生態功能改善目標導向的哈尼梯田生態補償標準

劉某承,熊 英,白艷瑩,楊 倫,3>,閔慶文,*

1 中國科學院地理科學與資源研究所,北京 100101 2 中國人民大學,北京 100872 3 中國科學院大學,北京 100049

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生態功能改善目標導向的哈尼梯田生態補償標準

劉某承1,熊 英2,白艷瑩1,楊 倫1,3>,閔慶文1,*

1 中國科學院地理科學與資源研究所,北京 100101 2 中國人民大學,北京 100872 3 中國科學院大學,北京 100049

稻田生產對生態環境的影響具有兩面性,為使稻田生產提供不同組合或更高水平的環境服務,需要補償農戶因轉變操作方式而損失的收益。以云南省紅河哈尼族彝族自治州哈尼稻作梯田系統為例,基于稻田生態系統特點以及農戶個人的主觀經濟決策特征,從農戶的微觀經濟決策的視角,探討稻田生態系統服務供給機會成本的空間分布；再從區域的宏觀經濟行為的視角,探討補償標準與農戶愿意提供的生態環境效益的關系。從而,以稻田生態功能改善為導向,以新增生態環境效益為目標,耦合農戶的受償意愿與機會成本,實現了從生態功能改善需求(新增生態效益)來確定動態的補償標準的可能。計算發現,當生態功能改善的目標定為新增生態系統服務80.77×104元 hm-2a-1時,補償的標準應為3000元/hm2時；當生態功能改善的目標定為新增219.49×104元 hm-2a-1時,補償的標準應為9000元/hm2時。

生態補償；生態系統服務；耕地資源；受償意愿；機會成本；農業文化遺產

20世紀80年代,中國政府開始嘗試生態補償制度,希望通過調整生態環境保護者和破壞者的利益關系,達到保護生態環境的目的[1]。目前,我國已初步形成了以政府為主導,以中央的財政轉移支付和財政補貼為主要投資渠道、以重大生態保護和建設工程及其配套措施為主要形式、以各級政府為實施主體的生態補償總體框架[2],在森林[3]、草原[4]、濕地[5]、流域和水資源[6]、礦產資源開發[7]、海洋以及重點生態功能區[8]等領域取得積極進展和初步成效。但總體來看,我國生態補償制度建設仍處于初步發展階段,在補償主體確定、補償標準、補償方法、資金來源、監管措施等方面,還沒有形成一套完整的體系與方法[9]。生態補償措施尚沒有在我國農業可持續發展中發揮應有的作用[10]。

隨著對生態與環境問題認識的不斷發展,稻田的生態系統功能越來越受到國內外學者的廣泛關注[11]。尤其是在我國傳統的經濟欠發達、生態環境較脆弱的地區,稻田生產不僅是一項經濟活動,同時還具有提供生態系統服務以保護脆弱生態系統、促進就業以維護民族團結以及傳承文化等眾多功能[12-13]。然而,在追求糧食產量和經濟利潤的刺激下,化肥、農藥的濫用不僅嚴重破壞了稻田凈化污水、消解有機有毒物質、鈍化或無效化無機有毒物質的污染調控功能,而且還產生了面源污染問題,同時破壞了稻田生物多樣性并引發食品安全的隱患,影響了農業的可持續發展。因此,在傳統地區可以通過政府對農戶進行適當補償來激勵農戶采用環境友好型耕種方式,以充分發揮農業生產活動的生態功能和社會功能[14]。

當前稻田生態補償已成為社會各界廣泛關注的熱點問題,然而稻田生態補償仍停留在個案研究水平上,理論探討和實際應用之間還有較大距離[15]。僅有的稻田生態補償的研究多集中在生態補償標準的測算方面,包括：①按農戶采用環境友好型耕種方式的投入成本計算。農戶為了保護生態環境更改先行的農作方式,或者需要投入人力、物力和財力,或者可能使得稻田生產的投入產出比降低,甚至可能損失一部分經濟收入[16-17]。②按激勵農戶采用環境友好型耕種方式的受償意愿計算。農戶作為稻田農業生產的主體,其行為具有相當的主觀性。同時,意愿調查獲得的數據也能夠反映農戶自主提供優質生態系統服務的成本[18-19]。③按農戶采用環境友好型耕種方式產生的生態效益計算。這是目前使用較多的方法[20-21]。總的看來,目前的核算方式都是基于單個要素去考慮補償的標準,而沒有將成本投入與效益產出、生態補償的受償意愿與補償意愿、生態系統服務的供給與消費耦合起來,導致從某個方面核算的標準很難得到另一方的認可,降低了補償標準的可操作性。同時,稻田作為人為干擾較為強烈的一種生態系統,不僅存在正面的生態功能,同時還具有一定的環境負面影響。雖然有效的激勵政策可以使得稻田生產供給更多的生態環境效益,但由于農戶個人的主觀經濟決策特征以及稻田對生態環境影響的兩面性,使得補償標準的確定具有其本身的特殊性[22]。因此,如何耦合農戶的受償意愿與生態環境效益供給的機會成本,構建有效的稻田生態補償標準,成為本文的研究目的。

