小湯石小流域水土保持效益的評價研究

宋黎黎

(丹東市寬甸滿族自治縣水利局，遼寧 寬甸 118200)

0 引 言

從蓄水保土、涵養水源、防災減災、減少河流泥沙淤積、改善生態環境以及農業農產條件的角度，小流域水土保持工程越來越引起社會的重視。近年來，本著社會經濟發展滯后、農業基礎設施薄弱、生態環境脆弱和群眾生活水平較低，治理任務迫切、開發潛力和資源優勢較強的原則，同時治理經驗豐富、技術力量雄厚、領導重視和群眾參與建設積極性高的實際，寬甸縣建設實施了一批小流域水土保持工程，明顯改善了當地生態環境，對促進其社會發展和經濟建設發揮著巨大作用，所以科學評價工程效益非常重要。對于水保效益國外學者做了深入研究，如Mishra等利用時間、環境、社會、經濟等指標，量化了各種水保措施在研究區的實施效益和成本；Hunink等以肯尼亞上塔納盆地為例，采用GBAT軟件與流域上下游5個指標評估了綠色水資源計劃水保措施的可行性；Balana等以埃塞俄比亞北部為例，運用市場價格法和環境、社會、經濟等直播啊評價了水保措施效益。同時，針對水保效益國內外學者也開展了廣泛的研究，鄭國權等從防洪減災、社會、經濟和生態效益的酵素，綜合評價了廣東省小流域的生態效益；楊潔等科學評價了水保植物優化、生態經濟果園、草路、梯壁植草、草溝、山邊坡等紅壤地區的技術效益[1-5]。盡管諸多學者廣泛研究和探討了水保效益，而涉及高植被覆蓋度邊境地區的研究還鮮有報道，且考慮高植被覆蓋度的水保效益評價更少。鑒于此，文章綜合評價了寬甸縣小湯石小流域的水保效益，以期為區域水土保持規劃和小流域生態治理提供參考。

1 區域概況

1.1 小湯石流域

寬甸縣2019年水土保持工程主要布置在硼海鎮小湯石小流域，工程區現有水土流失面積13.97km2，占總面積33.23%，且主要集中于小湯石溝區域。該區域屬于丘陵山區，區內溝壑發育、山體連貫、形態各異，海拔為100-600m，地帶性土壤為棕壤土，土層厚度在0.3-1.5m之間，土質疏松，團粒結構差。氣候屬季風暖溫帶大陸性氣候，年均降水量1028mm，且多集中于6-8月，年均氣溫6.7℃，氣候特點為夏無酷暑、冬有嚴寒、雨雪豐沛、冬季漫長、四季分明、暴雨特多。植被屬暖溫帶落葉闊葉林與溫帶針闊混交林，主要林種是人工林和天然次生林，林草覆蓋率86.03%。近年來，工程區開展的水土流失治理起到了一定的防治效果，截止2017年工程區現保存的水保措施總面積為364hm2，其中水保林140hm2，經濟林51hm2，封禁治理173hm2，農田防護工程4km，谷坊10座，作業路7.3km。然而在綜合防治上工程區的資金投入非常有限，總體治理速度小于水土流失破壞速度，其主要原因為大范圍開發與建設經濟林致使植被覆蓋率逐年降低，資源破壞嚴重且土壤侵蝕程度逐年增加，土壤有機質含量及土壤肥力不斷減少，嚴重威脅著土地資源。因此，必須結合工程區經濟發展方向、自然條件和土地利用現狀，堅持因害設防、因地制宜的原則有機結合生物和工程措施，最大程度的促進生態農業的發展。寬甸縣2019年水土保持工程規模：綜合治理面積500hm2，水保林128.66hm2(其中紅松73.33hm2；核桃5.33hm2；刺嫩芽穿帶50hm2)、農田防護-擋土墻1490m、農田防護-排水溝1441m、作業路2620m、封禁治理371.34hm2(圍欄300m)、公示牌1塊，宣傳牌1塊。

1.2 數據來源

以丹東市2019年統計年鑒作為流域內播種面積、新增林木面積、作物效益和林木效益數據來源，最低工資水平和護林人員數量來源于寬甸縣人社局、林業局，以中國土壤數據庫作為土壤有機質含量以及含水率數據來源。

