賴 敏，吳紹洪，尹云鶴，潘 韜

1 中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所, 北京 100101 2 中國科學(xué)院陸地表層格局與模擬重點實驗室，北京 100101 3 中國科學(xué)院大學(xué), 北京 100049

三江源區(qū)基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的生態(tài)補償額度

賴 敏1,2,3，吳紹洪1,2,*，尹云鶴1,2，潘 韜1,2

1 中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所, 北京 100101 2 中國科學(xué)院陸地表層格局與模擬重點實驗室，北京 100101 3 中國科學(xué)院大學(xué), 北京 100049

以青海三江源區(qū)為例，探討了基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的生態(tài)補償額度測算方法。以分析和篩選生態(tài)補償需求下的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估指標(biāo)為前提，估算了生態(tài)保護和建設(shè)活動實施前 (2005年) 三江源區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值，并采用專家咨詢法提出的不同退化程度草地的生態(tài)功能系數(shù)對其進行修正，得到未退化、輕度退化、中度退化和重度及重度以上退化草地的單位面積生態(tài)價值分別為74.70×104、59.76×104、37.35×104元/km2和14.94×104元/km2。根據(jù)三江源區(qū)草地退化現(xiàn)狀和生態(tài)恢復(fù)的目標(biāo)，確定該區(qū)基于退化草地完全恢復(fù)的生態(tài)補償總量為911.62×108元。

生態(tài)補償; 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值; 補償額度; 三江源區(qū)

生態(tài)補償是用經(jīng)濟的手段激勵人們對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進行維護和保育，解決由于市場機制失靈造成的生態(tài)效益的外部性并保持社會發(fā)展的公平性，達到保護生態(tài)與環(huán)境效益的目標(biāo)[1]，是政府維護國家生態(tài)安全、加強環(huán)境保護和改善民生等活動所迫切需要研究的重大問題之一[2]。如何確定經(jīng)濟補償?shù)膹姸?，是生態(tài)補償研究的核心和難點；生態(tài)補償量的大小是否合理決定了生態(tài)補償實施的可行性和有效性。近幾十年來，國內(nèi)外學(xué)者采取不同方法對此展開積極的探索，概括起來，主要有成本法、意愿調(diào)查法和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值法等；這些方法有其各自的特點，理論依據(jù)和適用條件不同，核算的結(jié)果往往差異很大。成本法按生態(tài)保護與建設(shè)的直接投入和機會成本進行補償，在實踐中應(yīng)用較廣[3]。然而，生態(tài)建設(shè)投入等量的經(jīng)濟成本不一定能帶來等量的生態(tài)效益，生態(tài)建設(shè)產(chǎn)生的生態(tài)效益又遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于生態(tài)建設(shè)的成本損失，由此，成本補償顯然達不到利益分配的公平。從當(dāng)前各地補償政策的實施情況來看，采用成本法的補償偏低，在很大程度上影響了生態(tài)補償?shù)男Ч鸞4- 7]。意愿調(diào)查法利用效用最大化原理，在模擬市場情況下，直接調(diào)查和詢問人們對某一環(huán)境效益改善或資源保護措施的支付意愿，或者對環(huán)境或資源質(zhì)量損失的接受賠償意愿[8]。意愿調(diào)查法的基礎(chǔ)資料易于獲取，可操作性強，但受主觀因素影響，其結(jié)果的準(zhǔn)確性差，且難以協(xié)調(diào)支付意愿和接受意愿的不對稱問題[9]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值法以生態(tài)保護過程提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值作為補償?shù)臏y算依據(jù)。學(xué)者一般認(rèn)為，通過該方法能夠?qū)崿F(xiàn)生態(tài)效益的最大化 (即邊際外部成本等于邊際外部收益)，它在理論上是最佳補償額[10]?，F(xiàn)階段，在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估上，尚無統(tǒng)一的單項或單要素的資源化環(huán)境價值計量方法及綜合的經(jīng)濟環(huán)境一體化核算 (綠色核算) 指標(biāo)，因此，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值法的難點在于區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估指標(biāo)的篩選以及評估方法的運用。另外，基于該方法進行生態(tài)補償，必須明確的關(guān)鍵性問題是，生態(tài)補償?shù)臄?shù)量不直接以區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的存量價值為依據(jù)，而是以區(qū)域生態(tài)恢復(fù)所產(chǎn)生的新增生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值作為補償?shù)睦碚撓拗?。鑒于此，本文在青海三江源區(qū)生態(tài)補償研究中，重點探討如何選擇生態(tài)補償需求下的區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估指標(biāo)，如何提高區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的估算精度，以及如何確定生態(tài)保護和建設(shè)活動中的區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值增益。草地是三江源區(qū)最主要的生態(tài)系統(tǒng)類型，退化草地的恢復(fù)與可持續(xù)管理是國家和地方政府對該區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)和投資的重心，故本文以三江源區(qū)退化草地恢復(fù)為例討論相關(guān)生態(tài)補償問題，以期為三江源區(qū)生態(tài)補償政策的制定提供科學(xué)基礎(chǔ)，并對生態(tài)補償量的測算方法研究進行補充。

