苏州是著名的“鱼米之乡”和全国水稻高产区，稻米文化是苏州传统文化不可分割的核心组成部分。农业多功能性理论告诉我们，农业生产不仅具有生产功能，还具有生态功能和生活功能。农业的实际产出包含了商品性产出和非商品性产出。为了诠释这些观点，本文利用近年来发展起来的生态系统服务价值理论和方法对1990—2007年苏州市水稻生产的价值及其时序变化进行分析评估，为现代农业价值观的建立以及苏州现代农业发展、农业补贴政策的完善、生态文明城市的建设等决策提供依据。
一 苏州水稻生态系统服务价值类型与机制
生态系统服务，作为一个科学术语，是指人类从生态系统运转中获得的利益，包括食物?材料的生产和提供、大气气候的干扰和调节、水的供给和涵养、土壤的形成和保持、环境的美化和净化、文化的支撑和发展等等维持人类生命、促进社会发展的有益功能。农业是一类人类活动介入程度高的特殊生态系统。由于我国人多地少，国家粮食安全问题始终是我们国家的头等大事，因而对农业生产功能的挖掘极尽所能，但其生态功能，乃至生活功能长期以来被人所忽视。稻田生态系统是从属于农田生态系统之下的由稻田生物系统、环境系统和人为调节控制系统三部分组成的人工—自然复合生态系统。稻田生态系统具有农田生态系统的全部特征，同时也具有湿地生态系统的部分功能。
苏州的水稻生态系统服务功能有其原有的自然属性和社会属性，但同时又融入了苏州文化的属性，是与苏州的自然资源环境、天文地貌、水乡文化融为一体的特殊生态系统。就目前的认识来看，苏州稻田生态系统服务价值可分为三大类11项分功能（表1）。
表1 苏州市水稻生态系统服务功能及内涵
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功能分类
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功能内涵
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生产功能
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1－稻米供给
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生态功能
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2－碳汇功能、减少温室气体CO2，产生有机物
3－释放O2功能
4－调节区域气候，减少城市热岛效应，增加空气湿度
5－梅雨季节蓄水防洪
6－涵养水源，回灌地下水防止地质下沉
7－净化环境，分解部分生活污水和垃圾，吸收有毒气体，降低飞尘，释放负离子
8－温室气体排放（CH4、CO2、N2O等）
9－面源污染（化肥、农药）
10－生物多样性维持 |
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生活功能
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11－稻田景观（美学享受、旅游观光、休闲娱乐），
传承和支撑?南鱼米之乡的“稻米文化”，农业教育 |
其中9项为我们能够获取利益的正功能，2项为生态负功能（温室气体排放和面源污染）。负功能的产生是人为不当调节的结果，而不是生态系统的自然属性，因此这两项功能是属于可逆功能。归纳起来，苏州的水稻生产具有以下重要功能。
1.稻米的“安全供给”功能责任重大
