流域生態補償標準核算方法研究進展

郭慶，王敏英，王晨野

（1.海南大學 生態與環境學院，海南 海口 570208；2.海南省環境科學研究院，海南 海口 571126）

《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035 年遠景目標綱要》提出健全生態保護補償機制，在水源地保護區和下游受益區通過資金補償、智力補償和物質補償等方式開展流域橫向生態補償。同時，健全生態功能區、國家級自然保護地和長江等重要流域的生態補償體系，并科學量化生態系統產品的價值標準。流域作為一個獨立的自然地理單元有著與其他自然單元的高關聯性、復雜性和多層次性等性質，屬于生態補償中熱門的研究對象[1]。流域生態補償是指因過度開發利用生態資源引起的環境問題或因生態保護享受了一定的生態效益，在將生態系統的非市場價值和溢出效應轉化為貨幣價值確定生態損害價值基礎上，由政府主導向流域生態系統補償方與受補償方轉移支付用于彌補其損失的行為[2]。流域生態補償中，流域生態補償標準的核算是核心問題，合理的補償標準直接關系到補償效果和政策的可行性。關于流域生態補償標準核算方法逐漸成為了研究熱點，此前，流域生態補償標準核算方法的研究主要為單向補償（下游補償上游），隨著國家提出完善流域橫向生態補償，更多的研究者將目光轉向流域雙向生態補償（以激勵和賠償的模式連線上下游），本文以流域橫向生態補償為基礎梳理了相關的核算方法。近年來，國內外研究流域生態補償標準的核算方法主要有支付意愿法[3]、總成本核算法[4]和生態系統服務價值法[5]等。流域生態補償標準的量化未具有統一的體系，但凡涉及流域水資源交易問題時，交易價格和支付意愿總是難以統一，因此，對流域生態補償標準核算方法的研究可以為解決流域水污染問題和流域發展矛盾，實現社會公平與和諧發展提供理論依據。

1 流域生態補償核算方法

流域生態補償指的是當流域內污染物的排放量低于斷面監測標準或水資源使用量未超過規定的總量時，其產生的過剩的生態系統服務價值被流域下游所利用，同時上游采取的保護行為對下游產生了有利的經濟與生態效益，而自己卻不能從中得利時，下游地區應該通過資金、智力和物質等方式補償上游地區的生態保護行為。流域生態保護補償的主要特征是流域水質達標甚至優于水質目標要求，相關方涉及流域內各級政府[6]。

1.1 支付意愿法

支付意愿法（WTP）又稱條件價值法，是對流域生態服務補償方或受償方采用問卷調查等方式了解補償方對流域環境改善或者水資源保護最大的支付意愿，或了解受償方對流域生態補償的最小受償意愿來評價生態系統服務功能的價值[7]。其具有較強的主觀因素，是一種具有代表性的陳述偏好的評估方法。支付意愿法補償標準費用的數學計算公式[8]為：

式中，P表示補償標準費用；W表示各類受水區；CVMW表示W區的最大支付意愿；VPCW表示W區的人口數量。

自20 世紀以來，許多國內外學者研究使用支付意愿法核算流域生態補償標準。如：任義生[9]等以實地研究數據為基礎，采用意愿估價方法和托比特模型，對居民的WTP 及其在新安江流域中的影響因素進行分析，結果顯示，當地84.21%的居民愿意對流域生態系統服務支付費用；AftabKhan[10]等利用選擇實驗技術收集的數據，通過Logit 模型，對整個黑河流域不同非生物和生物生態系統服務的城市、農村和集合數據中的抽樣受訪者的偏好進行評估，估算結果顯示，與農村居民相比城市普通家庭更愿意為生態系統服務的恢復支付更多的費用；趙素芹[11]等對九洲江流域下游居民進行了支付意愿調查，結果顯示，下游居民每人每年的支付意愿為165.44 元；彭成[12]等在中國西江流域的研究結果表明，在與河流垂直距離3 km 以內的居民有著更強烈的流域生態系統服務的支付意愿。

