赤水市生態系統生產總值核算研究

廖 薇，劉延惠，曾亞軍，周 華，羅 揚

（1.貴州大學，貴陽550025；2.貴州省林業科學研究院，貴陽550005）

生態系統及生物圈是地球的生命支持系統，為人類生存與發展提供了物質基礎，生態系統不僅為人類提供了生活與生產所必需的木材、糧食、水電資源等，而且生態系統的產品與服務功能也是人類生存與發展基礎[1]。但在社會經濟發展過程中，資源過度開發、土地利用不合理、大規模工程建設、環境污染等使生態系統遭到破壞[2]，并由此引發了一系列生態環境問題，成為了影響社會經濟可持續發展和人類生存環境的主要威脅[3]。

Daily等[4]首次提出了生態系統服務功能的定義：生態系統服務功能是指生態系統與生態過程所形成及所維持的人類賴以生存的自然環境條件與效用。在此之后Costanza等[5]提出生態系統服務功能評估與生態系統核算方法，并對全球生態系統服務功能價值進行了評價。黨的十八大明確提出要把資源、環境、生態納入經濟社會發展評價體系，大力推進生態文明建設。因此，迫切需要建立一套科學的核算方法和體系來體現生態文明建設的進展與成效。我國學者歐陽志云提出了“生態系統生產總值（Gross Ecosystem Product，GEP）”這一概念，旨在建立一套與國內生產總值（Gross Domestic Product，GDP）相對應的、能夠衡量生態良好的統計與核算體系[6]。通過計算自然生態系統（森林、草原、沙漠、濕地等）及人工生態系統（農田、牧場、水產養殖場等）的GEP，與現行統計的GDP相比，來衡量和評價生態系統的功能和狀況。此后許多學者對國有林場、水資源生態系統等不同區域的GEP進行了核算[7-8]，以及云南、徐州、四川甘孜藏族自治州等不同地區的GEP進行了核算[9-11]。

1 研究區概況

赤水市為貴州省縣級市，由遵義市代管，位于貴州省西北部，赤水河中下游[12]，地處東經105°36′至 106°14′，北緯 28°15′至 45′之間，東南與貴州習水縣接壤，西北分別與四川省古藺、敘永、合江三縣交界。國土總面積1 801km2，轄11鎮3鄉3街道，總人口31.61萬。

赤水是中國丹霞世界自然遺產地之一，擁有全國唯一以行政區劃名稱命名的國家級風景名勝區和國家地質公園[13]。赤水市降雨資源較豐富、相對濕度較大，多年均降水量1 195.7 mm，多年均蒸發量為1 084.6 mm[14]。境內水資源豐富，共有6座水庫，總庫容達4 614.87 m3，水資源總量8.869億m3。赤水市森林面積為1 377.06 km2，森林覆蓋度82.85%，主要為原生闊葉林與竹類人工林，竹林面積占森林面積的54.12%，竹類人工林以楠竹、雜竹為主。赤水市生物多樣性極其豐富，境內初步查明物種有2 500種，現存有紅豆杉、銀杏、桫欏等珍稀植物和達氏鱘、中華鱘等珍稀魚類。

赤水是中國“十大竹鄉”，建有目前全球工藝技術最先進的年產30萬t生活原紙和紙制品項目。竹產業是赤水市的主要經濟產業之一[15-16]。

赤水市有森林、灌叢、草地、濕地、農田等生態系統，根據土地利用數據結合最新高分辨率遙感影像得出赤水市各生態系統面積與空間分布（表1、圖1）。

表1 赤水市生態系統類型及面積

圖1 赤水市生態系統分布

2 數據來源與核算

本文以赤水市為研究對象，利用2015年土地利用數據和最新的森林資源二類調查數據，結合最新高分辨率遙感影像，對赤水市自然生態系統進行分類，通過建立符合赤水市生態特征的GEP核算指標體系，采取文獻查閱法、市場價值法、影子價格法、替代成本法、旅行費用法等多種方法，分別核算各種類型農產品、林產品、漁業產品、畜牧業、水資源、生態能源和其他產品等方面生態系統產品提供價值，土壤保持、涵養水源、固碳釋氧、凈化大氣、調節氣候、洪水調蓄、凈化水質等8個方面調節服務功能價值以及文化服務功能價值，最終核算出赤水市2016年的生態系統生產總值。

