水利風景區生態系統生產總值核算

曹靜怡,劉昌輝,,豐 莎,丁 躍,耿宇博,董 青

(1.黃河勘測規劃設計研究院有限公司,河南 鄭州 450003;2.水利部黃河流域水治理與水安全重點實驗室(籌),河南 鄭州 450003;3.水利部綜合事業局,北京 100032)

水利風景區作為流域生態系統的重要組成部分,其在水利設施及水域岸線保護、工程安全平穩運行和功能完全發揮等方面起到了重要的支持作用,還為居民的旅游觀光、科普教育、文化活動和餐飲服務等提供了空間,為居民的身心健康和城市美化做出了一定的貢獻,具有重要的生態學、社會學和經濟學效益[1]。

2010年中華人民共和國國務院辦公廳發布了《關于印發全國主體功能區規劃的通知》,首次提出生態產品的概念,并將其與農產品、工業產品和服務產品并列為人類生活必須的、可消費的產品。水利風景區作為重要的生態單元,蘊含的生態產品較為豐富,其區域內的森林、草地、濕地等生態系統不僅提供了豐富的物質產品,還提供了氣候調節、水源涵養、土壤保持等調節服務產品,具有較高的經濟和生態價值,同時也是旅游觀光、人文科普活動的重要載體,蘊含著豐富的文化服務產品。目前關于生態系統生產總值(gross ecosystem product,GEP)的研究多集中在省域、縣域、流域等大型尺度領域,缺少以水利風景區等特定單元為研究尺度的GEP核算案例,因此,亟須開展水利風景區GEP核算的研究。

目前學術界對于生態系統提供的服務大多依據生態系統的組成、結構及屬性進行分類。王云才等[2]提出的將生態系統服務分為調節、支持、供給和文化服務已被學術界認可,并應用于生態領域以反映生態系統變化對人類福祉的影響,但以水利風景區為代表的生態系統更多是人類社會需求的回應。本文以《陸地生態系統生產總值(GEP)核算技術指南》[3]為基礎,將研究區域內生態系統提供的服務按照物質供給、調節服務、文化服務三大類進行核算,并重點考慮游人對景觀空間提供的各項社會需求的回應,參考已有文化服務價值貨幣化核算研究成果,擴充文化服務指標和核算方法。以開封柳園口國家級水利風景區為例,編制核算清單、指標和流程,研究核算指標對應的核算方法,并進行生態系統生產總值核算,以期為水利風景區這一特定生態單元的生態效益評估提供依據。

1 研究背景

生態系統服務的相關研究最早始于20世紀70年代,Ehrlich等[4]在全球環境服務、自然服務的研究中指出,生物多樣性的喪失會影響生態系統的服務。2001—2005年聯合國環境規劃署、世界銀行等機構共同發起了為期4年的千年生態系統評估。之后,聯合國又組織實施了生態系統與生物多樣性經濟學項目,其總體目標是通過經濟手段為生物多樣性相關政策的制定與實施提供理論依據。

我國關于生態系統生產總值核算目前有兩種主流方法:第一種是基于單位面積價值當量因子的生態系統服務價值核算方法,代表學者為謝高地等[5],其根據200多位學者的問卷調查結果,提出了中國生態系統服務價值當量因子表;第二種為GEP方法。2013年,歐陽志云等[6]提出了生態系統生產總值的概念并闡述了核算框架,2015年深圳市環境科學院對鹽田區生態資源情況進行了詳細的評估,并率先發布以一個城區為單元的生態系統生產總值核算體系[7];此后,浙江麗水[8]、廣東清遠[9]、南京高淳[10]、貴州省習水縣[11]等地開展了一系列以行政單元為尺度的生態系統生產總值核算研究,以充分反映當地生態系統的價值,為績效考核、生態保護及補償等提供了重要參考依據。2018年起,生態系統生產總值核算的國家標準、地方標準陸續出臺,生態效益評價得以在全國各地更廣泛地開展,并在國家標準的基礎上逐步形成部分具有當地特色的核算指標與計算方法[12];2022年,國家發展和改革委員會和國家統計局制定了《生態產品總值核算規范(試行)》[13],明確了生態產品總值核算框架,并列舉了各類生態產品實物量及價值評估方法,規范了核算體系,為生態系統生產總值核算提供了有效的支撐。

水利風景區生態系統提供的物質產品體現了生態系統的支持、供給功能,人類在該類空間中獲得的感知特性更加明顯。根據整體人文生態系統理論與C-3P理論[14],這種感知特性能夠真實反映該類生態系統的地域文化特征,并將其進行保護、弘揚甚至傳承。該類生態系統呈現的保護價值、藝術價值、文化價值使生態系統特征更加完整,呈現出區別于其他生態系統的獨一無二的特征,這就是游人在該類生態系統特定場所感知空間獲得的社會性價值,主要表現為旅游觀光、科普教育、文化活動以及在場所內獲得餐飲服務等需求,而人類活動又帶動了區域及周邊經濟的活躍,有可能帶動該區域周邊土地產生一定的溢價。鑒于生態系統文化服務的非物質性,加之精神方面的價值估算更多受到主觀因素的影響,因此生態系統文化服務價值評價較為困難[15]。已有研究主要運用市場替代技術和模擬市場技術進行文化服務價值貨幣化核算:①市場替代技術主要有費用支出法、市場價值法、機會成本法等;②模擬市場技術從消費者的角度出發,綜合通過調查、問卷方式獲得的消費者支付意愿,以此估算生態系統提供的文化服務價值[16]。

