三峽庫區生態系統服務對農戶生計貢獻率測算及影響分析

陳茂林, 官冬杰, 孫靈麗, 周李磊

(1.重慶交通大學 智慧城市學院, 重慶 400074; 2.重慶交通大學 土木工程學院, 重慶 400074)

經濟和社會的飛速發展，加速了人類生活和生產活動對大自然的沖擊與破壞，在發展中國家，淡水資源稀缺、生物種類減少、土壤沙化、耕地數量減少、氣候變暖等問題日益凸顯[1]，生態退化造成生態系統結構破壞，導致農戶的生產力下降，必然會增加農戶資本與生活的脆弱性，增加農戶生計風險與貧困，最終會使農戶陷入貧窮與生態退化的惡性循環中。1997年十五大提出可持續發展，其目的是為了構建經濟友好型發展體系。為了尋求生態與農戶之間的平衡狀態，首先就要弄清楚生態系統服務對農戶生計的影響過程機制。生態系統服務是人類生產生活與社會提供和維持福利的基礎[2]，生態系統服務和人類生計資產評估對于確保可持續的生態系統管理和有效的自然資源分配至關重要[3]。雖然早在1967年就提出了有關生態系統服務功能相關概念和內涵[4]，但在20世紀90年代國內外眾多學者才對生態系統服務功能和生態系統服務價值有了廣泛研究。20世紀末有學者通過計算全球17種生態系統服務種類提供的經濟總值為16～54萬億美元之間[5]。侯元兆等[6]首次將森林資源價值納入國民經濟，并測量了我國自然森林資源的總價值為13.748萬億元，但僅對3種森林環境資源(水源涵養、土壤保持、固定CO2以及O2價值)進行研究。1999年相關學者[7]初步定性探究了中國生態系統的生態價值，在后續有關學者的研究中初步定量測算出中國生態系統服務的經濟價值約占全球生態系統服務價值的2.71%，低于全球平均水平[8]。農戶是農村最小的生計單位[9]，而生計是農戶家庭為滿足基本生存的基礎上追求生活水平的活動和尋求社會支持能力的過程[10]，對于農戶而言，農戶可從不同生態系統服務獲取直接或間接利益，有研究指出，森林生態系統可為緬甸農戶家庭提供43%的收益[11]，為尼日利亞地區農戶收入提供30%的貢獻率[12]，對印度當地農戶產生45%的收入率[13]；農田生態系統種植結構的改善可為農戶增加22.97%的收益貢獻率[14]，耕地種植可為爪洼地區農戶產生29.18%的支出貢獻率[15]，農地可間接為我國農戶家庭總收入和農業收入增加18.18%和72.46%的經濟價值[16]。然而受到人類生計活動強度及多樣性影響，生態系統服務對農戶的貢獻率日益縮減[17-18]。隨著對“人與自然和諧發展”、“可持續生計”等熱門話題的深入探討，生態系統服務對農戶生計影響主要有以下幾個方面：(1) 從土地覆被利用角度計算生態系統服務價值變化對農戶生計的敏感度分析；(2) 農戶生計及農戶福祉對生態系統依賴程度研究；(3) 生態補償及退耕還林政策對農戶生計的影響。但目前研究主要是將人類活動作為主導因素來研究對生態系統的影響，缺乏生態系服務功能與價值變化對農戶生計策略及生計資本層面的影響研究。本文就以三峽庫區為研究區域，測算該區域生態系統服務對農戶生計貢獻率，探究生態系統服務變化對農戶生計結果影響，為維持生態生計平衡，保障當地農戶福祉，實現可持續發展提供借鑒。

