基于機會成本法和生態系統服務價值核算的水資源生態補償標準研究——以黃河流域為例

張伊華

基于機會成本法和生態系統服務價值核算的水資源生態補償標準研究——以黃河流域為例

張伊華

（內蒙古科技大學 經濟與管理學院，內蒙古 包頭 014017）

【目的】構建黃河流域水資源橫向生態補償標準模型，為黃河流域水資源橫向生態補償標準的確定提供參考。【方法】以黃河流域為研究區，基于成本法度量黃河流域水資源生態補償標準的下限，基于生態服務價值評估法度量黃河流域水資源生態補償標準的上限?！窘Y果】2018—2021年，黃河流域上游受補償區的總成本區間為2 561.49億～3 121.52億元，總生態系統服務價值區間為54 857.95億～58 895.77億元。補償區所承擔的總生態補償金額下限為121.84億～148.48億元，上限為2 609.38億～2 801.44億元。補償區內各省的分攤比例為山西5.90%，山東50.26%，河南34.39%，陜西9.49%?！窘Y論】本研究的核算結果可反映黃河流域上游所付出的生態保護成本和提供的生態產品價值，可準確反映各省之間的差異。

生態補償標準；機會成本；生態系統服務價值；黃河流域

0 引 言

【研究意義】流域作為人類生態文明的重要發源地，是自然生態系統中的重要組成部分之一。隨著社會經濟的發展，流域生態系統遭受破壞的現象愈發嚴重[1-2]。流域生態補償是生態補償中的一個重要分支，指對流域下游為上游地區生態環境保護所遭受的損失進行一定額度的補償，是平衡流域生態系統服務供需平衡的重要手段。國內外學者針對不同地區、不同尺度下的流域生態補償開展了大量研究，探討其補償模式、補償標準、補償效益[3-5]。確定合理的生態補償標準是流域生態補償的關鍵，需要既能反映流域上游損失的發展權益和提供的生態系統服務價值，又能激勵上游生態系統保護工作的積極性。

【研究進展】國內在確定合理的補償標準方面仍缺乏成熟完善的體系，存在補償依據和補償標準爭議大、可操作性不強等問題[6-8]。目前，我國針對流域生態補償標準制定的研究尚處于探索階段，多數研究僅基于成本效益模型對生態保護的成本費用進行核算，并未考慮變化環境對生態效益的影響。近年來，國內學者開始嘗試針對小流域運用生態足跡法或生態系統服務價值評估法來度量補償標準。段靖等[9]基于邊際分析方法，證明了通過直接成本、機會成本衡量的生態保護總成本是生態補償的下限。劉玉龍等[10]從直接和間接2個方面衡量總成本，引入水量分攤系數、水質修正系數和效益修正系數，對生態補償量進行分析。饒清華等[11]基于直接成本和農業、工業機會成本計算出閩江流域的生態補償標準。嚴有龍等[12]基于機會成本和生態系統服務價值確定了補償閾值。

【切入點】依據單一的環境責任界定補償標準而忽視補償區的經濟能力存在一定的片面性。流域生態補償機制碎片化現象嚴重，各地區制定的生態補償標準、補償模式不同，導致流域補償效率低。黃河流域上游長期承擔著維系生態環境、提供生態服務的重任，但由于地理位置、歷史和政策等因素，難以兼顧社會經濟發展[13]?？v向補償無法滿足流域協同治理的需求，黃河流域橫向生態補償機制亟待完善。

【擬解決的關鍵問題】鑒于此，本研究構建了流域水資源生態補償標準模型。以生態補償流域上游總成本、水資源生態系統服務價值為基礎，兼顧水量、水質、支付意愿和補償能力，對黃河流域生態補償標準進行核算，據此提出相應的對策和建議，為完善黃河流域橫向生態補償機制提供科學參考。

1 材料與方法

1.1 研究區概況與數據來源

黃河流域是中國第二大流域，流域總面積約為8×105km2，流經我國9個省區，全長約5 464 km，年平均徑流量為5.70×1010m3，對我國生態格局具有重要影響[14]。同時，黃河流域生態脆弱性突出，位于干旱半干旱地區，降水量少，森林覆蓋率不足20%，低于全國平均水平。黃河流域水資源分布不均，上游水源涵養功能偏低，水源涵養區水土流失面積不斷增加，濕地面積逐漸減少，仍有支流存在斷流現象。復雜的水沙關系加重了黃河流域生態保護的難度。黃河上游地區經濟發展長期滯后，經濟總量和人均經濟水平偏低。

本文所涉及的數據包括水利建設、水污染治理、林業投資、各產業產值等，來源于中國林業年鑒、EPS水利數據庫（Economy Prediction System）、環境統計年鑒、各省統計年鑒、各省水資源公報、中國環境統計年鑒、環保數據庫。

