蘇 浩，雷國平,2，李榮印

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030； 2.東北大學(xué)文法學(xué)院，遼寧 沈陽 110004； 3.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100083)

基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值和能值生態(tài)足跡的河南省耕地生態(tài)補(bǔ)償研究

蘇 浩1，雷國平1,2，李榮印3

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030； 2.東北大學(xué)文法學(xué)院，遼寧 沈陽 110004； 3.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100083)

以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值和能值生態(tài)足跡等相關(guān)理論為基礎(chǔ)，通過計(jì)算河南省2012年的耕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值、能值生態(tài)足跡和生態(tài)承載力，嘗試建立河南省的生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn).結(jié)果表明，2012年河南省的能值生態(tài)足跡為5 318 萬hm2；生態(tài)承載力為1 670 萬hm2；生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值為1 510 億元，耕地生態(tài)補(bǔ)償為162 億元.

生態(tài)補(bǔ)償；生態(tài)足跡；生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值；耕地

耕地是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，而中國人多地少，耕地資源匱乏，保護(hù)耕地，提高耕地利用效益日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn).耕地具有重要的生態(tài)效益，這種生態(tài)效益具有強(qiáng)烈的外部性.在中國，耕地所產(chǎn)生的生態(tài)效益未被納入到耕地利用的收益之中，致使保護(hù)和收益脫節(jié)的現(xiàn)象突出.隨著生態(tài)環(huán)境問題的突出，生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制逐漸成為學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)生態(tài)補(bǔ)償?shù)姆秶?、?biāo)準(zhǔn)、依據(jù)、辦法等方面進(jìn)行了深入而廣泛的研究，其中生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)的確定是生態(tài)補(bǔ)償工作能否開展的重點(diǎn)和難點(diǎn)[1～4].當(dāng)前，研究耕地生態(tài)補(bǔ)償?shù)姆椒ê芏?，如生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值法、問卷抽樣調(diào)查法、條件價(jià)值法、選擇實(shí)驗(yàn)法、效益轉(zhuǎn)移法、計(jì)量分析和數(shù)學(xué)模型法等，這些方法都存在各自的優(yōu)點(diǎn)與不足.到目前為止，學(xué)術(shù)界還沒有統(tǒng)一的方法建立生態(tài)補(bǔ)償?shù)臉?biāo)準(zhǔn).本研究嘗試用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值和生態(tài)足跡的理論與方法，結(jié)合河南省的實(shí)際情況，對(duì)其耕地生態(tài)補(bǔ)償進(jìn)行研究.

1 研究區(qū)概況

河南省位于中國中東部、黃河中下游，全省土地面積為16.7 萬km2.省境北部、西部和南部環(huán)圍著太行山、伏牛山、桐柏山和大別山，是河南省的主要生態(tài)屏障；東部為遼闊的黃淮海平原，是我國重要的糧食和畜產(chǎn)品生產(chǎn)基地.本省境內(nèi)的平原、山地、丘陵面積分別占該省土地總面積的55.7%，26.6%和 17.7%[5].截至2012年底，河南省的作物播種面積為1 426.2 萬hm2，總?cè)丝?0 543 萬人，人均播種面積為0.1 353 hm2.

2 研究方法

2.1數(shù)據(jù)來源

本研究的數(shù)據(jù)主要來自《中國統(tǒng)計(jì)年鑒(2013年)》和《河南省統(tǒng)計(jì)年鑒(2013年)》，其中各土地利用類型及面積數(shù)據(jù)來源于河南省國土資源廳、河南省政府工作報(bào)告等.

