贛江上游流域水土保持效益評價

黃 達(dá)，張 翔，夏 軍，楊 潔，湯崇軍，肖 汐

(1. 武漢大學(xué) 水資源與水電工程科學(xué)國家重點實驗室，武漢 430072；2.江西省水土保持科學(xué)研究院，江西省土壤侵蝕與防治重點實驗室，南昌 330029)

0 引 言

隨著社會對水保措施以及生態(tài)環(huán)境的重視，贛江上游流域的生態(tài)環(huán)境近年來有了明顯改善，同時還促進了其經(jīng)濟和社會的發(fā)展，因此相應(yīng)的評價工作顯得尤為重要。國外學(xué)者對水保效益方面進行了廣泛的關(guān)注和研究，Balana等[1]通過經(jīng)濟、社會、環(huán)境等11個指標(biāo)，運用市場價格法對埃塞俄比亞北部水土保持措施進行了效益評價，討論了貼現(xiàn)值與折扣率的敏感性，Hunink等[2]通過流域上下游5個指標(biāo)，在肯尼亞上塔納盆地用GBAT工具包評估了水保措施(綠色水資源計劃)的可行性，Mishra等[3]通過經(jīng)濟、社會、環(huán)境、時間等6個指標(biāo)，對研究區(qū)實施的各種水保措施的主要成本和效益進行了量化。同時國內(nèi)學(xué)者也對水保效益做了許多研究，楊潔等[4]在紅壤地區(qū)對山邊溝、草溝、梯壁植草、草路、生態(tài)經(jīng)濟果園、水土保持植物優(yōu)化等技術(shù)進行了效益評價，鄭國權(quán)[5]等對廣東省小流域在生態(tài)效益、經(jīng)濟效益、社會效益、防洪減災(zāi)四個方面產(chǎn)生的生態(tài)效益進行了計算。雖然關(guān)于水保效益的研究較多，但是關(guān)于贛江流域等植被覆蓋度高的地方研究較少，且目前很少有研究考慮土地的機會成本，因此本文對贛江上游流域的水土保持效益進行評價，以期為相關(guān)的研究提供參考。

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)

1.1 研究區(qū)概況

贛江上游流域位于江西省南部(113°54′～116°38′E，24°29′～27°09′N)，贛州市境內(nèi)，總面積約35 699 km2，占贛州市面積的90.65%。地形起伏較大，主要以山地、丘陵為主。氣候?qū)僦衼啛釒嘏瘽駶櫦撅L(fēng)氣候，年均溫約16.3～19.5 ℃，自北向南遞增。年降水量較為豐沛，在1 341～1 943 mm之間，降雨季節(jié)分配不均，其中4-6月約占42%～53%。土壤以紅壤為主。由于近年來有效的開展了水土保持措施，上游輸沙量有明顯減少[6]。

1.2 數(shù)據(jù)來源

該流域新增林木面積、林木效益、作物效益以及播種面積均來源于江西省統(tǒng)計年鑒(2014-2015年)，護林人員數(shù)量來源于江西省林業(yè)局，最低工資水平來源于贛州市人社局，土壤含水率以及有機質(zhì)含量來源于中國土壤數(shù)據(jù)庫(http:∥vdb3.soil.csdb.cn/)。

2 研究方法

本文主要采用成本效益分析(CBA)的理論來量化生態(tài)效益的評價指標(biāo)，通過單項指標(biāo)的效益計算，綜合運用市場價格法、對比分析法來評估該流域的水土保持成本效益。

2.1 CBA經(jīng)濟學(xué)理論

CBA是一種應(yīng)用經(jīng)濟學(xué)工具，通常被用于指導(dǎo)經(jīng)濟主體的資源分配或投資項目，通過評估社會資源分配以及政策的選擇對未來利益的影響，并將經(jīng)濟效率告知決策者。目前已廣泛應(yīng)用于自然資源保護政策領(lǐng)域。基本原理來源于Kaldor和Hicks制定的潛在補償原則，如果利益可以補償成本，并導(dǎo)致帕累托最優(yōu)結(jié)果，就表明決策具有效率[7]。