苏州人以稻米作为主食。近几年来，随着工业化、城市化步伐加快，全市粮食生产面积和保供率均大幅下降。2007年，粮食生产面积153.45千公顷，总产107万吨，为1978年总产的36.4%。而2007年苏州市粮食消费总量是359.5万吨，口粮供给率不到三分之一，由主产区变成了主销区。虽然畜禽、水产、蔬菜、瓜果等农副产品有了较大的增长，极大地丰富了农产品市场供应，但农产品市场流通压力依然较大。一旦遭遇重大自然灾害、突发性动物疫病或流通渠道不畅，地产农副产品将承担缓解市场供应矛盾、安定市民生活的重大责任。
2.气体和气候调节功能对城乡居民贡献显著
调节大气成分和区域气候功能主要包括三个功能：一是固碳释氧。水稻通过光合作用吸收CO2，将大气中的C固定下来，同时生产有机质和释放O2，这是地球生态系统大气平衡的重要机制。二是调节区域气候。由于稻田表层土壤及水层蒸发、水稻叶面蒸腾作用，水蒸发变成汽进入空气，同时吸收空气中的热量，降低空气的温度，提高空气的相对湿度，从而调节周边地区的气温和湿度，改善农田及周边人居环境小气候，特别是可以改善城市日益严重的“热岛效应”。三是温室气体（CH4、CO2、N2O等）的排放。在稻田灌水期，导致土壤中还?性厌氧环境的存在，为产生甲烷细菌和气体厌氧细菌提供了适宜的生存环境，不断分解土壤中的有机质，产生甲烷并排放到大气中。这是水稻生产对环境不利的一个方面，然而通过新型栽培技术，这些影响可以降到最低。
3.水土保持功能应当引起格外关注
水稻田保持水土的功能体现在两个方面：一是土壤保持。土壤几乎是一种不可再生的资源，自然界每生成1厘米的土壤层大约需要百年以上的时间。生态系统对土壤的保护主要是依靠植物。菲律宾Ifugao山区，在坡地专门种植水稻有效地缓解了土壤侵蚀。日本在重质黏土地区的研究表明，水稻种植对防止山体滑坡有一定的作用。二是涵养水源。稻田生态系统的水?环是自然界水文?环的一部分。在自然和人类等因素影响下，稻田存储降雨径流或灌溉水，多余的水量通过地表回流，或深层渗漏补给地下水汇入地表径流排往下游地区，而且水分通过稻田表层土壤及水层蒸发、水稻叶面蒸腾等返回大气，随着时间和空间的转换不断地?环变化。Mitsuno（1982）的研究证明了水稻灌溉对日本Nobi平?的地下水补给的重要性。由于水稻喜水灌溉的特性，稻田四周所筑的田埂就像水库、塘坝的堤防，具有蓄积洪水水量、调节洪峰的作用。1982年，Shimura根据稻田对洪水的调节作用，首度提出了稻田的防洪功能。从苏州来看，水稻生产的水土保持功能应予重视。一是在梅雨季节稻田成为天然的蓄水池，蓄水防洪作用明显，二是苏州是冲积平?，回灌地下水，减缓地面沉降意义深远。
4.稻田净化功能是城市环境的天然屏障
稻田是人工的湿地生态系统，其环境净化功能作用巨大。我们在生产建设和生活中产生许多垃圾废物，通过稻田湿地生态系统的分解者行使分解功能，使得人类的各种有机废物得到分解，从整体上保持了清洁、舒适的生活环境，这就是稻田生态系统的自净功能。农村大量的生活垃圾、人畜粪便有一部分都是通过农田或者稻田给予分解和处理的。但相比而言，水稻生态系统的净化功能是没有任何成本的。稻田生态系统对于保持空气清洁和净化大气污染物具有独特作用，包括抑尘滞尘、吸收有毒气体、杀菌、减少噪音、释放有益健康的空气负离子。可以说，种植在城市周边的水稻田，是美化净化城市的天然屏障。
5.稻田的生物多样性极其丰富
生物多样性是维持生态平衡的基础。稻田生态系统类似人工“湿地”，是许多野生生物的栖息所和避难所，生物多样性十分丰富。据国家生物多样性信息交换所的研究资料表明，水田是适应湿地的两栖类和爬行类动物的重要栖息地之一。许多湿地鸟类也选择水田作为它们的觅食场、临时避难所，如多种鹤类、鸥鹭类、雁鸭类、鹮类（包括极其珍稀的朱鹮）都喜欢在水田栖息。秧鸡还选择稻田作为重要的繁殖地。此外，已知稻田重要杂草有200多种，无脊椎动物的数量尚难作出精确估计，但总数是很大的。例如据调查，?苏句容单季晚稻区共有节肢动物157种，其中害虫37种，寄生昆虫42种，捕食性天敌57种，中性昆虫（既不危害水稻，也不捕食其他猎物的昆虫）21种。全国稻田蜘蛛共有373种，隶属于23科、109属，已发现的稻田害虫天敌有1303种，分属137科、613属。其中寄生性天敌419种，捕食性天敌820种，病?性天敌64种。这些都说明水稻田生物多样性的丰富程度。
