瀏陽河流域生態補償標準額度動態估算

王明寬，舒清海，莫宏偉，劉 娣

（1.湖南軟件職業學院，湖南 湘潭411201；2.湖南科技大學，湖南 湘潭411201；3.湖南城建職業技術學院，湖南 湘潭411201）

隨著生活水平的提高，人們對健康良好生態環境的需求也相應提升。生態補償理論研究和實踐可有效提高生態環境質量，增強人們的幸福感。基于單位面積價值當量因子的生態服務功能價值評估法，可有效快速地評估土地利用類型生態服務經濟價值，建立區域生態補償模型，對于協調生態建設與經濟發展至關重要。

1 研究數據與方法

1.1 研究區概況

瀏陽河位于湖南省東北部，是湘江一級支流，全長222 km；流域地勢東北高、西南低；上游為山區植被茂盛，中游為丘陵，下游為平原和平緩丘陵區，地勢較開敞[1]；多年平均氣溫為17.3℃，光熱資源充足，是湖南省重要的糧食產地，也是境內數十萬人的飲用水源；農業以種植水稻為主，雙季稻種植面積達到85%以上；地處中亞熱帶常綠闊葉林區，主要包括常綠闊中針葉混交林、竹林、高山灌叢和草叢等。

1.2 衛星遙感數據與統計數據獲取

本文在1998 年、2003 年、2008 年和2013 年4 期全國土地利用分類數據的基礎上，對2018 年Landsat 8 OLI 數字影像進行大氣校正、幾何校正、拼接、裁剪、投影轉換和波段融合等處理；再采用監督分類與目視解譯相結合的方法，參考實地調查和天地圖高精度影像地圖對研究區影像進行手動修改，以提高土地利用類型分類精度，獲取研究區的土地利用類型（耕地、林地、草地、水體、建設用地）。

瀏陽河流域地屬長沙市，經濟數據和社會統計數據由《長沙市統計年鑒》和國家信息統計局獲取；農作物種植成本投入通過《全國農產品成本收益資料匯編》獲取；長沙市年平均降水量由長沙市水資源公報獲取，全國年均降水量由中國水資源公報獲取；全國年均NPP 由中國氣象局統計獲取。

2 動態生態補償標準模型的構建

2.1 生態服務功能價值

借鑒謝高地[2-3]、喬旭寧[4]等的研究成果，本文采用當量因子法對生態服務功能價值進行評估。根據千年生態系統評估的方法，以及我國民眾和決策者對生態服務的理解狀況，將生態服務分為4 大類[5]：①提供基本生活資料的服務，如糧食、水和木材等；②調節服務，如影響氣候、洪水、疾病、服務、廢物和水質等；③支持服務，包括土壤形成、光合作用和養分循環等；④文化服務，提供娛樂、審美和精神方面的享受。生態服務還可進一步細分為食物生產、原料生產、水資源供給、氣體調節、氣候調節、凈化環境、水文調節、土壤保持、維持養分循環、生物多樣性和美學景觀11 種服務功能。

生態系統食物原料生產、氣體氣候調節、凈化環境、維持養分循環、生物多樣性和美學景觀與凈初級生產力（NPP）密切相關[6-7]，水資源供給和水文調節與降水相關[8]，而土壤保持與降水、地形坡度、土壤性質和植被蓋度相關[9]。因此，本文以我國陸地單位面積生態服務價值當量表為基礎，根據瀏陽河流域的NPP、降水量和土壤保持模擬量，以調節因子的形式對生態服務價值當量表進行調整，得到適用于瀏陽河流域的單位面積生態服務價值當量表。調節因子的計算公式為：式中，Nj為調節因子；Mj、Cj分別為瀏陽河流域和全國范圍的年均NPP、單位面積降水量和土壤保持模擬量。計算結果如表1 所示。

表1 生態服務價值當量調節因子

確定瀏陽河流域的NPP、降水量和土壤保持模擬量的時空動態因子后，再結合生態服務價值當量表，構建調整后土地類型生態服務價值基礎當量表。

式中，Fak為調整后瀏陽河流域第k種生態服務價值當量；Fk為我國陸地生態系統第k種生態服務價值當量。通過上述數據可知，長沙市生態服務功能價值均高于我國陸地生態服務功能價值，從而補償價格也隨之提高。

2.2 單位生態服務價值當量因子的經濟價值量

以瀏陽河流域主要農作物的播種面積、單位面積產量、價格和成本投入情況為基礎，將1 hm2耕地農作物的凈利潤作為1 個標準單位生態服務價值當量因子的價值量[10-11]。單位面積農作物總收入的計算公式為：

