耕地非農化過程中生態價值補償量化研究
——以陜西省為例

李 朦

(陜西地建土地勘測規劃設計院有限責任公司，陜西西安 710075)

耕地不僅對國家的糧食安全、農業生產以及人民生活具有基本的保障作用，還具有氣候調節、景觀優化、生態服務等功能[1]。然而，隨著我國城鎮規模的不斷擴張，城鎮建設用地需求越來越大，造成大量的農用地轉為非農用地，在此過程中，農地被非農建設占用，不僅喪失了其原有的經濟價值和保障糧食安全的社會價值，而且其凈化空氣、改善區域生態環境等生態價值也隨之喪失[2]。因此，在農用地轉用過程中土地生態價值如何補償成為國內外研究的熱點問題之一[3]。比如，崔寧波等[4]從公平視角出發，采用當量因子法對生態服務價值進行測算，并構建水足跡模型，對耕地生態服務非市場價值進行量化評估；李玉恒等[5]構建了非農化配制效益評價模型，對我國沿海省市的邊際經濟收益、邊際生態價值和邊際社會保障價值進行了量化評估；賀曉英等[6]運用直接市場法構建了農地非農過程中損失農地的生態價值評估模型，分別計算農地的各項生態服務價值。國外對土地生態價值的研究始于20世紀80年代，重點研究耕地的生態價值；隨后，涌現了大量不同土地生態功能價值評估的研究[7-9]，比如，Clark Archer等[8]采用方差分析測試法，比較大城市和非大城市3種主要環境對耕地價值的影響，以及主要農業區之間主要環境對耕地價值的影響；Rega[9]從空間規劃決策層面對意大利空間規劃或土地利用過程中的生態補償要求進行了探索；Vaissière等[10]認為科學嚴謹的生態補償政策應該兼顧生物多樣性的分析性和規范性2個方面，并提出了雙層生態補償政策的組織構建模塊。

通過分析現有文獻資料發現，目前國內外關于耕地轉用中土地生態補償價值的研究成果相對較少。現有研究主要集中于農地非農化過程中的土地生態評估，但并未建立相應的補償機制[3]。因此，該研究以陜西省為研究對象，在現有研究成果的基礎上，嘗試構建耕地非農化過程中土地生態補償價值測算模型，將耕地非農化過程中的土地生態損失進行量化，并提出相應的補償機制，為陜西省耕地非農化過程中的土地生態價值補償政策提供參考。

1 資料與方法

1.1 研究區概況陜西省處于我國西北部，全省設10個省轄市和1個示范區。地域南北最長為878 km，東西最寬為517 km。全省平均海拔 1 127 m，境內氣候存在南北差異，由北向南逐漸過渡為溫帶、暖溫帶和北亞熱帶。年降雨量576.9 mm，年均氣溫13.0 ℃，無霜期218 d。截至2019年末，全省總人口3 876.21萬，耕地面積301.052萬hm2，種植作物主要為小麥、玉米。2019年糧食作物播種面積299.892萬hm2，比2018年縮減0.2%；其中，夏糧110.435萬hm2，下降0.4%；秋糧189.457萬hm2，下降0.2%；全年GDP為25 793.17億元，人均GDP為66 649元，比2018年增長5.4%。

1.2 數據來源該研究的相關數據來源于《陜西統計年鑒(2019年)》、陜西省國民經濟和社會發展統計公報(2019年)、陜西省自然資源廳統計資料。

1.3 模型構建

1.3.1耕地生態服務功能測算模型構建。該研究借鑒謝高地等[11]關于生態服務價值量化的研究，采用當量因子法對農地的生態價值進行測算，測算模型如下：

Ae=Ea×S

(1)

(2)

式中，Ae為生態服務價值總量(億元)；Ea為單位當量因子價值量(元/hm2)；S為耕地面積(hm2)。n為農作物總數；i為農作物的具體類型；pi為第i種農作物的全國平均價格(元/kg)；qi為第i種農作物的單產(kg/hm2)；mi為第i種農作物的種植面積(hm2)；M為n種農作物的種植總面積(hm2)；j為生態服務功能類型；γj為第j種生態服務功能的當量值。