1 研究區概況

三峽庫區位于東經106°20′—110°30′，北緯29°00′—31°50′，地處中國西南部，是長江重要淡水集水區域，維系著全國1/4人口的淡水供給，是長江中上游與下游的重要水上交通樞紐站。研究區與四川盆地的東部相互連接，南方為川鄂高原，北方為大巴山。三峽庫區區域范圍包括重慶九大主城區及其所轄的13個區縣和湖北省的4個區縣(圖1)，是連接長江上游與長江中下游的經濟紐帶，占據著國家經濟發展的重大戰略地位，也是長江流域的重要生態屏障。由于三峽庫區隸屬長江水系，峽谷諸多，自然災害頻發，地形以山地、丘陵為主，研究區內海拔高差懸殊，由流水作用形成的山地地貌結構復雜。三峽庫區水域面積大，晝夜溫差小，冬季溫暖夏季濕熱，雨水豐富，屬于典型的亞熱帶季風性濕潤氣候區，2019年降水量約是全國年均降水量的2～3倍。三峽庫區的土地利用類型比較單一，其中林地和耕地面積分布比較廣，林地主要分布在東、北部，耕地是以零散分布的坡耕地為主；三峽庫區受到自然地形地貌及經濟發展影響，居民點等大批建設用地主要集中分布于西南片區的重慶市主城區及其相鄰的區縣。

圖1 研究區地理位置示意圖

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源

三峽庫區土地利用遙感監測數據來源于中國科學院資源環境科學與數據中心(http:∥www.resdc.cn/)，精度為1 km×1 km，統一坐標后經過裁剪、配準和重分類等一系列預處理。由于目前我國對土地的分類和利用標準并沒有形成統一的體系，本文通過結合三峽庫區土地利用的實際情況，參考相關土地利用覆蓋的分類標準，將研究區劃分7類不同的用地類型，以便在研究中數據統一，達到提高精度的目的。研究區所用行政區域矢量柵格數據從國家地球系統科學數據共享平臺(http:∥www.geodata.cn/)下載。三峽庫區各區縣農戶生計資本評價指標數據來源于2019年《重慶市統計年鑒》、《恩施州統計年鑒》、《宜昌市統計年鑒》以及各區縣政府信息統計公報。

2.2 研究方法

2.2.1 生態系統服務評估 (1) 單位面積農田糧食生產功能經濟價值計算。根據相關研究[19]，結合研究區實際情況，將生態系統與本文使用的中國科學院土地利用分類系統對應，其中居民點及其他建設用地是根據相關學者研究[20]，將生態服務價值系數修正為-3 198元/(hm2·a)和3 480元/(hm2·a)。通過單位面積內糧食生產價值可計算出三峽庫區自然狀態下糧食總產量的實際經濟價值大約為1 894.835 7元/hm2。其計算公式為：

(1)

式中:E表示單位面積內自然農田生產各類糧食提供的總經濟價值(元/hm2);p表示不同糧食作物單價(元/kg);q為單位面積的糧食作物產量(kg/hm2);m為各類糧食播種面積(hm2);M為糧食播種總面積;n為糧食種類數;i表示不同種類的糧食作物。

(2) 生態服務價值系數修正。參考“中國生態系統服務價值當量因子表”[19]，按照相應公式計算三峽庫區不同土地利用類型的生態服務價值系數(表1)。其計算公式：

VCij=eijEij(i,j=1,2,…,n)

(2)

式中:VC表示價值系數〔元/(hm2·a)〕;e表示單位面積價值當量;E為公式(1)計算出的單位面積糧食經濟總值;i為生態系統類型;j為生態服務功能。

表1 三峽庫區生態系統服務價值系數 元/(hm2·a)

(3) 生態系統服務價值計算。生態系統服務價值計算公式為：

ESV=∑AKCK

(3)

式中:ESV表示生態系統提供的經濟價值(元/a);A為各用地類型面積(hm2);C為單位面積的生態系統服務價值[元/(hm2·a)];K為不同用地類型。

2.2.2 農戶生計測算 通過李小云等學者對農戶生計資本含義的闡述[21-23]，本研究結合三峽庫區區域位置異質性與數據的可獲取性，將脆弱性生計資本納入農戶生計測算范圍，從人力、自然、物質、金融、社會、脆弱性6個方面構建符合三峽庫區農戶生計19項具體指標的評價體系，借助Excel和SPSS軟件，對上述指標進行標準化后，采用熵值法得到各項指標權重值(表2)，計算出三峽庫區農戶所擁有資本總量。設生計資本總值為：

(4)

