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生态系统服务是指人类从生态系统获得的各种惠益,如供给服务、调节服务、支持服务和文化服务等[1]。生态系统提供了人类几乎所有的福祉要素[2],人类的生存和发展依赖于生态系统所提供的服务。目前,生态系统的退化已经对人类福祉造成了日益严重的损伤,定量研究生态系统服务价值,有助于提高对生态系统服务价值的认识,同时为政府政策权衡提供依据,有利于对自然生态系统进行可持续开发和利用,从而对自然生态系统的进行有效的管理与保护[3]。近些年来,国内外对生态系统服务价值的计算研究逐渐日趋增多[4],相关理论与方法也不断涌现。国外学者在全球和区域尺度、流域尺度、单个生态系统尺度、单项服务价值方面开展了大量的研究土作[5]。如Sutton等[6]的全球尺度生态系统服务评价,Grêt-Regamey等[7]的关于区域尺度生态系统服务评价,Pattanayak[8]的关于流域尺度服务价值,Lal[9]的关于单个生态系统尺度生态服务价值核算,以及de Mendonca[10]关于单项生态系统服务价值的研究。国内关于生态系统价值核算的研究起步较晚,欧阳志云等[11]在1999年首次使用生态系统服务的概念并对中国陆地生态系统的6种服务价值进行了初步评估,也是中国较早研究生态系统服务价值的论著之一。随后,赵景柱等[12]对13个国家生态系统服务价值的测算进行比较分析,赵同谦等[13-15]对中国陆地地表水、中国草地、中国森林、海南岛等大尺度区域的生态系统服务进行了价值评估,谢高地等[16]在Costanza等提出的评价模型的基础上,对国内200多位生态学学者进行了问卷调查,提出了“中国生态系统服务价值当量因子表”。21世纪以来,国内外的研究范围更加广阔,但对昆虫生态系统服务的研究依然很少涉及。昆虫生态系统服务是指昆虫类群在生态系统服务中发生的作用,以及为人类提供的各种收益,一般包括有形收益的产品和无形收益的服务[17]。国内对昆虫生态服务的研究主要停留在定性的服务作用分析上,例如传粉、病虫害控制、物质分解等[18]。国外对蜜蜂Apis spp.等昆虫的生态服务价值(如传粉等)已经开始进行定性的研究和定量核算,但尚未形成共识的理论体系和方法。本研究以河南省蜣螂Catharsius molossus为例,初步对其生态系统服务价值的进行测算,以期推动国内昆虫服务价值评价研究与发展,同时对生态服务价值与政府政策权衡进行简单评述,为政府政策的生态意识提供参考。
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对生态服务价值评定一般采用的是Costanza和Chee的评价方法[20],即物质量评价法(PAM)和价值量评价法(VAM)。物质量评价法主要是从物质量的角度对生态系统提供的服务进行整体评价,而价值量评价法主要是价值量的角度对生态系统提供的服务进行整体评价[21]。本研究主要运用价值量评价法中的价值替代法进行评价。本研究选取蜣螂作为评价对象,对其生态服务价值进行核算。蜣螂的生态系统服务功能主要有生粪便分解、牧草污染处理、氮循环和有害生物(蚊蝇等)控制等[22],其生态系统服务范围主要集中在粪便中。我们主要以蜣螂对牛粪的生粪便处理、牧草污染控制和氮循环这3种生态系统服务价值进行核算。对具体生态服务价值指标的选取并不是以其在生态系统服务中所起的作用,而是以数据的可获取性和方法的可操作性为原则。
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蜣螂可以将固体牛粪破碎化并分解入地下,但仅限于草地和土地(简称自然地块),蜣螂活动能力在水泥地和铺装路面上受限。农村牛类养殖基本上都是自然地块个体放养,而养殖场的混合地块较多。另外,一些养殖场采用药物对粪便进行杀菌消毒,蜣螂排斥杀菌消毒处理的牛粪。据国外研究,在自然情况下牛粪完全分解的平均时间为(28.14±0.71)个月。在有蜣螂作用的情况下,分解平均时间为(22.74±0.64)个月[24]。因此,可以得出蜣螂将粪便分解速率提升了19%。采用利用价值替代法,将蜣螂处理粪便的服务价值转化为人工处理粪便等固体垃圾所需要的价值量。
$${V_{\rm{d}}} = T \times {R_1} \times {P_1} \times D \times I \times {M_{\rm{d}}}.$$ (1) 式(1)中:Vd为蜣螂处理粪便的价值,元;T为河南省牛的数量,头;R1为自然地块的牛的比例;P1为粪便没有被药物处理的牛的比例;D为牛所产生的粪便量,m3·头-1;I=19%;Md为当地人工处理土方量的单位价值,元·m-3。
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自然地块上的牛粪堆积能提高牛粪堆下水肥含量,改善土壤理化性质,利于植物生长。但是新鲜牛粪质地黏稠,分解速度缓慢,造成牛粪下植物缺氧、少光而死亡。牲畜拒绝取食牛粪周围的草地面积高达牛粪面积的17.15倍。在缺少蜣螂的处理分解下,牛取食范围缩小,造成牛肉减产达7.63 kg·头-1[24]。采用价值替代法计算如下:
$${V_{\rm{f}}} = T \times C \times {M_{\rm{b}}}$$ (2) 式(2)中:Vf为蜣螂处理牧草(饲料)污染的生态系统服务价值,元;T为河南省牛的数量,头;C=7.63 kg·头-1;Mb为当地牛肉价格,元·kg-1。
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以牛粪中的氮循环为例。格拉德研究,氮在牛粪中的含量约为2%,自然状态下没有蜣螂处理的粪便大约80%的氮直接释放到空中。然而蜣螂可以将牛粪输入地下,为植物提供养分。同时牛大约能产生氮27 kg·头-1·a-1[25],转化为人工施氮肥的成本进行替代如下:
$${V_{\rm{n}}} = T \times {M_{\rm{n}}} \times {P_2} \times {R_2}.$$ (3) 式(3)中:Vn为氮循环价值,T为河南省牛的数量,头;Mn为当地人工施氮肥的成本,元·kg-1;R2取2%,P2取80%。
Research and discussion on the valuation of insects' ecosystem services
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摘要: 以蜣螂Catharsius molossus为例, 采用Costanza和Chee的价值替代法对河南省蜣螂的生态服务如生粪便分解、牧草污染处理和氮循环的价值统计, 得出其生态服务价值为5.10×109元, 阐述昆虫提供的巨大生态服务价值。初步提出了昆虫生态系统服务价值的测算方法, 以期推动昆虫服务价值评价的研究发展, 同时对生态系统服务价值与政府决策的权衡进行探讨。Abstract: This paper used Costanza and Chee's value substitution method to calculate the value of Catharsius molossus' ecosystem services including dung decomposition, pasture pollution treatment and nitrogen cycle in Henan Province. The economic value of the three services added up to 5.1 billion RMB which indicated that the insects provided substantial value of ecological services. The proposed method to calculate the value of insects' ecosystem services would promote the research on the valuation of insects' services. The paper also discussed the tradeoff between ecosystem services and decision-making of government.
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