基于生態系統服務的澧水流域生態補償標準研究

郭榮中, 申海建

基于生態系統服務的澧水流域生態補償標準研究

郭榮中1, 申海建2

1. 長沙環境保護職業技術學院, 長沙 410004 2. 湖南省測繪科技研究所, 長沙 410007

在對澧水流域2002—2017年間生態系統服務和生態供需狀況進行研究的基礎上, 進行流域生態補償空間選擇, 并測算流域內各縣(市、區)的生態補償標準。結果表明: (1)研究期間, 澧水流域生態系統服務價值從2002年的437.17×108元減至2017年的435.69×108元。(2)2017年澧水流域生態供需不平衡, 人均生態赤字為-2.1497 hm2。(3)引入生態補償優先級確定澧水流域生態補償空間, 位于澧水上游和中游的桑植縣、永定區、武陵源區、慈利縣、石門縣等5個縣(區)屬于生態輸出型; 澧水下游的臨澧縣、澧縣、津市市等3個縣(市)為生態消費型。(4)根據研究區生態供需狀況, 引入修正系數對各縣(市、區)的生態補償標準進行測算可知, 澧縣需要支付22.91×108元; 其次是石門縣和臨澧縣, 分別為9.40×108元和9.22×108元。研究結果對于加快構建區域生態補償機制具有重要意義, 并對國內其他區域生態補償工作起到借鑒作用。

生態系統服務; 生態足跡; 生態補償; 澧水流域

0 前言

“生態補償”在國際上通常被稱為生態系統服務付費(Payments for Ecosystem Service , PES)[1], 用以實現社會公平和區域協調發展。合理、科學、準確的進行生態系統服務付費, 實現生態正義是國內外學者一直探討的問題, 研究者積極從確定區域生態補償的次序、界定生態補償的主客體、測算生態補償值、確定生態補償方式、構建生態補償機制等方面進行了理論與實證的探討[2–6], 而如何確定合理可行的補償標準, 卻一直都是生態補償研究和實踐的難點問題。對于生態補償的標準, 前人研究主要有生態功能價值法[7–8]、機會成本法[9–11]、補償意愿法[12–14]等, 基于機會成本確定生態補償的下限; 基于補償意愿法確定生態補償的中間值; 基于生態系統服務價值(Ecosystem Service Value, ESV)計算生態補償的上限等。國內外學者積極對生態系統服務進行了大量研究[15–18], 研究表明, 生態系統服務價值核算是生態環境保護、生態功能區劃、環境經濟核算和生態補償決策的重要依據和基礎。其中在生態系統服務價值的評估方法上, 最為廣泛采用的是謝高地等2003年制定出的“中國生態系統單位面積生態服務價值當量”[19], 并于2005年進一步制定出“我國不同省份農田生態系統生物量因子”(湖南省修正系數為1.95)[20]。而生態服務能否滿足本地區對生態的消費則可通過生態足跡(Ecological Footprint, EF)進行分析[21–22], 生態足跡法能揭示生態系統服務在不同區域的供需情況, 為不同區域生態補償量的確定提供依據[23–24]。

本文以澧水流域為研究對象, 研究區域包括湖南省張家界市和常德市轄內的八個縣(市、區), 文中計算了澧水流域2002—2017年的生態系統服務價值, 并通過生態足跡法描述區域生態供需狀況, 揭示區域生態供給對生態消費的滿足程度, 引入生態補償優先級(Ecological Compensation Priority Sequence, ECPS), 選擇生態補償空間, 最后根據澧水流域的生態供需狀況進行系數修正, 測算生態補償值。文章加強生態系統評估結果與區域生態補償的契合度, 將生態系統服務納入生態補償的設計、實施和管理的全過程, 在生態補償標準的測算上進行改進, 擬提供一種新的探索生態補償機制構建的思路和方法, 以實現生態正義, 維護社會公平, 打通邁向生態文明的“綠金之道”。本文探討流域生態補償機制構建過程中具有廣泛適用性的規律與方法, 能為加快構建湖南省“四水”流域生態補償機制提供參考, 對國內其他區域生態補償工作起到借鑒作用。

