甘 爽,肖 玉,*,徐 潔,3,王洋洋,余付勤,謝高地

1 中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所, 北京 100101 2 中國(guó)科學(xué)院大學(xué), 北京 100049 3 北京林業(yè)大學(xué)自然保護(hù)區(qū)學(xué)院, 北京 100083

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展,在經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)的同時(shí),生態(tài)環(huán)境遭到了嚴(yán)重的破壞,我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展受到了極大的阻礙。為了改善我國(guó)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量,形成環(huán)境友好型的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展,我國(guó)于2010年正式發(fā)布了《全國(guó)主體功能區(qū)規(guī)劃》,在空間上劃分出重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)作為生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重點(diǎn)對(duì)象。從2008年開(kāi)始,國(guó)家通過(guò)轉(zhuǎn)移支付向重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)累計(jì)投入了4431億元,用于進(jìn)行重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)生態(tài)建設(shè)與民生改善。工程實(shí)施以來(lái),重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量確實(shí)有所改善[1-2],也有大量民生工程建設(shè)并投入使用。合理評(píng)估重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)政策實(shí)施效益,將為持續(xù)推進(jìn)該項(xiàng)政策提供重要的科學(xué)支撐。

生態(tài)工程效益的綜合評(píng)價(jià)往往以效益研究為基礎(chǔ),主要包括生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益三個(gè)方面。國(guó)外生態(tài)工程評(píng)價(jià)研究的典型代表是以美國(guó)“保護(hù)性?xún)?chǔ)備計(jì)劃”( Conservation Reserve Program,CRP)工程展開(kāi)的[3-7]。經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益評(píng)價(jià)的研究主要通過(guò)將工程產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益進(jìn)行價(jià)值化,以貨幣的形式來(lái)衡量生態(tài)工程效益的多少。Young等利用成本和收益比較的方法估計(jì)CRP工程的社會(huì)效益為 34—100 億美元[3]。Feather等利用隨機(jī)效應(yīng)模型對(duì)CRP工程進(jìn)行評(píng)價(jià),通過(guò)定量化分析,評(píng)判政策實(shí)施的合理性并計(jì)算出該項(xiàng)目產(chǎn)生的旅游收益大約為3958萬(wàn)美元[4]。Johnson等利用費(fèi)用效益分析的方法對(duì)CRP工程進(jìn)行評(píng)價(jià),指出十年周期內(nèi)每支付1311美元,就能產(chǎn)生1710—6401美元的效益,證明了該工程的合理性[5]。生態(tài)效益的評(píng)價(jià)則主要對(duì)生態(tài)工程實(shí)施區(qū)域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)的變化狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。Dunn等通過(guò)對(duì)CRP工程的生態(tài)效益進(jìn)行評(píng)價(jià),指出CRP工程能夠改變景觀破碎化、維護(hù)區(qū)域生態(tài)多樣性、創(chuàng)造野生動(dòng)物棲息地以及改變區(qū)域碳通量[6]。Karlen等通過(guò)對(duì)比CRP工程實(shí)施區(qū)域與未實(shí)施區(qū)域的土壤質(zhì)量指標(biāo)值,對(duì)工程的生態(tài)效益進(jìn)行評(píng)價(jià)[7]。除了對(duì)CRP工程效益的評(píng)價(jià)之外,國(guó)際上還有很多學(xué)者對(duì)愛(ài)爾蘭“農(nóng)村環(huán)境保護(hù)計(jì)劃”(Rural Environment Protection Scheme,REPS)[8]、“生態(tài)系統(tǒng)支付項(xiàng)目”(Payments for Ecosystem Services,PES)[9]等生態(tài)工程進(jìn)行效益評(píng)價(jià)?？傮w來(lái)看,國(guó)外針對(duì)生態(tài)恢復(fù)工程的研究開(kāi)始較早,尤其是針對(duì)CRP項(xiàng)目的研究,主要集中在20世紀(jì)90年代到2000年前后。這些研究在對(duì)生態(tài)工程經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的評(píng)價(jià)上有著成熟的評(píng)價(jià)體系和研究方法,為國(guó)內(nèi)生態(tài)恢復(fù)項(xiàng)目的評(píng)估提供了很好的借鑒,但是國(guó)外對(duì)生態(tài)工程生態(tài)效益的評(píng)價(jià)只局限于對(duì)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與質(zhì)量的評(píng)價(jià),缺少對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的評(píng)價(jià)。

