張笑琰 穆蘭

(教育部人文社會(huì)科學(xué)重點(diǎn)研究基地/陜西師范大學(xué)西北歷史環(huán)境與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展研究院，陜西 西安 710119)

“一帶一路”國(guó)家倡議為我國(guó)西北地區(qū)發(fā)展帶來了機(jī)遇，面對(duì)干旱、高寒的自然環(huán)境，水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的變化對(duì)西北地區(qū)影響顯著。長(zhǎng)期以來，水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值未完全市場(chǎng)化，在經(jīng)濟(jì)決策過程中易被忽略，導(dǎo)致西北地區(qū)水資源的過度消耗和水生態(tài)系統(tǒng)的破壞。

水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估是指對(duì)水資源資產(chǎn)進(jìn)行核算，基于此進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)償和保護(hù)。水生態(tài)服務(wù)是指水生態(tài)系統(tǒng)形成的支撐人類社會(huì)存在的自然條件和效用[1]。國(guó)外許多學(xué)者從功能和價(jià)值方面對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價(jià)值和效用進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并針對(duì)不同類型的生態(tài)系統(tǒng)提出相應(yīng)的評(píng)價(jià)方法和模型[2-4]。國(guó)內(nèi)許多生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)家也系統(tǒng)探討了典型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值和評(píng)估方法[5-7]，但對(duì)我國(guó)西北地區(qū)水生態(tài)服務(wù)價(jià)值評(píng)估的研究仍相當(dāng)缺乏。作為我國(guó)“生態(tài)源”，西北地區(qū)水生態(tài)服務(wù)功能的退化阻礙了西北地區(qū)的生態(tài)文明建設(shè)，降低了人類福祉。

本研究分析了西北水生態(tài)系統(tǒng)的貢獻(xiàn)，并定量研究了西北水生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價(jià)值，對(duì)于促進(jìn)西北水資源的科學(xué)管理利用，加快水資源的綜合利用，具有一定的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

1 研究區(qū)概況

我國(guó)西北地區(qū)在行政區(qū)劃上包括陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆5省(自治區(qū))和內(nèi)蒙古自治區(qū)阿拉善盟、烏海市和鄂爾多斯市，面積33.4×104km2[8]。為避免分割誤差，本文界定西北地區(qū)涉及陜西、甘肅、寧夏、青海、新疆，約占我國(guó)國(guó)土總面積的31%，見圖1。

西北地區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)包括陸地水生態(tài)系統(tǒng)和地下水生態(tài)系統(tǒng)2大類型。西北地區(qū)河流多為內(nèi)流河，主要有塔里木河、伊犁河等，見圖1。西北地區(qū)湖泊也較少，青海省有青海湖、扎陵湖等242個(gè)湖泊，面積約為12826.5km2，見圖1；2019年西北地區(qū)已建成水庫(kù)2671座，參與供水水庫(kù)蓄水總量達(dá)727×108m3[9]。據(jù)統(tǒng)計(jì)[10]，2019年西北地區(qū)地下水資源量為1227.7×108m3，占2019年西北地區(qū)水資源總量的46.8%。

表1 2019年西北地區(qū)河流情況統(tǒng)計(jì)

圖1 本研究涉及的西北地區(qū)范圍

2 研究方法

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)

西北地區(qū)水生態(tài)服務(wù)是指西北地區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)(包括河流、湖泊、水庫(kù)、沼澤、地下水等)為居民生產(chǎn)生活、經(jīng)濟(jì)文化社會(huì)發(fā)展提供環(huán)境條件和效用。參考Costanza等和聯(lián)合國(guó)千年生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估(Millennium Ecosystems Assessment，2005)小組的分類方法，本文將西北地區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)根據(jù)其功能、屬性和用途劃分為提供產(chǎn)品服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、支持服務(wù)和文化服務(wù)4大類服務(wù)，并細(xì)化為14項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，如表2所示。

