山區生態補償保護成本的空間差異研究

劉菊+傅斌+逯亞峰+王玉寬

摘要 制定有空間差異的生態補償標準是構建生態補償機制的關鍵和難點。補償標準的空間差異體現在提供的生態系統服務和付出的成本兩個方面。其中，生態補償保護成本因能準確反映某地關于生態系統保護的工作量和貢獻程度而得到廣泛關注。本研究針對山區自然因素和人文因素高度空間異質性的特點，以四川省雅安市寶興縣為例，利用GIS技術結合統計資料和實地調研，核算了研究區的保護成本。同時使用面積內插法并從距離、道路、坡度和方向4個方面評價斑塊可達性難易程度，進行保護成本空間化研究。旨在為生態補償標準的制定、生態補償空間選擇以及生態補償效果評價提供參考和依據。結果顯示：①通過考慮距離、道路、坡度和方向，計算得到寶興縣被管護林地的可達性系數，其范圍在0—1之間，平均值為0.18，標準差為0.16。②2010年，研究區流域生態補償相關的保護成本為4 590.46萬元，其中不同保護對象的投入大小順序為林地>自然保護區>水土保持地>草地>水源保護地。③研究區不同海拔帶保護成本及其構成不同，林地保護成本在1 000—4 000 m范圍內均較高，這與研究區林地的廣泛分布有關；草地保護成本集中在高海拔地區（3 000—4 500 m）；而水源保護地保護成本集中在低海拔地區（1 000—2 500 m）。保護成本的核算準確性及空間化精度取決于對當地生態建設與保護措施的掌握程度和資料的收集、獲取情況。本研究使用的可達性難易程度來調整保護成本的空間差異，是一種基于地理環境要素空間化思路和嘗試。主要考慮距離、道路、坡度和方向4個方面，暫未考慮管護人員的交通工具、視域范圍、辦事效率等個體因素以及土地利用的限制。

關鍵詞 補償標準；空間差異；GIS；可達性；坡度；距離

中圖分類號 F062.2

文獻標識碼 A 文章編號 1002-2104（2016）11-0062-07 doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2016.11.008

構建生態補償機制是協調環境保護與經濟發展的重要手段，這種運用經濟激勵手段促使人們保護與管理生態系統的方式日趨普遍[1-2]。學者們普遍認為在生態補償研究領域，“誰補償誰”、“補償多少”以及“如何補償”構成3個方面的基本問題。補償標準的科學確定隸屬于“補償多少”這一基本問題，是生態補償機制建立的重點和難點之一[3-4]。目前中國對于生態補償標準的研究存在一個明顯的問題：在很大的范圍里采用統一的補償標準，即補償標準“一刀切”，復雜的空間差異基本被忽略了[4-5]。而缺乏空間差異的補償必然會導致效益損失，充分考慮補償因素的空間分異，才能在環境保護行為的持續性、資金效率及環境目標的實現方面取得較好效果[6]。

補償標準的空間差異主要取決于兩方面，一是不同區域提供的生態系統服務是有空間差異的；二是不同區域為提供生態系統服務所付出的成本是有空間差異的。國外的學者在建立生態補償機制中建議購買方應該清晰的區分提供方提供的生態系統服務與付出的成本的空間差異[6]。其中，生態系統服務直接關系到人類福祉，隨著人們對生態系統服務的重要性認識的加強，已有許多學者使用GIS技術進行生態系統服務空間差異的研究，能夠滿足生態補償研究中的需要。而提供生態系統服務所付出的成本是補償標準的理論下限，是生態系統服務提供方參加生態補償的最低要求[7-8]。若補償標準低于這個下限，將達不到激勵生態保護行為的目的[9]。有學者認為以當前社會經濟發展水平，在生態補償項目評估中，全面、準確地計算成本比生態服務功能價值評估更為重要[10]。生態補償成本主要包括三方面：生態系統保護成本（保護成本）、環境治理保護成本（環境成本）和機會成本[11]，其中保護成本能準確反映某地關于生態系統保護的工作量和貢獻程度，為生態補償標準制定以及之后的補償效益評價提供合適的依據。如Tobias Wünscher等人在哥斯達黎加的森林生態補償研究中指出區分保護成本和機會成本可以分別計算樣地-具體效益-成本比例，可用于生態補償項目效益評價[6]。目前，關于保護成本的研究多集中在核算范圍與內容確定[9， 12-13]、核算方法[7， 10]等方面，而對其空間差異的研究較為少見。

