于淑會(huì)，高會(huì)，尚國(guó)琲，齊志國(guó)，韓立樸

1. 河北地質(zhì)大學(xué)河北省高校生態(tài)環(huán)境地質(zhì)應(yīng)用技術(shù)研發(fā)中心，河北石家莊050031; 2. 中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所農(nóng)業(yè)資源研究中心，河北石家莊050022

0 引 言

河北省東部瀕臨渤海灣，地下水含鹽量高且埋深淺，土壤鹽漬化嚴(yán)重，同時(shí)此區(qū)地處溫帶大陸性氣候區(qū)，降水集中在雨季（6-8月），因此，雨季土壤多出現(xiàn)鹽漬害與澇害雙重災(zāi)害，土地利用效率極低。排水工程是行之有效的治理高水位鹽堿地的手段[1-3]。相對(duì)于明溝排水，暗管排水具有占地少、時(shí)間長(zhǎng)、維修成本低等優(yōu)點(diǎn)，因此，諸多學(xué)者對(duì)暗管排水排鹽技術(shù)治理高水位鹽堿地進(jìn)行了機(jī)理與實(shí)踐研究[1-9]，這些研究主要從暗管排水下的土壤水鹽變化、“咸水灌溉-暗管排水”復(fù)合工程等鹽堿土地綜合整治工程下的水鹽運(yùn)移規(guī)律等方面開(kāi)展，著重點(diǎn)在暗管排水影響土壤特性的機(jī)理研究，而對(duì)于暗管排水工程治理高水位鹽堿地效益評(píng)價(jià)的研究尚不多見(jiàn)。

效果是工程手段實(shí)施后的成效與結(jié)果，效益是工程手段實(shí)施后的效果與利益，反映的是效果的價(jià)值化結(jié)果。因此，在探討工程手段的實(shí)施是否達(dá)到目標(biāo)效果的基礎(chǔ)上進(jìn)一步測(cè)算其價(jià)值，能較科學(xué)合理地評(píng)估工程手段。按照我國(guó)“三位一體”的生態(tài)文明發(fā)展觀，效益評(píng)價(jià)包含經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)、生態(tài)效益評(píng)價(jià)與社會(huì)效益評(píng)價(jià)三方面內(nèi)容。因此，本文的效益分析也將從這三方面展開(kāi)。暗管排水工程治理鹽堿地的效果已被諸多學(xué)者證實(shí)[1-3，10-12]，多數(shù)研究重點(diǎn)在土壤鹽分的降低與作物增產(chǎn)，多體現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)效益，忽略了對(duì)生態(tài)效益與社會(huì)效益的分析。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是人類(lèi)從生態(tài)系統(tǒng)獲得利益的總和，MA（Million Ecosystem Assessment）給出的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分類(lèi)體系包括供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、支持服務(wù)與文化服務(wù)[13-14]，供給服務(wù)主要指生態(tài)系統(tǒng)為人類(lèi)提供的產(chǎn)品，側(cè)重的是生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)功能（經(jīng)濟(jì)效益），調(diào)節(jié)與支持服務(wù)更多指的氣候調(diào)節(jié)與凈化空氣等生態(tài)功能（生態(tài)效益），文化服務(wù)則側(cè)重生活功能（社會(huì)效益），指為人類(lèi)提供的美的享受。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能是指農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)與其生態(tài)過(guò)程所產(chǎn)生及所維持的人類(lèi)賴以生存的物質(zhì)產(chǎn)品和效用[15]，也可歸納為生產(chǎn)功能、生態(tài)功能與生活功能[16]。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)功能主要指農(nóng)作物或經(jīng)濟(jì)作物的經(jīng)濟(jì)功能，生態(tài)功能主要指作物提供的調(diào)節(jié)服務(wù)功能（調(diào)節(jié)氣體、氣候、水文等）與土壤的凈化功能，生活功能在此指生態(tài)旅游、農(nóng)業(yè)文化等為人類(lèi)生活服務(wù)的功能。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的研究主要集中在縣域服務(wù)價(jià)值的測(cè)算上，通過(guò)測(cè)算結(jié)果分析研究區(qū)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)存在的問(wèn)題[17-20]。主要采用的研究方法有能值法、環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)方法、當(dāng)量因子法等。環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)[18]方法涉及市場(chǎng)價(jià)值法、機(jī)會(huì)成本法、影子價(jià)格法等多種方法，測(cè)算指標(biāo)與公式、參數(shù)比較復(fù)雜，而且對(duì)每種服務(wù)價(jià)值的評(píng)價(jià)方法與參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)也難以統(tǒng)一；能值法[19]將系統(tǒng)不同的投入產(chǎn)出統(tǒng)一折算為太陽(yáng)能值，更全面客觀，但需要大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；當(dāng)量因子法[21]是基于可量化的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建不同類(lèi)型生態(tài)系統(tǒng)各種服務(wù)功能的價(jià)值當(dāng)量，然后結(jié)合面積進(jìn)行測(cè)算，測(cè)算較為簡(jiǎn)易，而且數(shù)據(jù)需求量少，適用于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)少的區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估。資助本文的項(xiàng)目研究重點(diǎn)在土壤水鹽規(guī)律，數(shù)據(jù)基本集中于土壤EC、pH及八大離子含量，因此，本文測(cè)算暗管排水工程下的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值主要采用當(dāng)量因子法。

