基于機會成本的寧夏中南部調水工程水源區生態補償標準研究

蘇薈琰,李金燕,2,魏怡敏,武佳維

(1.寧夏大學土木與水利工程學院,寧夏 銀川 750021; 2.旱區現代農業水資源高效利用教育部工程研究中心,寧夏 銀川 750021)

調水工程對于實現水資源合理配置、緩解缺水地區水資源壓力具有重要意義,然而對于調水水源區卻始終存在著水環境保護和社會經濟發展的矛盾。涇源縣作為寧夏中南部調水工程的水源區以及黃河二級支流涇河的源頭地區,面臨著同樣的問題。生態補償作為解決該矛盾、實現經濟社會可持續發展的有效手段,其根本目的是彌補調水工程水源區的利益失衡,促使其堅定生態優先的發展理念,因地制宜地走出一條生態經濟發展之路,從而形成水源區與受水區共贏的發展局面。

目前,學術界研究的重點是生態補償標準的測算。生態補償標準測算通常采用生態系統服務價值法、支付意愿法、機會成本法等。①生態系統服務價值法是對研究區生態價值進行評估,并將其結果作為制定生態補償額度的依據[1],但考慮到測算值往往偏大,一般僅作為該地區生態補償標準的理論上限值,難以在實際補償中直接應用,通常引入調整系數進行折算[2-5]。②支付意愿法在一定程度上考慮了利益相關者的意愿,但包含的主觀因素偏多,極易出現補償主客體意見不統一的問題[6]。③機會成本法是目前學者們普遍認可的方法,但由于不同學者對機會成本構成的認識以及計算方法的不同[7-9],容易造成測算結果與受償地區實際的成本損失偏差較大,導致生態補償額度對生態服務供給方激勵不足或脫離需求方實際支付能力。由此可見,在生態補償標準測算中客觀分析補償者的實際支付能力及受償者的成本損失對激勵水源區生態保護、實現區域共贏具有至關重要的作用。

近年來,調水水源區多以生態保護成本和發展機會損失為依據進行生態補償標準的測算[10]。如李彩紅[11]采用動態核算法引入時間因子對水源區直接成本進行核算,運用間接計算法對機會成本進行核算,并將其結果作為生態補償標準的下限;Dong等[12]基于南水北調水源區生態保護及調水情況,對已有的水源區補償標準模型進行改進,即在分類核算直接成本與機會成本的基礎上扣除中央財政支付的生態補償資金以及區域內部效益;Yang等[13]基于水源區的機會成本以及受水區支付意愿建立橫向生態補償測算模型,并結合區域的經濟發展狀況、調水量以及用水量進一步測算各區域生態補償資金的分攤比例。

綜上可見,目前已有研究大多根據水源區經濟發展情況對其成本損失進行測算,鮮少考慮其生態補償標準值是否符合受水區的實際支付能力。若生態補償標準值不符合受水區的實際支付能力,不僅會對受水區經濟發展產生負面影響,違背調水工程建設的初衷,也不利于水源區生態補償機制的建立和運行。寧夏中南部調水工程作為一項區域性的調水工程,其受水區均為經濟發展落后地區,生態補償支付意愿偏低,因此在生態補償的初期階段,有必要考慮受水區的實際支付能力。本研究應用主成分分析法對受水區的支付能力進行定量分析,利用相關經濟指標測算的生態補償系數對生態補償標準進行修正,以提出切合實際、符合調水工程雙方利益的生態補償額度,為保證其他調水工程生態補償機制的建立和運行提供理論依據。

1 研究區概況

涇源縣位于六盤山東麓腹地,境內水系發達,河道縱橫交錯,以涇河為主的大小支流有上百條,多年平均地表水資源量可達2.0348億m3,水量充沛,且水質良好,多年平均可利用水資源總量為12555萬m3。涇源縣水源區的水資源不斷輸送到調水工程受水區(圖1),即固原市原州區、彭陽縣、西吉縣全部地區以及中衛市海原縣南部地區,為受水區的生態環境以及社會經濟做出了巨大的貢獻,但同時也對水源區維持自身生態平衡以及社會經濟發展產生了不同程度的負面影響。為了保證調水工程的供水安全,恢復生態平衡,涇源縣投入了大量的資金進行生態保護,并對污染企業進行整頓,造成了地方財政收入減少,經濟發展受限,長此以往容易造成地區發展不平衡,使當地人民產生不公平的心理落差,從而打擊其生態保護的積極性。