1.3.2區域獲得或支付補償的判定及補償比例測算模型。

1.3.2.1耕地生態承載力測算模型。耕地生態承載力是指具有生物生產力的耕地面積，反映了耕地生態系統對人類活動的供給和安全程度[12]。具體模型如下：

EC=N×a×r×y

(3)

式中，EC為區域耕地生態承載力(hm2)；N為區域總人口；a為人均生產性耕地面積(hm2)；r為耕地均衡因子；y為區域耕地產量因子。

關于耕地均衡因子和產量因子的取值，大部分研究選取Wackernagel等[13]的測算成果，即耕地均衡因子2.17、產量因子1.66。但此數值的測算是基于全球層面，不能真實反映我國不同省份耕地的實際生產能力，因此該研究引用劉某承等[14-15]關于我國各地生態足跡均衡因子和產量因子的測算結果，具體數值見表1。

1.3.2.2耕地生態足跡測算模型。耕地生態足跡指能夠持續地提供資源或消納廢物的且具有生物生產力的耕地空間[12]。模型如下：

EF=N×ef

(4)

(5)

式中，EF為區域耕地生態足跡總量(hm2)；N為區域人口總量；ef為區域人均耕地生態足跡(hm2)；i為區域各消費項目具體類型；r為耕地均衡因子，依據表1取值0.72；Ci為第i種消費項目的人均消費量(kg)；Pi為全球第i種消費項目的平均生產力(kg/hm2)。

表1 我國各省市耕地均衡因子和產量因子Table 1 Equilibrium factor and yield factors of cultivated land in different provinces and cities of China

1.3.2.3耕地生態超載指數測算模型。區域耕地生態超載指數用于表征區域耕地生態的利用水平。具體模型如下：

(6)

式中，I為區域耕地生態超載指數；EC為區域內總耕地生態承載力(hm2)；EF為區域內耕地生態足跡總量(hm2)。當I=0時，說明該地區耕地生態平衡；當I>0時，說明該地區耕地生態盈余，I值越大，則盈余越多；當I<0時，說明該地區耕地生態利用超載，I值越小，則超載越嚴重。

1.3.3耕地生態補償系數測算模型。該研究借鑒李金昌[16]提出的用皮爾曲線模型近似模擬耕地生態補償價值，并用恩格爾系數衡量社會經濟水平和人們生活質量，模型如下：

(7)

En=Eb×β+Ec×(1-β)

(8)

式中,t為耕地生態補償系數；En為區域綜合恩格爾系數；Eb為城鎮恩格爾系數；Ec為農村恩格爾系數；β為城鎮化水平。

1.3.4耕地生態補償量測算模型。科學合理的耕地生態價值補償標準應基于對區域內耕地生態效益較為完善的認識，綜合考慮補償區域內資源利用情況和實際補償能力等因素。因此，該研究將耕地生態服務價值、耕地生態承載力、耕地生態足跡、耕地生態補償系數與區域經濟發展水平相關聯，計算出區域耕地生態補償金額。具體模型如下：

(9)

式中，Aec為區域支付或獲得的耕地生態補償總量(元/a)；Ae為區域耕地生態服務價值總量(元/a)；EC為區域耕地生態承載力(hm2)；EF為區域耕地生態足跡(hm2)；t為耕地生態補償系數，0

2 結果與分析

2.1 耕地生態服務價值分析從表2可以看出，2019年陜西省耕地生態服務總價值為665.49×108元，其中關中地區可提供的耕地生態服務價值為291.44×108元，占全省總量的43.79%；陜北地區可提供的耕地生態服務價值為252.78×108元，占全省總量的37.99%；陜南地區可提供的耕地生態服務價值為121.27×108元，占全省總量的18.22%。總體上陜西省耕地生態服務價值量呈北高南低的態勢(圖1)。

表2 2019年陜西省各市區耕地生態服務價值量Table 2 Ecological service value of cultivated land in Shaanxi Province in 2019

