基于Meta 分析的中國水資源價值移位研究

徐曉曄，黃賢金,2＊，趙 涵

（1. 南京大學國土資源與旅游學系，江蘇南京 210023；2. 自然資源部海岸帶開發與保護重點實驗室，江蘇南京 210023）

引言

水資源是區域社會經濟協調健康發展的戰略性基礎資源，是區域生態環境系統持續良性循環的控制要素。我國水資源總量較豐，2016 年中國水資源公報顯示，我國水資源總量為32 466.4 億m3，但人均占有量只有世界人均的1/4，嚴峻的水資源問題已成為限制我國經濟發展的重要因素。對水資源價值①本研究所提到的水資源價值指水資源經濟價值，對于水資源作為一類地球物質環境或自然景觀等體現的價值暫不做討論。的研究作為水資源管理的基礎與核心，是解決我國水資源問題，緩解水資源危機的關鍵途徑。我國目前關于水資源價值的研究暫局限于部分計量方法的探討，尚未形成全面科學的理論體系[1]，故對水資源價值評價做大尺度系統性研究，對于保護水資源、落實水資源管理制度、完善水價定價機制以及促進水資源合理分配和可持續利用具有一定現實意義。

做大尺度的水資源價值評價工作量巨大，受評價時間、評估成本以及其他各種限制條件的約束，研究者和決策者難以通過獲取第一手資料的方式[2]，對每個研究區的水資源價值做實證研究，且就較高的評價成本而言，并非所有實證研究均有必要[3]。隨著資源價值評價理論和方法的不斷發展創新，政策和理論研究的興趣點逐漸轉向效益移位方法（Benefit Transfer Method，BTF），研究人員希望在大量已有的資源價值評估實證研究結果的基礎上，利用統計學和計量經濟學方法，將已有地區水資源價值評估結果（研究區，Study Site）移位到人—水關系近似的待研究地區（靶向區，Target Site），以獲取靶向區的資源價值。需要指出的是，我國學者將BTF 方法翻譯為《效益轉移法》不夠貼切，因為這并非效益自身的轉移，而是基于對已有研究成果正確性的認同，并通過地理空間分析，將研究區的效益或價值視同為具有類似或相似地理空間特征靶向區的價值，因此，本研究稱之為“效益（/價值）移位”法。

近年來，“效益移位”逐漸成為國際上自然資源價值評價領域關注的學術熱點，并有大量實證研究出現。但在我國，應用該方法進行相關自然資源價值評估的研究較少。本研究擬通過搜集我國水資源價值評估的實證研究結果，建立價值移位分析基礎數據庫，引入基于Meta 分析的函數效益移位方法（Meta-Regression Analysis Function Transfer），對我國水資源價值評價進行實證研究。

1 水資源價值研究概況

20 世紀80 年代，我國水資源費概念的提出對于水資源價值研究具有重要參考價值。由此，我國開始了自然資源價值核算研究。1995 年，姜文來[4]提出構成水資源價值的因素包括自然因素、經濟因素和社會因素，并構建了水資源價值評估函數模型；辛長爽等[5]認為，合理的水資源價格是實現水資源可持續發展的重要依據，并通過分析水資源價值內涵，提出水資源價值包括其稀缺價值、產權價值以及凝結在其中的勞動價值。此后，學者采用模糊數學模型、可計算的一般均衡（Computable General Equilibrium，CGE）模型、影子定價等方法對不同地區水資源價值進行了量化評估，這便構成了本文研究的文獻數據基礎。

從已有成果來看，水資源價值研究經歷了由定性描述到定量估算的過程。但由于價值量核算研究涉及面廣，難度大，數據獲取難以齊備，故難以對每一個研究區進行水資源價值的量化評價。因此，效益移位法便可發揮其優勢作用，在已有實證研究的基礎上構建水資源價值效益移位數據庫，以便合理有效計算不同靶向區的水資源價值，對我國水資源價值評價體系的完善也有一定現實意義。

