生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的环境条件与效用^[1]。评价生态系统服务价值，有助于理解人与自然间的生态关系，促进人与自然和谐共生。当前，农田、森林和湖泊等典型生态系统服务功能的评估备受关注^[2-6]。农业生态系统是典型人工控制的生态系统，不仅直接为人类提供食物和原材料，还具有气体调节、水土保持、环境净化等维持和改善生态环境的功能^[7]。深入了解农业生态系统的服务功能及其调控机制，对农业生态系统的合理利用和可持续发展具有重要意义^[8-9]。联合梯田具有1 300多年的历史，是我国南方典型的山地农业系统，其由“竹林—村庄—梯田—水流”形成的立体结构，合理利用了竹林的水源涵养功能、梯田的水土保持功能，维护了生态系统的长期稳定^[10-11]。

联合梯田是全球重要农业文化遗产地，是我国历史最为悠久的古梯田群之一，生境复杂多变、物种丰富。水稻是当地最主要的作物，至今保留了15个传统水稻品种，稻作模式也由单季稻向丰富多样的复种轮作、间作以及立体种养转变，极具保护价值^[12-13]。近年来，随着经济发展和城镇化进程加快，伴随着梯田耕作的经济效益下降，大量的劳动力向城镇转移，部分梯田出现抛荒现象，梯田的完整性以及传统的农业技艺传承面临巨大的挑战。邹芳芳等^[14]从经济角度分析了联合梯田经济发展历史和存在的问题；高灯州等^[15]从空间角度分析了联合梯田稻田土壤养分的变异特征；陈淑云等^[16]分析了联合梯田农业文化的系统性、稳定性和濒危性，探讨了联合梯田农业文化存在的关键问题及其成因；胡伟芳等^[17]分析了联合梯田景观指数和景观空间格局，提出景观资源开发利用的保护对策。这些研究为联合梯田的保护和可持续发展提供了参考，但对其潜在价值的认识还不够全面。为此，本文利用市场价值、替代成本、成果参数、机会成本、影子工程和当量因子等生态价值评价方法，对联合梯田生态系统的8项服务指标进行评估，用直观的数据反映其服务价值，以期为联合梯田生态补偿机制的建立和科学保护提供借鉴。

1 研究区概况与评价方法 1.1 研究区概况

联合梯田位于福建省尤溪县北部(26°17~26°24′N，118°08′~118°17′E)，属中亚热带季风湿润气候，水热资源丰富。最高海拔900 m，最低海拔110 m。平均气温19 ℃，无霜期280 d，年平均降雨量在1 600 mm左右，历年平均蒸发量1 313.4 mm。本研究涉及的区域包括联合梯田核心区所在的联东、联合、联南、联西、东边、连云、云山、下云共8个行政村以及缓冲区岭头、吉木、惠州和湖洋等4个行政村。研究区域总面积为8 953.61 hm²，其中耕地918.73 hm²、园地989.33 hm²、林地7 045.55 hm^2[10-11]。

1.2 基础数据来源及生态系统服务价值评估方法

本研究在实地调查的基础上，结合2016年尤溪年鉴^[11]和联合乡统计年报表等行政部门的统计、规划资料，采用市场价值法、替代成本法和当量因子法等评价方法对联合梯田生态系统的初级生产、气体调节、气候调节、土壤肥力保持、水调节、环境净化、生物多样性和文化服务等8项服务进行了评估。

1.2.1 初级生产

初级产品的生产价值采用市场价值法^[18]进行评价。公式为：

$ {V_1} = M \times P $

式中，V₁为产品价值/元；M为初级产品产量/t；P为产品市场价格/(元·t^-1)。

1.2.2 气体调节

包括固碳释氧和温室气体排放两部分，其服务价值采用造林成本法^[19]和增温潜势法^[20]进行估算。公式为：

$ {V_2} = {V_{{\rm{gs}}}} + {V_{{\rm{wp}}}} $

$ {V_{{\rm{gs}}}} = Q \times E \times P,Q = M \times \left( {1 - r} \right)/f $

$ {V_{{\rm{wp}}}} = G \times T \times S \times P $

式中，V₂为气体调节价值/元；V_gs为固碳或释氧价值/元；V_wp为温室气体排放价值/元；Q为年净生物量/t；E为固碳或制氧系数；P为固碳或制氧成本/(元·t^-1)；M为作物经济产量/t；r为作物含水率/%；f为经济系数；G为稻田温室气体排放量/(kg·hm^-2·d^-1)；T为水稻生长期/d；S为水稻种植面积/hm²。

