孟靈芳, 徐 慧,劉 翠

(河海大學(xué)水文水資源學(xué)院,江蘇 南京 210098)

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高郵湖保護(hù)與開發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)學(xué)臨界

孟靈芳, 徐 慧,劉 翠

(河海大學(xué)水文水資源學(xué)院,江蘇 南京 210098)

湖泊保護(hù)與開發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)學(xué)臨界是指在不過度破壞湖泊生態(tài)服務(wù)功能的前提下,湖泊所能開發(fā)利用的最大規(guī)模。湖泊保護(hù)與開發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)學(xué)準(zhǔn)則是湖泊開發(fā)利用后產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益以及與其利用功能完全相容的生態(tài)服務(wù)功能效益之和必須大于等于與利用功能不相容或有條件相容的生態(tài)服務(wù)功能的效益之和。高郵湖的主要開發(fā)利用方式為水產(chǎn)養(yǎng)殖,其中與水產(chǎn)養(yǎng)殖不相容的生態(tài)服務(wù)功能為水質(zhì)凈化,而蓄供水、行洪排澇、生物多樣性的維持和科研文化教育等功能與其有條件相容,固碳釋氧和蒸騰吸熱的功能則與其完全相容。計(jì)算得出,2009年高郵湖水產(chǎn)養(yǎng)殖的經(jīng)濟(jì)效益為35 062元/hm2,高郵湖水產(chǎn)養(yǎng)殖的經(jīng)濟(jì)學(xué)臨界為-2 425元/hm2,表明2009年高郵湖開發(fā)利用超出其開發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)學(xué)臨界,屬于過度開發(fā)。

湖泊保護(hù)與開發(fā)利用;生態(tài)服務(wù)功能;經(jīng)濟(jì)學(xué)臨界;高郵湖

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,湖泊被不斷地開發(fā)利用,湖泊生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞,其生態(tài)服務(wù)功能慢慢減弱甚至消失。若一味地追求眼前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展而過度開發(fā)利用湖泊生態(tài)系統(tǒng),必將對(duì)今后人類的生存發(fā)展帶來不良影響;若過度注重保護(hù)忽視開發(fā)又無法滿足當(dāng)今社會(huì)的需求。因此,我們需要在湖泊保護(hù)與開發(fā)利用間找到一個(gè)平衡點(diǎn),滿足現(xiàn)代社會(huì)在自然資源和環(huán)境開發(fā)方面的可持續(xù)發(fā)展要求,達(dá)到社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和湖泊生態(tài)保護(hù)雙贏的局面。

自20世紀(jì)90年代Costanza等[1]在《Nature》發(fā)表了有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的分類及其價(jià)值計(jì)算方法的文章后,國內(nèi)外掀起了對(duì)此相關(guān)課題的關(guān)注熱潮。Beaumon等[2]對(duì)海洋的生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性所提供的服務(wù)功能價(jià)值進(jìn)行了評(píng)估,得出海洋資源能滿足社會(huì)需求。潘文斌[3]、張修峰等[4]先后對(duì)湖北保安湖、肇慶仙女湖的生態(tài)系統(tǒng)資產(chǎn)進(jìn)行了評(píng)估。而對(duì)生態(tài)系統(tǒng)開發(fā)程度的相關(guān)研究,國內(nèi)外學(xué)者大多從環(huán)境容量的角度來判斷。Burn等[5]用不確定分析方法計(jì)算了排污口允許排放量,陳丁江等[6]對(duì)長樂江的總氮水環(huán)境容量進(jìn)行了不確定性分析。從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度判斷開發(fā)利用是否過度的研究很少,徐慧等[7]對(duì)寶應(yīng)湖圍網(wǎng)養(yǎng)蟹的利用與保護(hù)臨界的經(jīng)濟(jì)學(xué)準(zhǔn)則進(jìn)行了詳細(xì)分析,得出寶應(yīng)湖開發(fā)符合經(jīng)濟(jì)學(xué)臨界,開發(fā)效率較高。

高郵湖占地面積780 km2,在我國眾多的淡水湖泊中排位第六,在其流域周邊城市的發(fā)展過程中發(fā)揮了極其顯著的生態(tài)服務(wù)功能。為了更好地保護(hù)湖泊生態(tài)系統(tǒng),避免湖泊生態(tài)服務(wù)功能減弱甚至消失,通過開展高郵湖生態(tài)服務(wù)功能的定量評(píng)估及其經(jīng)濟(jì)學(xué)臨界的確定,可以增強(qiáng)人們對(duì)湖泊的保護(hù)意識(shí),實(shí)現(xiàn)高郵湖流域社會(huì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)的協(xié)同共進(jìn)。筆者綜合運(yùn)用水文學(xué)、生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)等方法,對(duì)高郵湖保護(hù)與開發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)學(xué)臨界進(jìn)行全面系統(tǒng)的定量評(píng)估,以期為高郵湖的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究方法

