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user: 3. 结果与分析 3.1. 农田生态系统服务正效应 3.1.1. 农产品生产 安阳市主要农作物是小麦、玉米、大豆、油料、棉花、蔬菜和红薯。利用公式(1)计算出安阳市2008~2014年这些农产品生产价值(表2)。 3.1.2. 社会保障 安阳市最低生活保障标准按每人350元计，我国农业生产中隐性失业比例按46.8%计 [ 10 ] 。由公式(2)计算出安阳市农田生态系统社会保障价值(表3)。 3.1.3. 土壤保持 安阳市现实土壤侵蚀模数为1950 t∙km −2 ∙a −1 ，潜在侵蚀模数根据前人研究计算得到8448 t∙km −2 ∙a −1 [ 11 ] 。由公式(3)计算出安阳市的土壤保持量。本市的土壤层厚度按20 cm，土壤容重1.41 g∙cm −1 ，土地年收益按我国农业生产年均收益2.05 × 10 4 元∙hm −2 计，由公式(4)计算出安阳市农田减少土地废弃价值。 该市土壤库中N、P、K含量分别为0.99 g/kg、22.6 mg/kg、138 mg/kg [ 12 ] ，N、P主要通过施用化肥磷酸二铵(2400元∙t −1 )获得，K通过施用氯化钾(2200元∙t −1 )获得，磷酸二铵的N、P含量分别为14%和15%，氯化钾含K量为50%，由公式(5)计算出农田生态系统的保持土壤养分价值。两者之和即为安阳市农田生态系统土壤保持价值(表4)。 3.1.4. 土壤固碳 基于肖玉等人的研究 [ 13 ] ，本文使用36.73 t∙hm −2 ∙a −1 为安阳市农田生态系统固碳速率；农田生态系统固定CO 2 成本按752.90元∙t −1 计 [ 7 ] 。由公式(7)计算出安阳市农田生态系统土壤固碳价值(表5)。 3.1.5. 光合作用释氧 由公式(8)计算得到安阳市各类农作物的净初级生产力。工业制氧价格按1000元∙t −1 计，由公式(9)计算出安阳市农田生态系统释氧价值(表6)。 3.1.6. 净化大气 农田生态系统净化大气的功能主要是对有毒气体的吸收和对粉尘的吸附，其中有毒气体我们关注最常见的SO 2 。农田生态系统SO 2 吸收能力本文用12.50 kg∙hm −2 ∙a −1 ，滞尘能力为2.1 t∙hm −2 ∙a −1 [ 14 ] 。SO 2 治理费和降尘清理费参考国家林业局发布的《森林生态系统服务功能评估规范(LY/T1721－2008)》，分别为1.20和0.15元∙kg −1 。由公式(11)和(12)分别计算安阳市农田生态系统的SO 2 净化价值和降尘价值，求和得到净化大气总价值(表7)。 3.1.7. 营养物质循环 由公式(13)，根据安阳市各类农作物产量、农作物植株内的N、P、K 含量以及各类养分的市场价格，计算得到安阳市农田生态系统维持营养物质循环的价值(表8)。 3.1.8. 正效应价值汇总 以上计算的各项正效应价值汇总于表9，图1绘出了2008与2014年的对比(简明起见，其它年份未绘出)。安阳市农田生态系统服务价值最大的是农产品生产，历年大约在230~254 × 10 8 元之间，占总价值约33%；其次是土壤固碳，在205 × 10 8 元以上，占总价值近30%；然后是营养物质循环和光合作用释氧，都在124 × 10 8 元以上，占总价值约18%。这四项是主要的价值组成，占总价值每年都在97%以上。七项 Table 2 Value of agricultural products (unit: 100 million yuan 年份Year 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 价值Value 230.01 234.28 239.79 245.93 251.77 252.94 253.92 表2. 农产品生产功能价值(单位：10 8 元) Table 3 Value of social security (unit: 100 million yuan 年份Year 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 价值Value 3.02 2.97 2.97 2.88 2.72 2.74 3.06 表3. 社会保障价值(单位：10 8 元) Table 4 Value of soil conservation (unit: 100 million yuan 年份Year 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 减少土壤废弃 Land erosion reduction 3.71 3.76 3.76 3.77 3.78 3.81 3.88 保持土壤养分 Nutrient conservation 8.58 8.68 8.69 8.71 8.74 8.79 8.96 总价值Total 12.29 12.44 12.45 12.48 12.52 12.60 12.84 表4. 土壤保持功能价值(单位：10 8 元) Table 5 Value of soil carbon fixation (unit: 100 million yuan 年份Year 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 土壤固碳价值 Carbon fixation 20.52 20.76 20.79 20.84 20.91 21.03 21.42 表5. 土壤固碳价值(单位：10 8 元) Table 6 Value of photosynthesis oxygen release (unit: 100 million yuan 年份Year 2008 2009 2011 2012 2013 2014 释放氧气价值 Oxygen release 124.63 126.34 127.61 130.87 133.92 135.80 表6. 光合作用释氧价值(单位：10 8 元) Table 7 Value of air cleaning (unit: 100 million yuan 年份Year 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 SO 2 净化价值 SO 2 absorption 0.11 0.11 0.11 0.11 0.11 0.11 0.11 滞尘价值 Dust retention 2.39 2.42 2.42 2.43 2.44 2.45 2.50 总价值Total 2.50 2.53 2.53 2.54 2.55 2.56 2.61 表7. 