1 研究區概況

澧水流域位于湖南省西北部, 流經張家界市和常德市內的2個區, 1個縣級市, 5個縣, 即張家界市轄永定區、武陵源區、桑植縣、慈利縣, 常德市轄津市市、石門縣、臨澧縣、澧縣。截至2017年末, 土地總面積1733935.38 km2; 其中耕地面積為338441.13 km2、園地面積為67737.13 km2、林地面積為1050467.59 km2、草地面積為34871.82 km2、濕地面積為15883.33 km2、居民點及工礦用地面積為85385.82 km2、交通用地面積為20972.35 km2、水域面積為99617.83 km2、未利用地面積為20558.38 km2; 總人口361.33 萬人, 其中城鎮人口174.82 萬人, 農村人口186.51 萬人, 城市化水平48.38 %; 地區生產總值1433.7628 億元, 其中第一產業186.1918 億元, 第二產業434.7435 億元, 第三產業812.8275億元, 第一、二、三產業結構比例為12.99: 30.32: 56.69。

本文基礎數據來源于湖南省自然資源部門。社會經濟數據來源于湖南省相關統計年鑒。

2 研究方法

2.1 生態系統服務價值評估

2.1.1 當量因子和基準單價修正

本文在謝高地等人[19–20]研究成果的基礎上對生態系統服務價值計算中的當量因子和基準單價進行修正, 根據澧水流域2002—2017年平均糧食產量5 127.10 kg·hm-2比對湖南省同期平均糧食產量為5 873.19 kg·hm-2, 文中當量因子修正系數最終確定為1.95×(5127.10/5873.19)=1.702 4。基準單價(VC)的確定是基于在沒有人力投入的自然糧食生態系統提供的經濟價值, 以現有單位面積農田提供的食物生產服務經濟價值的1/7計, 計算公式為:

式中:VC為單位面積生態系統服務價值基準單價,為區域基準年糧食單價(元·kg-1), 本文取流域2017年的糧食單價為3 元kg-1;Q為區域第年糧食產量(kg·hm-2);為年份數。根據式(1)計算出澧水流域的VC為2197.33元·hm-2。

經過當量因子和基準單價本地化修正, 計算出澧水流域生態系統單位面積生態服務價值(表1)。

2.1.2 評估方法

澧水流域土地利用類型包括耕地、園地、林地、草地、濕地、居民點及工礦用地、交通用地、水域、未利用地, 生態系統類型分為森林、草地、農田、濕地、水體、荒漠。在生態系統類型與土地利用類型的對應上, 本文采用農田、森林、荒漠分別與耕地、林地、未利用地對應; 濕地、水域對應類型不變; 園地取森林和草地的平均值; 建設用地對應居民點及工礦用地、交通用地(建設用地生態系統服務價值取零)[25]。生態系統服務價值的計算公式表達為:

式中:為生態系統服務價值;ESV為生態系統單項服務價值;A為種生態系統類型的面積(hm2);VC為當量因子的價值量(元·hm-2·a-1);VC為單項服務價值量(元·hm-2·a-1)。

2.2 生態足跡模型

2.2.1 生態足跡計算方法

生態足跡計算方法表達為:

式中:為區域人均生態足跡;為區域人均生態承載力;i和i分別為世界平均產量和年生產量; N為人口數;a為人均生物生產面積;r為均衡因子;y為產量因子。

2.2.2 產量因子和均衡因子修正

為更好體現區域特點, 本文對生態足跡方法中的關鍵參數(均衡因子和產量因子)進行本地化修正,劉某承等[26–27]曾對兩者進行省域尺度的修正, 本文在其基礎上進一步進行區域修正, 首先加權計算研究區域不同類型作物產量因子, 其結果為澧水流域耕地產量因子(1.6336), 再以耕地調整系數為基準, 同比同步修正其他各類產量因子(表2)。均衡因子則直接采用2010年劉某承等[26]確定的湖南省數值(表3)。

表1 澧水流域生態系統單位面積生態服務價值表

注: 價值單位為元·hm-2·a-1(2017年)。

2.3 區域生態補償空間選擇

生態補償優先級()[28]是一種較常見的空間選擇方法。計算公式為:

式中:VAL為單位面積生態系統非市場價值,GDP為單位面積GDP。

2.4 區域生態補償標準確定

結合區域經濟發展水平, 本文引入修正系數r[5]。表達為:

式中:、、r、同上。

3 結果與分析

3.1 生態系統服務價值

根據式(2)、式(3), 可計算出2002—2017年澧水流域生態系統服務價值(表4)和單項服務價值(表5)。從表4可知: 2002年, 澧水流域生態系統服務價值為437.17×108元, 2017年為435.69×108元, 期間下降了1.47×108元, 減少率為0.34％。而且除了林地增加了1.72×108元。其他六種類型的都在減少, 草地減少最多, 為-13.22%, 其次是濕地, 為-10.56%。同時從表5可以看出, 原材料和氣體調節略有增加, 生物多樣性保護在2002年和2017年是相同的, 氣候調節等其他六項價值在減少。

