ImPACTS框架下西北典型生態經濟問題研究綜述

鐘方雷+郭愛君+張彥瓊

摘要 與傳統學科界限鮮明不同，生態經濟學強調跨學科交叉研究，注重讓問題來決定研究工具集，而不是由研究工具來決定合適的對象。由于生態經濟問題涉及生態系統與社會經濟系統，研究對象屬性多樣、關系復雜，既有采用傳統意義上的生態經濟學方法如生態系統服務價值核算等方法，也包括生活質量、生計途徑、消費評估等社會學方法。因此，采取關注學科主要方法發展演化的思路，難以系統地總結生態經濟研究進展。我國西北地區生態環境脆弱，經濟發展相對落后，無疑是生態經濟研究的“天然典型實驗場”，取得了大量的研究成果。遵循從研究對象出發的思路，采用經典的ImPACTS等式框架，以更寬泛的視野和系統的思維框架綜述了西北地區典型生態經濟實證研究的思路，即：采用等級層次分析方法研究生態系統和經濟系統某個或多個結構性成分及其關系，再用實際結果檢驗其正確性。綜述重要進展包括：可持續性衡量從物質、能量和信息角度開展了水資源承載力、生態足跡、能值與上升性的研究；生態系統服務和自然資本的價值評估開展了條件估值和選擇模型，以及環境經濟賬戶、物質流等集成核算工作；人類福利狀況評價開展了幸福及生活質量核算工作；開展了生態補償全流程的實證研究工作；集成模擬模型開展了空間建模環境的構建及簡單自然過程的模擬，以LUCC和生態補償為例進行了較好的自然過程和人文因素相耦合的集成模擬研究；以社會適應性能力作為整體性指標研究了社會資源對水資源的適應作用，將社會資源解耦為文化類型、社會資本和制度三個維度進行實證分析。在此基礎上，提出了未來開展研究的建議。

關鍵詞 ImPACTS等式；典型生態經濟問題；研究綜述；西北地區

中圖分類號 F062.2 文獻標識碼 A

文章編號 1002-2104（2016）11-0083-07 doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2016.11.011

生態經濟學是一門從最廣泛的角度闡述經濟系統和生態系統之間關系的新興交叉學科[1]，對理解和解決目前人類面臨的全球或區域尺度的環境問題做出了巨大的貢獻[2]。與傳統學科的學科界限鮮明不同，生態經濟學鼓勵利用社會科學、自然科學以及人文學科的思想和工具進行綜合研究，讓研究的問題決定采取的工具集，而不是由研究方法和工具來決定合適的研究對象[3]。因此，可發現生態經濟研究所采用的方法不僅僅有生態足跡、條件估值、能值等傳統意義上的生態經濟學方法，還有生活質量、社會適應能力、經濟發展真實成本核算等側重人文學科的研究方法。總體而言，目前已有的研究進展綜述對側重人文學科方法的生態經濟研究進展關注不夠[4-5]，迫切需要從更寬廣的視野總結研究進展。

我國西北地區經濟發展落后，生態環境脆弱，從生態經濟的角度來探詢生態系統與經濟系統和諧發展的機制，無疑具有重要的現實和理論意義。正是在這樣的背景下，關于西北地區的生態經濟問題研究取得了不少具有影響的研究成果。然而，由于生態經濟研究涉及對象廣泛，關系復雜，大量的研究成果猶如一盤未成串的珍珠，難以找到聯系脈絡。本文以ImPACTS等式為框架，梳理西北典型生態經濟研究進展，辨析發展脈絡，為后續研究提供更多借鑒。

1 生態經濟研究與ImPACTS等式框架

生態經濟學的核心是將經濟系統視為生態系統的子系統，指出了人類社會發展面對的3個問題：①規模問題，要求將全社會吞吐量限制在生態系統吸納能力范圍內；②分配問題， 要求限制不公平性問題，保證代內和代際不同個體間資源的公平分配；③配置問題， 要求最高效率地利用資源， 減少廢棄物排放。生態經濟學認為這3個問題的解決必須遵循規模-分配-配置的先后順序。這與傳統經濟學有根本區別。傳統經濟學主要關注稀缺資源的配置問題，而生態經濟學把自然環境（生命支持系統）和分配問題擺在了更高位置[3，6]。生態經濟的研究思路，仍然遵循人文科學理論方法演變規律和思考范式[7]，采用等級層次分析方法從研究對象出發，采取3個步驟開展研究：①生態系統和經濟系統各自某個或多個結構性成分的辨析；② 系統內部及與系統外部結構性成分之間的關系辨析；③辨析結果在現實世界參照系中的檢驗。

