河西走廊山地-綠洲-荒漠區(qū)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化及回歸分析3

1、河西走廊山地河西走廊山地綠洲綠洲荒漠復(fù)合農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化及其荒漠復(fù)合農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化及其影響因子的多元回歸分析影響因子的多元回歸分析摘要:農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)是河西走廊山地綠洲荒漠復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)最重要的生態(tài)系統(tǒng)之一，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的質(zhì)量變化將在很大程度上影響到該區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。以肅南山地張掖中部綠洲北部民勤荒漠區(qū)為例，采用生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)的方法，計(jì)算了河西走廊山地綠洲荒漠不同生態(tài)功能區(qū)20022009年近10年的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)

2、值變化，結(jié)果表明：河西走廊農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)單位面積的服務(wù)價(jià)值北部荒漠中部綠洲南部山地；不同生態(tài)區(qū)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值都呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，其中北部干旱荒漠區(qū)增加了1.83108元，中部綠洲增加了0.7108元，南部山地增加了0.13108元；北部荒漠區(qū)生態(tài)系統(tǒng)基本服務(wù)價(jià)值年均增加約0.158108元，使用化肥等導(dǎo)致農(nóng)田環(huán)境污染損失的價(jià)值年均增加約0.043108元，由于節(jié)水技術(shù)的采用，農(nóng)業(yè)耗水價(jià)值平均每年減少0.113108元；中部綠洲區(qū)生態(tài)系統(tǒng)

3、基本服務(wù)價(jià)值年均增加約0.109108元，使用化肥等導(dǎo)致農(nóng)田環(huán)境污染損失的價(jià)值年均增加約0.005108元，由于有效灌溉面積的增大，農(nóng)業(yè)耗水損失價(jià)值平均每年增加0.028108元；南部山地生態(tài)系統(tǒng)基本服務(wù)價(jià)值年均增加約0.018108元，使用化肥等導(dǎo)致農(nóng)田環(huán)境污染和農(nóng)業(yè)耗水損失價(jià)值基本穩(wěn)定。采用多元逐步回歸分析法研究了人類活動(dòng)對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化的影響，結(jié)果表明：河西走廊農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化是由社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化投

4、入、水資源利用、種植結(jié)構(gòu)、農(nóng)業(yè)產(chǎn)量等多種因素共同驅(qū)動(dòng)下的結(jié)果，不同地區(qū)影響的主要因子具有一定差異性。關(guān)鍵詞:河西走廊；農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)；服務(wù)價(jià)值；影響因子；多元回歸分析生態(tài)系統(tǒng)是生物圈的基本組織單元，它不僅為人類提供各種商品，同時(shí)在維持生命的支持系統(tǒng)和環(huán)境的動(dòng)態(tài)平衡方面起著不可取代的重要作用（李文華等，2009）。自2005年聯(lián)合國(guó)《千年生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估》發(fā)布以來(lái)，生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估與管理研究越來(lái)越受到世界各國(guó)的廣泛關(guān)注和重視（張永民和趙士洞，200

5、7），其中生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究被認(rèn)為是生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估的核心和熱點(diǎn)（李文華，2006）。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)是在自然基礎(chǔ)上經(jīng)人工控制形成的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的亞生態(tài)系統(tǒng)，是地球上最重要的生態(tài)系統(tǒng)之一，提供著全世界66%的糧食供給，具有巨大的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值（于書(shū)霞等，2004）。它除了提供農(nóng)產(chǎn)品外，還具有生態(tài)環(huán)境服務(wù)的功能，對(duì)維系區(qū)域的生態(tài)環(huán)境平衡起著重要作用。干旱區(qū)由于降雨稀少、蒸發(fā)量大，被普遍認(rèn)為是生態(tài)環(huán)境脆弱的敏感地區(qū)（ReynoldsJFetal.