净化大气价值(单位：10 8 元) Table 8 Value of nutrients cycling (unit: 100 million yuan 年份Year 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 价值Value 125.80 127.52 128.55 128.80 132.09 135.18 137.08 表8. 维持营养物质循环功能价值(单位：10 8 元) Table 9 Positive effects of agro-ecosystem in Anyang 2008-2014 (unit: 100 million yuan 年份Year 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 农产品生产 230.01 234.28 239.79 245.93 251.77 252.94 253.92 Agricultural product (32.69%) (32.83%) (33.23%) (33.75%) (33.95%) (33.71%) (33.43%) 社会保障 3.02 2.97 2.97 2.88 2.72 2.74 3.06 Social security (0.43%) (0.42%) (0.41%) (0.40%) (0.37%) (0.37%) (0.40%) 土壤保持 12.29 12.44 12.45 12.48 12.52 12.60 12.84 Soil conservation (1.75%) (1.74%) (1.73%) (1.71%) (1.69%) (1.68%) (1.69%) 土壤固碳 205.27 207.56 207.87 208.37 209.14 210.33 214.23 Carbon fixation (29.18%) (29.08%) (28.81%) (28.60%) (28.20%) (28.03%) (28.21%) 光合作用释氧 124.63 126.34 127.36 127.61 130.87 133.92 135.8 Oxygen release (17.72%) (17.70%) (17.65%) (17.51%) (17.65%) (17.85%) (17.88%) 净化大气 2.50 2.53 2.53 2.54 2.55 2.56 2.61 Air cleaning (0.36%) (0.35%) (0.35%) (0.35%) (0.34%) (0.34%) (0.34%) 营养物质循环 125.80 127.52 128.55 128.8 132.09 135.18 137.08 Nutrients cycling (17.88%) (17.87%) (17.82%) (17.68%) (17.81%) (18.02%) (18.05%) 总价值 703.51 713.64 721.52 728.61 741.66 750.27 759.54 Total value (100.0%) (100.0%) (100.0%) (100.0%) (100.0%) (100.0%) (100.0%) 表9. 安阳市农田生态系统2008~2014年正效应价值(单位：10 8 元) 括号中数字是该项在当年总价值中的百分比。Numbers in brackets are value percentage in the year. 图1. 安阳市农田生态系统2008与2014年各项正效应价值比较 价值除社会保障外，其它六项都逐年递增，这主要归因于逐年增长的农作物种植面积和总产量。社会保障价值受到保障人数等复杂社会因素的影响有所起伏，约3 × 10 8 元，占总价值不到0.5%。另外值得注意的是，土壤固碳、营养物质循环等这些非生产性价值约占总价值的67%，且近三年来有增加趋势，显示安阳市农田生态系统在生产农产品的同时，更对维护当地自然生态系统平衡起到巨大作用。 3.2. 农田生态系统负效应 3.2.1. 地下水资源消耗 安阳市地处黄淮平原，年降水量较少，境内无大河或水库，农田灌溉主要依靠地下水。单位面积灌溉成本以黄淮海地区平均灌溉成本2000元∙hm −2 计 [ 15 ] ，由河南省统计局得到安阳市历年农田灌溉面积，由公式(14)得到安阳市地下水资源消耗费用(表10)。 3.2.2. 温室气体排放 北方旱地排放的温室气体主要是CO 2 和N 2 O。基于前人研究，安阳市农田生态系统CO 2 排放量取0.57 t∙hm −2 ∙a −1 ，N 2 O排放量折算为CO 2 是1.37 t∙hm −2 ∙a −1 ，CO 2 排放成本取752.90元∙t −1 [ 16 ] 。由公式(15)计算出安阳市2008~2014年温室气体排放成本(表11)。 3.2.3. 地膜污染 地膜污染成本主要表现为影响土壤物理结构和生物活动从而导致农作物减产。根据已有研究，地膜残留造成的农作物减产损失率为0.5% [ 7 ] 。由公式(16)计算出安阳市地膜污染成本(表12)。 3.2.4. 农药损失 根据农业部最新数据，我国农药利用率为36.6% [ 17 ] ，按此数值计算安阳市农药流失，农药价格按农药市场信息河南省近期农药平均价格37.55元∙kg −1 ，由公式(18)计算安阳市农药流失成本。据研究，滥用农药导致农作物减产率约1% [ 7 ] ，由公式(19)计算粮食减产造成的经济损失。两者之和为农药损失成本(表13)。 3.2.5. 化肥流失 按农业部最新数据，我国化肥利用率为35.2% [ 17 ] ，化肥平均价格按2300 元∙t −1 计，由河南省统计网得到安阳市2008~2014年化肥使用量，由公式(20)计算出安阳市化肥流失成本(表14)。 3.2.6. 负效应成本与构成 以上计算的各项负效应成本总结于表15，图2绘出了2008与2014年成本对比。可以看出，地下水消耗是负效应最主要的部分，每年都在60 × 10 8 元左右，占总成本72%以上。