黃河流域水資源生態補償標準及影響因素研究

關鍵詞：水足跡；生態補償；影響因素；黃河流域

中圖分類號：TV213. 4 文獻標識碼：A 文章編號：1001-9235（2024）12-0074-09

在經濟高速發展背景下，黃河流域水資源過耗、水生態惡化等問題日益嚴峻，水資源生態補償成為水資源集約節約利用的實踐要求。水資源生態補償是指在人類活動對水資源生態系統造成損害后，為恢復生態系統功能做出的經濟、物質補償［1］，有助于緩解水資源與經濟發展的矛盾，促進區域水資源可持續利用。

流域生態補償一直是學者關注重點［3］。水資源生態補償測度方面，以往學者主要采取條件價值法［4］、機會成本法［5］、生態系統服務價值［6］、水質水量分析法［7］、水足跡法［8］等方法確定補償標準。水足跡法涵蓋實體水和虛擬水，是近年來新興的測度方法。Lv等［9］基于能值分析理論和水足跡理論核算了流域生態補償標準，提出了以上游提供的剩余生態系統服務價值為下限、以下游實際占用價值為上限的核算方法。劉紅光等［8］則從灰水足跡視角分析了各行政區的生態補償標準和空間差異。焦士興等［10］從水足跡角度分析了黃河流域9省（區）的水資源生態補償標準及主客體身份變化。

生態補償影響因素相關研究主要是從居民支付意愿和受償意愿［11］、生態補償效率［12］及其影響因素［13］等方面展開。如劉春臘等［14］從國家政策方針導向、面臨的生態問題、生態資源稟賦及地域分布、公眾生態環境覺悟、社會經濟發展水平、區域地理環境特征分析了其對中國省域生態補償類型、補償形式、確定標準的方法、補償方式與渠道、利益主體等空間差異的影響。杜林遠等［15］則從生態資源稟賦、生態環境問題、經濟發展水平、生態環境問題等角度進行了闡述。以往研究為本研究影響因素選取提供了理論支撐，但總體來看，水資源生態補償標準空間差異的影響因素研究尚待豐富，既有研究主要從理論層面進行闡述，本研究對黃河流域水資源生態補償標準空間差異影響因素的實證分析是對相關研究的進一步充實。

本研究以黃河流域9?。▍^）為研究對象，基于水足跡視角構建水資源生態補償標準測度模型，明確各省份主客體身份和補償標準，并利用地理探測器分析了黃河流域9?。▍^）生態補償標準空間差異影響因素，最后為黃河流域水資源可持續利用提出建議。

1研究區概況與數據來源

1.1研究區概況

黃河全長5464km，涉及青海、四川、甘肅、寧夏、內蒙古、陜西、山西、河南和山東，水資源量僅占全國的2%，卻承擔了全國15%的耕地和12%的人口［16］。流域內有多處生態功能區且橫跨中國三大經濟帶，在經濟社會發展和生態安全領域意義重大。隨著經濟社會快速發展，黃河流域水生態承受了巨大壓力，引發了一系列生態問題［17］。黃河流域生態保護和高質量發展上升為重大國家戰略使得黃河流域水資源生態保護重要性更加凸顯［18］。

1.2數據來源

黃河流域9?。▍^）農產品產量、農業用水、工業用水、居民生活用水、生態用水、農林牧漁產值、工業產值、人口規模、科技水平等數據來自《中國統計年鑒》、各?。▍^）統計年鑒和水資源公報。水資源壓力指數為各?。▍^）的水足跡消耗與可利用水資源量之比。可利用水資源量是指當地降水形成的地表水和地下水總量減去地表水和地下水的重復計算量。人口規模選取各?。▍^）年末人口數據?？萍妓竭x取各?。▍^）科技支出數據。農產品包括種植業（25種）、林業（2種）、畜牧業（6種）、漁業（1種）共34種產品。農產品單位水足跡參考Mekonnen等［19］與Hoekstra等［20］的研究，林業以及水產品的單位水足跡借鑒已有研究成果［21］，農產品單位產品水足跡數據見表1。

3結果與分析

3.1黃河流域生態補償總體特征和區域差異

3.1.1黃河流域水足跡時空特征

2010—2021年黃河流域水足跡呈波動增長趨勢（表3），年均增長156.04億m3。從核算賬戶看，農業＞工業＞生活＞生態。黃河流域水足跡空間分布不均，主要集中于黃河中下游地區，尤其是下游的山東和河南（圖1）。兩省位于黃河灌區，水熱充足，適宜農業生產，貢獻了約53%的水足跡，年均水足跡均在2100億m3以上。而上游青海的社會經濟發展水平和人口密度相對較低，工業和生活水足跡消耗較少，且農業生產條件較苛刻，農業水足跡低于其他省區［25］，所以總體水資源消耗量較少，2010—2021年水足跡總量僅為777.88億m3。