2.2 評(píng)價(jià)方法

本研究分別對(duì)西北地區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)提供的各類服務(wù)分項(xiàng)評(píng)估，然后加總得出西北地區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的總價(jià)值。根據(jù)各功能量不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)，選取不同的評(píng)價(jià)方法。其中，提供產(chǎn)品服務(wù)價(jià)值的3項(xiàng)指標(biāo)均采用市場(chǎng)價(jià)值法；調(diào)節(jié)服務(wù)價(jià)值的地表水調(diào)蓄和地下水調(diào)蓄采用影子工程法，水質(zhì)凈化、氣候調(diào)節(jié)和凈化空氣的價(jià)值計(jì)算采用成果參照法，洪水調(diào)蓄采用替代工程法；支持服務(wù)價(jià)值的3項(xiàng)指標(biāo)固碳釋氧、物質(zhì)循環(huán)和生活質(zhì)量改善采用影子價(jià)格法，采用支付意愿法衡量生物多樣性保護(hù)；文化服務(wù)價(jià)值的休閑娛樂采用旅行費(fèi)用法，具體如表2所示。

3 結(jié)果與分析

3.1 提供產(chǎn)品服務(wù)價(jià)值

3.1.1 生活用水

3.1.1.1 功能量

2019年陜西省、甘肅省、青海省、寧夏回族自治區(qū)、新疆維吾爾自治區(qū)(以下簡(jiǎn)稱西北三省二區(qū))生活用水量共49.6×108m3[10]。

3.1.1.2 價(jià)值量

在水價(jià)計(jì)算上，包括居民生活用水、各產(chǎn)業(yè)用水價(jià)格在各省間及省內(nèi)都有區(qū)別，由于數(shù)據(jù)限制，取2019年底西安市、蘭州市、西寧市、銀川市、烏魯木齊市的居民用水價(jià)格均值(有階梯水價(jià)的取一階水價(jià))[11]2.12元·m-3。由公式計(jì)算可得價(jià)值量為105.152×108元。

3.1.2 產(chǎn)業(yè)用水

3.1.2.1 功能量

西北地區(qū)2019年產(chǎn)業(yè)用水量823.3×108m3，占當(dāng)年總用水量的92.88%。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)合計(jì)[10]，2019年西北三省二區(qū)的第一產(chǎn)業(yè)用水總量731.5×108m3，占用水總量的82.52%，產(chǎn)業(yè)用水總量的88.85%，在三產(chǎn)中用水最多；第二產(chǎn)業(yè)用水量42.2×108m3，占用水總量的4.76%，產(chǎn)業(yè)用水總量的5.13%；第三產(chǎn)業(yè)用水量15.7×108m3，在三產(chǎn)中用水最少。

3.1.2.2 價(jià)值量

由于數(shù)據(jù)限制，此處以農(nóng)業(yè)用水量占比最大的新疆2010年農(nóng)業(yè)用水平均水價(jià)[12]0.047元·m-3來計(jì)算農(nóng)業(yè)用水價(jià)值量，為34.38×108元。本文以工業(yè)用水量占比最大的陜西2015年非居民用水價(jià)格[13]4.45元·m-3來計(jì)算工業(yè)用水價(jià)值量，為187.79×108元。本文以第三產(chǎn)業(yè)用水量占比最大的陜西的第三產(chǎn)業(yè)用水價(jià)格4.55元·m-3來計(jì)算第三產(chǎn)業(yè)用水價(jià)值量[13]，為71.44×108元，綜上分析，西北地區(qū)產(chǎn)業(yè)用水價(jià)值量總計(jì)為293.61×108元。

表2 西北地區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值方法及參數(shù)

3.1.3 食物供給

3.1.3.1 功能量

由中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒可知[10]，西北地區(qū)2019年水產(chǎn)品總產(chǎn)量52.36×104t，主要為淡水水產(chǎn)品總產(chǎn)量，海水水產(chǎn)品總產(chǎn)量幾乎為零。淡水水產(chǎn)品中，魚類淡水水產(chǎn)品產(chǎn)量占總淡水水產(chǎn)品產(chǎn)量的97.91%，占水產(chǎn)養(yǎng)殖總面積的212.5×103hm2。

3.1.3.2 價(jià)值量

西北地區(qū)提供的水產(chǎn)品功能價(jià)值按國(guó)家統(tǒng)計(jì)局相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算得出[10]，水產(chǎn)品總產(chǎn)值82.28×108元，以淡水水產(chǎn)品中的漁業(yè)為主。

3.2 調(diào)節(jié)服務(wù)價(jià)值

3.2.1 地表水調(diào)蓄

3.2.1.1 功能量

水生態(tài)系統(tǒng)調(diào)蓄主要通過地表水和地下水的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的聯(lián)合調(diào)蓄。2019年西北地區(qū)地表水資源總量為2520.1×108m3，其中水庫(kù)蓄水總量約為727×108m3，河川地表徑流總量為1793.1×108m3。