2.2 指標(biāo)體系建立

根據(jù)CBA原則，效益分為直接經(jīng)濟利益和間接經(jīng)濟利益。水土保持直接經(jīng)濟利益主要是以下幾個方面：防止土壤流失，保持或增加了土壤的含水量，保護或增加了土壤的深度，防止了土壤養(yǎng)分的流失，增加了土壤的有機質(zhì)。通過改善土壤的質(zhì)量、含水量、有機質(zhì)，土壤生物量與生產(chǎn)力也會隨之增加，從而帶來的經(jīng)濟效益便是本文中流域內(nèi)水土保持后增加的直接生態(tài)效益。間接效益，如對空氣的凈化、碳固存、氣候調(diào)節(jié)等。針對贛江上游流域植被覆蓋率高、生態(tài)環(huán)境良好等實際情況，以《水土保持學(xué)》、《水土保持綜合治理效益計算方法(GB/T 15774-2008)》為基準(zhǔn)，涵蓋調(diào)水保土效益、生態(tài)效益、經(jīng)濟效益、社會效益等4個效益方面和1個土地機會成本支出，著重考慮指標(biāo)的代表性，剔除重復(fù)性指標(biāo)，按照客觀性、獨立性、層次性、可操作性、可量化性的原則選取了9個指標(biāo)建立綜合評價體系對該流域水土保持效益進行評價，見圖1。

2.3 評估方法

本文在分析了單項效益加和法、關(guān)聯(lián)矩陣法、模糊評價法、灰色系統(tǒng)法、主成分分析法5種方法[8-12]之后，認(rèn)為單項效益加和法有簡單清晰、直觀的優(yōu)勢，因此，本文結(jié)合CBA方法，在采用單項指標(biāo)的效益計算上綜合運用市場價格法、對比分析法來進行贛江上游流域水保的效益評價。將各項指標(biāo)進行量化，分析比較保土調(diào)水效益、生態(tài)效益、社會效益、經(jīng)濟效益的貢獻(xiàn)率。通過分析成本與收益的凈現(xiàn)值(NPV)，為水土保持效益的評價提供參考。

3 流域綜合效益評價

3.1 保土調(diào)水效益

保土調(diào)水效益分為保土效益和調(diào)水效益。保土效益一般用水保措施保持土壤的量折換為耕作農(nóng)田產(chǎn)生的效益來計算，但本文基準(zhǔn)年只有1年，即便土壤存在流失，也可以在原來基礎(chǔ)上進行種植，因此本文保土的效益作為提高土地生產(chǎn)效益來進行計算。調(diào)水效益通過保持土壤來增加土壤水量來體現(xiàn)其效益，用農(nóng)村灌溉用水成本價值來替換，如公式(1)：

U調(diào)水=C灌溉×P

(1)

式中：U調(diào)水表示調(diào)節(jié)水量價值，元/a；C灌溉表示農(nóng)村灌溉用水單價，元/m3；P表示涵養(yǎng)水源量，m3。

從中國土壤數(shù)據(jù)庫得出贛江上游的土壤質(zhì)量含水率為24.6%；據(jù)丁倩倩等[7]的研究，得出贛江上游流域年均減沙量為3.4 億t，假設(shè)這部分減少的泥沙量可以用來保持水分，得出該流域年均多保持0.836 4 億t水量；2015年農(nóng)村灌溉用水價格為0.56 元/m3；最后得出2015年的U調(diào)水效益為0.468 億元。

3.2 生態(tài)效益

3.2.1 保肥效益

保肥效益主要通過流域林草覆蓋率的提高，導(dǎo)致土壤有機質(zhì)含量增加來進行計算。運用價值替代法，用土壤有機質(zhì)含量替換為化肥量來計算效益，公式如下：

U保肥=a有機肥hA增加林分ρk

(2)