農(nóng)田土地質(zhì)量的提升是土地效益增加的前提，因此本文立足農(nóng)田試驗(yàn)尺度，首先從地下水埋深與土壤含鹽量變化2個(gè)方面闡述了雨季暗管排水工程改良高水位鹽堿地的效果，然后著重從植物多樣性、作物產(chǎn)值2方面分別論述了雨季暗管排水工程對(duì)農(nóng)田生態(tài)價(jià)值、生產(chǎn)價(jià)值的影響，最后在前面研究的基礎(chǔ)上運(yùn)用當(dāng)量因子法測(cè)算了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)綜合服務(wù)價(jià)值，從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的角度闡述了雨季暗管排水工程對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的影響。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)區(qū)概況

實(shí)驗(yàn)區(qū)位于河北省滄州市渤海新區(qū)南大港管理園區(qū)（ 38°31′48.78″N，117°25′43.15″E），距離渤海海岸線約為10 km，屬華北沖積平原黑龍港流域的最東端，是地勢(shì)低平的濱海平原。區(qū)內(nèi)淺層地下咸水豐富且礦化度高（6~10 g/L），地下水埋深淺（0.3~1.2 m），春季多風(fēng)期地下水?dāng)y鹽上移，土壤次生鹽漬化嚴(yán)重，夏季多雨期地表常出現(xiàn)積水，鹽澇災(zāi)害同現(xiàn)。該區(qū)除引黃河水用于飲用及濕地生態(tài)需水外，無(wú)其他淡水補(bǔ)給，雨季降水為唯一的鹽分淋洗水源。實(shí)驗(yàn)期間年平均降雨量632 mm，屬豐水年，其中65%~88%集中在雨季（6-9月）。實(shí)驗(yàn)區(qū)土質(zhì)以粘性土為主，局部地區(qū)深層土壤出現(xiàn)砂質(zhì)土，土壤容重為1.42 g/cm3。

1.2 暗管控制性排水系統(tǒng)

暗管排水排鹽系統(tǒng)位于南大港管理園區(qū)內(nèi)的國(guó)土資源部/中國(guó)科學(xué)院暗管排水排鹽野外實(shí)驗(yàn)基地內(nèi)，共占地6.8 ha，該系統(tǒng)滲水管采用直徑11 cm的帶孔單壁波紋管，外包15 cm厚砂石濾料，坡降比0.7‰，滲水管呈南北向鋪設(shè)，鋪設(shè)總長(zhǎng)為1 100 m，實(shí)驗(yàn)區(qū)所在區(qū)域的暗管埋深為1.6 m，間距50 m，系統(tǒng)內(nèi)建設(shè)集水池與小型泵站排水，風(fēng)力發(fā)電與柴油發(fā)電提供強(qiáng)排水動(dòng)力，集水池連接地區(qū)排干，最終通過(guò)揚(yáng)水站排入渤海灣。

