鄭曉風(fēng),唐慧中
(1.秦州區(qū)水務(wù)局,甘肅 天水741000;2.天水市科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì),甘肅天水741000)
閆家河小流域地處天水市秦州區(qū)城郊北山、耤河北岸,屬黃土丘陵溝壑區(qū)第三副區(qū),流域總面積13.92 km2,治理前植被覆蓋率為20.13%,水土流失面積10.79 km2,土壤侵蝕模數(shù)為5 000 t/(km2·a),年土壤流失量為6.96萬(wàn)t。1998年10月,黃河水利委員會(huì)將閆家河小流域列入耤河示范區(qū)重點(diǎn)治理工程,通過(guò)對(duì)流域進(jìn)行山、水、田、林、路綜合治理,形成了從山頂?shù)缴侥_、從坡面到溝道的全方位、多功能的綜合防護(hù)體系。經(jīng)過(guò)治理,該流域累計(jì)完成水土流失治理面積10.05 km2,治理程度達(dá)93.14%,植被覆蓋率達(dá)到47.48%,治理措施保存率達(dá)97%,林、草措施成活率達(dá)92%。各項(xiàng)水土保持措施的實(shí)施,有效地保護(hù)和利用了流域內(nèi)的水土資源,2004年通過(guò)黃河水利委員會(huì)組織的驗(yàn)收。
為了較為全面、科學(xué)地對(duì)閆家河小流域綜合治理效果進(jìn)行評(píng)價(jià),本研究綜合運(yùn)用專家咨詢、理論分析和頻度分析3種方法,并采用市場(chǎng)價(jià)值法、碳稅法等方法,對(duì)該流域水土保持綜合治理價(jià)值進(jìn)行了計(jì)算與評(píng)價(jià)。計(jì)算中各項(xiàng)水土保持措施的面積均是用保存率與成活率折算過(guò)的有效面積。
生態(tài)價(jià)值主要是間接利用價(jià)值,是指無(wú)法商品化的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能,采用防護(hù)費(fèi)用法、恢復(fù)費(fèi)用法、碳稅法、影子工程法、機(jī)會(huì)成本法、替代市場(chǎng)法等進(jìn)行估算。
生態(tài)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系采用唐慧中等[1]在《秦州區(qū)水土保持林建設(shè)生態(tài)效益價(jià)值評(píng)估》中的指標(biāo)體系。生態(tài)價(jià)值分為水圈生態(tài)效益、土圈生態(tài)效益、氣圈生態(tài)效益、生物圈生態(tài)效益4個(gè)方面。
1.1.1 蓄水與涵養(yǎng)水源的價(jià)值W1
根據(jù)《黃河流域水土保持耤河示范區(qū)工程閆家河小流域竣工驗(yàn)收?qǐng)?bào)告》,該流域林草工程措施相互配套、層層設(shè)防、節(jié)節(jié)攔蓄,有效地控制了水土流失。據(jù)監(jiān)測(cè)資料推算,各項(xiàng)治理措施年可攔蓄降雨53.91萬(wàn)m3,蓄水效率達(dá)59.44%。水價(jià)采用秦州區(qū)目前工程供水價(jià)格1.9~3.5元/m3替代,計(jì)算中取平均值2.7元/m3,因此W1=145.56萬(wàn)元。
1.1.2 凈化水質(zhì)的價(jià)值W2
閆家河小流域綜合治理措施凈化水質(zhì)的價(jià)值,可用攔蓄降水總量乘單位體積水凈化成本來(lái)計(jì)算。污水凈化費(fèi)用采用全國(guó)污水處理成本價(jià)的平均價(jià),即水的凈化費(fèi)用為0.8元/m3,由此得W2=43.13萬(wàn)元。
1.1.3 減少面源污染的價(jià)值W3
面源污染是威脅水資源安全最嚴(yán)重的問題之一。據(jù)李世鋒[2]研究,水土保持林可攔截徑流中80%的總氮、62%的硝基氮、78%的總磷和58%的態(tài)的磷。在閆家河小流域,面源污染主要發(fā)生在坡耕地上,該流域有梯田343.83 hm2,水土保持林通過(guò)退耕實(shí)現(xiàn)的面積為448.57 hm2,減少面源污染的價(jià)值可用治理面源污染所需費(fèi)用替代。根據(jù)流域現(xiàn)狀,利用植物措施單位面積治理面源污染的費(fèi)用[3]為0.318萬(wàn)元/hm2,利用梯田單位面積治理面源污染費(fèi)用為0.493 5萬(wàn)元/hm2,由此得減少面源污染的價(jià)值W3=312.33萬(wàn)元。
水圈生態(tài)效益W=W1+W2+W3=501.02萬(wàn)元。
1.2.1 減少流失土壤肥力的價(jià)值S1