3.1.2黃河流域9省（區）水資源生態補償標準

黃河流域長期處于水資源赤字狀態（表4），為水資源生態補償主體。2010—2021年，黃河流域水資源生態補償標準支付范圍為1599.79億～3384.38億元，年均2432.94億元。從年際變化角度看，2010—2021年黃河流域水資源生態補償標準先升后降。從空間角度看（圖2），黃河流域水資源生態補償主體集中在黃河下游，補償客體集中在黃河上游。

2010—2021年黃河流域年支付金額占GDP比重為0.56%～1.74%，總體來說較為合理。具體來說，各支付主體的年支付額度占GDP比重為0.06%～5.61%，各省（區）的年占比差距較大，其中年均占比最高的是河南，為4.25%，陜西年占比最小，為0.87%?？傮w來看，支付金額對支付主體本身經濟發展影響較小，進行水資源的生態補償具有一定現實性和可操作性。

3.1.3黃河流域9省（區）水資源生態補償標準和主客體身份的年際變化

借鑒前人研究，將黃河流域9?。▍^）分為單純支付區、單純受償區和既是支付區又是受償區［26］（表5）。

山東、河南、山西和寧夏為單純支付區，始終為補償主體，補償標準呈先上升后下降的趨勢。青海、四川為單純受償區，始終為補償客體，年際變化基本一致，但補償標準差異較大。青海和四川總受償額分別為12420.77億、7571.64億元。內蒙古、陜西和甘肅既是支付區又是受償區。內蒙古、陜西和甘肅主客體身份并存，大部分年份屬于水資源生態補償主體，但部分年份受降水較多的影響下成為補償客體。內蒙古在2013、2021年為補償客體，甘肅省2020年為補償客體，陜西省2011、2021年成為補償客體。

3.2影響因素分析

3.2.1因子探測器

運用ArcGIS自然斷點法將指標劃分為5個等級，然后采用地理探測器因子探測部分計算指標q值（表6）。各因子解釋力排序為水資源壓力指數（X2）＞水足跡（X1）＞生活用水量（X3）＞人口規模（X5）＞農林牧漁產值（X7）＞工業產值（X6）＞科技水平（X8）＞生態用水量（X4）。

水資源壓力指數反映了各?。▍^）的水足跡消耗對可利用水資源的占用情況，體現了人類生產生活過程對水資源所產生的負荷及區域水資源的相對稀缺程度。水資源條件差的地區，難以滿足本地區社會經濟發展所需水資源，進而更多占用流域內其他省區水資源，從而需要對被占用省份提供較多生態補償。

3.2.2交互探測器

交互探測器用于識別不同因子之間的交互作用，即評估2個因子共同作用時對因變量的解釋力是增加還是減弱，或這些因子對Y的影響是相互獨立的［27］。結合因子分析結果，黃河流域水資源生態補償標準的空間差異是多個因子共同作用的結果。對8個因子進行兩兩交互探測結果可知（圖3），各因子交互后q值為0.9486～0.9999，平均值0.9766。與其他影響因子交互之后解釋力較強的為生態用水量（X4）和水資源壓力指數（X2）。其中交互作用最高的是農林牧漁產值（X7）和生態用水量（X4）、生活用水量（X3）和生態用水量（X4），均為雙因子增強，即交互作用之后比因子本身的影響力更強。根據交互探測器的判斷條件可得出各因子交互后均為雙因子增強，說明各交互因子組成的21組均對黃河流域水資源生態補償的交互影響為增強關系，即雙因子的交互作用均大于單因子的影響。

4討論

4.1黃河流域水資源生態補償標準和主客體身份存在動態變化

總體來看，黃河流域處于水資源赤字狀態，始終為補償主體，水資源生態補償標準表現為先升后降。這與前人研究基本一致［10］。2016年補償標準最高，達3384.38億元。原因在于該年份黃河流域水足跡較高，而可利用水資源量較低，僅高于2015年，為4521.30億m3，水資源赤字較大，加劇了水資源壓力。2021年補償標準最低，僅為1599.79億元。2010—2021年黃河流域水資源生態補償標準年均為2432.94億元。與前人計算的2011—2020年年均補償額（1772.51億元）差距較大［10］，主要原因在于所采用的單位水資源價格不同，且本研究涵蓋農產品種類較多，且本研究未涉及虛擬水貿易。