2.1 數據來源

生態系統類型數據采用2015年土地利用數據，來源于赤水市國土局；產品統計數據和旅游收入數據來源于赤水市統計局、林業局、水務局、旅游局等相關部門；氣象監測數據和污染物監測數據由赤水市氣象局和環保局提供。

2.2 研究方法

本研究針對各項功能分別采取市場價值法、影子工程法、替代成本法等不同方法（表2）進行評價。

表2 生態系統生產總值指標評價方法

2.2.1 產品提供價值核算

產品提供價值是指人類從生態系統獲取的各種產品。本文核算的產品有：農業產品、林業產品、畜牧業產品、漁業產品、水資源、生態能源和其他產品。運用市場價值法進行核算。

式中：Vp為產品提供功能價值（元）；Ei為第i種產品的產量（t）；Pi為第i種產品的單價（元/t）。

2.2.2 水源涵養價值核算

水源涵養功能是生態系統通過林冠層、枯落物層、根系和土壤層攔截滯蓄降水，增強土壤下滲、蓄積，從而有效涵養土壤水分、緩和地表徑流和補充地下水、調節河川流量的功能。本文選用水源涵養量，作為水源涵養功能的評價指標。通過水量平衡方程（The Water Balance Equation）計算水源涵養量。運用影子工程法，以水庫建造成本來進行水源涵養的價值的核算。

式中，Qw為水源涵養量（m3/a）；Pi為降雨量（mm）；Ri為暴雨徑流量（mm）；ETi為蒸散發量（mm）；Ai為i類生態系統的面積（m2）；i為研究區第i類生態系統類型；j為研究區生態系統類型數；Vw為水源涵養服務的價值（元/a）；Pw為水庫單位庫容的工程造價（元/m3）。

水庫單位庫容的工程造價為8.26元/m3[17]。

2.2.3 土壤保持價值

土壤保持功能是生態系統（如森林、草地等）通過林冠層、枯落物、根系等各個層次消減雨水的侵蝕能量，增加土壤抗蝕性從而減輕土壤侵蝕，減少土壤流失，保持土壤的功能。選用土壤保持量，即通過生態系統減少的土壤侵蝕量（潛在土壤侵蝕量與實際土壤侵蝕量的差值），作為生態系統土壤保持功能的評價指標。通過通用水土流失方程（Universal Soil Loss Equation，USLE）計算土壤保持量。運用替代成本法，以減少泥沙淤積和減少面源污染兩方面價值之和來進行土壤保持功能的價值核算。

其中，減少泥沙淤積的價值為：

式中Vs1為減少泥沙淤積價值（元/a）；λ為泥沙淤積系數；As為土壤保持量（t/a）；ρ為土壤容重（t/a）；Ps為水庫清淤工程費用（元/a）。

式中，Vb為減少面源污染值（元/a）；Ac為土壤保持量（t/a）ci為土壤中N、P的純含量（%）；pi為環境工程降解成本（元/t）。

赤水市土壤容重為1.305 t/m3，水庫清淤成本為18.24元/m3；土壤中N含量取值0.370%，P含量取值0.108%，N、P環境降解成本分別為1 750元/t、2 800元/t。

2.2.4 洪水調蓄價值

洪水調蓄功能是指濕地生態系統（湖泊、沼澤、河流）具有特殊的水文物理性質，具有強大的蓄水功能。赤水市以水庫為主發揮洪水調蓄服務功能，因此本文選取水庫的可調蓄洪水量作為濕地生態系統洪水調蓄服務的功能量。運用影子工程法，通過建設水庫時的費用成本進行洪水調蓄價值的核算。