中國地形以山地和高原為主，并且地勢起伏顯著，相較于平原地區而言，山區自然環境和人文特征的空間異質性更高[14]。因此對于山區而言，保護成本更存在明顯的空間差異。本研究針對山區高度空間異質性的特點，以四川省雅安市寶興縣為例，基于地理信息系統（GIS）技術進行保護成本空間化研究。首先通過寶興縣林業、環保、農業等部門的統計資料和夾金山森林公園、蜂桶寨自然保護區的實地調研，再結合被保護斑塊可達性難易程度進行保護成本的空間分攤，得到有空間差異的保護成本，旨在為生態補償標準的制定和生態補償空間選擇以及生態補償效果評價提供參考和依據。

1 研究區概況

寶興縣位于四川盆地西部邊緣，是長江上游重要的水源涵養區和洪水控制區，也是全球生物多樣性的熱點地區。其地理位置為102°25′—103°02′E，30°09′—30°56′N。地形以山地為主，山地面積占幅員的99.7%，是典型的山區縣。寶興縣屬亞熱帶季風性濕潤氣候區，受山地海拔影響（750 m — 5 328 m），氣候出現垂直帶譜，呈現典型立體氣候，年平均氣溫14.1 ℃，年平均降雨量993.7 mm。縣內植被保存完整，覆蓋度達 80% 以上，系青衣江發源地，縣內有寶興河貫穿全境，流域面積3 010 km2，整個寶興縣域基本即是寶興河的流域范圍。寶興縣隸屬于四川省雅安市，全縣總面積 3 114 km2，下轄 9 個行政鄉（鎮）、55 個行政村，有 17 個少數民族。2010年末，全縣共有18 175戶，總人口58 335人，人口密度為18.73人/km2，其中農業人口45 980人，占總人口的78.82%。2010年，寶興縣GDP為14.67億元，農民人均純收入達5 456元。

2 研究方法

2.1 保護成本核算內容

針對不同的生態補償（如流域生態補償、森林生態補償、自然保護區生態補償），保護成本核算內容也不相同。研究區為縣域，并且是一個完整的流域，故依照流域生態補償確定其保護成本的核算內容。本研究主要參考段靖[7]等、蔡邦成[3]、劉菊[11]等人的研究成果，認為保護成本核算內容主要包括流域生態保護與建設投入，即水源涵養地區為了保持水量、維護水質、減少水土流失而進行的生態建設投入。結合寶興縣實際情況，保護成本核算內容如表1所示。

2.2 保護成本核算方法

本研究采用靜態核算法對研究區2010年的生態補償保護成本進行核算。靜態核算法是將某一年的生態保護各種投入作為保護成本，或者將一個時間段內生態保護的各種投入累計作為保護成本總額，再平均分配到補償期的各個年度[7， 9]。對于單位面積保護成本的計算，主要根據各種保護措施的投入除以保護面積獲得。

2.3 保護成本空間化方法

2.3.1 面積內插法

目前對于社會經濟數據多是基于行政區劃[省、市、縣、鎮（街道辦）、村（居委會）]單元收集、儲存和分析的，表現其空間分布的常規方法就是把社會經濟數據按照面積內插[15]。面積內插法使用的前提是假設區域內社會經濟數據分布均勻，這顯然不切實際，但在沒有其他已知信息時，也不失為一種社會經濟數據空間化的有效方法[16]。因此，基于生態建設與保護投入的統計數據計算而來的生態補償保護成本，根據其保護面積和投入進行空間化分攤。

2.3.2 可達性分析

除了使用面積內插法，本研究還考慮統計數據的地理環境要素，結合GIS技術，從距離、坡度、道路、方向的角度考慮斑塊的可達性，通過斑塊可達性難易程度進行保護成本空間化。主要思路如下：對于林地和自然保護區，其保護成本投入多發生在日常巡護上，故其保護成本的空間差異主要體現在被管護斑塊的可達性難易程度上。本研究假設從管護站到達被管護斑塊的難度的越大，所需要的時間和精力就越高，則被管護林地的保護成本就越高。可達性難易程度體現在距離、道路、坡度和方向4個方面。距離越遠、途中坡度越大、無明顯的道路，則到達該斑塊需要的時間和精力就越高，相應的保護成本就越高。為了方便直觀的比較，本研究使用可達性成本體現可達性難易程度，每個斑塊的可達性成本計算公式如下：

Cost=Min[Disti×10tan（slopei）]×c（1）

式中：Cost代表總可達性成本，Disti代表目標單元格到周圍8個柵格的距離；slopei代表目標單元格與周圍8個單元格的坡度差；i取值范圍為1—8；c代表每公里運輸的成本，本研究中取值為0.25元/km。當坡度增加到一定度數時，到達的難度會顯著增加，進而可達性成本會顯著增加。而到達公路的時候，既然已經修成公路，故認為其坡度的影響就很小，只考慮距離的遠近?？蛇_性成本反映了從管護站點到達管護斑塊的理論最短途徑。通過計算，得到研究區林地的可達性成本，進行極值歸一化，得到可達性參數，使用可達性參數來調整按面積平攤的單位面積保護成本，得到有空間差異的保護成本。