1 研究方法

1.1 研究區域

哈尼稻作梯田系統主要分布在中國云南省紅河哈尼族彝自治州。其以森林-村寨-梯田-水系“四素同構”的農業生態結構,在生態脆弱、生物多樣性豐富的廣闊山區創造了延續1300多年、總面積達5400hm2的農業可持續發展典范,入選了全球重要農業文化遺產和世界遺產。

哈尼稻作梯田系統通過稻田養魚的方式控制病蟲害的發生,同時降低農業面源污染的風險。然而,由于雜交稻的單一種植、從事稻作生產的直接經濟收入不高以及農村青壯年勞動力的流失,哈尼梯田地區的化肥農藥使用量逐年上升,拋荒現象也逐漸增多。一方面拋荒棄耕破壞了梯田的穩定結構,化肥農藥的施用破壞了當地的水土環境,另一方面由于化肥農藥的支出,稻田生產并沒有對農戶的經濟收入帶來較大的提高[23]。因此,為恢復環境友好的、傳統的稻田養魚的農業生產方式,使稻田生產“提供不同組合或更高水平的環境服務”,需要“補償生產者因轉變操作方式而損失的收益”。

1.2 數據來源

為定量探討農戶轉變稻田生產方式的生態補償標準,本文以云南省紅河哈尼族彝族自治州紅河縣的甲寅鄉和寶華鄉為研究區域,包括咪田、作夫、龍甲、蘇紅、塔卜、碑賒(新)、碑賒(舊)和安慶8個行政村。本文于2013年開始在甲寅鄉設置a(常規單作,使用化肥農業)與b(稻田養魚,減半化肥用量并不施用農藥)兩種樣地進行水稻生育期實驗觀測；同時于2014年在8個村采用面對面采訪的方式進行問卷調查。各村樣本的發放數量以各村的家庭戶數所占比例為主要依據,結合調查中的實際情況作出適當調整,采用隨機群抽樣的方法選定樣本,每個隨機群樣本數量控制在總樣本的1/13之內。調查問卷共200份,整理后有效問卷188份,占問卷總數的94%。

受訪農戶以男性略多,占總數的61.70%；以中老年勞動力為主,52.48%的樣本年齡集中在40—60歲,還有32.88%的樣本年齡在60歲以上,40歲以下僅有15.64%；受訪農戶家庭年農業收入在10000元及以下的占86.70%,其中打工收入占家庭收入一半以上的有68.06%。具體情況見表1。

表1 農戶調查數據描述性統計結果

* 普通農產品=1,當地特色品種=2,無公害農產品=3,綠色食品=5,有機農產品=5,地理標志產品=6

1.3 研究方法

本文的基本思想是基于生態系統服務供給的機會成本推導生態系統服務的供給曲線。一方面從單個農戶的微觀經濟決策的視角,探討稻田生態系統服務供給機會成本的空間分布；另一方面從農戶的宏觀經濟行為的視角,探討補償標準與農戶愿意提供的生態環境效益的關系。

1.3.1 假設與前提

假定每塊稻田可采取兩種生產方式a(常規單作,使用化肥農業)與b(稻田養魚,減半化肥用量并不施用農藥)。農戶是否愿意采用生產方式b,減少化肥農藥使用的決策目的是經濟收益最大化。當農戶沒有得到額外激勵時,當前的生產方式a有一個初始的生態系統服務供給；為了在此基礎上增加生態系統服務供給,必須給農戶提供金融激勵,以使農戶轉換成生產方式b。為簡單起見,假設這種減少化肥農藥使用的轉換成本為0。

