作用的生态系统镶嵌构成，景观格局可分为景观组成与景观构型，景观组成可直接对生态系统服务产生影响，而景观构型则通过改变生态过程影响生态系统服务（图）。景观格局对生态系统服务影响研究主要从大尺度与小尺度两个角度开展。大尺度上主要研究区域景观格局的“动态”演变对区域生态系统服务的影响，如李屹峰等的研究表明，林地面积的增加以及草地、农田面积的减少导致 年密云水库流域的产水服务增加。小尺度上的研究主要反映“静态”的景观格局对生态系统服务的影响，侧重分析景观构型对生态系统服务的影响，例如咖啡种植园附近的森林斑块能增加传粉昆虫的数量，增强传粉服务，有 期 苏伯儒 等：农业文化遗产生态系统服务的复合增益 以浙江瑞安滨海塘河台田系统为例：助于提高咖啡产量。图 景观格局对生态系统服务的影响机制 生态系统服务复合增益按照系统科学理论，在系统结构合理的情况下，系统内各组分间的非线性相互作用，将使得系统的整体功能大于各组分功能之和。景观是一个有机整体，遵循系统的整体性原理，景观要素间相互关联、相互作用，因此在景观格局合理的情况下，景观整体的生态系统服务将大于各景观要素生态系统服务的线性叠加。众多农业文化遗产如湖州桑基鱼塘系统、青田稻鱼共生系统等属于小尺度农业景观，他们由多种景观要素（水域生态系统、桑园生态系统等）耦合形成，在人类长期实践下逐渐形成了较为合理的景观格局，这种格局改变了景观内部热量传递，水分输送等生态过程，最终导致景观整体的生态系统服务要大于各景观要素的生态系统服务之和。综合上文关于系统科学和景观生态学的分析，本研究认为，多个相互作用的景观要素（生态系统 土地覆被）耦合形成了一个新的景观，由于新景观的景观格局对生态过程产生影响，使得新景观提供的生态系统服务要大于各景观要素提供的生态系统服务之和，新景观产生的生态系统服务增量称为“生态系统服务复合增益”（图）。根据生态系统结构过程服务联级模式，本研究认为生态过程的改变是导致复合增益产生的直接因素，生态系统服务复合增益的产生机制可分为以下两种。一是生态过程的新增，例如在浙江青田稻田养鱼景观中田鱼会捕食落入水中的稻飞虱，捕食过程的出现提高了该景观的病虫害防治服务。二是生态过程的增强减弱，例如间套种植景观能增强农作物对光热资源、养分资源吸收过程，提高了景观的供给服务；农田中的树篱构成了对地表水与地下水的屏障，增加了地表粗糙度，抑制地表径流，减弱土壤侵蚀过程，提高了景观的土壤保持服务。材料与方法 研究区概况瑞安市位于长江三角洲和珠江三角洲的连接地带，东经，北纬（图），年降生 态 学 报 卷：图 生态系统服务复合增益 图 瑞安市位置图 水量，年平均气温。浙江瑞安滨海塘河台田系统已有 余年的历史，是一种典型的台田农业系统，在温州人民千百年来的不断实践下，促生了“人与环境协同发展”的生态文化，浙江瑞安滨海塘河台田系统位于温州大罗山南面滨海平原，总面积，核心区面积 。数据资料来源 经济生产数据瑞安市政府提供的数据资料，温州市统计年鉴，年瑞安市政府工作报告，瑞安市滨海都市田园综合体建设方案，中国知网上已经公开发表的科技文献数据等。土壤理化性质数据瑞安市 个乡镇耕地土壤及台田农业系统土壤的有机质含量、全氮含量、速效钾含量、有效磷含量、和阳离子交换量（）数据检均由瑞安市政府提供。生态系统服务价值评估方法台田农业系统由农田生态系统和水域生态系统两部分组成，本研究参考 的分类体系，分别对农田生态系统、水域生态系统和台田农业系统的生态系统服务类型进行划分，运用市场价值法、影子工程法和机会成本法等生态经济学方法对各项生态系统服务和生态系统服务复合增益进行价值评估，具体评估指标包括食物供应、气候调节、盐碱地改良、水源涵养、休闲游憩等，各项生态系统服务指标及评估方法如表。农田生态系统食物供应：为与台田农业系统农作物产量形成对比，农田生态系统农作物产量采用 年间瑞安市蔬菜平均产量代替，食物供应价值采用市场价值法评价。（）式中，为 年间瑞安市蔬菜平均产量（）；为蔬菜批发价格（元）；为农田生态系统面积 期 苏伯儒 等：农业文化遗产生态系统服务的复合增益 以浙江瑞安滨海塘河台田系统为例：（）；为农田生态系统食物供应价值（元）。