作為人文因素對人地系統影響評價的經典等式，IPAT將環境影響（I）分解成人口（P）、富裕（A）和技術（T）三種驅動因素的共同影響[8]。Waggoner等將IPAT進一步明確為ImPACT等式，將環境影響（Im）分解成人口（P）富裕（A）消費（C）和技術（T）的聯合影響[9]。徐中民等由該等式與經驗事實的差異出發，從影響因素中辨析出新的結構性成分——社會資源，認識到社會資源具有緩解和適應環境影響的能力， 提出了可持續性評價的新等式ImPACTS[10]。這個等式框架雖然不是數學計量式的，但解析了生態環境與人類社會發展的交互作用，對生態經濟各個研究對象和內容都具有較強概括性。參照這一框架，可充分展示西北典型生態經濟問題研究已經取得的進展，如圖1、表1所示。

如圖1所示，依照等級層次分析方法，將人口劃分為數量和質量兩個屬性進行評價。人口的質量差異主要關注壽命和價值觀差異，例如核算地區人文發展指數（HDI）時，人均預期壽命差異就很重要。對富裕及其環境影響的研究，主要分為核算富裕程度、核算自然資本、評估主觀幸福感和客觀生活質量、以及將富裕與生態系統服務結合的生態補償問題等。資源使用強度主要通過生態足跡等方法核算，剖析不同消費模式的環境影響。效率和技術方面，主要關注西北地區生態環境的關鍵限制性因子——水資源，采用損益分析和情景模擬評估水資源的產出效益。對社會資源的研究主要分為社會資本、制度和集成管理。社會資本研究主要通過評估區域內社會資本，分析其與資源管理績效的關系，從而定量化探討社會資本對緩解生態環境問題的重要作用。

表1展示的是各個研究內容和方法所對應的研究對象或對象之間的關系。例如生態足跡主要關注消費與環境影響之間的關系，投入產出分析主要針對社會財富的環境影響及具體來源。

2 重要主題研究進展

依照前述研究框架與內容，著重凝練可持續發展的衡量、環境物品價值評估、人類福利評估、生態補償、集成模擬模型、社會資源對環境問題緩解與適應等重要主題的研究進展。

2.1 可持續發展狀態評估

可持續發展評估是生態經濟研究的基礎主題。對西北地區而言，水資源由于其關鍵限制性因子地位，獲得了更多的關注。目前的進展主要從人地系統的3種主要介質——物質、能量和信息入手，評估人類社會發展，將其與生態承載力對比，衡量其可持續性。

物質方面主要從水資源承載力和生態足跡方法入手。虛擬水及虛擬水戰略，是調動社會資源來緩解和適應區域水資源承載力限制的辦法。程國棟于2003年在國內首次引入虛擬水概念，指出其與區域社會經濟發展、產業結構戰略性調整、糧食安全、生態環境建設與生態環境安全等之間的關系，提出了西北干旱區虛擬水戰略的政策建議[11]。徐中民等分析了甘肅省社會經濟系統中的虛擬水消費量[12]。還以ImPACT等式為框架，分析了收入水平等因素對虛擬水消費的影響[13]。然而，倡導貧水地區從富水地區進口水密集型農產品來保證當地水安全的虛擬水戰略，現實案例并不多見。徐中民等[14]根據我國干旱區的實踐，指出實施虛擬水戰略的關鍵是要找到發展二、三產業的具體途徑。

生態足跡方法是測算資源利用和廢棄物排放強度的直觀指標。徐中民等[15]改善了計算數據適用性，進行了大量時間和空間序列[16]實證分析。進行了理論深度解析，從貿易、尺度差異、自然資產利息流的積累、自然資產存量分析了生態足跡存在的問題。水足跡主要關注人類消費和水資源之間的關系。生態足跡和水足跡是一種互補的指標，可與其他測量人類活動對自然資本占用情況的方法結合，在統一框架下探討可持續性問題[17]。研究進展主要在定量評價區域水足跡，如以甘肅省為例， 核算虛擬水消費和水資源足跡[18]。同時探討了消費結構多樣化對水足跡的影響[19]。