我國(guó)對(duì)于生態(tài)工程評(píng)價(jià)的研究主要包括生態(tài)效益評(píng)價(jià)和綜合效益評(píng)價(jià)兩個(gè)方面。生態(tài)效益評(píng)價(jià)主要是對(duì)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、質(zhì)量變化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力及服務(wù)價(jià)值進(jìn)行評(píng)價(jià)。賴(lài)亞飛等利用市場(chǎng)價(jià)值法、影子工程法和機(jī)會(huì)成本法等方法核算出吳旗縣退耕還林6年來(lái)生態(tài)效益的總價(jià)值為24.8×108元[10]。黃麟等從生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、質(zhì)量以及核心服務(wù)三個(gè)方面對(duì)各類(lèi)國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)進(jìn)行評(píng)價(jià),證明了國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)的生態(tài)環(huán)境狀況整體有所改善[11]。何興元等利用遙感數(shù)據(jù),從濕地結(jié)構(gòu)、生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量以及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力等方面對(duì)三江平原濕地保護(hù)工程的實(shí)施成效進(jìn)行評(píng)價(jià)[12]。劉國(guó)彬等通過(guò)對(duì)土地利用類(lèi)型變化、土壤侵蝕動(dòng)態(tài)變化和輸沙量動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行分析與評(píng)估,全面評(píng)價(jià)黃土高原地區(qū)生態(tài)工程的生態(tài)成效[13]。綜合效益評(píng)價(jià)主要是從生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)三個(gè)方面構(gòu)建綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,確定各指標(biāo)權(quán)重,進(jìn)而通過(guò)對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行評(píng)分實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)工程綜合效益的評(píng)價(jià)。宋富強(qiáng)等從生態(tài)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)2個(gè)層次中選取28個(gè)指標(biāo)因子,建立退耕還林綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,對(duì)黃土高原地區(qū)退耕還林工程進(jìn)行評(píng)價(jià)[14]。馬海云等通過(guò)構(gòu)建小尺度退耕還林還草工程綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,定量評(píng)估了榆中縣韋營(yíng)鄉(xiāng)退耕還林還草工程的綜合效益[15]。目前我國(guó)對(duì)生態(tài)工程綜合效益的評(píng)價(jià)研究中,經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益只是根據(jù)指標(biāo)權(quán)重對(duì)各經(jīng)濟(jì)社會(huì)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)分來(lái)確定的,該方法無(wú)法體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)和社會(huì)指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化。當(dāng)前我國(guó)缺少利用費(fèi)用效益分析方法評(píng)價(jià)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)指標(biāo)的研究。

呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)是我國(guó)防風(fēng)固沙型重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū),是我國(guó)重要的生態(tài)屏障,該區(qū)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)的建設(shè)對(duì)我國(guó)北方生態(tài)安全起到至關(guān)重要的作用。本文將以呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)為例,通過(guò)走訪當(dāng)?shù)卣鞑块T(mén)收集相關(guān)數(shù)據(jù)資料對(duì)該功能區(qū)工程的實(shí)施情況及其費(fèi)用投入情況進(jìn)行整理分析,基于遙感和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)功能區(qū)建設(shè)產(chǎn)生的生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,綜合功能區(qū)建設(shè)效益和費(fèi)用來(lái)評(píng)價(jià)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的貢獻(xiàn),進(jìn)而對(duì)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)介紹

呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)位于內(nèi)蒙古高原東北部(圖1)。該區(qū)包括內(nèi)蒙古自治區(qū)的新巴爾虎左旗和新巴爾虎右旗。地形西高東低,屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候,年平均氣溫在-2.5—0℃,年降水量250—380 mm。地表土層主要為沙質(zhì)栗鈣土,土地覆被類(lèi)型以草地為主,新巴爾虎左旗中部有大面積沙地分布(圖1)。土地總面積4.64萬(wàn)km2,草原總面積4.06萬(wàn)km2,占土地總面積的87.5%。2015年總?cè)丝?.7萬(wàn)人,牧業(yè)人口3.4萬(wàn)人。

2010年,呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)被設(shè)立為第一批國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)。該功能區(qū)主要存在草場(chǎng)退化、沙化嚴(yán)重、經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)落后以及基礎(chǔ)設(shè)施薄弱等問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題,該重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)結(jié)合其他生態(tài)建設(shè)工程,在生態(tài)上實(shí)施了天然草原退牧還草工程、草原生態(tài)補(bǔ)獎(jiǎng)?wù)?、沙地治理工程、森林生態(tài)效益補(bǔ)償工程等一系列生態(tài)工程；經(jīng)濟(jì)上,推動(dòng)畜牧業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí),發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì),加快發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)；社會(huì)上,不斷擴(kuò)大民生投入,促進(jìn)人民生活水平的改善。

