區域生態環境治理中生態系統價值評估研究

宋海彬，武富慶，于翠芳

(黑龍江科技大學 管理學院，黑龍江 哈爾濱 150022)

自然生態環境保護是當前國家鄉村振興與土地整治政策實施的重要前提條件之一[1]。鄉村振興與土地整治過程中，區域生態環境治理是一個重要環節，其在很大程度上影響了鄉村振興與土地整治的科學性和可持續性[2]。針對區域生態環境治理工作，其產生的生態服務價值是指人類直接或間接從生態系統得到的利益，這也是反映治理效果的重要依據。因此，評估區域生態環境治理中生態系統服務價值具有重要意義。生態系統服務所描述的是基于生態系統(包括其生物多樣性)利用系統內相應的生態過程完成對人類產生積極影響的全部效應集合[3]。自此概念被提出后，生態系統服務價值的研究成為全球范圍內的關注熱點。劉慧明等[4]評估了目標區域相應時間段內生態系統服務價值變化，結果顯示目標區域生態系統服務價值表現出顯著的東南高、西北低的趨勢。劉倩等[5]以青龍縣為研究區域，提出基于系數修正的生態系統服務價值動態變化研究方法，目標區域內生態系統服務價值在所研究時段內表現為先提升、后降低、再提升的狀態。在前人研究基礎上，本文研究區域生態環境治理中生態系統服務價值評估方法，通過貨幣計算法完成目標區域生態系統服務價值的量化評估。

1 生態系統服務價值評估方法

將生態環境治理中目標區域土地利用類型分類納入生態系統類型，利用單項服務評價法評估目標區域生態環境治理中生態系統服務價值。

1.1 生態類型劃分

區域生態環境治理過程將導致其中包含的交通用地、水域以及其他用途土地的面積均發生一定變化[6-8]。依照相關學者的研究理念、目標區域的土地實際利用情況以及數據的可獲取性，忽略建設用地與冰川積雪，可將區域生態系統劃分為農田類、水域類、森林類、濕地類、荒漠類和土壤類等類型[9]。其分類結果如圖1所示。

圖1 典型的生態系統分類

1.2 單項服務評價法

單項服務評價法通過環境價值評估過程確定目標區域不同生態服務系統的貨幣價值[10-11]。結合國內外相關學者的結論，選取科學的方式與相關參數，從物質供給、環境調節、文化修建與支持服務4個方面出發，選取原材料生產、水資源供給、氣候調節、空氣調節等12個指標評估構建評估指標體系。區域生態環境治理中生態系統服務價值評估指標體系見表1。

表1 生態系統服務價值評估指標體系

1.3 評估因子計算

針對表1中的各價值評估因子，通過貨幣化的量化方法計算目標區域生態服務系統的貨幣價值。

(1)產品生產因子。在計算產品生產服務價值V時，采用市場價值法[12]，具體計算公式：

V=∑vi=vs+vy=ss×ps+sy×py

(1)

式中，vi為第i類因子的供給服務總價值；s、p分別為總面積和供給服務單價，下標s和y分別表示食物和原料。

(2)渠系蓄水因子。在計算區域生態環境治理中生態系統渠系蓄水服務價值時，采用代替工程法[13-14]，具體計算公式：

(2)

式中，xi為單位面積蓄水量；mi為集水面積；ti為蓄水體積；c為土層平均厚度。

(3)氣象因子。在計算區域生態環境治理中生態系統修正后氣候調節服務價值時，采用成果參照法[15]，具體計算公式：

(3)

式中，B、bi分別為目標區域、第i類生態系統每公頃生物量均值；Pi為第i類生態系統的氣候調節服務單價(其中，i=1，2，…，n，n為第i類生態系統服務)。

(4)空氣質量因子。由于區域生態環境治理中生態系統內的空氣質量調節服務價值VOA不僅描述有害氣體的吸收，同時也描述有益氣體的釋放，其價值可通過影子工程法進行計算[16]，具體計算公式：

(4)

