渾河流域森林生態補償標準測算

蔣毓琪, 陳 珂, 朱少英, 陳同峰, 封 碩

(1.沈陽農業大學 經濟管理學院， 遼寧 沈陽110866； 2.山西大同大學 商學院， 山西 大同 037009)

近年來，中國經濟發展與生態環境之間的矛盾已成為人口資源環境可持續發展的瓶頸，主要表現為資源約束趨緊，環境污染嚴重，生態系統退化。2015年9月21日，中共中央、國務院發布《生態文明體制改革總體方案》中第32條指出，鼓勵各地區開展跨地區生態補償及流域生態補償試點，這為流域生態補償指明了方向。流域生態補償將成為矯正流域內區域間利益分享機制、協調區域間損益關系，使利益相關者利用、保護和改善生態系統服務的行為外部效應內部化的有效手段。

流域生態服務功能是生態補償的基礎，生態補償是完善生態服務功能的保證。生態系統服務(ecosystem services)指人類社會借助生態系統的結構與功能直接或間接獲取自身發展所需的支持產品和服務[1]。同時，在此過程中所產生的維持人類賴以生存的效用，就是所謂的“生態系統服務功能”[2]。生態系統服務功能在經濟社會可持續發展中發揮著重要作用，其補償標準測算成為學術界廣泛關注的焦點。現階段，流域生態補償標準測算大致可歸結為3種：①從投入成本看，通過測算生態環境總成本來確定。蔡邦成等[3]從工程投資和機會成本的角度，通過生態系統服務價值評價，計算出生態服務效益，提出了根據生態服務效益分擔生態建設成本的補償標準分析思路。②從生態系統服務價值角度確定補償標準。白楊與歐陽志云以海河流域為例，利用市場價值法、影子工程法等，定量評價了森林生態系統服務功能的經濟價值，為流域生態補償提供了依據[4]。③從補償意愿看，通過問卷實地調查形式，詢問居民的最大支付意愿金額或最低受償意愿金額來確定生態補償標準[5-6]。Brouwer[7]認為，傳統的補償標準測算方法以靜態評估為主，不能動態地測算生態功能價值，他在環境價值轉移的研究現狀和潛在應用價值的基礎上，提出了合理的研究路徑與方法。由于流域生態系統提供的“服務功能”是動態的，其價值在空間范圍通過某種媒介發生流動、傳遞。這就意味著某一特定區域提供的生態服務價值發生空間轉移，對其他區域產生不同層次、不同大小的效用[8-9]。Troy[10]以美國3個州為例，借助GIS工具，對生態服務價值的空間差異性分布及空間轉移進行了分析。范小杉[11]以北京市門頭溝區森林植被對城區凈化大氣、防風固沙生態服務功能較為典型，通過構建生態資產空間轉移評價技術模型，能夠對向城區流轉的生態資產進行評價。有些學者[12]選取渭干河流域為研究對象，借助GIS平臺，測算出流域上游向下游地區空間轉移的生態服務價值。陳江龍[13]以南京市為例，根據保護型的主功能區對開發區提供的生態系統服務價值，計算出各保護區所得補償金比例。呂志賢[14]運用主成分分析法，通過選取相關經濟指標確定湘江流域生態補償系數，為制定生態補償標準提供理論依據。從已有成果來看，大多數研究集中于整個流域生態系統補償，針對流域某一具體生態系統補償以及圍繞生態服務價值的補償標準動態測算的定量研究還很少。為此，本研究以流域森林生態補償為研究對象，首先對森林生態系統服務功能價值由全國范圍調整到某個區域范圍，然后測算出渾河上游向下游流轉的生態服務價值，利用主成分分析法確定下游地區經濟發展的影響因子，確定生態補償系數，最后測算下游補償標準。