6、2007）。干旱區(qū)的農(nóng)業(yè)生態(tài)穩(wěn)定性關(guān)系到生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展、農(nóng)戶生計(jì)和社會(huì)穩(wěn)定，而且全球氣候變化使干旱區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的管理面臨更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)（趙旭喆等，2011），作為干旱區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)最為基礎(chǔ)和重要的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)也毫無(wú)疑問(wèn)的將受到前所未有的沖擊。河西走廊是地處西北干旱半干旱區(qū)，是全國(guó)重要的商品糧基地之一。該區(qū)由于特殊的的地理位置，以水資源為紐帶，形成了山地—綠洲—荒漠級(jí)復(fù)合農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)（任繼周和侯扶江，2010）。自20世紀(jì)50年代以

7、來(lái)，特別近10年的大規(guī)模的水土資源開(kāi)發(fā)，使該區(qū)土地利用覆被發(fā)生巨大變化，對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生重要影響。資料顯示，河西地下水位正在以0.50～1ma的速度下降（李福興，1998），鹽堿化和沙漠化仍在不斷加劇，資源利用不合理、生產(chǎn)技術(shù)落后，造成了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的進(jìn)一步惡化。人們?cè)讷@取農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的同時(shí)，又以非可持續(xù)的方式導(dǎo)致了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的退化（楊志新等，2005），從而引發(fā)了一系列的生態(tài)安全和糧食安全問(wèn)題，阻礙了該地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展（岳

8、東霞等，2011）。鑒于此，本文以肅南山地張掖中部綠洲北部民勤荒漠區(qū)為例，采用生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)的方法，科學(xué)合理評(píng)價(jià)了河西走廊山地荒漠綠洲復(fù)合農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)環(huán)境效益差異、探討其變化過(guò)程和驅(qū)動(dòng)力，以期為干旱半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)科學(xué)管理和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供借鑒意義。1研究區(qū)概況研究區(qū)概況河西走廊地處西北干旱荒漠區(qū)，位于甘肅省黃河以西，東起烏鞘嶺，西至星星峽。共有土地面積2760萬(wàn)hm2，其中可耕地面積200萬(wàn)hm2，戈壁沙漠面積1500

9、萬(wàn)hm2，占總面積的54%以上，生態(tài)環(huán)境十分脆弱。河西走廊屬溫帶氣候，日照充足，熱量豐富，但干燥少雨，年均溫度2～8℃，無(wú)霜期150～180d（賀訪印等，2006）。從生態(tài)學(xué)上講，河西走廊可劃分為三個(gè)不同的生態(tài)功能區(qū)（張貞明，2008）：1）南部祁連山生態(tài)區(qū)本區(qū)地勢(shì)高寒、濕潤(rùn)，海拔2600～3200m，年平均氣溫為2～5.50℃，年降水量在200mm以上，最高達(dá)800mm，蒸發(fā)量700mm，是農(nóng)業(yè)向牧業(yè)的過(guò)渡地帶，是重要的牧業(yè)區(qū)。2）中

10、部走廊平原生態(tài)區(qū)本區(qū)屬于溫帶干旱荒漠、半荒漠氣候，光熱資源豐富，氣溫高。差，如對(duì)耕地的估計(jì)過(guò)低，對(duì)濕地又偏高等，引起學(xué)者廣泛而強(qiáng)烈的爭(zhēng)論（Toman1998；Balmfd.etal.2002）。因此，我國(guó)學(xué)者謝高地等（2003）在Costanza等提出的評(píng)價(jià)模型基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)200位生態(tài)學(xué)學(xué)者的問(wèn)卷調(diào)查，得出了“中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子表”。生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子是指生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的生態(tài)服務(wù)的相對(duì)貢獻(xiàn)大小的潛在能力，定義

11、為lhm2全國(guó)平均產(chǎn)量的農(nóng)田每年自然糧食產(chǎn)量的經(jīng)濟(jì)價(jià)值為1，其它生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子是指生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生該生態(tài)服務(wù)相對(duì)于農(nóng)田食物生產(chǎn)服務(wù)貢獻(xiàn)的大小，并確定單位生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子的經(jīng)濟(jì)價(jià)值量等于全國(guó)平均糧食單產(chǎn)市場(chǎng)價(jià)值的17，以此將價(jià)值因子表轉(zhuǎn)換成生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)單價(jià)表。由于河西走廊大量種植棉花、葵花籽等經(jīng)濟(jì)作物，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值較糧食作物高，岳東霞等（2011）認(rèn)為可將該區(qū)經(jīng)濟(jì)作物歸類為原材料生產(chǎn)，并將原材料服務(wù)價(jià)值的當(dāng)量因子修正為2.3，