式中，Vt為洪水調蓄價值（元/a）；Cr為水庫洪水調蓄能力（萬m3/a）；Pw為水庫單位庫容的工程造價（元/m3）。

2.2.5 大氣凈化價值

空氣凈化功能是綠色植物在其抗生范圍內通過葉片上的氣孔和枝條上的皮孔吸收空氣中的有害物質，在體內通過氧化還原過程轉化為無毒物質；同時能依靠其表面特殊的生理結構（如絨毛、油脂和其他粘性物質），對空氣粉塵具有良好的阻滯、過濾和吸附作用，從而能有效凈化空氣，改善大氣環境。本文選用生態系統吸收二氧化硫、氮氧化物、阻滯吸收粉塵等指標對生態系統凈化空氣的能力進行核算。采用防治費用法，以排放二氧化硫、氮氧化物和工業粉塵的治理成本來估算大氣凈化的價值。

式中：Qap為生態系統大氣凈化量（t）；Qij為第i類生態系統第j種大氣污染物的單位面積凈化量（t·km-2·a-1）；i為生態系統類型，無量綱；j為大氣污染物類別，無量綱；Ai為第i類生態系統類型面積（km2）。Aap為大氣凈化價值，ci為不同種類大氣污染物處理成本。

林地對SO2的吸收能力為26.30t/km2·a，對NOx的吸收能力為0.76t/km2·a，滯塵能力為3 549.66t/km2·a；灌叢對SO2的吸收能力為 8.66t/km2·a，對NOx的吸收能力為0.46t/km2·a，滯塵能力為282.69t/km2·a；草地對 SO2的吸收能力為 0.42t/km2·a，對NOx的吸收能力為0.06t/km2·a，滯塵能力為47.63t/km2·a。赤水市生態系統年吸收SO2量、NOx量、滯塵量為別為3.71萬t、0.11萬t、495.63萬t，SO2、NOx、粉塵治理成本為別為1 260元/t、1 260元/t、150元/t[18]。

2.2.6 水質凈化價值

水質凈化功能是指水環境通過一系列物理和生化過程對進入其中的污染物進行吸附、轉化以及生物吸收等，使水體生態功能部分或完全恢復至初始狀態的能力。本文選用濕地生態系統吸收COD、氨氮、總磷等指標核算生態系統凈化水質的能力。采用防治費用法，以排放COD、氨氮和總磷的治理成本對赤水市生態系統水質凈化的價值進行核算。

Qwp為生態系統水質化量（t·a-1）；Qi為第i類水質污染物的單位面積凈化量（t·km-2·a-1），A為濕地面積（km2）；i為污染物類別，無量綱；Vpw為水質凈化價值（元/a）；ci為不同種類水質污染物處理成本（元/a）。

濕地生態系統對COD、總氮、總磷的凈化量分 別 為 110.43t/km2、 8.56t/km2、 8.56t/km2[19-20]，COD、總氮、總磷治理成本為別為1 400元/t、1 750元/t、2 800元/t。

2.2.7 固碳釋氧價值

固碳釋氧功能指綠色植物通過光合作用吸收大氣中的二氧化碳，轉化為葡萄糖等碳水化合物，以有機碳的形式固定在植物體內或土壤中，并釋放出氧氣的功能。本文選用固碳量和釋氧量作為生態系統固碳釋氧功能的評價指標。采用造林成本法和工業制氧成本法，對生態系統固碳價值和釋氧價值進行核算，最后得到生態系統固碳釋氧價值。

式中，Vg為固碳釋氧價值（元/a）；Qc為固碳量（t/a）；Pc為固碳成本（元/t）；Qo為釋氧量（t/a）；Po為氧氣生產成本（元/t）。

固碳成本為352.93元/t，氧氣生產成本為400元/t[21-23]。

2.2.8 氣候調節價值

氣候調節功能是指生態系統通過蒸騰作用與光合作用、水面蒸發過程降低氣溫、減少氣溫變化范圍、增加空氣濕度，從而改善人居環境舒適程度的生態效應。本文選用生態系統降溫增濕消耗的能量作為生態系統氣候調節功能的評價指標。采用替代成本法，以用電量和電價對氣候調節的價值進行核算。