1.1 湖泊保護(hù)與開發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)學(xué)臨界的內(nèi)涵及準(zhǔn)則

湖泊保護(hù)與開發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)學(xué)臨界是指,在不過度破壞湖泊生態(tài)服務(wù)功能的情況下,湖泊所能開發(fā)利用的最大規(guī)模,是保護(hù)與開發(fā)利用的最佳結(jié)合點(diǎn)。湖泊開發(fā)利用與保護(hù)的經(jīng)濟(jì)學(xué)臨界是湖泊開發(fā)利用后總效益不下降,即湖泊開發(fā)利用后產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益和與利用功能相容的生態(tài)服務(wù)效益之和必須大于等于與利用功能不相容或有條件相容的生態(tài)服務(wù)功能的效益。

湖泊開發(fā)利用前總的生態(tài)服務(wù)功能效益為

E0=SE1+SE2

湖泊開發(fā)利用后的生態(tài)服務(wù)功能效益為

Eh=sP+SE1+(S-s)E2

則判斷湖泊保護(hù)與開發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)學(xué)臨界的公式為

(1)

式中:ΔE為湖泊保護(hù)與開發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)學(xué)臨界,元/a;P為湖泊某一開發(fā)利用功能的經(jīng)濟(jì)效益,元/(hm2·a);E1為與開發(fā)利用功能完全相容的服務(wù)功能價(jià)值之和,元/(hm2·a);E2為與開發(fā)利用功能不相容或有條件相容的服務(wù)功能價(jià)值之和,元/(hm2·a);s為開發(fā)利用面積,hm2;S為湖泊總面積,hm2。

湖泊保護(hù)與開發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)學(xué)臨界的判斷準(zhǔn)則為:當(dāng)ΔE>0時(shí),表明湖泊開發(fā)利用符合經(jīng)濟(jì)學(xué)準(zhǔn)則要求,開發(fā)利用效率較高;ΔE=0時(shí),表明此時(shí)產(chǎn)生的效益與造成的損失相當(dāng),湖泊處于保護(hù)與開發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)學(xué)臨界;當(dāng)ΔE<0時(shí),表明湖泊資源利用不符合開發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)學(xué)準(zhǔn)則,不適宜某項(xiàng)功能的開發(fā)利用[7]。

1.2 湖泊生態(tài)服務(wù)功能相容性分析的理論基礎(chǔ)

表1 湖泊各類生態(tài)服務(wù)功能之間相容性分析

注：☆完全相容；◎有條件相容；◆基本不相容。

湖泊資源具有多種服務(wù)功能,各功能之間相互聯(lián)系、相互影響共同發(fā)揮作用。根據(jù)人類開發(fā)利用湖泊功能與湖泊其他服務(wù)功能間的相容性特點(diǎn)進(jìn)行相容性分析,得出結(jié)果判斷如表1所示。如果兩種功能在通常情況下能完全獨(dú)立地發(fā)揮自己的作用,則認(rèn)為這兩種功能基本相容;如果兩種功能通常條件下完全對(duì)立,即使用一種功能會(huì)導(dǎo)致另一種功能消失,則認(rèn)為這兩種功能基本不相容;如果這兩種功能在一定條件下相容,則認(rèn)為這兩種功能是有條件相容,即在一定條件下兩種功能的使用互不影響,超出條件范圍則屬于基本不相容。

1.3 湖泊生態(tài)服務(wù)功能經(jīng)濟(jì)價(jià)值評(píng)估方法

湖泊生態(tài)服務(wù)功能包括物質(zhì)生產(chǎn)、供水、蓄水、固碳釋氧、蒸騰吸熱、水質(zhì)凈化、行洪排澇、生物多樣性維持、科研文化教育等功能。本文所采用的各生態(tài)服務(wù)功能經(jīng)濟(jì)價(jià)值評(píng)估方法分別闡述如下。

1.3.1 物質(zhì)生產(chǎn)功能價(jià)值

物質(zhì)生產(chǎn)功能價(jià)值采用市場價(jià)值法,計(jì)算公式為

(2)

