基于生态系统服务价值的沙产业生态效益评估——以科尔沁沙地马铃薯种植基地为例

作     者：张晓琴 

作者单位：山西大学 

学位级别：硕士

导师姓名：苏志珠

授予年度：2021年

学科分类：120301[管理学-农业经济管理] 12[管理学] 120302[管理学-林业经济管理] 1203[管理学-农林经济管理] 07[理学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0713[理学-生态学] 

主      题：沙产业 生态系统服务价值 马铃薯种植 生态效益评估 

摘      要：沙产业(Deserticulture)被称之为“第六次产业革命,指在沙区充分利用有利资源条件、具有高知识密集程度的现代化农业产业。2017年,中共十九首次提出我国经济已进入高质量发展阶段,要在生态保护和修复的基础上重视经济发展,促进绿色、高效、共享的经济发展方式,沙产业通过改变可控因素可以高效利用沙区的资源,具有推动沙区经济发展和生态修复的双重贡献,既是沙区经济发展有力推手,也肩负着举足轻重的生态屏障功能。沙产业是沙区开展的以高知识密集程度为特征的现代化农业产业,以生产农产品和发挥生态服务功能为主,具有鲜明的地域特色。农产品可以直接在市场上进行交换,从而体现其价值,但是其提供的防风固沙、土壤肥力、固碳释氧、水源涵养和环境污染、水资源消耗等生态服务所具有的非竞争性和非排他性功能难以直接用经济学方式进行价值核算,是一项复杂和难以统一的评价体系,因而在进行管理和规划时常被忽略。但也有少部分的学者对沙区产业的生态效益进行了计算。我国北方干旱半干旱区因气候和人类活动地表多沙物质,而马铃薯多种植于沙性土壤中,具有耐旱适应性强的生长特性,相比于传统的玉米种植需水量少,生长期短,单位亩产价值更高,故广泛种植于榆林的毛乌素沙地、内蒙古的乌兰布和沙地和科尔沁沙地,因此对沙地马铃薯沙产业进行生态效益评估,通过筛选适合纳入核算的指标建立同类地区、同类生态系统的评估体系,从而使沙产业生态系统服务价值实现可重复、可比较、可应用的业务化核算目标,对于沙区产业规模扩大和成为防沙治沙研究示范基地也具有重要意义。沙地马铃薯的大规模种植除了产品提供效益外还具有巨大的容易被忽略的生态服务价值,故本文基于生态系统服务功能分类,参照荒漠生态系统和农田生态系统的评估体系,建立了基于生态系统服务价值的沙产业生态效益评估体系。评估指标包括产品提供、防风固沙、土壤肥力、固碳释氧、水源涵养在内的正效应和环境污染、水资源消耗的负效应。以科尔沁沙地翁牛特旗的凌志马铃薯愚公岭项目为沙产业生态服务价值的实证案例进行野外实地调查采样,对生态系统各服务功能物质量进行测量和计算,采用市场价值法对其进行服务价值量估算。樟子松是科尔沁沙地乃至整个北方沙区防风固沙物种,经过大面积种植现在已形成具有退化、老龄化和过量水分利用的缺点,所以不能继续栽种,故通过对比沙产业和樟子松的生态效益,得到沙区经济发展和生态修复的最优路径。经过本文的计算和对比得到以下结论:(1)马铃薯种植区单位面积每年产品提供价值为73500元/hm,植被的防风固沙价值为1380元/hm,保持土壤肥力的价值量为173547.444元/hm,固定二氧化碳价值为3826.20元/hm,释放氧气价值为3833.93元/hm,水源涵养价值为712.88元/hm,环境污染价值为3176.35元/hm,水资源消耗价值为1775.5元/hm。据统计去除负效应后马铃薯种植区每年生态系统服务总价值为2737594.217元,折合成单位面积马铃薯种植区每年生态系统服务价值为251848.594元/hm,马铃薯种植基地生态系统服务价值大小依次是:土壤肥力效益产品供给效益固碳释氧效益防风固沙效益水源涵养效益水资源消耗环境污染。(2)在评估以马铃薯种植区为例的沙产业生态效益时,包括产品提供、防风固沙、土壤肥力、固碳释氧、水源涵养在内的正效应生态价值高达256800.444元/hm,水资源消耗和环境污染的负效应价值为4951.85元/hm,正效应远高于负效应。(3)沙地樟子松林的产品提供效益为26217.0元/hm,占樟子松林生态服务总价值的11.35%,阻滞降尘效益为5644元/hm,占2.44%,土壤肥力效益为278919.9元/hm,占85.32%,固碳释氧效益为1066.436元/hm,占0.46%,水源涵养效益为962.321元/hm,占0.42%,据此每年单位面积沙地樟子松林的综合生态效益为230910.857元/hm,其中各项生态系统功能价值从大到小依次为:土壤肥力效益产品提供效益阻滞降尘效益固碳释氧效益水源涵养效益。(4)科尔沁沙地马铃薯种植区单位面积每年生态系统服务价值为251848.594元/hm,樟子松林地230910.857元/hm,则马铃薯种植区的生态系统服务价值比樟子松林地高20937.737元/hm,因此在选择沙区生态恢复和经济高质量发展路径时,在效益最大化的基础上应优先选择马铃薯等为代表的沙产业。沙产业作为荒漠生态系统中的人工调控的农业生态系统,是一种基于自然的沙区经济开发方式,在维护粮食生产和改善荒漠化地区生态环境恶化有着重要的经济价值和生态价值。伴随着人口增长和土地资源的紧缺,沙产业作为扩大农业生产的重要方式有着不可或缺的意义,未来应该更加注重沙产业的规模化种植和可持续发展。农业型沙产业作为农业生态系统的