淺談丘陵地區農業生態價值特征
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1研究方法
1．1數據來源
本文以合川區錢塘鎮大柱村、開縣竹溪鎮靈泉村、綦江區永城鎮中華村1∶2000土地利用現狀圖為基礎，以農戶家庭經營的耕地地塊為調查單位，分別于2011年3月，5月，6月對3個村進行了調研。耕地地塊是指在自然條件和家庭聯產承包責任制綜合影響下形成的最基本的耕作單元。耕地地塊的調查內容主要包括耕地地塊投入情況、產出情況以及耕地地塊自然條件、耕作條件、區位條件等。本次調研共收回水田地塊調查問卷372份，其中有效問卷351份，大柱、靈泉、中華分別為145，87，119份;旱地地塊調查問卷438份，其中有效問卷416份，大柱、靈泉、中華分別為127，142，147份。
1．2研究方法
1．2．1生態價值測算方法
根據Costanza和謝高地等人對生態系統服務功能的分類研究成果，本文耕地資源生態價值測算主要包括生態服務功能中的氣體調節功能、水源涵養功能、保持土壤功能、廢物處理功能和生物多樣性維持功能。1)氣體調節功能。綠色植物通過光合作用和呼吸作用，與大氣交換二氧化碳和氧氣，從而維持大氣中的碳氧平衡，發揮大氣調節功能。對于耕地生態系統大氣調節功能價值的評價，首先是計算耕地地塊生態系統各種農作物的年凈生物量;在此基礎上，根據光合作用原理估算各種農作物固定CO2和釋放O2的量;最后，根據固碳制氧成本計算耕地地塊大氣調節價值。具體步驟如下:(1)耕地地塊生態系統各種農作物的年凈生物量。由于在實地調查時，主要獲取了各耕地地塊各種農作物的經濟產量。因此，在此需根據各種作物的經濟系數求取相應的生物學產量(年凈生物量)。所謂經濟系數，是指生物產量轉化為經濟產量的效率，為經濟產量與生物學產量之比。另外，不同農作物經濟產量的含水量不同，通常小麥、玉米、稻谷和豆類含水量為15%，薯類為80%。(2)各種農作物固定CO2和釋放O2的量。根據光合作用原理，植物每生產1g的干物質能固定CO21.62g，釋放O21．20g。以此為基礎，即可估算各種農作物固定CO2和釋放O2的量。(3)固碳制氧成本。在此選用造林成本法來估算固定CO2價值量。造林成本法是指我國人工營造森林的成本，固定1t純C成本為260．9元。選用工業制氧影子價格法來估算O2釋放價值，工業制氧成本為400元/t。在測算上述生態服務功能年度效益的基礎上，根據收益還原法原理，求取耕地地塊年生態服務效益與還原利率r的商，即為耕地地塊生態價值。其中，還原利率r采用安全利率加風險調整值計算，安全利率采用我國人民銀行2010年12月26日公布的一年期定期存款年利率2．75%，風險調整值取2．54%［31］，r確定為5．29%。
1．2．2影響因素分析方法
1)影響因子的選取。土地上的生物是土地具有生態功能和生態價值的基礎，土地生物生產能力的高低在一定程度上決定著土地生態功能的強弱和土地生態價值的大小。土地生物生產是自然再生產與經濟再生產相結合的過程。因此，土地生物生產能力必將受到其所處區域的農業生產自然條件(如光、溫、水、土)和社會經濟條件(如技術、耕作制度)的綜合影響。根據龐英對山東省耕地利用生態效益的研究結論，旱澇保收指數、復種指數是決定耕地利用生態效益的最重要的兩個因素。基于以上分析，本文擬主要考察耕地地塊質量指數和復種指數兩個因子對耕地生態價值的影響作用。其中，耕地地塊質量指數因子綜合反映了耕地地塊的自然質量條件、水利設施條件和耕作便利性等條件。2)相關分析法。為厘清各因子對耕地地塊生態價值的影響與作用情況，在此采用相關分析法來進行分析。
2結果與分析
2．1生態價值特征
