耤河示范區(qū)閆家河小流域綜合治理效益評價

鄭曉風(fēng)，唐慧中

(1.秦州區(qū)水務(wù)局，甘肅 天水741000;2.天水市科學(xué)技術(shù)協(xié)會，甘肅天水741000)

閆家河小流域地處天水市秦州區(qū)城郊北山、耤河北岸，屬黃土丘陵溝壑區(qū)第三副區(qū)，流域總面積13.92 km2，治理前植被覆蓋率為20.13%，水土流失面積10.79 km2，土壤侵蝕模數(shù)為5 000 t/(km2·a)，年土壤流失量為6.96萬t。1998年10月，黃河水利委員會將閆家河小流域列入耤河示范區(qū)重點治理工程，通過對流域進行山、水、田、林、路綜合治理，形成了從山頂?shù)缴侥_、從坡面到溝道的全方位、多功能的綜合防護體系。經(jīng)過治理，該流域累計完成水土流失治理面積10.05 km2，治理程度達93.14%，植被覆蓋率達到47.48%，治理措施保存率達97%，林、草措施成活率達92%。各項水土保持措施的實施，有效地保護和利用了流域內(nèi)的水土資源，2004年通過黃河水利委員會組織的驗收。

為了較為全面、科學(xué)地對閆家河小流域綜合治理效果進行評價，本研究綜合運用專家咨詢、理論分析和頻度分析3種方法，并采用市場價值法、碳稅法等方法，對該流域水土保持綜合治理價值進行了計算與評價。計算中各項水土保持措施的面積均是用保存率與成活率折算過的有效面積。

1 綜合治理生態(tài)價值計算

生態(tài)價值主要是間接利用價值，是指無法商品化的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，采用防護費用法、恢復(fù)費用法、碳稅法、影子工程法、機會成本法、替代市場法等進行估算。

生態(tài)效益評價指標體系采用唐慧中等[1]在《秦州區(qū)水土保持林建設(shè)生態(tài)效益價值評估》中的指標體系。生態(tài)價值分為水圈生態(tài)效益、土圈生態(tài)效益、氣圈生態(tài)效益、生物圈生態(tài)效益4個方面。

1.1 水圈生態(tài)效益W

1.1.1 蓄水與涵養(yǎng)水源的價值W1

根據(jù)《黃河流域水土保持耤河示范區(qū)工程閆家河小流域竣工驗收報告》，該流域林草工程措施相互配套、層層設(shè)防、節(jié)節(jié)攔蓄，有效地控制了水土流失。據(jù)監(jiān)測資料推算，各項治理措施年可攔蓄降雨53.91萬m3，蓄水效率達59.44%。水價采用秦州區(qū)目前工程供水價格1.9～3.5元/m3替代，計算中取平均值2.7元/m3，因此W1=145.56萬元。

1.1.2 凈化水質(zhì)的價值W2

閆家河小流域綜合治理措施凈化水質(zhì)的價值，可用攔蓄降水總量乘單位體積水凈化成本來計算。污水凈化費用采用全國污水處理成本價的平均價，即水的凈化費用為0.8元/m3，由此得W2=43.13萬元。

1.1.3 減少面源污染的價值W3

面源污染是威脅水資源安全最嚴重的問題之一。據(jù)李世鋒[2]研究，水土保持林可攔截徑流中80%的總氮、62%的硝基氮、78%的總磷和58%的態(tài)的磷。在閆家河小流域，面源污染主要發(fā)生在坡耕地上，該流域有梯田343.83 hm2，水土保持林通過退耕實現(xiàn)的面積為448.57 hm2，減少面源污染的價值可用治理面源污染所需費用替代。根據(jù)流域現(xiàn)狀，利用植物措施單位面積治理面源污染的費用[3]為0.318萬元/hm2，利用梯田單位面積治理面源污染費用為0.493 5萬元/hm2，由此得減少面源污染的價值W3=312.33萬元。