研究區(qū)地下水埋深淺，且位于當(dāng)?shù)氐貏?shì)最低處，地下水側(cè)滲補(bǔ)給量大，通過(guò)暗管進(jìn)行定水位排水實(shí)現(xiàn)難度大，因此，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中根據(jù)地區(qū)特點(diǎn)進(jìn)行人為控制的“暗管控制性排水”，即在雨季強(qiáng)降雨后及春季土壤凍融期啟動(dòng)暗管排水系統(tǒng)，排水時(shí)間為6月底至8月底的雨季、11月底12月初的冬季凍結(jié)前期及3月的春季土壤凍結(jié)層融化初期。雨季暗管排水系統(tǒng)啟動(dòng)是在單次強(qiáng)降雨發(fā)生后，調(diào)控地下水埋深在100 cm以下；冬季與春季各開(kāi)展一次暗管排水，同樣調(diào)控地下水埋深在100 cm以下。

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與采樣

暗管排水排鹽工程實(shí)施1年后開(kāi)展本實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)為期2年。分別在暗管排水實(shí)驗(yàn)區(qū)和東側(cè)80 m無(wú)暗管埋設(shè)對(duì)照區(qū)（道路阻隔了暗管區(qū)與對(duì)照區(qū)之間的地下水流動(dòng)，道路側(cè)滲系數(shù)小于0.01 m/d）選取具有代表性的實(shí)驗(yàn)小區(qū)。具體安排如下：

1.3.1 土壤鹽堿程度監(jiān)測(cè)

分別在暗管實(shí)驗(yàn)區(qū)與對(duì)照區(qū)選取具有代表性的4 m×4 m小區(qū)，作為暗管排水實(shí)驗(yàn)小區(qū)（T）與無(wú)暗管埋設(shè)對(duì)照小區(qū)（CK），土壤取樣設(shè)5個(gè)重復(fù)。取樣時(shí)間為單次降雨前與降雨后6天，取土深度為50 cm，分別為0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~50 cm，分4層取樣，測(cè)定4層土樣的土壤鹽分含量。田間取樣工具為土鉆（d=4 mm），所取土樣用自封袋獨(dú)立封存后帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定土壤含鹽量。滴定法測(cè)定土水比1∶5。

土壤浸提液中的離子含量：Cl-用硝酸銀滴定法，SO42-、Ca2+、Mg2+采用EDTA滴定法，HCO3-采用雙指示劑-中和滴定法，Na++k+采用陰陽(yáng)離子平衡法，土壤含鹽量為以上離子之和。

1.3.2 地下水埋深

小區(qū)內(nèi)分別埋設(shè)觀測(cè)管觀測(cè)地下水位，觀察管為直徑12 cm的PVC管，長(zhǎng)2.0 m，垂直埋入地下，埋入深度1.8 m，埋入部分打孔及濾布包裹，人工盒尺測(cè)量地下潛水埋深。

1.3.3 作物產(chǎn)量

分別在暗管實(shí)驗(yàn)區(qū)（1.6 m埋深、50 m間距，面積約為0.6 hm2）與無(wú)暗管對(duì)照區(qū)（面積約為0.3 hm2）種植棉花、冬小麥、夏玉米、谷子，每種作物均選取2 m×2 m小區(qū)作為取樣樣方，樣方的初始含鹽量為3‰~5‰。棉花品種為當(dāng)?shù)仄贩N“國(guó)欣棉SGK-3”、冬小麥品種為“小偃60”、夏玉米品種為“鄭單958”、谷子品種為“張雜谷8號(hào)”，收獲時(shí)測(cè)定4種作物的干重，重復(fù)4次。