1 數據來源與研究方法

1.1 研究區概況

渾河是遼河上游的重要支流，發源于遼寧省撫順市清原縣，從東北向西南分別流經沈陽市、遼陽市、鞍山市和營口市等中部城市群，最后流入遼東灣，全長415 km，流域總面積為11 480 km2。渾河流域上游是指大伙房水庫以上山區段，主要涉及撫順市清原縣、新賓縣和撫順縣，下游地區包括沈陽市、遼中縣、燈塔市、遼陽縣、臺安縣、海城市、大洼縣與大石橋市等市縣。近年來，流域上游地區將生態環境建設、生態公益林管護放在突出位置，在科學合理經營現有森林資源的基礎上，大面積營造人工林。這些措施豐富了森林資源，使上游地區森林面積為6.95×105hm2，森林覆蓋率高達66.50%，而且人均占有森林面積為0.97 hm2，但經濟發展緩慢，GDP總量為332.47億元，年人均收入僅為7 883元；而下游經濟一體化程度高、傳統工業發達、人口密集，主要以發展經濟為主，GDP總量為6 316.83億元，年人均收入為16 045元，約為上游地區的2倍，但森林面積為4.37×105hm2，森林覆蓋率僅為20.18%。顯然，上下游地區經濟發展失衡。上游森林生態系統的涵養水源、保持水土與凈化水質等功能增強，為下游地區經濟發展提供了保障，但自身發展卻受到限制，導致經濟發展與生態建設之間的矛盾日益突出。

1.2 流域森林生態服務功能流轉類型的界定

在國內外學者對生態服務功能流轉類型界定的基礎上[15-16]，可知生態系統不同服務功能的流轉范圍、影響因素與流轉特征。流域森林資源作為生態服務功能間轉移的載體，其涵養水源(凈化水質、調節水量)與保持水土功能不僅發生轉移，而且隨著區域間空間距離增大而遞減。本文將流域森林生態服務功能界定為涵養水源(凈化水質、調節水量)與保持水土。

1.3 數據來源

所用社會經濟數據來源于《遼寧統計年鑒(2013年)》與《遼寧省2013年國民經濟和社會發展統計公報》，流域森林面積主要從2013年遼寧省土地利用現狀矢量圖中地類圖斑(DLTB)提取，而不同森林類型面積數據來源于相關文獻。

1.4 研究方法

1.4.1 流域上游森林生態服務空間轉移價值 渾河流域上游與下游森林植被類型為櫟樹、落葉松、紅松、油松、椴樹、楊樹、杉木和針葉混交林(表1)，其不同森林類型單位面積生態服務價值(表2)。

表1 渾河流域森林資源現狀 104 hm2

注：數據來源于清原縣、新賓縣與撫順縣的森林資源數據采用步長千與林楓的研究成果[17-19]；沈陽市、遼中縣、燈塔市、遼陽縣、臺安縣、海城市、大石橋市與大洼縣的森林資源數據來自王文權[20]的研究成果。

表2中國不同森林類型單位面積生態服務價值萬元/hm2

森林類型涵養水源價值水量調節價值凈化水質價值保持水土價值單位面積總價值櫟類林0.760.570.261.59落葉松0.870.580.261.71紅 松0.870.580.261.71油 松0.870.550.261.68椴 樹0.760.510.281.55楊 樹0.750.430.281.46云 杉0.730.630.261.62闊葉混交林0.760.630.271.66合 計7.135.262.4114.8平 均0.790.580.271.64

注：櫟類林、楊樹、杉木、闊葉混交林的數據來自白楊、歐陽志云等的研究成果[21]，落葉松、紅松、油松、椴樹的數據均來自張志旭[22]的研究成果。

由于清原縣、新賓縣和撫順縣的森林資源的氣溫、日照、降雨等自然因素以及立地條件差異較小，借鑒林楓對新賓縣不同森林類型生物量的測算結果[19]，參考方精云等[23]確定生物量與凈初級生產力之間的函數關系，計算出渾河流域上游地區與沈陽城市段森林資源的凈初級生產力，再進一步確定調整系數[24]，得到生態系統服務總價值，可表示為：

(1)

式中：V——森林生態服務價值；i——森林生態服務功能類型；j——森林類型；Sj——第j類森林面積；Eij——第j類森林提供的第 類生態服務價值；Ki——功能性調整系數。

康弗斯[25]于1949年提出斷裂點概念及計算方法，本研究借助斷裂點模型計算出上游地區生態服務價值的流轉半徑，通過借助ArcGIS 9.3的Intersect功能，確定上游地區分別對沈陽城市段的流轉面積，測算2010—2014年上游地區向沈陽城市段空間流轉的森林生態服務價值，可表示為：

(2)

式中：Vij——從上游地區到下游轉移的生態服務價值總量；Dij——上游地區核心點與下游地區核心點間的距離；S——轉移的生態服務輻射面積；Pij——上游地區向下游地區生態服務流轉的影響因子，由于受森林等介質的影響，一般取值為0.6[26]。