式中，QEi為目標區域釋放的氧氣數量；QAj為吸收的j類有害氣體數量；Ci為生產單位數量i氣體的費用；Cj為處理單位數量j類氣體的費用。

考慮其他有害氣體的計算較為復雜，因此只考慮生態系統內氧氣的釋放。

(5)涵養水源因子。在計算涵養水源服務價值Z時，采用替代工程法，具體計算公式：

Z=δ(R-ET)A=δRθA

(5)

式中，δ和R分別為目標區域蓄水成本均值和降雨量均值；ET和A分別為目標區域蒸發量均值和灌溉面積；θ為徑流系數。

(6)污染物處理因子。污染物經由生態系統的生物、化學與水文等生態過程轉換成不具毒害的物質的過程，就是生態環境的污染物處理服務價值，污染物處理服務價值主要受目標區域環境容量價值影響[17-18]。因此，在計算區域生態環境治理中生態系統污染物處理服務價值時，采用影子工程法，具體計算公式如下：

Di=XiCi

(6)

式中，Di為目標區域年環境容量價值；Xi和Ci分別為目標區域污染物的年環境容量與污染物治理成本。

(7)知識擴展因子。目標區域所提供的科研場所與材料功能即為知識擴展服務價值，其計算過程以目標區域科學研究投入數量與所獲科學研究成果數量為基礎，具體計算公式如下：

VOK=V×S

(7)

式中，V為目標區域的文化科研價值基準價；S為目標區域面積。

(8)景觀旅游因子。在計算區域生態環境治理中生態系統景觀旅游服務價值時，可采用費用支出法[19]，具體計算公式如下：

F=Ff+Ft+Fq

(8)

式中，Ff、Ft、Fq分別為旅游費用、旅游時間成本與其他費用。

(9)土壤有機質持留因子。在計算區域生態環境治理中生態系統土壤有機質持留服務價值時，可采用機會成本法[20]，具體計算公式如下：

W=S′×T×ρ×OM×J

(9)

式中，S′為作物種植面積；T為表層土壤厚度；ρ為土壤容重；OM為有機質含量；J為有機質價格。

(10)生物多樣性因子。在計算修正后的生物多樣性服務價值時，同樣可采用成果參照法，具體計算公式如下：

(10)

式中，B、bi分別為目標區域、第i類生態系統每公頃生物量均值；Qi為第i類生態系統的生物多樣性服務單價(其中，i=1，2，…，n，n為第i類生態系統服務)。

(11)初級生產力因子。在計算區域生態環境治理中生態系統初級生產力過程中，可參考目標區域初級生產力同綠色植被的轉化關系、綠色植被與農產品質量相關性以及市場上農產品的銷售價格與利率等進行計算，具體計算公式如下：

(11)

式中，KE為物質生產功能價值；K0為目標區域單位面積的初級生產力；E為初級生產力同綠色植被的轉化關系；φ為農產品混合含碳率；σ為農產品質量與綠色植被質量的比值；Ks為農產品市場價格均值；ρ為農產品銷售利潤率；O為可收獲面積。

(12)水土保持因子。在計算區域生態環境治理中生態系統水土保持服務價值時，可采用影子價格法。通過糧食產量的提升能夠最直觀地體現出水土保持價值提升的效果，所以可通過糧食增產的經濟效益描述區域生態環境治理中水土保持的服務價值，具體計算公式如下：

Lz=G×Cn×Ks

(12)

式中，Lz為糧食增產經濟效益；G為受保護耕地面積；Cn為生態環境治理前后農作物單產差。

1.4 綜合評估模型

目標區域生態環境治理中生態系統服務價值評估即獲取目標區域內不同生態服務系統價值的總和，公式描述：

(13)