2 研究方法與數據

2.1 效益移位方法及分析

效益移位方法最早被應用于評估美國Hells 峽谷因建造水壩而造成的當地游憩價值的損失[6]，此后逐漸被廣泛應用于自然資源及環境價值的評估中。目前，效益移位法主要包括數值移位方法（Value Transfer）和函數移位方法（Function Transfer），函數移位方法又包含了需求函數移位方法（Demand Function Transfer）和Meta 分析函數移位方法（Meta-Analysis Benefit Transfer）[7]。其中，數值移位和需求函數移位均需要假設研究區與靶向區之間在人口特征、地理位置等各方面具有較高相似性，而這些恰恰在實際操作中難以滿足，因而造成一些實證研究結果有較大誤差。Meta 分析函數移位方法可以通過價值移位函數有效控制靶向區與研究區在自然、社會經濟環境和價值評估方法等方面的差異，故被認為是一種相對嚴謹的效益移位方法[3]。效益移位方法可分為國內和國際間效益移位[8]，本研究暫只考慮國內效益移位。

Meta 分析是對具備特定條件的、同課題的諸多研究結果進行綜合的一類統計方法，即通過對已有研究數據的整理分析，找出不同研究結果之間的統計關系。在國外，自20 世紀70 年代以來，Meta 分析被廣泛應用于心理學、健康、教育等領域[9]。20 世紀90 年代后，該方法被逐步應用于環境經濟學和資源環境價值評價[10]。相較于評估成本較高的實驗測算方法，基于研究文獻整合的Meta 分析法逐漸在國外流行[11-15]。該方法又稱元分析或薈萃分析，有客觀、系統和定量的特點，在社會科學和自然科學等領域廣泛應用[16]。我國在效益移位理論和應用的研究上起步較晚，對Meta 分析函數移位方法的應用研究較少。早期有學者嘗試利用效益移位方法從國內和國際的角度對景區和森林資源的游憩價值進行評價[17,18]；直至目前，Meta 分析效益移位方法主要被運用于研究森林、濕地、湖泊、土地利用類型等生態系統服務價值的核算與轉移[2,3,6,19-22]。此外，該方法對在我國實行自然資源有償使用制度和國土空間用途管制或也具備一定啟示和借鑒意義[23,24]。

2.2 Meta 分析價值移位模型及設計

基于Meta 分析的資源價值移位是將大量已有自然資源價值評價的實證研究作為樣本，通過多元回歸估計出價值移位函數。Meta 價值移位模型的一般形式為：

式中，因變量V 是以2016 年為基期修正的水資源價值（元/m3）；c 為常數項；u 為殘差項；Xl、Xa、Xp和Xw與 bl、ba、bp和bw分別為自變量矩陣和自變量回歸系數矩陣；其中l 為水資源的地理特征；a 為水資源價值評價的區域范圍；p 為參與水資源價值評價的人口、經濟變量；w 為與水資源有關的變量。式（1）表明政策地水資源價值可通過回歸后的研究地價值移位函數得到。

2.3 數據收集和價值移位數據庫建立

本研究收集的文獻數據來源于中國學術期刊網絡出版總庫（CNKI），筆者以關鍵詞、主題詞等方式檢索自我國開展水資源價值評估工作以來，即1990—2016 年發表的實證研究文獻，共142 篇。其中，采用灰色理論方法和影子價格法計算水資源價值的文獻分別為13 篇和8 篇，采用模糊數學方法計算水資源價值的文獻121 篇。考慮到另兩種方法與模糊數學方法在計算水資源價值時所選取的指標差異較大，且模糊數學方法的使用較為主流，故本研究只選擇采用模糊數學方法計算水資源價值的文獻做數據收集。除去內容重復及缺少具體實證研究數據和結果的文獻，共有50 篇相關文獻入選水資源價值移位數據庫。

將所收集文獻信息錄入Excel 中，建立Meta 分析價值移位數據庫，主要包括文獻題目、作者、出版日期、出處、評價對象、時間、范圍、指標、結果等多項信息。由于各實證研究水資源價值評估的基準年不同，不具可比性，假設水資源價值評估時期的人—水關系沒有發生本質性改變，本研究使用消費者物價指數（CPI）將不同年份的水資源價值統一修正到以2016 年為基期的物價水平。

2.4 價值移位模型的變量選取

經過篩選和調整，提取出1992—2016 年共63 組樣本數據用于模型構建。模型因變量為修正后的水資源價值，結合數據庫文獻提供的信息，參考已有研究經驗，選擇地點、評價范圍、人口經濟統計、水資源四類共25 個變量作為Meta 函數的自變量。地點變量按中國地理區劃分為七大地理地區，具體分區及相應氣候條件和水資源特征見表1。