1.3.4 植物多樣性

調(diào)查于植物生長(zhǎng)高峰期展開(kāi)，選取地下埋設(shè)暗管的荒地（T-W）、夏季休耕地（T-CL）和地下未埋設(shè)暗管的荒地（CK-W）、夏季休耕地（CK-CL）類(lèi)自然或半自然生境，分別設(shè)置10 m×10 m樣地，采用5點(diǎn)取樣法，在每個(gè)樣地選取5個(gè)樣方進(jìn)行調(diào)查，調(diào)查時(shí)記錄每個(gè)樣方的植物種類(lèi)和個(gè)體數(shù)目。

1.4 計(jì)算方法

1.4.1土壤堿化度計(jì)算方法

本文堿化指標(biāo)選取鈉吸附比（Sodium Adsorption Ratio，SAR）。SAR是表征土壤堿化的重要指標(biāo)，其計(jì)算公式如下：

式中，各離子濃度單位為g/100 g土。

1.4.2植物多樣性計(jì)算方法

選取Shannon-Wiener指數(shù)測(cè)度不同生境下植物群落物種多樣性特征。

式中，Pi代表第i種個(gè)體數(shù)占總個(gè)體數(shù)N的比例。

1.4.3生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算方法

依據(jù)謝高地[21-23]提出的中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值類(lèi)型，綜合農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)功能特征，本研究中生產(chǎn)功能只考慮農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)功能，生態(tài)功能包含維持植物多樣性、氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、水文調(diào)節(jié)、廢物處理與保持土壤6個(gè)方面，生活功能設(shè)美學(xué)景觀1個(gè)類(lèi)型（表1）。生產(chǎn)功能價(jià)值用農(nóng)作物實(shí)際產(chǎn)值表示；維持植物多樣性功能與調(diào)節(jié)功能的實(shí)施主體為植物，因此，本文用植物多樣性指數(shù)來(lái)進(jìn)行修正，用海興縣單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值代表無(wú)暗管對(duì)照區(qū)的單位面積ESV，暗管埋設(shè)實(shí)驗(yàn)區(qū)生態(tài)功能與生活功能價(jià)值用修正后的海興縣單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值（ESV，Value of ecosystem services）計(jì)算求得。

表1 研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類(lèi)型與評(píng)價(jià)方法Table 1 Types and evaluation methods of ecosystem services in the study area

（1）生產(chǎn)功能價(jià)值Ep為實(shí)際農(nóng)作物產(chǎn)值

式中，Ep為實(shí)驗(yàn)地生產(chǎn)功能價(jià)值，即糧食產(chǎn)量的經(jīng)濟(jì)價(jià)值（元·hm-2），i為作物種類(lèi)，pi為第i種作物單價(jià)（元·kg-1）；qi為第i種作物單產(chǎn)（kg·hm-2）；mi為第i種作物面積（hm2）；M為作物總面積（hm2）；A為實(shí)驗(yàn)地面積（hm2）。

（2）生態(tài)功能價(jià)值Ee與生活功能價(jià)值El

式中，a為修正系數(shù)，SW為暗管埋設(shè)實(shí)驗(yàn)區(qū)的Shannon-Wiener指數(shù)，SW0為無(wú)暗管對(duì)照實(shí)驗(yàn)區(qū)的Shannon-Wiener指數(shù)，E0為2008年海興縣農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，A為實(shí)驗(yàn)地面積hm2。

2 結(jié)果與分析

2.1 暗管排水工程改良鹽堿土地的效果分析

雨季暗管排水降低地下水位，可加大土壤積蓄淡水庫(kù)容的能力，減小地表徑流及澇害發(fā)生的概率。從圖1可以看出，暗管埋設(shè)區(qū)與對(duì)照區(qū)在非暗管排水期的地下水埋深沒(méi)有顯著差異，但在雨季暗管控制性排水作用下，兩者之間出現(xiàn)了顯著差異。雨季（6月—9月）期間，暗管排水區(qū)的月平均地下水埋深分別為79.82 cm、54.47 cm、51.32 cm、49.80 cm，可保持地下水埋深在40 cm以上，能保證作物的正常生長(zhǎng)發(fā)育（作物根系深度一般為30 cm），而無(wú)管對(duì)照區(qū)的月平均埋深為72.93 cm、35.83 cm、29.87 cm、42.97 cm，強(qiáng)降雨發(fā)生后易發(fā)生洪澇災(zāi)害，作物根系浸泡時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致作物減產(chǎn)。

