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)價值變化及其荒漠復(fù)合農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價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)社會經(jīng)濟的可持續(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)濟學(xué)的方法，計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

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)總價值都呈增長趨勢，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)耗水損失價值基本穩(wěn)定。采用多元逐步回歸分析法研究了人類活動對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化的影響，結(jié)果表明：河西走廊農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變化是由社會經(jīng)濟發(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，同時在維持生命的支持系統(tǒng)和環(huán)境的動態(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《千年生態(tài)系統(tǒng)評估》發(fā)布以來，生態(tài)系統(tǒng)評估與管理研究越來越受到世界各國的廣泛關(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)研究被認為是生態(tài)系統(tǒng)評估的核心和熱點（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)價值（于書霞等，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)戶生計和社會穩(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)也毫無疑問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—荒漠級復(fù)合農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)（任繼周和侯扶江，2010）。自20世紀50年代以

7、來，特別近10年的大規(guī)模的水土資源開發(fā)，使該區(qū)土地利用覆被發(fā)生巨大變化，對生態(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)境的進一步惡化。人們在獲取農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的同時，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)安全和糧食安全問題，阻礙了該地區(qū)社會經(jīng)濟的可持續(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)濟學(xué)的方法，科學(xué)合理評價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、探討其變化過程和驅(qū)動力，以期為干旱半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)科學(xué)管理和社會經(jīng)濟的可持續(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hm2，其中可耕地面積200萬hm2，戈壁沙漠面積1500

9、萬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)地勢高寒、濕潤，海拔2600～3200m，年平均氣溫為2～5.50℃，年降水量在200mm以上，最高達800mm，蒸發(fā)量700mm，是農(nóng)業(yè)向牧業(yè)的過渡地帶，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，如對耕地的估計過低，對濕地又偏高等，引起學(xué)者廣泛而強烈的爭論（Toman1998；Balmfd.etal.2002）。因此，我國學(xué)者謝高地等（2003）在Costanza等提出的評價模型基礎(chǔ)上，通過對國內(nèi)200位生態(tài)學(xué)學(xué)者的問卷調(diào)查，得出了“中國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當(dāng)量因子表”。生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)價值當(dāng)量因子是指生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的生態(tài)服務(wù)的相對貢獻大小的潛在能力，定義

11、為lhm2全國平均產(chǎn)量的農(nóng)田每年自然糧食產(chǎn)量的經(jīng)濟價值為1，其它生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)價值當(dāng)量因子是指生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生該生態(tài)服務(wù)相對于農(nóng)田食物生產(chǎn)服務(wù)貢獻的大小，并確定單位生態(tài)服務(wù)價值當(dāng)量因子的經(jīng)濟價值量等于全國平均糧食單產(chǎn)市場價值的17，以此將價值因子表轉(zhuǎn)換成生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)單價表。由于河西走廊大量種植棉花、葵花籽等經(jīng)濟作物，其經(jīng)濟價值較糧食作物高，岳東霞等（2011）認為可將該區(qū)經(jīng)濟作物歸類為原材料生產(chǎn)，并將原材料服務(wù)價值的當(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，以便計算其他各類農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的單位面積經(jīng)濟價值。表2農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的當(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)土壤形成與保護廢物處理生物多樣性食物生產(chǎn)原材料娛樂文化農(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重。因資料所限，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)受到的負面經(jīng)濟價值僅以化肥的使用來評估，表達式為（孫新章等，2007）：1(1)VOrS????式中，V11為化肥的污染價值；O為化肥用量，r為化肥利用率，S為化肥價格。當(dāng)前我國的化肥平均利用率為34.17%（陳同斌等，2002）；化肥平均價格以1500元t計算（岳東霞等，2011）。2.4水資源消耗服

14、務(wù)價值農(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，但同時也帶來諸多環(huán)境問題，如過度開采地下水導(dǎo)致地下水漏斗的形成、土地鹽堿化等。水資源消耗價值可用水庫蓄水成本法來計算，表達式為（孫新章等，2007）：2()WVWRC????式中，V3為水消耗價值；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)價值農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的總經(jīng)濟價值包括農(nóng)田產(chǎn)生的正面經(jīng)濟價值和負面經(jīng)濟價值之和。正面生態(tài)服務(wù)價值為農(nóng)田基本服務(wù)價值V0，負面生態(tài)服務(wù)價值為環(huán)境污染服務(wù)價值V1和水資源消耗服務(wù)價值V2。表達式如下：012VVVV???式中，V為總的生態(tài)服務(wù)經(jīng)濟價值；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)價值變化3.1.1食物生產(chǎn)服務(wù)價值變化總體來看，河西走廊單位面積食物生

16、產(chǎn)服務(wù)價值存在明顯的區(qū)域差異，單位面積食物生產(chǎn)服務(wù)價值北部荒漠和中部綠洲區(qū)遠大于南部山地（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)價值均呈增加趨勢。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