3.2.1.2 價(jià)值量

地表水資源調(diào)蓄單價(jià)采用居民用水價(jià)格均值，取2019年底西安市、蘭州市、西寧市、銀川市、烏魯木齊市的居民用水價(jià)格均值(有階梯水價(jià)的取一階水價(jià))[11]2.12元·m-3，計(jì)算可得總價(jià)值量為5342.61×108元。

3.2.2 地下水調(diào)蓄

3.2.2.1 功能量

西北地區(qū)地下水調(diào)蓄主要以“蓄”為主，因此本文中地下水資源調(diào)蓄量采用地下水資源總量。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)[10]，2019西北三省二區(qū)的地下水資源總量為1227.7×108m3。

3.2.2.2 價(jià)值量

地下水資源調(diào)蓄單價(jià)采用居民用水價(jià)格均值，取2019年底西安市、蘭州市、西寧市、銀川市、烏魯木齊市的居民用水價(jià)格均值(有階梯水價(jià)的取一階水價(jià))[11]2.12元·m-3，計(jì)算可得價(jià)值量為2602.72×108元。

3.2.3 水質(zhì)凈化

3.2.3.1 功能量

西北地區(qū)水環(huán)境容量主要以河流環(huán)境容量來表示，一般通過使用水質(zhì)模型計(jì)算環(huán)境容量，本月采用成果參照法來計(jì)算。

3.2.3.2 價(jià)值量

參照梁鴻等[14]的研究，計(jì)算出平均單位體積地表水水質(zhì)凈化價(jià)值量為0.40×108元·m-3，西北三省二區(qū)地表水體積總計(jì)為2396.9×108m3，計(jì)算可得價(jià)值量為958.76×108元。

3.2.4 氣候調(diào)節(jié)

3.2.4.1 功能量

由于數(shù)據(jù)限制，采用成果參照法進(jìn)行計(jì)算。

3.2.4.2 價(jià)值量

參照梁鴻等[14]的研究，計(jì)算出平均單位水域面積氣候調(diào)節(jié)價(jià)值量為0.0988×108元·km-2，西北三省二區(qū)水域面積總計(jì)19994.65km2，由此得出西北地區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)氣候調(diào)節(jié)價(jià)值量為1975.15×108元。

3.2.5 洪水調(diào)蓄

3.2.5.1 功能量

主要通過水體能容納的調(diào)蓄洪水量來衡量，西北地區(qū)水庫(kù)調(diào)蓄量總?cè)莘e為725.8×108m3[10]，故其調(diào)蓄功能量為725.8×108m3。

3.2.5.2 價(jià)值量

以水庫(kù)建設(shè)單位庫(kù)容投資作為洪水調(diào)蓄單價(jià)。根據(jù)國(guó)家林業(yè)局2008年發(fā)布的《中華人民共和國(guó)林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)—森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范》，水庫(kù)建設(shè)單位庫(kù)容投資為6.11元·m-3，由此得出西北地區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)的洪水調(diào)蓄價(jià)值量為4434.64×108元。

3.2.6 凈化空氣

3.2.6.1 功能量

水生態(tài)系統(tǒng)的植物蒸騰和表面蒸發(fā)作用對(duì)降低空氣中污染物濃度、灰塵及增加負(fù)離子具有重要作用。由于西北地區(qū)河流徑流流速?zèng)]有達(dá)到產(chǎn)生負(fù)離子的要求，其產(chǎn)生的負(fù)離子量可忽略不計(jì)。本文根據(jù)水域面積大小吸收降塵量來計(jì)算水生態(tài)系統(tǒng)吸收降塵、凈化空氣服務(wù)價(jià)值，采用成果參照法計(jì)算。

3.2.6.2 價(jià)值量

處理工業(yè)粉塵的單位價(jià)格為0.15元·kg-1，月均降塵值參照Z(yǔ)hang等的研究[15]，其值為229.4t/(km2·年)，計(jì)算得出年均單位水域面積凈化空氣價(jià)值量為3.44×104元·km-2，進(jìn)一步計(jì)算得到凈化空氣價(jià)值量6.88×108元。

3.3 支持服務(wù)