2.4 數據及來源

本研究所需數據有寶興縣2010年土地利用圖、道路圖、DEM、坡度圖、森林管護站點圖、寶興縣行政邊界及各鄉鎮行政邊界、自然保護區邊界、水源保護地邊界圖以及生態系統保護投入數據等。其中，空間數據來自全國生態環境十年變化遙感調查項目以及寶興縣林地保護利用規劃項目。生態系統保護投入數據來自寶興縣統計年鑒、政府生態環境規劃報告、生態與環境保護建設相關部門的統計資料、自然保護區實地調查等。

3 結果與分析

3.1 保護對象

根據研究區生態補償保護成本核算內容（表1），主要考慮以下五種保護對象，其基本情況為：寶興縣共有林地1 923.17 km2 （不含自然保護區內林地336.77 km2），其中其中國有林面積最大，為1 124.52 km2，占58.47%，其次為集體林，面積710.90 km2，占36.97%，個人林面積最小，為87.75 km2，僅占全縣林地的4.56%。全縣共有草地298.01 km2，主要分布在海拔4 000 m以上區域。縣內有蜂桶寨國家級自然保護區，保護區總面積390.39 km2 ，保護區內林地面積336.77 km2。全縣共有10個水源保護地，分散在各個鄉鎮，總面積45.53 km2 。寶興縣內水土保持地具體位置不詳，主要集中在磽磧鄉、五龍鄉和靈關鎮。

3.2 可達性成本分析

對于林地和自然保護區而言，其保護成本多發生在日常巡護上，故其保護成本的空間差異主要體現在斑塊可達性難易程度上。通過綜合考慮道路、坡度和被管護林地距離周圍最近森林管護站點的距離，計算得到被管護林地的可達性系數（圖1）。研究區林地可達性系數范圍在0—1之間，平均值為0.18，標準差為0.16。以此系數來調整國有林和集體林的保護投入，體現林地保護成本的空間差異。

3.3 保護成本構成及空間差異

根據統計資料和實地調查，獲取的研究區生態補償保護成本如表2所示。寶興縣2010年的保護成本為4 590.46萬元，其中林地保護的投入比例最高，占保護成本的65.70%；自然保護區的保護投入比例次之，占保護成本的13.99%。

根據所掌握的數據精度，結合GIS技術，使用面積內插法和可達性難易程度調整得到寶興縣2010年保護成本的空間差異（圖2），其中，寶興縣流域生態補償保護成本平均值為148.64元/hm2，標準差為200.79 元/hm2，最大值為2 966.61元/ hm2，保護成本超過1 000元/ hm2的區域多為個人林地、水源保護地以及較難到達的國有林和集體林地。

3.4 不同海拔保護成本分析

寶興縣海拔范圍750—5 328 m，將其分為9個海拔帶，各海拔帶國土面積如圖3所示，其中，海拔<1 000 m和>4 500 m的土地面積僅占全縣面積的2.37%。統計分析不同海拔的保護成本及其構成，結果顯示：2010年，隨著海拔升高，各海拔帶的保護成本呈現出先增加后降低的趨勢，保護成本主要分布在海拔1 000—4 000 m范圍內，其中每500 m海拔帶的保護成本投入均超過500萬元。而各海拔帶的單位面積保護成本隨著海拔的升高總體上呈現出下降的趨勢。

從保護成本的構成看，林地保護投入主要集中在海拔1 000—4 000 m，這與研究區林地面積的廣泛分布有關；自然保護區保護投入主要集中在海拔2 000—3 500 m；草地保護投入主要集中在高海拔地區（3 000—4 500 m）；而水源保護地保護投入主要集中在低海拔地區（1 000—2 500 m）；水土保持地保護投入由于受資料限制，按鄉鎮面積分攤，故其分布與鄉鎮海拔分布一致，在1 000—4 500 m均有分布。

