劉晨 吳迪 渠立權 郭傳旭

(江蘇師范大學地理測繪與城鄉(xiāng)規(guī)劃學院，江蘇 徐州 221116)

近年來，隨著人們保護環(huán)境意識的不斷增強，生態(tài)系統(tǒng)服務和管理日益引起各類學者和政府的關注，生態(tài)系統(tǒng)服務及其評估價值、補償機制及其管理已經成為當前生態(tài)經濟領域的研究重點。事實上，生態(tài)補償是解決區(qū)域經濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境矛盾的最直接方法，而生態(tài)系統(tǒng)服務價值的定量評估既是決定生態(tài)補償額度的主要依據(jù)，也是生態(tài)補償產生的基礎。生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評估的方法眾多，其中以Costanza[1]、De Groot[2]以及Ma[3]的研究成果最具有代表性。在我國，歐陽志云[4]等首先確定了生態(tài)系統(tǒng)服務及其價值的含義，謝高地[5]和李文華[6]等對其理論體系和計算方法進行詳細的闡述和應用，王女杰[7]等從區(qū)域間生態(tài)補償?shù)钠惹谐潭瘸霭l(fā)，引入了生態(tài)補償優(yōu)先級的概念，并為后續(xù)補償研究提供了依據(jù)。目前多數(shù)學者運用當量因子法核算不同地區(qū)的生態(tài)補償價值，但大多數(shù)都是基于經濟學方法，即“應該補償多少”的問題，且在區(qū)域上存在著一刀切的問題，該類方法多運用固定的估算系數(shù)，對其生態(tài)服務價值進行統(tǒng)一折算，忽略了行政單元內部和外部的差異性，不能體現(xiàn)生態(tài)價值空間的一致性。本研究在指標體系上有針對性的選取了固碳釋氧、水源涵養(yǎng)、土壤保持3項生態(tài)系統(tǒng)服務類型對滇西北地區(qū)的生態(tài)補償標準進行量化，并采用不同的價值替代方法計算各類型的生態(tài)服務價值量，并在折算系數(shù)上引入了生態(tài)補償需求強度系數(shù)，反映生態(tài)補償標準的區(qū)域差異性，從而為滇西北地區(qū)的生態(tài)安全與環(huán)境保護提供理論技術支撐。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

本研究中的滇西北地區(qū)是指云南省西北部的迪慶藏族自治州和怒江傈僳族自治州，包括香格里拉市、德欽縣、維西傈僳族自治縣、瀘水市、福貢縣、貢山獨龍族怒族自治縣、蘭坪白族普米族自治縣7個縣(市)，總面積達37774km2。該區(qū)位于長江、瀾滄江、怒江和獨龍江的上游區(qū)域，地勢險峻，生態(tài)環(huán)境脆弱，被列入全球生物多樣性25個優(yōu)先重點保護區(qū)“熱點地區(qū)”。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究中的土地利用數(shù)據(jù)來自中國科學院資源環(huán)境數(shù)據(jù)中心；氣候數(shù)據(jù)來自于中國氣象科學數(shù)據(jù)共享服務網；數(shù)字高程模型來自于中國科學院資源環(huán)境數(shù)據(jù)中心；土壤數(shù)據(jù)來自于世界土壤數(shù)據(jù)庫；凈初級生產力數(shù)據(jù)來源于遙感與地理信息云服務平臺；其他社會經濟數(shù)據(jù)來自于《云南省統(tǒng)計年鑒(2021)》。

2 研究方法

2.1 生態(tài)服務非市場價值核算方法

參照MA工作組的觀點，本文核算生態(tài)系統(tǒng)大氣調節(jié)、土壤保持和水源涵養(yǎng)功能的價值作為生態(tài)系統(tǒng)服務價值。為保障核算結果的準確性，本文將根據(jù)研究區(qū)域的土地覆被結構劃分為森林、草地、農田和水域4類生態(tài)系統(tǒng)，然后匯總得到區(qū)域生態(tài)服務價值總量。由于城鎮(zhèn)生態(tài)系統(tǒng)不屬于自然生態(tài)系統(tǒng)并且其結構和功能比較復雜，因此在本研究中不予考慮。根據(jù)滇西北地區(qū)自身的發(fā)展情況，本研究選取的評價指標主要包括大氣調節(jié)中的固定CO2和釋放O2的功能，土壤保持功能和水源涵養(yǎng)功能。