工程措施攔截的泥沙主要來(lái)源于坡耕地,因此工程措施減少流失土壤肥力可用坡耕地表層土壤所含N、P、K的數(shù)量與相應(yīng)化肥的單價(jià)求得。據(jù)監(jiān)測(cè)資料推算,各項(xiàng)治理措施年可攔截泥沙4.87萬(wàn)t,攔泥效率達(dá)70.0%。李生寶等[4]的研究表明:農(nóng)地表層土壤有機(jī)質(zhì)平均含量為6.132 g/kg、全氮為0.416 g/kg、全磷為0.57 g/kg、全鉀為18.92 g/kg,水土保持林地表層土壤有機(jī)質(zhì)平均含量為6.274 g/kg、全氮為0.428 g/kg、全磷為0.546 g/kg、全鉀為18.00 g/kg,人工草地表層土壤有機(jī)質(zhì)平均含量為4.828 g/kg、全氮為0.344 g/kg、全磷為0.54 g/kg、全鉀為19.4 g/kg。根據(jù)泥沙來(lái)源的實(shí)際加權(quán)平均計(jì)算,得到該流域攔截泥沙中肥分平均含量為:有機(jī)質(zhì)6.187 g/kg、全氮0.422 g/kg、全磷0.553 g/kg、全鉀18.33 g/kg。土壤有機(jī)物質(zhì)單價(jià)取1.36元/kg,則減少土壤有機(jī)質(zhì)流失的價(jià)值Sa=40.98萬(wàn)元。
由土壤侵蝕造成的N、P、K損失的價(jià)值可通過(guò)增施化肥的費(fèi)用來(lái)代替。秦州區(qū)目前尿素和磷酸二氫鉀的市場(chǎng)價(jià)分別為0.19萬(wàn)和0.48萬(wàn)元/t,折算成 N、P、K化肥的比例分別為60/28、136/31、136/39,則減少土壤 N、P、K 肥力損失的價(jià)值Sb的計(jì)算式為
式中:Sb為水土保持措施年保肥效益經(jīng)濟(jì)價(jià)值,萬(wàn)元;Q為水土保持措施年攔截泥沙總量,t;P1i為土壤中氮、磷、鉀平均含量,g/kg;P2i為純氮、磷、鉀折算成化肥的比例;P3i為各類化肥的銷售價(jià),萬(wàn)元/t。
因此,Sb=1 559.28萬(wàn)元。
減少土壤肥力的價(jià)值S1=Sa+Sb=1 600.26萬(wàn)元。
1.2.2 減少泥沙淤積的價(jià)值S2
根據(jù)錢寧、龔時(shí)旸、徐建華等[5-7]對(duì)黃河支流泥沙顆粒組成的研究,可以認(rèn)為坡地上產(chǎn)生的泥沙至少有1/5將沉積于水庫(kù)或下游河床。因此,減少泥沙淤積的價(jià)值可根據(jù)被淤積水庫(kù)的蓄水成本計(jì)算。該流域水土保持措施年減少土壤侵蝕總量為4.87萬(wàn)t,則淤積泥沙量為9 740 t。若泥沙容重取1.28 t/m3,則減少泥沙淤積的數(shù)量相當(dāng)于損失庫(kù)容量為7 609.375 m3。
按1 m3庫(kù)容的成本費(fèi)為5.714元計(jì)算[8],該流域水保措施年減少泥沙淤積價(jià)值S2=4.35萬(wàn)元。
1.2.3 保護(hù)農(nóng)田的價(jià)值S3
水土保持綜合治理保護(hù)農(nóng)田的價(jià)值可用農(nóng)田作物增產(chǎn)的價(jià)值來(lái)評(píng)價(jià)。據(jù)監(jiān)測(cè),與坡耕地相比,流域內(nèi)梯田增產(chǎn)糧食為1 050 kg/hm2,糧食總增產(chǎn)量達(dá)361 021.5 kg。按國(guó)家糧食價(jià)格1.4元/kg計(jì)算,則該流域綜合治理所帶來(lái)的保護(hù)農(nóng)田的價(jià)值為S3=50.54萬(wàn)元。
土圈生態(tài)效益S=S1+S2+S3=1 655.15萬(wàn)元。
小流域綜合治理氣圈生態(tài)效益主要是由人工種植的林草產(chǎn)生的,流域植被覆蓋率的提高可以吸收空氣中的CO2,產(chǎn)出O2,降解污染物,從而凈化空氣。根據(jù)林草面積及林草對(duì)有害物質(zhì)的減除作用,采用影子價(jià)格法計(jì)算流域綜合治理后林草凈化空氣的價(jià)值。
1.3.1 改善小氣候的價(jià)值G1
水土保持林草措施對(duì)局地氣候變化產(chǎn)生的影響是比較明顯的,因?yàn)榱植荽胧┑脑黾痈淖兞诵×饔騼?nèi)太陽(yáng)能的分配方式,增加了地表反射率,使溫度降低、濕度增加,而這些又反過(guò)來(lái)影響植被的再生潛力[9]。按照謝高地等人[10]中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)中森林單位面積氣候調(diào)節(jié)值2 389.1元/hm2計(jì)算,則G1=150.47萬(wàn)元。