1 研究區(qū)概況

三江源區(qū)地處青藏高原腹地、青海省南部，位于89°24′—102°23′ E和31°39′—36°16′ N之間，地勢由東南至西北逐漸抬升，溫度和降水量自東南向西北均逐漸降低，具有典型的高原大陸性氣候特征[11]。三江源區(qū)行政區(qū)域涉及果洛、玉樹、海南、黃南4個藏族自治州的16個縣和格爾木市的唐古拉鄉(xiāng)，土地總面積約為36.30×104km2，其中草地面積約占全區(qū)總面積的70%。三江源區(qū)是我國長江、黃河和瀾滄江的發(fā)源地，素有“中華水塔”之稱。它既是中國生態(tài)安全的重要屏障，同時也是自然生態(tài)系統(tǒng)最敏感和最脆弱的地區(qū)之一。2003年，國家正式批準(zhǔn)了三江源國家級自然保護區(qū) (以下簡稱“保護區(qū)”)，總面積達15.23×104km2(圖1)。2005年，國家又開始啟動實施了《青海三江源自然保護區(qū)生態(tài)保護和建設(shè)總體規(guī)劃》，總投資超過75億元，用于生態(tài)保護與建設(shè)、農(nóng)牧民生產(chǎn)生活基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和科技支撐等建設(shè)項目；其中生態(tài)保護與建設(shè)投資49.25×108元，建設(shè)內(nèi)容涉及退牧還草、已墾草原還草、退耕還林、生態(tài)惡化土地治理、森林草原防火、草地鼠害治理、水土保持和保護管理設(shè)施與能力建設(shè)等。

圖1 研究區(qū)的地理位置Fig.1 Location of the study area

2 資料與方法

2.1 研究方法

本研究以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值為核心，首先根據(jù)三江源區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的類型及其功能特點，構(gòu)建區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分類體系，分析并篩選出適用于生態(tài)補償目的的各項指標(biāo)，然后綜合考慮生態(tài)系統(tǒng)類型、植被覆蓋狀況以及氣候因子的時空差異，確定各項價值指標(biāo)的評估方法。其次，以2005年為基準(zhǔn)年，估算生態(tài)保護和建設(shè)活動實施前的三江源區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值；在此基礎(chǔ)上，結(jié)合專家咨詢法獲得的不同退化程度草地的生態(tài)功能系數(shù)，推算三江源區(qū)不同退化程度草地的單位面積生態(tài)價值。最后，將三江源區(qū)天然草地植被的覆蓋特征與其草地植被的覆蓋現(xiàn)狀進行對比分析，測算基于退化草地完全恢復(fù)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值增量，也就是生態(tài)補償?shù)臄?shù)量。

2.1.1 生態(tài)補償?shù)慕?jīng)濟學(xué)基礎(chǔ)