圖1 呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)區(qū)位及土地利用類(lèi)型圖Fig.1 Location and land cover type map of Hulunbuir grassland meadow ecological function area

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

2010年和2015年全國(guó)土地利用/覆被數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn),空間分辨率為1 km×1 km。2010年和2015年歸一化植被指數(shù)(Normalized Difference Vegetation Index,簡(jiǎn)稱(chēng)NDVI)數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn),空間分辨率為1 km×1 km。2010年和2015年20—20時(shí)累計(jì)降水量、日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫、平均風(fēng)速、日照時(shí)數(shù)和平均相對(duì)濕度等氣象數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(http://data.cma.cn)。社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)以及呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)相關(guān)投入數(shù)據(jù)來(lái)源于2010—2015年《呼倫貝爾市統(tǒng)計(jì)年鑒》、《新巴爾虎左旗統(tǒng)計(jì)年鑒》、《新巴爾虎右旗統(tǒng)計(jì)年鑒》以及新巴爾虎左旗和新巴爾虎右旗政府網(wǎng)(http://www.xzq.gov.cn/和http://www.xbehyq.gov.cn /main/index.jsp)。2018年8月6日—8月10日開(kāi)展了研究區(qū)實(shí)地調(diào)研,走訪呼倫貝爾市發(fā)展與改革委員會(huì)、新巴爾虎左旗發(fā)展和改革局以及新巴爾虎右旗發(fā)展和改革局,收集了研究區(qū)的重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)轉(zhuǎn)移支付資金以及生態(tài)建設(shè)、農(nóng)林牧漁業(yè)、旅游業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生與教育等行業(yè)投入數(shù)據(jù)。

1.3 研究方法

重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)工程由退牧還草、沙地治理和草原生態(tài)補(bǔ)獎(jiǎng)等多個(gè)生態(tài)項(xiàng)目以及經(jīng)濟(jì)和社會(huì)民生工程構(gòu)成。這些工程開(kāi)始實(shí)施和截止的具體月份各不相同且難以確定,同時(shí)各項(xiàng)工程產(chǎn)生效益的時(shí)間也不盡相同,因此很難計(jì)算工程實(shí)施當(dāng)年的效益。故本研究暫不考慮重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)政策實(shí)施當(dāng)年的效益,而核算其第二年以后某段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的效益。本研究在計(jì)算2010—2014年呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)投入費(fèi)用與2011—2015年產(chǎn)生的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益基礎(chǔ)上,通過(guò)計(jì)算效益-費(fèi)用比來(lái)衡量其實(shí)施的經(jīng)濟(jì)性及合理性。

1.3.12010—2014年重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)費(fèi)用

費(fèi)用即為某個(gè)時(shí)間段內(nèi)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)轉(zhuǎn)移支付經(jīng)費(fèi)：

(1)

式中,Cet為重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)轉(zhuǎn)移支付經(jīng)費(fèi)；Ceti為第i年重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)轉(zhuǎn)移支付費(fèi)用；i為轉(zhuǎn)移支付年份,取值為2010、2011、2012、2013、2014。

1.3.22011—2015年重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)效益

(1)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)對(duì)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益產(chǎn)生的貢獻(xiàn)率

重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)是一項(xiàng)特殊的生態(tài)工程,國(guó)家通過(guò)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)轉(zhuǎn)移支付對(duì)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)生態(tài)建設(shè)、農(nóng)林牧漁業(yè)、旅游業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生與教育等相關(guān)領(lǐng)域行業(yè)進(jìn)行資助,鼓勵(lì)和督促重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)增加植被覆蓋度、增加發(fā)展環(huán)境友好型產(chǎn)業(yè)、加快民生改善,從而在生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)方面對(duì)功能區(qū)產(chǎn)生影響。但重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)轉(zhuǎn)移支付金額僅占重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)生態(tài)建設(shè)、農(nóng)林牧漁業(yè)、旅游業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生與教育等行業(yè)全部投入的很小一部分。同時(shí),重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)在轉(zhuǎn)移支付金額支出時(shí)并未專(zhuān)款專(zhuān)用,而是與其他投入混合在一起支出。因此,本研究通過(guò)將重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)轉(zhuǎn)移支付費(fèi)用占該區(qū)生態(tài)建設(shè)、農(nóng)林牧漁業(yè)、旅游業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生與教育等相關(guān)領(lǐng)域行業(yè)總投入的比例,作為重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)在研究區(qū)相關(guān)領(lǐng)域建設(shè)中產(chǎn)生生態(tài)、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益的貢獻(xiàn)率：