2 水土保持效益評價

為量化生態效益評價指標引入成本效益分析(CBA)理論，在合理計算單項指標效益的基礎上，對小流域水土保持成本效益綜合利用對比分析法、市場價格法進行評估[6-8]。

2.1 CBA經濟學理論

CBA屬于一種指導經濟項目投資主體或資源分配的經濟學工具，通過評估未來利益受政策的選擇以及社會資源分配的影響，向決策者告知經濟效率，現已在投資決策、政策保護、自然資源等領域得到廣泛應用[9]。Hicks與Kaldor設計的潛在補償規則為CBA經濟學理論的主要來源，若利益能夠補償成本且保證帕累托結果最優，則代表決策效率發揮作用。

2.2 評價指標體系

將經濟效益按照CBA原則劃分為直接、間接效益，其中水土保持直接經濟利益主要包括增加土壤有機質、防止土壤養分流失、增加或保持土壤深度以及土壤含水量等。通過改善土壤有機質、含水量和質量，可在一定程度上增加土壤生產力與生物量，流域內后增加的直接生態效益就是由此產生的經濟效益，而間接效益一般指氣候調節、碳固存、空氣凈化等效益[10]。文章以行業標準規范和水土保持學為基準，充分考慮小湯石小流域生態環境良好、植被覆蓋率高等實際情況，遵循可量化性、可操作性、層次性、獨立性、客觀性、代表性等原則，從社會、經濟、生態與調水保土效益等方面，將重復性指標剔除后選取8項典型指標構建評價體系，如圖1所示。

圖1 水保效益綜合評價體系

2.3 效益評估方法

通過對主成分分析法、灰色系統法、模糊評價法、關聯矩陣法、單項效益加和法5種方法的分析，提出較其他方法單項效益加和法具有直觀、清晰、簡單等明顯優勢[11]。因此，文章結合單項指標效益值和CBA經濟學理論，對小湯石小流域水保效益綜合利用對比分析法、市場價格法進行評價。采用量化的各項指標，對比分析其經濟、社會、生態和保土調水效益的貢獻率，從而為水保效益評價提供科學依據。

2.3.1 蓄水保土效益

蓄水保土效益包括蓄水效益和保土效益，其內容有就地入滲、就近攔蓄徑流量和減輕面蝕、溝蝕等造成的土壤流失等。一般以耕作農田產生的效益折算水保措施保持土壤所帶來的效益，由于計算基準年僅為2019年，即使存在土壤流失也可在原基礎上種植，所以利用提高土地生產效益作為保土的效益。文章采用蓄水量增加體帶來的效益作為保持土壤的蓄水效益，并以灌溉水成本價值衡量，其表達式如下：

U蓄水=C灌溉×P

(1)

式中：C灌溉為灌溉水單價，元/m3；P為涵養水源量，m3；U蓄水為調節水量價值，元/a。

按單位面積蓄水定額計算，隨著各項措施保水能力的逐年提高，到措施全部生效時每年可增加蓄水量7.68萬m3，以2019年灌溉水成本價0.58元/m3計算，則U調水效益達到4.45萬元。按單位面積保土定額計算，各項措施實施后每年可減少泥沙流失量0.78萬t，由此產生的效益利用提高的土地生產效益來衡量。

2.3.2 生態效益

1)保肥效益。通過提高林草覆蓋率增加土壤有機質含量，以此計算保肥效益。根據價值替代法用化肥量替換土壤有機質含量，其效益計算式為：

U保肥=a有機肥hA增加林分ρk

(2)

式中：a有機肥代表有機肥價格，市場價格取680元/t；、k代表土壤有機質含量，按中國土壤數據庫取4.13%；h代表保留土壤厚度，一般0.3m；A增加林分代表增加林分面積，2019年增加128.66hm2；ρ為土壤容重，取1.25t/m3；U保肥代表保肥效益，由此計算的保肥效益0.14萬元/a。

2)年固碳效益。根據以下公式確定年固碳效益，即：

U碳=AC碳(1.63R碳B年+F土壤碳)

(3)

式中：A代表新增林地面積，小湯石小流域2019年增加128.66hm2；R碳代表CO2碳含量，取27.27%；C碳代表固碳價格，取1200元/t；F土壤碳代表單位面積固碳量，取1.48t/(hm2·a)；B年代表林分凈生產力，取16.81t/(hm2·a)；U碳代表林分固碳效益，由此計算的固碳效益138.21萬元。

3)年釋氧價值。采用下式計算釋氧價值，即：

U氧=1.19C氧AB年氧

(4)