2.1.1 大氣調節(jié)功能價值核算

生態(tài)系統(tǒng)在大氣調節(jié)方面的價值E1可以通過計算生態(tài)系統(tǒng)固定CO2的價值量E11和生態(tài)系統(tǒng)釋放O2的價值量E12之和進行估計，表達式：

E1=E11+E12

(1)

陸地生態(tài)系統(tǒng)大氣調節(jié)的價值可以通過CO2的吸收和O2的排放量折算成造林成本、碳稅率或工業(yè)的制氧成本來核算[8]。CO2的吸收量和O2釋放量根據(jù)光合作用方程，生態(tài)系統(tǒng)每產生1g干物質，就需要吸收1.63gCO2，與此同時釋放1.19gCO2。

固定CO2的價值量計算式：

E11=∑NPP×1.63×PCO2×10000

(2)

式中，E11為固定CO2的經濟效益，元·hm-2·a-1；NPP為某生態(tài)系統(tǒng)初級生產量，g·C·m-2；1.63為光合作用方程式常數(shù)；PCO2表示碳稅率價格，本文取7.39×10-4元·g-1·C-1[9]。

釋放O2的價值量計算式：

E12=∑NPP×1.19×PO2×10000

(3)

式中，E12為釋放O2的經濟效益，元·hm-2·a-1；NPP為某生態(tài)系統(tǒng)初級生產量，g·C·m-2；1.19為光合作用常數(shù)；PO2為工業(yè)制造氧氣的價格，按8.8×10-4元·g-1·C-1進行計算[9]。

2.1.2 土壤保持功能價值核算

土壤保持是防止地表水土流失的功能。土壤保持功能的價值可以通過減少土地廢棄地、減少泥沙淤積和土壤保持肥力3個方面的價值來核算，分別采用機會成本法、影子工程法以及影子價格法進行定量表達。計算方法：

E2=E21+E22+E23

(4)

而土地廢棄地的價值、泥沙淤積和土壤肥力保持的價值都與土壤保持量息息相關。因此首先計算2020年滇西北地區(qū)的土壤保持量。

2.1.2.1 土壤保持量的估算模型

本文主要是基于水土流失方程(USLE)[10]，運用潛在的土壤侵蝕與現(xiàn)實的土壤侵蝕量的差值來計算土壤保持量，如式(5)～(7)所示。

Ac=Ap-Ar

(5)

Ap=R×K×L×S

(6)

Ar=R×K×L×S×C×P

(7)

式中，Ac為土壤保持量，t·hm-2·a-1；Ap為潛在土壤侵蝕量，t·hm-2·a-1；Ar為現(xiàn)實土壤侵蝕量，t·hm-2·a-1；R為降雨侵蝕力因子MJ·mm·hm-2·h-1·a-1；K為土壤可蝕性因子，t·h·MJ-1·mm-1；LS為坡長坡度因子(無量綱)；C為地表植被覆蓋因子(無量綱)；P為土壤保持措施因子(無量綱)。

2.1.2.2 減少土地廢棄價值估算模型

根據(jù)土壤保持量和土壤厚度來測算因土壤侵蝕造成的土地廢棄的面積，再運用機會成本法計算出不同生態(tài)系統(tǒng)因土地廢棄而損失的年經濟價值。計算公式：

(8)

式中，E21為減少的土地廢棄地價值，元·hm-2·a-1；Ac為某生態(tài)系統(tǒng)年均土壤保持量，t·hm-2·a-1；B為該生態(tài)系統(tǒng)的年均收益，元·hm-2；h為土壤厚度，m，參考值為0.6；ρ為土壤容重，t·m-3，參考值為1.3。