(2)

式中,β為重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)的貢獻(xiàn)率(%)；Cet為重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)轉(zhuǎn)移支付費(fèi)用(萬(wàn)元/a)；C為重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)相關(guān)領(lǐng)域總投入(萬(wàn)元/a)。

(2)生態(tài)效益計(jì)算方法

呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)內(nèi)河湖縱橫,擁有呼倫湖和貝爾湖,且有額爾古納河、烏爾遜河等多條河流流經(jīng)此區(qū)域,水資源相對(duì)豐富,具有較高的水源涵養(yǎng)能力[16]。此外,該區(qū)域擁有豐富的植被類(lèi)型,固碳釋氧、土壤保持以及生物多樣性維持功能較為突出[16-18],再加上該區(qū)域?yàn)榉里L(fēng)固沙型重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū),防風(fēng)固沙功能顯著。因此,本研究將水源涵養(yǎng)、固碳釋氧、土壤保持、防風(fēng)固沙和生物多樣性維持作為呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)生態(tài)效益的評(píng)價(jià)指標(biāo)。本文通過(guò)計(jì)算上述生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價(jià)值變化,衡量研究區(qū)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)產(chǎn)生的生態(tài)效益。利用2015年相對(duì)于2010年的生態(tài)效益增量作為研究區(qū)2010年以來(lái)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)政策實(shí)施在2015年產(chǎn)生的生態(tài)效益。由于數(shù)據(jù)的限制,本研究假設(shè)生態(tài)效益的年均增長(zhǎng)率相同,即2010—2014年每年研究區(qū)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)的建設(shè)投入在次年增加的生態(tài)效益均相同。因此,本研究以2015年相對(duì)于2010年生態(tài)效益增量的年平均值作為研究區(qū)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)生態(tài)效益的年平均增量：

(3)

同時(shí),重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)的建設(shè)投入并不是僅在次年產(chǎn)生生態(tài)效益,而是在投入資金后的每一年都會(huì)產(chǎn)生生態(tài)效益。因此,要想計(jì)算2011—2015年的生態(tài)效益,需要將歷年重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)投入對(duì)2011—2015年每年所產(chǎn)生的生態(tài)效益進(jìn)行相加。

(4)

其中,Veltotal為2011—2015年研究區(qū)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)產(chǎn)生的生態(tài)效益(萬(wàn)元)。

重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)的生態(tài)效益包括水源涵養(yǎng)、固碳、釋氧、土壤保持、防風(fēng)固沙以及生物多樣性維持等方面的價(jià)值,需要在研究區(qū)所有生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的生態(tài)效益中剔除氣候變化因素的影響,并考慮重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)投入占研究區(qū)相關(guān)領(lǐng)域投入的比例。

Veli=(Vwci+Vcfi+Voi+Vsci+Vsfi+Vbci)×αh×β

(5)

式中,Veli為研究區(qū)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)在第i年產(chǎn)生的生態(tài)效益(萬(wàn)元/a)；Vwci、Vcfi、Voi、Vsci、Vsfi和Vbci分別是研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)在第i年提供的水源涵養(yǎng)、固碳、釋氧、土壤保持、防風(fēng)固沙以及生物多樣性維持價(jià)值(萬(wàn)元/a)；i取值為2011、2012、2013、2014和2015；αh為人類(lèi)活動(dòng)因素對(duì)生態(tài)效益變化的貢獻(xiàn)率；β為重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)在研究區(qū)相關(guān)領(lǐng)域建設(shè)中產(chǎn)生生態(tài)效益的貢獻(xiàn)率。

本研究采用水量平衡方程來(lái)計(jì)算水源涵養(yǎng)量,主要與降水量、蒸散發(fā)、地表徑流量和植被覆蓋類(lèi)型等因素密切相關(guān)[19]。利用替代工程法計(jì)算水源涵養(yǎng)價(jià)值[20],水庫(kù)單位庫(kù)容的工程造價(jià)取值6.9元/m3[21]。

固碳釋氧量根據(jù)光合作用方程式：CO2+H2O→CH2O+O2來(lái)計(jì)算,并利用碳稅法計(jì)算固碳的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[22],瑞典碳稅成本取值為1200元/t[23]。運(yùn)用影子工程法,通過(guò)醫(yī)用制氧成本計(jì)算植被釋氧所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[22],醫(yī)用氧氣價(jià)格取值為1000元/t[23]。