1.2 總成本核算法

總成本核算法因其簡單的指標且可相對客觀地對流域生態補償標準進行核算而受到廣泛運用。總成本核算法的指標包括直接成本和間接成本。流域上游為了維持流域環境質量，開展各項生態系統保護和修復重大工程，耗費了相當多的資源，所消耗的資源為總成本核算法中的直接成本；另一方面，上游水資源保護區的政府為了水環境質量、生態功能保障等要求，放棄了部分工業企業的發展，導致本地財政經濟收入的損失和發展權的喪失，這部分屬于總成本核算法指標的間接成本[13]，其數學計算公式[14]為：

式中，P表示流域生態補償數值；DC表示直接成本；IC表示間接成本；Wecc表示流域生態保護與建設成本；Wepc表示環境保護與治理成本；Oc表示其他成本（水措施投入、流域環境保護相關科技投入、生態建設直接損失等）；CIO表示生態保護喪失的工業發展機會成本；CAO表示生態保護喪失的農業發展機會成本。

倪琪[15]等在采用總成本核算法核算渭河流域的生態補償費用同時也對下游生態系統服務改善產生的收益進行了協商模型預估，使用雙視角進行補償標準的評定。饒清華[16]基于閩江流域生態補償為基礎，使用機會成本法并同時引入生態補償系數，構建了新的流域生態補償模型，為傳統總成本核算方法進行了補充。

從實際角度出發，該補償標準核算方法的補償額度只是補償多付出的成本，是受補償方流域生態保護行為得以實施的最低補償，未體現出雙方獲益原則，并不能使流域生態保護方從流域生態保護中獲得激勵。因此，許多學者將總成本核算法計算出來的結果作為流域生態補償的下限。

1.3 流域生態系統服務價值法

Costanza[17]等最早于20 世紀90 年代在《Nature》中提出生態系統的產品和服務是可以進入市場交易的，并將其劃分為養分循環、原材料供應和水土保持等十七種類別。基于國內外的研究成果，趙世寬[18]等將生態系統的服務價值概括為：生態系統提供的自然資源和生態服務通過價值當量法量化為經濟價值，使用自然資本每年的流量價值反應生態系統服務的價值量。主流的生態系統服務價值法包括模擬市場法、旅行費用法、市場價值法等。其中，市場價值法的數學計算公式為：

式中，Vm表示生態系統產品價值；Ei表示第i類生態系統的產品產量；Pi表示第i類生態系統的產品價格。

在流域生態系統服務價值量化研究中，鐘紹卓[19]等通過將生態系統服務功能進行能值分析將其轉換為統一的標準值，又使用能值貨幣比率將其經濟可視化，最后通過生態系統服務功能經濟與能值隨時間的變化來確定洱海流域的生態補償標準。吳娜[20]等以渭河干流甘肅段為研究區域，基于國家退耕還林政策，使用生態系統服務和權衡的綜合評估模型以及加權法核算出渭河流域新增加的生態系統服務價值。張捷[21]等則采用生態元的核算方法構建了一個關于各種生態資源的數據庫，以此基礎建立起長江流域包括各類生態服務的綜合橫向生態補償模式。王奕淇[22]等使用生態系統服務價值構建了渭河流域的生態補償體系，通過當量因子表計算流域生態系統服務功能價值，以及使用水生態足跡法計算流域上游自身消耗的生態服務價值，最后使用總的生態服務價值減去上游自身消耗的價值得到渭河流域的生態補償標準額。

目前，基于流域生態系統服務價值核算的方法在實際應用中存在許多的爭議，因為根據地域與環境質量條件的不同所選擇的生態系統服務價值量核算指標也會不同，從而導致計算結果差別很大。由于生態系統服務價值法計算出的補償費用大多數偏高，因此生態系統服務價值法核算出來的補償費用經常作為流域生態補償額的上限。