2.1.2.3 減輕泥沙淤積價值估算模型

根據(jù)我國泥沙運動規(guī)律，因土壤侵蝕而消散的泥沙有24%淤積于湖泊、水庫、江河。本研究運用影子工程法測算減輕泥沙淤積的經濟效益。計算公式：

(9)

式中，E22為減輕泥沙淤積的價值，元·hm-2·a-1；Ac為某生態(tài)系統(tǒng)土壤保持量，t·hm-2·a-1；τ為水庫工程費用，元·m-3，參考值為6.11；ρ為土壤容重，t·m-3。

2.1.2.4 土壤肥力保持價值估算模型

土壤中的養(yǎng)分因土壤侵蝕而大量流失，本研究主要考慮土壤中氮、磷、鉀3種有效元素。采用影子價格法，依據(jù)土壤保持量，計算得出氮、磷、鉀的含量。按照磷酸二銨和氯化鉀在市場中的均價，以此來估計生態(tài)系統(tǒng)土壤肥力保持方面的經濟效益。計算公式：

(10)

式中，E23為土壤肥力保持的價值，元·hm-2·a-1；Ac為某生態(tài)系統(tǒng)土壤保持量，t·hm-2·a-1；N1、P1、K1為研究區(qū)土壤中N、P、K養(yǎng)分的平均含量，分別取0.123%、0.108%、1.83%；R1為磷酸二銨含氮率(14%)；R2為磷酸二銨含磷率(15.01%)；R3為氯化鉀含鉀率(50%)；C1為磷酸二銨的市場價格為2009年價格2702.5元·t-1；C2為氯化鉀化肥的價格為2007年價格3707.5元·t-1。

2.1.3 水源涵養(yǎng)功能價值核算

水源涵養(yǎng)是生態(tài)系統(tǒng)通過自身特有構造和水的相互作用，對降水進行蓄積和滲透，并通過蒸散發(fā)來實現(xiàn)對水流或水循環(huán)的控制。采用水量平衡方程來測算水源涵養(yǎng)總量，再運用影子價格法來確定水源涵養(yǎng)的價值量[11]。計算公式：

E3=C×Vm

(11)

Vm=(R-ET)×A

(12)

式中，E3為水源涵養(yǎng)價值，元·a-1；C為單位面積的水庫建成成本，參考值為6.1107元·m-3；Vm為滇西北地區(qū)水源涵養(yǎng)總量，m3；R為降雨量，mm；ET為蒸散發(fā)量，mm；A為生態(tài)系統(tǒng)面積，km2。

2.2 生態(tài)補償標準核算

在支付能力有限的前提下，應優(yōu)先對生態(tài)補償需求極為迫切的地區(qū)進行生態(tài)補償，對其補償資金設置優(yōu)先順序。在此理論背景下，本文在折算系數(shù)方法的基礎上，增加了生態(tài)補償優(yōu)先級系數(shù)和生態(tài)價值折算系數(shù)來衡量生態(tài)補償標準的地區(qū)差異[12]。生態(tài)補償優(yōu)先級系數(shù)可以反映區(qū)域生態(tài)補償?shù)钠惹谐潭群蛯ν饨洕l(fā)展的影響程度。生態(tài)價值折算系數(shù)可以反映當前國家經濟發(fā)展狀況、生態(tài)質量以及自身消耗生態(tài)環(huán)境等因素。本文選取25%作為滇西北地區(qū)的生態(tài)價值折算系數(shù)[13，14]。計算公式：

RT=EV×k×m

(13)

式中，RT為該區(qū)域生態(tài)補償總量；EV為區(qū)域總生態(tài)系統(tǒng)服務價值；k為生態(tài)價值折算系數(shù)；m為區(qū)域生態(tài)補償優(yōu)先級系數(shù)；區(qū)域生態(tài)補償優(yōu)先級系數(shù)的計算方法：

(14)

式中，m為區(qū)域生態(tài)補償需求系數(shù)；ECPS為該區(qū)域的生態(tài)補償優(yōu)先級，為了避免生態(tài)補償資金集中于某些區(qū)域，本文采用反正切函數(shù)進行歸一化處理生態(tài)補償優(yōu)先級；π為圓周率。