圖1 工程水源區及受水區位置

2 數據與方法

2.1 數據來源

涇源縣水源區對生態環境建設的直接投入費用數據來源于涇源縣水務局、自然資源管理局、財政局相關部門。機會成本及生態補償系數計算需要的相關數據來源于寧夏回族自治區統計年鑒(2012—2020年)。涇源縣調水水質數據來源于生態環境局發布的2017—2020年水質斷面監測數據。

2.2 基于機會成本的調水水源區生態補償標準核算模型

結合調水工程生態補償特點及補償標準測算方法,通過建立生態補償標準核算模型測算水源區成本損失,在計算成本總額的基礎上引入生態補償系數,從而測算生態補償額度。此外,為了考慮調水水質情況,模型引入水質判斷系數,但該系數始終為1,因此不進行過多計算。生態補償標準核算模型建立思路及步驟見圖2。

圖2 生態補償標準核算模型建立思路及步驟

2.2.1直接成本測算

直接成本是水源區為保證涇河流域的水質、水量,維護生態環境,放棄部分產業發展權帶來的機會成本損失,即在機會成本的基礎上考慮其為生態保護和建設直接投入的費用。目前在生態補償研究中關于直接成本的量化分類沒有統一的標準[8],因此參考國內學者對直接成本的分類[14-18],并根據相關部門對涇源縣每年生態維護建設項目的財政撥款情況,將直接成本分為自然生態保護、污染治理、林業建設、水利建設四類,進行直接成本測算:

(1)

式中:Dk為水源區第k年的生態保護直接成本;k為調水工程開通后生態保護年限,k=1,2,3,…;i為直接成本的分類類型(自然生態保護、污染治理、林業建設、水利建設);Sik為水源區第i個分類類型第k年的直接投入費用。

2.2.2機會成本測算

從調水工程開通后涇源縣水源區各類產業發展現狀出發,考慮到隨著水源區生態環境逐漸向好,涇源縣生態旅游產業得以快速發展,因此從農業和工業兩方面進行機會成本核算。

2.2.2.1農業機會成本損失

調水工程開通后,為保證受水區居民飲水安全,涇源縣水源區通過退耕還林、水土保持等重點生態修復工程,極大改善了生態環境,生態效益大大提高。但良好的生態效益往往以農業經濟收益損失為代價,其中種植面積的減少、農作物單位面積收益的變化等都會造成農業經濟收益的變化,其計算公式為

Ak=PkΔQk

(2)

式中:Ak為水源區第k年的農業機會成本損失;Pk為第k年農作物單位面積產值;ΔQk為第k年因生態保護引起的農作物播種面積的變化量。

2.2.2.2工業機會成本損失

為了提升調水水質,涇源縣水源區在督促企業做好工業污水處理的同時,對一批高污染的工業企業進行整頓,雖然取得了良好的成效,但導致了涇源縣工業總產值降低、經濟發展受限。一般來說,工業機會成本損失是由水源區和參照區根據水源區生態保護前后工業發展速度的差異來衡量[9]的,但這種計算方式沒有考慮水源區作為生態主體功能區環境保護工作從未間斷的情況。通過查閱寧夏中南部調水工程以及涇源縣水源區生態保護的相關情況,將工業機會成本損失的計算方式改為由調水工程開通前后,水源區和參照區工業發展速度的差異來衡量[9]:

Ik=Gk損NkFk

(3)

其中Gk損=Gk-1(1+ak+θ)-Gk

θ=|(λ′-η′)-(λ-η)|

式中:Ik為調水工程開通后水源區第k年的工業機會成本損失;Gk損為第k年水源區人均第二產業增加值的損失量;Nk為水源區第k年總人口數;Fk為水源區第k年的收益系數,即各行政區第k年的財政收入占GDP的比例;Gk-1、Gk為水源區調水工程通水后上一年和第k年實際人均第二產業產值;ak為水源區調水工程通水后第k年的第二產業增加值增長率;θ為機會成本損失參數,表示水源區調水工程通水后損失的機會成本,即損失的人均第二產業年均增加值增長率;λ′為水源區調水工程通水后人均第二產業年均增速值;η′為調水工程通水后參照區的人均第二產業年均增速值;λ為水源區調水工程通水前人均第二產業年均增速值;η為調水工程通水前參照區的人均第二產業年均增速值。

