基于多元生態服務價值評估的滇西北地區土地生態補償標準研究

劉晨 吳迪 渠立權 郭傳旭

(江蘇師范大學地理測繪與城鄉規劃學院，江蘇 徐州 221116)

近年來，隨著人們保護環境意識的不斷增強，生態系統服務和管理日益引起各類學者和政府的關注，生態系統服務及其評估價值、補償機制及其管理已經成為當前生態經濟領域的研究重點。事實上，生態補償是解決區域經濟發展和生態環境矛盾的最直接方法，而生態系統服務價值的定量評估既是決定生態補償額度的主要依據，也是生態補償產生的基礎。生態系統服務功能價值評估的方法眾多，其中以Costanza[1]、De Groot[2]以及Ma[3]的研究成果最具有代表性。在我國，歐陽志云[4]等首先確定了生態系統服務及其價值的含義，謝高地[5]和李文華[6]等對其理論體系和計算方法進行詳細的闡述和應用，王女杰[7]等從區域間生態補償的迫切程度出發，引入了生態補償優先級的概念，并為后續補償研究提供了依據。目前多數學者運用當量因子法核算不同地區的生態補償價值，但大多數都是基于經濟學方法，即“應該補償多少”的問題，且在區域上存在著一刀切的問題，該類方法多運用固定的估算系數，對其生態服務價值進行統一折算，忽略了行政單元內部和外部的差異性，不能體現生態價值空間的一致性。本研究在指標體系上有針對性的選取了固碳釋氧、水源涵養、土壤保持3項生態系統服務類型對滇西北地區的生態補償標準進行量化，并采用不同的價值替代方法計算各類型的生態服務價值量，并在折算系數上引入了生態補償需求強度系數，反映生態補償標準的區域差異性，從而為滇西北地區的生態安全與環境保護提供理論技術支撐。

1 研究區概況與數據來源

1.1 研究區概況

本研究中的滇西北地區是指云南省西北部的迪慶藏族自治州和怒江傈僳族自治州，包括香格里拉市、德欽縣、維西傈僳族自治縣、瀘水市、福貢縣、貢山獨龍族怒族自治縣、蘭坪白族普米族自治縣7個縣(市)，總面積達37774km2。該區位于長江、瀾滄江、怒江和獨龍江的上游區域，地勢險峻，生態環境脆弱，被列入全球生物多樣性25個優先重點保護區“熱點地區”。

1.2 數據來源

本研究中的土地利用數據來自中國科學院資源環境數據中心；氣候數據來自于中國氣象科學數據共享服務網；數字高程模型來自于中國科學院資源環境數據中心；土壤數據來自于世界土壤數據庫；凈初級生產力數據來源于遙感與地理信息云服務平臺；其他社會經濟數據來自于《云南省統計年鑒(2021)》。

2 研究方法

2.1 生態服務非市場價值核算方法

參照MA工作組的觀點，本文核算生態系統大氣調節、土壤保持和水源涵養功能的價值作為生態系統服務價值。為保障核算結果的準確性，本文將根據研究區域的土地覆被結構劃分為森林、草地、農田和水域4類生態系統，然后匯總得到區域生態服務價值總量。由于城鎮生態系統不屬于自然生態系統并且其結構和功能比較復雜，因此在本研究中不予考慮。根據滇西北地區自身的發展情況，本研究選取的評價指標主要包括大氣調節中的固定CO2和釋放O2的功能，土壤保持功能和水源涵養功能。

2.1.1 大氣調節功能價值核算

生態系統在大氣調節方面的價值E1可以通過計算生態系統固定CO2的價值量E11和生態系統釋放O2的價值量E12之和進行估計，表達式：

E1=E11+E12

(1)

陸地生態系統大氣調節的價值可以通過CO2的吸收和O2的排放量折算成造林成本、碳稅率或工業的制氧成本來核算[8]。CO2的吸收量和O2釋放量根據光合作用方程，生態系統每產生1g干物質，就需要吸收1.63gCO2，與此同時釋放1.19gCO2。

固定CO2的價值量計算式：

E11=∑NPP×1.63×PCO2×10000

(2)