1.3.2 凈化環(huán)境的價(jià)值G2
水土保持綜合治理凈化環(huán)境的價(jià)值主要有:減少溫室氣體的價(jià)值、吸收有害氣體的價(jià)值、阻滯降塵的價(jià)值和生產(chǎn)氧氣的價(jià)值4個(gè)方面。凈化環(huán)境的價(jià)值主要由植物措施產(chǎn)生,工程措施所產(chǎn)生的凈化環(huán)境的價(jià)值可以忽略不計(jì)。
1.3.2.1 固定CO2的價(jià)值G21
根據(jù)該流域水土保持生態(tài)建設(shè)的實(shí)際情況,采用碳稅法、造林(種草)成本法兩者的平均值來(lái)計(jì)算固定CO2的價(jià)值。據(jù)陳芳等[11]研究,林草單位面積年固定CO2的量為:落葉喬木林為128.32 t/hm2,常綠灌木林為195.21 t/hm2,草本植物為181.13 t/hm2,則該流域CO2固定量為8.83萬(wàn)t。
再將CO2固定量折合為純碳。根據(jù)CO2的分子式和原子量,C/CO2=0.272 7,則折合為純碳量為2.41萬(wàn)t。
采用瑞典碳稅率計(jì)算,則該流域水土保持林草年固碳價(jià)值為2 892.00萬(wàn)元。
按照中國(guó)幾種樹的平均造林成本折合為260.9元/t,則該流域林草措施年固碳價(jià)值為628.77萬(wàn)元。
該流域水土保持林草措施最終年固定CO2的價(jià)值可取如上兩者的平均值,即G21=1 760.39萬(wàn)元。
1.3.2.2 生產(chǎn)O2的價(jià)值G22
對(duì)水土保持林草釋放O2的價(jià)值采用生產(chǎn)成本法計(jì)算,生產(chǎn)O2的成本為500元/t。陳芳等[11]的研究表明:落葉喬木林單位面積年釋放 O2為93.33 t/hm2,常綠灌木林為141.97 t/hm2,草本植物為131.73 t/hm2,則該流域水土保持林草措施生產(chǎn)O2的價(jià)值G22=3 212.72萬(wàn)元。
1.3.2.3 吸收SO2的價(jià)值G23
林草植被對(duì)SO2具有一定的吸收、積累、轉(zhuǎn)化、降解的作用,即對(duì)大氣有凈化作用,這種作用可采用面積—吸收能力法進(jìn)行價(jià)值計(jì)算,計(jì)算式為
式中:G23為林草吸收SO2的價(jià)值,元;k為治理SO2的費(fèi)用,元/t;Fi為不同林草措施年吸收SO2的能力,kg/hm2;Si為不同林草措施的面積,hm2。
根據(jù)《中國(guó)生物多樣性國(guó)情研究報(bào)告》[12],植物對(duì)SO2的年吸收能力為:闊葉林88.65 kg/hm2,針葉林215.60 kg/hm2,人工草地18 kg/hm2[11]。消減 SO2的投資成本為600元/t,則該流域水土保持林草措施年吸收SO2的價(jià)值G23=3.60萬(wàn)元。
1.3.2.4 阻滯降塵的價(jià)值G24
阻滯降塵的價(jià)值采用等效替代法計(jì)算,即以單位面積滯塵能力乘以流域內(nèi)水土保持林草面積,再乘以阻滯降塵的成本計(jì)算。據(jù)陳芳等[11]的研究,植物單位面積年阻滯降塵能力為:落葉喬木林17.51 t/hm2,常綠灌木林32.93 t/hm2,草本植物0.12 t/hm2,阻滯降塵的成本為170元/t,則該流域林草措施年阻滯降塵價(jià)值G24=194.84萬(wàn)元。
凈化環(huán)境的價(jià)值G2=G21+G22+G23+G24=5 171.55萬(wàn)元。
氣圈生態(tài)效益G=G1+G2=5 322.02萬(wàn)元。
按照謝高地等人[10]中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)中農(nóng)地單位面積生物多樣性保護(hù)價(jià)值為628.20元/hm2、森林單位面積生物多樣性保護(hù)價(jià)值為2 884.60元/hm2、草地單位面積生物多樣性保護(hù)價(jià)值為964.50元/hm2計(jì)算,則該流域水土保持綜合治理后由生物多樣性增加所產(chǎn)生的生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值即生物圈生態(tài)效益B=206.29萬(wàn)元。
經(jīng)濟(jì)價(jià)值的評(píng)估是治理后比治理前增加的產(chǎn)值,主要是直接利用價(jià)值。水土保持治理完成后,在效益計(jì)算期內(nèi)該流域年累計(jì)增加直接經(jīng)濟(jì)效益855.98萬(wàn)元。