2.2.2.3機會成本總額

水源區調水工程通水后第k年生態保護機會成本總額Ok計算公式為

Ok=Ak+Ik

(4)

2.2.3生態補償額度測算

2.2.3.1生態保護成本總額

根據生態補償標準核算模型,水源區第k年的生態保護成本Tk由當年水源區直接成本Dk和機會成本Ok構成:

Tk=Dk+Ok

(5)

2.2.3.2生態補償系數

在生態補償標準核算模型運行的初期,為保證其測算值具有較高的可行性,減少因受水區實際經濟發展水平、支付能力等因素對生態補償實施產生的不利影響,有必要基于受水區經濟發展水平對測算的水源區生態保護成本進行修正,為此引入生態補償系數Rk,其計算參考呂志賢等[19]提出的方法:首先選取多個經濟指標,運用主成分分析法對受水區的經濟發展水平進行主成分分析,確定主要影響指標,其次以受水區所在市對應指標的指標值為參照值,再次對研究范圍內受水區的指標值與其所在市的參照值相比較得出相應指標比較系數,最后所有指標比較系數的總和平均值即為生態補償系數,以此衡量受水區的實際支付能力。

基于數據的可獲取性以及對縣域經濟發展水平的定量評估研究[20-23],選取地區生產總值(X1)、人均社會消費品零售額(X2)、城鎮人均可支配收入(X3)、農村人均可支配收入(X4)、地區財政收入(X5)、地區財政支出占GDP比重(X6)、人口(X7)、非農產業產值與農業產業產值之比((第三產業總產值+第二產業總產值)/第一產業總產值))(X8)、地區財政支出(X9)、GDP年增長率(X10)10個指標進行主成分分析。①在分析之前對選取的各指標進行標準化處理,并采用KMO檢驗法對其相關關系進行檢驗,以此判斷各指標是否適合進行主成分分析;②利用MATLAB得出KMO值為0.725(大于0.6),表明各變量之間具有較強的相關關系,適合進行主成分分析;③根據得到的各指標相關系數矩陣計算各指標的特征值和貢獻率,再根據累計貢獻率是否達到85%以上來確定主要影響指標,最后計算生態補償系數。

由表1可知,前3個主成分的累積貢獻率達到99.954%,說明前3個主成分能夠充分體現10個指標中所含的99.954%的信息,因此選取前3個主成分,建立因子載荷矩陣,對各因子進行旋轉處理,結果見表2。在表2中,與第一主成分相關性較大的指標為X1、X2、X3、X8;X9為第二主成分中相關性較大的指標;第三主成分中X4同樣體現了較大的相關性。綜上所述,選取X1、X2、X3、X4、X8、X9作為生態補償系數的相關指標因子,其計算公式[19]為

表1 主成分特征值、貢獻率、累積貢獻率

表2 旋轉后的因子載荷矩陣

Rk=(X1k/Z1k+X2k/Z2k+X3k/Z3k+X4k/Z4k+

X8k/Z8k+X9k/Z9k)/6

(6)

式中:Z1k、Z2k、Z3k、Z4k、Z8k、Z9k分別為調水工程開通后第k年受水區所在市的地區生產總值、人均社會消費品零售額、城鎮人均可支配收入、農村人均可支配收入、非農產業產值與農業產業產值之比、地區財政支出。

2.2.3.3生態補償額度

涇源縣水源區2017—2020年各年的生態補償額度為

Ck=TkRk

(7)

3 結果與分析

3.1 直接成本

根據式(1),涇源縣水源區2017—2020年生態保護投入的直接成本為自然生態保護、污染治理、林業建設、水利建設的總和,見表3。

表3 涇源縣水源區生態保護直接成本 單位:萬元

由表3可知,涇源縣水源區年均直接成本投入為16263.98萬元,與調水之前年平均生態維護建設投資額13390.06萬元相比[24],調水工程開通后對水源區生態保護的投入費用明顯增加。這是因為一方面,調水工程的開通對水源區生態環境造成了破壞,必須進行修復工作;另一方面,加大生態保護投入不僅保證了水源區自身以及受水區居民用水安全,而且與國家及寧夏回族自治區對涇河流域生態環境的定位及保護要求相一致。此外,由于2017年為調水工程開通的起始年,涇源縣投入了較多的資金,開展了一系列生態保護行動,對涇河流域環境進行了綜合整治。隨著生態環境逐漸向好,涇源縣生態保護的投入費用也逐年降低。然而2019年生態保護投入資金卻低于2020年,這主要是由于2019年工業企業的整頓以及苗木的大量滯銷致使工農業產值都有所下降,尤其是農業土地收入下降近90%,導致涇源縣地方財政收入下降近40%。