6.稻米文化是苏州传统文化的宝贵财富
苏州的传统文化与“稻米文化”密不可分。苏州是著名的“鱼米之乡”，苏州的繁体“蘇”字，其中一半是鱼，一半是水稻，稻米文化是苏州传统文化的基础。同时，人们对回归大自然的渴望，使得自然生态系统的生态美获得空前的认同。稻田生态系统所形成的独特、优美的自然景观，为公众提供休闲娱乐的场所，且具有普及农业知识、开展自然环境教育、传播文化和习俗等多方面的社会文化意义。日本十分重视本国的“稻米文化”，其持有的稻米文化已经渗透到社会的各个方面，甚至有许多节日和宗教习俗等都与水稻、灌溉有关。近年来在我国、苏州兴起的“生态观光农业”既体现了人们的生态意愿，也体现了稻米文化存在的重要性和必要性；不仅体现了景观和农耕文化具有待开发的经济价值，也充分体现了农业景观美学和精神文明的永恒价值。
二 苏州水稻生态系统服务价值评价依据与方法
1997年Costanz.R.等人对全球主要类型的生态系统服务功能价值评估结果发表，揭开了生态系统功能价值研究的序幕。综合迄今为止国内外研究结果，生态系统服务价值化主要方法有：（1） 生产函数法。主要根据生态系统所提供的在市场上出售的产品或服务数量来计算价值。（2）替代/恢复成本法。通过计算替代或恢复一项已经丧失的生态服务所需要的成本来估算某项服务的价值。（3）影子工程法。用人工方法建造一项新工程来替代被破坏的功能，然后用建造新工程所需的费用来估算环境破坏（或污染）造成的经济损失。（4）当量因子法。2003年谢高地等人根据对我国200名生态学者进行问卷调查的基础上，提出了计算生态系统服务价值的当量因子表，将各生态服务项目价值统一折合成相当于食物生产的经济价值。另外还有避免成本法、旅行成本法、享受价格法、条件价值法等。这些方法除了生产函数法，其他方法的科学性和合理性都有待商榷，但不可否认的是，这些方法的应用，架构了生态系统服务价值研究体系，可以加深人类对生态系统服务概念的认识。
1.水稻生产功能价值评价
采用生产函数法，以2007年苏州市粮油行业D会商定的中等质量晚粳稻收购指导价每斤0.86元为稻谷价值估算单价，以苏州市统计年鉴公布的1990—2007年分年度稻谷总产量为依据，以单价及年度总产量的乘积得到自1990年起苏州市水稻生产价值。
2.水稻碳汇功能价值评价
CO2是《京都议定书》控制排放的主要温室气体，采用替代成本法来评价水稻生产固定CO2的价值。以造林成本（取值260.9元/吨）和碳税（取值1245元/吨）的平均获得固碳的替代成本为753元/吨。利用苏州年度水稻总产量数据、经济系数、植株平均含水量，估算苏州市水稻年产总干物质量，利用光合作用程式获得每1克干物质产出需要1.63克CO2才能合成，计算出总碳蓄积量。以总碳蓄积量和替代成本的积得到苏州水稻碳汇价值。
3.释放O2功能价值评价
评价释氧价值方法与碳汇价值评价基本一致，是一个过程的两个方面。光合作用在固定CO2的同时，释放O2，每获得1克干物质就会释放1.19克的O2。利用产生的总干物质量可以求得释放氧气的总量。然后采用造林成本和工业制氧成本（一般取值为400元/吨）的平均获得替代成本330.45元/吨。用释O2总量和替代成本的积估算释氧价值。
4.小气候调节功能价值评价