在稻田s采用生產方式a時,每年每公頃稻田能產生e0單位的生態系統服務；若采用生產方式b,可增加e單位的生態系統服務供給。農戶的稻田生產決策都是基于最大化收益期望價值v(p,s,z),其中p為產品價格,s表示不同的地塊,z表示土地利用方式(a或b)[24]。如果,生產方式a的最大化收益期望價值高于生產方式b,即

(1)

農戶將選擇生產方式a,反之就會選擇生產方式b。

1.3.2 新增稻田生態系統服務的價值

生態系統服務價值是從貨幣價值量的角度對生態系統服務進行的定量評價。本文首先參照目前較為成熟的物質量-價值量方法[25-26],通過兩種生產方式a(常規單作,使用化肥農業)和b(稻田養魚,減半化肥用量并不施用農藥)下的樣地觀測和采樣化驗得到物理量相關數據；其次采用不同生態經濟學方法對稻田生態系統功能及其價值進行評估。

其中,生態系統服務價值測算的指標根據哈尼梯田的實際情況及稻田生態補償的需求進行選擇,包括[14]：調節大氣(稻田生態系統與大氣之間CO2、O2和CH4的交換過程)；養分物質保持(N、P營養元素在稻田生態系統的輸入和輸出)；病蟲害防治(稻田養魚對病蟲草害的防治)；水量調節(稻田存蓄水量,調蓄洪峰)；旅游發展(吸引游客觀賞及實踐參與)以及水質污染的負面效益。

因此,新增稻田生態系統服務價值e為由生產方式a轉為b后單位稻田面積多提供的服務價值,其計算公式為[14]：

(2)

式中,ES為生產方式a或b下單位面積稻田提供的生態系統服務價值,ESVIj為第j種生態系統服務類型的單位面積服務價值(元/hm2),j為生態系統服務類型(j=6)。

1.3.3 稻田生態系統服務供給的機會成本

(3)

如果實施生態補償政策,每年向農戶支付一定的補償pe,促使農戶增加生態系統服務的供給(即從生產方式a轉為b)。pe定義為提供單位生態系統服務的價格,即農戶多提供1單位生態系統服務,就可以獲得pe的補償。

在實施生態補償政策的情況下,如果農戶采用生產方式a,單位面積稻田可以獲得期望收益v(p,s,a)；如果采用b,因提供單位生態系統服務可獲得價值pe的補償,這時單位面積稻田可獲得期望收益v(p,s,b)+epe,其中v(p,s,b)是農戶直接從采用生產方式b中獲得的收益,epe是農戶提供生態系統服務而獲得的補償[27]。從而,如果：

(4)

(5)

1.3.4 生態環境恢復目標導向的稻田生態補償標準

如果研究區域內稻田總面積為H,則沒有生態補償時可提供的總的生態系統服務為：

(6)

在有生態補償的激勵下,新增的生態系統服務供給量為：

(7)

則此時生態系統服務的供給總量為：

(8)

圖1 研究方法Fig.1 Methodology

通過生態系統服務供給機會成本的空間分布推導生態補償標準的過程可以用圖1表示[29]。左邊的曲線表示機會成本的空間分布,縱軸是農戶提供單位生態系統服務的機會成本ω/e,橫軸是其密度函數φ(ω/e),它的形狀取決于機會成本的方差與均值。右邊是生態系統服務的供給曲線,是單位生態服務價格的函數,橫軸是新增的生態系統服務供給量S(p)。在右圖中,生態服務供給曲線與橫軸相交于初始均衡點S(p),在該點新增生態系統服務為0；隨著補償標準的增加,采取新的生產方式的稻田比例隨之增加,生態系統服務量不斷增加并逼近最大生態服務量的垂直漸近線He。

2 計算結果與分析

2.1 新增稻田生態系統服務的價值

本文針對a(常規單作,使用化肥農業)與b(稻田養魚,減半化肥用量并不施用農藥)兩種樣地運用不同生態經濟學方法對稻田生態系統功能及其價值進行評估(表2),得出單位面積稻田提供的生態系統服務價值在生產方式a下為8598元 hm-2a-1,在生產方式b下為16045元 hm-2a-1,其單位面積稻田新增生態系統服務價值e為7447元 hm-2a-1。