整體看來，相同地理分區內不同行政區劃下的水資源特征與人—水關系相近似，在此前提下可進行價值移位。將變量信息“編碼”并賦值，價值移位模型的變量選取具體見表2。

3 模型結果、有效性檢驗及格局特征

3.1 Meta 分析函數模型的回歸結果

本文使用Stata14.0，應用加權最小二乘法（Weighted Least Squares）對表2 中的因變量和自變量進行多元線性回歸估計。在模型估計過程中發現以水資源價值作為因變量時模型的穩定性更優，故未對因變量做取對數的變換處理。回歸方程的R2為0.63，F 值為6.54（P ＜0.001），說明回歸模型的擬合度較好，具有一定的線性關系。回歸方程中未包括人們對現行水價滿意程度、人均供水量、萬元GDP用水量、每平方公里水資源量等變量，因為來源文獻中大多沒有提供這些變量的完整信息。最終共有13 個解釋變量被納入Meta 價值移位模型，回歸結果見表3。

表1 七大地理分區氣候條件及水資源特征

表2 Meta價值移位函數模型的變量選取

表3 Meta價值轉移模型回歸結果

地點變量中，入選數據庫的文獻未涉及對華南地區水資源價值的研究；另，為避免虛擬變量陷阱，在回歸時減去了西南地區這一變量，最終有5 個地點變量被納入模型。華東、西北和東北地區的回歸系數在統計上顯著，說明在其他因素不變的情況下，這三個區域的水資源價值與其余地區呈現顯著差異，某種程度上反映出水資源價值存在一定空間差異。

人口密度、人均可支配收入、人均年生活用水量和最大水費承受指數的回歸系數在統計上顯著，而水質、人均水資源量、人均GDP 和供水成本及利潤的回歸系數在統計上不顯著，但也與水資源價值呈現某種相關關系。這其中，經濟變量的回歸系數接近0，說明在保持其他影響因素不變時，人均GDP 或人均可支配收入對水資源價值基本沒有影響，究其原因，可能是目前水價普遍較低，均在居民可承受范圍內。而水資源相關變量的變化則會對水資源價值產生正向或負向的影響。

3.2 Meta 分析價值移位模型的有效性檢驗

為了明確價值移位方法在多大程度上可以作為實證研究的替代或輔助研究，需要檢驗模型預測的水資源價值（預測值）與模糊數學方法計算出的水資源價值（真實值）間的一致性。為了進行效益移位的有效性分析，在63 組樣本中采用“留出法”，按照水資源所在地理分區所占比例挑選出15 個作為靶向區（Target Site），剩下48 組作為研究區（Study Site）進行Meta 函數效益移位的模型估計，樣本地數據庫被劃分為兩個互斥的集合。本研究主要從三個方面來檢驗Meta 分析水資源效益移位模型的有效性：

① 效益移位誤差檢驗。用移位誤差（TE）來反映價值移位模型的有效性，移位誤差越小，模型有效性越好，具體公式為：

式中，Vest為通過模型預測的水資源價值；Vact為實證研究中通過模糊數學方法計算得到的水資源價值。

結果顯示，有37.01%的觀察值移位誤差小于20%，41.28%的觀察值移位誤差在20%～40%間，極少部分觀察值誤差大于60%。參考國外相關研究，實踐中自然資源價值移位誤差在20%～40%之間是可以接受的[25]。本研究樣本外價值移位平均移位誤差為17.08%，且預測值與真實值的均值均為2.95 元/m3，標準差分別為2.06 和1.57，在統計上沒有顯著差異，說明Meta 分析函數價值移位模型的有效性較好。

② 配對T 檢驗。效益移位的有效性檢驗要求配對T 檢驗不能拒絕效益移位的真實值與預測值相等的原假設。結果上，t 值為1.860，P=0.086 ＞0.050，不能拒絕原假設，說明在95%的置信區間內，預測值和真實值在統計上沒有顯著不同。

③ 單樣本K-S 檢驗。效益移位的有效性檢驗要求單樣本K-S 檢驗假設真實值和預測值來自總體分布和正態分布無顯著差異。從結果來看，真實值和預測值的Asymp.sig 值均為0.180，大于0.05 的顯著性水平，說明真實值和預測值的分布相同，均服從正態分布。