表 浙江瑞安滨海塘河台田系统生态系统服务分类及其评估方法 生态系统服务 生态系统服务类型水域生态系统 农田生态系统 台田农业系统 评价方法 供给服务 食物供应市场价值法调节服务气体调节影子价格法 调洪蓄水影子工程法水源涵养影子工程法盐碱地改良机会成本法气候调节影子价格法支持服务土壤保持机会成本法 生物多样性保护当量因子法文化服务 休闲游憩瑞安市 年旅游收入气体调节：农田生态系统主要依靠种植的农作物进行气体调节，根据光合作用公式，植物每生产 干物质可吸收 ，释放 ，采用碳税法和工业制氧成本法计算该系统的气体调节价值。（）式中，为固定 的量（）；为释放 的量（）；为工业制氧成本（元）；为 年瑞典碳税价格（元）；为气体调节价值（元）。水源涵养：农田生态系统土壤涵养水量采用单位面积土壤截留持水量法计算。()（）（）式中，为降水量（）；为农作物截留率，为土壤非毛管孔隙度，为土层厚度（）；为农田土壤涵养水源量（）；为农田生态系统土壤涵养水源价值（元）；为影子水库造价（元）。土壤保持：农田生态系统的土壤保持服务分为两类，一是减少土壤侵蚀，二是保持土壤肥力，年减少土壤侵蚀总量按下式计算：()（）式中，为裸土土壤侵蚀模数（）；为种植作物时土壤侵蚀模数（）；为农田生态系统每年减少土壤侵蚀总量（）；为土壤容重（）。农田生态系统土壤保持价值包括减少土壤侵蚀价值和保持土壤肥力价值，均采用机会成本法计算，公式如下：（）()（）式中，为农田生态系统减少土壤侵蚀的价值（元）；为 年挖去单位体积土方费用（元）；为土层厚度（）；为土壤容重（）；为土壤中有机质、全氮、有效磷和速效钾含量（）；为单位质量有机质、全氮、有效磷和速效钾的价格（元）；为保持土壤肥力的价值（元）。水域生态系统调洪蓄水：水域生态系统具备调蓄洪水功能，采用影子工程法计算调洪蓄水价值。（）（）式中，为水域每年可调节洪水量（）；为水域面积（）；为水域洪水时期平均淹没深度（）；生 态 学 报 卷：为水域调洪蓄水价值（元）；为影子水库造价（元）。气候调节：水域生态系统的降温能力通过水面蒸发吸热量计算，公式如下：（）（）式中，为水面蒸发吸收的热量（）；为湿地水面率；为湿地面积（）；为水域生态系统夏季水面蒸发量（），为水汽化热（）；为电费单价（元）；表示空调能效比；为单位转换系数；为气候调节价值（元）。生物多样性保护：谢高地等对我国 位生态学家进行问卷调查，确定了我国湿地生物多样性保护功能的价值当量因子为。本研究参考谢高地的方法，将我国单位面积农田生态系统粮食生产的净利润 作为 个标准当量因子的生态系统服务价值量，公式如下：（）式中，为 个标准当量因子的生态系统服务价值量（元）；、和 分别为 年稻谷、小麦和玉米的播种面积占三种作物播种总面积的百分比；、和 分别为 年全国稻谷、小麦和玉米的单位面积平均净利润（元）；采用当量因子法计算该系统的生物多样性保护价值，公式如下：（）式中，为生物多样性保护价值（元）。台田农业系统食物供应：台田农业系统中最主要的农作物为花椰菜，其食物供应价值采用市场价值法评价。（）式中，为台田农业系统花椰菜平均产量（）；为蔬菜批发价格（元）；为台田面积（）；为台田农业系统食物供应价值（元）。气体调节：台田农业系统农作物产量高于农田生态系统，因此其吸收 与释放 的量不同。（）式中，为其吸收 的量（）；为其释放 的量（）；为台田农业系统气体调节价值（元）。盐碱地改良：台田田面高于原地表，能有效减少通过毛管向土壤输送的盐分，因此其具有盐碱地改良功能，采用机会成本法计算该系统改良盐碱地的价值。（）式中，为单位面积盐碱地的改良费用（元）；为盐碱地改良功能价值（元）。休息游憩：浙江瑞安滨海塘河台田系统体现了千百年来温州人民与所处环境长期协同发展的独特文化，是瑞安人民适应大自然的智慧结晶，塘河水质清澈、风光旖旎，具有典型的江南水乡韵味。文化价值、历史价值与遗产价值是难以用市场价格衡量的非使用价值，这三类均体现在当地旅游业的发展上，因此本