圖1 暗管區(qū)（T）與對(duì)照區(qū)（CK）地下水埋深變化Fig.1 Change of groundwater depth in subsurface drainage area （T） and control area （CK）

雨季降雨發(fā)生后，暗管區(qū)0~50 cm土層土壤含鹽量均有顯著下降，變化值為0.18~0.84 g·kg-1，且隨土層深度的加深變化值逐漸減?。ū?），這是因?yàn)榻涤旰蟊韺油寥利}分相對(duì)深層土壤溶解更充分，鹽分能夠迅速通過(guò)暗管排出土體；而對(duì)照區(qū)土壤含鹽量變化不大，10~30 cm土層土壤含鹽量甚至有所增加。暗管區(qū)土壤含鹽量變化比率為-5.47%~-18.96%，遠(yuǎn)高于對(duì)照區(qū)的-0.31%~37.78%（圖2）。

降雨后0~50 cm剖面上土壤浸提液SAR顯著增加，暗管區(qū)增加幅度6.77%~113.87%，對(duì)照區(qū)增加幅度32.80%~149.33%，隨著土壤深度的增加基本呈增加趨勢(shì)（圖2）。除20~30 cm土層暗管區(qū)與對(duì)照區(qū)SAR增加值基本一致之外，其他三個(gè)深度處暗管區(qū)SAR的增加值均低于對(duì)照區(qū)，增加值隨土層深度的增加而變大（表2）。該結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)雨季降水淋洗，土壤內(nèi)的Mg2+與Ca2+被Na+置換，即土壤出現(xiàn)鈉質(zhì)化趨勢(shì)，暗管排水降低了土壤內(nèi)的Na+含量，降低了Na+的置換強(qiáng)度，減緩了土壤鈉質(zhì)化進(jìn)程。鈉質(zhì)化易引起土壤顆粒收縮、膠體顆粒的分散和膨脹，阻礙土壤內(nèi)氣體和水分的運(yùn)動(dòng)，不利于作物生長(zhǎng)發(fā)育[25]。因此，雨季暗管排水不僅可以降低土壤含鹽量，還可減緩?fù)寥缐A化趨勢(shì)。

表2 降雨前后暗管區(qū)（T）與對(duì)照區(qū)（CK）土壤含鹽量與SAR變化Table 2 Change of soil salinity and SAR before and after rainfall in subsurface drainage area （T） and control area （CK）

圖2 降雨前后暗管埋設(shè)區(qū)（T）與對(duì)照區(qū)（CK）土壤含鹽量（SS, Soil salinity）與SAR 的變化率Fig.2 Change rate of soil salinity and SAR in T and CK before and after rainfall

2.2 暗管排水工程對(duì)植物多樣性的影響

根據(jù)野外調(diào)查，被調(diào)查的試驗(yàn)區(qū)4類(lèi)生境內(nèi)共有19種植物，通過(guò)植物多樣性指數(shù)Shannon-Wiener的計(jì)算方法，得到不同生境下的植物多樣性指數(shù)。圖3顯示試驗(yàn)區(qū)內(nèi)4類(lèi)生境的Shannon-Wiener指數(shù)由高到低依次為埋設(shè)暗管的荒地（T-W）＞埋設(shè)暗管的夏季休耕地（T-CL）＞未埋設(shè)暗管的荒地（CK-W）＞未埋設(shè)暗管的夏季休耕地（CK-CL）。由此可見(jiàn)，不論是荒地還是夏季休耕地，埋設(shè)暗管區(qū)植物多樣性均高于未埋設(shè)區(qū)，暗管排水生態(tài)工程的實(shí)施可以有效維持植物多樣性。

