碳中和視域下黃河流域碳生態補償研究

馬明娟 李強 周文瑞

摘 要：碳生態補償是協調區域生態環境保護、促進經濟發展與實現碳中和的有效手段。為構建黃河流域多樣化生態補償機制、促進流域低碳轉型、實現碳中和目標，以黃河流域9個省（區）為研究區域，將碳中和目標與生態補償機制相結合，構建碳生態補償理論模型，基于碳排放量與碳匯的測算，厘清碳補償的主客體，并輔以算例探究了2007—2017年黃河流域碳生態補償的時空演化特征。結果表明：受經濟社會發展水平、資源稟賦、碳資源使用效率、支付意愿與能力等的影響，9個省（區）碳補償額度區域異質性較大;除寧夏之外，黃河上中游的青海、四川、甘肅、內蒙古等省份的減排固碳貢獻度較大，為碳受償地區，中下游的陜西、山西、河南、山東等省份為碳支付地區，并且山西和山東的碳赤字顯著高于其他省份，生態環境的改善具有一定的滯后性，亟須轉變經濟發展模式來提升區域碳排放與資源稟賦特征的匹配度。根據研究結果，凝練出黃河流域低碳轉型與多元化生態補償機制構建的政策建議。

關鍵詞：碳中和;碳生態補償模型;碳匯;生態補償機制;高質量發展;黃河流域

中圖分類號：TM715;TV882.1 ? 文獻標志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2021.12.002

引用格式：馬明娟，李強，周文瑞.碳中和視域下黃河流域碳生態補償研究[J].人民黃河，2021，43（12）：5-11.

Abstract： Carbon ecological compensation is an effective means to coordinate regional ecological protection， promote economic development and achieve carbon neutrality. In order to build a diversified ecological compensation mechanism， promote the low-carbon transformation of the basin and achieve the goal of carbon neutrality in the Yellow River Basin， this paper took 9 provinces （regions） along the Yellow River as the research area， combined carbon neutrality targets with ecological compensation mechanisms and constructed a theoretical framework model of carbon ecological compensation. Based on carbon emissions and carbon sinks， the subject and object of carbon compensation were determined and supplementary example was used to explore the temporal and spatial evolution characteristics of carbon ecological compensation in the Yellow River Basin from 2007 to 2017. The results show that the regional heterogeneity of carbon compensation credits in the 9 provinces （regions） along the Yellow River， affected by the level of economic and social development， resources endowments， carbon resources use efficiency， willingness to pay and ability is relatively larger in terms of the temporal and spatial pattern. Except for Ningxia， Qinghai， Sichuan， Gansu and Inner Mongolia in the upper and middle reaches of the Yellow River contribute more to carbon emission reduction and sequestration and they are carbon compensated areas. The middle and lower reaches of Shaanxi， Shanxi， Henan and Shandong are carbon payment areas. The carbon deficit of Shanxi and Shandong is significantly higher than that of other provinces and the improvement of the ecological environment has a certain degree of lag. It is urgent to transform the economic development model to improve the matching degree of regional carbon emissions and resources endowment characteristics. Based on the results， policy recommendations for the construction of low-carbon transition and diversified ecological compensation mechanism in the Yellow River Basin are condensed.

Key words： carbon neutrality; carbon ecological compensation model; carbon sink; ecological compensation mechanism; ?high-quality development; Yellow River Basin

黃河流域多元化生態補償機制構建與保障措施的制定迫在眉睫。2020年4月，財政部、生態環境部、水利部和國家林草局制定的《支持引導黃河全流域建立橫向生態補償機制試點實施方案》指出，“建立流域多元化橫向生態補償機制，開展綜合生態價值核算計量等多元化生態補償，建立排污權、水權、碳排放交易權、碳匯項目開發及交易等市場化補償試點”[1]。