式中:Z為農戶生計總資產;W表示各項指標的權重值;X為標準值；i表示為不同的生計資本；j表示各類生計資本下的不同指標。

表2 三峽庫區農戶生計資本評價指標統計特征

2.2.3 生態系統服務對農戶生計關系變化分析 生態系統服務價值與農戶生計資本量在空間上呈離散化分布，為了更直觀清晰的表明兩者的變化趨勢，本研究對兩者關系進行Pearson相關性分析，對具有顯著相關性的關系變量利用MATLAB工具對兩者的關系進行趨勢擬合分析。Pearson相關系數具體算法如下：

(5)

式中：ρ為Pearson相關系數，且-1≤ρ≤1,正值表示正相關；負值表示負相關；μX，μY為樣本X,Y的標準值；σX和σY表示樣本X,Y的標準差。

3 結果與分析

3.1 生態系統服務評估結果與分析

3.1.1 三峽庫區生態系統服務價值空間變化 2019年三峽庫區生態系統服務總價值為2 093.650億元，在空間上呈現“東多西少”的分布格局，存在顯著的區域差異(見表3，圖2)。庫區中部生態系統服務價值高于庫區東部和庫區西部，達到1 289.060億元、占三峽庫區生態服務價值的61.570%，庫區東部和西部生態系統服務價值分別達465.000億元和339.590億元，分別占三峽庫區的22.210%和16.220%。按照縣域尺度分析(圖3)，巴東縣生態系統服務價值達到了210.958億元，占整個庫區生態服務價值的1/10；重慶市主城區的生態系統服務價值普遍偏低，渝中區生態系統服務提供的經濟價值最低，只占整個三峽庫區的0.052%，在其余區縣中，江北區提供的生態系統服務價值為18.269億元，南岸區為15.906億元，九龍坡區為13.153億元、沙坪壩區為9.011億元，大渡口區為5.733億元，分別占同期三峽庫區生態系統服務價值總量的0.873%，0.760%，0.628%，0.430%，0.274%，均不到整個研究區生態系統服務價值的1%。

表3 三峽庫區各類生態系統提供的生態服務價值

通過計算得到不同生態系統服務類型的經濟價值差異化明顯(表4)，在總的服務功能里調節功能提供的經濟價值居于首位，且水文調節服務提供的經濟價值最高，其貢獻價值達591.105億元，占總價值的28.233%，而氣候調節提供的經濟價值為466.693億元，是總價值的22.291%；支持服務與供給服務經濟價值貢獻率分別為21.126%和6.553%；以美學景觀功能為主的文化服務提供的經濟價值僅占整個三峽庫區生態系統服務提供的經濟價值的4.662%。

3.1.2 三峽庫區生態系統服務對農戶生計貢獻率測算 生態系統服務對農戶生計貢獻率表示農戶不同行業經營收入占家庭經營總收入的比值。農戶的糧食和原料來源于農田耕地，農戶家庭經濟收入中農業(4A)占比最高，達到了62.17%，其次畜牧業(4C)達到26.39%，尤其是在武陵山區和大巴山區以草食牲畜為主的畜牧帶，林地與草地資源豐富，當地農戶牲畜產業發展提供優厚的自然條件。重慶和湖北位于長江中上游地帶，依靠水域生態系統、充足的水資源可以給農戶水生產品提供自然資本。由于統計數據只涉及到生態系統服務的直接經濟價值，缺少間接經濟價值和社會文化價值，因此林業(4B)和漁業(4D)只占了4.78%和3.76%。各區縣中，農業占比最大的是南岸區和北碚區，兩個區縣超過了86%，占比最少的是長壽區、豐都縣和云陽縣，其農業經營收入占比都在49%；林業經營收入中占比最大的是南岸區，達到了36.26%，占比最小的是北碚區，僅有1.42%，雖然三峽庫區林地面積廣，但是農戶從中獲取的服務價值卻很少，因為耕地是農戶經濟收入的主要來源，加上三峽庫區生態屏障作用在長江流域的重要性，為了響應國家對三峽庫區的生態修復工程及退耕還林號召，農戶對森林依賴程度低；畜牧業收入中占比最大的是云陽縣，為38%，最小的是南岸區和大渡口區，只占2%；漁業占比總體都在10%以下，漁業經營收入中占比最大的興山縣也只有9.65%，而占比最小的秭歸縣僅有0.13%。