土壤保持量利用修正通用土壤流失方程[24]來(lái)進(jìn)行評(píng)估。生態(tài)系統(tǒng)保持土壤的價(jià)值體現(xiàn)在保護(hù)土壤肥力、減少土地廢棄和減輕泥沙淤積三個(gè)方面。保護(hù)土壤肥力的經(jīng)濟(jì)價(jià)值通過(guò)土壤養(yǎng)分含量與化肥市場(chǎng)價(jià)格計(jì)算。據(jù)測(cè)定[25],全國(guó)范圍內(nèi)土壤的平均氮含量、磷含量、鉀含量分別為0.37%、0.108%、2.239%,氮、磷、鉀折算為尿素、過(guò)磷酸鈣和氯化鉀的折算系數(shù)分別為2.164、4.065、1.923[26]。本研究中尿素、過(guò)磷酸鈣和氯化鉀的價(jià)格采用2015年全國(guó)平均零售價(jià)格,分別為1500、560、2300元/t[27]。減少土地廢棄的經(jīng)濟(jì)價(jià)值通過(guò)土壤容重、厚度與土地機(jī)會(huì)成本計(jì)算,土壤容重取值為1.185 t/m3[28],土壤厚度按0.5 m計(jì)算,機(jī)會(huì)成本或年均效益取3406.5元/hm2[29]。減少泥沙淤積的經(jīng)濟(jì)價(jià)值通過(guò)土壤容重與單位庫(kù)容造價(jià)來(lái)計(jì)算,單位庫(kù)容造價(jià)取 2006 年價(jià)格(6.9元/m3[21])。

防風(fēng)固沙量通過(guò)修正風(fēng)蝕方程(Revised wind erosion equation,RWEQ)計(jì)算[30]。防風(fēng)固沙的價(jià)值包括保持土壤肥力和減少土地廢棄兩方面,計(jì)算方法參照土壤保持。

利用謝高地等[29]的當(dāng)量因子法計(jì)算重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)的生物多樣性維持價(jià)值,2010年和2015年單位標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量因子的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量分別為2746.5元/hm2/a和3406.5元/hm2/a[31]。

利用殘差趨勢(shì)分析法計(jì)算人類(lèi)活動(dòng)因素對(duì)生態(tài)效益變化的貢獻(xiàn)率αh[32]。通過(guò)氣候變化對(duì)NDVI變化的貢獻(xiàn)率來(lái)表征氣候變化因素對(duì)各類(lèi)生態(tài)效益變化的貢獻(xiàn)率,計(jì)算公式如下：

NDVIpre=a×P+b×T+c

(6)

NDVIres=NDVIobs-NDVIpre

(7)

式中,NDVIpre為NDVI的模擬值,即氣候變化影響下的NDVI值；NDVIres為人類(lèi)活動(dòng)因素影響下的NDVI值；NDVIobs為實(shí)際NDVI值；P為降水量,T為溫度,a,b,c為回歸系數(shù),其中c為常數(shù)。

(8)

(9)

式中,αc為氣候變化因素對(duì)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)效益變化的貢獻(xiàn)率；αh為人類(lèi)活動(dòng)因素對(duì)生態(tài)效益變化的貢獻(xiàn)率；S(NDVIpre)、S(NDVIres)、S(NDVIobs)分別為NDVIpre、NDVIres、NDVIobs序列與年份進(jìn)行線性回歸所得的斜率,分別表示單純?cè)跉夂蜃兓绊?、人?lèi)活動(dòng)因素影響、實(shí)際情況下NDVI的變化趨勢(shì)。

(3)經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算方法

經(jīng)濟(jì)效益主要體現(xiàn)在呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)帶來(lái)的第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值(包括農(nóng)林牧漁業(yè)產(chǎn)值)和第三產(chǎn)業(yè)中的旅游業(yè)產(chǎn)值。第i年經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算公式如下：

Veni=β×(OPagri-OPagr2010+OPtouri-OPtour2010)

(10)

式中,Veni為第i年經(jīng)濟(jì)效益價(jià)值(萬(wàn)元/a)；OPagri和OPagr2010分別為第i年和2010年農(nóng)林牧漁業(yè)產(chǎn)值(萬(wàn)元/a)；OPtouri和OPtour2010分別為第i年和2010年旅游業(yè)產(chǎn)值(萬(wàn)元/a)；i取值為2011、2012、2013、2014和2015。

2011—2015年經(jīng)濟(jì)效益的計(jì)算公式如下：

(11)

式中,Ventotal為2011—2015年研究區(qū)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益(萬(wàn)元),Veni為第i年的經(jīng)濟(jì)效益(萬(wàn)元/a)。