隨著全球環境保護、可持續發展深入以及世界多個國家提出碳中和目標，低碳綠色發展已經成為國際發展潮流。2020年9月，習近平主席在聯合國大會宣布“中國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，力爭2060年前實現碳中和”。碳中和深度影響全球價值鏈、產業鏈、創新鏈和新的國際標準，是廣泛深刻的經濟社會系統性變革。碳減排既是氣候環境問題，也是發展問題，涉及經濟、社會、人口、能源、環境等方面，需要統籌能源安全、經濟增長、社會民生、成本投入等諸多因素[2]，這對黃河流域生態保護和高質量發展提出了更高要求。從減排（碳源）視角出發，黃河流域屬于“能源流域”，經濟發展依賴資源，長期以來處于采掘和粗加工低端，碳排放量巨大，碳排放治理難度大。作為我國煤炭資源富集區，黃河流域含煤區域逾35.7萬km2，有國家規劃的大型煤炭生產基地9個，煤炭資源可采量和煤炭產量均為全國首位。從固碳（碳匯）視角出發，黃河流域是我國重要的生態屏障，生態區位特殊，是連接青藏高原、黃土高原、華北平原的生態廊道，尤其黃河上中游多為重要水源涵養區和國家級生態功能區，流域內林草面積占流域總面積的50%以上，是重要的碳匯和碳儲存區域，碳承載力較大[3]。因此，從碳中和視角出發，厘清碳排放與碳吸收之間的相互作用機制，構建跨區域碳生態補償模型有助于開拓補償渠道，建立多元化生態價值補償方式，健全我國碳生態補償標準動態調整機制，可加速黃河流域生態功能區形成，助推黃河流域低碳轉型與高質量發展。

1 理論依據與文獻回顧

隨著工業化與城鎮化的快速發展，環境污染問題日益突出。對于生態補償的研究可以追溯至20世紀50年代，美國、法國、墨西哥、哥斯達黎加等國家將生態補償視為解決生態環境保護與經濟發展矛盾的有效途徑。生態補償在國外又稱環境服務付費或生態效益付費，國際上的相關研究主要聚焦于生態服務付費、生態系統服務功能價值評估、外部性理論與公共物品理論等基礎探討、流域及礦產開發領域生態補償、碳交易、碳匯交易等[4]。在實踐中，生態補償的核心問題是補償對象的確定、補償標準的確定、補償方式的確定和長效保障機制的構建。

碳生態補償是協調區域生態環境保護、促進經濟發展與實現碳中和的有效手段。碳生態補償是在經濟去碳化背景下產生的，通過碳源和碳匯的計算和平衡，對生態系統服務價值或對其機會成本的補償，其實質是一種市場化的區域間生態補償機制。目前國外學者對碳生態補償的研究主要集中在理論研究與補償價值的量化分析。從碳生態補償的研究歷程看，早期研究側重于探討碳生態補償的交易機制、可行性和地區成本差異等[5]，旨在構建碳生態補償體系和交易機制，通常是針對特定項目展開研究，如海洋植被保護、水庫開發、林草類等的碳補償[6]。隨著《京都議定書》的簽署，碳生態補償的研究重點演進為《京都議定書》中相關規則的應用與發展，如碳補償項目的管理和交易、碳市場交易體系等，其中，碳補償涉及市場經濟和市場貿易，在自愿減排成為控制溫室氣體的措施后，碳補償研究著重探討實現碳中和的支付意愿[7]。雖然碳市場貿易和碳補償項目在全球發展迅速，是碳排放主體實現碳平衡的重要手段，但是存在碳補償項目的地區成本差異和碳市場貿易體系，碳補償成本代價遠遠低于碳減排措施[4]，導致諸多質疑。