1.2 研究方法

1.2.1 流域上游總成本模型的構建

水資源保護總成本分為直接成本和間接成本[15-17]。直接成本包括水利建設、水污染治理、林業建設。間接成本為保護區因實施水資源生態保護所損失的產業發展的機會成本，主要指第一、二產業。核算方法如式（1）所示：

直接成本投入是指在生態保護中的人力、資金和資源投入。在生態補償研究中尚未有統一的核算體系。本文基于前人研究[18-19]和黃河流域實際狀況，將黃河流域水資源生態補償的直接成本投入分為水利設施投入、水污染治理投入及生態保護投入。

1.2.2 流域上游直接成本模型的構建

與流域水資源保護相關的直接成本投入可分為3類：一是水利設施相關的建設投資，包括排水基礎建設、水土保持完成投資、水土流失治理；二是水污染治理相關的建設投資，包括廢水處理投資、地方環保支出；三是生態保護相關的投資建設，包括林業生態建設與保護、林業支撐與保障、園林綠化建設。流域上游各省區的各類直接成本之和為流域上游生態保護的直接成本。具體如式（2）所示：

1.2.3 流域上游間接成本模型的構建

流域上游實施生態保護的間接成本主要是指當地的水資源機會成本。水資源機會成本包括生態保護者為了保護流域水資源所放棄的直接收入以及流域水資源被占據而失去的發展權利所造成的經濟損失。流域上游環境保護會造成一定程度的機會成本損失，主要發生在第一產業和第二產業。例如，退耕還林、退牧還草、天然林建設等工程的實施會造成土地利用變化、企業生存與發展權限受限制，具體包括關停企業、停耕、停產、產業結構調整等造成的損失。

本文將流域上游各省的生態補償機會成本分為工業機會成本與農業機會成本。由于各地區因保護水資源而限制的產業發展機會成本不可能為負值，因此當計算出的機會成本為負值時，取值為0。

通過計算流域上游與下游各省居民人均第一產業、第二產業的產值，分析流域上、下游農村居民的人均第一產業、第二產業增加值的差異，間接反映發展受限制可能造成的經濟損失。計算方法如下：

1.2.4 流域上游生態系統服務價值模型的構建

謝高地等[20-21]基于Costanza等[22]提出的當量因子法并結合中國實際情況，對中國特色的生態系統以及資源環境開展了較為全面的測算分析，最終得出中國生態系統服務價值當量因子表，其測算結果被國內研究廣泛使用。根據物價指數對當量因子進行修正，得到對應年份的當量因子，最終計算中國水資源生態系統單位面積的生態服務價值。生態系統服務價值測算模型如下：

1.2.5 流域生態補償標準模型的構建

基于流域的實際經濟發展狀況，本文在流域生態補償標準模型中添加了部分調節系數，在測算補償上、下限時，添加了水量分攤系數、水質修正系數、支付意愿系數和補償能力系數。將基于綜合成本法計算出的總成本作為補償下限，水資源生態系統服務價值作為補償上限，得出補償區應支付的補償金額區間。補償區的補償上限和下限的計算式為：

充分考慮下游各省的支付意愿，對補償額度進行調節。在經濟發展過程中，人們對生態產品價值的重視程度、支付意愿可以用皮爾S型生長曲線進行擬合。恩格爾系數可以衡量人民生活水平。支付意愿系數計算式為：

除了考慮補償區的支付意愿，還應充分考慮補償雙方的經濟發展水平。引入補償能力系數來體現補償區各省的差異。根據呂志賢等[23]的研究結果，人均GDP、人均第一產業產值、人均工業產值、人均第三產業產值以及人口占比在流域生態補償系數中的主成分總貢獻度占比達到93.7%，具有可比性，故選取這5個指標反映補償能力，并通過熵權法確定各指標的權重，具體計算式為：

2 結果與分析

2.1 直接成本核算

黃河流域上游各省因保護生態環境損失的直接成本如表1所示。上游5個省份中，內蒙古和四川投入較大的直接成本。2018—2021年受償區總直接成本投入介于1 380.57億～1 604.17億元之間。