圖3 試驗(yàn)區(qū)不同生境下植被多樣性Fig.3 Species diversity of vegetations in different habitats in the pilot area

CK-W小區(qū)內(nèi)分布有12種植物類(lèi)型，群落優(yōu)勢(shì)種為真鹽生植物堿蓬；CK-CL小區(qū)內(nèi)僅分布有4種植物類(lèi)型，群落優(yōu)勢(shì)種為假鹽生植物蘆葦；T-W小區(qū)內(nèi)分布有15種植物類(lèi)型，群落優(yōu)勢(shì)種為假鹽生植物蘆葦；T-CL小區(qū)內(nèi)分布有8種植物類(lèi)型，群落優(yōu)勢(shì)種為非鹽生植物狗尾草。可以看出，人為干預(yù)的休耕地內(nèi)的植物種類(lèi)均遠(yuǎn)小于自然環(huán)境下荒地內(nèi)的植物種類(lèi)，人為活動(dòng)會(huì)降低農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的植物多樣性；暗管埋設(shè)區(qū)的植物類(lèi)型多于對(duì)照區(qū)，群落優(yōu)勢(shì)種也由鹽生植物變?yōu)榉躯}生植物，進(jìn)一步說(shuō)明暗管排水工程的實(shí)施能夠有效降低土壤含鹽量。

2.3 暗管排水工程對(duì)作物產(chǎn)量與產(chǎn)值的影響

暗管排水工程可從兩方面增加農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的糧食生產(chǎn)服務(wù)價(jià)值：一為通過(guò)平填毛溝增加農(nóng)田耕地面積；二為通過(guò)暗管排水降低土壤鹽分提高耕地質(zhì)量從而增加單位面積的作物產(chǎn)量。試驗(yàn)區(qū)總面積約為13.3 hm2，暗管埋設(shè)前按照前蘇聯(lián)排水模式，即50 m寬度的田塊需建設(shè)寬度為8 m的毛溝，毛溝占耕地面積比例為16%，暗管排水工程平填毛溝后，可增加2.1 hm2的耕地面積。同時(shí)，暗管排水工程的實(shí)施改變了自然狀態(tài)下土壤不同層次和不同季節(jié)鹽分和水分的分布，使作物在易遭受脅迫的敏感期規(guī)避了危害，從而增加了適宜種植作物的種類(lèi)。作物種類(lèi)由工程實(shí)施前單一的棉花種植變?yōu)槊藁?、玉米、小麥、谷子等多種作物種植的方式。表2可以看出，暗管排水區(qū)的棉花產(chǎn)量與產(chǎn)值是對(duì)照區(qū)的3倍有余，而對(duì)照區(qū)種植的冬小麥、夏玉米與谷子因鹽害與旱澇雙重影響沒(méi)有收成。

表3 暗管區(qū)與對(duì)照區(qū)的主要作物種類(lèi)、產(chǎn)量與產(chǎn)值Table 3 Main crops types , yields and output value in subsurface drainage area and control area

2.4 暗管排水工程下農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值變化

分別取暗管埋設(shè)區(qū)與無(wú)暗管對(duì)照區(qū)內(nèi)2類(lèi)生境Shannon-Wiener指數(shù)的平均值作為各自的Shannon-Wiener指數(shù)（SW），計(jì)算得到SW0與SW分別為0.935、1.295 ，即修正系數(shù)a為1.38，從而求得暗管區(qū)與對(duì)照區(qū)單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值（ESV）及總服務(wù)價(jià)值（表4）。暗管區(qū)與對(duì)照區(qū)維持植物多樣性服務(wù)功能的單位面積ESV分別為4 106.72與2 965.08 元·hm-2·a-1，這與《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范》（YL/T1721-2008）中的生物多樣性指標(biāo)的規(guī)定較為一致。規(guī)范規(guī)定，根據(jù)Shannon-Wiener指數(shù)計(jì)算生物多樣性，當(dāng)指數(shù)＜1時(shí)，價(jià)值為3 000 元·hm-2·a-1，當(dāng)1≤指數(shù)＜2時(shí)，價(jià)值為5 000 元·hm-2·a-1。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)以生產(chǎn)功能為主，受人為活動(dòng)影響，一般來(lái)講，植物多樣性是低于森林生態(tài)系統(tǒng)的，因此，計(jì)算得到的4 106.72 元·hm-2·a-1（暗管區(qū)，SW=1.295）與2 965.08 元·hm-2·a-1（對(duì)照區(qū)，SW=0.935）分別低于森林生態(tài)系統(tǒng)的5 000 元·hm-2·a-1與3 000 元·hm-2·a-1，是合理的。故此本研究認(rèn)為用Shannon-Wiener指數(shù)進(jìn)行ESV修正是科學(xué)合理的。