水圈生態(tài)效益W=W1+W2+W3=501.02萬元。

1.2 土圈生態(tài)效益S

1.2.1 減少流失土壤肥力的價值S1

工程措施攔截的泥沙主要來源于坡耕地，因此工程措施減少流失土壤肥力可用坡耕地表層土壤所含N、P、K的數(shù)量與相應(yīng)化肥的單價求得。據(jù)監(jiān)測資料推算，各項治理措施年可攔截泥沙4.87萬t，攔泥效率達70.0%。李生寶等[4]的研究表明:農(nóng)地表層土壤有機質(zhì)平均含量為6.132 g/kg、全氮為0.416 g/kg、全磷為0.57 g/kg、全鉀為18.92 g/kg，水土保持林地表層土壤有機質(zhì)平均含量為6.274 g/kg、全氮為0.428 g/kg、全磷為0.546 g/kg、全鉀為18.00 g/kg，人工草地表層土壤有機質(zhì)平均含量為4.828 g/kg、全氮為0.344 g/kg、全磷為0.54 g/kg、全鉀為19.4 g/kg。根據(jù)泥沙來源的實際加權(quán)平均計算，得到該流域攔截泥沙中肥分平均含量為:有機質(zhì)6.187 g/kg、全氮0.422 g/kg、全磷0.553 g/kg、全鉀18.33 g/kg。土壤有機物質(zhì)單價取1.36元/kg，則減少土壤有機質(zhì)流失的價值Sa=40.98萬元。

由土壤侵蝕造成的N、P、K損失的價值可通過增施化肥的費用來代替。秦州區(qū)目前尿素和磷酸二氫鉀的市場價分別為0.19萬和0.48萬元/t，折算成 N、P、K化肥的比例分別為60/28、136/31、136/39，則減少土壤 N、P、K 肥力損失的價值Sb的計算式為

式中:Sb為水土保持措施年保肥效益經(jīng)濟價值，萬元;Q為水土保持措施年攔截泥沙總量，t;P1i為土壤中氮、磷、鉀平均含量，g/kg;P2i為純氮、磷、鉀折算成化肥的比例;P3i為各類化肥的銷售價，萬元/t。

因此，Sb=1 559.28萬元。

減少土壤肥力的價值S1=Sa+Sb=1 600.26萬元。

1.2.2 減少泥沙淤積的價值S2

根據(jù)錢寧、龔時旸、徐建華等[5-7]對黃河支流泥沙顆粒組成的研究，可以認為坡地上產(chǎn)生的泥沙至少有1/5將沉積于水庫或下游河床。因此，減少泥沙淤積的價值可根據(jù)被淤積水庫的蓄水成本計算。該流域水土保持措施年減少土壤侵蝕總量為4.87萬t，則淤積泥沙量為9 740 t。若泥沙容重取1.28 t/m3，則減少泥沙淤積的數(shù)量相當(dāng)于損失庫容量為7 609.375 m3。

按1 m3庫容的成本費為5.714元計算[8]，該流域水保措施年減少泥沙淤積價值S2=4.35萬元。

1.2.3 保護農(nóng)田的價值S3

水土保持綜合治理保護農(nóng)田的價值可用農(nóng)田作物增產(chǎn)的價值來評價。據(jù)監(jiān)測，與坡耕地相比，流域內(nèi)梯田增產(chǎn)糧食為1 050 kg/hm2，糧食總增產(chǎn)量達361 021.5 kg。按國家糧食價格1.4元/kg計算，則該流域綜合治理所帶來的保護農(nóng)田的價值為S3=50.54萬元。

土圈生態(tài)效益S=S1+S2+S3=1 655.15萬元。

1.3 氣圈生態(tài)效益G

小流域綜合治理氣圈生態(tài)效益主要是由人工種植的林草產(chǎn)生的，流域植被覆蓋率的提高可以吸收空氣中的CO2，產(chǎn)出O2，降解污染物，從而凈化空氣。根據(jù)林草面積及林草對有害物質(zhì)的減除作用，采用影子價格法計算流域綜合治理后林草凈化空氣的價值。

1.3.1 改善小氣候的價值G1

水土保持林草措施對局地氣候變化產(chǎn)生的影響是比較明顯的，因為林草措施的增加改變了小流域內(nèi)太陽能的分配方式，增加了地表反射率，使溫度降低、濕度增加，而這些又反過來影響植被的再生潛力[9]。按照謝高地等人[10]中國陸地生態(tài)系統(tǒng)中森林單位面積氣候調(diào)節(jié)值2 389.1元/hm2計算，則G1=150.47萬元。

