基于能值和GEP的徐州市生態文明核算方法研究

金 丹， 卞正富

（1.中國礦業大學管理學院， 江蘇 徐州 221116； 2.江蘇省資源環境信息工程重點實驗室（中國礦業大學），江蘇 徐州 221116）

基于能值和GEP的徐州市生態文明核算方法研究

金 丹1， 卞正富2

（1.中國礦業大學管理學院， 江蘇 徐州 221116； 2.江蘇省資源環境信息工程重點實驗室（中國礦業大學），江蘇 徐州 221116）

研究目的：將資源、環境、生態納入經濟社會發展水平核算。研究方法：以徐州市為例，運用能值理論與方法，在生態系統生產總值（GEP）框架下，開展生態文明評估的核算。研究結果：能值評估將徐州市不同類型產品和服務轉換為統一的量綱，并對GEP的生態供給價值、生態調節價值、生態文化價值和生態支持價值4項指標進行了核算，得到能值—貨幣價值（$）。研究結論：基于能值的GEP相對于傳統單一的GDP指標更為科學、合理，并且能夠實現在其他國家或地區間的比較，是對生態文明建設評價指標的一次有效嘗試。

土地生態；GEP；能值；能值—貨幣價值；生態文明

黨的十八大把生態文明提高到國家戰略高度，明確提出要把資源、環境、生態納入經濟社會發展評價體系。2013年6月28日，在全國組織工作會議上，中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習近平強調將民生改善、社會進步、生態效益等指標作為衡量官員能力的重要考核內容，“再也不能簡單以國內生產總值增長率來論英雄了”。這不僅是黨中央為官員考核注入新內涵，更是對地方政府官員執政生態文明建設指明了方向。

如何用科學的核算體系來反映生態文明建設，成為目前亟待解決的問題。學者們在建立評估指標體系方面開展了積極的探索，如通過構建包括生態經濟、生態環境、生態文化和生態制度4個準則層、37項具體指標的經濟發達城市生態文明建設評價指標體系，對北京、上海、廣州、深圳4個城市開展實證研究[1]，或是提出以“綠色GDP產值比重增長速度”和“城市居民幸福指數增長速度”進行加權綜合衡量生態文明城市進步指數[2]，以及將持續開發、環境友好、清潔生產、人民滿意、生態安全作為目標層建立礦區生態文明評價指標體系[3]等。為了推進生態文明建設，很多城市也先后制定了生態文明評估指標體系。總體來看，國內相關研究多集中于指標體系的建立，關于核算方法的探討較少，多以層次分析法為主。

生態文明理念也引起了國際社會的日益關注。2013年2月25日，世界自然保護聯盟（International Union for Conservation of Nature and Natural Resources, IUCN）與億利公益基金會共同建立了中國首個生態系統生產總值（Gross Ecosystem Production, GEP）體系項目[4]。GEP概念旨在建立一套與國內生產總值（GDP）相對應的、能夠衡量生態良好的統計與核算體系。國內生產總值（Gross Domestic Product，簡稱GDP）常被公認為衡量國家經濟狀況的最佳指標。但僅用單一的GDP指標進行核算，忽略了對生態價值的衡量。GEP將自然生態系統作為產出的源泉之一，對自然生態資產部分進行核算，這與考核評價生態文明的內涵和意義一致，為將資源、環境、生態納入經濟社會發展評價體系提供了一條現實路徑。

生態文明建設的一個關鍵任務是建立一套科學、有效的指標體系，以指導政策與實踐評價，并實現主要指標體系在國際上的對接。本文將GEP概念與生態經濟系統能值核算結合，通過對2011年徐州市生態經濟系統開展實證研究，探索生態文明評價的核算體系，旨在為建立生態文明建設統一規范和考核指標體系提供參考。