表4 暗管區(qū)與對(duì)照區(qū)單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值（ESV）與總服務(wù)價(jià)值Table 4 ESV per unit and the total ESV of subsurface drainage area （T） and control area （CK）

對(duì)照區(qū)生產(chǎn)功能的單位面積價(jià)值為3 277.32元·hm-2·a-1，與海興縣單位面積價(jià)值2 906.94元·hm-2·a-1（表1）基本一致，說(shuō)明海興縣代表無(wú)暗管對(duì)照區(qū)ESV具有一定的科學(xué)性。但應(yīng)用市場(chǎng)價(jià)值法計(jì)算后的暗管區(qū)生產(chǎn)功能價(jià)值（16 075.54元·hm-2·a-1）遠(yuǎn)大于用修正系數(shù)a修正后的計(jì)算值（4 026.19 元·hm-2·a-1），這與農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)功能為主的特征有關(guān)，用市場(chǎng)價(jià)值法計(jì)算更符合實(shí)際。

暗管區(qū)與對(duì)照區(qū)“三生”功能價(jià)值均表現(xiàn)為生態(tài)功能價(jià)值＞生產(chǎn)功能價(jià)值＞生活功能價(jià)值（表5）。暗管排水工程對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響主要體現(xiàn)在生產(chǎn)功能價(jià)值的增加，其增加值是生態(tài)功能增加值的1.8倍，是生活功能增加值的67倍，可以看出，暗管排水工程的實(shí)施可顯著提高農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于生態(tài)效益的提升也較明顯。

表5 暗管區(qū)與對(duì)照區(qū)“三生”功能價(jià)值與權(quán)重Table 5ESV and weight of"production, ecology and life" function in subsurface drainage area and control area

3 結(jié)論

（1）雨季暗管控制性排水改良鹽堿地效果顯著。通過(guò)暗管調(diào)控月平均地下水埋深最大能降低21.46 cm，可有效減少澇害。得益于地下水位降低，暗管排水實(shí)驗(yàn)區(qū)土壤含鹽量呈顯著降低態(tài)勢(shì)，雨后土壤浸提液SAR值雖有提高，但增加值低于對(duì)照區(qū)，暗管排水工程減緩表層土壤堿化進(jìn)程效果尤其顯著。

（2）暗管排水工程的實(shí)施可以有效維持植物多樣性。不管是休耕地還是荒地，暗管埋設(shè)區(qū)的Shannon-Wiener指數(shù)均高于無(wú)管對(duì)照區(qū)。

（3）暗管排水工程通過(guò)面積增加與耕地質(zhì)量提升可有效增加農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的糧食生產(chǎn)價(jià)值。

（4）暗管區(qū)與對(duì)照區(qū)“三生”功能價(jià)值均表現(xiàn)為生態(tài)功能價(jià)值＞生產(chǎn)功能價(jià)值＞生活功能價(jià)值，生活功能價(jià)值較少，占2%。暗管排水工程對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響主要體現(xiàn)在生產(chǎn)功能價(jià)值的增加。

注釋：

① 海興縣距離實(shí)驗(yàn)地較近，且農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)具有較大相似性，同時(shí)有中科院的觀測(cè)站，數(shù)據(jù)相對(duì)齊全，故在海興縣單位面積ESV基礎(chǔ)上進(jìn)行修正。