生態敏感區有機板栗生態補償標準及其估算*——以北京市密云水庫庫區為例

趙桂慎，李彩戀，彭　澎，馮丹陽，梁　龍

(中國農業大學資源與環境學院，北京　100193)

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·技術方法·

生態敏感區有機板栗生態補償標準及其估算*
——以北京市密云水庫庫區為例

趙桂慎※，李彩戀，彭澎，馮丹陽，梁龍

(中國農業大學資源與環境學院，北京100193)

有機農業發展與水源地等生態敏感區的生態安全維護息息相關，科學合理地對有機農業進行生態補償，是促進水源地有機農業發展的重要激勵手段，對防止水庫水體污染、維護水庫生態系統安全具有重要意義。研究應用生態服務價值評估、生命周期評價以及農戶問卷調查等方法，綜合考慮有機農產品生產的額外成本、生態系統服務價值及環境成本三大基本影響因素，建立有機農產品生態補償標準定量化指標體系和估算方法，確定了北京市密云庫區有機板栗的生態補償標準。研究結果表明：與常規板栗相比，密云有機板栗生產的額外成本為6000.00元/hm2； 有機板栗的生態系統服務價值高于常規板栗，增量為4434.50元/hm2； 有機板栗的環境成本比常規板栗低209.20元/hm2； 密云庫區有機板栗生態補償標準為3個變量之和，即1.06437萬元/hm2。在密云庫區有機板栗生態補償額度的構成中，有機板栗生產的額外成本所占比例最大，為56.37%，額外成本過高是影響該區域有機農業發展的主要障礙因素，而有機板栗較高的生態系統服務價值和較低的環境成本，是水庫水環境安全的重要保障。估算密云水庫庫區有機農產品的生態補償標準并分析其構成，對進一步完善該區域的生態補償機制，維護庫區生態安全具有重要參考價值。

生態敏感區生態補償有機板栗密云庫區生態安全

0　引言

近年來流域上游農戶不合理地農業生產行為引發的農業面源污染使水體氮、磷富營養化，是流域水質下降的主要原因[1-3]。如何采取措施激勵流域上游的農戶轉變農業生產方式提供更好的流域環境服務[4]，對有機農業等生態友好型農業進行生態補償，促進常規農戶轉變農業生產方式進行有機生產，是協調流域環境與經濟發展的重要手段，對維護流域水環境安全具有重要意義。生態補償標準的確定是補償機制構建的核心和難點[5]，科學合理地補償標準能夠在很大程度上影響農戶選擇有機農業生產方式。

密云水庫作為北京市唯一的地表飲用水水源地，提供北京市飲用水的60%，其水質水量直接影響著首都的供水安全[6]。近年來，由于水庫周邊居民在農業生產活動中不合理施用化肥農藥，造成農業面源污染，對密云水庫水質造成了極大的影響。因此，轉換常規農業種植模式，對有機農產品進行生態補償，鼓勵有機農業等生態友好型農業發展，是維護密云水庫生態系統安全的重要措施。但有關密云水庫有機農產品生態補償的研究并不多見，目前的研究主要集中在密云水庫周邊農戶補償意愿及常規農產品生態補償等領域。王海濱、李奇峰等主要是通過對水庫周邊農戶調查，研究密云水庫周邊居民的支付意愿與環境保護認識、收入水平等影響因素的關系，研究表明由于農戶年均收入水平較低，環境保護意識較弱，非農收入較低，及受教育水平低等影響，水庫周邊農戶的支付意愿較低[7]。HuaZheng研究了密云水庫上游實施的“稻改旱”項目效果，比較了實施項目前2006年和實施項目后2010年項目參與者和未參與者的生計變化，并從成本收益角度分析了項目實施的有效性，檢驗了生態補償效果[8]。

該研究選取密云有機板栗和常規板栗為研究對象，從生產的額外成本、生態系統服務價值以及環境成本3個方面進行比較分析，確定有機板栗的生態補償標準，保障密云庫區有機板栗種植戶的相關利益，增強農戶進行有機生產的積極性，以期從源頭控制密云水庫環境污染風險，維護密云水庫庫區的生態安全。

