张佳莹1 , 宋扬2 , 王靖3
1. 中国气象局气象发展与规划院
2. 中国农业科学院作物科学研究所
3. 中国农业大学资源与环境学院
此前研究多针对于短时间序列和小尺度生态系统生产总值评估,缺乏对农田生态系统服务价值时空变化的评价以及统一的指标及计算方法,导致不同研究结果间差异较大,难以比较。此外,鲜有研究量化自然因素与社会-经济因素对农田生态系统的影响。因此,本研究根据《陆地生态系统生产总值核算指南》全面系统计算了2001-2019年中国农田生态系统生产总值的时空变化,定量评价了气候因素(降水、高温日数和蒸散)与社会-经济因素(种植面积与价格)对年际农田生态系统生产总值的影响,为政府在农业生产中的决策提供参考,对提高农业资源可持续利用能力、保护生态系统具有重要意义。
通过确定农田生态系统服务三大功能及其子项与两类驱动因素,分别使用统计调查、水量平衡法、修正通用土壤流失方程、污染物净化模型、固碳机理模型、蒸散模型的方法,对农田生态系统服务功能实物量进行评估,结合农产品产量数据、价格数据、气象数据与土壤数据,利用市场价值法、代替成本法、保育价值法和恢复成本法对农田生态系统服务功能价值量评估,并使用回归分析方法,开展我国农田生态系统生产总值核算、时空分布及驱动因子研究。
(1)2001–2019年中国农田生态系统生产总值平均值为43.49万亿元,并且在省份存在显著差异,其中,胡焕庸线以东的省份农田生态系统生产总值较高,与调节服务在空间分布上存在很高的相似性。此外,中国农田生态系统生产总值较为集中,少于全国1/4的省份对于生产总值的贡献超过50%。(2)中国农田生态系统生产总值在近20年来显著增加(P < 0.05),增长率为1.47万亿元·年-1,同样地,增长率在省份间存在显著差异。多数省份呈增加的趋势,其中,中国西南地区、中部地区以及东北地区保持较高的增速,但上海市和北京市农田生态系统生产总值随时间降低。多年平均农田生态系统生产总值较高的省份生产总值的增长幅度也比较大。(3)本文选取的3种自然因素和2种社会-经济因素均对农田生态系统生产总值有显著影响。在全国尺度上,影响作用由高到低的排序依次为价格、降水量、种植面积、蒸散量和高温日数。全国20个省份主要受种植面积影响,降水量作为最大影响因素引起8个省份增长率的变化,蒸散量作为主要因素影响了3个省份的农田生态系统生产总值。在全国和省级尺度上,农田生态系统生产总值的变化受社会-经济因素的影响均大于自然因素。
本研究表明,农田生态系统所提供的物质产品和生态服务为社会发展做出了巨大贡献。并且由于中国的农田超过半数分布在河北省、山东省、河南省、山西省、黑龙江省、吉林省、辽宁省和四川省,以及降水资源时空分布不均,导致GEP呈很大的时空异质性。因此,对农田生态系统生产总值的评估有助于更好地了解中国农业发展的现状。