自然生態(tài)系統(tǒng)為人類提供了豐富的物質(zhì)生態(tài)產(chǎn)品(如糧食、水、燃料等)和重要的功能性服務(wù) (如調(diào)節(jié)氣候、凈化水源等)，其中一部分產(chǎn)品和服務(wù)給人類帶來了福利卻沒有進入市場，表現(xiàn)出正外部性。從經(jīng)濟學(xué)的角度來說，其價值的大小等于社會收益與私人收益的差額，即外部收益。如圖2所示，MSR為邊際社會收益曲線，MPR為邊際私人收益曲線，OS為供給曲線。當(dāng)不存在外部性時，邊際社會成本與邊際私人成本相等，邊際社會收益與邊際私人收益相等，可以達到資源配置的帕累托最優(yōu)狀態(tài)，在圖2中表現(xiàn)為MSR與MPR重合，C為社會最優(yōu)點。然而，在生態(tài)環(huán)境保護領(lǐng)域，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的正外部性特點使一部分價值無法在經(jīng)濟市場中得到體現(xiàn)，導(dǎo)致邊際私人收益與邊際社會收益相背離，在圖2中表現(xiàn)為，MPR曲線位于MSR曲線之下。當(dāng)供給量為Q時，供給曲線 (OS) 高于邊際私人收益 (MPR)，為了追求利益的最大化，市場會減少生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供給量，當(dāng)邊際私人收益曲線 (MPR) 與供給曲線 (OS) 相交于E點時，達到現(xiàn)實市場的均衡。從C到E的過程中，社會凈福利減少了EBC，私人減少的利益損失為ECD。

正外部性的存在導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給不足。在這種情況下，政府可以通過補貼或獎勵等經(jīng)濟干預(yù)手段，激勵人們從事生態(tài)保護與建設(shè)活動，提高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給水平，以達到私人最優(yōu)與社會最優(yōu)的一致，在圖2中表示為，將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給量由Q′提高到Q，市場均衡點由E變成C。要使MPR與MSR的水平一致，從理論上，政府需要全部發(fā)放的補貼為EBCD，而它恰好為外部收益的增加量 (即無法進入市場的那部分生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價值增量)。在現(xiàn)實中，因為受社會生態(tài)價值購買意愿、補償主體購買能力、保護主體強制意愿以及區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展水平等實際因素的影響，生態(tài)補償?shù)臄?shù)量與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價值增量不可能完全一致，常輔以利益主體相互協(xié)商的方式進行調(diào)整，但至少不低于外部成本ECD[9]。

圖2 外部性不存在時的情況Fig.2 the condition of non-externalityP：價格price;Q：供給量quantity;MSR：邊際社會收益曲線Marginal Social Revenue Curve;MPR：邊際私人收益曲線Marginal Benefit Curve;OS：供給曲線Supply Curve;C：社會最優(yōu)點;E：市場均衡點;EBC：社會凈福利;ECD：私人收益損失

2.1.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估指標(biāo)選取

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分類是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估的重要環(huán)節(jié)。當(dāng)前，國內(nèi)外學(xué)者對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分類進行了諸多探討，其中以Costanza[12]、De Groot[13]以及MA[14](Millennium Ecosystem Assessment)的研究成果最具有代表性[15]。由于MA提出的分類體系有助于反映生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類福祉的關(guān)系，本文依此將三江源區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)歸納為供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、文化服務(wù)和支持服務(wù)四類，進而從研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的類型、功能特點以及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的重要程度等角度出發(fā)，構(gòu)建了三江源區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分類體系 (圖3)。由于土壤形成、初級生產(chǎn)等支持服務(wù)是其他服務(wù)的基礎(chǔ)，其價值全部體現(xiàn)在其他三類服務(wù)上，對其估價會造成價值的重復(fù)計算，故不對支持服務(wù)進行估價[14]。其次，三江源區(qū)供給服務(wù)和文化服務(wù)的價值能夠在市場交易中得以實現(xiàn)，因此，本文基于生態(tài)補償需求的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估主要針對調(diào)節(jié)服務(wù)而進行，涉及的評估指標(biāo)具體包括水分調(diào)節(jié)價值、吸收SO2價值、固碳價值、保持土壤養(yǎng)分價值、減少廢棄土地價值和減少泥沙淤積價值。

圖3 三江源區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分類體系及價值評估指標(biāo)Fig.3 Classification system and valuation indicators of ecosystem services in the TRHR

2.1.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估方法

借鑒Costanza等[12]有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的計算模式，構(gòu)建了生態(tài)補償需求下的三江源區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估模型，公式如下：

Vgrass=Vh+Va+Vc+Vs1+Vs2+Vs3

(1)