气候调节是自然界的一项复杂的系统问题。稻田生态系统对气候的调节功能，主要考虑了减缓城市热岛效应的因素。以6—10月水稻生长季节为时间限制，通过水稻单位叶面积蒸腾量、稻田单位水面蒸发量求出年总蒸腾蒸发水量，计算吸热总量，利用热力学能量守恒定律，转化为年耗电量，用耗电量乘以产电成本（0.1575元/度电）得到小气候调节功能的价值。
5.调蓄洪水功能价值评价
利用苏州市统计年鉴公布的年度水稻种植面积为基本面积数据，以蓄水10厘米为高度标准，以苏州市近10年梅雨季节平均天数为蓄水天数，计算稻田总蓄水量，采用影子工程法，用同库容水库蓄水成本（一般取值0.67元/m3）为单价来评估每年稻田调蓄洪水的功能价值。
6.回灌地下水功能价值评价
保持适当的地下水位对苏州十分重要。本项功能价值的计算同样采用影子工程法。水稻种植面积、生育期内稻田淹水的平均天数（90d）、饱和情况下土壤的渗水率（0.05m/d）和回灌渗漏比（45%）的乘积为回灌水总量。回灌水总量乘以水库蓄水成本（0.67元/m3）得到回灌地下水价值。
7.净化土气水功能价值评价
净化功能包括三个方面。一是净化空气，主要是指吸收空气中的SO2、HF、NOx和滞尘。由于具体数据的获得较难，此处采用马新辉等人的研究参数，稻田吸收SO2为45kg／（hm2·a），HF为0.57kg／hm2·a），NOx为33kg／（hm2·a），滞尘为0.92kg／（hm2·a）。采用替代成本法，削减SO2和净化NOx的单位价值为600元/t，HF为900元/t，削减粉尘成本为 170 元/t。二是净化水质，主要是通过吸收和降解污水灌溉中的N、P和有害物质，使得污水得到一定程度的净化。计算方式是，根据污水灌溉面积及污水中氮、磷含量可以计算灌溉入田的N、P总量，按照市场价值，计算该功能的价值。三是净化土壤。主要是指消纳和降解畜禽粪便的功能。以水稻的需N数量和畜禽粪便的N养分含量，计算消化总量，然后采用有机肥生产成本替代估算功能的价值。由于净化土壤的数据在文献上难以获得，所以本研究只计算了前两个部分的价值。
8.维持生物多样性和景观文化价值评价
目前维持生物多样性价值和景观文化价值的评价分别都有两种方法。一种是直接的生产函数法。即用生态系统内生物价值的累积法计算生物多样性价值，用旅行成本法、科学价值法计算景观文化价值。另一种是当量因子法。由于前一种方法目前为止数据不能获得，故采用后一种方法。谢高地等（2003）测算农田维持生物多样性和景观文化的当量因子分别为0.71和0.01（1个当量因子等于1hm2全国平均粮食产量的经济价值）。通过当量因子我们可以计算此两项功能的价值。虽然，从经验来讲文化价值可能偏低，但没有更充分的证据。
9.稻田CH4的排放价值评价
我国稻田CH4 排放量占全球排放总量的l0%左右，CH4的增温潜势（GWP）是CO2的24.5倍（CO2为1），因此CH4的排放对加剧全球的温室效应，故此项价值为负。评价时，我们根据长?中下游水稻甲烷的排放通量（一般取值为3.935kg/hm2/d）计算排放总量，通过GWP转换为CO2量，采用替代成本估算此项价值。
10.稻田过量肥药施用的污染价值评价
稻田过量施肥打药是水质富营养化和生物抗药性的主要?因，造成面源污染，因而价值为负。从理论上讲，农田使用化肥、农药的负面经济价值应当是指化肥、农药对土壤、水体、空气的污染给人类福利带来的损失，如饮用水源污染影响人们身体健康，农田有益昆虫和鸟类死亡导致生物多样性降低等。但是，受资料所限，采用这种方法进行评价的可行性较小。因此，本研究利用化肥农药利用率，求出化肥农药的损耗，利用市场价值法计算此项价值。化肥利用率采用陈同斌等的研究结果，高施肥量区为27.39%。农药利用率根据孙新章等的研究结果，为35%。这项负价值可以用测土施肥和应用生物农药得以缓解。
三 苏州水稻生态系统服务价值评价结果与分析