1　材料與方法

1.1研究對象

北京市密云區自古以來就是燕山板栗重要產地之一，擁有得天獨厚的資源優勢和地域優勢，密云板栗主產于密云水庫東、西、北岸的10個鄉鎮，形成了環水庫的板栗產業帶，板栗種植面積2萬hm2，占北京市板栗種植面積的48.39%。密云區大力鼓勵有機板栗種植，有機板栗種植面積超過3333.33hm2，分別通過美國NOP(National Organic Program)認證、歐洲EU認證、國際OCIA(Organic Crop Improvement Association)、日本JAS(Japanese Agriculture Standard)認證以及中國OFDC(Organic Food Development Center)有機食品認證[9]。該研究選擇北京市密云區高嶺鎮栗榛寨村作為有機板栗研究對象，該村是密云區有名的有機板栗種植專業村，以農戶問卷調查方式調研30戶有機板栗種植戶。常規板栗調研地點選擇栗榛寨村附近的不老屯村、燕落村和黃土坎村，同樣以農戶問卷調查方式調研30戶常規板栗種植戶。

1.2研究方法

該文主要從有機農業生產的額外成本、生態系統服務價值及環境成本3個方面，建立密云庫區有機農產品生態補償標準定量化指標體系，確定有機農產品的生態補償標準。

1.2.1密云水庫有機及常規板栗生態系統服務價值評估

生態系統服務是由生態系統提供的、能直接或間接提升人類福利的產品和服務[10]，從人類角度簡單闡釋為人類從生態系統獲得的所有好處[11]。根據千年生態系統評估(The Millennium Ecosystem Assessment，MA)，結合有機農業系統提供服務的機制、類型和效用，可以把有機農業系統提供的生態服務功能分為供給功能、調節功能、支持功能和文化功能四大類[12- 13]。本研究根據密云庫區有機農業發展的實際情況，建立了有機農業系統生態服務價值評價指標(表1)。其中，供給功能主要是指直接的農產品供給； 調節功能包括固碳釋氧、保持土壤養分、農田生態系統消納廢棄物價值等； 支持功能包括提高生物多樣性、減少土地廢棄價值等； 文化功能包括保留鄉村文化遺址和自然文化遺產等。

表1密云庫區有機及常規板栗生態系統服務價值評價指標體系及計算方法

一級指標二級指標評估方法計算公式說 明供給功能農產品供給直接市場法V=∑Y×P-PC式中,V為單位面積農作物產品價值,單位:元/hm2;Y為農作物的單產,單位:kg/hm2;P為農作物的市場價格,單位:元/kg;PC為生產成本,單位:元/hm2直接市場法基本原理是將生態系統作為生產中的一個要素,生態系統的變化會導致生產率和生產成本的變化,進而影響價格和產出,或導致或預期收益的損失[14]調節功能固碳釋氧碳交易法NPP=P/H×(1-M) V=1.63×NPP×C式中,V為作物固定的CO2的價值,單位:元/hm2;NPP為作物的凈初級生產量,C為CO2的交易價格,采用國家發改委規定的碳交易保護價80元/t[15];P為作物的經濟產量;H作物的經濟系數,板栗的經濟系數為0.25[16];M為作物的含水率,本研究取板栗的含水率為50%[17-21]根據光合作用方程:每生產1g干物質需要1.63gCO2,釋放1.19gO2,因此,固定CO2系數為1.63,估算出農田生態系統固定CO2的物理量;再采用CO2的市場交易價,計算出固定CO2的價值[22]保持土壤養分直接市場法Va=Sh(CN×PN+CP×PP+CK×PK)式中,Va為保持土壤中養分價值,單位:元/hm2/a;Sh為密云水庫單位面積農田土壤保持量,為300t/hm2[23];CN,CP,Ck分別為單位面積土壤速效氮、磷、鉀含量,有機板栗為0.012%、0.004%、0.011%[24],常規板栗為0.013%、0.001%、0.019%[25-27];PN,PP,Pk分別為氮,磷,鉀市場價格,分別為387元/t、365元/t、365元/t[28]土壤侵蝕使大量的土壤營養物質流失,主要是土壤中的氮、磷、鉀流失[29]農田生態系統消納廢棄物替代成本法VW=W×2×C式中,VW為農田生態系統消納廢棄物價值;W為農業生產中施入的畜禽糞便量;C為城市處理垃圾成本,為108元/t[30]考慮到堆漚過程中原料在重量和體積均會減少l/2左右,需換算成排泄物的數量,再采用替代成本法,即城市垃圾處理成本來估算農田消納人畜廢棄物價值支持功能提高生物多樣性替代成本法ΔVS=GCp式中,ΔVS為生物多樣性增加量;Cp為常規農業中的農藥用量;G為常規農業中所用農藥的價格有機農業生產中未施入化學農藥,常規農業施入大量化學農藥,大大降低了農田的生物多樣性,則將常規農業中的農藥成本代替作為所提高的生物多樣性效益減少土地廢棄價值機會成本法ES=AC×B÷(H×10000×ρ)[22]式中,ES為減少土地廢棄的經濟效益;AC為土壤保持量;B為單位土地年平均收益;H為表土厚度,取值0.6m[31];ρ為土壤容重,取值1.29g/cm3[32]土地面積的減少量可以用減少的土壤侵蝕總量和土層平均厚度來計算每年減少土地廢棄的機會成本,并得出損失價值[33]文化功能保留鄉村文化遺址和自然文化遺產旅行費用法V=I/R式中,V為保留鄉村文化遺址和自然文化遺產的價值,單位為元/a;I為旅游的直接收入;R為旅游收入占社會綜合收入的比重以庫區有機及常規農產品入園采摘所付門票直接收入為基礎,采用旅行費用法以旅游直接收入占社會收入的比重為轉換系數來評估有機及常規農業保留鄉村文化遺址和自然文化遺產的價值[34]