2.2耕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的計(jì)算

耕地生態(tài)系統(tǒng)是一類特殊的生態(tài)系統(tǒng)，人類在其活動(dòng)的介入程度高，具有目的性、開放性、高效性、易變性及生態(tài)脆弱與依賴性.耕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是指耕地生態(tài)過程和人類活動(dòng)所形成的人類賴以生存的自然環(huán)境條件與效用[6].COSTANZA等提出了全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的研究結(jié)果后，得到了業(yè)內(nèi)人士的廣泛研究和關(guān)注.謝高地等[7]在對(duì)COSTANZA研究成果的基礎(chǔ)上，對(duì)中國200位生態(tài)學(xué)者進(jìn)行了問卷調(diào)查，制定出中國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子表，他將生態(tài)服務(wù)劃分為氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、水源涵養(yǎng)、土壤形成與保護(hù)、廢物處理、生物多樣性維護(hù)、食物生產(chǎn)、原材料生產(chǎn)、休閑娛樂等9類，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)的當(dāng)量值分別為：0.50，0.89，0.60，1.46，1.64，0.71，1，0.1，0.01[7].生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子是指生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的生態(tài)服務(wù)相對(duì)貢獻(xiàn)大小的潛在能力，定義為1 hm2全國平均產(chǎn)量的農(nóng)田每年自然糧食產(chǎn)量的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[8].

河南省耕地生態(tài)系統(tǒng)所涵蓋的生態(tài)效益與謝高地等的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)類型體系所涵蓋的生態(tài)效益有較強(qiáng)的一致性.但是謝高地等[7]測(cè)算的當(dāng)量因子使用的單位面積上的全國自然糧食平均產(chǎn)量與研究區(qū)的自然糧食平均產(chǎn)量有一定的差距，因此，本研究對(duì)謝高地等的“中國陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子表”進(jìn)行了修正，得到與研究區(qū)實(shí)際相符的耕地生態(tài)服務(wù)功能當(dāng)量因子.修正公式為:

(1)

式中：Y是研究區(qū)耕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量值;x1是研究區(qū)平均自然糧食單產(chǎn);x2是全國平均自然糧食單產(chǎn);Z是中國陸地生態(tài)系統(tǒng)中農(nóng)田的單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量值.

單位當(dāng)量因子價(jià)值量的計(jì)算公式如下：

(2)

式中：Ea是單位當(dāng)量因子的價(jià)值量，元·hm-2；i是糧食作物種類；pi是i種糧食作物研究區(qū)平均價(jià)格，元·kg-1；mi是i種糧食作物播種面積，hm2；qi是i種糧食作物播種面積單產(chǎn)，kg·hm-2；M是n種糧食作物播種總面積，hm2；1/7指在沒有人力投入的自然生態(tài)系統(tǒng)提供的經(jīng)濟(jì)價(jià)值是現(xiàn)有單位面積農(nóng)田提供的食物生產(chǎn)服務(wù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的1/7[8].

基于以上分析，在對(duì)研究區(qū)的耕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行測(cè)算時(shí)，可采用修正后的研究區(qū)耕地各生態(tài)服務(wù)體系的價(jià)值量進(jìn)行測(cè)算.

2.3生態(tài)足跡與生態(tài)承載力的計(jì)算

生態(tài)足跡法是加拿大生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)家REE等[9]提出并由其學(xué)生WACKERMAGEL完善的一種衡量可持續(xù)發(fā)展程度的方法，生態(tài)足跡是指能夠提供或消納廢物的具有一定生產(chǎn)能力的生物生產(chǎn)性土地面積[10]，是用以測(cè)度人類對(duì)自然界的需求與自然界所能夠提供的生態(tài)服務(wù)之間的差距，該方法可以清晰地分析不同區(qū)域之間消費(fèi)的生態(tài)赤字/盈余.