受社會經濟發展的制約，國內已有研究主要通過理論和實證的結合，從政府、個人、土地利用和橫向補償等視角對區域碳生態補償展開探索，研究側重點聚焦于碳補償的概念界定、特征、市場、模式和標準的確定等[8-9]。碳中和理論是構建碳生態補償體系的理論前提，包括碳平衡和碳收支。例如，鄉村旅游碳補償和森林碳補償在核算區域碳補償時均以凈碳排放量作為核算生態補償的標準[10]。在碳生態補償體系中，碳補償標準及其確定方法是生態補償機制建立的重點和難點，關系到碳補償項目的核證，也是碳補償項目參與碳市場的前提條件。國內碳補償的衡量標準眾多，主要有黃金標準、農業林業和其他補償項目資源標準、核實減排量的健全標準等，在補償標準的核算上已有研究多以條件價值法和機會成本法量化碳排放價值以替代生態服務價值損耗，同時提出了以經濟補償為主、公共政策補償并存的多元化補償方式[11-12]。

綜上所述，已有研究對區域碳生態補償量化研究具有一定的理論借鑒與實證依據，但仍存在拓展空間：第一，已有研究大多基于單個省域或特定區域，鮮有針對黃河流域碳生態補償時空分布格局的研究;第二，鑒于我國生態環境的多樣性，地區間差異較大，在具體實施過程中，基于國家尺度的碳生態補償模型在不同區域的推廣具有一定難度，自然條件和經濟發展差異對補償標準、補償意愿和能力的影響往往會被忽略，標準和量化管理具有挑戰性。基于此，本文將進一步厘清碳生態補償的發展學理和理論淵源，嘗試將碳中和目標與生態補償機制相結合，構建碳生態補償理論模型，以黃河流域9個省（區）為研究區域，基于碳排放量與碳匯增量確定碳受償與碳支付地區，并輔以算例探究其時空演化特征，以期為黃河流域生態補償機制的建立、減排固碳與低碳發展提供決策依據，為我國實現碳中和目標與高質量發展提供參考。

2 碳生態補償理論模型

2.1 模型構建

碳交易是指將碳排放權作為稀缺資源，碳吸收能力作為收益手段，基于區域碳排放與碳吸收量的差異確定碳赤字情況，通過交換形式形成合理的交易價格，使生態服務從無償走向有償[13]。碳生態補償的核心理念是基于碳交易、運用社會經濟系統向自然生態系統的“反哺投入”，協調不同主體之間的利益矛盾，解決經濟效益的外部性問題，其研究關鍵在于碳補償主客體的確定、政府和市場在跨區域碳補償中的承接性、區域碳排放與碳吸收（碳匯能力動態值）的測算。考慮到區域經濟、資源稟賦差異等原因，本文主要以碳平衡理論、外部性理論、碳補償理論、生態服務功能理論為基礎，從補償必要性、制度公平性及可行性等視角構建碳生態補償理論模型，并基于區域經濟發展水平、支付意愿與能力以及碳資源使用效率對其進行修正，見圖1。

2.2 碳生態補償實施流程

（1）重新審視保護與補償客體。二氧化碳排放的流動性使得碳生態補償的主客體之間存在相互交織的損益關系。堅持“誰受益、誰補償”原則，從經濟理性和減排貢獻度界定碳補償區域：①9個省（區）生態區位不同，產生的生態效益不同，區域碳排放量、碳匯建設以及生態系統亟待改善的緊迫程度異質性較大，需要因地制宜確定補償范圍，采取“分區域逐步推進實施”的補償政策，優先選擇碳盈余地區作為補償區域。②明確哪些地區因減排固碳承擔了成本和利益損失，將未承擔保護責任而“搭便車”的利益方排除在外。

（2）政府、市場在跨區域碳生態補償中的承接性。生態服務享受者具有經濟理性，在自身未明顯感覺生態服務質量有所改觀時，是不會提供保護與補償資金的。為此，劃分碳生態補償階段，實施“基本補償+增效補償”的模式。第一階段：生態恢復前，以政府現有的基本補償為主;第二階段：生態恢復后，引入市場補償，從保護與補償對象所具有的自然屬性和社會屬性分別確定前后兩階段的保護與補償主體。

（3）區域碳補償標準的確定。關鍵在于確定區域碳排放量、區域生態系統碳匯增量以及碳價格[4]。

（4）保護與補償資金的差別化分配。為提升生態服務供給者的減排積極性，產生有效的生態生產性激勵，通過測算區域碳補償額度進行區域間橫向補償，實現基于碳平衡的生態效益增效補償。