12、其他當(dāng)量因子仍采用謝高地等提出的當(dāng)量因子，合并得到表2，以便計(jì)算其他各類農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的單位面積經(jīng)濟(jì)價(jià)值。表2農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的當(dāng)量因子（謝高地等，2003；岳東霞等，2011）Table2TheequivalencefactsoffarmlecosysteminHexi氣體調(diào)節(jié)氣候調(diào)節(jié)水源涵養(yǎng)土壤形成與保護(hù)廢物處理生物多樣性食物生產(chǎn)原材料娛樂(lè)文化農(nóng)田0.50.890.61.461.640.7112.30.012.3環(huán)境污染服

13、務(wù)價(jià)值隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)也受到嚴(yán)重的環(huán)境污染，其中以使用化肥、農(nóng)藥、除草劑等造成的污染最為嚴(yán)重。因資料所限，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)受到的負(fù)面經(jīng)濟(jì)價(jià)值僅以化肥的使用來(lái)評(píng)估，表達(dá)式為（孫新章等，2007）：1(1)VOrS????式中，V11為化肥的污染價(jià)值；O為化肥用量，r為化肥利用率，S為化肥價(jià)格。當(dāng)前我國(guó)的化肥平均利用率為34.17%（陳同斌等，2002）；化肥平均價(jià)格以1500元t計(jì)算（岳東霞等，2011）。2.4水資源消耗服

14、務(wù)價(jià)值農(nóng)業(yè)灌溉使農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)提供物質(zhì)產(chǎn)品的能力大大提高，使廣大干旱區(qū)和半干旱區(qū)人類物質(zhì)保障和生活水平得到提高，但同時(shí)也帶來(lái)諸多環(huán)境問(wèn)題，如過(guò)度開(kāi)采地下水導(dǎo)致地下水漏斗的形成、土地鹽堿化等。水資源消耗價(jià)值可用水庫(kù)蓄水成本法來(lái)計(jì)算，表達(dá)式為（孫新章等，2007）：2()WVWRC????式中，V3為水消耗價(jià)值；W為農(nóng)業(yè)灌溉用水量；R為農(nóng)業(yè)耗水率；Cw為水庫(kù)蓄水成本，取1.17元m3。農(nóng)業(yè)耗水率均值為35%（取水分利用率為63%66%（丁宏偉

15、等，2003）的平均值）。2.5綜合服務(wù)價(jià)值農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的總經(jīng)濟(jì)價(jià)值包括農(nóng)田產(chǎn)生的正面經(jīng)濟(jì)價(jià)值和負(fù)面經(jīng)濟(jì)價(jià)值之和。正面生態(tài)服務(wù)價(jià)值為農(nóng)田基本服務(wù)價(jià)值V0，負(fù)面生態(tài)服務(wù)價(jià)值為環(huán)境污染服務(wù)價(jià)值V1和水資源消耗服務(wù)價(jià)值V2。表達(dá)式如下：012VVVV???式中，V為總的生態(tài)服務(wù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值；V0、V1、V2意義同上。3結(jié)果與分析結(jié)果與分析3.1農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)單位面積的服務(wù)價(jià)值變化3.1.1食物生產(chǎn)服務(wù)價(jià)值變化總體來(lái)看，河西走廊單位面積食物生

16、產(chǎn)服務(wù)價(jià)值存在明顯的區(qū)域差異，單位面積食物生產(chǎn)服務(wù)價(jià)值北部荒漠和中部綠洲區(qū)遠(yuǎn)大于南部山地（圖1）。從2002年到2009年，河西走廊不同地區(qū)單位面積食物生產(chǎn)服務(wù)價(jià)值均呈增加趨勢(shì)。其中，北部荒漠區(qū)由2002年的1300.35元hm2，增加到2009年的1632.73元hm2，平均每年每公頃增加41.55元；中部綠洲由2002年的1493.03元hm2，增加到2009年的1588.62元hm2，平均每年每公頃增加11.95元；南部山地由20