3.2 機會成本

3.2.1農業機會成本

為了簡化計算,僅考慮涇源縣水源區農作物播種面積以及單位面積產值變化對農業產值的影響。農業產值(僅農業產值本身,不含林業產值、牧業產值、漁業產值)變化與農業機會成本互為相反數。2017—2020年水源區農業機會成本變化見表4(播種面積變化負數表示當年面積減少,正數表示當年面積增加)。

表4 涇源縣水源區農業機會成本變化

由表4可知,隨著退耕還林工作力度的加大,農作物播種面積整體呈波動下降趨勢,2019年達到最低值,可見涇源縣為保護涇河的生態環境做出了極大的犧牲。此外,隨著2018年涇源縣地區林草產業的發展,土地收入有所增加,然而2019年涇源縣出現了苗木滯銷等不利情況,導致當年農業產值嚴重下滑。2020年之后隨著政府對苗木產業結構的調整,情況有所好轉。

3.2.2工業機會成本

由于涇源縣與隆德縣相鄰,且產業結構相似,因此以隆德縣作為參照區計算涇源縣工業機會成本損失。考慮到寧夏中南部調水工程于2016年10月初正式通水,為便于機會成本損失參數的計算,以2017—2020年代表調水工程開通后人均第二產業發展情況,2013—2016年代表調水工程開通前人均第二產業發展情況。涇源縣和隆德縣人均第二產業產值變化主要從人均生產總值、人均增加值、人均增加值增長率和收益系數4個方面來分析,如圖3所示。

圖3 涇源縣、隆德縣人均第二產業產值變化

根據官方統計數據,2017—2020年寧夏回族自治區人均第二產業生產總值分別為23299.55元、24093.52元、22920.55元、22378.09元。由圖3可知,涇源縣人均生產總值顯著低于寧夏人均水平,屬于工業落后地區;人均增加值分別為314元、1049元、-2610元、641元,明顯低于第二產業產值的減少值,說明涇源縣對境內采礦、采砂等工礦企業的整頓致使工業產值下降,并造成工業機會成本損失,其中2019年整頓工作力度最大、效果最好,工業產值下滑最為嚴重。同時,收益系數的連年下滑也反映出由于涇源縣工農業產值的減少,造成政府財政收入持續下降。

根據圖3(c)進一步計算涇源縣與隆德縣人均第二產業年均增速值,由λ′=0.0067,η′=0.1727,λ=0.1467,η=0.1516,結合式(3),得θ=0.1611,2017—2020年涇源縣水源區工業機會成本損失值分別為739.39萬、720.34萬、569.95萬和232.01萬元,可以看出工業機會成本損失呈下降趨勢。根據調查,涇源縣2017—2020年第二產業占比分別為32.4%、34.1%、17.9%和16.4%,同樣呈下降趨勢。結合圖3分析認為:涇源縣通過調整和優化產業結構、大力發展綠色輕工業等措施使得工業機會成本損失有所降低,但因生態保護帶來的機會成本損失仍舊存在。

3.3 生態補償額度測算

3.3.1生態保護成本總額

將涇源縣調水區生態保護的直接成本、農業機會成本損失以及工業機會成本損失匯總,得出2017—2020年生態保護的成本總額,分別為25548.85萬、15786.18萬、18824.27萬和10727.61萬元。

3.3.2生態補償系數

寧夏中南部調水工程受水區生態補償系數可根據主成分分析法得出的能最大程度反映受水區支付能力的指標,并結合式(6)計算得出,其結果如表5所示。

表5 受水區生態補償系數

3.3.3生態補償額度

根據式(7)將生態保護成本總額與同一年受水區生態補償系數平均值相乘,可求得2017—2020年涇源縣水源區生態補償額度,分別為17585.68萬、10258.90萬、13363.33萬和7623.94萬元。