1.3.2 凈化環(huán)境的價值G2

水土保持綜合治理凈化環(huán)境的價值主要有:減少溫室氣體的價值、吸收有害氣體的價值、阻滯降塵的價值和生產(chǎn)氧氣的價值4個方面。凈化環(huán)境的價值主要由植物措施產(chǎn)生，工程措施所產(chǎn)生的凈化環(huán)境的價值可以忽略不計。

1.3.2.1 固定CO2的價值G21

根據(jù)該流域水土保持生態(tài)建設(shè)的實際情況，采用碳稅法、造林(種草)成本法兩者的平均值來計算固定CO2的價值。據(jù)陳芳等[11]研究，林草單位面積年固定CO2的量為:落葉喬木林為128.32 t/hm2，常綠灌木林為195.21 t/hm2，草本植物為181.13 t/hm2，則該流域CO2固定量為8.83萬t。

再將CO2固定量折合為純碳。根據(jù)CO2的分子式和原子量，C/CO2=0.272 7，則折合為純碳量為2.41萬t。

采用瑞典碳稅率計算，則該流域水土保持林草年固碳價值為2 892.00萬元。

按照中國幾種樹的平均造林成本折合為260.9元/t，則該流域林草措施年固碳價值為628.77萬元。

該流域水土保持林草措施最終年固定CO2的價值可取如上兩者的平均值，即G21=1 760.39萬元。

1.3.2.2 生產(chǎn)O2的價值G22

對水土保持林草釋放O2的價值采用生產(chǎn)成本法計算，生產(chǎn)O2的成本為500元/t。陳芳等[11]的研究表明:落葉喬木林單位面積年釋放 O2為93.33 t/hm2，常綠灌木林為141.97 t/hm2，草本植物為131.73 t/hm2，則該流域水土保持林草措施生產(chǎn)O2的價值G22=3 212.72萬元。

1.3.2.3 吸收SO2的價值G23

林草植被對SO2具有一定的吸收、積累、轉(zhuǎn)化、降解的作用，即對大氣有凈化作用，這種作用可采用面積—吸收能力法進行價值計算，計算式為

式中:G23為林草吸收SO2的價值，元;k為治理SO2的費用，元/t;Fi為不同林草措施年吸收SO2的能力，kg/hm2;Si為不同林草措施的面積，hm2。

根據(jù)《中國生物多樣性國情研究報告》[12]，植物對SO2的年吸收能力為:闊葉林88.65 kg/hm2，針葉林215.60 kg/hm2，人工草地18 kg/hm2[11]。消減 SO2的投資成本為600元/t，則該流域水土保持林草措施年吸收SO2的價值G23=3.60萬元。

1.3.2.4 阻滯降塵的價值G24

阻滯降塵的價值采用等效替代法計算，即以單位面積滯塵能力乘以流域內(nèi)水土保持林草面積，再乘以阻滯降塵的成本計算。據(jù)陳芳等[11]的研究，植物單位面積年阻滯降塵能力為:落葉喬木林17.51 t/hm2，常綠灌木林32.93 t/hm2，草本植物0.12 t/hm2，阻滯降塵的成本為170元/t，則該流域林草措施年阻滯降塵價值G24=194.84萬元。

凈化環(huán)境的價值G2=G21+G22+G23+G24=5 171.55萬元。

氣圈生態(tài)效益G=G1+G2=5 322.02萬元。

1.4 生物圈生態(tài)效益B

按照謝高地等人[10]中國陸地生態(tài)系統(tǒng)中農(nóng)地單位面積生物多樣性保護價值為628.20元/hm2、森林單位面積生物多樣性保護價值為2 884.60元/hm2、草地單位面積生物多樣性保護價值為964.50元/hm2計算，則該流域水土保持綜合治理后由生物多樣性增加所產(chǎn)生的生態(tài)經(jīng)濟價值即生物圈生態(tài)效益B=206.29萬元。