3.3.1 固碳釋氧

3.3.1.1 功能量

中型浮游植物的日初級(jí)產(chǎn)量為1.0～3.0g O2(m2·d-1)，取均值2g O2(m2·d-1)，浮游植物每生產(chǎn)1g干物質(zhì)能固定3.67g CO2，釋放2.67g O2[16]。按照西北地區(qū)無(wú)霜期為228d計(jì)算，西北地區(qū)水域面積總計(jì)為19994.65km2，據(jù)此計(jì)算得浮游植物初級(jí)生產(chǎn)量為344.60×104t，由此得出西北地區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)固碳量為1264.68×104t，釋氧量920.08×104t。

3.3.1.2 價(jià)值量

西北地區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)的固碳釋氧功能量采用替代工程法來計(jì)算。固碳價(jià)值按照造林成本法來評(píng)價(jià)，則

Vm1=Pm1×Qm1

式中，Vm1為西北地區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)的固碳價(jià)值；Pm1為CO2造林成本價(jià)，元·t-1；Qm1為水生態(tài)系統(tǒng)植物年固定的CO2的量，t。其中，固定CO2的造林成本價(jià)為1320元·t-1C[17]，水生態(tài)系統(tǒng)固定的CO2量為1264.68×104t，則得出西北地區(qū)固碳價(jià)值為166.94×108元。西北地區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)釋放氧氣服務(wù)價(jià)值根據(jù)水生態(tài)系統(tǒng)植物每年釋放的O2量與工業(yè)制氧成本來推算，其中植物每年釋放氧氣量為920.08×104t，工業(yè)制氧成本為400元·t-1[18],由此計(jì)算得出釋放氧氣服務(wù)總價(jià)值為368.03×108元。

3.3.2 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)

3.3.2.1 功能量

根據(jù)初級(jí)生產(chǎn)量估算參與循環(huán)的N、P營(yíng)養(yǎng)元素總含量?？捎?jì)算得出西北地區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)浮游植物的初級(jí)生產(chǎn)量為344.60×104t，浮游植物的N、P營(yíng)養(yǎng)元素含量約占干重的7.98%和0.94%[19]，則可計(jì)算得出殘留在浮游植物中和流經(jīng)浮游植物的N、P營(yíng)養(yǎng)元素含量分別為27.50×104t和3.38×104t。西北地區(qū)地下水N、P營(yíng)養(yǎng)元素含量分別為0.375mg·L-1和0.0065mg·L-1，地下水總供水量為178×108m3[10]，則參與地下水循環(huán)的N、P營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量分別為0.67×104t和1.16×104t。最終計(jì)算得出西北地區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)參與循環(huán)的N、P營(yíng)養(yǎng)元素總含量分別為28.17×104t和4.54×104t。

3.3.2.2 價(jià)值量

尿素2017年的參考價(jià)格為1846.1元·t-1[20]，含N量為46%；過磷酸鈣的參考價(jià)格為643元·t-1[20]，含P量12%，則西北地區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)總價(jià)值為11.74×108元。

3.3.3 生物多樣性保護(hù)

3.3.3.1 功能量

根據(jù)中國(guó)野生動(dòng)物保護(hù)物種名錄可知，西北地區(qū)有國(guó)家一級(jí)保護(hù)動(dòng)物26種，國(guó)家二級(jí)保護(hù)動(dòng)物81種；根據(jù)第一批和第二批國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)野生植物名錄可知，西北地區(qū)有國(guó)家一級(jí)保護(hù)植物7種，國(guó)家二級(jí)保護(hù)植物207種。

表3 西北地區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)功能量與價(jià)值量評(píng)估

3.3.3.2 價(jià)值量

根據(jù)《中國(guó)生物多樣性國(guó)情研究報(bào)告》[21]中生物多樣性潛在選擇價(jià)值保險(xiǎn)支付意愿咨詢?cè)u(píng)估結(jié)果可知，鳥類保護(hù)和國(guó)家一級(jí)保護(hù)物種的價(jià)格為5×108元，國(guó)家二級(jí)保護(hù)物種的價(jià)格為0.5×108元，據(jù)此可得西北地區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)提供的生物多樣性保護(hù)價(jià)值為309×108元。

3.3.4 生活質(zhì)量改善

3.3.4.1 功能量

西北地區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)為綠地等生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供了基本需求。2019年西北三省二區(qū)的生態(tài)環(huán)境用水量為62.9×108m3[10]。