4 討 論

a.涇源縣作為水源涵養區及重點生態功能區,建立和落實生態補償機制,是寧夏回族自治區落實“生態立區戰略”、深入實施脫貧攻堅戰略、加快地區經濟社會發展的重要體現,其中合理核算水源區因生態保護增加的成本及發展機會損失是保證補償機制長期、穩定運行的重要因素。本研究建立基于機會成本的生態補償標準核算模型來測算涇源縣水源區生態補償標準,通過分類核算直接成本投入及發展機會損失,對水源區當前生態保護以及因生態保護對工農業發展的限制情況有了更加直觀的了解。同時引入生態補償系數,考慮受水區的實際支付能力,使生態補償額度更符合當前實際。

b.因為2020年以前寧夏中南部調水工程水源區與受水區均為國家級重點扶貧縣,若僅以每年涇源縣水源區生態保護損失成本作為實際補償額度,盡管在很大程度上彌補了損失并能夠顯著改善區域經濟發展環境,然而由于各受水區社會經濟水平偏低,使得應該提供的補償與能夠提供的補償之間存在明顯的差異性。為了縮短這一差距,保證生態補償的現實有效性,應根據受水區經濟發展水平,引入生態補償系數對其進行修正。

c.以往學者[2,17,24-25]一般將皮爾生長曲線模型和表征社會經濟發展水平的恩格爾系數相結合來計算生態補償系數或僅通過受水區GDP與所在省(市)GDP的比值對水源區生態補償值進行修正。采用該方式估算受水區的支付能力,盡管在實際操作中簡單便捷,但測算精度不足,并且對于長期處于貧困的受水區而言,測算的補償系數偏低,導致生態補償測算值與水源區實際生態修復和保護成本偏差較大。本研究運用主成分分析法對受水區影響經濟發展水平的主要經濟指標進行定量分析,確定生態補償系數,在一定程度上不僅提高了測算精度,還增強了生態補償標準核算的動態性,有利于加快涇源縣生態補償機制建立運行的進程。隨著各區域生態環境的不斷改善以及人民收入水平的提高,還應結合生態系統服務價值法和支付意愿法對水源區生態價值及供需雙方的補償意愿進行測算。

d.補償模型存在的不確定性:①本研究將直接投入費用分為四大類對涇源縣實際投入費用進行統計分析,但這不能反映涇源縣為生態修復投入的全部費用。一般而言,直接成本的測算值往往小于實際投入成本。②測算生態補償標準核算模型中的機會成本需要選擇與研究區自然、人文條件相似且發展現狀能夠代表研究區正常水平的參照區,但由于對于參照區的選擇還沒有相對客觀的評價標準,因此其選擇帶有很大的主觀性[7]。選取不同的參照區會造成機會成本損失參數的變化。除此之外,本研究僅考慮農林牧漁中農業的機會成本變化而未考慮林業、牧業、漁業產值的變化,同樣會造成機會成本損失測算的不確定性。

5 結 論

a.在生態補償初期階段,結合受水區的經濟支付能力,2017—2020年涇源縣能夠獲得的生態補償額度為7623.94萬～17585.68萬元。

b.通過對涇源縣水源區生態保護各成本所占比例的分析,可知研究區為保證調水安全、修復因調水帶來的環境破壞而投入的直接成本占比最大,其中林業及水利建設占直接成本的65%以上,可見涇源縣在水利建設和林業建設方面投入較大。

c.涇源縣農業機會成本損失的變化趨勢表明,隨著林草產業的發展,農作物單位產值的增加使得水源區因提高森林覆蓋率而造成的土地利用方式改變方面仍然有發展空間。此外,工業機會成本的逐年下降也肯定了涇源縣調整和優化產業結構、大力發展綠色輕工業等措施的正確性。

d.水源區生態補償標準核算模型中涉及的計算方法相對簡單,結果符合研究區實際情況且可行性較高,為調水工程水源區生態補償標準測算方法提供了參考。但本研究以近5年為研究區間,僅是一個短期的參考標準。對于長期的生態補償機制而言,還需建立動態測算模型,構建不同時期經濟發展水平下的水源區生態補償測算框架。