3 研究方法

對于碳生態補償額度的確定，本文整理并分析了各類生態補償標準的科學性和可行性，針對碳生態補償市場機制多元化的特征，基于碳平衡理論、碳交易市場價值法進行綜合分析。

3.1 碳排放量（碳源值）測算模型

選取煤炭、原油、天然氣等14種能源消費類型為研究指標，對比國內外碳排放量估算方法（實測法、物料衡量法、排放系數法等）的優缺點，參考聯合國政府氣候變化專門委員會（IPCC）的碳排放量計算方法，將能源消費總量轉換為標準煤后，根據每種能源的碳排放系數核算9個省（區）的碳排放量：

4 實證分析

4.1 研究區域

黃河流經青海、四川、甘肅、寧夏、內蒙古、山西、陜西、河南、山東9個省（區），橫跨我國東、中、西三大區域。從碳中和視域出發，黃河流域具有較大的減排壓力和固碳潛力。如由寧東、榆林和鄂爾多斯組成的“能源金三角”，煤炭儲量占全國的27%，但經濟社會發展整體滯后，產業構成以第二產業為主，其中初級加工業占比較高，能源資源采掘業特色突出，碳減排壓力巨大[16-17]。同時，黃河上中游多為重要水源涵養區和重點生態功能區，草原、濕地、森林資源富集，生態碳匯富饒，在增強水源涵養、水土保持等生態功能，以及保持生物多樣性方面發揮著重要作用。

4.2 數據來源

在總結相關研究成果的基礎上，對9個省（區）的樣本數據進行實證分析，以能源消耗數據、主要工業產品產量、主要農作物產量、農作物經濟系數、農作物碳吸收率、GDP、人口、恩格爾系數等為基礎數據。鑒于各省（區）相關數據的連續性、可獲得性和準確性，以及2007年中國政府正式發布了《中國應對氣候變化國家方案》，以2007—2017年為研究時段，數據獲取除了查閱《中國能源統計年鑒》《中國統計年鑒》《中國環境統計年鑒》《中國農業年鑒》，以及各省（區）的統計年鑒和統計公報之外，還通過文獻資料與部門調研獲得。以上數據均以當年實際數據為準，對涉及的基礎數據進行初步統計、單位換算、公式計算、合并、歸納等處理和分析。

對于碳排放量的測算，能源終端消費實物量來源于歷年統計年鑒，依據《中國能源統計年鑒》附錄獲取能源燃燒發熱值，其余因子、缺失碳排放系數采用IPCC（2006）指南中的默認值，其中，能源燃燒氧化因子IPCC默認為1，結合我國能源利用過程中的實際情況，并參考有關學者的研究成果，最終確定符合實際的參數，具體取值見表1。

對于碳吸收情況的測算，發揮碳匯作用的主要有森林、草地、農作物等。河流對二氧化碳的吸收和排放量大致相等，因此本文將河流的二氧化碳通量取值為0，農作物經濟產量的相關數據摘自中國農業年鑒統計數據和相關參考文獻[4，14]，主要農作物的碳吸收率和經濟系數見表2。

對于碳生態補償額度的測算，目前國際上的碳稅價格為66～99元/t，參考已有研究成果[10]，單位碳匯的影子價格為67.85～101.81元/t。黃河流域生態系統脆弱，生態環境容量有限，生態建設任務艱巨，因此應采用碳匯影子價格的上限作為單位碳價格，本文取100元/t。