3.3.4.2 價(jià)值量

水生態(tài)系統(tǒng)改善生活質(zhì)量的價(jià)值以西北地區(qū)居民生活用水價(jià)格作為影子價(jià)格，取2019年底西安市、蘭州市、西寧市、銀川市、烏魯木齊市的居民用水價(jià)格平均值(有階梯水價(jià)的取一階水價(jià))[11]2.12元·m-3，估算西北地區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)改善環(huán)境服務(wù)價(jià)值量為133.35×108元。

3.4 文化服務(wù)

3.4.1 功能量

文化服務(wù)功能采用旅行費(fèi)用法計(jì)算。旅游收入用于反映旅游服務(wù)價(jià)值，通過分?jǐn)偡▽⒙糜问杖胫兴坝^對(duì)旅游景觀的貢獻(xiàn)與旅游景觀分離，從而真實(shí)反映水景觀的旅游價(jià)值。

3.4.2 價(jià)值量

根據(jù)西北3省2區(qū)的2020年統(tǒng)計(jì)年鑒，2019年西北地區(qū)旅游總收入為2786.65×108元，國(guó)內(nèi)外游客為93476.16萬(wàn)人次。水生態(tài)系統(tǒng)在旅游收入中具有一定貢獻(xiàn)。對(duì)《2012年入境游客抽樣調(diào)查綜合分析報(bào)告》[22]中的調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理可知，山水生態(tài)系統(tǒng)的旅游收入占旅游總收入的24.65%，山水各占50%，則水生態(tài)系統(tǒng)提供的旅游收入占旅游總收入的12.3%，計(jì)算得出西北地區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)文化服務(wù)價(jià)值為342.75×108元。

4 結(jié)論與討論

本研究估算了西北3省2區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)可用產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)值的直接使用價(jià)值，以及無(wú)法市場(chǎng)化的服務(wù)功能的間接利用價(jià)值，綜合計(jì)算了提供產(chǎn)品服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、支持服務(wù)和文化服務(wù)4項(xiàng)生態(tài)服務(wù)的價(jià)值。如表3所示，西北地區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總計(jì)17133.65×108元。

本研究評(píng)估的西北地區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值具有以下特點(diǎn)。

西北地區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值洪水調(diào)蓄服務(wù)價(jià)值，占調(diào)節(jié)服務(wù)價(jià)值的28.95%。占比最小的是凈化空氣服務(wù)價(jià)值，調(diào)節(jié)服務(wù)價(jià)值占比最大，占總價(jià)值的89.42%。其中，地表水調(diào)蓄服務(wù)價(jià)值最大，占調(diào)節(jié)服務(wù)價(jià)值的34.87%，其次為節(jié)功能服務(wù)價(jià)值的0.0004%。

水生態(tài)系統(tǒng)的支持服務(wù)價(jià)值居第2位，占總服務(wù)價(jià)值的5.77%。其中，固碳釋氧的價(jià)值最高，占總支持服務(wù)價(jià)值的54.09%，而生物多樣性保護(hù)價(jià)值占總支持服務(wù)價(jià)值的31.24%，西北地區(qū)獨(dú)特的地理位置和生態(tài)環(huán)境起到關(guān)鍵作用。

水生態(tài)系統(tǒng)的提供產(chǎn)品服務(wù)價(jià)值在總價(jià)值中居第3位，占總服務(wù)價(jià)值的2.81%。其中，產(chǎn)業(yè)用水占比最高，占提供產(chǎn)品服務(wù)價(jià)值的61.03%，這主要由于水生態(tài)系統(tǒng)為西北地區(qū)農(nóng)業(yè)、工業(yè)以及服務(wù)業(yè)等提供相關(guān)用水服務(wù)，意義重大。

水生態(tài)系統(tǒng)的文化服務(wù)功能價(jià)值在總價(jià)值中排第4位，占總服務(wù)價(jià)值的2.00%。

本研究分析計(jì)算了西北地區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的功能與價(jià)值量，分析了西北地區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)的貢獻(xiàn)，盡量合理評(píng)估水生態(tài)系統(tǒng)真正的服務(wù)價(jià)值。水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的現(xiàn)實(shí)意義在于服務(wù)價(jià)值的變化，由于動(dòng)態(tài)變化過程反映人對(duì)水生態(tài)格局和水環(huán)境生境造成的影響，因此本文后續(xù)將對(duì)西北地區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)與評(píng)價(jià)，評(píng)估其在人類行為和政策下的實(shí)際變化，為西北地區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。