1.4.2 流域森林生態服務價值補償標準

(1) 流域森林生態補償系數的影響因子。渾河流域上游地區保護森林生態環境促進了下游地區經濟發展，主要表現為經濟發展速度加快、經濟效益提高、經濟運行質量提升與人均經濟成果占有量增加[27]。本文從總量和均量角度來選取代表下游各市縣森林生態補償的經濟因素：人口數X1(萬人)、人均收入X2(元)、人均第二產業增加值X3(萬元)、社會消費品零售總額X4(億元)、社會固定資產投資額X5(億元)。隨著人們對森林生態服務價值認知程度的提升，補償意愿也成為流域森林生態補償的重要因影響因素。依據恩格爾系數與羅吉斯生長曲線，本文測算出下游各市縣的森林生態補償意愿值X[28](公式3)。

Wi=1/〔1+e-(1/Eni-3)〕

(3)

式中：Wi——流域下游各市縣對森林生態服務價值的支付意愿值；En——下游各市縣的恩格爾系數； e——自然對數的底數。

在下游生態補償范圍內的各市縣社會經濟發展指標進行對比分析基礎上(表3)，本文利用數理統計中主成分分析法，篩選出主要指標，確定森林生態補償系數的影響因素。

表3 下游地區經濟發展狀況

運用SPPS 17.0統計軟件對渾河流域下游各市縣森林生態服務價值補償系數的影響因子進行主成分分析，得到一個貢獻率為92.388%的主成分(表4)。

表4結果說明這一主成分基本可以衡量渾河流域下游各市縣森林生態服務價值的補償能力與補償意愿。本文選擇人口數、人均收入、人均第二產業增加值、社會消費品零售總額、社會固定資產投資額與森林生態補償意愿值6個指標作為測算下游森林生態補償系數的影響因子(表5)。

表4 研究區森林生態補償系數影響因子的主成分貢獻率

表5 研究區森林生態補償系數影響因子的主因子矩陣

(2) 流域森林生態補償系數。生態補償系數是衡量在當前社會經濟發展水平下，居民對生態服務功能的付費標準系數[29]，流域森林生態補償系數在文中被解釋為下游各市縣承擔上游森林生態服務空間轉移價值的補償金額比例。本文以人口數、人均收入、人均第二產業增加值、社會消費品零售總額、社會固定資產投資額與森林生態補償意愿值6個影響因子為參考指標，下游各市縣流域森林生態補償系數的影響因子分別與下游總體水平相比，得出流域森林生態補償系數，計算公式為：

(4)

式中：εi——森林生態補償系數；i——下游地區各市縣；j——補償系數的影響因子；Qij——i市/縣的第j補償系數的影響因子值；Q總j——下游各市縣第 補償系數的影響因子值；

(3) 流域森林生態補償金額。流域森林生態環境作為一種跨界流動的公共資源，上游地區自身社會經濟發展由于承擔著森林生態環境保護重任而受到嚴格限制，通過空間流轉形式為下游地區提供了生態服務價值，對下游地區社會經濟發展產生正外部性。按照“誰受益誰補償”的原則，下游各市縣有責任、有義務對上游森林生態環境保護與建設進行“付費”。流域森林生態補償成為解決森林生態服務功能“部效益內部化，協調流域內區域間利益分享機制的有效手段，其中，流域森林生態補償標準的合理測算是確定生態補償量的關鍵。

渾河流域森林生態補償是下游地區對上游地區森林生態服務功能空間轉移外溢效益進行經濟補償。下游各市縣得到的生態服務功能空間轉移價值不同，所在總體社會經濟發展水平中承擔支付補償金額系數存在差異。按照李芬與李文華的研究結果，流域森林生態補償標準為森林生態系統服務價值與補償系數的乘積[30]，計算公式為：

Yi=Vi·εi

(5)

式中：Yi——森林生態補償標準；Vi——森林生態服務空間轉移價值；εi——森林生態補償系數。

2 結果與分析

2.1 渾河流域上游森林生態服務空間流轉價值測算

通過公式(1)得到生態系統服務總價值，結果詳見表6。利用公式(2)得出上游地區向沈陽城市段空間流轉的森林生態服務價值量(表7)。從表7可以看出，與下游其他市縣相比，距離上游地區最近的沈陽市得到上游森林生態服務空間流轉價值最高，總量為11.94億元，而距離上游地區較遠的大洼縣得到森林生態服務功能流轉價值量最少為0.93億元。總體來看，下游各市縣從上游地區得到的森林生態服務價值量隨著空間距離的增大呈遞減規律。