安阳市地处华北平原，降水量较小，也无大面积的地上水体，灌溉只能以地下水为主，所以安阳市要确保农业可持续发展，一个主要的工作重心是解决灌溉用水问题，一方面保护地下水资源，另一方面要改进灌溉技术，减少水资源消耗。温室气体排放居第二位，每年11 × 10 8 元左右，占总成本约13%，且呈增长趋势，主要是由于大量施用化肥特别是氮肥所致。另外地膜和农药的大量施用也导致这两项成本呈逐年增长趋势。 3.3. 安阳市农田生态系统正负效应动态分析 图3绘出了安阳市农田生态系统2008~2014年正负效应及其差值的变化。正效应明显大于负效应，每年大约都是负效应的9倍左右。正负效应之差(即综合效应)逐年增长，由2008年的624 × 10 8 元增加到2014年的676 × 10 8 元，这主要归因于农田生态系统生物量的增加以及由此带来的农产品生产、土壤固碳、营养物质循环等价值的增长，而负效应部分则相对增加较小。但前面分析已发现，负效应中70%以上是 Table 1 0 Cost of underground water consumption (unit: 100 million yuan 年份Year 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 地下水消耗Underground water consumption 58.65 59.62 59.43 59.77 59.76 59.23 60.26 表10. 地下水资源消耗费用(单位：10 8 元) Table 1 1 Cost of greenhouse gases release (unit: 100 million yuan 年份Year 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 温室气体排放Greenhouse gas release 10.75 10.87 10.89 10.91 10.95 11.02 11.22 表11. 温室气体排放成本(单位：10 8 元) Table 1 2 Cost of mulching plastic film pollution (unit: 100 million yuan 年份Year 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 地膜污染Mulching film pollution 1.15 1.17 1.20 1.23 1.26 1.26 1.27 表12. 地膜污染成本(单位：10 8 元) Table 1 3 Cost of pesticide loss (unit: 100 million yuan 年份Year 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 流失成本Cost of loss 0.66 0.67 0.74 0.72 0.76 0.80 0.80 减产成本Production reduction cost 2.30 2.34 2.40 2.45 2.51 2.53 2.54 总成本Total 2.96 3.01 3.14 3.17 3.27 3.33 3.34 表13. 农药损失成本(单位：10 8 元) Table 1 4 Cost of fertilizer loss (unit: 100 million yuan 年份Year 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 化肥流失Fertilizer loss 5.70 5.80 6.30 6.50 6.50 6.80 7.10 表14. 化肥流失成本(单位：10 8 元) Table 1 5 Negative effects of agro-ecosystem in Anyang 2008-2014 (unit: 100 million yuan 年份 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 地下水消耗 58.65 59.62 59.43 59.77 59.76 59.23 60.26 Underground water consumption (74.04%) (74.09%) (73.41%) (73.27%) (73.11%) (72.55%) (72.44%) 温室气体排放 10.75 10.87 10.89 10.91 10.95 11.02 11.22 Greenhouse gas release (13.57%) (13.51%) (13.45%) (13.37%) (13.40%) (13.50%) (13.49%) 地膜污染 1.15 1.17 1.2 1.23 1.26 1.26 1.27 Mulching film pollution (1.45%) (1.45%) (1.48%) (1.51%) (1.54%) (1.54%) (1.53%) 农药损失 2.96 3.01 3.14 3.17 3.27 3.33 3.34 Pesticide cost (3.74%) (3.74%) (3.88%) (3.89%) (4.00%) (4.08%) (4.01%) 化肥流失 5.70 5.80 6.30 6.50 6.50 6.80 7.10 Fertilizer loss (7.20%) (7.21%) (7.78%) (7.97%) (7.95%) (8.33%) (8.53%) 负效应总成本 79.21 80.47 80.96 81.58 81.74 81.64 83.19 Total cost (100%) (100%) (100%) (100%) (100%) (100%) (100%) 表15. 安阳市农田生态系统2008~2014年负效应成本(单位：10 8 元) 括号中数字是该项在当年总成本中的百分比。Numbers in brackets are cost percentage in the year. 图2. 安阳市农田生态系统2008与2014年各项负效应成本比较 图3. 正负效应及其差值(综合效应)的历年变化 地下水消耗，而黄淮海地区地下水正越来越成为稀缺资源，地下水位正以每年1~3 m的速度下降 [ 15 ] 。由此可以预计，农业灌溉使用地下水的成本有可能迅速升高，导致正负效应的差距迅速缩小。这再一次突显了该地区地下水资源保护和节水灌溉的重要性。