水生態補償研究進展與展望

石常峰，王彥瀅，吳 敏

(河海大學商學院，江蘇 常州 213022)

為協調經濟與生態環境發展，傳統水資源管理從供給角度提出跨流域調水等工程措施，以解決我國水資源分布時空不均等問題。然而，水資源的調度和調控并不能完全解決我國復雜的水資源問題。21世紀以來，我國糧食生產的地域重心持續北移，“北糧南運”格局逐步形成，其間糧食產品中蘊含的虛擬水也發生了由北向南的隱性轉移。隨著北方經濟規模的持續增長，自身水資源需求量也在急劇增加，由此，虛擬水的輸出會打破水生態系統的相對平衡，尤其是缺水地區對于水資源的過度開發可能會導致當地水環境的退化，進一步造成水資源壓力[1]。在此背景下，黨的十八大將生態文明建設納入中國特色社會主義事業“五位一體”總體布局，強調建立反映市場供求和資源稀缺程度，體現生態價值和代際補償的資源有償使用制度和生態補償制度。十八屆三中全會對建立生態補償做出了新的部署，提出加快生態文明制度體系建設。作為生態文明的重要組成部分和基礎保障，水生態文明建設是構建美麗中國的重要基礎和支撐[2]。因此，水生態補償也成為學術界的研究熱點和難點之一。以往關于水生態補償研究多是基于實體水視角的傳統水文水資源演化框架，為系統研究水生態補償問題，本文將社會水循環的重要環節——虛擬水流動納入水生態補償體系。系統梳理實體水視角下水生態補償研究現狀，一方面有利于梳理實體水補償理論體系，另一方面可以為虛擬水視角下水生態補償研究提供參考和借鑒。此外，本文對虛擬水視角下水生態補償研究進行了歸納，并進一步展望未來研究的重點方向，以期推動在新的水資源演化框架下開展實體水—虛擬水二元視角下水生態補償的探索。

1 基于實體水維度的水生態補償

目前，我國關于跨流域調水和流域內水生態補償研究成果豐富，著重空間尺度的差異，對補償機制、補償支付意愿、補償標準測度以及政策制度設計進行了深入研究。本文首先界定了實體水生態補償內涵，再從補償機理、補償機制和補償標準3個方面對實體水生態補償研究進行梳理和總結。

1.1 實體水生態補償內涵

水資源的生態保護和治理是環境經濟學的重要研究領域之一，生態補償是生態環境保護的一種重要經濟手段[3]。國外通用的概念是“生態系統服務費”(payment for ecosystem services， PES)[4-5]，國內慣用的“生態補償”在本質上與其核心內涵一致。國外水生態補償理論已產生兩個分支，即流域生態系統服務補償(payment for watershed ecosystem services， PWES)和水文生態系統服務補償(payment for hydrological ecosystem services， PHES)，并構成較完整的理論體系。

在實體水的范疇中，現代環境下水資源的演變運移過程本質上是水作為物質實體在水圈的連續性運動[6]，涉及跨流域調水和流域水資源配置等水資源供給管理環節。國內對于實體水生態補償研究的認識和關注焦點與國外基本一致，在實踐中更聚焦于流域生態系統服務補償，并形成了兩種主要水生態補償形式:①有關跨流域生態補償；②流域內生態補償。跨流域調水工程調水區的生態保護活動會對受水區產生生態效益的正外部性，而流域上游地區對于水資源的保護將會使得下游地區獲得溢出效應。本文忽略兩種形式所涉利益主體關系、水權轉移方式及外部性影響的差異，將其統一納入實體水生態補償范疇，視作實體水資源水循環過程中開展的生態補償活動。

1.2 補償依據

實體水視角下，跨流域調水和流域內生態補償的差異在于所涉行政區域或囊括范圍不同，而其補償依據大致相同。目前的研究明確了生態補償“誰保護，誰受益”“誰受益、誰付費”的基本原則，從經濟學、法學和生態學的角度對補償依據進行了剖析，解釋了水生態補償的驅動力并提供理論依據。