總體來看，靈泉村調查耕地地塊地均生態價值的平均水平在3個村中最高，為308707元/hm2;大柱村次之，為270340元/hm2;中華村最低，為265174元/hm2。從水田、旱地利用類型來看，大柱、靈泉、中華3個村調查旱地地塊地均生態價值的平均水平比較接近，分別為296390，296816，299436元/hm2;而3個村調查水田地塊地均生態價值的平均水平差異較大，靈泉村調查水田地塊地均生態價值的平均水平分別比大柱、中華高出80591，105265元/hm2。由此可知，大柱、靈泉、中華3個村調查耕地地塊地均生態價值的平均水平差異情況主要是由調查水田地塊地均生態價值的平均水平所決定的。根據相關研究［5］，耕地生態系統的生態服務功能大小與該生態系統的生物量有密切關系，一般來說，生物量越大，生態服務功能越強。也就是說，導致3個村調查水田地塊地均生態價值的平均水平存在較大差異的一個原因即是3個村水田生態系統的生物量產出水平存在較大差異。耕地生態系統進行生物生產的過程是自然再生產與經濟再生產相結合的過程，即耕地生態系統的生物生產能力受到其所處區域的農業生產自然條件(如光、溫、水、土)和社會經濟條件(如技術、耕作制度)的綜合影響。根據3個研究區的實際情況，影響3個村水田生態系統生物產量水平差異的一個主要原因即是耕作制度的差異。其中，中華村水田地塊采取的是單季水稻傳統種植模式，大柱村采取了水稻、水稻—油菜兩種種植模式，靈泉村的種植模式則最為豐富，包括水稻、水稻—油菜、水稻—油菜—冬洋芋3種模式。明顯地，在種植水稻的基礎上增加油菜、冬洋芋的種植肯定會帶來生物產量的增加。可見，耕地地塊的復種指數越高，越利于耕地生態系統生態服務功能的發揮。
2．2不同種植模式下
生態價值比較表2描述的是大柱、靈泉、中華3個村不同種植模式下各調查耕地地塊地均生態價值在不同價值區間的分布統計情況。冬洋芋種植模式地塊的生態價值總體水平高于另外兩種種植模式，僅水稻—油菜—冬洋芋種植模式有7.81%的地塊位于400000～600000元/hm2這個較大價值區間。旱地利用類型涉及的麥子—玉米—紅苕、玉米—紅苕、經濟作物3種主要種植模式中，麥子－玉米－紅苕種植模式地塊的生態價值總體水平高于另外兩種種植模式，在400000～600000元/hm2這個較大價值區間;靈泉村和中華村的麥子—玉米—紅苕、玉米—紅苕、經濟作物3種種植模式地塊所占比重分別為33．33%，6．52%，6．35%和13．33%，0，2．94%。
2．3影響因素分析
本文通過運用Spss軟件分別對大柱、靈泉、中華3個村水田、旱地地塊地均生態價值與各地塊耕地質量指數和復種指數進行相關分析，得到相關分析結果如表3所示。總體來看，水田、旱地地塊生態價值均受到耕地質量指數和復種指數兩個因子的顯著正影響。1)耕地質量指數因子對耕地生態價值的影響分析。大柱、靈泉、中華3個村調查耕地地塊地均生態價值均受到耕地質量指數因子的正向作用。其中，3個村調查水田地塊地均生態價值與耕地質量指數的相關系數分別為0．519，0．612，0．473，3個村調查旱地地塊地均生態價值與耕地質量指數相關系數分別為0．537，0.527，0．643，且均在1%的水平上顯著。這表明，研究區耕地地塊生態服務功能的發揮受到了耕地地塊質量水平的限制，現階段3個村通過改善耕地地塊質量條件可以在較大程度上提高耕地地塊的生態價值。2)復種指數對耕地生態價值的影響分析。大柱、靈泉兩個村的水田、旱地地塊地均生態價值均受到復種指數因子的顯著正影響作用，且顯著性水平均達到1%;而中華村由于調查獲取的水田地塊均采取單季水稻種植模式，不存在復種指數的差異性。因此，在此僅考察了旱地地塊地均生態價值與復種指數的相關性。結果顯示，中華村旱地地塊地均生態價值也在1%的顯著性水平上受到復種指數的正影響作用。這表明，現階段3個村通過提高耕地地塊的復種指數，可以在一定程度上增強耕地地塊的生態服務功能，促進耕地地塊生態價值的提升。因此，現階段研究區應廣泛采用現代化的農業技術措施來進一步提高耕地地塊的復種指數水平，尤其是對只種植單季水稻的水田地塊和只種植一季經濟作物的旱地地塊，具有較大的生態價值提升潛力。總之，由于受到數據收集困難的制約，本文僅主要考察了耕地地塊質量指數和復種指數兩個因子對耕地地塊生態服務功能價值的影響作用。事實上，影響耕地生態服務功能的因子較多，如農戶對耕地地塊化肥、塑料薄膜、農藥等的不合理投入以及自然災害等，都會影響耕地地塊生態服務功能的發揮。因此，未來應進一步綜合考察耕地質量、農戶生產性投入、復種指數、技術、自然災害等因子對耕地生態價值的影響與貢獻程度，從而有助于提出全面的對策措施來提升耕地生態價值。