水土保持生態(tài)建設(shè)的社會(huì)效益價(jià)值主要是間接利用價(jià)值,用水土保持治理前后社會(huì)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)的變化進(jìn)行評(píng)估。
通過(guò)水土保持生態(tài)建設(shè),流域內(nèi)基本農(nóng)田達(dá)到343.83 hm2,人均基本農(nóng)田0.05 hm2,耕地梯田化程度達(dá)到100%,人口環(huán)境容量由治理前的480人/km2提高到現(xiàn)在的496人/km2,實(shí)現(xiàn)了人口環(huán)境容量和人口密度的相對(duì)平衡,從而促進(jìn)了人與自然的和諧共處和生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。
水土保持生態(tài)建設(shè),使田間農(nóng)機(jī)路密度達(dá)2.87 km/km2,降低了農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率,顯著改善了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件,同時(shí)為城市服務(wù)業(yè)提供了充足的勞動(dòng)力。
通過(guò)大規(guī)模梯田建設(shè),大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)林果,營(yíng)造喬木林、灌木林,實(shí)施退耕還林還草,使流域內(nèi)農(nóng)、林、牧、荒地所占比例由治理前的48.82%、20.13%、0、4.41%,調(diào)整為現(xiàn)在的32.61%、45.23%、2.25%、0,土地利用率由治理前的84.40%提高到95.75%。
土地利用結(jié)構(gòu)的調(diào)整和土地利用率的提高,促進(jìn)了流域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,使農(nóng)、林、果、牧、漁和工副業(yè)產(chǎn)值所占比例由治理前的46.39%、1.86%、4.34%、5.56%和41.85%,調(diào)整為現(xiàn)在的37.64%、5.66%、13.21%、11.30%和32.19%。
隨著流域內(nèi)各項(xiàng)措施效益的發(fā)揮,流域內(nèi)年農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值增至2 101.86萬(wàn)元,比治理前增加了55.91%;年人均收入2 756元,增加了1.28倍。物質(zhì)基礎(chǔ)的充實(shí)促進(jìn)了農(nóng)民生活條件的改善,流域內(nèi)新蓋磚瓦房126座,液晶電視、電冰箱、計(jì)算機(jī)等家電已進(jìn)入尋常農(nóng)民家庭,80%的農(nóng)戶安裝了電話。
通過(guò)園田、園林化建設(shè),流域內(nèi)形成了春有花、夏有蔭、秋有果、冬有綠和三季有花、四季常青的生態(tài)景觀,同時(shí)可防止沙塵、凈化空氣、降低噪音、調(diào)節(jié)氣候、改善水質(zhì)、減弱城市“熱島效應(yīng)”。該流域不僅為城市提供了豐富的水果蔬菜、苗木花卉和肉蛋奶等農(nóng)林牧產(chǎn)品,而且為天水市的廣大市民提供了一個(gè)集休閑、旅游、觀光為一體的生態(tài)農(nóng)業(yè)景區(qū)。
(1)閆家河小流域綜合治理年生態(tài)效益總價(jià)值為7 684.48萬(wàn)元,其中水圈生態(tài)效益501.02萬(wàn)元、土圈生態(tài)效益1 655.15萬(wàn)元、氣圈生態(tài)效益5 322.02萬(wàn)元、生物圈生態(tài)效益206.29萬(wàn)元。生態(tài)效益是隨著治理年限的延長(zhǎng)而增大的,隨著流域治理年限的延長(zhǎng)和林草覆蓋率的提高,生態(tài)效益的價(jià)值會(huì)更大。
(2)經(jīng)濟(jì)價(jià)值在各項(xiàng)措施效益計(jì)算期內(nèi)年累計(jì)增加直接經(jīng)濟(jì)效益855.98萬(wàn)元。
(3)本研究對(duì)于社會(huì)效益的評(píng)價(jià)大部分僅局限在定性評(píng)價(jià)方面,定量評(píng)價(jià)較少,這方面的價(jià)值評(píng)估目前還是一個(gè)新的課題,有待于進(jìn)一步研究確定評(píng)價(jià)指標(biāo)。
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