4 討 論

保護成本的核算因為有實際的資料記載作為支撐，比較容易量化[17]，但還存在核算不規范，隨意性大，主觀性強，準確性低等問題[7]。并且測算過程較復雜，涉及到多種數據的獲取和多種參數的調整[18]。不同類型生態補償（森林、流域及自然保護區生態補償）中保護成本的核算內容不盡相同。并且保護成本具有不確定性，即使是同一類型生態補償保護成本的核算目前還沒有形成統一、明確的核算內容和指標體系[11]。因此保護成本的核算準確性及其空間化的精度取決于對當地生態建設與保護措施的掌握程度和資料的收集、獲取情況。保護成本的空間差異至少體現在三個方面[11]：①保護不同生態系統，由于保護措施和方法不同，所產生的保護成本不同；②保護同一種生態系統，由于生態系統自身的異質性，所產生的保護成本不同。例如營造不同樹種、森林覆蓋率、森林結構的森林所產生的造林費是不同的。③ 保護分布在不同區域的同一種生態系統，由于地形、道路交通便捷性、距離集鎮遠近等自然條件和社會經濟條件的空間差異，也會導致保護成本不同。例如對于相同的林地，山頂和山腳的造林成本與管護成本都可能不同，因為山頂需要耗費更多的運輸費用、時間和精力等。目前使用較多的面積內插法，結合統計資料和實地調研，可以體現保護成本前兩個方面的空間差異。如戴其文等對甘南藏族自治州的草地保護成本進行核算，主要考慮禁牧圍欄費用（圍欄材料費、運費和人工費）和草地補播費用（草籽費和人工費用），根據甘南州部分縣退牧還草工程報告及相關調查數據，獲得甘南州各縣市的草地保護成本，各縣市草地保護成本范圍在982.95—1 550.25元/hm2[19]。

但有學者指出簡單的面積內插并不是真正意義上的空間化，因為它并沒有考慮影響數據的地理環境要素，其結果的可靠性往往受到質疑[20]。因此對于林地和自然保護區，其保護成本投入多發生在日常巡護上，故其保護成本的空間差異主要體現在斑塊可達性難易程度上，

有學者認為可達性的難易程度受到3方面的因素影響：土地使用因素、交通因素和個體因素。其中土地使用因素包括土地的使用性質（如居住、工作、購物、文化娛樂等）和土地使用的空間分布（如位置、規模、強度等）；交通因素包括交通需求、交通供給（含交通工具因素）、出行距離及時間等；個體因素包括個人需要、個人能力及個體其他屬性等。此三者之間相互作用相互影響，共同決定了可達性的大小[21]。

本研究通過斑塊可達性難易程度來調整其保護投入的空間差異，主要考慮被管護林地距離管護站點的距離、道路、坡度和方向4個方面，暫未考慮管護人員的交通工具、視域范圍、辦事效率等個體因素以及土地利用的限制（可達性成本計算中最短途徑可能遇到水域或建筑物）在本研究計算過程中忽略。

在生態補償項目實施過程中存在著三種無效率情況[22]：①即使沒有生態補償項目，也會存在期望的土地利用活動；②支付的補償金額沒有高到引起社會期望的土地利用活動；③支付的補償金額引起的正外部性價值低于成本。而

通過保護成本空間差異研究，可直觀的找出保護成本高或者低的地方，為相關保護規劃制定和具體保護措施實施提供空間選擇。同時為解決目前生態補償標準“一刀切”現象提供解決思路。此外，可用于成本-效益分析進行生態補償效益評價。正如Babcock 等將參與者空間選擇的研究工具和方法分為3種：效益法、成本法、效益成本比例法[23]。謝劍斌等人[4]認為對政府主導型的生態補償項目來說，應將資金配置到生態效率高或生態效益增量大的地方，或者到投入成本低的地方。戴其文等人[24]以甘南藏族自治州草地生態系統水源涵養服務為例， 以鄉鎮為基本研究單元，通過核算各鄉鎮的生態補償成本與水源涵養量，通過風險效益成本比對甘南州進行生態補償區等級劃分。

5 結 論

由于山區自然環境和人文環境存在明顯的空間異質性，山區保護成本存在明顯的空間差異。通過統計資料、考慮結合地理環境要素、結合GIS技術進行山區保護成本的空間差異研究。所得結論如下：①通過距離、道路、坡度和方向，計算得到寶興縣被管護林地的可達性系數，其范圍在0—1之間，平均值為0.18，標準差為0.16。根據統計資料使用面積內插法獲取單位面積保護成本，再通過可達性難易程度調整單位面積保護成本，是一種基于地理環境要素空間化思路和嘗試。而保護成本的核算準確性及其空間化的精度取決于對當地生態建設與保護措施的掌握程度和資料的收集、獲取情況。②2010年，研究區流域生態補償相關的保護成本為4 590.46萬元，其中不同保護對象的投入大小順序為林地>自然保護區>水土保持地>草地>水源保護地。③研究區不同海拔帶保護成本及其構成不同，林地保護成本在1 000—4 000 m范圍內均較高，這與研究區林地的廣泛分布有關；草地保護成本多發生在高海拔地區（3 000—4 500 m）；而水源保護地保護成本多發生低海拔地區（1 000—2 500 m）。本研究可直觀的找出保護成本高或者低的地方，為相關保護規劃制定和具體保護措施實施提供空間選擇，同時為解決目前生態補償標準“一刀切”現象提供解決思路，此外，可用于成本-效益分析進行生態補償效益評價。

（編輯：王愛萍）

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