式中，Bi為第i種生態系統服務功能價值；r為貼現率。

2 現場分析

以黑龍江省哈爾濱市為目標區域，采用本文方法評估其區域生態環境治理中生態系統服務價值。

2.1 目標區域概況與數據采集

哈爾濱市是哈爾濱都市圈核心城市，更是我國重要的制造業基地。哈爾濱市9個行政區分布如圖2所示。

圖2 哈爾濱市9個行政區分布示意

哈爾濱市氣候四季分明，冬季漫長、夏季短暫，春秋兩季氣溫升降變化快，屬于過渡季節。哈爾濱市區及其周邊的雙城區、呼蘭區地勢平坦，東部多丘陵，北部為小興安嶺山區，有松花江流過。該市動植物資源豐富，且受地形、氣候、植物等自然因素及人為活動的影響，哈爾濱市土壤類型較多。

目標區域內土地整體面積達到1.31×106hm2。其中，草地所占比例最大，達到目標區域內土地整體面積的1/2；其次為耕地面積，占目標區域內土地整體面積的1/5左右。目標區域內占地面積最小的土地利用類型為水域，僅為0.65%左右；其次為交通用地，占目標區域內土地整體面積的1%左右。

受到曾經大力發展工業制造業的影響，目標區域內整體生態環境呈現出偏脆弱的狀態，自然災害使得荒漠化土地所占比例較高且較難進行開發應用，導致后備土地資源短缺。作為我國東北部主要的交通樞紐與工業中心，目標區域內的核心產業為石油、化工、電力、機械等，2020年區域范圍內GDP高達930億元左右。由21世紀初期開始，目標區域內社會經濟呈持續上升態勢，經濟的高速發展以及區域內常駐人口數量的顯著增加對于目標區域內原就脆弱的生態系統產生更大威脅，因此，近些年相關部門加大了生態環境治理力度。

分析過程中所使用的數據多來自近些年目標區域的年鑒記錄以及我國的物價年鑒記錄，并參考相關學者所研究的論文數據。

2.2 目標區域內生態系統服務價值組成分析

位于目標區域東部的阿城區、南部的雙城區、西部的松北區、北部的呼蘭區是目標區域生態服務系統的主要組成部分。以此4個區域為對象展開研究，目標區域內生態系統服務價值一級指標的組成分析結果如圖3所示。

圖3 生態系統服務價值組成分析

分析圖3得到，目標區域生態服務系統整體價值為560.05億元。在目標區域生態系統服務價值結構體系內，以環境調節價值量最高，達到340.53億元，占目標區域生態系統服務價值整體的60.81%；文化修建的價值量位居第二，達到130.70億元，占目標區域生態系統服務價值整體的23.33%；物質供給與支持服務的價值量分別為15.57億元和73.25億元，分別占目標區域生態系統服務價值整體的2.78%和13.08%。

目標區域內生態系統服務價值二級指標的組成分析結果見表2。分析表2得到，在全部12個價值評估因子中，涵養水源是目標區域內生態系統服務價值體系內價值最高的類型，價值量高達160.72億元，占整體價值量的28.70%；其次為景觀旅游價值，價值量為126.54億元，占整體價值量的22.59%；價值排在第三位的是空氣質量，其價值量與所占百分比分別為88.64億元和15.83%。在目標區域內生態系統服務價值體系內價值最低的類型為渠系蓄水，價值量為3.52億元，占整體價值量的0.63%；其次為知識擴展和水土保持，價值量分別為4.16億元和6.04億元，分別占整體價值量的0.74%和1.08%。

表2 生態系統服務價值組成分析

2.3 目標區域生態系統服務價值空間分析

目標區域生態系統服務價值空間分析結果見表3。

表3 生態系統服務價值空間分析

分析表3得到，呼蘭區整體價值量達到203.88億元，占目標區域整體生態系統服務價值的36.40%，是目標區域生態系統服務價值最高的區域；其次為松北區，其生態系統服務價值達到153.83億元；生態系統服務價值最低的是阿城區，價值量達到92.47億元，占目標區域整體生態系統服務價值的16.51%。

3 結論

本文研究區域生態環境治理中生態系統服務價值評估方法，從物質供給、環境調節、文化修建與支持服務4個方面出發選取評估指標，并計算評估指標價值。選取哈爾濱市為目標區域，采用本文方法對其進行評估，所得結果顯示目標區域環境調節價值量最高，整體空間內，南部區域的生態系統服務價值最高。