根據表1可得出有機農業生態系統服務價值的總量以及與常規農業相比的變化量，計算公式如下：

ΔESVt=ΔVp+ΔVr+ΔVs+ΔVc

(1)

式中，ΔESVt為有機和常規農業生態系統服務價值的差額，即有機農業生態系統服務價值總值變化量； ΔVp為供給價值變化量； ΔVr為調節價值變化量； ΔVs 為支持價值變化量； ΔVc為文化價值變化量，單位均為元/hm2。

1.2.2密云庫區有機及常規板栗生產的環境成本

水庫等水源地對農業生產帶來的環境污染高度敏感，尤其是在水體污染。定量化評估密云庫區常規及有機板栗的環境成本，對確定有機板栗生態補償標準至關重要。本研究應用生命周期評價的方法對兩種不同生產方式進行環境成本評估，主要采用ReCiPe 2008[35]將各種污染物統一轉化成對人體健康的潛在危害值這一終點(end-point)指標，用傷害因子來計算傷殘生命年(Disability Adjusted Life Years，DALY)，再將DALY用人力資本法轉化為環境成本[36]。計算公式如下：

DALYi=Cdi×Dosei

(2)

LCEC=PCNI×∑DALYi

(3)

其中，DALYi表示第i種污染物引起的DALY； Dosei表示第i種污染物的生命周期排放量； Cdi指第i種污染物的傷害因子(DALY.kg-1*a)； PCNI表示2014年中國人均可支配收入(2.02萬元)； LCEC指生命周期環境成本。

1.2.3密云庫區有機板栗生產的額外成本

有機農產品生產的額外投入成本包括勞動力、除草農機具、緩沖帶建設以及認證費用、轉換期費用、土地租金等等。首先，在有機認證1～3年轉換期，獲得有機產品認證證書之前，有機轉換期農產品價格較低，農民的收入得不到保證[37]，在這一時期給予有機種植戶一定的補償有利于減少有機農戶的經濟損失； 其次，有機農業需要較多的勞動力投入，有機肥和生物農藥等生產資料成本高于常規生產資料，導致有機農戶生產成本較高。因此，核算有機種植方式的額外成本，是有機農業生態補償的重點內容之一。

1.2.4密云庫區有機板栗生態補償標準計算模型的建立

根據表1的評估指標體系和涉及的補償內容，建立密云庫區有機板栗有機農產品生態補償的計算模型：

S=ΔEC+ΔESVt+ΔLCEC

(4)

其中，S為密云水庫有機板栗的生態補償標準； ΔEC為有機板栗額外成本； ΔESVt為有機板栗生態系統服務價值增量； ΔLCEC為有機板栗環境成本增量。

2　結果與分析

2.1密云庫區有機及常規板栗生態系統服務價值評估

表2　密云庫區有機及常規板栗生態系統服務價值　元/hm2

根據公式(1)對密云庫區有機及常規板栗生態系統的供給、調節、支持及文化功能等服務價值進行評估，由于密云庫區有機及常規板栗的文化功能差別并不顯著[38]，因此本研究中文化功能的生態服務價值忽略不計，計算結果見表2。