1.4 水資源價值法

水資源價值屬于自然資本的一部分，涵蓋市場價值與非市場價值。通常水資源價值法指依據流域內水資源市場價值分析經濟效益，通過經濟效益的損失計算生態補償額。基于監測斷面水質指標的標準值，判斷是上游向下游補償，還是下游向上游補償。其補償費用計算公式[23]為：

式中，P為流域補償費用；WQ為需水量；Pw為水資源價格；β為水質調整系數。

李懷恩[24]等以水量、水質、人口、社會經濟等要素構建模糊數學模型，計算出陜西水源區的水資源價值。郭梅[25]等采取水資源費改為水資源稅的形式加快了東江流域生態補償的進展。此評估方法可操作并易行，但公式中參數的取值對結果的運算影響程度較高。基于此，在使用水資源價值法時要結合目標流域實際情形進行參數的認定，其中水質調整系數β可根據優質優價政策確定。

2 流域污染補償核算方法

流域污染補償是指研究范圍內流域水資源的使用量超出了規定的總量要求或污染物的排放導致相關水質指標低于斷面監測的考核標準時，使下游地區投入更多的費用用于流域生態恢復，產生了外部不經濟性，則下游地區應向上游地區索取污染物治理費用并合理要求上游地區承擔相應的經濟損失。流域污染補償的特征是流域水質不達標和地理位置跨度較大，相關方包括流域內居民、企業以及政府[26]。

2.1 水質水量保護目標核算法

根據流域斷面水質控制要求以及監測斷面單位時間內通過的污染物質量可以將水質水量保護目標核算法分為以下2 種[27]。

2.1.1 基于流域上下游斷面水質核算方法 該核算方法以地表水的環境功能和保護指標為依據，按功能等級劃分水質等級，將水質分為I～ V 級，以其中的III 級或IV 級為關鍵指標。流域補償費用標準是使用一年內監測斷面水質的規定值與實際檢測值的差值判斷，其計算公式有2 種：

（1）單因素水質指標提高一級的補償金額之和為下游應該獲得的補償金額（P單）[28]：

式中，Mc為斷面水質提高一級減少的水質質量濃度；R為污水處理和其他保護措施的直接成本；TW為下游總供水量。

（2）根據水域功能類別的提升計算補償金額（P總）[29]：

式中，Q取為下游取水量；Li為水質指標提高的級別；Ci為水質指標提高一級的成本；Ni為超標倍數；i為污染物。

關于水質指標的流域生態補償案例有很多。陳方舟[30]等在新安江流域生態補償機制可持續化研究中提出以高錳酸鹽、氨氮、總磷和總氮四項指標作為評價指標，成功取得了正的生態效益。永定河流域基于水質水量的生態補償促進了北京、天津和河北三個城市的協同發展[31]。楊玉霞[32]等基于黃河流域水資源短缺的情況下，提出以水量作為生態補償核心，兼以水質為輔的橫向生態補償機制。

2.1.2 基于流域上下游斷面水污染物通量核算方法 基于考核斷面水污染物排放通量的補償是指超過水質控制目標的斷面按照超標的污染物項目、河流水量以及商定的補償標準，以跨界超標污染物排放通量確定超標補償 金額，其具體數學計算公式[33]為：

式中，P單為單因子補償費用；P多為多因子補償費用；S為補償標準；V指標為斷面水質指標值；V目標為斷面水質目標值。

趙素芹[34]等通過構建流域水環境污染物削減模型與線性規劃模型求算九洲江流域最小生態補償量，根據計算結果得出中央及廣西、廣東地方政府的補償費用。在污染物排放通量補償方法效益評估中，曲超等[35]基于2010—2017 年遵義市與畢節市面的面板統計數據，使用雙重差分法模型得出結論：流域橫向生態補償政策使工業企業減少了污染物的排放。LU[36]等在水污染補償計算基本流程的基礎上，建立了流域水污染經濟損失計量模型。采用計量經濟學模型計算水污染經濟損失補償額，應用水環境數學模型方法計算對下游地區的影響程度，從而得出對下游地區的影響占總體影響的比例，得出各地區應承擔的補償金額。