式中，E11為固定CO2的經濟效益，元·hm-2·a-1；NPP為某生態系統初級生產量，g·C·m-2；1.63為光合作用方程式常數；PCO2表示碳稅率價格，本文取7.39×10-4元·g-1·C-1[9]。

釋放O2的價值量計算式：

E12=∑NPP×1.19×PO2×10000

(3)

式中，E12為釋放O2的經濟效益，元·hm-2·a-1；NPP為某生態系統初級生產量，g·C·m-2；1.19為光合作用常數；PO2為工業制造氧氣的價格，按8.8×10-4元·g-1·C-1進行計算[9]。

2.1.2 土壤保持功能價值核算

土壤保持是防止地表水土流失的功能。土壤保持功能的價值可以通過減少土地廢棄地、減少泥沙淤積和土壤保持肥力3個方面的價值來核算，分別采用機會成本法、影子工程法以及影子價格法進行定量表達。計算方法：

E2=E21+E22+E23

(4)

而土地廢棄地的價值、泥沙淤積和土壤肥力保持的價值都與土壤保持量息息相關。因此首先計算2020年滇西北地區的土壤保持量。

2.1.2.1 土壤保持量的估算模型

本文主要是基于水土流失方程(USLE)[10]，運用潛在的土壤侵蝕與現實的土壤侵蝕量的差值來計算土壤保持量，如式(5)～(7)所示。

Ac=Ap-Ar

(5)

Ap=R×K×L×S

(6)

Ar=R×K×L×S×C×P

(7)

式中，Ac為土壤保持量，t·hm-2·a-1；Ap為潛在土壤侵蝕量，t·hm-2·a-1；Ar為現實土壤侵蝕量，t·hm-2·a-1；R為降雨侵蝕力因子MJ·mm·hm-2·h-1·a-1；K為土壤可蝕性因子，t·h·MJ-1·mm-1；LS為坡長坡度因子(無量綱)；C為地表植被覆蓋因子(無量綱)；P為土壤保持措施因子(無量綱)。

2.1.2.2 減少土地廢棄價值估算模型

根據土壤保持量和土壤厚度來測算因土壤侵蝕造成的土地廢棄的面積，再運用機會成本法計算出不同生態系統因土地廢棄而損失的年經濟價值。計算公式：

(8)

式中，E21為減少的土地廢棄地價值，元·hm-2·a-1；Ac為某生態系統年均土壤保持量，t·hm-2·a-1；B為該生態系統的年均收益，元·hm-2；h為土壤厚度，m，參考值為0.6；ρ為土壤容重，t·m-3，參考值為1.3。

2.1.2.3 減輕泥沙淤積價值估算模型

根據我國泥沙運動規律，因土壤侵蝕而消散的泥沙有24%淤積于湖泊、水庫、江河。本研究運用影子工程法測算減輕泥沙淤積的經濟效益。計算公式：

(9)

式中，E22為減輕泥沙淤積的價值，元·hm-2·a-1；Ac為某生態系統土壤保持量，t·hm-2·a-1；τ為水庫工程費用，元·m-3，參考值為6.11；ρ為土壤容重，t·m-3。

2.1.2.4 土壤肥力保持價值估算模型

土壤中的養分因土壤侵蝕而大量流失，本研究主要考慮土壤中氮、磷、鉀3種有效元素。采用影子價格法，依據土壤保持量，計算得出氮、磷、鉀的含量。按照磷酸二銨和氯化鉀在市場中的均價，以此來估計生態系統土壤肥力保持方面的經濟效益。計算公式：

(10)

式中，E23為土壤肥力保持的價值，元·hm-2·a-1；Ac為某生態系統土壤保持量，t·hm-2·a-1；N1、P1、K1為研究區土壤中N、P、K養分的平均含量，分別取0.123%、0.108%、1.83%；R1為磷酸二銨含氮率(14%)；R2為磷酸二銨含磷率(15.01%)；R3為氯化鉀含鉀率(50%)；C1為磷酸二銨的市場價格為2009年價格2702.5元·t-1；C2為氯化鉀化肥的價格為2007年價格3707.5元·t-1。