2.3 生態(tài)補償優(yōu)先級計算方法

在資金一定的情況下，如何統(tǒng)籌各地區(qū)的生態(tài)補償先后順序、提高資金的利用率是當前解決問題的重中之重。而生態(tài)補償優(yōu)先級ECPS則表示為某地區(qū)單位面積的生態(tài)服務價值與單位面積的GDP之比[15]，其表示各地區(qū)需要獲得生態(tài)補償?shù)钠惹谐潭?。由于生態(tài)系統(tǒng)服務的市場價值已經在市場機制中得到體現(xiàn)，因此本文只考慮非市場部分的價值。計算方法：

(15)

式中，ECPS為生態(tài)補償優(yōu)先級；VN為單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務價值；GN為單位面積GDP大小。ECPS值越高，說明該地區(qū)得到生態(tài)補償支持后對其經濟狀況影響越大，應優(yōu)先得到補償。

3 結果分析

3.1 滇西北地區(qū)的生態(tài)服務價值量

從上述計算得出，2020年滇西北地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務總價值為920.12億元。從表1可知，對生態(tài)系統(tǒng)服務價值貢獻率最大的是森林，其次是草地、耕地和水域，占整個生態(tài)系統(tǒng)服務價值總量的比例分別為71.92%、24.72%、3.15%、0.22%，建設用地和未利用對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的貢獻率忽略不計。在表中滇西北地區(qū)的單項服務價值的貢獻率從高到底分別是固碳釋氧價值量、水源涵養(yǎng)價值量和土壤保持價值量。從表2可以看出，固碳釋氧的單位價值量為17103.08元·hm-2·a-1，森林生態(tài)系統(tǒng)的固碳釋氧單位價值量最高，為18617.55元·hm-2·a-1，其次是耕地生態(tài)系統(tǒng)和草地生態(tài)系統(tǒng)，分別為14352.99元·hm-2·a-1、18338.70元·hm-2·a-1；土壤保持價值量的平均單位價值量為2842.32元·hm-2·a-1，森林生態(tài)系統(tǒng)和草地生態(tài)系統(tǒng)的單位價值量分別為2795.23元·hm-2·a-1、2889.41元·hm-2·a-1；水源涵養(yǎng)價值量的平均單位價值量為6059.03元·hm-2·a-1，在水源涵養(yǎng)價值量中單位價值量最高的生態(tài)系統(tǒng)為水域為7635.64元·hm-2·a-1，其次是森林生態(tài)系統(tǒng)和草地生態(tài)系統(tǒng)，分別為5674.09元·hm-2·a-1和4867.37元·hm-2·a-1。從空間上來看，單位面積的生態(tài)服務價值量的高值地區(qū)在滇西北地區(qū)的西南部，低值地區(qū)在滇西北地區(qū)的東北方向，且單位價值量最高的縣域是瀘水市，最低的縣域是德欽縣。