經濟學角度下，國內外研究均以外部性理論為基礎，將生態補償視為解決外部性的必要手段。庇古[7]曾倡議政府可以通過征稅和補貼的方式解決環境污染的外部負效應問題，Coase[8]則提出通過市場機制解決外部性問題。水資源天然的“公共物品”屬性往往會引發“公地悲劇”，在人為的治理和修復過程中，由于其投入的私人邊際成本遠大于私人邊際收益，故無法實現資源配置的帕累托最優狀態。因此需要引入生態補償作為協調水資源問題的手段，基于公平公正原則調整利益，協調沖突并實現經濟層面的帕累托最優狀態。

法學角度下，Sax[9]率先創造性地提出了環境公共委托論，主張將環境公共資源按照信托原理委托給作為受托人的國家進行管理。該概念提出后受到了學界的高度關注，并進一步應用于自然資源管理領域。近10年來，國內學者從法學角度逐步明確了實體水維度的水生態補償機制。其中法律價值論和法律功能論是流域生態補償制度的重要法理學基礎[10-11]。

生態學角度的相關研究起源于英國生態學家Tansley[12]提出的生態系統概念，即將所有生物與其環境之間不斷地進行物質循環和能量流動過程視作統一整體。國內研究以可持續發展理論為基礎，運用環境生態學的生態平衡原理和負載定額規律解釋水生態補償機理。從復合生態理論來看，當水生態系統超越生態閾值，就難以自我調節，生態系統就會產生無序演化和崩潰趨勢[13]。

1.3 補償機制

國內外學者在實體水生態補償機制方面展開了大量的理論和實踐研究，其關鍵性環節包括補償主客體、補償模式、支付手段和補償標準等方面，回答了誰給誰補、補多少、怎么補和補償效果如何評價等問題。其中，補償標準測算是水生態補償研究的核心問題，也是決定補償效率的關鍵環節。因此，本文將在下文單獨討論。

1.3.1補償主客體

補償主體即破壞者或既得利益者，補償客體即保護者或利益受損者。其中流域內水生態補償的主體為流域下游，客體為流域上游，而跨流域調水工程的主客體分別是受水區和調水區[14]。因水的流動性而產生的復雜利益關系，實踐中的補償主體與客體的細分也具有不確定性[15-16]。因此，針對流域多種生態要素、多元主體的特點，可通過生態功能區劃、利益相關者分析來劃定補償主客體[17-19]。

1.3.2補償模式

在補償模式研究方面，國外學者多認為僅以政府投資不能內化生態環境的外部性，強調市場在水生態補償實踐的重要地位[20-21]。目前，我國的水生態補償模式主要以政府出資的縱向轉移支付為主，以橫向補償為輔，并在此基礎上實現了一定的創新。史淑娟等[22]用離差平方法計算得出流域跨區補償的水源區和受水區的分擔比例應為20%和80%。張杰平[23]提出“政府+市場+第三部門+公眾”的補償實施主體模式，嘗試構建全方位、多層次的補償制度。在實踐上，新安江流域水環境污染補償試點采取了“一橫加一縱”的模式，搭建了“地方為主，中央監管”的平臺，這既不同于單一的由國家以行政手段強制推行的生態補償，也不同于完全通過自愿協商構建的合作式補償，緩解了經濟發展與生態保護的利益沖突[24]。江蘇、河北等地率先采用基于斷面水層的水污染跨界補償模式，并已推廣到全國各地。補償的支付方式上，基于直接貨幣補償的“輸血式”補償在我國較為普遍，而基于項目補助的“造血式”補償實踐也在陸續展開，如浙江實行的“異地開發補償”模式。相較而言，基于項目補助的“造血式”補償能夠克服補償對象的依賴性，更具可持續發展性[25]。