(4)社會(huì)效益計(jì)算方法

呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)的社會(huì)效益主要體現(xiàn)在教育和醫(yī)療衛(wèi)生改善所帶來(lái)的效益上,計(jì)算公式如下：

Vsci=β×(σedu+σmed)×(GDPi-GDP2010)

(12)

式中,Vsci為第i年重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)產(chǎn)生的社會(huì)效益(萬(wàn)元/a)；σedu為教育對(duì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)率,其中內(nèi)蒙古中等教育對(duì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)率為0.0197,初等教育對(duì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)率為0.0130[33]；σmed為醫(yī)療衛(wèi)生對(duì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)率,其中西部地區(qū)醫(yī)療衛(wèi)生對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)率為0.1253[34]；GDPi和GDP2010分別為第i年和2010年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值；i取值為2011、2012、2013、2014和2015。

2011—2015年社會(huì)效益的計(jì)算公式如下：

(13)

式中,Vsctotal為2011—2015年研究區(qū)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)產(chǎn)生的社會(huì)效益(萬(wàn)元),Vsci為第i年的社會(huì)效益(萬(wàn)元/a)。

(5)2011—2015年綜合效益計(jì)算方法

呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)綜合效益就是重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)所產(chǎn)生的生態(tài)效益(Veltotal)、經(jīng)濟(jì)效益(Ventotal)和社會(huì)效益(Vsctotal)之和,計(jì)算公式如下：

Vt=Veltotal+Ventotal+Vsctotal

(14)

1.3.3工程效益-費(fèi)用比計(jì)算方法

重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)工程的效益-費(fèi)用比計(jì)算方法如下：

(15)

式中,Vt和Cet分別表示呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)的綜合效益和重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)轉(zhuǎn)移支付費(fèi)用,效益-費(fèi)用比≥1時(shí)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)轉(zhuǎn)移支付才具有經(jīng)濟(jì)性。

2 結(jié)果與分析

2.1 呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)費(fèi)用分析

呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)自2010年設(shè)立以來(lái)至2014年,相關(guān)領(lǐng)域建設(shè)累計(jì)投入資金84.31億元,其中重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)累計(jì)投入費(fèi)用1.18億元,占相關(guān)領(lǐng)域總投入的1.40%,即重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)在研究區(qū)相關(guān)領(lǐng)域建設(shè)中產(chǎn)生生態(tài)、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益的貢獻(xiàn)率為1.40%。重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)投入主要包括教育、醫(yī)療、節(jié)能環(huán)保和農(nóng)林水四個(gè)領(lǐng)域。其中,教育領(lǐng)域的投入主要用于改善教育基礎(chǔ)設(shè)施、提高教育水平；醫(yī)療領(lǐng)域的投入主要用于改善醫(yī)療衛(wèi)生基礎(chǔ)設(shè)施以及提高公共醫(yī)療服務(wù)水平；節(jié)能環(huán)保、農(nóng)林水投入主要用于改善生態(tài)環(huán)境,包括退牧還草項(xiàng)目、沙地治理項(xiàng)目等；農(nóng)林水投入還用于推進(jìn)畜牧業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和發(fā)展旅游業(yè)。

2010—2014年各領(lǐng)域在重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)上累計(jì)投入資金分別為3956億元、2053億元、1020億元和4781億元。在重點(diǎn)功能區(qū)建設(shè)投入初始時(shí)期,教育投入比例最大,2010—2014年4個(gè)領(lǐng)域的建設(shè)投入資金整體上呈增加趨勢(shì),2011年開(kāi)始農(nóng)林水投入逐漸高于教育投入,成為四個(gè)領(lǐng)域累計(jì)投入最高的領(lǐng)域,且增速最大(圖2)。由此可以說(shuō)明在呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)投入過(guò)程中逐漸形成了以生態(tài)建設(shè)為重點(diǎn),生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)統(tǒng)籌發(fā)展的建設(shè)路線,以推動(dòng)研究區(qū)的可持續(xù)發(fā)展(表1)。

表1 呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)投入/(萬(wàn)元/a)

圖2 2010—2014年呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)投入變化情況Fig.2 Change of the construction investment of Hulunbuir grassland meadow ecological function area from 2010 to 2014

2.2 呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)效益分析2.2.1 生態(tài)效益

基于2000—2015年呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)的NDVI值、降水和溫度數(shù)據(jù),利用殘差趨勢(shì)分析法計(jì)算出氣候變化因素對(duì)生態(tài)效益變化的貢獻(xiàn)率為62.75%,人類(lèi)活動(dòng)因素對(duì)生態(tài)效益變化的貢獻(xiàn)率為37.25%。