能量方面主要開展了能值分析研究。自Odum 1990年代中期提出以來[20]，能值分析在各個時空尺度（大到國家、流域，小到城市、鄉村、企業），各種生態經濟系統類型（社會經濟系統，城市、工業系統，農業生態系統等）中都得到了廣泛的應用。采用能值分析方法，對甘肅省生態經濟系統可持續性進行了分析[21]。

信息方面的研究主要參照生態系統發展演化規律，從自身效率和恢復力狀態來評價系統可持續狀態。只有當系統上升性和恢復力達到一定的平衡狀態， 系統才能實現可持續發展[22]。參考Ulanowicz運用網絡流量分析生態系統演化階段的辦法，可將部門或產業以“分室”的形式，以投入產出表（價值型）構建貨幣網絡流，建立研究社會經濟系統的網絡流量圖，以能源消費和甘肅省的經濟系統為例[23]， 運用上升性公式評價了能源系統和經濟系統的發展演化狀況。考慮到貨幣流對生態環境影響較間接，又以“水資源投入產出表”為網絡流，構建了甘州區社會經濟系統水循環網絡[24]，并且從系統演化的角度給出了社會經濟系統水循環的發展規律。

值得注意的是，上述可持續發展衡量都側重評估發展的資源需求，將其與生態環境供給相比較，得到一個橫截面式的是否可持續的結論，而沒有考慮社會資源主動緩解適應環境問題的作用。

2.2 生態系統服務和自然資本的價值評估

采用經濟價值指標量化生態系統服務效益，將其納入國民經濟核算體系，能夠“顯化”生態系統服務的巨大價值，促進自然資源管理決策，這對于西北脆弱生態環境而言尤為重要。采用條件價值法評估恢復生態系統的價值[25]，采用選擇模型評估了環境物品屬性的價值[26]。將條件估值與水價分析相結合，評估了農民對水價的承受能力[27]。建立環境經濟核算賬戶體系是將環境納入經濟決策過程的主要途徑之一[28]。開展了區域尺度上的環境經濟核算工作，對其產出乘數進行了計算和分析[29]。建立水資源、土地資源為主的自然資源子賬戶，進行了張掖市環境經濟綜合核算[30]。

2.3 人類福利狀態評估

發展的最終目的是提高人類的福利狀態，考慮到傳統國家核算體系（如GDP）作為人類福利衡量指標存在許多問題，例如沒有考慮環境成本、收入分配等，程國棟等提出了建立中國國民幸福生活核算體系的構想，分析了幸福的內涵，提出了國民幸福核算的簡化框架[31]。隨后，分別開展了以客觀指標為主的生活質量評估和以主觀感受為主的幸福感評價研究。以美國著名CalvertHenderson生活質量指數為框架，評估了黑河流域城鄉居民的生活質量[32]。以個體主觀幸福指數調查方法入手，測度了黑河流域各地滿足居民需求的能力[33]。

2.4 生態補償

生態補償將外部非市場價值轉化為真實財務激勵，以此鼓勵參與者主動保護生態環境。研究進展總體可歸為“補給誰”，“補多少”，“怎么補”三大類。針對“補給誰”的問題，主要根據潛在補償對象不同的生態系統服務供給量和供給成本確定。以黑河上游肅南縣為例，采用分布式水文模型，模擬水源涵養增加量，通過社會經濟數據核算，確定生態建設實施成本，通過效率系數和聚類分析，確定了生態補償的最優空間選址，提高了生態補償實施效率[34]。針對“補多少”問題，主要采用最小數據方法，通過分析土地利用收益的空間分布， 計算出生態系統服務機會成本的空間分布， 從而推導出生態系統服務供給曲線，回答了生態補償標準與生態系統服務供給量之間的定量變化關系。該方法在黑河上游[35]、中游[36]、甘南州[37]、舟曲縣[38]、民勤縣[39]都有實證研究。針對“怎么補”問題，主要分析農牧民對不同補償方式的偏好，不同補償方式對農牧民生計能力影響，以及補償方式本身的可持續性來確定最優補償方式，實證研究主要在甘南黃河水源補給區[40-41]。針對生態補償的重要副目標，還開展了生態補償與緩解貧困之間的關系研究[42]。總體而言，生態補償研究突出了定量化特點，并將社會經濟調查等方法與生物物理過程模型、遙感分析等自然科學方法相耦合，對生態補償的全流程進行了研究。