通过以上方法，根据苏州市统计年鉴提供的基础数据和水稻育种、栽培、土壤、肥料等相关学科及自然科学的研究结果，分别计算出苏州市1990年到2007年水稻生态系统的服务价值，以揭示和分析苏州市水稻生态系统服务价值及其变化趋势。
1.苏州市2007年水稻生态系统服务价值
2007年苏州市单季晚粳稻的种植面积为8.966×104 hm2，从表2可以看出其生态系统服务的总价值为61.8 亿元，其中生产功能的价值为11.4亿元，占总价值的18.4 %，生态功能的价值为50.3亿元，占总价值的81.4 %，生活功能的价值为0.1亿元，占总价值的0.2%。水稻的生态功能价值是其生产功能价值的4.42倍。在生态功能中，小气候的调节、回灌地下水、防洪蓄水和维持生物多样的价值排在前列，分别占生态系统功能的45.5 %、24.2%、17.9%和 16.1%。碳汇功能也很重要，达到了4.2 亿元，占生态功能的8.4%。另外，我们也注意到，如果在肥、药、水等栽培技术上不加以改进，产生的负价值也是十分巨大的。CH4排放和肥药污染的负价值分别达到了5.09亿元和1.16亿元，足以抵消碳汇的功能价值。因此，采用干湿交替的水浆管理和测土配方施肥、生物农药的应用等新型科学栽培技术是十分必要的。
表2 苏州市2007年水稻生态系统服务价值
单位：亿元
2.苏州市1990—2007年水稻生态系统服务价值的变化
图1是1990—2007年间苏州水稻生态系统11项功能价值随时间变化的面积堆积图。从图中可以看出各项功能的价值随着时间的变化趋势。苏州市水稻生态系统服务总价值由1990年的189亿元下降到2007年61.8亿元，下降了3.06倍，年下降17%。其中生态功能价值的年递减率为6.0%，递减速度要高于生产功能和生活功能的价值递减率（5.9%，由于景观文化的价值是由当量因子求得，所以生产功能和生活功能的年递减率是一致的）（图2）。相关分析表明，这些功能价值的下降主要是由于水稻种植面积急剧下降造成的。统计分析表明，每缩小1hm2的水稻种植面积，生态系统服务总价值将下降 7.12万元，其中生态功能价值下降5.76万元，占80.9%。另外，从图2同时也可以看出，长期被忽视的生态功能的价值要远远高于纳入社会统计的生产功能的价值。
图1 苏州市1990-2007年水稻生态系统价值面积堆积图
图2 苏州市1990-2007年水稻生态系统“三生功能”价值曲线图
四 苏州水稻生态系统服务价值评价结论
通过上述分析得到以下结论和启示：
1.苏州水稻生产对区域粮食安全供给、大气调节、水土保持、净化环境、维持生物多样性和传承传统文化景观具有不可替代的作用。就我们目前的认知水平，可以分成三大类11项功能。
2.通过确立的评价方法获得1997年苏州水稻生态系统服务总价值为61.8亿元，其中生产功能价值占18.4%，生态功能价值占81.4%，生活功能占0.2%，生态功能的价值远远高于生产功能的价值。减缓热岛效应、回灌地下水位、防洪蓄水、维持生物多样性和碳汇功能是主要的生态价值。
3.水稻生态系统价值的时间变迁表明，随着苏州水稻种植面积的下降，其生态系统服务价值急剧下降，年递减率为17%，其中生态功能价值下降的速率高于生产和生活功能。每缩小1hm2的水稻种植面积，生态系统服务总价值将下降7.12万元，生态功能价值下降5.76万元。
4.农业多功能性是一种现代农业价值观，这一观念的正确性可以用自然科学研究成果和经济学方法进行验证。本文验证了苏州水稻生产的重要价值，并也发现了水稻生产的正外部性问题的存在，解决这一问题的有效手段是进行农业生态补偿。由于水稻生产过程产生的生态服务属于公共服务范畴，所以生态补偿工作应该由各级政府主导，经费来源由公共财政列支或通过征收生态税进行转移支付，补贴的最高限额可以达到每年每亩3840元。这是符合WTO农业D议中关于“农业环境补贴”绿箱政策的。