1 GEP與能值

GEP是指生態系統的生產和服務總和，是生態系統為人類福祉提供的產品和服務的經濟價值總量[4]。GEP的主要指標是生態供給價值、生態調節價值、生態文化價值和生態支持價值，通過計算森林、荒漠、濕地等生態系統以及農田、牧場、水產養殖場等人工生態系統的生產總值，來衡量和展示生態系統狀況[4]。GEP的概念框架體現人類活動對自然的影響，體現生態系統產品的生產和服務功能，能夠充分且直接反映自然生態系統的狀況，有利于喚起全社會對生態系統保護、恢復的理解和支持[4]。因此，需要一個統一的量綱對生態供給價值、生態調節價值、生態文化價值和生態支持價值進行核算。

20 世紀80年代，美國著名生態學家Odum在系統生態學、能量學、生態經濟學等理論基礎上創立了“能值（emergy）”這樣一個科學新名詞，并逐漸發展成能值分析理論方法[5]。能值將生態環境系統與社會經濟系統中不同種類的物質和能量的量綱進行了統一，為開展生態—經濟系統定量分析提供了新的工具。因此，能值理論與方法能夠作為核算GEP的工具。

2 基于能值的GEP核算

根據Odum提出的能值理論和評估方法，將徐州市生態經濟系統能值評估的能值流分為外部可更新資源、本地可更新資源、系統內部/本地不可更新資源、貨幣流、廢物流5類[5]。根據《徐州統計年鑒2012》[6]獲得原始數據，并確定每類能值流具體核算項目（表1）。對徐州市生態經濟系統的能值評估主要包括3個步驟：首先對原始數據進行能量折算，得到以能量單位J表示的基礎數據（部分仍以原始數據單位表示）；再通過能值轉換率計算得到各項目對應的太陽能值，進而計算徐州市2011年的能值/貨幣比率；最后計算各項目對應的能值—貨幣價值。根據能值評估結果和能值/貨幣比率，逐項核算得到GEP的主要指標值，即：生態供給價值、生態調節價值、生態文化價值和生態支持價值。

2.1 徐州市生態經濟系統能值評估

基礎數據的計算方法和主要依據為：（1）外部可更新資源根據當年的氣候氣象和水文等原始數據[6]，以Odum提供的基本方法計算[5]得到基礎數據；（2）本地可更新資源，如稻谷、小麥等各項目根據當年產量乘以能量折算系數[7-8]得到基礎數據；（3）本地不可更新資源為經濟社會發展所使用的煤炭、電力、礦產等資源，該資源項目依據產量或消費量乘以當地該產品的平均熱值[9]得到基礎數據，塑料、地球損失、土地有機質損失的能量折算方法見參考文獻［5］和［9］；（4）貨幣流按照當年平均匯率換算為美元（$），由于環境經濟系統運行的大部分環節靠人的服務完成，人類消費者提供了主要反饋控制，因而把人的作用歸入貨幣流[10]；（5）廢物流的能量折算參考文獻［11］。

按照太陽能值 = 基礎數據×對應的能值轉換率，得到統一的能值單位sej表示的各項目太陽能值。本文基于Odum全球能值基準9.44E+24 sej/yr確定各產品能值轉換率[5]，2000年Odum確定了新的全球能值基準15.83E+24 sej/yr[12]，改變了每單位能值的價值，因此對以往能值研究中采用的能值轉換率[5,7-8,11,13-14]進行基準變換，即乘以1.68[12]，得到新的能值評估參數[9]。

能值/貨幣比率是評價一個國家或地區經濟發達程度的指標，可以衡量一個國家或地區的財富，表示單位貨幣能購買的財富數量（以能值單位sej表示）[11]。能值/貨幣比率（emergy dollar ratio, EDR）等于生態經濟復合系統的年能值總利用量（sej）與當年國內生產總值GDP（$）的比值[5]。2011年徐州市的能值總利用量為外部輸入的可更新自然資源流、本地可更新資源和產品、農業系統生產散失的資源和商品、經濟系統集約使用的富集資源和產品、未經本地使用的直接出口不可更新資源和產品（以出口額代替）的能值流之和[5]。根據表1結果計算可得到能值總利用量為2.51 E+23 sej，2011年徐州市全年實現地區生產總值（GDP）3551.65×108元，按當年平均匯率折算為5.50 E+10$，因此，2011年徐州市能值/貨幣比率為4.56E+12 sej/$。