表2 澧水流域產量因子

表3 澧水流域均衡因子

表4 澧水流域生態系統服務價值變化

表5 澧水流域生態系統單項服務價值變化

同理計算澧水流域各縣(市、區)的生態系統服務價值(表6)?？梢钥闯? 2002—2017年慈利縣、桑植縣、武陵源區、石門縣價值量均表現為凈增, 其中慈利縣的增加量最大, 達到0.13×108元。澧縣、永定區、津市市、臨澧縣價值量均表現為凈減, 其中澧縣的減少量最大, 達到0.71×108元。從各縣(市、區)的變化率來看, 增幅最大的是武陵源區, 其次是慈利縣, 增幅分別為0.40%和0.15%。降幅最大的是津市市, 其次是臨澧縣, 分別為-2.29%和-1.28%。澧水流域上游和中游地區生態服務功能較好, 下游地區經濟發展較活躍, 要根據各縣(市、區)生態服務能力因地適宜開展生態補償。

3.2 澧水流域2017年生態足跡和生態承載力

由式(4)、式(5)計算出2017年澧水流域生態足跡和生態承載力(表7)。

表6 2002—2017年澧水流域各縣(市、區)生態系統服務價值的空間分異

表7 2017年澧水流域生態足跡和生態承載力

注: 可利用生態承載力為實際生態承載力的88%。土地類型中的耕地對應農地, 草地對應畜牧地, 水域對應漁業水域。

由表7可知: 2017年澧水流域人均生態足跡為2.7386 hm2, 人均可利用生態承載力為0.5889 hm2, 人均生態赤字為-2.1497 hm2, 研究區域生態供需不平衡。其中耕地、草地、水域、能源用地為生態赤字, 主要原因是研究期間澧水流域的土地利用類型發生較大的變化, 耕地面積從2002年的342538.97 hm2減少到了2017年的338441.13 hm2, 草地面積從2002年的40184.76hm2減少到了2017年的34871.82 hm2, 從而導致生態承載力的降低。林地和建筑用地為生態盈余, 研究區域林地面積從2002年的1044358.39 hm2增加到了2017年的1050467.59 hm2, 居民點及工礦用地面積從2002年的79937.00 hm2增加到了2017年的85385.82 hm2, 交通用地面積從2002年的18259.12 hm2增加到了2017年的20972.35 hm2。

3.3 生態補償空間選擇

根據式(6)計算出研究區域縣(市、區)的ECPS(表8)。通過征詢專家意見, 本文將補償空間分為“生態輸出型”(ECPS≥0.1600)和“生態消費型”(ECPS< 0.1600)。由表8可知: 澧水流域上游(桑植縣、永定區、武陵源區)屬于生態輸出型, 結合表7發現, 因為永定區屬于旅游城市張家界市市轄區, 旅游經濟發達, 導致生態系統服務價值減少0.41×107元外, 桑植縣、武陵源區生態系統服務價值在研究期間分別增加0.05×107元和0.04×107元; 中游(慈利縣、石門縣)也屬于生態輸出型, 生態系統服務價值在研究期間分別增加0.13×107元和0.03×107元, 應得到相應的生態補償。澧水下游(臨澧縣、澧縣、津市市)屬于生態消費型, 經濟發展較活躍, 生態系統服務價值在研究期間分別減少0.26×107元、0.71×107元、0.35×107元, 應進行生態支付。

3.4 生態補償標準確定

按照式(7)、式(8)計算出生態補償標準(表9), 在澧水流域各縣(市、區)中, 桑植縣處于生態盈余狀態。澧縣需要支付的金額最高, 為22.91×108元; 其次是石門縣、臨澧縣、津市市, 分別為9.40×108元、9.22×108元、6.98×108元。澧縣、石門縣、臨澧縣、津市市位于澧水流域中下游, 經濟發展活躍, 上述4個縣、市GDP占澧水流域總額的61.45%, 生態補償支付金額占總額的96.48%; 慈利縣、永定區、武陵源區需要支付的金額分別為1.41×108元、0.35×108元、6.04×104元, 上述3個縣、市GDP占澧水流域總額的32.21%, 生態補償支付金額占總額的3.52%, 由此說明上游地區為了維護流域生態調節功能, 需要限制部分產業發展、損失部分發展機會, 增加更多的生態建設費用, 以為下游提供更多的優質生態系統服務, 從而影響了本地經濟的發展和人民生活水平的提高。下游地區經濟發展較發達, 是優質生態系統服務的收益者, 需要為生態系統服務的“無償”享有“買單”, 并積極考慮以產業轉移、人才培訓、對口支援等方式為上游地區提供補償。