與常規板栗相比，有機板栗生態系統服務價值的調節功能、支持功能方面顯著高于常規板栗，分別提高了83.26%和166.77%。與有機種植方式相比，常規種植方式農產品產量較高，供給量比有機板栗增加了57.70%。由表2可知，密云庫區有機板栗生態系統服務價值增量為4434.50元/hm2，比常規板栗增加了31.40%。

2.2密云水庫有機及常規板栗生產的環境成本

根據實地調研結果以及相關研究參數[39-50]，本文采用生命周期評價方法計算密云庫區有機及常規板栗全生命周期產生的污染物對人體健康的危害值，以人力資本法將危害值轉換為環境成本。計算結果見表3。

表3密云水庫有機及常規板栗生產的環境成本

污染物類型(kg/t)具體危害類型傷害參數(DALY/kg)有機板栗(DALY/t)常規板栗(DALY/t)CO光化學氧化物1.78E-0901.27E-09CO2氣候變化1.40E-0602.28E-03CH4氣候變化3.50E-0501.32E-06SO2微粒物質5.20E-0502.80E-04NH3微粒物質8.32E-0501.24E-03N2O氣候變化4.17E-041.09E-038.28E-04NOX微粒物質5.72E-0503.25E-04農藥(空氣)人體毒性4.34E-0602.47E-08農藥(水體)人體毒性7.76E-0604.42E-09農藥(土壤)人體毒性1.58E-0603.87E-08As人體毒性1.04E-0205.02E-08Cu人體毒性7.33E-0608.24E-07Zn人體毒性3.09E-047.87E-043.41E-04Cd人體毒性6.66E-022.41E-031.07E-03Pb人體毒性4.20E-043.85E-041.68E-04SUM4.67E-036.54E-03LCEC(元/t)94.16131.90LCEC(元/hm2)337.50546.70LCEC(元/hm2)209.20

密云水庫有機板栗全生命周期產生的污染物較少，主要為農作階段產生的N2O和Zn、Cd、Pb，分別是由于田間含氮有機肥料的施用和有機肥攜帶重金屬殘留所致。與常規板栗相比，有機板栗的LCEC減少了209.20元/hm2，減少幅度為38.27%。總體上看，密云庫區有機板栗生產比常規板栗更為清潔。

2.3密云庫區有機板栗生產的額外成本

密云庫區有機板栗生產的額外成本中勞動力投入成本所占比例最大，本研究以有機板栗生產勞動力投入成本增量作為額外成本進行計算。根據農戶問卷調查結果，每公頃有機板栗約需投入150個工作日(每人每天按工作8h，當地用工工資為80.00元/天計算)，每公頃有機板栗投入的勞動力成本為1.2萬元/hm2。而種植每公頃常規板栗需投入每人約75天時間，勞動力成本為6000.00元/hm2。因此密云庫區有機板栗生產的額外成本為6000.00元/hm2。

2.4密云水庫有機板栗生態補償標準的確定

由公式(4)可知，與常規板栗相比，密云有機板栗生產的額外成本為6000.00元/hm2； 有機板栗的生態系統服務價值增加量為4434.50元/hm2； 有機板栗的環境成本減少量為209.20元/hm2； 因此可確定密云水庫有機板栗生態補償標準為1.064370萬元/hm2。

3　結論與討論

有機農產品生態補償標準的確定是建立補償機制的重要參考依據，但已有的研究往往只考慮有機農產品單一的生態系統服務價值或環境成本等因素[52， 53]，該文則綜合考慮有機農產品生產的額外成本、生態系統服務價值以及環境成本等多維因素對生態補償標準的影響。首先，從密云庫區有機農產品生產的生態補償結構中可以看出，有機板栗生產的額外成本所占比例最高，達到了56.37%，由此可知有機農業較高的額外成本是影響常規農戶選擇有機生產方式的主要因素。其次，密云庫區有機板栗生態系統服務價值遠大于常規板栗生產方式，對維護密云庫區生態系統安全至關重要，但由于大部分生態服務不能直接在市場中進行交易，公眾對生態系統服務價值的認知和重視程度不足，影響了有機農產品生態補償的合理性[51]。第三，對于密云水庫等水源保護地而言，有機板栗的環境成本遠小于常規板栗，即有機板栗的生產更為清潔，對減少水庫水體污染、維護水環境安全具有重要意義[54]。

