文章信息
- 唐秀美, 潘瑜春, 程晋南, 任艳敏
- TANG Xiumei, PAN Yuchun, CHENG Jinnan, REN Yanmin
- 高标准基本农田建设对耕地生态系统服务价值的影响
- Impact of high-standard prime farmland construction on ecosystem service value in Beijing
- 生态学报, 2015, 35(24): 8009-8015
- Acta Ecologica Sinica, 2015, 35(24): 8009-8015
- http://dx.doi.org/10.5846/stxb201407251508
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文章历史
- 收稿日期: 2014-07-25
- 网络出版日期: 2015-05-21
2. 国家农业信息化工程技术研究中心, 北京 100097;
3. 农业部农业信息技术重点实验室, 北京 100081;
4. 山东农业工程学院国土资源与测绘工程系, 济南 250100;
5. 河南大学环境与规划学院, 开封 475001
2. National Engineering Research Center for Information Technology in Agriculture, Beijing 100097, China;
3. Key Laboratory of Agri-informatics, Ministry of Agriculture, Beijing 100081, China;
4. Department of land and Resources and Geomatics Engineering, Shandong Agricultural and Engineering University, Jinan 250100, China;
5. The College of Environment and Planning, Henan University, Kaifeng 475001, China
开展农村土地整治,大规模建设旱涝保收的高标准农田是中国重要的战略举措,对改善农业生产条件、提高耕地综合生产能力、保障粮食安全、发展现代农业具有重要意义[1]。根据《全国土地整治规划(2011—2015年)》确定的全国高标准基本农田建设计划,到2015年,计划有效保障2666.677万hm2旱涝保收高标准基本农田的规划和建设。高标准基本农田是指通过农村土地整治形成的集中连片、设施配套、高产稳产、生态良好、抗灾能力强、与现代农业生产和经营方式相适应的基本农田[2]。当前关于高标准基本农田建设的研究集中于不同尺度高标准基本农田建设区域的确定方法[3, 4, 5]、高标准基本农田建设模式[6, 7, 8, 9, 10]及方法体系等方面,特别是有关高标准基本农田建设后耕地数量及质量潜力提高方面的研究已有学者进行过探索[11, 12, 13, 14, 15, 16]。由于耕地生态质量提升程度难以衡量,因此目前关于高标准基本农田建设造成的生态质量提高方面的研究还未有涉及。土地利用方式的变化直接影响生态系统所提供服务的种类和强度,从而造成生态系统服务价值的损益[17],分析与评价土地利用诱发生态环境问题已成为可持续发展研究的热点之一[18, 19, 20, 21],目前有较多研究集中于土地整治造成的生态影响[22, 23, 24]及由于土地利用类型变化造成的区域生态系统服务价值的变化[25, 26, 27],而对于耕地质量提升造成的生态系统服务价值的影响方面的研究不足,当前耕地生态服务价值的测算研究较多,但是已有研究多数将耕地的生态系统服务价值确定为单一值,在耕地占补数量质量平衡研究中,有学者对耕地的数量质量折算研究进行过一定的探索[28, 29],也有学者开始关注进行耕地数量-质量-价值折算及其系数方面的研究[30],但针对耕地等级-产量-生态价值方面的研究还未有涉及。北京市耕地稀缺,耕地保护面临很大压力,耕地具备食物生产和生态两重功能[31],因此,如何合理计算高标准基本农田建设过程中耕地生态系统服务价值的变化及影响,对于北京市的城市发展和生态保护具有重要意义。基于此,本研究以北京市为例,探讨高标准基本农田建设对耕地生态系统服务价值的影响,试图从耕地等级、产量提升及生态系统服务价值的折算方面,对高标准基本农田建设造成的生态系统服务价值的变化进行定量化分析,从而为区域土地整治规划和生态环境保护服务。
1 研究区域与数据来源 1.1 研究区概况北京市位于华北平原西北隅,北纬39°38′—41°51′,东经115°25′—117°30′,东西宽约160 km,南北长约170 km,东南距渤海约150 km。解放后北京的行政区划范围经过五次调整,形成了今天6个市区、8个郊区、2个郊县的格局。北京作为我国的首都和国际性大都市,人类活动与生态系统的相互作用尤为突出。北京耕地资源稀缺,分布不均匀,耕地具备多功能性。在当前高标准基本农田建设背景下,研究其对耕地生态系统服务价值的影响,有助于区域耕地与生态环境保护。