表6渾河流域生態服務總價值億元/hm2

流經區域涵養水源價值凈化水質價值水量調節價值保持水土價值總價值上游地區清原縣15.9722.547.2945.80新賓縣16.7923.107.6247.51撫順縣6.428.952.9318.30小計39.1854.5917.84111.61下游地區沈陽市4.076.412.1012.58遼中縣1.201.850.613.66燈塔市1.131.600.523.25遼陽縣7.9311.533.6023.06臺安縣2.293.505.3111.10海城市7.988.652.7119.34大石橋市3.545.211.6110.36大洼縣0.430.650.211.29小計28.5739.4016.6784.64

表7 渾河流域上游向下游流轉的森林生態服務價值 億元

2.2 流域下游地區森林生態補償系數

利用公式(4)得出流域下游地區森林生態補償系數(表8)。流域森林生態補償以森林生態服務空間轉移價值為基礎，森林生態補償系數應與森林生態服務空間流轉價值呈正相關關系。沈陽市作為下游地區森林生態補償系數最大的城市，說明沈陽市得到上游森林生態服務空間流轉價值最多。燈塔市、遼陽縣與臺安縣獲得上游森林生態服務空間流轉價值高于海城市、大石橋市與大洼縣，但森林生態補償系數低于后者，其原因在于受補償系數所選因子影響。例如，遼陽縣、臺安縣的社會消費品零售總額低于海城市、大石橋市，燈塔市、遼陽縣的社會固定資產投資額低于海城市、大洼縣與大石橋市。影響因子選取是確定流域森林補償系數發揮著重要作用。

表8 下游地區森林生態補償系數 %

2.3 流域下游地區森林生態補償標準測算

利用公式(5)得出流域下游地區森林生態補償標準(表9)。根據表9，與下游其他市縣相比，沈陽市森林生態補償標準最高，為4.12億元；大洼縣最低，為0.07億元。總體來看，下游各市縣森林生態補償標準由于得到上游空間轉移生態服務價值不同存在差異，大致呈現出“得到空間流轉價值越多，補償標準越高”的特點。

表9 下游地區生態補償標準 億元

3 討論與結論

3.1 討 論

(1) 森林資源受降水、氣溫、熱量與地形地貌等自然條件影響，不同樹種的林齡、混合度、冠層、高度等存在差異性對其森林生態服務價值產生重要影響，由于所獲數據有限，很難做到全面研究，今后仍需進一步探討。

(2) 下游各行政區之間生態服務功能存在交互作用效應，其價值也可能發生轉移，本文從流域上游森林生態服務價值對下游空間轉移進行了分析，下游各行政區的生態服務價值轉移模型建立還有待深入研究，以便提高空間流轉價值測算的適用性。

(3) 在流域森林生態補償系數測算過程中，主要選擇了反映下游地區補償能力的社會經濟發展指標，而補償意愿因素在生態補償系數測算中發揮著重要作用。哪些具體指標能夠反映生態補償支付意愿仍需分析，以使補償系數測算更加合理。

(4) 目前，中國流域生態補償資金來源于依靠政府縱向財政轉移支付，存在補償標準較低、補償方式單一、補償主體范圍較小等生態補償問題。大多數研究成果靜態地從直接成本法、機會成本法與支付意愿法測算補償標準，很難反映流域上游森林生態服務的外溢價值，即空間流轉價值。本文以渾河上游森林生態服務空間轉移價值為依據，動態地測算出下游各市縣向上游地區橫向森林生態補償標準，拓寬了生態補償渠道，提高了補償標準。

3.2 結 論

(1) 渾河流域森林生態服務價值轉移量隨著距離上游地區空間距離增加而減少，與“距離衰減原理”相一致，其中，沈陽市得到空間流轉價值最高為11.94億元，大洼縣得到空間流轉價值最低為0.93億元。

(2) 渾河流域森林生態補償系數作為下游各市縣向上游地區的“付費標準”系數，受補償能力與補償意愿兩方面影響，沈陽市生態補償系數最高為34.47%，遼陽縣生態補償系數最低為6.23%。

(3) 渾河流域森林生態補償標準是下游各市縣得到上游空間轉移的生態服務價值并向其應支付的補償金額，其中，沈陽市生態補償標準最高為4.12億元/a，大洼縣生態補償系數最低為0.07億元/a。流域下游各市縣的森林生態補償標準與得到上游空間流轉的森林生態服務價值量隨著空間距離增加呈“遞減”規律相一致。