1.3.3補償效果評價

科學的設計與構建水生態補償效果評價體系，是水生態補償政策得以有效實施的保障。Hejnowicz等[26]通過資本資產框架，就生態補償的社會、環境、經濟和制度效果進行評估，平衡了生態補償的有效性和公平性。Asbjornsen等[27]創建了水生態補償和流域可持續性(PWS-WS)的框架，反映了水生態補償同人與自然系統耦合之間的復雜驅動。Grima等[28]分析了拉丁美洲實施的40個生態補償的實踐案例，確定了影響生態補償效果的因素，后又在此基礎上運用多準則評價方法(multi-criteria evaluation)以克服現存生態補償模式的限制，提高補償效率[29]。而國內對于水生態補償的補償效果評價研究還處于探索階段，側重于定性研究，而對效果評價和影響要素的定量深入研究較少[30]。現有的研究多基于個別成功案例，如唐萍萍等[31]基于目標分解法構建了水源地生態補償績效評價指標體系，對南水北調中線工程漢江水源地漢中、安康、商洛、十堰四市水生態補償效果進行了實證評價分析；蘆葦青等[32]借助DPSIR模型框架構建“生態補償保障度-響應度”績效評價指標體系及計算方法，判定青海省不同年份生態補償績效水平。當前國內的補償效果評價研究的適用性仍有待提高，需進一步對中國跨流域調水和流域內水生態補償開展因地制宜的研究。

1.4 補償標準構建方法

補償標準的確立是將水資源調度和調控前后的生態系統服務功能“貨幣化”的過程，它將生態環境價值量化為更為直接的貨幣。該“貨幣化”的過程有兩種方式：①根據利益相關者的主觀感知對生態系統服務價值進行量化，如根據受益者支付意愿評估環境服務的機會成本等;②對生態系統服務的物質量進行精確計算,再通過經濟價值化方法間接將其貨幣化[33]。當前，國外研究多基于第一種貨幣化過程，評估環境服務提供的機會成本和服務的價值。Kissinger等[34]對相互依賴的生態系統中跨區域可持續能力的治理政策進行了系統分析。Awad[35]通過對巴基斯坦國內水服務供給進行比較，校準了條件價值評估方法(CVM)的WTP值和關鍵的社會經濟變量。Longo等[36]提出運用單界二元選擇法，以減輕條件價值評估(CVM)方法中的序列效應，對優化生態補償標準具有重要意義。

我國實體水生態補償標準構建基本按照以下3種思路構建：①基于投入成本構建補償標準；②基于水生態環境效益構建補償標準；③基于利益相關者補償意愿構建補償標準。其中①②是基于對生態系統服務的物質量的精確計算，③是基于利益相關者的主觀感知。經歸納，3種思路的補償標準測算的具體方法如圖1所示。

圖1 我國水生態補償標準構建路徑

實體水維度的投入成本分為直接成本和間接成本，直接成本包括治理修復費用、環境維持費用和移民安置費用等，間接成本則是上游或水源地為保護生態環境而放棄的經濟收入。兩者構成生態補償標準的下限，若低于這個下限，生態補償理論上將不能達到激勵生態保護行為的效果，兩者的衡量同樣重要。在直接成本核算中，對于治理修復投入費用的測算，學者多基于COD通量估算了流域內各縣(市)間水污染生態補償量，或以關鍵污染因子的處理成本為基礎。而“DID法構建移民收入效應評價模型”[37]、修正shapley法[38]、動態收益率評價指標法[39]等方法多用于測算生態移民收入。間接成本的核算與直接成本相比更為復雜，目前缺乏統一的標準[40]。胡玉盼等[41]將流域內生態補償的直接成本和機會成本列入補償范圍，并扣除水源地不放棄發展引起的對下游地區的補償費用，更加全面地考量了水源地生態保護行為的影響。在計算投入成本的研究方面，我國當前的研究較為豐富，能夠根據研究主體不同，多角度全方位進行建模。

在水生態環境效益研究方面，謝高地等[42]受到Costanza等提出的生態系統服務價值評估模型的啟發，系統地提出包含森林、草地、農田、濕地、水域、荒漠的“中國生態系統生態服務價值當量因子表”。盧新海等[43]基于中國陸地生態服務價值的研究成果，綜合考慮生態服務價值、地區超載指數和地區補償能力，計算出長江流域各省應該支付的補償金額。

在利益相關者補償意愿研究方面，條件價值評估法(CVM)仍是國內外測算居民補償意愿(WTP)主流方法，目前學者多將CVM法與Tobit模型、結構方程模型相結合，對影響居民補償意愿的因素進行分析。目前的研究常運用基于支付卡式(PC)條件價值法(CVM)對南水北調中線工程受水區進行問卷調查，利用Tobit模型考察受水區居民對水質和水量生態服務的支付意愿(WTP)，進一步建立準確的補償標準測算模型。