1.2 数据来源本研究数据来源为2009年北京市农用地产能核算成果,该成果以《农用地产能核算技术规范》、2006年北京市农用地分等成果为依据,核算了北京市农用地的理论产能、可实现产能和实际产能。
2 研究方法 2.1 耕地生态系统服务价值确定当前有关生态系统服务价值的研究很多,研究方法多样。国际上引用率比较高的是Costanza于1997年在Nature杂志上发表的关于全球生态系统服务价值和生态资本的文章[32],但是研究成果对中国的实际情况并不完全适用。国内比较权威的研究结论是谢高地关于中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量表[33],该研究针对Costanza研究的弱点,比如对耕地的估计过低、对湿地的估计过高等,参考其已有成果,在对我国200位生态学者进行问卷调查的基础上,制定出来的中国不同陆地生态系统单位面积生态服务价值表,得到了多数学者的认同。因此本研究采用的耕地生态系统基准价格为谢高地的研究成果。
气体调节 Gas regulation | 气候调节 Climate 调节 Regulation | 水源涵养 Water conservation | 土壤形成 与保护 Soil formation and conservation | 废物处理 Waste disposal | 生物多样 性保护 Biological diversity protection | 食物生产 Food production | 原材料 Raw materials | 娱乐文化 Entertainment culture | 总价值 Total value |
442.4 | 787.5 | 530.9 | 1291.9 | 1451.2 | 628.2 | 884.9 | 88.5 | 8.8 | 6114.3 |
耕地生态系统服务价值与耕地质量关系密切,耕地质量表现为耕地生产能力,是由比较稳定的不易变化因素如土壤、地貌、气候、地理位置等作用和易变化的因素如施肥、灌排、经营管理等活动影响来实现。耕地质量的好坏、生产能力的高低,决定着产量的高低,现实中一般以耕地产量表征耕地质量的优劣和耕地生产能力的大小。耕地质量高低也影响到耕地的生态功能大小,耕地质量越高,其生态系统服务功能越大,其生态系统服务价值相应也较大。农用地分等中以耕地的质量等级衡量耕地质量高低。基于以上分析,耕地的等级、产量和生态系统服务价值存在正相关关系,而耕地的生态系统服务价值应为区域耕地生态系统服务价值的平均值。以北京市为例,北京市农用地分等中,耕地有16个利用等,不同等级耕地的产能不同,假设等级处于中间的13等地的生态系统服务价值的平均值为6114.30元/hm2,根据各等级产能与生态系统服务价值的比例关系(式1),确定其他等级耕地的生态系统服务价值,得到表 2。
利用等 Cropland using grade | 可实现产能 Accessible productivity/ (kg/hm2) | 生态系统服务价值 Ecosystem service value (ESV)/(元/hm2) | 利用等 Cropland using grade | 可实现产能 Accessible productivity/ (kg/hm2) | 生态系统服务价值 ESV/(元/hm2) |
6 | 4862 | 3763.00 | 14 | 9100 | 7043.05 |
7 | 5293 | 4096.58 | 15 | 9835 | 7611.92 |
8 | 5736 | 4439.45 | 16 | 10383 | 8036.05 |
9 | 6225 | 4817.91 | 17 | 10677 | 8263.59 |
10 | 6690 | 5177.81 | 18 | 10981 | 8498.88 |
11 | 7118 | 5509.06 | 19 | 11280 | 8730.29 |
12 | 7573 | 5861.21 | 20 | 11476 | 8881.99 |
13 | 7900 | 6114.30 | 21 | 11690 | 9047.62 |
2.2 耕地等级提升潜力测算
通过高标准基本农田建设,除增加有效耕地面积外,更重要的是改善耕地质量,使质量等级明显提高;提高耕地生产力,增加粮食产量。一般采用耕地等别或者产能的提高幅度来表示耕地整治的质量提升潜力[14, 15, 16],本研究以乡镇[34]为单位,采用耕地利用等的提高程度来测算高标准基本农田建设等级提升潜力。经调查,高标准基本农田建设后,耕地的等级能提高到县或乡镇的最高水平,借鉴已有研究[16],本研究中计算方法是以耕地所在乡镇的农用地最高等别作为高标准基本农田建设后耕地所能达到的等别,高标准基本农田建设前后的利用等差距即为耕地等级提升潜力。测算结果如图 2所示。结果显示,通过高标准基本农田建设,北京市耕地质量有明显的提高,利用等平均可以提高2.28等,大部分耕地可以提高1个等别,有部分耕地可以提高2个或者3个等别,少数耕地能提高4个或者5个等别,只有极少数耕地可以提高到6个等别以上。空间分布上,北京东南部地区耕地分布广泛,大部分耕地可以提高1个等别,其中少数可以提高2个或者3个等别,极少数可以提高4个等别以上,主要原因是北京东南部区域的耕地质量较好,等地等级相对较高,耕地能提升的潜力相对低;而西南部区域及北部山区相对提升潜力较大,有较多的耕地可以提升2个等别以上,主要原因是该区域的耕地相对质量低,等级较低的耕地质量较多,区域耕地质量差距相对比较大,因此通过高标准基本农田建设可以有较大的等别提升潜力。
