區(qū)域生態(tài)環(huán)境治理中生態(tài)系統(tǒng)價值評估研究

宋海彬，武富慶，于翠芳

(黑龍江科技大學 管理學院，黑龍江 哈爾濱 150022)

自然生態(tài)環(huán)境保護是當前國家鄉(xiāng)村振興與土地整治政策實施的重要前提條件之一[1]。鄉(xiāng)村振興與土地整治過程中，區(qū)域生態(tài)環(huán)境治理是一個重要環(huán)節(jié)，其在很大程度上影響了鄉(xiāng)村振興與土地整治的科學性和可持續(xù)性[2]。針對區(qū)域生態(tài)環(huán)境治理工作，其產(chǎn)生的生態(tài)服務價值是指人類直接或間接從生態(tài)系統(tǒng)得到的利益，這也是反映治理效果的重要依據(jù)。因此，評估區(qū)域生態(tài)環(huán)境治理中生態(tài)系統(tǒng)服務價值具有重要意義。生態(tài)系統(tǒng)服務所描述的是基于生態(tài)系統(tǒng)(包括其生物多樣性)利用系統(tǒng)內相應的生態(tài)過程完成對人類產(chǎn)生積極影響的全部效應集合[3]。自此概念被提出后，生態(tài)系統(tǒng)服務價值的研究成為全球范圍內的關注熱點。劉慧明等[4]評估了目標區(qū)域相應時間段內生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化，結果顯示目標區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務價值表現(xiàn)出顯著的東南高、西北低的趨勢。劉倩等[5]以青龍縣為研究區(qū)域，提出基于系數(shù)修正的生態(tài)系統(tǒng)服務價值動態(tài)變化研究方法，目標區(qū)域內生態(tài)系統(tǒng)服務價值在所研究時段內表現(xiàn)為先提升、后降低、再提升的狀態(tài)。在前人研究基礎上，本文研究區(qū)域生態(tài)環(huán)境治理中生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估方法，通過貨幣計算法完成目標區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務價值的量化評估。

1 生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估方法

將生態(tài)環(huán)境治理中目標區(qū)域土地利用類型分類納入生態(tài)系統(tǒng)類型，利用單項服務評價法評估目標區(qū)域生態(tài)環(huán)境治理中生態(tài)系統(tǒng)服務價值。

1.1 生態(tài)類型劃分

區(qū)域生態(tài)環(huán)境治理過程將導致其中包含的交通用地、水域以及其他用途土地的面積均發(fā)生一定變化[6-8]。依照相關學者的研究理念、目標區(qū)域的土地實際利用情況以及數(shù)據(jù)的可獲取性，忽略建設用地與冰川積雪，可將區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)劃分為農(nóng)田類、水域類、森林類、濕地類、荒漠類和土壤類等類型[9]。其分類結果如圖1所示。

圖1 典型的生態(tài)系統(tǒng)分類

1.2 單項服務評價法

單項服務評價法通過環(huán)境價值評估過程確定目標區(qū)域不同生態(tài)服務系統(tǒng)的貨幣價值[10-11]。結合國內外相關學者的結論，選取科學的方式與相關參數(shù)，從物質供給、環(huán)境調節(jié)、文化修建與支持服務4個方面出發(fā)，選取原材料生產(chǎn)、水資源供給、氣候調節(jié)、空氣調節(jié)等12個指標評估構建評估指標體系。區(qū)域生態(tài)環(huán)境治理中生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估指標體系見表1。

表1 生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估指標體系

1.3 評估因子計算

針對表1中的各價值評估因子，通過貨幣化的量化方法計算目標區(qū)域生態(tài)服務系統(tǒng)的貨幣價值。

(1)產(chǎn)品生產(chǎn)因子。在計算產(chǎn)品生產(chǎn)服務價值V時，采用市場價值法[12]，具體計算公式：

V=∑vi=vs+vy=ss×ps+sy×py

(1)