式中，Vgrass為草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值，Vh為水分調(diào)節(jié)價值，Va為吸收SO2價值，Vc為固碳價值，Vs1為保持土壤養(yǎng)分價值，Vs2為減少廢棄土地價值，Vs3為減少泥沙淤積價值。

采用物質(zhì)量和價值量相結(jié)合的方法對各項指標(biāo)逐一進行估算，具體步驟參見文獻[16]。

2.1.4 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值增益核算

(1) 草地植被退化狀況分析

生態(tài)系統(tǒng)退化狀況分析是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值增益核算的重要前提。首先從青海省草原總站提供的《青海草地資源》資料，提取青海省不同草地類型的自然特征數(shù)據(jù) (草地植被蓋度)；結(jié)合中國1∶100萬植被圖，將三江源區(qū)不同草地類型的植被蓋度進行空間屬性賦值，得到三江源區(qū)天然草地植被蓋度空間分布圖。其次，利用NDVI遙感數(shù)據(jù)和像元二分法，得到2005年三江源區(qū)草地植被覆蓋的空間分布圖。最后，在劃定天然草地退化程度標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過圖層間的疊加計算，獲得2005年三江源區(qū)不同退化程度草地的面積及空間分布圖。植被覆蓋度的計算公式 (像元二分法)[17]為：

(2)

表1 天然草地退化程度劃分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Degradation classification criteria of natural grassland

式中，c為植被覆蓋度，NDVI為植被指數(shù)，NDVIv為茂密植被覆蓋的NDVI值，NDVIs為完全裸土像元的NDVI值。

天然草地的退化程度可以通過群落種類組成、蓋度、凋落物、產(chǎn)草量、可食牧草比例、可食牧草高度變化、鼠類變化、土壤狀況以及草場質(zhì)量等多種指標(biāo)來反映[18]?？紤]到生態(tài)補償?shù)难芯砍叨龋疚闹饕罁?jù)植被蓋度變化這一關(guān)鍵性指標(biāo)對天然草地的退化程度進行劃分，具體判別標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

(2) 不同退化程度草地單位生態(tài)價值的確定

本文引入生態(tài)功能系數(shù)，對2005年三江源區(qū)未退化草地的單位面積生態(tài)價值進行修正，以反映不同退化程度草地的生態(tài)價值的不同。就草地而言，其生態(tài)功能與覆蓋度之間存在密切的關(guān)系[19]；邀請5個以上專家對不同退化程度草地的生態(tài)功能系數(shù)進行打分 (專家咨詢法)[20]，結(jié)果為：沒有退化草地的生態(tài)功能系數(shù)為1，輕度退化草地的生態(tài)功能系數(shù)為0.8，中度退化草地的生態(tài)服務(wù)系數(shù)為0.5，重度及重度以上退化草地的生態(tài)功能系數(shù)為0.2。修正后的草地單位面積生態(tài)價值為：

(3)

(3) 基于退化草地完全恢復(fù)的價值增益

生態(tài)恢復(fù)的最理想估計是將所有退化草地完全恢復(fù)。以2005年為起點，假設(shè)經(jīng)過一段時間的整治和管理，能夠使三江源區(qū)的輕、中、重度及重度以上退化草地全面恢復(fù)到未退化草地的水平，那么該區(qū)新增的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值總量為：

(4)

在現(xiàn)實條件下，生態(tài)保護和建設(shè)是一個循序漸進的過程。根據(jù)生態(tài)恢復(fù)措施的實施對象、實施規(guī)模、實施進度以及退化草地的恢復(fù)年限，計算生態(tài)恢復(fù)期內(nèi)三江源區(qū)新增的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值，公式如下：

(5)

某一生態(tài)恢復(fù)期內(nèi)，i類退化程度草地的單位面積價值增量的計算公式如下：

(6)

(7)

(8)