表2 哈尼稻作梯田生態系統服務價值(元 hm-2 a-1)

a：常規單作，使用化肥農藥 conventional mono-cropping, use of chemical fertilizers and pesticides;b：稻田養魚，減半化肥用量并不施用農藥 fish cultivation in rice fields, using half amount of fertilizers and no pesticides

2.2 稻田生態系統服務供給的機會成本

圖2 生態系統服務供給的機會成本密度函數 Fig.2 Spatial distribution of opportunity cost of eco-services value

稻田種養殖收益的原始數據通過問卷調查獲得,通過表1,運用統計軟件可以計算得出其年收益差值的均值和標準差分別為7779.45元/hm2和2959.5元/hm2。作為農戶個體而言,其更改耕種方式的微觀經濟行為決策建立在個人的機會成本之上。不同個體的機會成本不同,大樣本量下不同個體的機會成本呈現正態分布。利用Matlab對數據進行檢驗分析后,確定新增稻田生態系統服務價值的機會成本ω/e服從正態分布,均值為1.04元/hm2,標準差為0.40元/hm2。利用Matlab7.6.0繪圖命令plot繪制稻田生態系統服務供給的機會成本密度函數(圖2)。

2.3 生態環境恢復目標導向的稻田生態補償標準

本文設置a(常規單作,使用化肥農業)與b(稻田養魚,減半化肥用量并不施用農藥)兩種情景調查受訪農戶接受直接補貼的意愿。根據農戶問卷調查的結果和公式(8),構建生態補償標準與農戶轉換稻田生產方式的關系(圖3)；在此基礎上,結合轉換生產方式后單位面積稻田新增的生態系統服務價值e,構建補償標準與新增生態系統服務的供給曲線(圖3)。

圖3 生態系統服務的供給曲線Fig.3 The supply curve of eco-services

通過計算得知(表3),在沒有實施生態補償的情形下,調查所涉及甲寅鄉和寶華鄉的8個村以生產方式b進行耕作的稻田面積只占14.86%,此時不涉及是否新增生態系統服務。要增加稻田的生態系統服務供給,就需要對農戶進行生態補償。從圖3可以看出,隨著補償價格的增加,農戶轉換生產方式的比例也在增加。當生態功能改善的目標定為新增生態系統服務80.77×104元 hm-2a-1時,補償的標準應為3000元/hm2時,此時調查的8個村莊中愿意轉換生產方式的農戶的比例為35.74%,需補償資金為91.04×104元/ a；當生態功能改善的目標定為新增生態系統服務為219.49×104元 hm-2a-1時,補償的標準應為9000元/hm2時,此時幾乎所有的農戶(97.12%)都愿意轉換生產方式,所需的補償資金為273.13×104元/ a。

表3 不同補償標準下的生態系統服務供給

3 小結與討論

隨著對生態與環境問題認識的不斷發展,稻田的生態功能越來越受到廣泛關注。通過生態補償給予農戶一定的經濟激勵,促使其采用環境友好型的耕作方式,從而使稻田生態系統提供更高水平的生態系統服務,成為解決稻田生態與環境問題的有效措施[19]。

生態補償標準的確定是生態補償機制構建的關鍵問題之一。本文以云南省紅河哈尼族彝族自治州紅河縣的甲寅鄉和寶華鄉為研究區域,基于生態系統服務供給的機會成本來推導生態系統服務的供給曲線：從農戶的微觀經濟決策的視角,探討稻田生態系統服務供給機會成本的空間分布；再從區域的宏觀經濟行為的視角,探討補償標準與農戶愿意提供的生態環境效益的關系。從而以新增稻田生態環境效益為目標,耦合農戶的受償意愿與機會成本,實現了通過生態環境恢復目標(新增生態效益)來確定補償標準(圖3,表2)。

本文的研究方法將生態補償機制構建過程中的自然過程和人文過程進行耦合,但由于研究的需要,對相關過程進行了簡化處理。首先,本文對稻田生態系統服務的供給這個自然過程進行了簡化處理,即采用標準樣地的單位量來代表區域的平均狀況。實際上不同區域的稻田所提供的生態系統服務具有空間異質性,為使補償資金的投入獲得最好的產出,必須明確不同區域的稻田提供的生態系統服務的價值量,從而有針對性地實施補償。在我國當前社會經濟發展的背景下,生態補償的資金往往是有限的。為使的補償資金的使用效率最大化,需要對潛在的提供更高生態系統服務價值的補償對象進行空間選擇,從而確定最有效的補償范圍。