1.2.3 气候调节

运用水汽蒸腾作用调节气候的价值来替代^[18]。模型如下：

$ {V_3} = R \times A \times P $

式中，V₃为气候调节价值/元；R为年均蒸发量/mm；A为梯田面积/hm²；P为单位体积水汽蒸腾作用调节气候的价值/(元·m^-3)。

1.2.4 土壤肥力保持

运用机会成本法^[21]将农田系统土壤养分持留量价值化，从而评价生态系统保持土壤肥力、积累有机质的价值。公式为：

$ {V_4} = {\rm{ }}A \times T \times \rho \times C \times P $

式中，V₄为土壤保持价值/元；A为各类土地面积/hm²；T为表层土壤厚度/m；ρ为土壤容重/(t·m^-3)；C为土壤养分含量/(kg·t^-1)；P为养分价格/(元·kg^-1)。

1.2.5 水调节

包括水源涵养和调蓄洪水两部分的价值。采用水量平衡法^[22]估算生态系统的水源涵养量；运用影子工程法^{[19, 22]}，以水库蓄水成本代替水源涵养和调蓄洪水的价值。公式为：

$ {V_5} = {V_{{\rm{HY}}}} + {V_{{\rm{TX}}}} $

$ {V_{{\rm{HY}}}} = \left( {J - R} \right){\rm{ }} \times A \times P $

$ {V_{{\rm{TX}}}} = H \times S \times P $

式中，V₅为水调节价值/元；V_HY为涵养水源价值/元；J为年均降水量/mm；R为年均蒸发量/mm；A为梯田面积/hm²；P为水库蓄水成本/(元·m^-3)；V_TX为稻田调蓄洪水的价值/元；H为评价区稻田田埂平均高度/m；S为水稻种植面积/hm²。

1.2.6 环境净化

农业种植业具有降解污染物和清洁环境的显著效应。许多农业植物能吸收、过滤、阻隔和分解空气中的有害气体(如SO₂、NO_x等)，也能吸附粘着部分粉尘，从而起到净化大气的功能。应用替代法和防护费用法^[20]估算生态系统环境净化服务价值。公式为：

$ {V_6} = Q \times A \times P $

式中，V₆为环境净化价值/元；Q为单位面积污染气体吸收量/(kg·hm^-2·a^-1)；A为各类土地面积/hm²；P为污染气体治理费用/(元·t^-1)。

1.2.7 生物多样性

应用当量因子法^[23]估算。公式为：

$ {V_7} = F \times D \times A $

式中，V₇为生物多样性价值/元；F为生态系统服务价值当量；D表示1个标准当量因子的生态系统服务价值量/(元·hm^-2)；A为各类土地面积/hm²。

1.2.8 文化服务

运用市场价值法和价格替代法^[21]进行估算。公式为：

$ {V_8} = {S_{\rm{c}}} + {S_{\rm{t}}} $

式中，V₈为文化服务价值/元；S_c为梯田建设投入/元；S_t为梯田旅游收入/元。

2 结果与分析 2.1 初级生产价值 2.1.1 农业生产

2016年联合梯田种植的作物主要包括谷物、薯类、豆类、蔬菜和水果等，播种面积达5 280.07 hm²。其中，蔬菜、谷物和豆类种植面积占据前三，分别为1 032.87、888.47和886.07 hm²，占总播种面积的19.56%、16.83%和16.79%。农业产品总产量为72 480 t，主要以蔬菜(35 517 t)、青饲料(17 791 t)和园林水果(7 935 t)为主，分别占49.00%、24.55%和10.95%。农业产品总价值23 298万元，以蔬菜价值最高(10 842万元)，占46.54%；茶叶次之(4 171万元)，占17.90%；园林水果价值第三(2 940万元)，占12.62%(表 1)。此外，当年农业生产的作物秸秆产量达2.06万t，市场价格为80元·t^-1[20]，经济价值为164.80万元。综合来看，2016年联合梯田农业初级生产服务价值总计23 462.80万元。

2.1.2 林业生产

联合梯田林业初级产品包括林木培育种植、竹木采运和林副产品等。2016年联合梯田生态系统林业初级生产价值为4 809万元。其中，林木培育面积达19.56 hm²，价值238万元；木材生产44 599 m³，竹材生产1 226万根，实现林木采运价值2 510万元^[11]；收获油桐籽、山苍籽和油茶籽等林副产品共1 772 t，产值达2 061万元(表 2)。