2.2 數(shù)據(jù)來源

本研究使用的數(shù)據(jù)及來源包括：(1) 土地利用/覆被數(shù)據(jù),2005年土地利用/覆被數(shù)據(jù)來源于中國資源與環(huán)境數(shù)據(jù)中心，分辨率為1km。(2) 遙感數(shù)據(jù),2005年NPP數(shù)據(jù)來源于美國蒙大拿大學(xué)森林學(xué)院工作組(TheNumericalTerradynamicSimulationGroup)提供的MOD17A3產(chǎn)品，分辨率為1km；2005年NDVI數(shù)據(jù)來源于“國際科學(xué)數(shù)據(jù)服務(wù)平臺”提供的MODIS月植被指數(shù)L3產(chǎn)品，分辨率為1km。(3)DEM數(shù)據(jù),DEM數(shù)據(jù)及其衍生的坡度數(shù)據(jù)來源于地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺(http://www.geodata.cn/Portal/index.jsp)，分辨率為1km。(4) 氣象數(shù)據(jù),2003—2007年三江源區(qū)16個氣象臺站的降水量和氣溫數(shù)據(jù)來源于中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)(http://cdc.cma.gov.cn/home.do)。(5) 土壤數(shù)據(jù),全國1∶100萬土壤類型分布圖來源于中國資源與環(huán)境數(shù)據(jù)中心。(6) 植被類型數(shù)據(jù).全國1∶100萬植被類型圖來源于中國資源與環(huán)境數(shù)據(jù)中心。(7) 其他數(shù)據(jù)：主要包括《中國物價年鑒》、《青海統(tǒng)計年鑒》和《青海草地資源》等。

3 結(jié)果與分析

3.1 草地退化面積及空間分布

通過對三江源區(qū)天然草地植被蓋度空間分布圖和2005年三江源區(qū)草地植被覆蓋度空間分布圖進行疊加，用2005年影像數(shù)據(jù)的各像元植被覆蓋減去天然草地植被覆蓋圖上對應(yīng)像元的覆蓋值，得到2005年三江源區(qū)草地退化的空間分布圖 (圖4)；利用ArcGIS9.3軟件進行統(tǒng)計，得到2005年三江源區(qū)不同退化程度草地的面積 (表2)。從統(tǒng)計結(jié)果來看 (表2)，2005年三江源區(qū)草地退化面積20.68×104km2，占全區(qū)草地總面積的85.58%，草地退化狀況以中、重度退化為主，其中，中度退化草地面積比例最高，占全區(qū)草地總面積的38.42%。從草地退化的空間分布狀況來看 (圖4)，未退化草地集中分布于東部和中南部地區(qū)，輕度退化草地面積較小，分散于唐古拉鄉(xiāng)、治多縣西部以及興?？h北部地區(qū)，中度退化草地的分布較廣，除澤庫縣和河南縣之外，其他各地均有較大面積分布，重度及重度以上退化草地集中分布于雜多縣、唐古拉鄉(xiāng)、稱多縣以及瑪多縣和達日縣的大部分地區(qū)。

圖4 2005年三江源區(qū)草地退化空間分布圖Fig.4 Spatial distribution of grassland degradation in the TRHR in 2005

表2 2005年三江源區(qū)草地退化面積統(tǒng)計表Table 2 Area of grassland degradation in the TRHR in 2005

3.2 不同退化程度草地的單位生態(tài)價值

圖5 2005年三江源區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量 Fig.5 Ecosystem services value of grassland in the TRHR in 2008

對三江源區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值各項指標(biāo)的評估表明 (圖5)：三江源區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值巨大，2005年水分調(diào)節(jié)、空氣質(zhì)量調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)和土壤保持價值分別為706.87×108元、8.56×108元、246.18×108元和106.81×108元 (包括保持土壤養(yǎng)分價值101.19×108元，減少廢棄土地價值0.62×108元，減少泥沙淤積價值5.00×108元)，共計1068.42×108元。2005年草地面積約占全區(qū)總面積的70%，其水分調(diào)節(jié)價值在四項生態(tài)服務(wù)價值總量中所占比例高達66.16%，再次印證了三江源區(qū)作為水源發(fā)源地在水量平衡、調(diào)節(jié)區(qū)域水分循環(huán)和改善水文狀況等方面做出的貢獻。結(jié)合專家咨詢法，引入生態(tài)功能系數(shù)，對三江源區(qū)未退化草地的平均單位生態(tài)價值進行修正，最終得到未退化、輕度退化、中度退化和重度及重度以上退化草地的單位面積生態(tài)價值(表3)。