2.5 集成模擬模型

建立集成自然過程和人文過程的模擬模型，引入空間建模環境，以模塊化方法簡化模型耦合的復雜程度，便于自然學科和人文學科的研究者開發各自熟悉的模型，并最終實現多模型集成[43]。然而由于西北干旱區人工渠系較發達，對自然水資源系統干擾巨大，目前僅實現了黑河上游出山口徑流模擬。對地表過程中人文因素作用的模擬，主要采用系統動力學和CLUES模型，空間呈現了不同土地利用類型在不同社會經濟情景下的總需求量[44]。人文與自然過程的集成模擬模型的另一個突破點，是生態補償研究中將“土地利用經濟收益-土地利用類型-生態系統服務”這一關系鏈貫通，以SWAT模型模擬不同土地利用類型的水源涵養服務量，以最小數據方法模擬不同土地利用類型的經濟成本，將二者耦合考慮，進行生態補償的定量研究。

2.6 社會資源對水資源問題的緩解與適應

社會資源對環境影響的緩解與適應研究主要是將社會資源分解為社會資本、制度和集成社會化管理等維度進行，暫時不考慮社會資源各組分之間相互聯系，采用分解評價方法對各子系統狀況進行評價。從采用整體性社會適應性能力指標，評估不同地區解決水資源稀缺問題的社會能力大小[45]，已經發展到從不同結構性維度，評估其與水資源管理的關系。如對黑河流域居民的文化價值觀類型進行了分類評價，分析了不同文化類型者對自然認知和對水資源管理偏好[46]，并評價了最優管理風格[47]。定量化評價了黑河流域社會資本[48]和藏區農戶社會資本與經濟增長和環境影響的關系[49]。應用水制度分析與發展（WIAD）框架，對黑河中游水制度績效及其影響因素進行了評價[50]。由于社會資源等人文因素的發展演化需要一個最終的目標導向，提出了流域面向幸福水資源管理戰略[51]，為調控社會資源和自然資源提供了一個總的可操作性目標。

3 結論與展望

從研究對象出發，以ImPACTS等式為框架，依照其成分劃分及結構關系，綜述了我國西北典型生態經濟問題研究進展。可持續性評估，主要從物質、能量和信息角度開展了虛擬水、生態足跡、能值、上升性的研究；生態系統服務和自然資本評估開展了條件估值和選擇模型，以及環境經濟賬戶、物質流等集成核算工作；人類福利狀況的評價，開展了幸福及生活質量核算工作；開展了生態補償全流程研究工作；集成模擬模型開展了空間建模環境的構建，生態補償定量化研究較好地耦合了自然過程和人文因素；以社會適應性能力整體性指標研究了社會資源對水資源問題的緩解與適應，將社會資源分解為文化類型、社會資本和制度三個維度進行了實證分析。

從研究對象出發選擇合適的研究方法工具集，未來生態經濟研究仍舊以生態系統和經濟系統為對象，在各自某個或多個結構性成分的辨析、結構性成分之間關系的辨析及結果驗證方面繼續開展研究。總體而言，未來研究突破可能出現在以下幾方面：

（1）評價性研究，可將兩面性評價、指標體系評價、抽象分析等方法進一步細化，例如水資源利用狀況評價中，已經萌發了關注不同利益相關者的異質性造成的多目標情況，使評價研究更加符合實際情況。

（2）自然資源的精確核算，以及如何納入社會經濟系統核算，可采取利益集體形成與影響思路，采用集成核算方法，以一般均衡或系統演化分析模型進行分析，不僅能描繪清晰“是什么”，還有助于進一步解答“為什么”。

（3）社會資源對環境問題的緩解與適應，由于可調動的社會資源已經由工程、經濟等措施延伸至思想意識、消費行為模式等綜合性調控措施，因此，需要采取適應研究對象的社會學理論方法、博弈論以及生態系統研究中的生態網絡信息研究等方法開展深入研究。

（4）人類發展狀態研究，會將人類需求與生態系統功能與服務緊密地結合，關注自然資本存量及產生的服務與人類福利之間的關系，采用需求矩陣等分析方法開展研究。定量化是進一步突破的關鍵。例如，生態補償的最新進展就突出了定量化特點，已經出現了將人文經濟調查等方法與生物物理過程模型、遙感分析等自然科學方法相耦合的研究趨勢。

（編輯：尹建中）

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