基于質量校核的生態資源實物量核算*
——以上海市崇明島地表水資源為例

王 敏 譚 娟 黃沈發

(上海市環境科學研究院，上海 200233)

生態資源資產作為自然資源資產的重要組成部分，為人類提供生態產品和服務，是支撐社會經濟發展和人類福祉的重要基礎[1-2]。生態資源包括各類自然/半自然生態系統本身及其各類生物資源等。隨著生態學科的發展和人類認識的提高，生態資源資產的重要性越來越得到認同。國家層面關于自然資源資產的一系列政策制度的制定和出臺使得自然資源資產核算顯得尤為迫切,無論是“干部自然資源資產離任審計制度”還是“編制自然資源資產負債表”等政策的實施，均需要對自然資源進行科學核算[3-4]。

國內外關于生態資源資產的核算大多側重于資產的價值化[5-7]，核算方法存在諸多爭議，目前尚無公認的、統一的技術方法體系標準，不同研究之間在研究范圍、方法和結果上都存在較大差異。生態資源資產核算的首要環節是實物量核算，它可有效降低價值量核算的不確定性。實物量是價值量的基礎，實物量核算包括生態資源的數量和質量兩個方面。宋昌素等[8]通過核算生態資源面積、質量，綜合評估了青海省各類生態資源實物量現狀和過去15年的變化。博文靜等[9]采用生態資產綜合指數核算了內蒙古興安盟森林、灌叢、草地和濕地生態資源的實物量動態變化。已有研究大多是對生態資源絕對數量和質量進行單獨核算和描述，在核算價值量時，僅基于實物量的絕對數量，未充分考慮質量因素，無法體現不同質量等級生態系統提供的服務功能的差異性，不能真實反映生態資產服務價值的有效性，也使得核算結果的應用決策能力大打折扣。

因此，本研究提出以生態資源的質量來校核其絕對數量，采用質量進行校核后形成相對量指標以表征生態資源實物量的有效性，并以世界級生態島崇明島地表水資源為例，應用該方法選取重要節點年份開展地表水資源實物量核算，科學準確地反映生態島建設以來水資源實物量的動態變化，以期為區域生態系統管理與績效考核提供科學依據，同時為其他地區其他類型自然資源資產核算提供一定的參考思路。

1 材料與方法

1.1 研究區域概況

崇明島是我國第三大島，位于121°9′30″E～121°54′0″E、31°27′0″N～31°5l′15″N，處于長江入海口，三面臨江，東南瀕臨東海，西、南分別與江蘇常熟、太倉，上海嘉定、寶山、浦東等區縣隔江相望，東、北分別與江蘇啟東、海門一衣帶水。全島東西長76 km，南北寬13～18 km，形似臥蠶，總面積1 267 km2。崇明島地處北半球亞熱帶，屬典型海洋性氣候，溫和濕潤，雨水充沛，年平均降雨量1 025 mm，空氣相對濕度常年保持在80%。生態系統以城鎮、農田、森林、淡水濕地和灘涂濕地為主。

1.2 研究對象確定

2018年《上海水資源公報》顯示，崇明島水資源豐富，共有河道17 260條，河道長度共計10 604.26 km。其中：市級河道2條，即崇明環島河、團旺河，長度共179.60 km；區縣級河道28條，長度共360.45 km(其中有6.48 km屬于江蘇省)；鎮級河道684條，長度共1 755.60 km；村級河道6 990條，長度共3 717.04 km；村級泯溝9 556條，長度共4 591.57 km。考慮到質量校核水質數據的可獲取性，參考《崇明島生態環境預警監測評估方案》圍繞“一環十豎”的水系格局，共設置19個監測點位，其中市級河道環島河(SR)設置6個斷面(S1～S6)，10條區縣級河道(QR1～QR10)設10個斷面(Q1～Q10)，3條村鎮級河道(CR1～CR3)設置3個斷面(C1～C3)。因此，擬將19個監測斷面所涉及的河道作為研究對象進行地表水資源實物量核算，各河道監測斷面分布如圖1所示。

1.3 數據來源

《崇明生態島建設綱要(2010—2020年)》要求對崇明島建設過程開展“一年一小評，三年一大評”的評估工作，因此，本研究選取“生態島建設三年行動計劃”的節點年份2012、2015、2018年對崇明島水資源資產實物量進行核算。其中，河道長度和寬度數據來源于相應年份水資源公報，水質監測數據來自“三年一大評”評估工作，具體監測因子包括溶解氧、高錳酸鹽指數、COD、BOD5、氨氮、揮發性酚、石油類、總磷、總氮9項，監測頻次是每月1次。

圖1 各河道監測斷面分布

1.4 核算方法

以河道面積表征地表水資源的絕對數量，在進行質量校核時，選取上述9項指標，采用改進的內梅羅污染指數法分別開展評價，根據評價結果校核水資源的絕對數量。在具體計算過程中，市級河道環島河水質按6個斷面的年均值再取平均進行計算，區縣級河道和村鎮級河道水質均以各斷面年均值計算。