式中：U保肥表示保肥效益，元/a；a有機肥表示有機肥價格，元/t；h表示保留土壤厚度，m；A增加林分表示增加林分面積，hm2；ρ表示土壤容重；k表示土壤有機質(zhì)含量，據(jù)中國土壤數(shù)據(jù)庫，取4.13%。

a有機肥的市場價格為680 元/t，h一般取0.3 m，A增加林分在2015年為3.411 萬hm2，ρ取1.25 t/m3，計算得U保肥為0.359 億元。

3.2.2 年固碳效益

U碳=AC碳(1.63R碳B年+F土壤碳)

(3)

式中：U碳表示林分固碳效益，元/a；A表示新增林地面積，hm2；C碳表示為固碳價格，元/t；R碳表示為CO2的碳含量，為27.27%；B年表示林分凈生產(chǎn)力，t/(hm2·a)；F土壤碳表示土壤單位面積固碳量，t/(hm2·a)。

根據(jù)贛江上游流域增加的林業(yè)面積為3.411 萬hm2，B年取16.81 t /(hm2·a)，F(xiàn)土壤碳取1.48 t /(hm2·a)，固碳價格取1 200 元/t[13]，因此總的固碳效益為3.66 億元。

3.2.3 年釋氧價值

U氧=1.19C氧AB年氧

(4)

式中：U氧表示林木釋氧效益，元/a；A表示新增林地面積，hm2；B年氧為林木單位面積釋氧量，t/(hm2·a)；C氧為氧氣價格，元/t。

單位林木面積釋氧量取5.589 t/(hm2·a)，氧氣價格取1 000 元/t[13]，增加的林業(yè)面積為3.411 萬hm2，得出年釋氧價值1.05 億元。

3.2.4 吸收污染氣體及滯塵效益

Ug+d=∑KiQiAi

(5)

式中：Ug+d表示森林吸收SO2、氯化物、氮氧化物及滯塵價值，元/a；Ki表示不同污染物治理費用，元/kg；Qi表示不同類型林木吸收SO2、氯化物、氮氧化物的量，kg/(hm2·a)；Ai表示不同林分面積，hm2。

針葉林、混交林、闊葉林、灌木林對SO2的吸收能力分別為215.60，152.18，88.65，152.18 kg/(hm2·a)；滯塵能力分別為33 200，10 110，21 700，21 700 kg/(hm2·a)[14]。闊葉林和針葉林吸收氯化物平均值分別為4.65，0.500 kg/(hm2·a)，森林吸收NOx量為6 kg/(hm2·a)。我國SO2、氟化物、氮氧化物、一般粉塵的排污收費標(biāo)準(zhǔn)分別為1.2，0.69，0.63，0.15 元/kg[13]。

2015用材林新增2.146 萬hm2、防護林新增0.836萬hm2、薪炭林新增0.01 萬hm2、經(jīng)濟林新增0.419 萬hm2，其中根據(jù)用材林在贛江流域主要以毛竹林為主，根據(jù)毛竹林的特點，劃歸到針葉林，薪炭林劃歸到闊葉林，經(jīng)濟林劃歸到灌木林、防護林劃歸到防護林，計算得到吸收污染氣體的效益為1.415億元。

3.3 經(jīng)濟效益(林木效益)

指一定時期內(nèi)(通常為1年)以貨幣表現(xiàn)的林業(yè)物質(zhì)生產(chǎn)部門和非物質(zhì)生產(chǎn)部門的生產(chǎn)總值，包括林業(yè)第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)總值，已包括所有的經(jīng)濟果林、用材林等一切林業(yè)價值。其公式為：

U2015贛江上游=U贛江上游ab

(6)

式中：U2015贛江上游表示2015年贛江上游流域水土保持增加的林木效益，億元/a；U贛江上游表示贛江上游2015年總的林木效益，億元/a；a為占比系數(shù)；b為新增林木成才年限的倒數(shù)(贛江上游2015年新增林木主要為毛竹，生長年限為9年，故b取1/9)。