政府或環境NGO(非政府)組織對水源保護地等生態敏感區的生態補償應充分考慮有機農產品生產過程中勞動力投入過高，生態服務價值增量，環境成本的下降以及公眾對有農產品認知度不足等問題，根據不同區域、不同農產品估算相應的生態補償標準，盡量采取非市場化的補償方式對從事有機生產的農戶進行補償。非市場化補償機制的建立，更有利于生態敏感區有機農業的持續健康發展和區域生態安全保障。

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ECOLOGICAL COMPENSATION STANDARD ASSESSMENT FOR ORGANIC CHESTNUT PRODUCTION IN ECOLOGICALLY SENSITIVE AREAS*——A CASE STUDY ON MIYUN RESERVOIR AREAS

Zhao Guishen※，Li Cailian，Peng Peng，Feng Danyang，Liang Long

(College of Resources and Environmental Sciences，China Agricultural University，Beijing 100193)

The development of organic agriculture plays an important role on ecological safety in ecologically sensitive areas such as water source areas.It′s vital for promoting the development of organic agriculture，preventing reservoir water pollution and maintaining ecological safety of reservoirs areas to give scientific and reasonable ecological compensation to organic agriculture.This paper established ecological compensation standard index system and assessment methods of organic agriculture and determined ecological compensation standard for organic chestnuts in Miyun Reservoir areas，which takes the extra costs of organic agriculture，value of ecosystem services and the environmental costs into account.The results show that compared with conventional chestnuts production，the extra costs of organic chestnuts in Miyun Reservoir areas is 6000.00yuan/hm2，which mainly caused by more labor force input in organic chestnuts production.The ecosystem services value of organic chestnuts increases by 4434.50 yuan/hm2which is 31.40%higher than that of conventional chestnuts.Compared with conventional chestnuts，the values of regulating，supporting and provisioning respectively increase by 83.26%， 166.77%and 57.70%.According to the results of field investigation and related research parameters，this paper uses the life cycle assessment method to calculate the value of harm to human body health in the process of organic and conventional chestnuts production in the Miyun reservoir，and convert harm into the environmental cost with human capital method.The life cycle of organic chestnuts produces fewer pollutants，mainly refers to N2o and Zn，Cd，Pb came from the farming process，which were caused by the application of fertilizer and heavy metal residues by organic fertilizer respectively.Compared with the conventional chestnuts，LCEc of organic chestnuts decrease by 209.20 yuan/hm2with decreasing rate of 38.27%.Overall，organic chestnuts production is cleaner than conventional chestnuts in Miyun reservoir areas.The final ecological compensation standard of organic chestnuts in Miyun Reservoir areas，determined by the sum of the three variations above，is 10643.70 yuan/hm2.The major difficulty for development of organic agriculture in Miyun Reservoir areas is the high extra costs which runs up to 56.37%，occupied the largest portion of ecological compensation standard for organic chestnuts.The higher ecosystem services value and lower environmental cost of organic chestnuts give important guarantee for environmental safety of reservoir water.Therefore，to improve the ecological compensation mechanism and promote the development of organic agriculture are significant for ecological safety of reservoirs and other water source areas by determining scientific and rational ecological compensation standard and analyzing its structure for agricultural products.

ecologically sensitive areas； ecological compensation； organic chestnut； Miyun Reservoir areas； ecological safety

10.7621/cjarrp.1005-9121.20160608

2016-02-23

趙桂慎(1971—)，男，漢族，山東煙臺人，博士，副教授，研究方向為經濟生態與區域可持續發展、生態農業與規劃、生態系統復雜性等。Email：zhgsh@cau.edu.cn，Tel： 010-62732222

教育部人文社會科學研究規劃基金項目“我國生態敏感區有機農產品生態補償計量方法及聯動補償機制研究”(14YJAZH109)； 北京市生態學重點學科項目(XK10019440)

F062.2

A

1005-9121[2016]06-0050-07

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