式中，Q為生態系統蒸騰蒸發消耗的能量（kwh）；GPP為不同生態系統類型單位面積蒸騰消耗的熱量（kJ·m-2·d-1）；S為第i種生態系統類型面積（m2）；R為空調能效比：3.0；d為空調開放天數（天）；i為研究區不同生態系統類型；EQ為水面蒸發量（m3）；q為揮發潛熱，取2 453.2J/g；γ為加濕器將1m3水轉化為蒸汽的耗電量（kWh），取120。V為氣候調節價值（元/a）；p為電價（元/kWh）。

單位面積林地、灌叢、草地蒸騰吸熱量為2 837.27kj·m-2·d-1、1 300.95kj·m-2·d-1、969.83kj·m-2·d-1[24-25]。

2.2.9 病蟲害控制價值

群落通過提高物種多樣性水平增加天敵而降低植食性昆蟲的種群數量，達到病蟲害控制的目的。本文選用森林病蟲害控制面積作為病蟲害控制功能的評價指標。采用防治費用法，用發生病蟲害后自愈的面積和人工防治病蟲害的成本對生態系統病蟲害控制價值進行核算。

式中，Vf為森林病蟲害控制價值（元/a）；FS為天然林面積（km2）。γ1為人工林病蟲害發生率（%）；γ2為天然林病蟲害發生率（%）；FP為單位面積森林病蟲害防治費用（元/km2·a）。

單位面積森林病蟲害防治成本為450 000元/km2·a[26]。

2.2.10 文化服務功能價值

生態系統的文化功能是指人們通過精神感受、知識獲取、主觀印象、消遣娛樂和美學體驗從生態系統中獲得的非物質利益。本文選用區域內自然景觀的年旅游總人次作為文化服務功能的功能量評價指標，采用旅行費用法，以旅游總收入對文化服務功能價值進行核算。

3 結果與分析

3.1 不同服務功能價值

3.1.1 產品提供價值

2016年赤水市產品提供價值為19.98億元（表3），占當年赤水市GEP的5.66%。其中以農（8.12億元）、林（5億元）、畜牧業（3.93億元）產品為主，這三項產品總價值（17.05億元）占產品提供價值的85.34%。農產品以藥材（3.69億元）、蔬菜（2.39億元）、稻谷（1.58億元）為主，這三項產品總價值（7.66億元）占農產品價值的94.33%；林產品以竹類產品（3.26億元）為主，其價值占林產品價值的65.2%，這與赤水市廣闊的竹林面積有關；畜牧業產品以豬產品（2.86億元）為主，其價值占畜牧業產品價值的72.77%。

表3 2016年赤水市生態系統服務功能量與價值量

3.1.2 調節服務價值

2016年赤水市調節服務功能價值為179.87億元（表3），占當年赤水市GEP的56.08%。其中以氣候調節（125.34億元）、水源涵養（37.52億元）、土壤保持（14.74億元）功能為主，這三項產品總價值（177.6億元）占調節服務功能價值的98.74%。氣候調節、土壤保持功能價值較高與赤水市豐富的森林資源密不可分，而較小的濕地面積，卻擁有較大的水源涵養價值，表明赤水市濕地生態環境狀況良好，具有很高的發展價值。

3.1.3 文化服務價值

2016年赤水市文化服務功能價值為135億元（表3），占當年赤水市GEP的38.26%，這與赤水市豐富的旅游文化資源相關。

3.2 不同生態系統生產總值

2016年赤水市森林、灌叢、草地、濕地、農田生態系統生產總值分別為295.79億元、6.84億元、0.16億元、29.51億元、20.54億元，單位面積價值分別為：2 149.22萬元、1 086.43萬元、880.8萬元、15 610.79萬元、667.51萬元（表4）。其中，森林生態系統生產總值最大，占GEP的83.83%，與赤水市廣闊的森林面積相關，而濕地生態系統單位面積價值遠高于其它生態系統也再一次表明赤水市濕地生態系統具有很高的價值，應加以保護與發展。