2015年贛江上游的林業(yè)總產(chǎn)值為3 036 億元，其中林業(yè)面積用地總共達(dá)到303.912 萬hm2，其中2015年新增3.411 萬hm2，根據(jù)面積以及時間換算，因此2015年水保措施的經(jīng)濟效益為3.778 億元。

3.4 社會效益

3.4.1 提高土地生產(chǎn)率效益

土地生產(chǎn)率效益為在相同面積土地上，由于水土保持措施實施后，增加作物產(chǎn)值的效益。據(jù)2015年江西省統(tǒng)計年鑒，2015年較2014年農(nóng)業(yè)糧食作物產(chǎn)值增加32 897 萬元，多播種面積455.4 萬hm2。因此應(yīng)減掉多播種面積產(chǎn)生的作物效益。公式如下：

U土地生產(chǎn)率=U2015作物效益-U2014作物效益-S面積a水稻價格

(7)

式中：U土地生產(chǎn)率表示2015年提升的土地生產(chǎn)率效益；U2015作物效益表示2015年農(nóng)業(yè)糧食作物產(chǎn)值；U2014作物效益表示2014年農(nóng)業(yè)糧食作物產(chǎn)值；S面積表示2015年比2014年多播種的面積；a水稻價格表示水稻單價(3.14 元/kg)(由于贛江上游流域糧食作物主要為水稻，故假設(shè)多種的面積均種植水稻，水稻產(chǎn)量一般為 7 t/hm2)。故U土地生產(chǎn)率為1.002 億元。

3.4.2 勞動力成本

水土保持措施需要人力的維護，即應(yīng)該在社會效益里扣除勞動力成本。

U勞動力=X工資R人數(shù)t時間

(8)

式中：U勞動力表示勞動力成本；X工資表示單位時間工資，元/h；R人數(shù)表示從事管理水土保持后的措施的人數(shù)；t時間表示人均從事工作的時間，h。

據(jù)江西省林業(yè)局統(tǒng)計，省年均新增生態(tài)護林員人數(shù)3 500 名，由于其屬于脫貧任務(wù)，工資水平將按照贛州最低工資待遇保障來進行計算，贛州市人社局的數(shù)據(jù)是1 470 元/月。贛州流域面積占整個江西省面積的20%，因此假設(shè)贛江上游國家新增生態(tài)護林員人數(shù)700 名，計算得知2015年贛江上游關(guān)于生態(tài)效益勞動力成本的花費是0.125 8 億元。

3.5 土地機會成本

如果將高產(chǎn)土地用于林地開發(fā)，將會放棄原有較高的土地作物效益。相反，若林地開發(fā)用的是生產(chǎn)力較低的邊際土地，則土地機會成本較低。這里考慮3種潛在的土地生產(chǎn)力場景：1是生產(chǎn)力較低的土地，2是半生產(chǎn)土地，3是生產(chǎn)性土地。其中假設(shè)情景1的土地機會成本為生產(chǎn)性農(nóng)田估計價值的1/10，情景2為生產(chǎn)性農(nóng)田估計值的1/3[15]，情景3為生產(chǎn)性農(nóng)田轉(zhuǎn)變?yōu)榱值兀疚? hm2土地的機會成本為每公頃的凈作物收入。

U土地機會成本=(s1×0.1+s2/3+s3)a作物效益

(9)

s1+s2+s3=34.11

(10)

式中：s1、s2、s3分別為生產(chǎn)力較低的土地、半生產(chǎn)土地、生產(chǎn)性土地的面積，3者之和等于2015年新增的林地面積，即3.411 萬hm2。生產(chǎn)用地的機會成本按照一般農(nóng)田水稻單產(chǎn)計算(水稻產(chǎn)量一般為7 t/hm2)。