3 流域生態補償標準核算方法分析

流域生態補償標準的核算方法很多，采用不同的核算方法得出的補償費用也不同，其計算結果甚至具有較大的差異。目前，生態補償費用主要根據流域生態環境改善程度、生態補償雙方的經濟發展情況、國內外的生態補償案例和專家意見來確定。本文根據流域水環境質量優劣以及流域生態補償目的將流域生態補償核算方法劃分為2 種類型——生態保護補償與流域污染補償。生態保護補償中的支付意愿補償法在國外運用十分廣泛與成熟，但在國內因為社會性質與經濟模式的不同，使其推廣難以順利進行。總成本核算方法易于流域生態服務受益方接受，但核算標準并沒有得到科學的認證，尤其是間接成本的計算標準，在實踐中，通常間接成本的計算結果是小于其價值的。生態系統服務價值法目前使用較多的是通過InVEST 模型模擬生態服務系統中物質量和價值量的變化，將其轉化為貨幣價值。但此方法的計算結果往往是補償主體接受不了的，公眾認同度低。水資源價值法極其依賴市場的調控，當水資源市場逐步穩定時才能有效地使用。水質水量保護目標核算法則是目前我國流域生態補償實踐中廣泛使用的一種核算標準，該方法具有雙向激勵作用，能更好地讓上下游政府開展水環境保護工作，踐行“綠水青山就是金山銀山”的科學思想。

各種補償標準核算方法的優點與缺點見表1。

表1 流域生態補償主要核算方法的優點和缺點Table 1 Advantages and disadvantages of different ecological compensation estimations of river basins

研究發現，在使用流域生態補償標準核算方法時要兼顧保護者和受益者的雙方利益，從客觀事實出發，根據流域上下游各因素的影響選擇補償標準的核算方法。例如，流域污染補償類型核算方法適用于研究區域上下游經濟發展水平相差不多的情況；生態保護補償類型的核算方法則適用于上游地區的經濟水平落后于下游地區。目前，基于水質水量的核算方法已經日漸成熟，隨著《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035 年遠景目標綱要》的提出以及社會經濟發展程度的提高，學者們將更多目光集中于生態系統服務功能價值上。如：高振斌[37]等使用了當量因子法來評估東江流域的生態系統服務功能價值，劉洋[38]等認為未來的主要研究趨勢是根據生態系統服務建立生態補償標準核算體系，王敏英[39]等在海南島生態補償建設中提出完善生態補償標準化，構建基于生態系統服務的生態補償體系。

4 研究展望

對流域生態補償標準核算方法的研究已趨于成熟，但統一的流域生態補償標準核算體系仍處于初期探索階段，相關的研究都還可深入，未來研究可從以下幾個方面進行：

（1）常用流域生態補償核算方法都有著各自的狹隘性，探索多種核算方法結合使用，取長補短，針對各流域的自然地理、社會與經濟發展和土地利用等因素建立科學的流域生態補償核算體系。如將支付意愿法與生態系統服務價值法結合可以使上游政府與居民從生態保護中獲得巨大激勵。將總成本核算法與生態系統服務價值法理念結合可以更準確地核算生態補償標準。

（2）流域生態補償在時間尺度上并不屬于一個短期過程，它是擁有較長時間跨度的。而在一個長期過程中并不能保證土地利用度、土壤覆蓋植被、河流徑流量、社會經濟以及自然產品價值量等因素持續不變。因此，為適應研究區域內各指標在時間以及空間上的變化，需要構建一個科學的流域生態補償動態核算標準。

（3）目前，基于生態系統服務價值的核算方法是比較熱門的研究方向。為了從自然貢獻的角度揭示生態系統服務的經濟價值，而不僅僅是從人類偏好的角度決定，應更多地關注基于生態系統服務價值的流域生態補償。自然生態系統的恢復非常困難，它不僅需要耗費大量的人力、物力和資金，而且這些成本還很難衡量。在這種情況下，研究者可以根據生態系統的調節、供給和文化服務量化指標以及經濟價值量等因素為制定生態補償標準提供有價值的參考。