2011—2015年呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)的生態(tài)效益逐年增加,年均增加830.54萬(wàn)元。2011—2015年研究區(qū)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)所產(chǎn)生的生態(tài)效益為12458.13萬(wàn)元,其中固碳釋氧效益為289.83萬(wàn)元,水源涵養(yǎng)效益為1253.42萬(wàn)元,土壤保持效益為3.45萬(wàn)元,防風(fēng)固沙效益為3660.30萬(wàn)元,生物多樣性維持效益為7251.13萬(wàn)元。生物多樣性維持效益占比最高,說(shuō)明重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)對(duì)生物多樣性維持功能發(fā)揮著極其重要的作用。除生物多樣性維持之外,防風(fēng)固沙所產(chǎn)生的價(jià)值量最大,占生態(tài)效益的29.38%(表2)。由于呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)是防風(fēng)固沙型重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū),防風(fēng)固沙是其最主要的生態(tài)服務(wù)功能,并且經(jīng)過(guò)實(shí)地調(diào)研,研究區(qū)在重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)過(guò)程中工程實(shí)施的重點(diǎn)為沙地治理和退牧還草。因此,防風(fēng)固沙效益占比高說(shuō)明該區(qū)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)起到了一定的成效。

從空間上來(lái)看,新巴爾虎左旗的生態(tài)效益明顯高于新巴爾虎右旗,新巴爾虎左旗單位面積生態(tài)效益集中在60—240元/hm2,新巴爾虎右旗主要集中在36—60元/hm2。導(dǎo)致這種差異的主要原因是土地利用類(lèi)型的差異,右旗以中、高覆蓋度草地為主,而左旗以林地和高覆蓋度草地為主,植被覆蓋度高于右旗,因此產(chǎn)生的生態(tài)效益要高于右旗。從研究區(qū)整體來(lái)看,生態(tài)效益自東南向西北遞減。東南部生態(tài)效益最高,單位面積生態(tài)效效益集中在60—240元/hm2之間,該地區(qū)以林地為主,植被覆蓋度較高,因此產(chǎn)生的生態(tài)效益也相對(duì)較高。新巴爾虎右旗西南部以及新巴爾虎左旗中部有少部分地區(qū)生態(tài)效益為負(fù),主要是受土地利用類(lèi)型影響,負(fù)值區(qū)域主要是鹽堿地和建筑用地(圖1、圖3)。

表2 2011—2015年呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)生態(tài)效益

圖3 2011—2015年呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)生態(tài)效益Fig.3 The ecological benefits of the construction of Hulunbuir grassland meadow Ecological Function Area from 2011 to 2015

2.2.2經(jīng)濟(jì)效益

2011—2015年呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益整體隨著重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)的逐步推進(jìn)而不斷增加。其中,農(nóng)林牧漁業(yè)效益和旅游業(yè)效益均呈持續(xù)增加趨勢(shì)(圖4)。2011—2015年該功能區(qū)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)累計(jì)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益為4877.74萬(wàn)元。其中,農(nóng)林牧漁業(yè)效益為3068.17萬(wàn)元,占經(jīng)濟(jì)效益的62.90%；旅游效益為1809.57萬(wàn)元,占經(jīng)濟(jì)效益的37.10%。

2.2.3社會(huì)效益

2011—2015年呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)的社會(huì)效益呈持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì)(圖5)。2011—2015年該功能區(qū)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)累計(jì)產(chǎn)生的社會(huì)效益為2804.85萬(wàn)元。其中,醫(yī)療衛(wèi)生所產(chǎn)生的效益為2039.02萬(wàn)元,占社會(huì)效益的72.70%；教育所產(chǎn)生的效益為765.83萬(wàn)元,占總社會(huì)效益的27.30%。

2.3 呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)效益-費(fèi)用比

2010—2014年呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)累計(jì)投入費(fèi)用1.18億元,2011—2015年重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)累計(jì)產(chǎn)生的綜合效益為2.01億元。綜合研究區(qū)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)的總費(fèi)用和綜合效益,得出呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)的效益-費(fèi)用比為1.71,大于1。因此,可以得出自2010年呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)被設(shè)立為國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)到2015年,工程所產(chǎn)生的效益大于工程所支出的費(fèi)用,說(shuō)明該工程對(duì)改善研究區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及改善社會(huì)民生起著一定的促進(jìn)作用,具有一定的經(jīng)濟(jì)性與合理性。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)投入的費(fèi)用和工程產(chǎn)生的效益進(jìn)行分析,計(jì)算其效益-費(fèi)用比,綜合評(píng)價(jià)呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)工程對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的貢獻(xiàn)。主要結(jié)論如下：