其次,生態補償作為一種有效的財政激勵機制,能夠促使生態服務的提供者改變土地利用方式,使其擁有的生計資本、采取的生計策略發生變化,從而使生態服務提供者的福利狀況發生變化。作出決策的生態服務提供者現實中都不是理性的經濟人,其改變土地利用方式的主觀意愿往往受到年齡、受教育程度,信息完全性,歸避風險等其他因素的影響。本文在從農戶的微觀角度考慮其決策過程時,為簡化期間假設其為理性的經濟人,沒有考慮到這種不同。這些影響補償標準的因素有待深入研究。

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Ecological compensation standard for the Hani Rice Terrace System: an eco-functional-oriented improvement

LIU Moucheng1, XIONG Ying2, BAI Yanying1, YANG Lun1,3, MIN Qingwen1,*

1InstituteofGeographicSciencesandNaturalResourcesResearch,ChineseAcademyofSciences,Beijing100101,China2RenminUniversityofChina,Beijing100872,China3UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China

Agricultural land does not only provide food and fiber, which is important for food security for human beings, but also provides various non-market commodities for export or public use. However, there are also numerous negative impacts of paddy production on the environment. Thus, to encourage farmers to engage in ecological or organic agriculture to provide more ecosystem services, it is necessary to pay farmers for their losses when they alter their cultivation practices. However, most current standards of ecological compensation for paddy cultivation are calculated by separate factors, such as the cost of ecosystem conservation, value of ecosystem services, or willingness to accept eco-compensation. As such, a standard is difficult to achieve for all the stakeholders and there is a lack of operability due to neglected factors. Thus, this study was conducted in the Hani Terrace, which was designated as a Globally Important Agricultural Heritage Systems (GIAHS) in 2010 and World Heritage in 2013, and we calculated the standard of paddy eco-compensation based on the subjective decision-making characteristics of individuals and paddy ecosystem characteristics. This study is based on the opportunity cost that ecosystem services supply with a goal of determining the supply curve for ecosystem services. First, through observation and sample testing, we compared the differences in the value of ecosystem services supplied by two production modes: conventional mono-cropping (use of chemical fertilizers and pesticides) and fish cultivation in rice fields (using half amount of fertilizers and no pesticides). Second, from the perspective of the microeconomic decision-making of individual farmers, we investigated the space distribution of opportunity costs for supplying paddy ecosystem services. Third, from the perspective of the macroeconomic behaviors of farmers, we investigated the relationship between the compensation standard and the eco-environment benefits willingly provided by the farmers. Finally, we combined famer willingness and the opportunity cost of ecosystem services, and the capacity of the majority to build an ecological-restoration oriented eco-compensation standard for the paddy system. The results indicated that the proportion of farmers converting their mode of production increased with the increase in the compensation payment. When the compensation payment amounted to 3000 yuan/hm2, the conversion ratio of cultivation practices reached 35.74%, the added value of ecosystem services was 80.77 × 104yuan hm-2a-1, and the required compensation funds was 91.04 × 104yuan/a. When the compensation payment was as high as 9000 yuan/hm2, almost all farmers (97.12%) were willing to convert their mode of production; the added value of ecosystem services was 219.49 × 104yuan hm-2a-1and the required compensation funds were 273.13 × 104yuan/a.

ecological compensation; ecosystem services; land resources; willingness to accept; opportunity cost; GIAHS

10.5846/stxb201512082456

國家自然科學基金資助項目(41201586)；中國工程院重點咨詢項目(2013-XZ- 22)

2015- 12- 08; 網絡出版日期:2016- 08- 30

劉某承,熊英,白艷瑩,楊倫,閔慶文.生態功能改善目標導向的哈尼梯田生態補償標準.生態學報,2017,37(7):2447- 2454.

Liu M C, Xiong Y, Bai Y Y, Yang L, Min Q W.Ecological compensation standard for the Hani Rice Terrace System: an eco-functional-oriented improvement.Acta Ecologica Sinica,2017,37(7):2447- 2454.

*通訊作者Corresponding author.E-mail: minqw@igsnrr.ac.cn