4.3 討論與分析

4.3.1 黃河流域碳排放情況分析

9個省（區）2007—2017年的碳排放量見表3。整體來看，2007—2017年9個省（區）的碳排放量增長呈現出顯著的階段性特征，其中2007—2011年碳排放量增長較快，而2012—2017年碳排放量增長趨于平緩，這反映了黃河流域經濟增長質量不高的現實情況。分區域來看，受經濟社會發展水平、環境承載力、資源稟賦、人口等多重因素的影響，9個省（區）碳排放量的區域異質性較大。從年均碳排量來看，陜西、山東、山西、河南4個省份的碳排放量較大且較為穩定，均在1.5億t以上，屬于黃河流域高碳排放地區;四川、內蒙古2個省（區）的碳排放量在0.50億～1.00億t之間，屬于黃河流域中碳排放區;青海、甘肅、寧夏3個省（區）的碳排放量在0.50億t以下，屬于黃河流域低排放區。究其原因，近年來黃河流域各省（區）經濟保持了較快發展，在一定程度上實現了固碳減排，但黃河流域作為我國重要的煤炭生產基地，重工業在國民經濟中占比相對較高，高耗能、低效率的生產方式在短期內得不到顯著改善。

4.3.2 黃河流域碳吸收情況分析

總體來看，2007—2017年9個省（區）固碳總量和森林固碳量呈現出“階梯式”增長的變化趨勢，年均增長率約2%，并且2011年后的碳匯量增長速度超過了碳排放增長速度，主要原因是從2010年開始我國低碳試點城市建設持續推進，增強了固碳減排能力。從碳吸收構成來看，9個省（區）的固碳能力主要源于森林固碳和農業固碳，其中森林固碳量占固碳總量的60%以上，主要原因是21世紀以來政府主導的一系列強制性的環境制度變遷成效顯著[19]。如六盤山地區是黃河中上游重要支流“三河源”——涇河、清水河、葫蘆河的發源地，總面積為8 499.6 km2，以前年平均徑流量1.65億m3。經過近60 a的生態建設與修復，該地區已成為黃土高原西部重要的水源涵養林基地和重點生態功能區，年徑流量達2.9億m3，森林面積約4.05萬hm2，森林覆蓋率從20世紀50年代的20%左右增加到65.4%，被稱為“高原綠島”，擁有良好的生態環境和豐富的野生動植物，僅寧夏境內就有高等植物788種，有林地3.10萬hm2，其中喬木林2.60萬hm2，森林覆蓋率近70%。相比而言，黃河流域農業固碳量增長較為緩慢，2015—2016年農業固碳量還呈現負增長態勢，主要原因是青海、甘肅、寧夏、內蒙古等省（區）自然環境惡劣，生態系統穩定性差，農牧業對氣候敏感，農業生產極易受到氣候變化的影響。例如，寧夏的西海固地區風沙、干旱、霜凍、冰雹等災害性天氣頻發，素有“十年一大旱，五年一中旱，三年兩頭旱”之說，難以維持農作物生產及大面積種植，農作物碳承載力有限，亟須提升生態系統碳匯增量。

4.3.3 碳生態補償價值測算與分析

基于2007—2017年碳排放量、碳匯量以及碳平衡情況的測算，結合我國單位碳價格計算了9個省（區）碳生態補償額度，用以反映碳補償額度的時空演變特征，見表4。從表4可以看出，除寧夏之外，黃河上中游省（區）的碳平衡狀況均為碳盈余，即為碳受償地區，主要原因是黃河上中游地區為黃河重要水源涵養林基地和國家級自然生態保護區，森林、草原、濕地面積廣袤，碳匯資源富饒，碳承載力與固碳能力較強。對于寧夏而言，雖然六盤山地區森林覆蓋率高，但是寧東地區煤炭富集，工業發展依賴資源，近年來碳排放量不斷上升，碳排放大于碳吸收，總體呈現出碳赤字現象。黃河中下游的陜西、山西、河南、山東等省份均為碳赤字地區，即為碳支付地區，且山西和山東的碳赤字情況顯著高于其他省份的，主要原因是陜西、山西、河南、山東均為我國的煤炭生產大省，長期以來的線性粗放式經濟增長使得碳排放量激增，能源資源采掘業特色突出，減排壓力大。山西和山東是重要的煤炭基地，2007年山西受全球金融危機的影響，GDP增速放緩，能源消耗量出現了一定程度的下滑，與此同時碳排放量降低，二氧化碳的空間溢出效益減小，碳補償額度降低，但隨著經濟逐漸回暖，能源消耗量迅速增加，碳排放量隨之增加，亟須轉變經濟發展模式來提升區域碳排放與資源稟賦特征的匹配度。2010年，隨著全國低碳試點城市的實施，山西、山東積極探索低碳發展路徑，相繼出臺應對氣候變化的相關規劃，碳減排工作取得了顯著成效，碳補償額度呈現出下降趨勢，這說明環境保護措施可以實現黃河流域減排固碳，且效果明顯。