3.3 生態(tài)補償量的確定

生態(tài)補償量主要通過生態(tài)恢復(fù)所產(chǎn)生的新增生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值來厘定。生態(tài)保護和建設(shè)活動實施前，三江源區(qū)輕、中、重度及重度以上退化草地的面積分別為25936 km2、92854 km2和88020 km2，利用公式(4)，計算得到三江源區(qū)基于所有退化草地完全恢復(fù)的生態(tài)補償總量為911.62×108元，其中，針對輕度退化草地完全恢復(fù)的補償量為38.75×108元，針對中度退化草地完全恢復(fù)的補償量為346.83×108元，針對重度以及重度以上退化草地完全恢復(fù)的補償量為526.04×108元。

表3 三江源區(qū)不同退化程度草地的單位生態(tài)價值Table 3 Unit ecosystem service values of different degraded grassland in the TRHR

趙新全等[18]通過試驗發(fā)現(xiàn)，三江源區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)一般經(jīng)過3—6a能夠得到基本恢復(fù)，其中，輕、中度退化草地在3—4a基本上能恢復(fù)到未退化前的水平，重度及重度以上退化草地的自然恢復(fù)能力很差，必須經(jīng)過6a或者更長的時間才能達到恢復(fù)植被的目的。在此，確定三江源區(qū)輕度退化草地恢復(fù)至未退化水平的a限為3a，中度退化草地恢復(fù)至輕度退化水平的年限為1a，重度退化草地恢復(fù)至中度退化水平的年限為4a，并將三江源區(qū)生態(tài)恢復(fù)過程大致分為4個階段：第1階段將中度退化草地恢復(fù)至輕度退化水平，時間為1a；第2階段將原輕、中度退化草地全部恢復(fù)至未退化水平，同時，將原重度及重度以上退化草地恢復(fù)至中度退化水平，時間為3a；第3階段將原重度及重度以上退化草地恢復(fù)至輕度退化水平，時間為1a；第4階段將原重度及重度以上退化草地全面恢復(fù)至未退化水平，時間為3a。根據(jù)公式(5) —(8)，計算得到不同恢復(fù)階段三江源區(qū)應(yīng)獲的補償金額(表4)：第1階段為270.34×108元，第2階段為312.51×108元，第3階段為197.26×108元，第4階段為131.51×108元。

4 討論

(1) 基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進行生態(tài)補償研究的首要問題，是弄清生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值與生態(tài)補償之間的關(guān)系。本文從經(jīng)濟學(xué)的角度出發(fā)，以外部性理論為基礎(chǔ)，闡述了生態(tài)補償?shù)淖罴蜒a償額應(yīng)該是由生態(tài)恢復(fù)所產(chǎn)生卻無法進入市場的新增生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值。許多學(xué)者亦將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值增量作為生態(tài)補償量測算的重要依據(jù)之一，例如，鐘瑜等[21]以鄱陽湖區(qū)為例，對退田還湖的新增游樂和科教價值、生物多樣性價值和降解污染物價值進行了量化研究，并以此作為補償?shù)纳舷蓿籜IONG等[22]在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值分類的基礎(chǔ)上，將旅游服務(wù)、吸收N服務(wù)和吸收CO2服務(wù)的價值增量作為洞庭湖濕地恢復(fù)補償?shù)纳舷蓿粡埪涑傻萚23]認(rèn)為，水源地保護的最高補償金額應(yīng)該等于因生態(tài)環(huán)境保護而增加的水資源價值量；楊光梅[24]根據(jù)草地退化狀況和謝高地等人[25]提出的草地單位面積生態(tài)價值，估算了內(nèi)蒙古錫林郭勒草原恢復(fù)和治理的生態(tài)服務(wù)價值增量，并將估算結(jié)果用作經(jīng)濟補償?shù)睦碚撓揞~。通過總結(jié)發(fā)現(xiàn)，以往研究雖然用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值增量來確定生態(tài)補償?shù)念~度，但在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值指標(biāo)的選取上存在很大的主觀性。本研究認(rèn)為，指標(biāo)選取應(yīng)該滿足生態(tài)補償?shù)难芯啃枰挥捎诂F(xiàn)有的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估的理論、框架和方法不直接以生態(tài)補償為目的，因此，在進行價值估算前，應(yīng)根據(jù)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的類型及功能特點，選取基于生態(tài)補償需求的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值指標(biāo)。另外，本文還對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的評估方法和價值增益的核算方法等問題逐一進行了分析和回答。在綜合考慮生態(tài)系統(tǒng)類型、植被覆蓋狀況以及氣候因子的時空差異的基礎(chǔ)上，運用RS、GIS技術(shù)和經(jīng)濟學(xué)方法，對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進行定量估算，有利于提高區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的估算精度。