綜上所述，條件價值法是當前最成熟、應用最為廣泛的生態補償標準方法之一，但該方法是基于個人支付意愿，具有較強的主觀性。基于投入成本構建補償標準的方法最為直接，囊括了治理修復費用、環境維持費用和移民安置費用等，卻并沒有考慮補償客體后續修復環境的成本，使得補償金額測算存在偏差。而基于水生態環境效益構建補償標準的方法則容易產生高估，因此不能直接用來估計補償額度，可以作為生態補償的參考或者理論上限值。另一方面，國內外研究大多是基于補償主體或客體的單角度測算補償標準，未同時考慮補償主體和客體。因此，當前的補償標準測算方法需要進一步改進，將主體和客體兩者一同納入補償標準構建過程中。

2 基于虛擬水維度的水生態補償

2.1 內涵界定

在我國“北糧南運”的格局下，伴隨著的虛擬水“北水南調”，勢必會對北方地區的生態系統穩定及區域經濟發展產生負面影響[44]，因此，就需要在虛擬水視角下進一步開展水生態補償。基于虛擬水視角的水生態補償要求社會承認虛擬水資源的稀缺性，并予以合理的經濟補償，促使補償措施得以順利實施，從而達到內化環境外部成本，實現整體流域經濟效益、社會效益、環境效益相統一的可持續發展的目的[45]。我國幅員遼闊，人口眾多，糧食貿易往來頻繁，因此伴隨著大量虛擬水貿易[46]。其中的矛盾是，我國虛擬水流動方向主要由缺水地區向豐水地區流動，且流動量較大。1990—2008年，因“北糧南運”的虛擬水調出量遠大于南水北調實體調水工程的調水規模，年均調水量超過200億m3[47]。如忽視基于虛擬水維度的水生態補償，將無法正確識別水資源的價值并形成恰當的激勵，從而加重我國的水資源分布不均的問題。

2.2 虛擬水視角下水生態補償模式

目前，我國虛擬水視角下的水生態補償研究相對較少，可以歸納為以下兩個方面，①基于虛擬水流動效應的水生態補償；②基于水足跡相關理論的水生態補償。前者主要從生產的角度出發，探討虛擬水的流動對于生態系統的影響。后者則是虛擬水概念的進一步延伸，從消費的角度出發評價區域水資源承載力以及對外依存度，進而描述水資源安全狀況。

2.2.1基于虛擬水流動的補償模式

當前，我國涉及虛擬水流動的補償主要以糧食貿易為對象。馬靜等[48]分析了以糧食為載體的虛擬水國際、區際流量關系，構建了我國虛擬水貿易的基本格局。針對糧食生產重心北移進程引發的虛擬水流動效應，馬超[49]認為虛擬水流動導致北方地區水資源約束更趨緊張，對虛擬水調出地區生態環境產生不利影響，提出發展農業節水、建立生態補償機制等措施予以應對。孫才志等[50]從資源稟賦、資源優化配置、經濟價值以及自然屬性等角度解釋了我國糧食虛擬水流動格局的驅動成因。邢瑩[51]通過國內糧食貿易中的虛擬水流動計算出了所產生的生態補償額度。近年來，我國基于虛擬水流動的生態補償研究范圍逐漸擴展，研究對象不僅限于農業生產方面。成六三等[52]以西南喀斯特地貌采煤塌陷區水田為研究對象，運用虛擬水理論分析了采煤塌陷區水田水流失量及原因，確定水田水流失生態補償標準。丁雪麗等[53]基于虛擬水的雙重價值，結合全國糧食各地產消平衡數據，構建了線性優化模型，估算我國糧食省際間貿易的虛擬水流動格局，從資源、經濟、環境3個方面出發分析虛擬水流動引發的綜合效益。