5 政策建議

（1）強化多層次政策引導，加強黃河流域碳生態補償頂層設計。“十四五”時期是碳達峰的關鍵期、窗口期，應從財政預算、健全生態補償相關法律法規、碳金融與綠色金融支持等方面加強碳生態補償頂層設計。以重要水源涵養區、重點生態功能區作為碳生態補償的重點，形成與碳生態補償相適應、相配套、高水平的體制機制，營造契合碳中和目標的政策環境，從機制上促進流域協調發展：①加強碳生態補償制度建設，如完善有關政策制度、構建生態價值核算體系、建立生態補償監管體系等;②拓展補償資金渠道，創新投融資模式，吸引民間資本，加強地方政府間的通力合作，保證生態類橫向財政轉移支付得以實施。

（2）引入市場機制，建立市場化、多元化生態補償機制，形成“政府政策+市場機制”的協同效應。①基于“減排貢獻度”科學界定流域生態保護者與受益者的權利義務，通過資金補助、對口協作、產業轉移、人才培訓和共建園區等方式進行補償，構建多元化生態補償機制[20]。②碳排放權交易、碳匯交易可以視為區域經濟發展的先行“生產要素”，通過引導資金、技術等資源要素的區域轉移，推進流域綠色化補償，構建市場化的補償機制。例如，內蒙古、青海等省（區）利用能源資源優勢率先參與了碳交易，內蒙古依托清潔發展機制運作方式實施的溫室氣體減排項目和青海三江源地區生態補償交易項目，可以為其他省（區）提供參考。

（3）建立基于省級單元的碳平衡數據庫，開發林草類碳匯能力速查工具。①為提升碳生態補償數據獲取的便利，在政府公報、統計信息、中國碳排放數據庫等官方數據的基礎上，建立覆蓋省級單元的碳平衡數據庫，涵蓋社會碳排放量、分行業排放量、碳排放類型、碳排放強度、生態系統碳匯總量及碳匯增量等，并定期對基礎數據庫進行更新與優化。②對于林草類碳匯的監測，建立一套適合黃河流域的林草類碳匯能力速查工具，作為地方政府財政預算與績效考核的重要依據。碳匯值高于參考基準的部分即為碳匯效益增加部分，參考當年林草碳匯項目交易的市場價值，確定補償總金額并予以動態補償;若低于參考基準，則取消補償資格，并要求其整改。

（4）促進能源結構調整，提升黃河流域生態系統碳匯增量，動態調整碳生態補償標準。①利用流域能源資源優勢和現有技術積累，發揮可再生能源與礦產資源、生物資源的比較優勢，加快礦產資源綠色開采和技術升級改造，形成低碳產業體系。②考慮森林的自我補償能力，提升黃河流域林草質量與生態系統碳匯增量，進行森林自我收益、林業內部補償。同時，針對禁采禁伐林區，適度發展林下經濟，充分發揮土地資源作用，合理利用非木質資源。③我國現有的生態補償標準較社會經濟發展水平來說明顯偏低，監測與評估標準不明晰、補償效益難量化。以碳平衡的動態消漲為參考指標，調整公共補償額度，不僅能彌補現行機制的不足，調動林農保護和參與增匯營造林活動的積極性，而且相較于純市場手段，易于實施和統籌管理，符合國際上REDD+（在發展中國家通過減少砍伐森林和減緩森林退化而降低溫室氣體排放，增加碳匯）的基本思路和發展趨勢。

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【責任編輯 趙宏偉】