最后算能值—貨幣價值，其計算方法為：能值—貨幣價值 = 每項太陽能值÷（總能值/貨幣比率）（表1）。由于能值核算已經將各種不同的產品統一轉換為太陽能焦耳（sej）的量綱，能值/貨幣比率也按照當年匯率和美元計算，因此，產品的能值—貨幣價值能夠進行其他國家或地區間的比較，無疑能為生態文明主要指標體系在國際上的對接提供有效途徑。

2.2 生態供給價值

生態供給包括生態經濟復合系統所有使用和生產的資源和產品產出，比如原煤產量、發電量等服務于經濟社會發展的資源和產品[4]。本文將為獲取農產品而造成的地球損失、土地有機質損失也計算在內。盡管這些自然損失并未以實際產品的形式出現在系統的產出中，但它們本身的價值卻直接貢獻于生態供給。而系統排放的廢水、廢氣、廢物相對于產品而言它們是“負產品”，因此在計算生態供給價值時，將廢物流的價值減去。根據表1，2011年徐州市的生態供給價值包括可更新自然資源、農業系統的產品以及生產散失的資源和商品、經濟系統集約使用的富集資源和產品、經本地使用的直接出口不可更新資源和產品，以上4類能值—貨幣價值總和減去廢物流的能值—貨幣價值，結果為5.26 E+10$。

2.3 生態調節價值

生態調節價值是指生態環境在吸納、凈化生態經濟復合系統所排放污染物過程中的貢獻[4]。本文將河流提供的新鮮水、新鮮的空氣視為吸納、凈化污染物的生態環境產品，計算的主要水污染物為COD、NH3-N，大氣污染物為煙塵、SO2和NO2，2011年徐州市主要水污染物和大氣污染物排放量見表2。

表1 續

（1）稀釋水污染物的生態環境價值計算。生態環境對水污染物的凈化主要依靠河流提供的新鮮水，通過物理凈化作用進行稀釋。隨著河水的流動，污染物在水體中稀釋、擴散、沉淀，濃度逐漸降低[15]。因此，生態環境對水污染物的生態凈化功能的能值計算，主要依據所需要的新鮮水量，其根據金丹專著中相應的公式進行計算[9]，進而計算河流徑流量的勢能，再將勢能乘以河流勢能太陽能值轉換率4.66E+04 sej/J，得到降低水污染物濃度過程中河流的生態服務功能的能值，并計算對應的能值—貨幣價值（表2）。

（2）稀釋大氣污染物的生態環境價值計算。稀釋大氣污染物的新鮮空氣量同樣根據金丹專著中相應的公式進行計算[9]。除新鮮空氣量之外，風速是決定大氣污染物稀釋程度的重要因素之一，風速越快，對大氣中污染物濃度的稀釋擴散能力越強[15]。以新鮮空氣量和風速為基礎，根據金丹專著中相應的公式計算所需的風能，再將風能乘以太陽能值轉換率2.45E+03 sej/J，得到稀釋大氣污染物過程中空氣的生態貢獻，以能值為單位。最后根據當年的能值/貨幣比率4.56 E+12 sej/$，計算對應的能值—貨幣價值。結果見表2。2011年徐州市生態調節價值為大氣污染物與水污染物能值—貨幣價值之和即4.98 E+07$。

表2 2011年徐州市污染物排放量及對生態環境產品的需求Tab.2 Waste discharge and fresh environmental products need in ecosystem

2.4 生態文化價值和生態支持價值

2.4.1 生態文化價值 參考世界自然保護聯盟（International Union for Conservation of Nature and Natural Resources, IUCN）與億利公益基金會用GEP衡量庫布其沙漠治理區的文化服務價值的做法，主要考慮地區旅游業所創造的財富。2011年徐州市旅游總收入282×108元，根據表1的評估結果，旅游收入所包含的能值為6.35E+22 sej，除以當年的能值/貨幣比率4.56E+12 sej/$，得到對應的能值—貨幣價值為1.39E+10 $。