3.3 我國水資源價值空間的格局特征

利用所構建的Meta 分析水資源價值移位模型，對2016年我國31 個省區市（不包括中國香港、澳門和臺灣地區）及其對應省會城市的水資源價值進行估算。基于計算結果，利用ArcGIS 形成我國水資源價值的空間格局（表4、表5）。

表4、表5 表明，我國省級層面水資源價值存在較明顯的空間分異，呈現出沿海高于內陸，華北、華東和西南地區普遍高于其他地區的分布規律。全國均值為6.53 元/m3。華北地區平均水資源價值為8.88 元/m3，為全國最高；其次為西南和華東，平均水資源價值分別為6.85 元/m3和6.76元/m3；西北地區最低，為4.38 元/m3，低于全國平均水平。這與區域水資源豐富程度以及供求關系關系密切。

此外，省會城市水資源價值相對高于全省平均值，呼和浩特、廣州、北京、杭州和天津的水資源價值高于10 元/m3；呼和浩特水資源價值最高，為12.19 元/m3；西寧最低，僅5.03 元/m3。城市間水資源價值差異較大，半數城市的水資源價值低于平均水平的7.89 元/m3。這與不同城市的水資源稀缺程度及經濟社會發展水平存在一定關系。

4 結論與討論

4.1 主要結論

本研究基于50 篇國內水資源價值評價的實證研究文獻，建立資源價值移位數據庫，應用Meta 分析函數效益移位方法構建中國水資源價值移位模型，對其有效性進行評估，并利用該模型對我國目前的水資源價值進行實證研究。本文主要結論如下：①水資源所在地理區域、地區人口密度、水質、供水成本及利潤以及人們對最大水費承受程度的差異會影響到地區水資源價值；②Meta 分析價值移位模型樣本外價值移位的平均移位誤差為17.08%，在可接受范圍內，故Meta 分析價值移位方法可作為評估水資源價值的一種快速可行的方法；③我國省級層面水資源價值存在較明顯的空間分異，呈現出沿海高于內陸，華北、華東和西南地區普遍高于其他地區的分布規律，且省會城市水資源價值普遍高于全省平均值。

表4 中國各省級行政區2016年水資源價值 單位：元/m3

表5 中國各省會城市2016年水資源價值 單位：元/m3

相比于現有基于Meta 分析的自然資源價值、湖泊生態服務價值等相關成果，本文在模型構建上，更充分地引入了研究文獻中的數值型變量，并取得了較好的有效性檢驗結果；同時，揭示了我國地理空間格局的水資源價值差異性，并為深刻認知效益移位法的應用價值提供了進一步的借鑒。

4.2 相關討論

Meta 分析需基于一定數量和質量的文獻建立資源價值移位數據庫。雖然我國目前有大量關于水資源價值的實證研究，但研究方法相對單一，可用于資源價值移位研究的研究數量很少。從本研究收集到的樣本文獻來看，研究區主要集中在華東、西北和華北地區，很少涉及華中和華南地區，在指標選取和具體計算方法上的差異使得不同研究所得結果間的可比性有待進一步考量，導致很多文獻不適合被選入價值移位數據庫。此外，由于受到基礎文獻數量的限制，相比國外成熟的研究，本文在構建價值移位模型時涉及的解釋變量較少，從而導致模型擬合精度較低，影響對水資源價值影響因素分析的準確性。

Meta 分析函數移位方法可以在評估自然資源價值的過程中節省大量研究成本和時間，還可以將對自然資源價值的評估建立在相對合理且統一的標準上以避免獨立研究中過多的主觀因素干預。此外，這種快速的資源價值核算方法可以使以往不被關注的自然資源價值在大量資源開發利用的環節中得到重視，對自然資源的保護有一定現實意義。

應用Meta 分析函數移位方法研究不同尺度下自然資源價值移位逐漸成為國外資源價值評價領域關注的熱點，并對Meta 分析價值移位模型的有效性進行了探討。在國內，對該方法的應用仍處于起步階段，理論方法尚未成體系，需要展開進一步的研究以探索Meta 分析價值移位方法在我國自然資源價值評估領域的可應用性及發展前景。