2.1.3 水源涵養功能價值核算

水源涵養是生態系統通過自身特有構造和水的相互作用，對降水進行蓄積和滲透，并通過蒸散發來實現對水流或水循環的控制。采用水量平衡方程來測算水源涵養總量，再運用影子價格法來確定水源涵養的價值量[11]。計算公式：

E3=C×Vm

(11)

Vm=(R-ET)×A

(12)

式中，E3為水源涵養價值，元·a-1；C為單位面積的水庫建成成本，參考值為6.1107元·m-3；Vm為滇西北地區水源涵養總量，m3；R為降雨量，mm；ET為蒸散發量，mm；A為生態系統面積，km2。

2.2 生態補償標準核算

在支付能力有限的前提下，應優先對生態補償需求極為迫切的地區進行生態補償，對其補償資金設置優先順序。在此理論背景下，本文在折算系數方法的基礎上，增加了生態補償優先級系數和生態價值折算系數來衡量生態補償標準的地區差異[12]。生態補償優先級系數可以反映區域生態補償的迫切程度和對外經濟發展的影響程度。生態價值折算系數可以反映當前國家經濟發展狀況、生態質量以及自身消耗生態環境等因素。本文選取25%作為滇西北地區的生態價值折算系數[13，14]。計算公式：

RT=EV×k×m

(13)

式中，RT為該區域生態補償總量；EV為區域總生態系統服務價值；k為生態價值折算系數；m為區域生態補償優先級系數；區域生態補償優先級系數的計算方法：

(14)

式中，m為區域生態補償需求系數；ECPS為該區域的生態補償優先級，為了避免生態補償資金集中于某些區域，本文采用反正切函數進行歸一化處理生態補償優先級；π為圓周率。

2.3 生態補償優先級計算方法

在資金一定的情況下，如何統籌各地區的生態補償先后順序、提高資金的利用率是當前解決問題的重中之重。而生態補償優先級ECPS則表示為某地區單位面積的生態服務價值與單位面積的GDP之比[15]，其表示各地區需要獲得生態補償的迫切程度。由于生態系統服務的市場價值已經在市場機制中得到體現，因此本文只考慮非市場部分的價值。計算方法：

(15)

式中，ECPS為生態補償優先級；VN為單位面積生態系統服務價值；GN為單位面積GDP大小。ECPS值越高，說明該地區得到生態補償支持后對其經濟狀況影響越大，應優先得到補償。

3 結果分析

3.1 滇西北地區的生態服務價值量

從上述計算得出，2020年滇西北地區的生態系統服務總價值為920.12億元。從表1可知，對生態系統服務價值貢獻率最大的是森林，其次是草地、耕地和水域，占整個生態系統服務價值總量的比例分別為71.92%、24.72%、3.15%、0.22%，建設用地和未利用對生態系統服務價值的貢獻率忽略不計。在表中滇西北地區的單項服務價值的貢獻率從高到底分別是固碳釋氧價值量、水源涵養價值量和土壤保持價值量。從表2可以看出，固碳釋氧的單位價值量為17103.08元·hm-2·a-1，森林生態系統的固碳釋氧單位價值量最高，為18617.55元·hm-2·a-1，其次是耕地生態系統和草地生態系統，分別為14352.99元·hm-2·a-1、18338.70元·hm-2·a-1；土壤保持價值量的平均單位價值量為2842.32元·hm-2·a-1，森林生態系統和草地生態系統的單位價值量分別為2795.23元·hm-2·a-1、2889.41元·hm-2·a-1；水源涵養價值量的平均單位價值量為6059.03元·hm-2·a-1，在水源涵養價值量中單位價值量最高的生態系統為水域為7635.64元·hm-2·a-1，其次是森林生態系統和草地生態系統，分別為5674.09元·hm-2·a-1和4867.37元·hm-2·a-1。從空間上來看，單位面積的生態服務價值量的高值地區在滇西北地區的西南部，低值地區在滇西北地區的東北方向，且單位價值量最高的縣域是瀘水市，最低的縣域是德欽縣。