式中:V1為物質(zhì)生產(chǎn)功能價(jià)值,元/a;Ui為第i類物質(zhì)產(chǎn)量,t;Pi為第i類物質(zhì)的市場價(jià)格,元/t。

1.3.2 供水功能價(jià)值

供水功能價(jià)值采用市場價(jià)值法,計(jì)算公式為

(3)

式中:V2為供水功能價(jià)值,元/a;Ai為第i種用途的水量,t;Pi為第i種用途水的市場價(jià)格,元/t。

1.3.3 蓄水功能價(jià)值

蓄水功能價(jià)值采用影子工程法,計(jì)算公式為

(4)

式中:V3為蓄水功能價(jià)值,元/a;Q為蓄水量,m3;P為單位體積庫容建設(shè)成本,元/m3。蓄水量庫容成本以全國水庫建設(shè)投資計(jì)算,每建設(shè)1 m3庫容需年投入成本0.67元(1990年不變價(jià)格)[8]。

1.3.4 固碳釋氧功能價(jià)值

固碳釋氧功能價(jià)值采用影子工程法,計(jì)算公式為

(5)

式中:V4為固碳釋氧功能價(jià)值,元/a;D為固定CO2或釋放O2的量,t;P為固定CO2或釋放O2的影子價(jià)格,元/t。湖泊水生植被的固碳價(jià)值采用中國造林成本250元/t和國際碳稅標(biāo)準(zhǔn)的平均值770元/t兩種方法得到的平均值[9-10];湖泊水生植被的釋氧價(jià)值取造林成本法352.93元/t和工業(yè)制氧法400元/t[11]兩種方法的平均值。

1.3.5 蒸騰吸熱功能價(jià)值

蒸騰吸熱功能價(jià)值采用等效替代法,用電能等效替代夏季湖泊吸收的熱能,計(jì)算公式為

(6)

式中:V5為蒸騰吸熱功能價(jià)值,元/a;C為水的比熱容,J/(kg·℃);Mi為湖泊月蒸發(fā)量乘以水面積得到的蒸發(fā),m3;ΔTi為湖泊水體與低周圍環(huán)境的溫度差值,℃;P為居民用電市場價(jià)格,元/(kW·h)。

1.3.6 水質(zhì)凈化功能價(jià)值

水質(zhì)凈化功能價(jià)值采用污染防治成本替代,以去除水體中的污染物所需的費(fèi)用估算湖泊生態(tài)系統(tǒng)水質(zhì)凈化價(jià)值。計(jì)算公式為

(7)

式中:V6為湖泊水質(zhì)凈化功能價(jià)值,元/a;Mi為湖泊凈化第i種污染物含量,t;Pi為第i種污染物單位處理成本,元/t。

1.3.7 行洪排澇功能價(jià)值

行洪排澇功能價(jià)值采用影子工程法,計(jì)算公式為

(8)

式中:V7為蓄水或行洪排澇價(jià)值,元/a;Q為蓄水量或汛期湖泊行洪量,m3;P為單位體積庫容建設(shè)成本,0.67元/m3。

1.3.8 生物多樣性維持功能價(jià)值

生物多樣性維持功能價(jià)值采用成果參照法,計(jì)算公式為

(9)

式中:Wi為第i年的單位面積生物多樣性維持價(jià)值,元/a;fi為社會(huì)折現(xiàn)率,采用2006年國家發(fā)展與改革委員會(huì)、原建設(shè)部發(fā)布的《建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法與參數(shù)(第三版)》中規(guī)定的社會(huì)折現(xiàn)率8%。參照謝高地等[12]2003年的研究成果,湖泊濕地生物多樣性維護(hù)的服務(wù)功能價(jià)值量為2 212元/(hm2·a),則W2003為2 212元/hm2。

1.3.9 科研文化教育功能價(jià)值

科研文化教育功能價(jià)值采用成果參照法,計(jì)算公式為

(10)

式中:Ei為第i年的單位面積科研文化價(jià)值,元/a;fi含義同式(9),取陳仲新等[13]研究得出的我國單位面積濕地生態(tài)系統(tǒng)的平均科研價(jià)值382元/hm2和Costanza等[1]對(duì)全球濕地生態(tài)系統(tǒng)科研文化功能價(jià)值861美元/hm2的平均值3 897.8元/hm2進(jìn)行估算,E2002=3 897.8元/hm2。