2 經(jīng)濟價值評估

經(jīng)濟價值的評估是治理后比治理前增加的產(chǎn)值，主要是直接利用價值。水土保持治理完成后，在效益計算期內(nèi)該流域年累計增加直接經(jīng)濟效益855.98萬元。

3 社會效益評價

水土保持生態(tài)建設(shè)的社會效益價值主要是間接利用價值，用水土保持治理前后社會效益評價指標的變化進行評估。

3.1 提高了區(qū)域人口環(huán)境容量，促進了流域生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)

通過水土保持生態(tài)建設(shè)，流域內(nèi)基本農(nóng)田達到343.83 hm2，人均基本農(nóng)田0.05 hm2，耕地梯田化程度達到100%，人口環(huán)境容量由治理前的480人/km2提高到現(xiàn)在的496人/km2，實現(xiàn)了人口環(huán)境容量和人口密度的相對平衡，從而促進了人與自然的和諧共處和生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。

3.2 改善了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件

水土保持生態(tài)建設(shè)，使田間農(nóng)機路密度達2.87 km/km2，降低了農(nóng)民的勞動強度，提高了勞動生產(chǎn)率，顯著改善了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，同時為城市服務(wù)業(yè)提供了充足的勞動力。

3.3 合理調(diào)整了土地利用結(jié)構(gòu)

通過大規(guī)模梯田建設(shè)，大力發(fā)展經(jīng)濟林果，營造喬木林、灌木林，實施退耕還林還草，使流域內(nèi)農(nóng)、林、牧、荒地所占比例由治理前的48.82%、20.13%、0、4.41%，調(diào)整為現(xiàn)在的32.61%、45.23%、2.25%、0，土地利用率由治理前的84.40%提高到95.75%。

3.4 優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

土地利用結(jié)構(gòu)的調(diào)整和土地利用率的提高，促進了流域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，使農(nóng)、林、果、牧、漁和工副業(yè)產(chǎn)值所占比例由治理前的46.39%、1.86%、4.34%、5.56%和41.85%，調(diào)整為現(xiàn)在的37.64%、5.66%、13.21%、11.30%和32.19%。

3.5 增加了農(nóng)民收入，改善了生活條件

隨著流域內(nèi)各項措施效益的發(fā)揮，流域內(nèi)年農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值增至2 101.86萬元，比治理前增加了55.91%;年人均收入2 756元，增加了1.28倍。物質(zhì)基礎(chǔ)的充實促進了農(nóng)民生活條件的改善，流域內(nèi)新蓋磚瓦房126座，液晶電視、電冰箱、計算機等家電已進入尋常農(nóng)民家庭，80%的農(nóng)戶安裝了電話。

3.6 美化了城郊環(huán)境，拓展了城市服務(wù)領(lǐng)域

通過園田、園林化建設(shè)，流域內(nèi)形成了春有花、夏有蔭、秋有果、冬有綠和三季有花、四季常青的生態(tài)景觀，同時可防止沙塵、凈化空氣、降低噪音、調(diào)節(jié)氣候、改善水質(zhì)、減弱城市“熱島效應(yīng)”。該流域不僅為城市提供了豐富的水果蔬菜、苗木花卉和肉蛋奶等農(nóng)林牧產(chǎn)品，而且為天水市的廣大市民提供了一個集休閑、旅游、觀光為一體的生態(tài)農(nóng)業(yè)景區(qū)。

4 結(jié)語

(1)閆家河小流域綜合治理年生態(tài)效益總價值為7 684.48萬元，其中水圈生態(tài)效益501.02萬元、土圈生態(tài)效益1 655.15萬元、氣圈生態(tài)效益5 322.02萬元、生物圈生態(tài)效益206.29萬元。生態(tài)效益是隨著治理年限的延長而增大的，隨著流域治理年限的延長和林草覆蓋率的提高，生態(tài)效益的價值會更大。

(2)經(jīng)濟價值在各項措施效益計算期內(nèi)年累計增加直接經(jīng)濟效益855.98萬元。

(3)本研究對于社會效益的評價大部分僅局限在定性評價方面，定量評價較少，這方面的價值評估目前還是一個新的課題，有待于進一步研究確定評價指標。

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