表1 生態系統服務功能價值

表2 單位面積生態系統服務價值

3.2 基于生態系統服務的生態補償

根據估算，滇西北地區的生態補償標準為159.91億元。從空間縣域來看，縣域的生態服務價值和生態補償優先級存在較大差異，從表3可知，單位面積的生態服務價值量最大的是瀘水市，高達49895.53元·hm-2·a-1，其次是福貢縣和貢山獨龍族怒族自治縣，最小的是德欽縣，根據2020年各縣域的單位面積GDP水平，得出7個縣域的生態補償優先級，對于生態補償優先級的排序從高到底分別是貢山獨龍族怒族自治縣(7.70)、福貢縣(4.87)、德欽縣(2.13)、瀘水市(1.95)、維西傈僳族自治縣(1.89)、蘭坪白族普米族自治縣(1.56)和香格里拉市(1.22)。生態補償優先級兩級分化明顯，研究區西北部的貢山獨龍族怒族自治縣和福貢縣的生態補償優先級較高，說明該縣域為整個滇西北地區提供了較好的生態系統服務，但是該地區的社會經濟發展較為滯后，其中貢山獨龍族怒族自治縣單位面積GDP僅為4297.50元·hm-2，是所有縣域中單位面積GDP水平最低的區域，屬于滇西北地區的典型的生態輸出地，是滇西北地區重要的生態屏障，因此補償程度極為迫切。而蘭坪白族普米族自治縣和香格里拉市的生態補償優先級排名較后，該地區的經濟發展相較于其他縣域較高，其中蘭坪白族普米族自治縣的單位面積GDP為20261.21元·hm-2，約為貢山獨龍族怒族自治縣單位GDP的5倍，是因為蘭坪白族普米族自治縣的位于怒江、瀾滄江、金沙江“三江并流”的核心區域，帶來了很多旅游資源，其次蘭坪白族普米族自治縣的森林和生物資源豐富，擁有豐富的鉛鋅礦，被稱為中國的“綠色鋅都”。因此，蘭坪白族普米族自治縣和香格里拉市的優受償程度低于貢山獨龍族怒族自治縣等地區。

表3 各縣市生態補償優先級

4 結論與討論

生態系統結構復雜，功能多樣，非市場化的生態服務價值多元化，這也決定了生態補償標準的區域性和動態性特征。2020年，滇西北地區生態服務非市場價值為920.12億元。從價值構成看，固碳釋氧、水源涵養和土壤保持價值分別占68.63%、20.72%、10.65%，森林、草地、耕地和水域4種用地類型分別貢獻了總價值的71.92%、24.72%、3.15%、0.22%。2020年，滇西北地區的生態補償標準為95.94億元，是當年地方一般公共預算收入的3.19倍。因此，推動落實生態補償有重要意義，可為當地社會經濟發展提供資金支持，有助于改善基礎設施和公共服務，促進地方產業發展，鞏固拓展脫貧攻堅成果并有效銜接鄉村振興，從而徹底改變貧窮落后的局面。怒江州和迪慶州所轄7個縣(市)的補償優先級依次是貢山獨龍族怒族自治縣、福貢縣、德欽縣、瀘水市、維西傈僳族自治縣、蘭坪白族普米族自治縣和香格里拉市。也就是說，在補償金有限的情況下，貢山獨龍族怒族自治縣、福貢縣、德欽縣等是優先受償對象。

本研究基于效用價值論和外部性理論，采用工程替代法、機會成本法、影子價格法等方法分別估算滇西北地區森林、草原、耕地、水域等不同類型生態資源的大氣調節、土壤保持和水源涵養功能產生的非市場價值，但在計算補償標準時，由于生態價值折算系數是直接參考的他人研究數據，未體現研究區域的自然地理和生態資源特征，難免會在一定程度上影響結果的精度。同時也不可否認，估算生態價值補償標準僅僅是得出“補償多少”的結論，“誰來補償”“如何補償”“如何分配”等問題依然存在，真正落實生態補償還有很長的路要走。目前，按流域確定生態服務價值的受益主體以及“政府為主、市場為補充”的多元化混合補償方式是較為流行觀點，但相關研究仍停留在理論探討層面，還未形成易于操作的，能夠被學界普遍接受的或經過實踐檢驗實施方法。希望能引導相關領域的學者加強對上述問題研究，共同推動落實生態補償，為生態價值輸出地區的社會經濟發展和生態建設注入資金和活力，以此促進區域協調與公平。