式中，vi為第i類因子的供給服務總價值；s、p分別為總面積和供給服務單價，下標s和y分別表示食物和原料。

(2)渠系蓄水因子。在計算區(qū)域生態(tài)環(huán)境治理中生態(tài)系統(tǒng)渠系蓄水服務價值時，采用代替工程法[13-14]，具體計算公式：

(2)

式中，xi為單位面積蓄水量；mi為集水面積；ti為蓄水體積；c為土層平均厚度。

(3)氣象因子。在計算區(qū)域生態(tài)環(huán)境治理中生態(tài)系統(tǒng)修正后氣候調節(jié)服務價值時，采用成果參照法[15]，具體計算公式：

(3)

式中，B、bi分別為目標區(qū)域、第i類生態(tài)系統(tǒng)每公頃生物量均值；Pi為第i類生態(tài)系統(tǒng)的氣候調節(jié)服務單價(其中，i=1，2，…，n，n為第i類生態(tài)系統(tǒng)服務)。

(4)空氣質量因子。由于區(qū)域生態(tài)環(huán)境治理中生態(tài)系統(tǒng)內的空氣質量調節(jié)服務價值VOA不僅描述有害氣體的吸收，同時也描述有益氣體的釋放，其價值可通過影子工程法進行計算[16]，具體計算公式：

(4)

式中，QEi為目標區(qū)域釋放的氧氣數(shù)量；QAj為吸收的j類有害氣體數(shù)量；Ci為生產(chǎn)單位數(shù)量i氣體的費用；Cj為處理單位數(shù)量j類氣體的費用。

考慮其他有害氣體的計算較為復雜，因此只考慮生態(tài)系統(tǒng)內氧氣的釋放。

(5)涵養(yǎng)水源因子。在計算涵養(yǎng)水源服務價值Z時，采用替代工程法，具體計算公式：

Z=δ(R-ET)A=δRθA

(5)

式中，δ和R分別為目標區(qū)域蓄水成本均值和降雨量均值；ET和A分別為目標區(qū)域蒸發(fā)量均值和灌溉面積；θ為徑流系數(shù)。

(6)污染物處理因子。污染物經(jīng)由生態(tài)系統(tǒng)的生物、化學與水文等生態(tài)過程轉換成不具毒害的物質的過程，就是生態(tài)環(huán)境的污染物處理服務價值，污染物處理服務價值主要受目標區(qū)域環(huán)境容量價值影響[17-18]。因此，在計算區(qū)域生態(tài)環(huán)境治理中生態(tài)系統(tǒng)污染物處理服務價值時，采用影子工程法，具體計算公式如下：

Di=XiCi

(6)

式中，Di為目標區(qū)域年環(huán)境容量價值；Xi和Ci分別為目標區(qū)域污染物的年環(huán)境容量與污染物治理成本。

(7)知識擴展因子。目標區(qū)域所提供的科研場所與材料功能即為知識擴展服務價值，其計算過程以目標區(qū)域科學研究投入數(shù)量與所獲科學研究成果數(shù)量為基礎，具體計算公式如下：

VOK=V×S

(7)

式中，V為目標區(qū)域的文化科研價值基準價；S為目標區(qū)域面積。

(8)景觀旅游因子。在計算區(qū)域生態(tài)環(huán)境治理中生態(tài)系統(tǒng)景觀旅游服務價值時，可采用費用支出法[19]，具體計算公式如下：

F=Ff+Ft+Fq

(8)

式中，F(xiàn)f、Ft、Fq分別為旅游費用、旅游時間成本與其他費用。

(9)土壤有機質持留因子。在計算區(qū)域生態(tài)環(huán)境治理中生態(tài)系統(tǒng)土壤有機質持留服務價值時，可采用機會成本法[20]，具體計算公式如下：

W=S′×T×ρ×OM×J

(9)