式中，i為長沙市10 種主要農作物之一；Pi為長沙市第i種農作物每kg 的收購價，單位為元/kg；Qi為第i種農作物平均每hm2的產量，單位為kg。

單位面積農作物總成本的計算公式為：

式中，di為第i種農作物每單位的物質與服務費（化肥、種子、機械、土地租賃和其他）；fi為第i種農作物每單位的人工成本，單位均為元。

生態服務價值當量因子經濟價值量的計算公式為：

式中，Si為第i種農作物的種植面積；S為長沙10 種主要農作物的總面積，單位為1 000 hm2。

某種生態服務功能經濟價值是調整后基礎價值當量與單位當量因子價值的乘積。某土地類型總經濟價值則為11 種生態服務功能經濟價值之和。

2.3 生態補償系數的確定

人們對生態服務價值的認識、重視程度和為其進行支付的意愿，是隨著經濟社會發展水平和人民生活水平的提高而不斷變化的，生態補償價值也隨之變化。它具有從發生、發展到成熟的特征：處在較低發展階段的人們，對生態服務價值沒有充分認識；但在解決了溫飽，特別是進入小康生活之后，人們對友好舒適環境的需求，即對生態服務價值的重視程度就會急劇提高；而后繼續發展，到極富階段趨于飽和狀態。

綜合上述因素，本文利用表征支付意愿相對水平的社會發展階段系數對土地利用類型生態服務價值理論值進行修正，得到生態補償標準的實際值。利用恩格爾系數與皮爾生長曲線模型相結合的系數法計算生態補償系數。生態補償系數是用來衡量在當前的經濟發展水平下，人們愿意支付生態環境服務的付費標準系數[12-15]。皮爾生長曲線模型[16]是反映因變量隨時間變化的模型，主要描述事物發展周期。這種變動趨勢反映了事物發展周期性變化的特征，數學表達式為：

式中，l為代表事物發展特性的參數，此處代表實際支付意愿的生態補償系數（表2）；a、b 為常數；t為時間；L為l的最大化（L=1）。

對t進行二次求導，得到拐點t=ln(a/b)，與發展階段1/Eni=3 時基本吻合，將代表經濟發展水平和人們生活水平的恩格爾指數與時間建立聯系式，即

式中，Eni為第i年的恩格爾指數。

當a=b=1 時，簡化的皮爾生長曲線模型為：

則生態補償系數模型的計算公式為：

式中，yi為第i年的生態補償系數。

單位面積生態補償標準的實際金額是土地類型單位面積生態服務功能經濟價值與生態補償系數的乘積。

表2 長沙市的恩格爾指數與生態補償系數

3 研究結果分析

以瀏陽河流域10 種主要農作物的單位面積綜合凈收益為生態基礎當量因子經濟價值，根據修正的生態服務價值當量因子表得到每種土地利用類型的理論生態服務功能價值（表3）。1998-2018 年的生態補償系數分別為0.245 9、0.311 0、0.387 9、0.441 0 和0.552 3，計算得到各土地類型單位面積實際需補償的價值（圖1），生態補償總金額分別為67.43×108元、99.92×108元、136.62×108元、197.66×108元、280.22×108元。

表3 單位當量因子價值與各土地類型經濟價值

圖1 生態補償標準金額

生態補償系數呈逐年遞增的趨勢，這與人民生活水平提高和社會經濟不斷發展的趨勢基本吻合。在5 種土地利用類型中，水體單位面積的經濟價值最大，是因其水文調節功能服務價值當量遠遠大于其他土地利用類型。水田需大量水灌溉，其水資源供給服務為負值，因此降低了整體生態服務功能價值，導致其生態服務功能經濟價值小于旱地。

1998-2018 年由于城市擴張和道路修建，耕地、林地和草地面積分別減少了151.94 km2、81.59 km2和2.37 km2，而建設用地面積則增加了207.96 km2。結合補償金額的空間分布特征（圖2），可以確定生態補償金額主要是由新增的建設用地受益者支付，受償對象為流域內林草保護區和耕地減少的農民。補償金額與受償金額不是完全相等的，生態受益者支付的補償金額并不能滿足受償者的需求，需通過政府提供資金補償或政策補償，以緩解生態補償供需矛盾。

圖2 1998—2018 年補償金額的空間分布

補償標準的確定是流域生態補償機制構建的關鍵環節之一，本文基于生態服務功能價值和動態生態補償系數法構建了流域生態補償標準體系與框架，從生態學、地理學、生態經濟學和經濟學等多學科以及從社會發展水平等多角度確定了生態補償的合理值，并以瀏陽河流域為例進行了實證研究，為流域補償標準的核算提供了依據，有助于補償效率的提高和流域科學合理補償機制的構建。

4 結 語

耕地、林地和草地的生態補償標準價格與實地考察調研情況較相近，較符合受償者意愿；而水體因其水文調節生態服務功能價值評估較高，在對水體進行實際補償時，大多按照社會經濟發展水平、支付能力、水質保持以及對環境污染的貢獻率進行補償。

目前由于生態服務功能價值與生態系統服務功能存在區域異質性，導致補償標準的價值測算仍存在偏差：相同土地利用類型具有的生態價值量不同，需根據生態系統所產生的實際生態效應進行調整，如水體強調的水文調節和凈化環境功能；土地利用類型的空間分布位置也會影響其生態服務功能價值，如在某些地區的森林生態系統以涵養水源服務為主，而在其他地區以凈化空氣為主要服務功能，城區中水體和林地的生態服務功能主要傾向于美學景觀，而耕地周邊的水體主要是水資源供給；生態系統服務功能在一年中是不斷變化的，如耕地在一年中并不是完全利用的，有一段休耕期，因此其補償標準可按生長周期或季節計算。