圖2 三峽庫區各區縣生態系統服務價值

圖3 三峽庫區各區縣生態系統服務價值

表4 三峽庫區不同生態系統服務類型的生態服務價值

圖4 三峽庫區各區縣對農戶生計貢獻率區域差異

3.2 農戶生計變化結果與分析

計算得出三峽庫區2019年農戶生計資本量見圖5，生計資本總量為13.117，其中金融資本(3.492)和脆弱性生計資本(3.412)在總資本量中占比較高；自然資本(0.773)和社會資本(1.540)較低，自然資本僅占總資本量的6%，其次是物質資本與人力資本，分別是1.720，2.181。

在空間區域上，受生態環境的資源稟賦、生產生活方式等諸多影響因素，農戶生計資本顯然存在一定區域差異(圖6)。根據統計數據，江津區的耕地數量與糧食產量是三峽庫區各區縣里數量最多的區域，當地的農戶具有較為豐富的自然資本，而重慶市主城區被大量的城市建設用地占據，因此自然資本最少。大渡口區是三峽庫區各區縣中面積第二小的區域，僅次于渝中區，其農戶的人力資本、社會資本與物質資本都是三峽庫區重慶段最少的。渝中區是重慶市的中心城區，其城鎮化率達到了100%，未作計算。三峽庫區農戶收入與家庭存款相差不大，雖然在前期受自然條件影響發展基礎薄弱，但依賴于國家政策和移民基金扶持，后續發展水平有了很大提高。就脆弱性生計來說，重慶主城區的總體失業率要略低于周圍區縣，但是農戶家庭使用化肥農藥會增加對生計的脆弱性，不利于生計資本的累積。

3.3 生態系統服務類型變化對農戶生計的影響

運用Pearson相關性檢驗計算出不同生計資本與生態系統服務的關系矩陣，其結果見表5。將計算出的相關系數參考有關文獻[24]進行等級劃分，當|ρ|∈[0，0.25)認為變量間存在弱相關，或不存在線性相關；|ρ|∈[0.25，0.5)認為變量間為中等相關；|ρ|∈[0.5，0.75)則認為變量間存在強相關；|ρ|∈[0.75，1)則認為變量間存在極強相關。整體來說，自然資本、人力資本和社會資本與生態系統服務相互影響較大，雖然農戶的脆弱性生計資本與生態系統服務都呈負相關，但是相關程度較弱。本文對農戶生計資本與生態系統服務兩者間具有較強相關性的變量進行趨勢擬合分析，研究兩者之間的變化關系。

圖5 三峽庫區農戶生計資本構成

圖6 三峽庫區各區縣農戶生計資本區域差異

3.3.1 供給服務 隨著生態系統供給服務的增加，農戶的自然資本和金融資本呈先升后降的U型趨勢(圖7A)，而農戶社會資本則呈先降后升的U型趨勢。糧食生產是維持農戶生活的基本保障，農戶通過經營土地從生態系統中獲益，有效增加家庭收入、家庭存款，而金融資本的累積讓農戶不再滿足自家消費堅持單一的生計，而是選擇進城務工或者轉向市場等其他多樣化生計，同時也增加了農戶在社會結構中的復雜性。

3.3.2 調節服務 農戶的自然資本、人力資本與金融資本隨著生態系統調節服務的增加呈現上升后下降的拋物線(7B)。生態系統的調節服務使生態系統趨于達到平衡，森林覆蓋率、水源涵養量以及土壤肥力是生態系統調節的重要條件，當調節服務呈現上升趨勢時，表明生態系統處于相對健康狀態，可以為農戶提供良好的生存生活環境，有利于農戶增加生計多樣性，從而實現家庭勞動人口增加及家庭增收，實現資本累積，增加了農戶向城鎮遷移的機會，由此農戶在后期會增加在城鎮的勞動機會。