表1 生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值

表2 單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務價值

3.2 基于生態(tài)系統(tǒng)服務的生態(tài)補償

根據(jù)估算，滇西北地區(qū)的生態(tài)補償標準為159.91億元。從空間縣域來看，縣域的生態(tài)服務價值和生態(tài)補償優(yōu)先級存在較大差異，從表3可知，單位面積的生態(tài)服務價值量最大的是瀘水市，高達49895.53元·hm-2·a-1，其次是福貢縣和貢山獨龍族怒族自治縣，最小的是德欽縣，根據(jù)2020年各縣域的單位面積GDP水平，得出7個縣域的生態(tài)補償優(yōu)先級，對于生態(tài)補償優(yōu)先級的排序從高到底分別是貢山獨龍族怒族自治縣(7.70)、福貢縣(4.87)、德欽縣(2.13)、瀘水市(1.95)、維西傈僳族自治縣(1.89)、蘭坪白族普米族自治縣(1.56)和香格里拉市(1.22)。生態(tài)補償優(yōu)先級兩級分化明顯，研究區(qū)西北部的貢山獨龍族怒族自治縣和福貢縣的生態(tài)補償優(yōu)先級較高，說明該縣域為整個滇西北地區(qū)提供了較好的生態(tài)系統(tǒng)服務，但是該地區(qū)的社會經濟發(fā)展較為滯后，其中貢山獨龍族怒族自治縣單位面積GDP僅為4297.50元·hm-2，是所有縣域中單位面積GDP水平最低的區(qū)域，屬于滇西北地區(qū)的典型的生態(tài)輸出地，是滇西北地區(qū)重要的生態(tài)屏障，因此補償程度極為迫切。而蘭坪白族普米族自治縣和香格里拉市的生態(tài)補償優(yōu)先級排名較后，該地區(qū)的經濟發(fā)展相較于其他縣域較高，其中蘭坪白族普米族自治縣的單位面積GDP為20261.21元·hm-2，約為貢山獨龍族怒族自治縣單位GDP的5倍，是因為蘭坪白族普米族自治縣的位于怒江、瀾滄江、金沙江“三江并流”的核心區(qū)域，帶來了很多旅游資源，其次蘭坪白族普米族自治縣的森林和生物資源豐富，擁有豐富的鉛鋅礦，被稱為中國的“綠色鋅都”。因此，蘭坪白族普米族自治縣和香格里拉市的優(yōu)受償程度低于貢山獨龍族怒族自治縣等地區(qū)。

表3 各縣市生態(tài)補償優(yōu)先級

4 結論與討論

生態(tài)系統(tǒng)結構復雜，功能多樣，非市場化的生態(tài)服務價值多元化，這也決定了生態(tài)補償標準的區(qū)域性和動態(tài)性特征。2020年，滇西北地區(qū)生態(tài)服務非市場價值為920.12億元。從價值構成看，固碳釋氧、水源涵養(yǎng)和土壤保持價值分別占68.63%、20.72%、10.65%，森林、草地、耕地和水域4種用地類型分別貢獻了總價值的71.92%、24.72%、3.15%、0.22%。2020年，滇西北地區(qū)的生態(tài)補償標準為95.94億元，是當年地方一般公共預算收入的3.19倍。因此，推動落實生態(tài)補償有重要意義，可為當?shù)厣鐣洕l(fā)展提供資金支持，有助于改善基礎設施和公共服務，促進地方產業(yè)發(fā)展，鞏固拓展脫貧攻堅成果并有效銜接鄉(xiāng)村振興，從而徹底改變貧窮落后的局面。怒江州和迪慶州所轄7個縣(市)的補償優(yōu)先級依次是貢山獨龍族怒族自治縣、福貢縣、德欽縣、瀘水市、維西傈僳族自治縣、蘭坪白族普米族自治縣和香格里拉市。也就是說，在補償金有限的情況下，貢山獨龍族怒族自治縣、福貢縣、德欽縣等是優(yōu)先受償對象。

本研究基于效用價值論和外部性理論，采用工程替代法、機會成本法、影子價格法等方法分別估算滇西北地區(qū)森林、草原、耕地、水域等不同類型生態(tài)資源的大氣調節(jié)、土壤保持和水源涵養(yǎng)功能產生的非市場價值，但在計算補償標準時，由于生態(tài)價值折算系數(shù)是直接參考的他人研究數(shù)據(jù)，未體現(xiàn)研究區(qū)域的自然地理和生態(tài)資源特征，難免會在一定程度上影響結果的精度。同時也不可否認，估算生態(tài)價值補償標準僅僅是得出“補償多少”的結論，“誰來補償”“如何補償”“如何分配”等問題依然存在，真正落實生態(tài)補償還有很長的路要走。目前，按流域確定生態(tài)服務價值的受益主體以及“政府為主、市場為補充”的多元化混合補償方式是較為流行觀點，但相關研究仍停留在理論探討層面，還未形成易于操作的，能夠被學界普遍接受的或經過實踐檢驗實施方法。希望能引導相關領域的學者加強對上述問題研究，共同推動落實生態(tài)補償，為生態(tài)價值輸出地區(qū)的社會經濟發(fā)展和生態(tài)建設注入資金和活力，以此促進區(qū)域協(xié)調與公平。