表1 2018—2021年受償區直接成本核算

2.2 間接成本核算

根據各地財政收入與產值之比得出機會成本參數，如表2所示。根據機會成本參數核算的上游受償區農業機會成本、工業機會成本的結果如表3、表4所示。

表2 2018—2021年受償區機會成本參數

表3 2018—2021年受償區農業機會成本核算

表4 2018—2021年受償區工業機會成本核算

2.3 總成本核算

2018—2021年，受償區工業總成本核算結果如表5所示。2018—2021年，黃河流域上游保護區總成本區間為2 561.49億～3 121.52億元。

表5 2018—2021年受償區工業總成本核算

2.4 生態系統服務價值核算

本文主要依據謝高地等[20]在2007年測算出的中國水域生態系統單位面積生態服務價值當量值（表6）進行生態系統服務價值的核算。謝高地等[20]測得我國單個標準單位生態系統服務的當量因子值為449.01元/hm2，劉春臘等[24]在此基礎上測得我國2011年當量因子值為603.3元/hm2。將2011年設定為基期，根據物價指數對當量因子進行修正，得到2018—2021年的當量因子值分別為861.13、885.25、914.46、924.52元/hm2。由于黃河流域上游地區主要提供的生態系統服務為水資源服務，故主要對黃河流域上游水資源生態系統服務價值進行核算。基于黃河流經各省面積與生態系統價值修正值計算各省水資源生態系統服務價值。根據黃河水資源公報，黃河在內蒙古河段的流域面積為1.52×105km2，四川河段的流域面積為1.87×104km2，甘肅河段的流域面積為1.46×105km2，青海河段的流域面積為1.52×105km2，寧夏河段的流域面積為4.16×104km2。

表6 中國水資源生態系統單位面積生態服務價值

基于修正后的當量因子法計算出的黃河流域補償區各省生態系統價值范圍以及補償區生態系統服務總價值如表7所示。2018—2021年，黃河流域上游受償區生態系統服務價值區間為54 857.95億～58 895.77億元。

表7 2018—2021年受償區生態系統服務價值核算結果

2.5 水資源生態補償標準額度核算

2.5.1 補償系數核算

根據《中國生態環境狀況公報（2021）》，2021年黃河干流水質為優，干流斷面水質均達標，均在III類水標準以上，故水質修正系數q取為1。

根據支付意愿系數計算式，結合各省GDP與恩格爾系數，計算得出2021年補償區各省支付意愿系數如表8所示。

表8 補償區支付意愿系數

根據式（11）計算各省補償能力系數。一般來說，經濟越發達的地區，補償能力越高。補償能力系數能夠體現補償區經濟發展差異，經濟發展較好的地區應當依據本地的支付能力，承擔更多補償責任。根據熵值法計算各指標權重，人均GDP、人均第一產業產值、人均工業產值、人均第三產業產值以及人口占比這5個指標的在流域生態補償能力系數中的權重分別為0.056、0.206、0.292、0.075和0.634。2021年補償區各省的補償能力系數為：山西0.30、山東0.63、河南0.57、陜西0.33（表9）。

表9 補償區補償能力系數

2.5.2 補償額度核算

2018—2021年，黃河流域上游受償區的總成本區間為2 561.49億～3 121.52億元，總生態系統服務價值區間為54 857.95億～58 895.77億元。綜合補償區的支付意愿系數和補償能力系數可知，補償區各省的分攤比例為：山西5.90%、山東50.26%、河南34.39%、陜西9.49%。結合水量分攤系數、水質修正系數、支付意愿系數及補償能力系數得出補償區所承擔的總生態補償金額下限為121.84億～148.48億元，上限為2 609.38億～2 801.44億元，如表10所示。結合補償區各省分攤比例，得出各省應承擔的補償金額區間，如表11所示。

表10 補償標準閾值

表11 補償區補償金額閾值

基于受償區各省總成本占比以及生態系統服務價值占比，得出受償區各省接受補償金額的區間，如表12所示。

表12 受償區受償金額閾值

3 討 論

本文將總成本作為補償下限，將水資源生態系統價值作為補償上限。綜合考慮水量、水質、支付意愿水平和補償能力4個方面對補償金額進行調整，構建水資源生態補償標準與分配模型。結合黃河流域水資源利用和各省區經濟發展，通過成本核算和生態系統服務價值法對黃河流域水資源生態補償標準進行量化，并對補償金額進行核算。2018—2021年，黃河流域上游受償區的總成本區間為2 561.49億～3 121.52億元，總生態系統服務價值區間為54 857.95億～58 895.77億元。補償區所承擔的總生態補償金額下限為121.84億～148.48億元，上限為2 609.38億～2 801.44億元。雖然流域水資源生態補償對激勵流域內生態保護行為具有一定的促進作用，但補償金額遠無法彌補上游生態環境保護所付出的成本。補償區各省的分攤比例為山西5.90%、山東50.26%、河南34.39%、陜西9.49%，需要支付的補償金額為山西7.14億～165.28億元，山東61.24億～1 408.00億元，河南41.90億～963.42億元，陜西11.56～265.87億元。補償金額由西向東逐漸增加，山東和河南承擔的補償金額較大，符合補償區各省的實際經濟發展狀況。受償區得到的補償金額為內蒙古20.31～838.98億元，四川56.24～103.28億元，甘肅17.75～788.16億元，青海4.49～841.19億元，寧夏3.57億～229.77億元。從補償金額下限可以看出，內蒙古和四川在流域生態環境保護中付出了巨大成本。補償上限反映了黃河流域在各省所提供的水資源生態價值差異，黃河流域中內蒙古和青海的水資源生態系統服務價值最大。核算結果基本能反映黃河流域上游所付出的成本、提供的生態產品價值以及各省區的差異性。