表4 不同階段退化草地恢復(fù)的生態(tài)補償量Table 4 Amount of eco-compensation in different stages based on grassland restored in the TRHR

(2) 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值增益核算包含3個重要的步驟，一是判斷區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的退化狀況，二是設(shè)定區(qū)域生態(tài)保護和恢復(fù)的目標(biāo)，三是確定退化生態(tài)系統(tǒng)的單位面積生態(tài)價值。劉紀(jì)遠(yuǎn)等[26]在三江源區(qū)草地退化研究中，通過前后兩期遙感圖像色調(diào)和紋理特征的對比，分析了近30年來三江源區(qū)草地退化的時空特征。由于本研究設(shè)定的生態(tài)恢復(fù)目標(biāo)，不只是追溯到20世紀(jì)70年代的水平，而是恢復(fù)到自然狀態(tài)下的草地植被狀況，因此，主要對比了生態(tài)保護和建設(shè)活動實施前 (2005年) 的三江源區(qū)草地植被覆蓋和天然草地植被覆蓋狀況，退化草地的判讀標(biāo)準(zhǔn)和結(jié)果也與現(xiàn)有研究有所不同。在退化草地的單位面積生態(tài)價值估算中，本文考慮到，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的大小與土地利用類型、植被覆蓋度以及氣候等眾多因素緊密相關(guān)，而當(dāng)前的技術(shù)很難分離植被覆蓋要素和其他因素對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的貢獻，因而結(jié)合專家咨詢法，引入生態(tài)功能系數(shù)，對三江源區(qū)未退化草地的平均單位生態(tài)價值進行修正，以此來確定不同退化程度草地的單位面積生態(tài)價值。

(3) 生態(tài)補償量的確定將影響生態(tài)補償?shù)男Ч?，是生態(tài)補償研究的重要內(nèi)容。本研究結(jié)果顯示，三江源區(qū)基于退化草地完全恢復(fù)的最高補償量為911.61×108元。為了增強生態(tài)補償?shù)默F(xiàn)實有效性，可根據(jù)人們對生態(tài)價值的認(rèn)識水平、生態(tài)環(huán)境需求以及經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r，靈活調(diào)整生態(tài)恢復(fù)措施的規(guī)模、分布及實施進度，制定出不同層次的補償方案。此外，應(yīng)該提供的補償、能夠提供的補償與需要提供的補償之間存在一定差異，利用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值法計算得到的結(jié)果是應(yīng)該提供的補償額度，今后可結(jié)合生態(tài)保護和恢復(fù)的成本、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供求雙方的補償意愿以及需求方的補償能力等因素，對三者之間的關(guān)系做進一步探討。

5 結(jié)論

(1) 本文以外部性理論為基礎(chǔ)，闡述了生態(tài)補償?shù)淖罴蜒a償額應(yīng)該是由生態(tài)恢復(fù)所產(chǎn)生卻無法進入市場的新增生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值。通過分析發(fā)現(xiàn)，三江源區(qū)基于生態(tài)補償需求的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值主要由水分調(diào)節(jié)、空氣質(zhì)量調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)和土壤保持價值所組成；采用物質(zhì)量和價值量相結(jié)合的方法折合成貨幣形式，得到生態(tài)保護和建設(shè)活動實施前(2005年)的三江源區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值為1068.42×108元。

(2) 引入生態(tài)功能系數(shù)，對三江源區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進行修正，得到未退化草地的單位面積生態(tài)價值為74.70×104元/km2，輕度退化草地的單位面積生態(tài)價值為59.76×104元/km2，中度退化草地的單位面積生態(tài)價值為37.35×104元/km2，重度以及重度以上退化草地的單位面積生態(tài)價值為14.94×104元/km2。

