农田生态系统服务功能研究进展

早在古希腊时期，人们就认识到生态环境对人类社会发展的支撑作用。19世纪60年代，Marsh讨论了湿地和森林面积的减少导致环境保持水土、供应淡水、调节气候等功能退化以及自然环境降解废物的功能等情况。20世纪40年代，Leopold阐述了人类不能替代生态系统服务功能的思想。与此同时，Osborn和Vogt先后探讨了生态系统对社会经济发展的作用，后者还提出了自然资本的概念。这些思想推动了人类对生态系统作用与功能的认识。20世纪60至70年代，人类与自然之间的关系日趋紧张，生态破坏与环境污染日益严重。1970年在SCEP报告中首次使用“环境服务”(Environmental service)这一名词，以后相继提出了“全球环境的公共服务功能”(public-servicefunctions of the global environment)、“自然的服务”（nature's services）和“生态系统服务”（ecosystem services）等概念。1991年，国际科学联合会环境委员会发起一次会议，讨论了开展生物多样性的定量评价问题，促进了生物多样性与生态系统服务功能关系的研究。此后生态系统服务功能开始成为一个科学术语及生态学与生态经济学研究的分支。1997年，以Daily负责的研究小组出版了有关生态系统服务功能研究最新进展的论文集。此后，这一概念和理论迅速应用于不同尺度和不同类型生态系统的价值评估之中，成为生态学研究领域的热点。
从目前的研究结果来看，对于全球生态系统、区域生态系统整体的服务功能以及森林、草原、湿地等自然生态系统功能研究较为广泛，而对农田生态系统服务功能的研究开展的较少。这主要是由于人们把农业作为国民经济的基础，把其功能定位于经济功能方面；过去一直重视耕地的面积、农产品的产量是否能够满足人类生存发展的需要。再加上农田生态系统是一个半自然半人工的生态系统，其生态过程受人为影响程度较大，可能会给价值评估带来一定的难度。事实上，农田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分，农田生态系统的净化空气、涵养水源、保持水土、消纳废物等生态功能，认知启迪、怡情养性等社会功能对于人类社会的持续发展同样具有重要的作用。另一方面，在过去的50年中，世界范围内40%的农田出现退化，这不但削弱了农田生态系统提供服务功能的能力，更引发了一系列生态安全问题，威胁到人类社会的发展。因此，对农田生态系统服务功能进行深入研究，定量评估其服务功能的价值，对于科学认识农田生态系统功能，合理开发利用农业资源、管理农田生态系统，实现农业的永续发展具有重要意义。
1生态系统服务功能的内涵与特点
一些学者分别从不同的角度对生态系统服务功能的概念进行了诠释，在此不再赘述。总的来说，是指生态系统与生态过程所形成及维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用。关于生态系统服务功能的价值或分为自然资产价值与人文价值两部分，或是归纳为提供产品服务（提供食物、工业原材料等）、调节服务（调节大气、调节气候、调节水循环、水质净化、生物控制等）、文化服务（文化传承价值、美学价值、休闲、娱乐、教育价值）和支持服务（氧气生产、土壤形成和保持、营养物质循环、授粉等）四类。
1.1生态系统服务功能的内涵
农田生态系统是以作物为中心的农田中，生物群落与其生态环境间在能量和物质交换及其相互作用所构成的一种生态系统。它是人类为了满足生存需要，积极干预自然，依靠土地资源，利用农田生物与非生物环境之间以及农田生物种群之间的关系来进行食物和其他农产品生产的自然与经济的统一体。
农田生态系统的服务功能是指农田生态系统与其生态过程所产生及所维持的人类赖以生存的物质产品和效用。它包括为人类的生存与发展提供物质基础和食物保障的产品服务，维持环境质量服务功能价值和生态安全价值。随着城市化进程的加速，农业将为人们较高层次的精神文化追求提供场所和机会，农田生态系统产生的社会功能价值必将日益提高。
1.2生态系统服务功能的特点
与自然生态系统相比，农田生态系统是一个在人类强烈干预下的开放系统，由于生物组成单一，其自身稳定性和抗逆性差；农田生态系统具有明显的地区性、较高的净生产力、经济价值；此外，农田生态系统受自然生态规律和社会经济规律的双重影响制约致使变动性远高于自然生态系统。因此，农田生态系统的服务功能有别于自然生态系统，具有以下特点：
动态性：一方面，每一年的春种秋收，使农田生态系统在调节大气和水等方面的服务功能明显有别于自然生态系统，表现出特有的动态规律；另一方面，随着人们认识能力的不断提高，不断重视农田生态建设；农田生态系统服务功能通常会经历一个先降低，再逐渐升高的动态过程。 非自律性：农田生态系统独立于外部的流入或压力的程度较差。系统内部的食物链结构不复存在。仅靠自然能(太阳能、生物能)已无法满足农田生态系统的正常运转，必须从其它生态系统（如城市生态系统等）输入能量。这种输入是强化农田生态系统服务功能的重要前提。
可调节性：受人为因素影响，如施肥、灌溉、耕作制度的改变，生态服务功能价值会发生明显的变化；如畜禽粪及一些生产、生活废弃物在种植业中可以用作有机肥料，这样不仅可以提高农产品产量，还可以培肥地力，减少污染，从而拓展了农业生态系统环境容量，提高了服务功能。人们可以根据农田生态系统的生态规律，调整农艺措施进而调节其生态服务功能，使之向着对人类生存有利的方向发展。不确定性：受市场需求和农业技术推广程度等因素的定向干预，种植作物的种类和方式年际间变化较大，导致农田生态系统在组成、结构方面产生很大的差异。这些差异必然会使农田生态系统服务功能在一段时间内表现出一定的不确定性。
2田生态系统服务功能的分类
尽管直接针对农田生态系统服务功能的研究开展的较少，但由于农田生态系统是全球或区域生态系统的重要组成部分，所以在很多研究中都涉及农田生态系统服务功能的分类与评价。从理论上讲，农田生态系统服务功能的分类可照搬Costanza等或MA的方法。但考虑到农田生态系统的特殊性，根据前人研究结果，结合直接针对农田生态系统服务功能的研究，可以将其归纳为生产功能、生态功能和生活功能，即三生功能。