2.4.2 生態支持價值 自然環境資源來自地球生物圈的作用，太陽輻射能、地球深處的地熱能、潮汐能是推動地球生物圈物質循環的3種主要能源，在全球能量轉化過程中起著至關重要的作用，這3類能源的太陽能值是評估風、水、地球系統平均能值的基準值[11]。因此，生態支持價值主要考慮地球生物圈的作用。根據Odum等人確定的地球生物圈年能值儲量及計算方法[16]計算徐州市的地球生物圈年能值儲量，結果見表3。此處的太陽輻射能是指地球生物圈已有的能值儲量，與表1中每年接收的外部太陽輻射能不同。計算潮汐能時，根據大陸架吸收潮汐能系數范圍0.1—0.5[5]，考慮到徐州市所轄地區離海岸線最近僅幾十公里，呈半海洋性氣候特征，自然環境資源的形成或多或少會受潮汐能影響，但由于地域東西狹長，受海洋影響程度有差異，因此潮汐能吸收系數取0.1[17]。區域地球生物圈年能值儲量除以當年的能值/貨幣比率4.56E+12 sej/$，得到生態支持的能值—貨幣價值為1.01E+08 $。

表3 徐州市地球生物圈年能值儲量Tab.3 Annual budget of solar emergy for the earth geobiosphere in Xuzhou

3 結果與討論

（1）本文以能值理論與方法為工具，對GEP的主要指標：生態供給價值、生態調節價值、生態文化價值和生態支持價值進行了核算，其價值分別為5.26E+10 $、4.98E+07 $、1.39E+10 $、1.01E+08 $，因此，以上4項價值加和可得到以能值—貨幣價值衡量的2011年徐州市生態系統生產總值GEP為6.66E+10 $。相對于用傳統貨幣單位衡量2011年徐州市經濟發展水平的GDP5.50E+10 $（表1），用基于能值的GEP衡量為人類福祉提供的產品和服務的經濟價值總量則為6.66E+10 $（能值—貨幣價值）。總進口、勞務收入和利用外資等貨幣流價值并未進入GEP概念框架，生態供給價值中也減去了廢物流的價值，并且仍有其他未進行核算的產品和服務，而GEP仍大于GDP，這表明常用的貨幣價值單位忽略了能值—貨幣價值所包含的潛在的資源自身價值，以及產品形成過程中所消耗的自然資源的真實價值，用GEP衡量經濟社會發展狀況更為科學、全面。

（2）以能值—貨幣價值為單位的GEP不僅將資源、環境、生態納入經濟社會實力的評價體系，而且能夠與其他國家或地區進行比較，實現了指標的國際對接，是對生態文明建設評價指標的一次有效嘗試。

（3）生態文化價值的內涵豐富，需開展更為詳細全面的核算，以及如何計算溫室氣體排放的生態調節價值，都需要對GEP概念框架進一步細化。因此，建立統一規范的生態文明目標和核算體系都將是下一步工作重點。

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（本文責編：郎海鷗）

The Accounting of Ecological Civilization in Xuzhou Based on Emergy and Gross Ecosystem Production

JIN Dan1, BIAN Zheng-fu2

（1. School of Management, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, China; 2. Jiangsu Key Laboratory of Resources and Environmental Information Engineering, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, China）

The purpose of this paper is to involve natural resources, environmental capacity and ecological condition in social development accounting by tracking the material and energy flows on a uniform standard. Based on the framework of Gross Ecosystem Production (GEP), emergy theory and methodology was employed. Then the accounting of ecological civilization evaluation in Xuzhou was carried out. The results indicate that the linkages between the social-economic system and the natural environment could be summarized in materials and energy flows. It includes the supply value, adjustment value, cultural value and support value of the combined system in units of solar emjoule. Consequently, the GEP in units of emergy-monetary value (﹩) could be used to measure the gross economic value of several products and services for human being. It is concluded that the GEP based on emergy will be a better index compared with GDP. The empirical accounting is also a valid attempt for ecological civilization assessment.

land ecology; GEP; emergy; emergy-monetary value; ecological civilization

F301.2

A

1001-8158（2013）10-0088-07

2013-03-29

2013-06-29

國家自然科學基金項目（41101560）。

金丹（1982-），女，湖南安鄉人，講師。主要研究方向為土地生態學。E-mail: jindan@cumt.edu.cn