3.3.3 支持服務 農戶自然資本、人力資本與金融資本隨著支持服務的變化呈先上升后下降的趨勢，而社會資本則隨之呈先下降后上升的趨勢(圖7C)。生物及其與環境形成的生態復合體從多方面影響生態系統服務，進而影響人類福祉[25]。生物資源的多樣性可以改變農戶生計策略，通過建立自然保護區、旅游區，將生物資源轉變為文化服務類，農戶生計趨于多樣性，在一定程度上可增加農戶收入；土壤生物多樣性以及土壤養分為農戶實現糧食增產和經濟作物增收創造良好生態基礎，有利于家庭金融資本的累積。

表5 三峽庫區農戶資本與生態系統服務相關性結果比較

3.3.4 文化服務 農戶自然資本、人力資本與金融資本在隨著文化服務的變化呈先上升后下降的趨勢，而社會資本則隨之呈先下降后上升的趨勢(圖7D)。旅游區文化景觀服務功能會使農戶生計資本投入向服務業傾斜，因此生計資本會相應增加，但隨著市場飽和，增加的速率會下降，到了臨界點后，資本投入會減少，將轉向其他生計方式。

圖7 生態系統服務類型對農戶生計影響

3.4 農戶生計變化對生態系統服務的影響

3.4.1 自然資本 農戶的自然資本與生態系統的水資源供給呈現中度的負相關，而與其他服務類型都具有強相關，其中與水文調節的相關性最強，相關系數為0.717，其次是糧食生產，相關系數為0.698。自然資本是被人類使用和維持生活的水、土地和各種生物資源[25]，農戶的自然資本累積量反映了生態系統服務價值的變化過程(圖8A)，耕地的面積和質量直接影響到農戶的生產利益，隨著城市化發展，耕地數量減少，耕地質量降低，勢必會降低生態系統提供的糧食生產服務。當農戶能夠充分合理的利用自然資本時，就會從生態系統中獲取相應利益，但是當農戶過度開發耕地，或者濫用水資源，超過生態系統承載力，生態系統提供的服務價值就會隨著農戶自然資本的增加而減少，對農戶生產具有消極影響。

3.4.2 人力資本 人力資本與生態系統的食物生產、水文調節及維持養分循環服務具有顯著的正相關關系，關聯度分別為0.604，0.463，0.53；人力資本與水資源供給存在極強的負相關關系，關聯度為-0.827，人口的增長與用水量的增加有密切的關系，通過圖8B可看出，隨著人力資本的增加，水資源存在供應不足，對水資源具有脅迫作用。從事農業勞動力的增加有對食物生產具有促進作用。人口的增長，必然帶來技術的進步，盡管城市化進程會削弱生態系統提供的服務價值，但是人力資本在一定程度上會加速生態系統的物質養分循環。

3.4.3 社會資本 社會資本與水資源供給沒有顯著相關性，但與其他生態系統服務功能都具有較強的負相關關系(圖8C)，相關系數為-0.6～-0.7。社會資本將個體連接起來，嵌入到社會網絡中[25]，本文社會資本選取的是城鎮化率和義務教育普及率及圖書館個數，反映農戶與之具有密切社會關系的親戚朋友職業收入等要素，城鎮化的發展會使農戶向非農經濟發展，從而降低了對生態系統的依賴性。

3.4.4 物質資本 農戶的物質資本與水文調節、維持養分循環具有中度的相關性，與食物生產呈現顯著的正相關性(圖8D)，相關系數為0.522，而農戶物質資本的增加會造成水資源負向增長，兩者之間的相關系數為-0.8。農戶的物質資本包括了基礎生產資料和公共基礎設施兩大類。當農戶具有種類或功能較為齊全的生產工具或生產材料，對耕地農田會有更高的使用率，因此會產生更多的糧食收益，但是若要獲得更多的糧食效益，需要更多的水資源進行農田灌溉，勢必會增加水資源負擔。當政府加大了對農村公路的修繕與維護，交通方便，更多的年輕人會選擇進程務工，打工成為他們主要生計之一，在一定程度會降低農村人口承載力，有助于生態恢復。