2 結(jié)果與分析

2.1 高郵湖概況

高郵湖位于江蘇省和安徽省的交界,跨高郵、寶應(yīng)、金湖和天長四地,向北連通洪澤湖水系,向南接入長江水系,水域占地面積780 km2。2013年高郵湖全湖及各生態(tài)分區(qū)營養(yǎng)化狀態(tài)基本穩(wěn)定,除開發(fā)利用控制區(qū)第4季度為中營養(yǎng)外,其余均為輕度富營養(yǎng)化,其營養(yǎng)化指數(shù)介于48.8～56.2之間。

2.2 高郵湖生態(tài)服務(wù)功能相容性分析

高郵湖水產(chǎn)資源豐富,其最重要的開發(fā)利用方式為水產(chǎn)養(yǎng)殖。從水產(chǎn)養(yǎng)殖與各生態(tài)服務(wù)功能的相容性關(guān)系可以發(fā)現(xiàn),與水產(chǎn)養(yǎng)殖基本不相容的生態(tài)服務(wù)功能為水質(zhì)凈化;與水產(chǎn)養(yǎng)殖有條件相容的生態(tài)服務(wù)功能為供水、蓄水、行洪排澇、科研文化教育、生物多樣性維持功能;與水產(chǎn)養(yǎng)殖完全相容的生態(tài)服務(wù)功能為固碳釋氧、蒸騰吸熱。

2.3 高郵湖生態(tài)服務(wù)功能經(jīng)濟(jì)價(jià)值

按照湖泊保護(hù)與開發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)學(xué)準(zhǔn)則評(píng)判的原理,本文僅評(píng)價(jià)與高郵湖水產(chǎn)養(yǎng)殖不相容或有條件相容的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的價(jià)值,即:物質(zhì)生產(chǎn)、供水、蓄水、行洪排澇、凈化水質(zhì)、科研文化教育功能和生物多樣性維持功能。

2.3.1 物質(zhì)生產(chǎn)功能價(jià)值

據(jù)漁業(yè)部門的2009年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),高郵湖水產(chǎn)養(yǎng)殖面積為19 320 hm2。蟹平均產(chǎn)量375～450 kg/hm2,取均值412.5 kg/hm2,蟹的市場價(jià)格在60～110元/kg,取均價(jià)85元/kg,則養(yǎng)殖的年凈經(jīng)濟(jì)效益為6.77億元。由于蓮藕、芡實(shí)等水生植物的種植面積和產(chǎn)量不固定,故不做評(píng)價(jià)。

2.3.2 供水功能價(jià)值

據(jù)高郵湖相關(guān)測站水文資料,2009年高郵湖出入水量分別為25.52億m3和34.04億m3,年降水量和蒸發(fā)量分別為1 048 mm和616 mm,則高郵湖可供水量為11.32億m3。根據(jù)2012年《江蘇省水資源公報(bào)》,農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)、居民生活用水分別占全省用水消耗總量的72.9%、5.1%、4.9%,參考該比例,得到高郵湖農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水、生活用水量分別為8.25億m3、0.58億m3、0.55億m3。其水價(jià)采用揚(yáng)州市區(qū)水價(jià),居民生活用水水價(jià)為2.77元/m3,工業(yè)生產(chǎn)用水水價(jià)為3.53元/m3,農(nóng)業(yè)用水實(shí)際水費(fèi)暫免征收,但研究以0.2元/m3的水資源費(fèi)作為水價(jià),高郵湖供水價(jià)值為5.22億元。

2.3.3 蓄水功能價(jià)值

2009年高郵湖最低水位為5.55 m,對(duì)應(yīng)蓄水容積為10.04億m3,最高水位為6.21 m,對(duì)應(yīng)蓄水容積為14.85億m3;則高郵湖2009年蓄水量為4.81億m3,蓄水功能價(jià)值為3.227 7億元。

2.3.4 行洪排澇功能價(jià)值

2009年汛期(5—10月)各河入、出高郵湖水量分別為30.21億m3、19.05億m3,即高郵湖行洪量為19.05億m3,高郵湖行洪排澇價(jià)值為12.763 5億元。

2.3.5 水質(zhì)凈化功能價(jià)值

根據(jù)相關(guān)研究,2009年隨徑流入高郵湖的總氮、總磷分別為3 792 t、199.6 t,另有水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)業(yè)面源等帶來的污染負(fù)荷。研究顯示,江蘇省湖泊污染中的營養(yǎng)源主要來自于入湖河流,從河流進(jìn)入湖泊水體的污染成分可占到 50% 以上[14]。因此,2009年入湖總氮、總磷總量分別為7 584 t、399.2 t。出高郵湖的總氮、總磷分別為2 487 t、222.4 t,則高郵湖對(duì)總氮、總磷的截留量分別為5 097 t、176.8 t。