黃河流域始終為水資源生態補償主體，但部分?。▍^）在個別年份存在著主客體身份變化。這與前人研究一致［26］，即各?。▍^）可分為單純支付區、單純受償區和既是支付區又是受償區。山東、河南、山西和寧夏為單純支付區，青海、四川為單純受償區，內蒙古、陜西和甘肅既是支付區又是受償區。山東和河南同處缺水黃河下游，且為農業大省、經濟和人口大省，總體水足跡高。山西位于黃河中游，為嚴重缺水省份，人均水資源量僅597.41m3。而寧夏干燥少雨，本底水資源少，水資源匱乏，難以滿足自身社會經濟發展需要，故極大依賴黃河水供給［10］。青海作為三江源地區，淡水資源較多，為黃河提供49%徑流量［28］。四川水資源豐富，能夠實現區域內水資源的自循環［29］。甘肅2020年可利用水資源量較多，約408億m3，高于水足跡消耗，成為補償客體。內蒙古水資源短缺且空間分配不均，為補償主體，但2013、2021年可利用水資源豐富，為補償客體。陜西深處內陸腹地，降水較少，但在2011、2021年極端降水較多，補給了地表水資源，可利用水資源量大幅增加，足以供給本地水消耗，減少了對流域內其他地區水資源的占用，成為補償客體。

4.2黃河流域生態補償標準空間差異較大

黃河流域各?。▍^）水資源生態補償標準空間差異較大。其中黃河流域生態補償支付省份（區）集中在黃河中下游地區，尤其是下游的山東和河南，受償省份（區）則為上游的青海和四川。黃河流域中下游大多經濟發展較快，人口眾多且水資源供需矛盾嚴重［30］。黃河上游地區可以實現水資源的自循環［29］，且工農業生產消耗水足跡相對較少，所以為生態補償客體。進行水資源生態補償不僅可以促進保護上游水源，保障下游水資源的穩定供應，還有利于保障黃河流域的經濟穩定發展。

4.3水資源壓力指數是水資源生態補償標準空間分布的主導因素

對水資源生態補償解釋力最高的為水資源壓力指數，q值為0.9826，是所有因子中解釋力最強的，且通過0.01顯著性檢驗，說明可供給水資源量對地區生產生活具有極大影響力，是影響水資源生態補償的重要因素。水資源豐富省份，水資源能夠保障自身消耗，所以生態補償標準一般較低，而水資源缺乏省份，水資源供需矛盾大，對其他省份水資源占用大，需要支付較高生態補償金額［8］。研究結果與前人研究一致［10］，山東、河南等缺水省份對其他地區水資源的占用責任較大，需要向其他省份支付更多補償金額。以往學者也從生態資源稟賦角度［15］探討了區域自身自然條件對生態補償標準的重要性，所以黃河流域中下游地區亟需采取措施緩解水資源供需矛盾以達到高質量和綠色發展。

5結論與建議

5.1結論

本研究基于水足跡視角計算了黃河流域水資源生態補償標準，通過地理探測器分析了影響補償標準空間差異的影響因素。從時間角度看，2010—2021年黃河流域生態補償標準先上升后下降，始終保持生態補償主體身份，山東、河南、山西和寧夏始終為補償主體，四川和青海始終為補償客體，而內蒙古、陜西和甘肅存在著主客體身份變化；從空間角度看，黃河流域水資源生態補償標準集中在黃河流域中下游地區。黃河流域水資源生態補償標準空間差異的影響因素分析方面，因子探測表明，水資源壓力指數是解釋力最強的影響因子。交互探測表明，黃河流域水資源生態補償標準的空間差異是多個因子共同作用的結果，各因子之間的交互作用均大于單因子的影響，生態用水量和水資源壓力指數與其他因素的交互作用影響最大。

5.2建議

從水足跡角度看，應致力于提高水資源利用效率，降低水足跡消耗。尤其是黃河中下游缺水省份，應積極發展新型節水農業，推進高耗水工業轉型升級，提高污水處理技術，提高水資源利用效率，降低水足跡消耗。另外，黃河流域應積極實施虛擬水貿易戰略，增加工農業產品虛擬水貿易進口，以緩解產品生產對本地水資源的壓力。

從生態補償角度看，應逐步完善黃河流域水資源生態補償機制，規范流域中下游地區的補償行為，保障上游生態補償資金落實到位。一是根據“誰受益，誰補償”原則，考慮補償主體經濟發展水平和耗水情況，設置符合流域補償實際情況的補償標準。結合補償客體經濟發展水平來說，青海經濟發展水平相對較低，且屬于黃河發源地，亟需生態保護，應優先考慮青海的生態補償，如設立針對三江源等重要水源涵養區的補償專項資金。二是政府應積極支持低消耗低污染產業、現代科技服務業發展，擴大對產業結構調整、退耕還林、節水減排等方面的補償，讓其切身感受到保護水資源生態環境帶來的益處。三是要加強全過程監管和定期評估，保障生態補償順利實施，強化基礎設施和生態環境治理補償力度，使居民能切實體會到生態保護帶來的補償，進而調動公眾對保護流域水生態環境的積極性，吸引社會各界的力量對政府與企業等補償主體形成有效監督。