圖4 2011—2015年呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)經(jīng)濟(jì)效益變化圖Fig.4 Changes in economic benefits of Hulunbuir grassland meadow ecological function area from 2011 to 2015

圖5 2011—2015年呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)社會(huì)效益關(guān)系圖Fig.5 Changes in social benefits of Hulunbuir grassland meadow ecological function area from 2011 to 2015

(1)2010—2014年呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)相關(guān)領(lǐng)域建設(shè)累計(jì)投入84.31億元,其中重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)累計(jì)投入1.18億元,重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)在研究區(qū)相關(guān)領(lǐng)域建設(shè)中產(chǎn)生生態(tài)、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益的貢獻(xiàn)率為1.40%。

(2)人類(lèi)活動(dòng)因素對(duì)生態(tài)效益變化的貢獻(xiàn)率為37.25%。2011—2015年重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)產(chǎn)生的生態(tài)效益為12458.13萬(wàn)元；空間上,生態(tài)效益自東南向西北遞減,新巴爾虎左旗高于新巴爾虎右旗。

(3)2011—2015年重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益逐年增加,5年共產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益4877.74萬(wàn)元。

(4)2011—2015年重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)所產(chǎn)生的社會(huì)效益逐年增加,5年共產(chǎn)生社會(huì)效益2804.85萬(wàn)元。

(5)呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)的工程效益-費(fèi)用比為1.71,工程所產(chǎn)生的效益高于投入的費(fèi)用,證明工程對(duì)研究區(qū)的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展帶來(lái)一定的積極影響,具有經(jīng)濟(jì)性。

3.2 討論

重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)的費(fèi)用效益綜合評(píng)價(jià)研究會(huì)對(duì)我國(guó)生態(tài)工程評(píng)價(jià)研究起到積極推動(dòng)作用,評(píng)價(jià)結(jié)果可為我國(guó)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)工程的優(yōu)化與持續(xù)實(shí)施提供科學(xué)支撐,為重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)生態(tài)保護(hù)與限制開(kāi)發(fā)的管理決策提供重要依據(jù)。由于重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)工程涉及生態(tài)、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)等領(lǐng)域,在實(shí)施過(guò)程中與功能區(qū)其他生態(tài)建設(shè)與民生改善工程建設(shè)難以區(qū)分,同時(shí)其產(chǎn)生的生態(tài)效益受人類(lèi)活動(dòng)和氣候變化因素兩方面影響。因此,厘定重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)的效益是當(dāng)前面臨的難點(diǎn)之一。目前,對(duì)該工程的評(píng)價(jià)研究也只是局限在對(duì)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與質(zhì)量變化以及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的評(píng)價(jià)。本研究以呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)為例,從生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)三個(gè)方面對(duì)其重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)工程建設(shè)的費(fèi)用效益進(jìn)行評(píng)價(jià),利用殘差趨勢(shì)分析法計(jì)算了氣候變化因素與人類(lèi)活動(dòng)因素對(duì)生態(tài)效益變化的貢獻(xiàn)率,進(jìn)而剔除氣候變化因素對(duì)生態(tài)效益的影響,得到僅受人類(lèi)活動(dòng)影響的生態(tài)效益,利用農(nóng)林牧漁業(yè)和旅游業(yè)產(chǎn)值與教育、醫(yī)療對(duì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)率量化了經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益,進(jìn)而通過(guò)確定重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)在研究區(qū)相關(guān)領(lǐng)域建設(shè)中產(chǎn)生效益的貢獻(xiàn)率計(jì)算重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)建設(shè)的綜合效益。

本研究在計(jì)算氣候變化因素和人類(lèi)活動(dòng)因素貢獻(xiàn)率的過(guò)程中,利用氣候變化因素對(duì)NDVI變化的貢獻(xiàn)率來(lái)表征其對(duì)各類(lèi)生態(tài)效益的貢獻(xiàn)率,忽略了各類(lèi)生態(tài)效益產(chǎn)生的機(jī)理,會(huì)對(duì)結(jié)果造成一定的誤差。在社會(huì)效益的計(jì)算上,由于大多數(shù)社會(huì)指標(biāo)很難利用價(jià)值量來(lái)衡量,僅將教育和醫(yī)療衛(wèi)生作為社會(huì)效益指標(biāo),也存在不全面，有待深入研究。