联合梯田生态系统初级生产服务包括农业初级生产和林业初级生产，据此可估算出联合梯田生态系统初级生产服务价值为28 271.80万元。

2.2 气体调节价值 2.2.1 固碳释氧

联合梯田主要种植谷物、薯类、蔬菜和豆类等常见经济作物，经济产量见表 1。根据张长^[22]的研究方法，可算得联合梯田生态系统农田年净生物量为41 221.13 t。根据同类地区各类林地的净初级生产力进行推算，联合梯田林地生态系统平均净初级生产力为13 t·hm^-2·a^-1[24]，林地面积为7 045.55 hm²，联合梯田生态系统林地年净生物量为91 592.15 t。植物固碳系数为1.63，释氧系数为1.20^[19]。经计算可知，联合梯田生态系统年固碳量为58 451.12 t，释氧量为159 375.93 t。按造林成本法估算，固碳价值为260.09元·t^-1，释氧价值为352.93元·t^-1，固碳释氧价值总计为7 145.11万元(表 3)。

2.2.2 温室气体排放

稻田排放的温室气体主要包括CH₄、N₂O和CO₂。联合梯田水稻种植面积为837.80 hm²，水稻生长期150 d，非水淹期65 d。稻田CH₄、N₂O、水稻CO₂和土壤CO₂的平均排放通量分别为0.334、0.056、272.04和102.35 kg·hm^-2·d^-1[20]。稻田生态系统中排放的CH₄和N₂O折算成CO₂后，可得联合梯田CO₂总排放量为4.91万t。采用造林成本法估算出联合梯田稻田生态系统温室气体排放价值为357.24万元。

气体调节总价值为固碳释氧价值和温室气体排放价值的总和。温室气体排放的价值为负，因此2016年联合梯田生态系统气体调节价值为6 787.87万元。

2.3 气候调节价值

梯田生态系统气候调节价值采用替代成本法估算。联合梯田年均水分蒸发量为1 313.4 mm，梯田面积为8 953.62 hm²，单位体积水汽蒸腾作用调节气候的价值为0.13元·m^-3[18]，计算可得其气候调节价值为1 528.76万元。

2.4 土壤肥力保持价值

肥力保持主要指土壤有机质、全氮、全磷和全钾4个主要营养成分的含量，不考虑外部有机质输入。联合梯田生态系统农田土壤有机质含量为30.93 kg·t^-1，氮、磷和钾含量分别为245.78、21.53和90.65 g·t^-1，耕作层按0.2 m计算，土壤平均容重1.3 t·m^-3[15]。评价区林地土壤有机质含量为27.20 kg·t^-1，氮、磷和钾含量分别为82.90、1.11和41.78 g·t^-1，林地土壤容重为1.0 t·m^-3[25]。有机肥(58%有机质)、尿素(46.6%N)、钾肥(57%K)和钙镁磷肥(12%P)价格分别为1.00、2.31、2.60、0.66元·kg^-1[18]。综合上述参数，运用机会成本法可估算出联合梯田土壤肥力保持价值为86 857.73万元。

2.5 水调节价值

联合梯田年均降雨量1 600 mm，年均蒸发量1 313.4 mm，面积8 953.62 hm²。根据福建省水口水库的建设成本及建成库容计算，单位容积水库蓄水成本为2.5元·m^-3[22]。采用影子工程法可算得联合梯田生态系统涵养水源的价值为6 418.47万元。

联合梯田的水稻田田埂高约0.3 m，当暴雨来临时，水稻田相当于一个蓄水深度约0.3 m的蓄洪水库。梯田水稻田面积为837.80 hm²，水库蓄水成本为2.5元·m^-3。采用影子工程法可算得联合梯田生态系统调洪蓄水价值为628.35万元。联合梯田生态系统水调节价值为涵养水源和调蓄洪水价值的总和，总计为7 046.82万元。

2.6 环境净化价值

目前农田吸收SO₂、HF、NO_x和粉尘量分别为45、0.57、33和33 200 kg·hm^-2·a^-1[20]。森林生态系统SO₂、HF、NO_x和粉尘量分别为152.13、3.58、6.00和21 660 kg·hm^-2·a^-1[24]。联合梯田耕地和林地面积分别为13.94和70.46 km²。治理空气中SO₂、HF、NO_x和粉尘的成本分别为600、900、600和170元·t^-1[20]。运用替代法和防护费用法计算出联合梯田净化大气环境的价值为3 749.40万元。梯田生态系统对SO₂、HF、NO_x和粉尘具有一定的净化作用，有助于提升周边地区空气质量。