圖1 2019年陜西省各市區耕地生態服務價值量空間分布Fig.1 Spatial distribution of cultivated land ecological service value in different urban areas of Shaanxi Province in 2019

2.2 耕地生態超載指數分析由表3可知，關中地區的西安市和楊凌示范區耕地生態處于赤字狀態，這是因為西安市和楊凌示范區的經濟相對發達，城市經濟和人口的發展占用了大量耕地，致使2個市區的耕地生態消費超出了其生態承載范圍。陜北和陜南地區耕地生態超載指數集中在0.10～0.67，說明該地區耕地生態處于盈余狀態，耕地生態狀況良好。從各市區耕地生態超載指數空間分布(圖2)可以看出，陜西省耕地生態超載指數分布總體上呈北高南低的態勢。

表3 2019年陜西省各市區耕地生態超載指數Table 3 Ecological overload index of cultivated land in Shaanxi Province in 2019

圖2 2019年陜西省各市區耕地生態超載指數空間分布Fig.2 Spatial distribution of ecological overload index of cultivated land in each city of Shaanxi Province in 2019

關中、陜北、陜南3個片區生態足跡總量比為1∶0.26∶0.28，其可提供的耕地生態服務價值比為1∶0.87∶0.42，說明關中、陜北和陜南耕地生態足跡和耕地生態服務價值之間呈現“空間異位”的格局。根據區域生態超載或盈余的判定方法，2019年關中的西安市和楊凌示范區耕地資源利用超出了其生態承載力，表現為生態超載，應支付生態補償；陜北和陜南的各市耕地資源利用均未超過其承載范圍，表現為生態盈余，應獲得生態補償。

2.3 耕地生態補償量分析從表4可以看出，2019年陜西省耕地可獲得耕地生態補償費2.10×108元，生態服務價值總體上能滿足生態消費，且有少量盈余。省內關中地區需支付48.36×108元的耕地生態補償費，其中付費最高的西安市，應支付61.39×108元；陜北和陜南地區分別可獲得44.31×108和6.15×108元的耕地生態補償費，其中榆林市可獲得的耕地生態補償費最高，為30.30×108元；其次是延安市，可獲得14.01×108元的耕地生態補償費；其余各市可獲得的耕地生態補償費多集中于0～5×108元。從各市區耕地生態補償量空間分布(圖3)可以看出，陜西省耕地生態補償量總體上呈環形分布，即中心地區最低，中心往外越來越高。

3 結論

該研究通過引入生態超載指數，構建了區域內的生態價值補償量化模型，并以陜西省為例，對省內各市區的生態價值補償量進行測算。結果表明，2019年陜西省耕地生態服務價值整體上有少量盈余，全省可獲得生態補償量2.10×108元；關中地區的西安市和楊凌示范區耕地生態處于赤字狀態，尤其是西安市耕地生態超載指數達-2.15；陜北和陜南地區耕地生態處于盈余狀態，該區域耕地生態狀況良好。陜西省總體上可獲得耕地生態補償費，其中關中地區需支付48.36×108元的耕地生態補償費，西安市需支付的耕地生態補償費最高(61.39×108元)，陜南和陜北地區分別可獲得6.15×108和44.31×108元的耕地生態補償費，說明經濟水平和城鎮化水平相對較高的地區應著力推進耕地生態價值補償。該研究的測算結果與各市區的現實情況基本相符，可為陜西省耕地生態補償標準的制定和耕地生態補償機制的建立提供依據，該測算方法可為陜西省各地區的耕地生態補償費測算提供參考。值得說明的是，該研究基于前人的研究成果，將生態服務價值量的測算方法進行了改進，但耕地非農化過程中的生態價值補償測算模型還存在一定的不足，有待進一步優化和創新。

表4 2019年陜西省各市區耕地生態補償量Table 4 Ecological compensation of cultivated land in Shaanxi Province in 2019

圖3 2019年陜西省各市區耕地生態補償量空間分布Fig.3 Spatial distribution of cultivated land ecological compensation in each urban area of Shaanxi Province in 2019