傳統(tǒng)生態(tài)足跡只考慮了經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平對(duì)可持續(xù)發(fā)展的影響，卻忽視了社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)的全面發(fā)展和提高.在傳統(tǒng)的生態(tài)足跡算法中區(qū)域人口規(guī)模和消費(fèi)水平對(duì)環(huán)境的影響有直接對(duì)立關(guān)系，技術(shù)因素可以緩解這種對(duì)立，然而技術(shù)因素并沒有在傳統(tǒng)算法中體現(xiàn)出來.傳統(tǒng)生態(tài)足跡分析法是對(duì)自然界為人類提供的生命支持服務(wù)功能的生態(tài)理論計(jì)算，只能提供人類對(duì)資源利用水平的保守估計(jì)，所以很多學(xué)者對(duì)生態(tài)足跡進(jìn)行了完善，劉淼等[11]對(duì)傳統(tǒng)生態(tài)足跡方法進(jìn)行了改進(jìn)，對(duì)岷江上游生態(tài)足跡及生態(tài)承載力進(jìn)行了計(jì)算；張芳怡等[12]對(duì)傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型進(jìn)行了改進(jìn)，應(yīng)用能值分析法對(duì)江蘇的可持續(xù)發(fā)展進(jìn)行了研究.應(yīng)用能值生態(tài)足跡對(duì)河南省的研究很少，本研究通過對(duì)傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型進(jìn)行改進(jìn)，應(yīng)用能值分析方法將各種能流換算成對(duì)應(yīng)的生物生產(chǎn)性土地面積，將河南省的生態(tài)足跡與生態(tài)承載力進(jìn)行研究比較.

能值生態(tài)足跡模型是一種基于能值分析理論的新的計(jì)算生態(tài)足跡和生態(tài)承載力的改進(jìn)模型.它是把能值分析方法與生態(tài)足跡方法相結(jié)合，首先把人類消費(fèi)的不同類型、不同等級(jí)的能量流通過能值轉(zhuǎn)換率，換算成可以直接進(jìn)行加減的太陽能值，然后引入能值密度，將各消費(fèi)項(xiàng)目的太陽能值換算成相對(duì)應(yīng)的生物生產(chǎn)性土地面積，計(jì)算出研究區(qū)域的生態(tài)足跡和生態(tài)承載力[13].

研究區(qū)耕地生態(tài)足跡的計(jì)算公式為：

(3)

式中：ef為人均耕地生態(tài)足跡；Ei為第i種消費(fèi)項(xiàng)目含有的有效能；Mi為第i種消費(fèi)項(xiàng)目的能值轉(zhuǎn)換率[14](太陽能的能值轉(zhuǎn)換率為1sej·J-1，雨水化學(xué)能的能值轉(zhuǎn)換率為15 000 sej·J-1，風(fēng)能的能值轉(zhuǎn)換率為663 sej·J-1)；N為研究區(qū)總?cè)丝?；D為全球地表能值密度(3.11015sej·hm-2).

能值生態(tài)承載力是指能夠支持研究區(qū)人口消費(fèi)并且可以持續(xù)利用的自然資源總量.自然資源分為可更新資源和不可更新資源，不可更新資源會(huì)因?yàn)槿祟惖睦枚萁?，因此生態(tài)承載力的可持續(xù)性主要依靠可持續(xù)利用的可更新資源來維持.在計(jì)算耕地生態(tài)承載力時(shí)，人們消費(fèi)的可再生資源主要是農(nóng)產(chǎn)品，它們所需的基本能源主要是太陽能、風(fēng)能和雨水化學(xué)能，因此在計(jì)算中僅考慮這些資源的能值.生態(tài)承載力的計(jì)算公式為：

(4)

式中：ec為人均生態(tài)承載力；E為全球可更新資源的人均太陽能值；Pi為研究區(qū)平均能值密度(研究區(qū)平均能值密度=研究區(qū)總能值/研究區(qū)土地面積).

2.4生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)的確定

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的量化是進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)償價(jià)值計(jì)算的很好依據(jù)，但是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值是生態(tài)補(bǔ)償?shù)淖罡咧?，所以讓生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值作為生態(tài)補(bǔ)償值是不能滿足實(shí)際需要的，也就不能作為生態(tài)補(bǔ)償?shù)臉?biāo)準(zhǔn).于是本研究用能值生態(tài)足跡的方法計(jì)算研究區(qū)的生態(tài)足跡和生態(tài)承載力.在前人研究的基礎(chǔ)上，通過生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)的分析，確定地區(qū)應(yīng)支付或獲得的生態(tài)補(bǔ)償[15]，具體的計(jì)算公式為：

E=|ef-ec|×N×V×R

(5)

式中：E為生態(tài)補(bǔ)償價(jià)值；N為研究區(qū)總?cè)丝?；R為生態(tài)補(bǔ)償常數(shù)；V為單位生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值.