2.7 生物多样性价值

联合梯田是典型的梯田型稻作农业，拥有15个传统栽培水稻品种^[12]。森林覆盖率达75%以上，其中植物500余种，动物100余种^[10-11]。生物多样性对于维持生态环境的稳定性和生态系统的多种生态功能具有显著的作用，其潜在价值采用当量因子法估算。生态系统维持生物多样性的单位面积价值为3 406.5元·hm^-2·a^-1，联合梯田的耕地、园地和林地生物多样性服务的当量因子分别按水田、旱地和针阔混交林的当量因子计，分别为0.21、0.13和2.60^[23]。联合梯田耕地、园地和林地面积分别为918.73、989.33和7 045.55 hm²。因此，联合梯田生态系统生物多样性价值为6 349.71万元。

2.8 文化服务价值

对联合梯田重要农业文化遗产的保护和建设投入即为文化传承价值，运用市场价值法进行估算。此外，利用价格替代法，即用研究区年旅游综合收入作为梯田景观的价值度量。据统计，2016年底联合梯田建设投入达16 000万元，年接待游客12万人次，实现旅游综合收入1 200万元^{[11, 26]}。因此，联合梯田的文化服务价值为17 200万元。

2.9 总价值

根据上述研究，联合梯田生态系统服务总价值为157 792.09万元(表 4)。其中，梯田初级生产提供的产品服务形成的直接经济价值为28 271.80万元，占总服务价值的17.92%。气体调节、土壤肥力保持和水调节等服务形成的生态服务价值为112 320.29万元，占总服务价值的71.18%。其中，土壤肥力保持价值最高，为86 857.73万元；水调节服务次之，为7 046.82万元；气体调节、生物多样性、环境净化和气候调节服务分别为6 787.87、6 349.71、3 749.40和1 528.76万元，占总服务价值的4.30%、4.02%、2.38%和0.97%。由自然景观和农业文化遗产形成的文化服务价值为17 200.00万元，占总服务价值的10.90%。

3 讨论与结论

产品供给是农田生态系统的重要功能，农业生产是农田生态系统的基础功能。本研究中，联合梯田生态系统初级生产价值达28 271.80万元，占总服务价值的17.92%。崇义客家梯田的产品供给价值占总服务价值的10.4%^[18]。元阳梯田生态系统初级产品供给价值占总服务价值的13.17%^[20]。梯田本身的自然特性使得农业生产的投入成本较高，但产量和经济效益不高，梯田生态系统的初级生产服务价值还有很大的提升空间。通过选择合适的作物与适宜的耕作方式，在提高产量的同时提升初级产品的内在价值。

联合梯田系统的生态价值为112 320.29万元，占总服务价值的71.18%。其中土壤肥力保持价值最高，为86 857.73万元，占总服务价值的55.05%。土壤肥力保持价值相对较高，这可能与当地进行作物秸秆还田有关，有利于评价区作物的栽培和生长，并减少化肥的施用，保证梯田生态系统的可持续发展。在对崇义客家梯田稻田生态系统的服务价值评价中，缪建群等^[18]也发现梯田系统具有较高的土壤肥力保持价值，占生态服务总价值的30.00%。

联合梯田作为世界文化遗产，由“竹林—村庄—梯田—水流”构成的山地农业体系，集和了“生产”“生活”和“生态”三位一体的布局，具有丰富的自然景观和人文景观资源，文化服务功能潜力巨大。本研究中，联合梯田生态系统的文化服务价值为17 200万元，占总服务价值的10.90%。在今后的发展中应该大力发展和保护好该景观优势，提高梯田生态系统的服务价值，促进联合梯田的保护和可持续发展。胡伟芳等^[17]对联合梯田提出了发展农业文化遗产旅游和生态旅游，促进梯田景观复兴及传统文化现代回归的建议。

联合梯田生态系统提供了比较可观的生态服务价值，其总服务价值达157 792.09万元，其中由水调节、土壤肥力保持和气体调节服务产生的生态价值占总服务价值的71.18%，远大于农业生产形成的直接经济价值(17.92%)和文化服务价值(10.90%)。产品生产和旅游收入作为联合梯田生态系统的直接经济来源，仅仅是其服务价值中较小的一部分，不能用来评价整个梯田生态系统的服务价值。本评估中因收集的数据还有缺漏，仅对联合梯田生态系统的初级生产、气体调节、气候调节、土壤肥力保持、水调节、环境净化、生物多样性和文化服务等8项服务指标进行了估算，有部分价值并未计算在内，因此在实际的农业生产活动中，联合梯田生态系统的服务价值应该更高。通过估算联合梯田生态系统服务价值，不仅有利于引导和促进梯田传统农业发展，还能为当地政府制定保护政策提供依据。