生態修復項目成本-效益動態評估

趙廷陽,夏成琪,索鑫浩,曹世雄,*

1 北京林業大學經濟管理學院,北京 100083 2 清華大學環境學院,北京 100084 3 北京林業大學水土保持學院,北京 100083

生態系統是人類賴以生存和發展的基礎,其不僅為人類提供直接的生產和生活資料、同時為人類提供各種間接服務[1]。生態系統服務功能和價值變化與人類的福祉密切相關[2-3]。隨著社會經濟發展,人類的一系列活動嚴重影響了生態系統的結構和功能,威脅到了人類社會經濟的可持續發展[4-5]。相關研究結果表明,工業化以來,全球范圍內生態系統的服務價值下降了63%[6]。服務價值減少必然會影響人類未來福祉,對生活在貧困線以下、依靠自然資源生存的大約11億居民的影響尤為嚴重[7]。

近半個世紀以來,人們逐漸認識到生態環境保護的重要性,積極實施有效措施,以期增加生物多樣性、保護和修復生態環境[8-9]。1978年以來,我國政府投入巨額資金開展了三北防護林、天然林保護、退耕還林等一系列生態修復項目。然而,這些工程投入產出是否合理,沒有人知道；以往對生態修復項目的評估往往忽略項目成本[10]和項目實施前后的差異[11]。因此,構建科學可行的生態修復項目實施效果評價新方法,開展項目成本-效益動態評估,明確項目的實施效果極為緊迫和重要[12],對我國后續展開生態文明建設有重要理論指導意義,對全球生態修復政策調整、環保項目規劃也有重要科學價值。

自從1997年Costanza等[13]學者計算了全球生態系統服務價值以來,生態系統服務價值評估成為全球生態學和經濟學研究的熱點[14-17]。然而,多數學者在開展生態系統服務價值估算時忽略了生態系統在提供服務時所需要的成本或者僅僅計算了部分成本[12]；傳統的農業負效應評估雖然考慮到了水資源消耗的負效應和環境危害(如環境污染、土壤侵蝕等)的負面影響[18],但忽略了土地等自然資源占用“擠出效應”所導致的機會成本[19]、環境保護和農業生產投資的直接成本、以及自然災害造成的其他機會成本[20]。忽略成本分析(或者成本分析不全面)計算出的生態系統服務價值必然會夸大自然和人工生態系統的服務功能以及維護和恢復生態系統相關措施的經濟學意義,影響土地規劃和環境保護的科學性和可行性[6,21]。

生態系統服務凈價值評估方法[12]雖然對生態系統服務價值評估方法進行了改進,但沒有考慮生態修復項目實施前和實施后土地景觀變化引起的凈價值變化,獲得的結果只能反映土地利用的靜態效益,不能反映生態修復項目引起土地變更的成本-收益變化。在環境保護項目實施前和實施后,必須對其進行成本收益評估,只有項目實施后的土地生態經濟凈收益大于項目實施前土地生態經濟凈收益,項目實施才有經濟價值。但是,由于生態系統服務價值計算方法的缺陷,以前研究從未開展這一方向研究。甄別環保項目土地變更的成本與收益變化十分重要,它有助于管理者了解生態修復項目一系列潛在成本與收益、及其形成的原因,從而提高環境保護項目的效益[22],實現社會經濟發展和生態環境保護的有機結合。構建基于生態系統服務和農業投入產出相結合的生態修復項目成本-效益動態評估新方法,是生態修復研究領域的科學前沿。

1 研究方法

1.1 生態系統收益核算方法

該研究基于《森林生態系統服務功能評估規范》(LY/T 1721—2008)進行生態系統服務價值的評估,評估指標包括涵養水源(調節水量指標和凈化水質指標)、保育土壤(固土指標和保肥指標)、固碳釋氧(固碳指標和釋氧指標)、養分積累(養分積累指標)、凈化大氣環境(生產負離子指標、吸收污染物指標、滯塵指標、TSP吸收指標、PM2.5吸收指標、PM10吸收指標)、生物多樣性保護(生物多樣性保護指標)、森林防護(防風固沙指標和保護農田指標)共7種功能和16項指標。

產品價值以2017年度市場價格計算項目區對應的糧食、水果(蘋果、梨、葡萄、柑橘、橙)及其他林產品(如桐油、樹漆、竹子)。因為我國禁止木材砍伐,該項計算不包括木材生產。

(1)

1.2 生態系統凈收益核算方法

凈收益基于以上生態系統收益(Benefits)核算減去成本獲得：

(2)

1.3 成本-效益動態評估方法

生態修復項目實施改變了土地的利用方式和生態系統服務功能,如退耕地種植經濟林是將陡坡農田變成了經濟林、荒地種植經濟林是將荒地變成了經濟林、荒地造林是將荒地變成了人工林、天然林植被恢復是將退化的森林變成了天然林、飛播造林是將荒地變成了飛播造林地、退耕地造林是將陡坡農田變成了人工林(不含經濟林)。

同一塊土地在實施生態修復后的凈收益減去該地塊在項目實施前的凈收益即可獲得項目的凈收益:

(3)

1.4 研究案例

為了驗證生態工程成本-效益動態評估新方法的可行性,該研究基于三北防護林、天然林保護、退耕還林項目區183個生態監測站點(包括中國科學院44個監測站點和國家林業總局139監測站點)對以上16項指標的監測數據,以及林業統計年鑒(1987—2017)的實施面積等數據[23],通過對工程實施前和實施后生態系統服務價值、產品收入、投入(包括資源占用)成本的評估,計算了項目實施前和實施后生態系統服務的成本與收益及其變化。如表1所示,天然林保護和三北防護林包括荒地種植經濟林、荒地造林、天然植被恢復、飛播造林四項措施,退耕還林工程包括了退耕地造林(不含經濟林)、退耕地種植經濟林、荒地造林、天然植被恢復四項措施。