(6)

式中：e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù)；ε為恩格爾系數(shù)；GDPj是研究區(qū)的國內(nèi)生產(chǎn)總值；GDP為全國生產(chǎn)總值[16].

3 結(jié)果與分析

3.1河南省耕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值

根據(jù)《河南省統(tǒng)計(jì)年鑒(2013年)》，可以查到2012年河南省各農(nóng)作物的單位面積產(chǎn)量和播種面積，通過調(diào)查，可以得到2012年各種農(nóng)作物的單價(jià)，根據(jù)公式(1)和(2)，得到河南省2012年耕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，如表1所示.

根據(jù)表1數(shù)據(jù)，可以看出，河南省單位耕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值為13 260.38元，耕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值為13 260.38×11 373×103=1 508.1 億元.

3.2河南省生態(tài)足跡計(jì)算

本研究利用能值生態(tài)足跡方法對(duì)河南省2012年生態(tài)足跡及生態(tài)承載力進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果見表2，表3.從表2和表3可以看出，河南省的人均耕地生態(tài)足跡為0.504 455 hm2·人-1，人均耕地生態(tài)承載力為0.158 399 hm2·人-1，河南省總?cè)丝跒?0 543 萬人，則河南省總的耕地生態(tài)足跡為5 318.47 萬hm2，耕地生態(tài)承載力為1 670.00 萬hm2.因?yàn)槟苤瞪鷳B(tài)足跡的計(jì)算方法采用的能值轉(zhuǎn)換率和能值密度參數(shù)比傳統(tǒng)的生態(tài)足跡算法采用的全球平均生產(chǎn)力、均衡因子和產(chǎn)量因子等參數(shù)更加穩(wěn)定，也就更能夠反映研究區(qū)的生態(tài)足跡.

表1 河南省2012年耕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的測(cè)算Table 1 The value of plowland ecosystem service of Henan Province in 2012

表2 河南省2012年生態(tài)足跡的計(jì)算Table 2 The ecological footprint of Henan province in 2012

3.3河南省生態(tài)補(bǔ)償計(jì)算

利用上述計(jì)算得出的河南省耕地單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值、生態(tài)足跡和生態(tài)承載力，根據(jù)公式(5)和(6)，可以得出河南省2012年的耕地生態(tài)補(bǔ)償總量為161.90億元.

表3 河南省2012年生態(tài)承載力的計(jì)算Table 3 The ecological carrying capacity of Henan Province in 2012

4 結(jié)論

1)本研究的理論模型是建立在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值和生態(tài)足跡兩大重要理論的基礎(chǔ)上，在計(jì)算研究區(qū)生態(tài)足跡時(shí)，本研究利用了更準(zhǔn)確的能值生態(tài)足跡法，在計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)值時(shí)，結(jié)合河南省的實(shí)際情況，對(duì)謝高地等[7]提出的中國生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子表進(jìn)行了修正，使河南省的耕地生態(tài)補(bǔ)償價(jià)值更加準(zhǔn)確，更有參考價(jià)值.

2)經(jīng)計(jì)算，河南省2012年耕地資源的生態(tài)補(bǔ)償值為161.90 億元，2012年河南省生產(chǎn)總值為29 810.14億元，其中農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值為2 315.8 億元.耕地的生態(tài)補(bǔ)償金額占河南省農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的7.0%.

3)河南作為全國重要的糧食生產(chǎn)基地，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)耕地的保護(hù)，明確耕地生態(tài)補(bǔ)償所要達(dá)到的目標(biāo)，在不產(chǎn)生外部不良效益的前提下，實(shí)現(xiàn)糧食產(chǎn)量的穩(wěn)步增加.

[1] 李曉光,苗 鴻,鄭 華,等.機(jī)會(huì)成本法在確定生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)中的應(yīng)用——以海南中部山區(qū)為例[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2009,29(9):4875-4883.

[2] 李 鏡,張丹丹,陳秀蘭,等.岷江上游生態(tài)補(bǔ)償?shù)牟┺恼揫J].生態(tài)學(xué)報(bào),2008,28(6):2792-2798.