2．4耕地生態價值
提升耕地作為“自然―經濟―社會”復合生態系統，不僅為人類生活生產提供必須的食物、原材料，還為人類社會提供著調節氣候、涵養水源、維護生物多樣性等生態服務功能。從前文對大柱、靈泉、中華3個研究區調查耕地地塊生態價值特征、影響因素分析可以看出，我國耕地生態價值還有待于提高，尤其是在當前人類面臨生態環境日趨惡化的形勢下，進一步發揮耕地生態服務功能作用，對于改善生態環境、實現人類社會的可持續發展具有重要意義。為此，根據前文對耕地地塊生態價值的認識，提出從改善耕地質量、調整耕地經營主體農戶行為、加強農業技術的研究與推廣、大力推進生態農業4個方面進行耕地地塊生態價值提升。
2．4．1土地整治工程的實施
耕地生態系統的生態服務功能大小與該生態系統的生物量有密切關系，而耕地生物量又主要取決于耕地質量水平。由此可見，耕地生態服務功能必將受到耕地質量的影響。從前文對耕地地塊生態價值影響因素的分析可以看出，大柱、靈泉、中華3個村水田、旱地地塊均在不同程度上受到耕地地塊質量指數因子的影響制約。因此，對于耕地地塊生態價值的提升，關鍵在于改善耕地地塊的質量條件，即是說當前必須重視和加強研究區土地整治工程的規劃與實施。根據對3個研究區的實地調查分析，3個研究區進行土地整治的重點在于:①通過土地平整工程來降低耕地地塊的坡度，提高土層厚度，增強耕地對營養物質的儲存能力;②通過農田水利工程的實施來提高耕地地塊的灌溉保障率，特別是旱地區域，應多修建山坪塘進行儲水，降低季節性干旱對耕地地塊收成的影響;③加強研究區生產路、田間道的規劃與修建，通過建立起合理的道路網絡來改善研究區農戶出行的道路質量和縮短農戶家庭到地塊的距離，從而提高農戶的生產效率和耕地地塊的產出效率。
2．4．2農戶行為調整
1)提高復種指數水平。從大柱、靈泉、中華3個村調查水田、旱地地塊生態價值與復種指數的相關系數可以看出，耕地地塊生態服務功能的發揮明顯受到復種指數的正影響作用。因此，面對稀缺的耕地資源，有必要通過提高復種指數來提高耕地的利用效率和產出效率，提升耕地地塊的生態服務價值。當前，一方面要加強農業技術的研發，如通過研發新的栽培技術，使當地農戶能種植一些原來因氣候、溫度而在當地不適宜種植的作物，這樣對于原來只種植一季作物的地塊，就可以采用新栽培技術來種植其他作物，從而提高復種指數;二是復種指數除了受自然條件和農業技術的制約，還受到經濟效益的影響，因此可以通過調整農產品市場價格來增加各種農產品的收益，或增加國家對各種農作物的種植補貼，從而激發農戶的種植熱情。2)物質投入行為調整。根據投入對提高土壤生產力的長短性，物質投入可劃分為保護性投入和生產性投入:保護性投入包括有機肥的投入、綠肥的種植等投入方式，有利于增加或保持土壤長期的生產力;生產性投入就是常見的化肥、農藥等的投入，可能導致耕地質量下降等生態環境問題，降低耕地生態服務功能作用。根據對研究區的實地調研發現，目前在耕地經營過程中主要是生產性投入，而且投入量不斷增加，明顯不利于研究區耕地生態服務功能的長期有效供給和提高。因此，現階段3個研究區迫切地需要調整農戶的物質投入行為，提高農戶的保護性投入水平。而造成研究區農戶物質投入行為不合理的主要原因在于:①農民對化肥、農藥等物質易造成環境污染的危害性缺乏了解，他們普遍以當前生產力的提高為目標，缺乏保護性投入意識;②隨著農民兼業化程度的提高，使得農業勞動力投入相對不足，因此農民在生產中傾向于使用化肥、農藥這些比較節省勞動力的物質，如用除草劑代替人工拔草，用化肥代替施用農家肥;③對于秸稈，農戶主要是用作生活燃料，缺乏秸稈還田肥田的意識。因此，進行農戶物質投入行為調整，需主要從以下幾個方面入手:①加強農民對化肥、農藥等物質具有的危害性的認識，提高農民的保護性投入意識;②大幅度增加農業補貼，提高農地收益，以此避免農民因追求當前利益而盲目增加化肥、農藥等物質的投入量;③鼓勵農民秸稈還田、發展綠肥、增施農家肥，引導農民逐步步入到用地養地相結合的良性發展過程中。