式中，S′為作物種植面積；T為表層土壤厚度；ρ為土壤容重；OM為有機質含量；J為有機質價格。

(10)生物多樣性因子。在計算修正后的生物多樣性服務價值時，同樣可采用成果參照法，具體計算公式如下：

(10)

式中，B、bi分別為目標區(qū)域、第i類生態(tài)系統(tǒng)每公頃生物量均值；Qi為第i類生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性服務單價(其中，i=1，2，…，n，n為第i類生態(tài)系統(tǒng)服務)。

(11)初級生產(chǎn)力因子。在計算區(qū)域生態(tài)環(huán)境治理中生態(tài)系統(tǒng)初級生產(chǎn)力過程中，可參考目標區(qū)域初級生產(chǎn)力同綠色植被的轉化關系、綠色植被與農(nóng)產(chǎn)品質量相關性以及市場上農(nóng)產(chǎn)品的銷售價格與利率等進行計算，具體計算公式如下：

(11)

式中，KE為物質生產(chǎn)功能價值；K0為目標區(qū)域單位面積的初級生產(chǎn)力；E為初級生產(chǎn)力同綠色植被的轉化關系；φ為農(nóng)產(chǎn)品混合含碳率；σ為農(nóng)產(chǎn)品質量與綠色植被質量的比值；Ks為農(nóng)產(chǎn)品市場價格均值；ρ為農(nóng)產(chǎn)品銷售利潤率；O為可收獲面積。

(12)水土保持因子。在計算區(qū)域生態(tài)環(huán)境治理中生態(tài)系統(tǒng)水土保持服務價值時，可采用影子價格法。通過糧食產(chǎn)量的提升能夠最直觀地體現(xiàn)出水土保持價值提升的效果，所以可通過糧食增產(chǎn)的經(jīng)濟效益描述區(qū)域生態(tài)環(huán)境治理中水土保持的服務價值，具體計算公式如下：

Lz=G×Cn×Ks

(12)

式中，Lz為糧食增產(chǎn)經(jīng)濟效益；G為受保護耕地面積；Cn為生態(tài)環(huán)境治理前后農(nóng)作物單產(chǎn)差。

1.4 綜合評估模型

目標區(qū)域生態(tài)環(huán)境治理中生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估即獲取目標區(qū)域內不同生態(tài)服務系統(tǒng)價值的總和，公式描述：

(13)

式中，Bi為第i種生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值；r為貼現(xiàn)率。

2 現(xiàn)場分析

以黑龍江省哈爾濱市為目標區(qū)域，采用本文方法評估其區(qū)域生態(tài)環(huán)境治理中生態(tài)系統(tǒng)服務價值。

2.1 目標區(qū)域概況與數(shù)據(jù)采集

哈爾濱市是哈爾濱都市圈核心城市，更是我國重要的制造業(yè)基地。哈爾濱市9個行政區(qū)分布如圖2所示。

圖2 哈爾濱市9個行政區(qū)分布示意

哈爾濱市氣候四季分明，冬季漫長、夏季短暫，春秋兩季氣溫升降變化快，屬于過渡季節(jié)。哈爾濱市區(qū)及其周邊的雙城區(qū)、呼蘭區(qū)地勢平坦，東部多丘陵，北部為小興安嶺山區(qū)，有松花江流過。該市動植物資源豐富，且受地形、氣候、植物等自然因素及人為活動的影響，哈爾濱市土壤類型較多。

目標區(qū)域內土地整體面積達到1.31×106hm2。其中，草地所占比例最大，達到目標區(qū)域內土地整體面積的1/2；其次為耕地面積，占目標區(qū)域內土地整體面積的1/5左右。目標區(qū)域內占地面積最小的土地利用類型為水域，僅為0.65%左右；其次為交通用地，占目標區(qū)域內土地整體面積的1%左右。