表1 2017年工程主要治理措施實施面積

2 研究結果

計算結果顯示,南方生態系統產生的收益普遍比北方高,東北地區各類生態系統也能有較高的收益,但是經濟林種植在新疆和黃土高原地區收益相對較高(表 2)。人工生態系統的成本在北方較高,因為北方的水熱條件較差,人工造林成活率和保存率相對較低,人工種植直接投入和管護成本較高(表 3)。

表2 2017年陡坡農田、荒地和各種林地收益區域間的變化/(×103 元/hm2)

表3 2017年陡坡農田、荒地和各種林地的成本在區域間的變化/(×103 元/hm2)

六種生態修復措施在不同地區實施的效果不同,除了種植經濟林措施能在新疆、黃土高原等北方地區產生較高的凈收益以外,其他四種措施在南方的凈價值均高于北方(表 4)。退耕地種植經濟林、荒地種植經濟林、天然植被恢復這三種措施在各個省份均能產生正收益。其余三種措施在部分省份產生了負效益。退耕地造林和荒地造林會對北京、天津、內蒙古、吉林、黑龍江、西藏、甘肅、青海、寧夏、新疆10個省區產生負效益；飛播造林會對黑龍江、西藏、青海、新疆4個省區產生負效益。

三北防護林、天然林保護、退耕還林工程的實施后,項目區土地收益分別增長了2035.0×109、3821.1×109、1127.8×109元/a,凈收益分別增長了461.7×109、2930.5×109、530.1×109元/a,單位面積土地凈收益分別增長了6.5×103、17.6×103、18.2×103×103元 hm-2a-1,收益率分別為29.3、328.9、77.0%(表5)。

3 討論

保護生態環境、提高土地生態系統服務價值、增加人類福祉[24-26]、以便更好地適應氣候變化、促進人類社會可持續發展[6,27]是當代人類的共識。該研究通過不同生態修復項目實施前和實施后的成本、收益變化進行評估(即生態系統成本-效益動態評估),證明重大生態修復工程能夠使土地收益的增加大于成本增加,大型生態修復工程具有潛在的獲利能力(表5)。如果管理者選擇適合本地區的生態恢復或保護措施,有望獲得更好效果(表4)。

表4 2017年各凈收益在區域間的變化/(×103 元/hm2)

表5 2017年三北防護林、天然林保護、退耕還林工程每年產生的收益、成本、凈收益的增長以及補貼

科學合理的生態修復項目是基于長期凈收益最大化的綜合結果,而不是追求某個單一指標(比如森林覆蓋度)最大化和短期利益最大化。在環境保護項目實施前和實施后,必須對其進行成本收益評估,以避免資金浪費、環境破壞、威脅項目區居民生計,只有這樣才能同時實現保護生態環境和促進區域社會經濟發展的雙贏目標[28]。因此,正確甄別環保項目的成本與收益十分重要[29],它有助于管理者了解生態修復項目的一系列潛在成本與收益、及其形成的原因,從而提高環境保護項目的效益[24]。

“青山綠水、就是金山銀山”,“資源節約、環境保護”是我國可持續發展戰略的核心內容之一。相對以前的生態系統服務價值、林業收益評估和生態系統服務凈價值評估方法[12,22,30],該研究構建的生態系統成本-效益動態評估方法融合了以上評估方法的優點,較全面計算了生態系統的成本(包括直接投資、資源占用、自然災害、管理費用等)和收益(包括生態系統服務價值、產品價值等)及其變化,較好地實現了社會經濟發展和生態環境保護的有機結合,獲得了比傳統成本收益、生態系統服務價值等評估方法更加可靠的評價結果。生態系統成本-效益動態評估方法站在項目實施和土地景觀變化的視角進行投入產出動態評估,更好地比較生態修復項目實施前、后的成本和收益變化,這樣的評價結果能使土地利用規劃和項目監督管理更加科學合理,為生態修復措施選擇提供了方法基礎。預期研究結果可為土地管理者、政策制定設計出更加有效的策略,為生態環境保護和社會經濟可持續發展提供理論基礎。

干旱地區樹木生長需要占用大量水資源,人工造林加劇了這些地區水資源短缺危害,造成不必要的經濟成本(表4)。即使在濕潤地區,人工造林需要消耗大量的人力和物力,成本高昂。如果不是為了獲得木材、水果等經濟目標,生態修復應盡量通過自然恢復方式推進。相關研究結果表明,當濕潤地區植被覆蓋度小于20%時,最好的生態修復措施是通過施肥或者種植豆科牧草的方式改良土壤,從而實現生態恢復[31],人工造林會進一步加劇土壤養分流失,導致生態系統進一步惡化。干旱地區被覆蓋度小于30%時[32],最好的生態修復措施是增加地表粗糙度,減小地表風速,人工造林會進一步加劇干旱缺水的危害。

由于不同地區社會經濟條件和資源稟賦存在較大差異,尊重區域差異設計因地制宜的生態修復策略非常必要。雖然生態恢復工程可以獲得巨大收益,但是并不是每一種措施在考慮其成本后在每個地區都能產生正效益[33-34]。由于生態地理的巨大差異,獲得更高分辨率的數據進行評估是生態修復項目規劃未來的發展方向。在未來的生態修復規劃和實施中,政府部門和相關研究人員需要獲取更加翔實的數據進行分析,確保相關措施更加科學合理。不同地區的自然和人文因素差異顯著,適宜采取的生態修復措施也不盡相同,因地制宜地選擇適合本地區的生態修復措施非常重要。中央政府應尊重地方差異,讓不同地區自我選擇生態修復措施可以獲得更好的效果。