2.2.2基于水足跡相關理論的水生態補償

水足跡(water footprint)指的是一定時間內消耗的所有產品和服務所需要的水資源的數量[54]，此概念由Hoekstra于2002年首次提出，將生產和消費與水資源的消耗和污染聯系起來，是生態足跡向水生態領域的延伸。耿涌等[55]通過計算和對比碧流河水足跡和流域可供給量，分析水生態系統安全性，客觀、準確量化水生態補償額度。傅曉華等[56-58]基于上述思路分別構建了湘江、河源市、大樟溪流域生態補償模型，盧新海等[43]基于生態足跡模型測算了長江流域各省份水資源超載指數，計算了水生態補償的補償金額。上述通過水足跡的盈虧平衡情況構建水生態補償模型，實則屬于水量補償的范疇，不能直觀體現水質與水量的關系；而灰水足跡概念是對水足跡概念的進一步拓展，指的是以自然本底濃度和現有的水質環境標準為基準，稀釋一定的污染物負荷所需的淡水水量。其概念由Hoekstra和Chapagain于2008年首次提出，目前國內外對全球以及各地區農作物的灰水足跡核算研究比較豐富。O’Bannon等[59]探索并構建了全球灰水足跡流動網絡，發現各國之間污染外部化的程度高度不平等，且這種不平等主要是由于社會發展狀況的差異造成的。Cazcarro等[60]運用多區域投入產出模型，計算出西班牙等17個國家/地區的灰水足跡，并設計和評估了西班牙進口替代方案對灰水足跡的影響。近年來，我國學者基于灰水足跡的理論研究較多，但將灰水足跡與水生態補償相結合的較少，且研究對象以農業為主，多以解決農業面源污染為目的。

2.3 與實體水生態補償的聯系與區別

基于虛擬水維度的水生態補償依據與實體水生態補償大致相同，均基于“誰保護，誰受益”“誰受益、誰付費”的基本原則，協調相關主客體的利益，以內化外部性。但針對補償機制，區別于實體水視角下水生態補償，虛擬水維度的水生態補償主要存在兩點差異：①主客體特征不明確，無法直接識別。虛擬水視角下水生態環境的保護缺少明晰的施受邊界，補償主客體不能直接識別，而需要通過各地生產和消費與水資源的消耗和污染的測算和對比，間接判斷主客體的界限。②虛擬水流動對于生態系統的影響具有間接性。虛擬水以貿易為載體嵌入商品之中，并按照市場規律間接對生態系統產生作用。因此，虛擬水維度的生態補償標準和補償效果評價計算難以通過CVM條件價值法和選擇實驗法等基于利益相關者的主觀感知進行實證研究，這也是水足跡難以量化，補償標準和效應難以確定的重要原因。在此背景下，虛擬水視角下的水生態補償研究首先需要保證水足跡的精準測算，揭示虛擬水的轉化規律。在此基礎上，借鑒實體水維度較為成熟的模型構建方法，協調主體間的利益失衡。

3 構建實體水-虛擬水二元視角下水生態補償機制探討

目前，基于實體水視角的傳統水生態補償研究已經得到了我國學界的重視，關于流域生態補償以及跨流域調水工程的水生態補償主客體明確，理論體系相對完整，為補償實踐提供了清晰的理論依據。但補償模式仍然比較單一，缺少橫向補償的實踐應用，更全面、精準的補償標準也有待進一步確定。而國內外基于虛擬水視角的水生態補償研究仍處于探索階段，我國基于虛擬水視角的研究對象僅以農業生產和糧食貿易為主，缺少第二、三產業的相關研究和實踐應用。因此，有必要進一步發展虛擬水視角下水生態補償理論，并嘗試完善二元視角下的水生態補償體系，拓展和豐富我國的水生態補償研究，為我國水安全和糧食安全提供保障。

3.1 厘清虛擬水視角下水生態補償作用機理

明確虛擬水視角補償的機理，清晰描述我國虛擬水流動對水生態系統的作用過程，是構建合理的虛擬水生態補償體系的基礎，為補償實踐提供動力。實施虛擬水視角的生態補償措施，就是要把虛擬水資源的價值通過價格體現出來，由受益者進行經濟補償，實現利用生態資本權益創造現行利益的利益再分配，其中虛擬水流動過程引發的生態反饋效應是當前研究的一個重難點。應該針對不同地區水資源稀缺程度及水生態環境現狀，對虛擬水流動的經濟效益、環境效益和資源效益進行研究。科學分析虛擬水流動給調水區、受水區帶來的影響，從節水效應、結構效應、收入效應等方面分析虛擬水作為效用資源在調入地區經濟社會系統中價值實現過程，結合經濟壓力、水資源壓力、面源污染壓力等方面分析虛擬水流動對調出地區經濟系統、水資源系統、水生態系統的負面影響。作用機理見圖2。