表8 2017年澧水流域各縣(市、區)生態補償優先級

表9 2017年澧水流域生態補償標準測算

4 討論與結論

1) 本文對生態補償測算中的關鍵參數進行本地化修正。文中修正了生態系統服務價值中的當量因子和基準單價, 并根據澧水流域實際耕地產量對生態足跡中關鍵參數產量因子進行修正。結果表明: 澧水流域生態系統服務價值從2002年的437.17×108元減少到2017年的435.69×108元, 呈現先升后降的變化趨勢, 2017年研究區域人均生態赤字為-2.1497 hm2。

2) 本文探討了澧水流域生態補償的主客體界定問題, 結合區域經濟發展水平, 采用生態補償優先級對澧水流域各縣(市、區)生態補償進行空間選擇。澧水上游、中游5個縣(區)屬于生態輸出型, 澧水下游3個縣(市)屬于生態消費型。這將為確定生態補償的次序提供參考, 助推生態保護者和受益者良性互動, 有助于研究區域生態補償機制的建立。

3) 本文計算出的澧水流域各縣(市、區)需要支付/得到的生態補償值, 探索“補償多少”的問題, 這是縣級尺度生態補償標準測算的積極嘗試。其中澧縣需要支付的金額最高, 為22.91×108元。研究結果能為區域生態文明建設提供指導, 流域生態保護成果的“受益者”支付相應的費用, 有利于激勵上游地區保護生態環境, 提高生態服務供給, 有利于促進流域上、下游的協調發展, 維護生態系統持續健康發展。在今后的研究中, 將加強對澧水流域生態補償方式的進一步研究, 實現補償方式由單一性向多樣性的轉變、強化縱向補償、發展橫向補償、用活市場補償, 以更好解決“怎么補償”的問題。

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Studies on ecological compensation standard based on Ecosystem Service in Lishui River Basin

GUO Rongzhong1, SHEN Haijian2

1. Changsha Environmental Protection Occupation Technical College, Changsha 410004, China 2.Institute of Mapping of Hunan Province, Changsha 410007, China

In this study, spatial selection of ecological compensations in Lishui River Basin was extensively performed based on the ecosystem supply and demand, as well as predicting the standard of ecological compensations. The results showed that: (1) The ecosystem service value in Lishui River Basin decreases from 437.17×108yuan in 2002 to 435.69×108yuan in 2017. (2) The ecological deficit per capita was -2.1497 hm2due to the imbalance of ecological supply and demand in Lishui River basin of 2017. (3) The spatial of ecological compensations decided by the introduction of the priority of ecological compensation showed that 3 county (city, district) of Linli, Lixian and Jinshi belonged to the type of ecological consumption, while the other five County (city, district) of Sangzhi county, Yongding district, Wulingyuan district, Cili county and Shimen county were the type of ecological output. (4) According to ecological supply and demand together with the introduction of correction coefficient, the predicted ecological compensation standard in Lishui River Basin was that Lixian needed to pay the highest amount of ecological compensations about 22.91×108yuan, the following was that Shimen and Linli county were 9.40×108yuan and 9.22×108yuan respectively.

ecosystem services; ecological footprint; regional ecological compensation; Lishui River Basin

郭榮中, 申海建. 基于生態系統服務的澧水流域生態補償標準研究[J]. 生態科學, 2021, 40(1): 147–154.

GUO Rongzhong, SHEN Haijian. Studies on ecological compensation standard based on Ecosystem service in Lishui River Basin[J]. Ecological Science, 2021, 40(1): 147–154.

10.14108/j.cnki.1008-8873.2021.01.019

X22

A

1008-8873(2021)01-147-08

2020-04-16;

2020-04-24

國家自然科學基金面上項目(21674034); 湖南省自然科學基金項目(2019JJ70013); 湖南省教育廳科研項目(18C1801); 湖南省生態環境廳環保科研項目; 湖南省社會科學成果評審委員會課題(XSP19YBC297); 湖南省自然資源調查與監測工程技術研究中心開放課題(2020-14)

郭榮中(1979—), 女, 湖南桂東人,博士, 教授。研究方向: 土地信息與土地利用。E-mail: 865495696@qq.com。電話: 13787027606