1.4.1 水質評價方法

改進的內梅羅污染指數法通過引入因子權重有效解決了傳統內梅羅污染指數法過于突出污染程度較大因子對水質影響的弊端，是一種兼顧極值和均值的多因子計權型評價方法，能夠較全面反映水質的總體狀況[10]。其計算步驟如下：

使用間接賦值法計算各因子權重：

(1)

Ri=co,max/co，i

(2)

式中：i為評價因子序號；Wi為第i項評價因子權重，評價因子權重之和為1；Ri為第i項評價因子的相關性比值；co,max為評價因子中標準值的最大值；co,i為第i項評價因子標準值；n為評價因子總個數。

co,max與co,i的單位視具體情況而定。

各評價因子污染指數計算見式(3)：

Ai=ci/co,i

(3)

式中：Ai為第i項評價因子污染指數；ci為第i項評價因子實測值，單位視具體情況而定。

修正后最大污染指數計算見式(4)：

A’i,max=(Ai,max+Aw)/2

(4)

式中：A’i,max為修正后最大污染指數；Aw為權重最大因子的污染指數；Ai,max為Ai的最大值。

改進的內梅羅污染指數的計算見式(5)：

(5)

式中：PI為改進的內梅羅污染指數；Ai,mean為Ai的平均值。

1.4.2 實物量校核方法

在對地表水資源實物量進行質量校核時，引入相對量的概念，通過質量等級換算生態資源實物量，客觀反映生態資源的有效性。根據《上海市水環境功能區劃》(2011年修訂版)，崇明島為Ⅲ類水質控制區，從《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)[11]中選擇上述評價因子，分別計算各水質等級下改進的內梅羅污染指數，從而得出基于改進的內梅羅污染指數劃分的水質等級標準，如表1所示。

表1 改進的內梅羅污染指數的水質等級劃分

以達到符合當地需求的水質狀況為基準，若某一河流或河段未達到基準水質狀況則其實物量應有所縮減。在實際校核時，將各河道改進的內梅羅污染指數與水質等級標準進行比對，滿足Ⅲ類水質，其校核系數按1.00計算，未滿足Ⅲ類水質，其校核系數為改進的內梅羅污染指數的倒數。絕對量與校核系數的乘積即為相對量。

2 結果與分析

2.1 水資源質量時空動態變化

2012、2015、2018年各河道斷面改進的內梅羅污染指數如表2所示。自《崇明生態島建設綱要(2010—2020年)》發布，經過3輪“生態島建設三年行動計劃”的推進實施，崇明島河道水質得到有效改善，2012年，各河道斷面水質均為Ⅳ類；2015年，Q4和C3斷面水質達到Ⅲ類，其他斷面水質雖仍為Ⅳ類，但大部分斷面改進的內梅羅污染指數較2012年有所下降，以Q6和S1斷面下降較多，降幅分別為43.24%和42.19%；2018年，除了C2斷面水質為Ⅳ類，其他斷面水質均達到Ⅲ類，改進的內梅羅污染指數均呈下降趨勢，以S6和Q5斷面降幅較大，分別為28.83%和27.03%，S4斷面降幅最小，為2.94%。可以看出，2012—2015年，崇明島地表水水質得到明顯提升，而2015—2018年，水質總體上由Ⅳ類水提升為Ⅲ類。這也表明，崇明島建設是一個長期的動態的變化過程，在評估建設成效時應從長時間序列來看而非僅關注某一個時間節點。

2.2 水資源實物量核算及時空動態變化

根據相應年份上海市河道(湖泊)報告和上海市水資源公報等統計資料，結合遙感影像圖，統計出2012、2015、2018年上述19個監測斷面所在的14條河道的絕對長度和寬度，計算出各條河道的絕對面積，按上述公式計算校核系數進而計算河道相對面積(見表3)，并分析歷年變化情況。從絕對面積來看，2012、2015、2018年各河道變化幅度較小，2012—2015年變幅為-5.56%～7.63%，2015—2018年變幅為-9.22%～17.65%，2012—2018年變幅為-2.29%～12.06%，村鎮級河道絕對面積變化較明顯。2012—2015年，CR1和CR2絕對面積呈下降趨勢，CR3、QR3和QR7絕對面積略有上升；2015—2018年，CR1和CR2絕對面積明顯上升，CR3河道絕對面積明顯下降；2012—2018年，除了CR3絕對面積略有下降，其他河道絕對面積均有所上升，以CR1和CR2升幅較大。而采用質量校核后，河道面積變化明顯。2012—2015年，除QR5外，各河道相對面積均有大幅提升，增幅為9.80%～75.82%，以QR6增幅最大；2015—2018年，除CR3外，其他河道相對面積也呈增長趨勢，但增幅有所下降，為0.14%～41.07%，以CR2增幅最大；2012—2018年，各河道相對面積增幅為14.24%～95.10%，以QR6最大，而QR5增幅最小。不同年份各河道的相對面積總體呈增長趨勢，說明河道水質總體上呈逐年改善。總體來看，2012—2018年，崇明島地表水資源絕對面積變化幅度較小，2012—2015、2015—2018、2012—2018年的變化幅度分別為-0.85%、3.28%和2.40%。而經過質量校核后，崇明島地表水資源實物量2012—2015年增幅為26.90%，2015—2018年增幅為12.61%，2012—2018年增幅為42.91%。