(3) 依據(jù)三江源區(qū)草地退化現(xiàn)狀和生態(tài)恢復(fù)的目標(biāo)，推算出三江源區(qū)退化草地完全恢復(fù)的生態(tài)補償總量應(yīng)為911.62×108元，其中，針對輕度退化草地完全恢復(fù)的補償量為38.75×108元，針對中度退化草地完全恢復(fù)的補償量為346.83×108元，針對重度以及重度以上退化草地完全恢復(fù)的補償量為526.04×108元。

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Accounting for eco-compensation in the three-river headwaters region based on ecosystem service value

LAI Min1,2,3, WU Shaohong1,2,*, YIN Yunhe1,2, PAN Tao1,2

1InstituteofGeographicSciencesandNaturalResourcesResearch,ChineseAcademyofSciences,Beijing100101,China2KeyLaboratoryofLandSurfacePatternandSimulation,ChineseAcademyofSciences,Beijing100101,China3UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China

Eco-compensation plays an important role in the maintenance of national ecological security, strengthening environmental protection and improving people′s livelihood. Determiningthe amount and scope of eco-compensation is a difficult but important issue in eco-compensation research, attracting the attentions of the academic community in and abroad. This article provided an economic analysis to indicate that the added value of ecosystem services under ecological restoration should present the best evidence for defining the amount of eco-compensation. A case study for determining the amount of eco-compensation in the Three-River Headwaters Region (TRHR, China), using grassland restoration study, was provided for further analysis. Three essential steps for calculating the added value of ecosystem services are: (1) identifying the valuation indexes of grassland ecosystem services in the TRHR; (2) quantifying the per unit values associated with those service from different degraded grassland; and (3) summing the flux in those values as the area of each degraded grassland changes. For operational purposes, the classification of ecosystem services in the TRHR was identified along functional lines proposed by Millennium Ecosystem Assessment. The method identified the links between human welfare and services provided specifically by ecosystems. A series of grassland ecosystem services in the TRHR were grouped into four categories: supporting services, provisioning services, regulating services and cultural services. Among these four categories, supporting services differed from the other three categories as their impacts on people were either indirect or occurred over a significant time period. In contrast, changes in the other three categories had relatively direct and short-term impacts on human well-being. To avoid double counting, supporting services were not taken into account in the valuation of ecosystem services. Concurrently，provisioning and cultural services were not included in the valuation of ecosystem services in the TRHR because of the eco-compensation demand. Four types of ecosystem services including water regulation, air quality regulation, climate regulation and soil conservation were evaluated using remote sensing and geographic information system (GIS) technology, as well as ecological economic methods. The results showed that the total value of the four ecosystem services in the grassland ecosystem in the TRHR (2005) was 1068.42×108RMB before grassland restoration, including water regulation at 706.87×108RMB, air quality regulation at 8.56×108RMB, climate regulation at 246.18×108RMB and soil conservation at 106.81×108RMB. In consultation with experts, a modified coefficient for the average value per unit area according to grassland degradation degree in the TRHR was generated. With the modified coefficient, the average value per unit area of non-degraded grassland, mild degraded grassland, moderate degraded grassland, heavy and severe grassland was estimated at 74.70×104RMB /km2, 59.76×104RMB /km2, 37.35×104RMB /km2and 14.94×104RMB /km2, respectively. In view of the current status of degraded grassland in the TRHR, the amount of eco-compensation would be 911.62×108RMB during a 8-year period of grassland restoration. This compensation scheme was grouped into four phases: Stage one, 38.75×108RMB; Stage two, 312.51×108RMB; Stage three, 197.26×108RMB; Stage four, 131.51×108RMB. The research results can effectively inform the decision making process for regional sustainable management in the TRHR.

eco-compensation; ecosystem service value; eco-compensation amount; the Three-River Headwaters Region

國家自然科學(xué)基金青年項目(41301092)

2013- 03- 29;

日期:2014- 03- 25

10.5846/stxb201303290553

*通訊作者Corresponding author.E-mail: wush@igsnrr.ac.cn

賴敏，吳紹洪，尹云鶴，潘韜.三江源區(qū)基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的生態(tài)補償額度.生態(tài)學(xué)報,2015,35(2):227- 236.

Lai M, Wu S H, Yin Y H, Pan T.Accounting for eco-compensation in the three-river headwaters region based on ecosystem service value.Acta Ecologica Sinica,2015,35(2):227- 236.