[3] WUNDER S,ENGEL S,PAGIOLA S.Taking stock: a comparative analysis of payments for environmental services programs in developed and developing countries [J].Ecological Economics,2008,65(4):834-852.

[4] ENGELS,WUNDERS,PAGIOLAS.Designing payments for environmental services in theory and practice: an overview of the issues[J].Ecological Economics, 2008,65(4):663-674.

[5] 河南省統(tǒng)計(jì)局，河南統(tǒng)計(jì)年鑒2013[M].北京:中國統(tǒng)計(jì)出版社,2013.

[6] 春 梅.沙漠化地區(qū)耕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)估[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古師范大學(xué),2011.

[7] 謝高地,魯春霞,冷允法,等.青藏高原生態(tài)資產(chǎn)的價(jià)值評(píng)估[J].自然資源學(xué)報(bào),2003,18(2):189-196.

[8] 牛海鵬,張安錄,耕地利用生態(tài)社會(huì)效益測(cè)算方法及其應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2010,26(5):316-323.

[9] REES W. Ecological footprints and appropriated carrying capacity:what urban economics leaves out[J].Environment and Urbanization.1992,4(2):121-130.

[10] 王 寧,劉 平,黃錫歡.生態(tài)承載力研究進(jìn)展[J].生態(tài)農(nóng)業(yè)科技,2004,20(6):278-281.

[11] 劉 淼,胡遠(yuǎn)滿,常 禹，等.基于能值理論的生態(tài)足跡方法改進(jìn)[J].自然資源學(xué)報(bào), 2008,5(3):447-457.

[12] 張芳怡,濮勵(lì)杰,張 健.基于能力分析理論的生態(tài)足跡模型及應(yīng)用——以江蘇為例[J].自然資源學(xué)報(bào),2006,7(4):653-660.

[13] 袁 歡.基于能值理論和生態(tài)足跡模型的區(qū)域可持續(xù)發(fā)展研究[D].重慶：西南大學(xué),2011.

[14] HARDI P,BARG S,HODGE T,et al.Measuring sustainable development:review of current practice[M].Ottawa:Industry.Canada,1997.

[15] 薛曉嬌，李新春. 中國能源生態(tài)足跡與能源生態(tài)補(bǔ)償?shù)臏y(cè)度[J].技術(shù)經(jīng)濟(jì)與管理研究,2011(1):91-92.

[16] 中國國家統(tǒng)計(jì)局.中國統(tǒng)計(jì)年鑒[M].北京:中國統(tǒng)計(jì)出版社，2004-2013.

(責(zé)任編輯：朱秀英)

ResearchonecologicalcompensationofplowlandofHenanProvincebasedonthevalueofecosystemservicesandemergeticecologicalfootprintmodel

SU Hao1， LEI Guo-ping1，2， LI Rong-yin3
(1.College of Resources and Environment, Northeast Agricultural University, Harbin 150030,China; 2.School of Humanity and Law, Northeastern University, Shenyang 110004,China; 3.Land School of Science and Technology,China University of Geosciences(Beijing),Beijing 100083, China)

The paper was to show the ecological compensation quantitatively through analyzing the ecological compensation for plowland of Henan Province. The paper was based on the methods of the value of ecosystem services and emergetic ecological footprint model, trying to establish the stand of ecological compensation through calculating the value of ecosystem services, ecological footprint and ecological capacity. The result indicated that the value of ecosystem services of Henan Province in 2012 is 1.51×1011RMB, the emergetic ecological footprint is 5.32×107hm2， the ecological capacity is 1.67×107hm2，and the ecological compensation is 1.62×1010RMB.

ecological compensation; ecological footprint; value of ecosystem services; plowland

1000-2340(2014)06-0765-05

X171

：A

2014-01-01

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41071346)

蘇 浩，1988年生，女，河南鄭州人，碩士研究生，主要從事土地利用規(guī)劃方面的研究．

雷國平，1963年生，男，黑龍江哈爾濱人，教授，博士.