3.4.5 金融資本 如圖8E所示，農戶的金融資本只與水資源供給呈現較強的負相關關系，相關系數為-0.537，而與其生態系統服務都不具備顯著的相關關系。農戶收入的增加可改變對水資源的利用方式，從最初的滿足家庭基本需求用水和農業用水，到工業和城鎮居民用水，使得水資源供給量嚴峻。

圖8 農戶生計變化對生態系統服務的影響

3.5 生態系統服務與農戶生計關系結果比較分析

通過對比，本研究中的農戶生計資本與生態系統服務關系國內外學者的研究結果一致(見表6)，眾多研究發現糧食供給服務與農戶生計具有顯著相關性[26-28]，且生計資本變化與會反向影響糧食產量[27]。雖然普遍學者認為家庭收入與生態系統服務具有負相關關系[26-27]，但也有學者認為生態系統的服務會促進農戶收入向其他形式的金融資本轉換[29]。生態系統服務對農戶生計產生的變化并不是單向的，一類生態系統服務在影響生計的同時，產生的生計結果會對生態系統的其他服務造成一定程度的影響[30]。

表6 國內外生態系統服務與農戶生計關系結果比較

4 結論與建議

4.1 結 論

三峽庫區2019年生態系統服務總價值為2 093.650億元，在空間上呈現庫區東部多，西部少的分布格局。其中調節服務高于其他生態系統服務功能提供的經濟價值，約占整個生態系統服務價值的67.62%；就區縣而言，巴東縣提供了整個庫區百分之十的生態系統服務價值，約為210.958億元，而渝中區生態系統僅提供了1.079億元的服務價值；三峽庫區生態系統服務對農戶生計貢獻率依次為農業(62.17%)>畜牧業(26.39%)>林業(4.78%)>漁業(3.76%)。

三峽庫區農戶生計資本總量為13.117，其中農戶的金融資本最多，農戶的脆弱性生計資本、人力資本、物質資本和社會資本相對較少，自然資本最少，僅為0.773；三峽庫區各區縣中，江津區農戶生計資本總量最多，為0.684，渝中區農戶生計資本量最少，為0.331。

隨著三峽庫區生態系統服務價值的變化，農戶的人力資本、自然資本和金融資本存量變化呈拋物線趨勢，農戶的社會資本呈先下降后上升的變化趨勢。隨著農戶自然資本的累積，生態系統服務提供的經濟價值呈現先上升后下降的變化趨勢；農戶社會資本變化使生態系統服務價值呈現下降的趨勢，但變化的速率逐漸降低；農戶的人力資本、物質資本與金融資本與水資源供給具有顯著負相關關系，且隨著資本累積，水資源供給服務價值減少量越大。

4.2 建 議

從研究結果來看，三峽庫區2019年的金融資本最多，農業對農戶收入貢獻率最大，農業發展對農村經濟具有顯著的推動作用。然而受地形限制，農戶自然資本匱乏，農戶的生計脆弱性較大，而傳統農業依然是農戶主要經濟動力，耕地和林地作為農戶生計的基本生產資料與生活保障，必須要合理配置資源，加快農業技術革新，協調生態與經濟持續發展。三峽庫區東部地區可以依靠豐富的森林資源發展“農—林”經濟模式，在最低損耗森林條件下實現農林經濟的最大化發展，減少農戶對耕地的依賴性和損耗度，加強對林業經濟的調控和引導，實現農業經濟循環有序發展。三峽庫區的人力資本總量較低，且由于區域發展不協調，人力資本空間分布不均，但是作為農戶生計資本的締造者，勞動資源會深刻影響農戶生計的變化趨勢以及經濟發展狀態。隨著人力資源供需的變化，欠發達地區需培養或引進人力資源優勢、深化與發達區域的勞務合作，協調人力資本空間分布不均的差異化。要支持庫區欠發達地區以提升農戶就業能力的職能培訓，重點開展生態農業技能培訓。為了讓農戶生計與區域經濟得到統籌發展，需要引領農戶以不同方式關注和參與庫區生態環境建設與保護，減少農戶對化肥農藥的使用，做好對生態功能區的水源涵養、生物多樣性保護、水土保持等工作。