2．4．3農業技術的研究與推廣
農業科技是農業發展的第一推動力，其對促進農業增效、農民增收和農產品競爭力增強具有支撐和推動作用。根據對3個研究區的調查，目前3個研究區對農業技術成果的應用還處于初級階段，這也是我國農業生產中普遍面臨的一個問題。因此，為了能在水土資源約束不斷增強的情況下促進耕地生態服務功能的發揮，現階段急需加強農業技術的研究與推廣應用，提高農業生產中的農業技術水平。具體要從以下幾個方面入手:①增加對農業技術研究所需資金的投入和農業技術研究人員的培養投入，以保障研究水平逐步提高;②應逐步將農業技術指導確立為職業，建立起穩定的農業技術指導人員隊伍，提高農業技術指導人員的從業素質和技能，從而保障農業技術推廣事業的持續、穩定、健康發展;③要加強農業技術的宣傳和培訓，提高農民的技能水平;④要完善農業技術補貼制度，降低農民的風險意識，提高農民使用農業技術的主動性，促進先進實用農業技術到田到戶。
2．4．4生態農業的發展
當前，傳統農業生產中殘余物幾乎全部進入公共領域，重新返回大氣圈和生物圈，造成了嚴重的環境污染，如化肥的過量投入和低效利用，不僅造成了資源的浪費，而且導致了土壤的鹽堿化，土壤的生物多樣性下降，水體富營養化等不良后果，嚴重影響農田生態系統服務功能的正常發揮，不利于農業的可持續發展。為解決傳統農業生產方式帶來的諸多弊端，一種新的發展模式—生態農業越來越受到人們的重視。近年來，我國雖然在生態農業的理論、試驗示范、推廣普及等方面已經取得了很大成績，但生態農業的進一步發展仍面臨著理論基礎不完備、服務體系不完善等諸多障礙。因此，為促進生態農業的大力發展，實現農田生態系統服務功能的充分有效發揮、農業的可持續發展，現階段應加強以下問題的解決:①要進一步從系統、綜合的角度，建立起生態農業自身的理論體系;②要加強政府對生態農業發展的支持，建立起有效的政策激勵機制與保障體系;③逐步建立起完善的服務體系，向農民提供優質品種、幼苗、肥料、技術支撐、信貸與信息服務;④重視對能力建設機制的建立，向農民提供高水平的培訓與學習機會，從而調動和增強農民發展生態農業的積極性和能力;⑤加強生態農業推廣力度，推進生態農業的廣泛發展。
3結論與討論
有關耕地生態價值研究，我國現階段更多的是進行區域耕地生態價值測算和影響因素的定性分析，且缺少耕地生態價值提升研究，無法滿足新形勢下嚴格耕地保護、充分發揮有限耕地資源生態系統服務功能價值的需要。為此，本文基于地塊尺度展開耕地生態價值研究，進一步完善了耕地生態價值研究尺度和測算方法，豐富了對地塊尺度耕地生態價值特征和影響機理的認識與識別，為充分發揮耕地資源生態功能價值、促進生態環境的改善以及社會的可持續發展指明了行動方向。從3個村水田、旱地不同利用類型以及不同種植模式下耕地地塊生態價值特征可以看出，復種指數越高、生物產量越高的地塊，其提供生態服務功能的能力越強。這揭示要充分發揮耕地地塊的生態服務功能，今后一定要重視提高耕地地塊的復種指數和生物量產出水平。從耕地生態價值影響機理識別分析可知，3個村水田、旱地地塊生態價值均受到耕地質量指數和復種指數兩個因子的顯著正影響作用。這表明耕地生態價值還具有提升空間，當前通過加強研究區農田水利和生態環境的建設、通過采用現代化的農業技術措施來進一步提高研究區耕地地塊的復種指數水平，可以在較大程度上提升耕地地塊的生態價值。最后，通過對地塊尺度耕地生態價值特征以及其影響機理的認識與識別可知，要充分發揮耕地資源生態功能價值、促進生態環境的改善及社會的可持續發展，現階段必須從加強土地整治工程的規劃與實施、合理調整農戶的耕作制度行為和物質投入行為、加強農業技術的研究與推廣應用、大力推行生態農業4個方面采取綜合措施進行耕地生態價值提升。
作者：吳兆娟 丁聲源 魏朝富 張仕超 單位：重慶市農業科學院 重慶市水電設計院 西南大學