耕地经过整治后建成高标准基本农田,耕地质量等级提高,同时集中连片、高产稳产、生态良好、抗灾能力强,必定会提高耕地的生态系统服务能力和价值。根据表 2计算不同等级的耕地生态系统服务提升后的耕地生态系统服务价值,结果见表 3,图 2。
计算结果表明:北京市耕地经过高标准基本农田建设后,其生态系统服务价值有了显著的提高,总价值由48.83亿元提高到了52.22亿元,提高了3.39亿元,提高比例为6.94%。各区县中,密云、怀柔、延庆的提高幅度最大,分别为1.22亿元、0.57亿元与0.51亿元;海淀、石景山、门头沟的提高幅度最小,海淀区无变化,石景山和门头沟仅为0.01亿元和0.03亿元;增加比例上,密云的增加比例最高,为48.41%,其次为石景山和门头沟,为33.33%和27.27%,较低的为海淀、顺义和房山,分别为0.00%、1.22%和1.63%。
区县名称 Name of district | 生态系统服务价值 原始值/(108元) The original | ESV提升后值/(108元) The ESV After improving | 生态系统服务价值 增加值/(108元) The added ESV | 增加比例/% Proportion |
朝阳区 | 1.9 | 1.94 | 0.04 | 2.11 |
丰台区 | 2.51 | 2.57 | 0.06 | 2.39 |
石景山区 | 0.03 | 0.04 | 0.01 | 33.33 |
海淀区 | 0.79 | 0.79 | 0.00 | 0.00 |
门头沟区 | 0.11 | 0.14 | 0.03 | 27.27 |
房山区 | 4.29 | 4.36 | 0.07 | 1.63 |
通州区 | 8.65 | 8.86 | 0.21 | 2.43 |
顺义区 | 8.17 | 8.27 | 0.10 | 1.22 |
昌平区 | 2.83 | 2.92 | 0.09 | 3.18 |
大兴区 | 9.67 | 9.88 | 0.21 | 2.17 |
怀柔区 | 2.77 | 3.34 | 0.57 | 20.58 |
平谷区 | 2.24 | 2.51 | 0.27 | 12.05 |
密云县 | 2.52 | 3.74 | 1.22 | 48.41 |
延庆县 | 2.35 | 2.86 | 0.51 | 21.70 |
合计/Total | 48.83 | 52.22 | 3.39 | 6.94 |
从北京市分乡镇高标准基本农田建设前后生态系统服务价值变化图(图 3)中可以看出,高标准基本农田建设前后,北京市生态系统服务价值有了明显的提高,其中,生态系统服务价值区间为0.06—0.10亿元的乡镇有了明显的增加,增加区域主要位于东部地区;南部区域生态系统服务价值大于1亿元的乡镇有所增加;同时,其建设前后变化分布也与区县统计结果有明显的一致性。各区县中,密云、怀柔、延庆的提高量最大,原因是这几个区的耕地等级差距较大,通过高标准基本农田建设可以使耕地等级有较大的提高,因此提升潜力较大。而海淀、石景山、门头沟的提高量最低,主要原因是该区域耕地数量较少造成的。大兴耕地面积最大,耕地质量等级较高,因此其耕地生态系统服务价值在高标准农田建设前后的总量都是最高的,分乡镇的耕地生态系统服务价值也一直处于较高的水平,但由于其耕地本身质量较高,提升潜力相对不大,因此其提升量和比例都不高。
3 结论与讨论本研究通过耦合耕地质量等级、耕地产能和生态系统服务价值,确定了不同等级耕地的生态系统服务价值,区分了不同质量耕地的生态系统服务价值。研究通过评价高标准基本农田建设前后耕地质量等级的提高程度,评价了高标准基本农田建设对耕地生态系统服务价值的影响,结果显示,通过高标准基本农田建设,北京市的耕地生态系统服务价值由原来的48.83×108元提升到52.22×108元,说明高标准基本农田建设在提高区域生产能力的同时,也能明显的提高区域生态服务价值。
土地整治及高标准基本农田建设中多关注数量潜力及质量潜力,对于土地整治造成的生态影响方面的研究较少,研究对于定量化高标准基本农田建设对耕地生态系统服务价值的影响做了有益的探索。目前耕地生态系统服务价值标准的研究较少,一般认为耕地地类的价值都是相同的,这样就掩盖了耕地质量不同而造成的价值差异,本研究采用的耕地等级-产量-生态系统服务价值的折算方法,对于研究不同等级耕地生态系统服务价值的确定提供了一种新思路,但研究中采用的方法相对简单,探索精细化测算不同等级耕地的生态系统服务价值的方法是将来需要深入研究的地方。
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