由于土地機會成本的不確定性，因此有必要進行相關(guān)的情景分析，如表1。本文在計算NPV值時只考慮流域內(nèi)直接的經(jīng)濟效益，不考慮間接效益。本文直接經(jīng)濟效益為除了凈化空氣的水保效益，為5.481 億元。當(dāng)轉(zhuǎn)換前的土地全部為生產(chǎn)用地時，NPV值為負(fù)值，表明經(jīng)濟效率為負(fù)值，不符合經(jīng)濟學(xué)原則；生產(chǎn)用地占比越低，NPV值越大；在生產(chǎn)用地為60%，半生產(chǎn)用地為20%，非生產(chǎn)用地為20%時，NPV值接近于0，表明情景3為一個界限值。

表1 土地機會成本情景

由于國家對基本農(nóng)田的保護以及贛江上游流域獨特的氣候條件、地理位置以及生態(tài)環(huán)境，所以土地機會成本情景6最符合實際情況，即轉(zhuǎn)換前所有的土地均為半生產(chǎn)用地，得出NPV值為2.982 億元，表明2015年贛江流域的水土保持措施有明顯的效益。

3.6 評價結(jié)果

本文通過對調(diào)水保土效益、生態(tài)效益、經(jīng)濟效益、社會效益、土地機會成本5個方面的研究，得出2015年贛江上游流域調(diào)水保土效益為0.468 億元、生態(tài)效益為6.484 億元、經(jīng)濟效益為3.778 億元、社會效益為0.876 億元、土地機會成本為2.499 億元，見圖2，生態(tài)效益>經(jīng)濟效益>社會效益>調(diào)水保土效益。即2015年贛江上游流域水土保持措施得到的總效益為9.107 億元，其中直接經(jīng)濟效益為5.481 億元，間接經(jīng)濟效益(凈化空氣效益)為3.626億元。

圖2 贛江上游流域水土保持效益價值

4 討論與結(jié)論

4.1 討 論

(1)自贛江上游流域?qū)嵤┧４胧┮詠恚渖鷳B(tài)環(huán)境、輸沙量等指標(biāo)都得到了明顯的改善，隨著水保措施的進一步實施，生態(tài)效益和經(jīng)濟效益將更加明顯，也將為整個江西省的水土保持提供一定的示范價值。

(2)水土保持生態(tài)效益的評價以及指標(biāo)的選取已有較多的研究，但由于贛江上游流域自身有著獨特的規(guī)律，整個流域的林地覆蓋率為66.01%，其生態(tài)環(huán)境較好，因此對于這些地區(qū)來說，其水保效益需要著重考慮林木產(chǎn)生的價值以及土地機會成本指標(biāo)，進而促成良性的經(jīng)濟效率，對水保造林具有很重要的現(xiàn)實意義，本文還對提高的土地生產(chǎn)效益計算進行了改進。

(3)為研究資料和時間所限，水土保持的其他效益，如減輕下游泥沙淤積效益(下游泥沙淤積可能對水利工程造成損失，但也由于下游連接鄱陽湖從而有利于形成沖擊平地，故指標(biāo)很難量化)、消除噪聲效益以及調(diào)節(jié)局部氣候等問題目前尚不能量化指標(biāo)進行計算，因此本文的計算成果比實際的水保效益偏小一些，有待以后進一步研究。

4.2 結(jié) 論

(1)2015年贛江上游流域水土保持措施得到的總效益為9.107 億元，其中直接經(jīng)濟效益為5.481 億元，間接經(jīng)濟效益(凈化空氣效益)為3.626 億元；該流域水土保持措施產(chǎn)生的生態(tài)效益>經(jīng)濟效益>社會效益>調(diào)水保土效益，分別為6.484、3.778、0.876、0.468 億元，利益占比分別為55.87%、32.55%、7.55%、4.03%。

(2)若轉(zhuǎn)化為林地的土地全部為生產(chǎn)用地時，土地機會成本達(dá)到7.497 億元，NPV值為-2.016 億元，不符合經(jīng)濟規(guī)則；土地機會成本的情景分析表明，轉(zhuǎn)化林地前的土地中非生產(chǎn)用地的比例越高，NPV值將越高，越具有經(jīng)濟效率。