圖2 虛擬水流動生態補償作用機理

3.2 構建“虛實”結合二元水生態補償體系

3.2.1現實背景

從實體水-虛擬水的二元視角來看，水資源的流動是一個復雜的演化模式。從采食經濟到大規模工業化階段，水資源愈發受到自然水文循環和頻繁人類活動的疊加影響，作為生產資料完成了實體水的嵌入，并服從商品流通規律實現了虛擬水的交換[4]。而在“南水北調”與“北糧南運”的新格局下，水資源系統呈現了實體水與虛擬水耦合流動的新特征。在系統運行過程中，實體水和虛擬水流動在過程路徑、過程參數以及過程通量3大方面具有明顯耦合特性，同時也伴隨耦合反饋效應，是一種新的規律和演化模式。當前一些理論研究只是孤立地對虛擬水和實體水維度的水生態補償進行探索，并未將兩者耦合流動視為一種新的規律和特征，不能夠識別水資源真實的消耗和轉移。因此，在新的水資源演化框架下開展二元視角的補償需引起廣泛重視。應做到統籌實體水調度和虛擬水流動的生態效應，實現虛擬水流動量向生態價值量的轉化，為構建實體水調度與虛擬水流動視角下的水生態補償模型、落實新水資源演化框架的補償實踐提供基礎研究支撐。

3.2.2研究方向

構建虛擬水與實體水結合的二元視角下的水生態補償體系，需在豐富傳統的基于實體水調度的水生態補償研究基礎上，重視水資源演化新格局下虛擬水流動誘發的生態改變，將虛擬水流動效應納入水生態補償框架。當前大多數已有研究多基于實體水的視角，而少數對于虛擬水維度的理論研究雖然涉及虛擬水、水足跡的概念，但實際未脫離傳統流域生態補償的范疇，對水足跡的研究只是反映了流域內各地區對于水生態系統安全情況，或是僅僅局限于農業視角，關于虛擬水維度的多領域、深層次的水生態補償研究缺位。因此，在新的水資源演化格局下，在考慮實體水資源運移的同時，還需考慮各個產業生產、貿易過程中虛擬水的流動和水足跡的分類識別，根據各地的資源稟賦和現實情況，結合對生態系統服務的物質量的精確計算和利益相關者的補償意愿構建補償標準，并在實踐中嘗試構建科學的補償評價體系，形成完備的二元視角下的水生態補償體系，提高我國的水資源運用效率。

4 結 論

a.實體水視角下的傳統水生態補償研究已經趨于成熟，關于流域生態補償以及跨流域調水工程的水生態補償主客體明確，理論體系相對完整，為補償實踐提供了清晰的理論依據。但補償標準測算方法仍需要拓寬視角，將主體和客體兩者一同納入補償標準構建過程中。此外，我國基于實體水視角的水生態補償模式仍然比較單一，缺少橫向補償的實踐應用，有必要確定更全面、精準的補償標準。

b.國內外基于虛擬水視角的水生態補償研究尚處于探索階段，相關研究可以歸納為兩個方面：①基于虛擬水流動效應的水生態補償，②基于水足跡相關理論的水生態補償。但上述研究缺乏關于水生態補償的理論依據和補償機理，特別是虛擬水流動量向生態價值量的轉換研究，沒有考慮各個產業生產、貿易過程中虛擬水的流動和水足跡的分類識別，并未結合對生態系統服務的物質量的計算和利益相關者的補償意愿構建補償標準。

c.基于虛擬水維度的水生態補償依據與實體水生態補償大致相同，均以內化外部性為最終目的。但針對補償機制，區別于實體水視角下水生態補償，虛擬水維度的水生態補償主要存在兩點差異：①主客體特征不明確，無法直接識別。②虛擬水流動對于生態系統的影響具有間接性。在此基礎上，有必要在厘清虛擬水視角下水生態補償作用機理的基礎上，協調主體間的利益失衡。