式中：C氧為氧氣價格，取1000元/t；A為新增林地面積，小湯石小流域2019年增加128.66hm2；B年氧為單位林木面積釋氧量，取5.589t/(hm2·a)；U氧為林木釋氧效益，以此計算的釋氧效益85.57萬元。

4)滯塵及吸收污染氣體效益。文章利用下述工程計算吸收污染氣體效益，即：

Ug+d=∑KiQiAi

(5)

式中：Ki代表不同污染物治理費用，一般粉塵、氮氧化物、氯化物、SO2的排污收費標準為0.15、0.63、0.69、1.2元/kg；Qi代表水保林吸收一般粉塵、氮氧化物、氯化物、SO2的量，依次為33200、6.00、0.50、215.60kg/(hm2·a)；Ai代表林分面積，流域內2019年新增水保林128.66hm2；Ug+d代表森林吸收吸收滯塵、氮氧化物、氯化物及SO2價值，元/a，按照以上公式確定的吸收污染氣體費用為9.56萬元。

2.3.3 經濟效益

經濟效益只計算直接經濟效益，主要是指實施與未實施水保措施土地上生長的植物產品對比的增產量和增產值，即計算實施坡耕地治理、水土保持林、封禁治理后的實物增產量和價值。其中，坡耕地治理工程計算實施治理措施后的糧食和秸稈產量及經濟作物產量；水保林的喬木林計算其成材后的活力木產量及果品產量，灌木林計算枝條產量；經濟林栽培園計算在園中實施水保后的果品、枝條和活力木增產量；封禁治理措施計算封禁后生效年的活力木和枝條產量。待項目全部完成并發揮效益時，年平均增加總產值30.36萬元，其中增產枝條38.56萬kg，價值3.86萬元；增產活立木0.03萬m3，價值14.00萬元；增產野菜1.25萬kg，價值12.50萬元，如表1所示。

表1 直接經濟效益計算表

2.3.4 社會效益

水土保持工程的實施帶來了巨大的社會效益，主要體現在：①提升生活質量、改善生態環境，項目實施后可改變原來的劣質地貌，增加工程區綠化程度，優化農村生態環境、人居環境和農民生活條件，減輕自然災害和水、土、肥的流失；同時，有利于提高土地使用價值、增加生物產量與植被面積，帶動農林木各項效益和更高層次流域建設發展。②增強農業綜合生產能力、強化農業基礎設施，項目的實施將改善農業生產條件和農業基礎設施薄弱環節，大大提高農經作物產量及農業綜合生產能力，進一步調整農村產業結構，帶動鄉鎮企業與堤防經濟發展，促使多元化經濟結構發展，進一步鞏固和完善農村經濟承包制度，堤防經濟隨之活躍起來并繁榮發展。③多元化生產經營、促進經濟發展，項目的開發建設指導思想是結合現代生態農業的新思路，在延續傳統的生態建設模式凈化和可持續發展的基礎上完成的，技術含量高，可帶動農林牧副漁業等相關產業發展，實現多元化生產經營，建成一定規模的流域生態經濟生產基地，加快農業產業化進程。④實現自然資源永續利用、保護生態環境，在拓寬產業結構、增強農業基礎設施的同時，項目的實施可以更加科學利用和合理開發自然資源，轉變傳統的農業粗放經營模式，減少破壞林草資源，為保護天然林及實現自然資源的永續利用奠定基礎。⑤帶動區域發展、提升邊境地區國際形象，通過技術培訓、生產實踐和科技推廣，項目的實施將培養一批精英和農民技術骨干，促使現代農業發展和廣大群眾現代農業意識，有利于提升農業管理水平和生產節能。項目的建設會形成綠色高效生態農業發展通道，改變和提高山區自然面貌促進風景旅游資源的開發和建設，帶動全縣經濟和生態建設事業的發展，對提高邊境地區的國際形象有著積極的促進作用。

3 結 論

通過計算分析寬甸縣2019年水土保持工程的社會、經濟、生態和蓄水保土效益，結果顯示項目的實施有利于提升生活質量、改善生態環境，增強農業綜合生產能力、強化農業基礎設施，實現多元化生產經營、促進經濟發展，實現自然資源永續利用、保護生態環境，帶動區域發展、提升邊境地區國際形象。項目實施后每年可產生直接經濟經濟效益年30.36萬元、生態效益233.48萬元、蓄水保土效益4.45萬元，總效益268.29萬元，研究成果可為拓展生態保護途徑及鑒定工程項目實施效果提供科學依據。