受到曾經(jīng)大力發(fā)展工業(yè)制造業(yè)的影響，目標區(qū)域內整體生態(tài)環(huán)境呈現(xiàn)出偏脆弱的狀態(tài)，自然災害使得荒漠化土地所占比例較高且較難進行開發(fā)應用，導致后備土地資源短缺。作為我國東北部主要的交通樞紐與工業(yè)中心，目標區(qū)域內的核心產(chǎn)業(yè)為石油、化工、電力、機械等，2020年區(qū)域范圍內GDP高達930億元左右。由21世紀初期開始，目標區(qū)域內社會經(jīng)濟呈持續(xù)上升態(tài)勢，經(jīng)濟的高速發(fā)展以及區(qū)域內常駐人口數(shù)量的顯著增加對于目標區(qū)域內原就脆弱的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生更大威脅，因此，近些年相關部門加大了生態(tài)環(huán)境治理力度。

分析過程中所使用的數(shù)據(jù)多來自近些年目標區(qū)域的年鑒記錄以及我國的物價年鑒記錄，并參考相關學者所研究的論文數(shù)據(jù)。

2.2 目標區(qū)域內生態(tài)系統(tǒng)服務價值組成分析

位于目標區(qū)域東部的阿城區(qū)、南部的雙城區(qū)、西部的松北區(qū)、北部的呼蘭區(qū)是目標區(qū)域生態(tài)服務系統(tǒng)的主要組成部分。以此4個區(qū)域為對象展開研究，目標區(qū)域內生態(tài)系統(tǒng)服務價值一級指標的組成分析結果如圖3所示。

圖3 生態(tài)系統(tǒng)服務價值組成分析

分析圖3得到，目標區(qū)域生態(tài)服務系統(tǒng)整體價值為560.05億元。在目標區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務價值結構體系內，以環(huán)境調節(jié)價值量最高，達到340.53億元，占目標區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務價值整體的60.81%；文化修建的價值量位居第二，達到130.70億元，占目標區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務價值整體的23.33%；物質供給與支持服務的價值量分別為15.57億元和73.25億元，分別占目標區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務價值整體的2.78%和13.08%。

目標區(qū)域內生態(tài)系統(tǒng)服務價值二級指標的組成分析結果見表2。分析表2得到，在全部12個價值評估因子中，涵養(yǎng)水源是目標區(qū)域內生態(tài)系統(tǒng)服務價值體系內價值最高的類型，價值量高達160.72億元，占整體價值量的28.70%；其次為景觀旅游價值，價值量為126.54億元，占整體價值量的22.59%；價值排在第三位的是空氣質量，其價值量與所占百分比分別為88.64億元和15.83%。在目標區(qū)域內生態(tài)系統(tǒng)服務價值體系內價值最低的類型為渠系蓄水，價值量為3.52億元，占整體價值量的0.63%；其次為知識擴展和水土保持，價值量分別為4.16億元和6.04億元，分別占整體價值量的0.74%和1.08%。

表2 生態(tài)系統(tǒng)服務價值組成分析

2.3 目標區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務價值空間分析

目標區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務價值空間分析結果見表3。

表3 生態(tài)系統(tǒng)服務價值空間分析

分析表3得到，呼蘭區(qū)整體價值量達到203.88億元，占目標區(qū)域整體生態(tài)系統(tǒng)服務價值的36.40%，是目標區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務價值最高的區(qū)域；其次為松北區(qū)，其生態(tài)系統(tǒng)服務價值達到153.83億元；生態(tài)系統(tǒng)服務價值最低的是阿城區(qū)，價值量達到92.47億元，占目標區(qū)域整體生態(tài)系統(tǒng)服務價值的16.51%。

3 結論

本文研究區(qū)域生態(tài)環(huán)境治理中生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估方法，從物質供給、環(huán)境調節(jié)、文化修建與支持服務4個方面出發(fā)選取評估指標，并計算評估指標價值。選取哈爾濱市為目標區(qū)域，采用本文方法對其進行評估，所得結果顯示目標區(qū)域環(huán)境調節(jié)價值量最高，整體空間內，南部區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)服務價值最高。