單位污染物凈化價(jià)值以總氮1.5元/kg,總磷2.5元/kg計(jì)[15],得到高郵湖水質(zhì)凈化價(jià)值為0.080 9億元。

2.3.6 科研文化教育功能價(jià)值

由公式(10)可推算出2009年高郵湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)科研教育價(jià)值為5.21億元。

2.3.7 生物多樣性維持功能

由公式(9)可推算出2009年高郵湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性維持價(jià)值為2.74億元。

2.4 高郵湖保護(hù)與開發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)學(xué)臨界

根據(jù)湖泊保護(hù)與開發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)學(xué)準(zhǔn)則研究方法,估算高郵湖水產(chǎn)養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)學(xué)臨界并做出評(píng)判。為了便于比較,所有估算均以1 hm2作為面積單位、1年作為時(shí)間單位計(jì)算。按公式(1)計(jì)算,結(jié)果見表2,表中“-”號(hào)表示與水產(chǎn)養(yǎng)殖不相容或有條件相容的價(jià)值。

表2 2009年高郵湖水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)生態(tài)服務(wù)效益經(jīng)濟(jì)學(xué)準(zhǔn)則計(jì)算 元/hm2

研究得出,2009年高郵湖水產(chǎn)養(yǎng)殖這一生態(tài)服務(wù)功能的效益為35 062元/hm2,高郵湖水產(chǎn)養(yǎng)殖的保護(hù)與開發(fā)利用經(jīng)濟(jì)學(xué)臨界為-2 425元/hm2,超過經(jīng)濟(jì)學(xué)臨界的標(biāo)準(zhǔn),表明2009年高郵湖開發(fā)利用超出其開發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)學(xué)臨界,屬于過度開發(fā)。其中,水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)行洪排澇服務(wù)功能價(jià)值的影響最大,供水次之,而高郵湖作為淮河入江水道行洪道和周邊城市的天然水源地,在水產(chǎn)養(yǎng)殖開發(fā)過程中應(yīng)著重保護(hù)其行洪排澇和供水的功能,合理規(guī)劃水產(chǎn)養(yǎng)殖的面積與分布等,使高郵湖達(dá)到保護(hù)與開發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)學(xué)臨界的標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié) 語

通過各類服務(wù)功能參數(shù)及其對(duì)應(yīng)的單位均價(jià),并結(jié)合經(jīng)濟(jì)學(xué)臨界的計(jì)算方法,得到高郵湖水產(chǎn)養(yǎng)殖的經(jīng)濟(jì)學(xué)臨界為-2 425元/(hm2·a),分析得出高郵湖開發(fā)利用超出其開發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)學(xué)臨界,屬于過度開度。因此,要采取加強(qiáng)湖泊生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)及減少湖泊開發(fā)利用的措施,加強(qiáng)對(duì)本地水資源的保護(hù),在保障高郵湖水資源供給的同時(shí),提高水資源利用率;把高郵湖調(diào)蓄功能與城市防洪體系相結(jié)合;加強(qiáng)高郵湖流域污染控制,保護(hù)高郵湖水環(huán)境;政府有關(guān)部門需制定和完善水環(huán)境、水生態(tài)保護(hù)方面的政策與法規(guī)。

湖泊保護(hù)與開發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)學(xué)臨界是以貨幣化評(píng)估與成本效益分析為基礎(chǔ)的,雖然考慮了各生態(tài)服務(wù)功能間的相容性關(guān)系,使得評(píng)估結(jié)果比傳統(tǒng)的成本效益分析更為全面、準(zhǔn)確,但是在面對(duì)湖泊生態(tài)保護(hù)與人類發(fā)展需求日益緊張的關(guān)系時(shí),經(jīng)濟(jì)學(xué)臨界的研究還需進(jìn)一步加強(qiáng),除了探索更加精確的生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)估方法外,還要考慮生態(tài)服務(wù)功能相容性的相關(guān)系數(shù),結(jié)合生態(tài)保護(hù)和社會(huì)發(fā)展的角度進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

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江蘇省水利科技基金(2013044;2014024)

孟靈芳(1992—),女,江蘇無錫人,碩士研究生,主要從事生態(tài)水環(huán)境研究。E-mail:814771874@qq.com

10.3880/j.issn.1003-9511.2015.06.003

F407.9

A

1003-9511(2015)06-0014-04

2015-06-15 編輯：陳玉國)