表2 各河道斷面改進的內梅羅污染指數

表3 各河道水域絕對和相對面積

3 討 論

目前生態資產的價值核算方法主要有3種。一是采用簡單的當量系數，國際上多沿用COSTANZA等[12]的研究成果，而國內則多采用謝高地等[13]的當量表。二是借助經濟學方法，如機會成本法、影子工程法等進行間接估算[14-15]。近些年，基于生態系統的結構和過程而產生的各類生態服務評估模型也應運而生，如InVEST[16]、ARIES[17]和SolVES[18]等。總體來看，前兩種方法其缺點是未考慮生態系統類型質量狀況的時空差異，忽視了生態系統內部過程變化引起的質量變化對生態資產變化的影響，估算結果難以反映生態資產的真實狀況；而評估模型更關注大尺度范圍內生態資產提供服務的動態變化。實物量核算是生態資產核算的基礎，本研究采用生態資源的質量來校核絕對實物量，形成相對量的概念，以表征生態資產實物量的有效性。從核算結果來看，采用質量校核后，在未達到功能目標情況下，崇明島水資源實物量存在一定程度的折損，而當其質量狀況滿足功能目標時，實物量可以絕對量表征。前人在研究生態資產時也會考慮生態資產質量。如黃斌斌等[19]綜合考慮數量和質量因素，采用生態資產類型指數(資產質量等級指數與面積指數的乘積并乘以100)對全國重點生態功能區的生態資產進行評估，選取了功能區內生物量與頂級群落的比值(相對生物量密度)表征資產質量；董天等[20]采用生態資產綜合指數評估了鄂爾多斯森林、灌叢和草地生態資產實物量和生態系統質量的綜合特征，即以不同質量等級的生態資產實物量和質量的等級指數乘積來表示。本研究在進一步開展水生態資產價值核算時，可以采用通過質量校核后的水資源實物量進行價值核算，結果將更具科學性和指導性。

本研究在對崇明島水資源實物量核算時，初步考慮基于水資源質量提出校核系數，對實物量進行校核，形成實物相對量以用于后續價值核算，但還存在一定的問題：(1)水資源核算時，采用河道某一斷面或某幾個斷面水質來反映整個河道總體水質狀況進而校核河道長度，具有一定局限性，建議通過逐步完善水環境監測體系，增加監測斷面或是按監測斷面將河道進行分段核算，以提高生態資產核算的科學性和準確性。(2)采用生態系統質量對實物量進行整體校核，沒有考慮到同一生態資產提供不同服務的關鍵影響因素不同。如本研究中直接采用GB 3838—2002對水資源進行實物量校核，擬打算基于該校核結果再對提供的生態服務價值進行量化研究；而水資源提供的服務包括淡水供給、氣候調節、洪水調蓄、生物多樣性維持、休憩娛樂等，其中，淡水供給、生物多樣性維持功能對水質有嚴格要求，而氣候調節和洪水調蓄功能則受水量影響更大。因此，在進行校核時，能根據該資產提供的一種或某幾種功能選取不同的關鍵影響因素來進行校核，可以更準確地進行自然資產價值核算。(3)為了更好地將生態資產價值信息納入管理決策中，在對其進行量化時，除了要考慮其本身質量，還應綜合考慮生態資產提供的潛在服務與人類的實際需求之間的關系[21-23]。已有的研究表明，人類對生態服務的需求與消費，有時已經遠遠超過生態系統的實際供給，有時并不是在生態系統直接提供服務的區域[24-25]。生態服務供給與需求的定量化和空間化研究，能揭示生態資產的空間不匹配或赤字特征，進而為決策者提供更可靠、更實用的科學依據。

4 結 論

本研究以崇明島地表水資源為例，從絕對數量和質量的角度綜合考慮核算了其2012、2015、2018年地表水資源實物量。總體來看，2012—2018年，崇明島地表水資源絕對面積變化幅度較小，2012—2015、2015—2018、2012—2018年的變化幅度分別為-0.85%、3.28%和2.40%。而經過質量校核后，崇明島地表水資源實物量2012—2015年增幅為26.90%，2015—2018年增幅為12.61%，2012—2018年增幅為42.91%。各河道斷面水質從2012年均未滿足Ⅲ類改善至2018年基本全部達到Ⅲ類，表明經過3輪“生態島建設三年行動計劃”的推進實施，崇明島河道水質得到有效改善。從水資源絕對面積和相對面積的變化情況可以看出，經過質量校核的實物量核算可以顯著提升生態資源價值核算的有效性和決策力。