基于本研究結果，進一步提出如下建議：制定黃河流域生態保護修復獎勵政策，支持相關省區建立跨省和省內流域上下游生態補償以及流域保護和治理，尤其是跨省流域橫向上下游生態補償。加強黃河流域生態補償實施的標準研究，建立標準體系，開展以生態服務價值、生態貢獻為導向的生態保護補償標準研究，推動建立科學規范的生態價值核算和生態貢獻測量方法。明確各部門職責，制定與生態補償配套的細則，保障上游地區生態補償資金的執行。加強上游民眾的保護意識，提高其保護環境的自覺性和積極性，降低黃河流域上游保護成本、提高生態補償效率。

在流域水資源生態系統價值核算方面，本文參考以往研究，以流域內生態系統服務價值的存量為基礎測算補償標準，充分考慮到了受償區的機會成本損失以及生態產品的外溢性價值。在補償金額分配時結合GDP和恩格爾系數，綜合考慮補償區經濟發展差異，能夠合理評估補償標準。在指標選取方面，本文選取黃河干流污染物貢獻量最多的斷面COD濃度作為水質指標計算補償標準。在實際運用時，針對不同流域、選取不同水質指標進行生態補償估算會得出不同結果。如何從存量價值中剝離出應當給予補償的部分，即明確因環境質量變化而引起的生態系統服務價值的變化，有待進一步探討。在后續的研究中，應當對生態系統服務價值的確定進行更加細化的調節，精準量化生態系統服務價值，落實到生態補償的實踐中。

4 結 論

1）黃河流域上游各省區水資源生態保護投入力度和水資源生態系統服務價值差異較大，黃河流域上游整體經濟在發展的同時，存在水資源分布不均衡、發展差異大的問題。

2）從受償區所獲的生態補償額度來看，上游所獲得的補償額度不足以補償上游地區的成本費用和機會成本總值。

3）山東省需要向上游支付生態補償金額最大，山西省最小，符合流域經濟發展的實際情況，補償標準具有一定的合理性。

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Determining the Ecological Compensation Standards for Water Resources in the Yellow River Basin Using Opportunity Cost and Ecosystem Service Value Accounting

ZHANG Yihua

(School of Economics and Management, Inner Mongolia University of Science & Technology, Baotou 014017, China)

【Objective】Ecological compensation for water resources is a policy to improve sustainable use of water resources in regional and catchment scales. The purpose of this paper is to present a method to determine the ecological compensation standards for water resources in the Yellow River basin.【Method】The study is based on data collected from 2018—2022 in nine provinces within the basin. The low and upper limit in the ecological compensation standard for water resources in the basin are calculated using the cost method and the ecological service value evaluation method, respectively.【Result】The calculation shows that the total cost of the compensated area in the upstream reach from 2018 to 2021 is in the range of 256 149 to 312 152 million Yuan, and the associated total ecosystem service value is in the range of 5 485 795 to 5 889 577 million Yuan. The lower limit in the total ecological compensation amount in the compensated area ranges from 12 184 to 14 848 million Yuan, and the upper limit varies from 260 938 to 280 144 million Yuan. The provincial contribution to the compensation is 5.90% for Shanxi, 50.26% for Shandong, 34.39% for Henan and 9.49% for Shaanxi.【Conclusion】The accounting results calculated by the proposed method correctly reflect the costs that need to be paid by each province in the upper reaches of the basin in order to protect water resources and improve ecological benefits to the whole basin. The method can be used to determine ecological compensation standards for water resource use in other basins and regions.

ecological compensation standard; opportunity cost; ecosystem service; Yellow River basin

張伊華. 基于機會成本法和生態系統服務價值核算的水資源生態補償標準研究：以黃河流域為例[J]. 灌溉排水學報, 2023, 42(5): 108-114.

ZHANG Yihua. Determining the Ecological Compensation Standards for Water Resources in the Yellow River Basin Using Opportunity Cost and Ecosystem Service Value Accounting[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2023, 42(5): 108-114.

1672 - 3317（2023）05 - 0108 - 07

X321

A

10.13522/j.cnki.ggps.2022632

2022-11-13

張伊華（1996-），女，內蒙古呼和浩特人。碩士研究生，研究方向為區域綠色發展。E-mail: 365676233@qq.com

責任編輯：韓 洋