表4 赤水市不同生態系統生產總值單位：單位面積價值（萬元/km2），總值（億元）

3.3 生態系統生產總值

2016年赤水市生態系統生產總值為352.85億元，人均11.16萬元，單位面積GEP為1 959.19萬元/km2。

從不同服務類別來看，其價值量依次為：調節服務（197.87億元，占GEP的56.08%）＞文化服務（135億元，占GEP的38.26%）＞產品提供（19.98億元，占GEP的5.66%），調節服務最大與赤水市廣闊的森林面積和豐富的森林資源相關。

從不同服務功能類型來看，文化服務（135億元，38.26%）、氣候調節（125.34億元，35.52%）和水源涵養（37.52億元，10.63%）這3項服務價值之和（297.86億元）占GEP的82.23%，主要與赤水市豐富的旅游資源、森林資源與良好的濕地生態環境相關。

從不同生態系統類型來看，其價值量依次為：森林＞濕地＞農田＞灌叢＞草地。其中森林（295.79億元，83.83%）、濕地 （29.51億元，8.36%）和農田（20.54億元，5.82%）價值之和（345.84億元）占總GEP的98.01%。

4 討論

赤水市生態系統生產總值（GEP）核算結果反映出赤水市2016年生態環境狀態良好，尤其是濕地，面積雖小，但生態環境優良，同時表明生態系統給人類帶來了巨大的價值，也為赤水市生態系統管理工作提供了有利的理論依據和支撐。

2016年赤水市GEP（352.85億元）是其GDP（96.14億元）的3.67倍，反映出過去僅以GDP考核作為經濟社會發展的標準忽略了生態系統給人們帶來的巨大價值。

對比馬國霞等[27]核算的2015年貴州省GEP結果，本研究中赤水市人均GEP（11.16億元）是貴州省人均GEP（4.73億元）的3.36倍；單位面積GEP（1 959.19萬元）是貴州省單位面積GEP（948.7萬元）的2.06倍；人均GDP（3.04萬元）是貴州省人均GDP（2.98萬元）的1.02倍。赤水市無論人均GEP或單位面積GEP均高于貴州省平均水平2-3倍，表明赤水市在全省擁有較好的生態環境條件同時生態系統帶來的價值在全省也位居前列，并且赤水市人均GDP高于全省人均GDP，反映出良好的生態環境對促進社會經濟發展具有積極影響。

根據不同的服務功能類型來看，文化服務、氣候調節和水源涵養這3項服務價值之和（297.86億元）占GEP的82.23%，是赤水市提供的核心服務，這表明赤水市擁有豐富的旅游文化資源以及較高的森林資源，因此在經濟發展的過程中應充分利用這兩項資源，同時注重其余生態資源的開發與利用。

根據不同的生態系統類型來看，森林、濕地、農田3個生態系統是赤水市提供服務的核心生態系統，總和占GEP的98.01%，表明森林、濕地和農田生態系統帶來了巨大的生態價值；濕地生態系統單位面積價值（1.56億元）表明赤水市濕地生態系統具有很高的價值，這與李鑫等[28]的研究一致。因此，在資源開發及利用過程中應合理利用與保護這些生態系統。

本研究部分參數由于不同地區和生態系統等的差異及部分單價受市場調節導致地區和年份等的差異，不能準確反映出赤水市當地的具體參數值；許多指標運用替代成本法，是從成本的角度進行核算，并不是從價值的角度進行核算[29]；僅以旅游收入作為文化服務功能的價值，忽略了消費者意愿部分的價值，低估了赤水市文化服務價值。由于上述原因引起的誤差對本研究的核算結果有一定影響，但本研究是對赤水市生態系統生產總值的一個保守估算，已足夠反映出赤水市生態環境狀況及生態系統為人類帶來的巨大效益，也可為赤水市生態文明建設提供一定的理論依據。