在《陸地生態系統生產總值(GEP)核算技術指南》[3]中,認為生態系統文化服務價值主要通過貨幣化來進行估算,指標僅為休閑旅游價值,核算方法為旅行價值法——即旅行總人數與人均消費價格的乘積。該方法比較注重實際的經濟效益,而忽略了人在空間中的感知價值,該方法比較適合省域、市域等宏觀領域的文化服務價值核算,但并不適應水利風景區這一特定的生態單元。因此根據水利風景區生態系統的功能定位和提供的具體服務,可將其文化服務價值進一步劃分,擴充相關的核算指標,并采用生態系統文化服務價值貨幣化核算常用的市場價值法、機會成本法和成本收益法進行水利風景區文化服務價值貨幣化核算[17]。

2 研究區概況

柳園口水利風景區位于開封市北郊的黃河下游灘區,距離市中心約11km,緊鄰黃河大堤,交通條件優越。景區范圍包括堤內和堤外兩部分,西起11號壩,東至開柳路,北至黃河主槽,南至淤背區坡腳線,總面積約78.21hm2。場地內現有林則徐展覽館、黃河母親像、林則徐像、毛主席視察黃河紀念碑、飛雁亭、鎮河鐵犀等歷史人文資源,文化底蘊深厚。2004年柳園口景區被水利部授予第四批國家級水利風景區,是集自然景觀、人文景觀、工程景觀于一體的綜合性景區。

3 模型構建

3.1 生態系統劃分

土地覆被變化影響著生態系統的結構與功能,進而影響生態系統價值的變化[18]。采用生態學通用的土地覆被劃分生態系統的方法進行生態系統劃分,將研究區域的Landsat8OLI_TIRS 衛星數字產品數據載入ENVI軟件,并對數據進行波段合成和監督分類計算,結合人工矯正生成研究區土地覆被數據,進而進行生態系統劃分,得出研究區域5種生態系統空間分布數據并計算5種生態系統的面積,如表1所示。

表1 研究區生態系統面積統計

3.2 生態系統生產總值核算指標體系與方法

參考已有的研究成果,將研究區域生態系統生產總值核算指標設置為物質供給、調節服務和文化服務三大類[2,6,10]。

3.2.1物質供給

研究區提供的物質供給主要包括農業產品、林業產品和水資源,采用市場價值法,其核算公式為

(1)

式中:Vp為生態系統提供的物質供給產品總價值;EPi為第i類物質生態產品的產量;Pi為第i類物質生態產品的價格。

研究區小麥產量為景區提供的24.3t/a,小麥單價為《開封市統計年鑒2022》公布的3.203元/kg,原木年產量為景區提供的3789m3/a,原木交易價格為450元/m3,水價采用黃河水利委員會公布的河南省生態補水價格0.14元/m3,生態水量為12600m3,其中生態水量計算公式為

W=AHX

(2)

式中:W為生態水量;A為水域面積;H為多年平均水位線至水底深度;X為比例系數。

3.2.2調節服務

根據數據的可獲取性和核算的難易程度,并結合研究區的生態系統特征和生態產品類型,將調節服務的核算指標設置為水源涵養、固碳、釋氧和氣候調節。

3.2.2.1水源涵養

采用水量平衡方程評估水源涵養量,其核算公式為

(3)

式中:Qwr為水源涵養總量,m3/a;Ai為第i種生態系統的面積,m2;Ri為第i種生態系統的年產流降水量, mm/a;Si為第i種生態系統的地表徑流量,mm/a;ECi為第i種生態系統的年蒸發量,mm/a;n為生態系統的數量。

根據河南省水利廳《河南省水資源公報2022》,開封地區的年產流降水量為640mm/a;森林、農田、草地、濕地、城鎮生態系統的地表徑流量等于年產流降水量與地表徑流系數的乘積,根據GB50014—2021《室外排水設計標準》,其地表徑流系數分別為0.1048、0.15、0.2、1、0.45;各生態系統年蒸發量設為開封地區多年平均蒸發量400mm/a;水庫單位庫容的工程造價及維護成本為7元/m3[19]。

水源涵養價值主要表現在蓄水保水的經濟價值。運用影子工程法,即模擬建設蓄水量與生態系統水源涵養量相當的水利設施,以建設該水利設施所需要的成本核算水源涵養價值,則水源涵養價值量核算公式為

Vwr=QwrCwe

(4)

式中:Vwr為水源涵養價值,元/a;Qwr為核算區內總的水源涵養量,m3/a;Cwe為水資源交易市場價格,元/m3,當交易市場未建立時,以水庫建設的工程及維護成本或水資源影子價格替代。

3.2.2.2固碳

采用固碳速率法核算研究區的固碳量,計算公式為

(5)

式中:Q為固碳量;M1為C 轉化為 CO2的系數(取值為44/12≈3.66);SCSRi為第i類生態系統的固碳速率;SWi為第i類生態系統面積;n為生態系統總數。

運用市場價值法核算固碳服務價值量VCF:

VCF=QPCO2

(6)

式中PCO2為二氧化碳價格。

研究區域森林、農田、草地、濕地和城鎮生態系統的面積見表1;濕地、草地土壤、森林(及灌叢)土壤、森林(及灌叢)植被固碳速率分別為56.67、0.02、0.73、1.12 t/(hm2·a)[6];碳價格來自全國碳排放交易市場,為58元/t。

3.2.2.3釋氧

選用釋氧量作為生態系統釋氧功能的核算指標。根據光合作用化學方程式可知,植物每吸收1mol的二氧化碳,就會釋放1mol氧氣。凈生態系統生產力NEP(net ecosystem productivity)可由初級生產力NPP(net primary productivity)減去異氧呼吸消耗,或根據NPP與NEP的相關轉換系數獲得,然后測算出生態系統釋放氧氣的質量:

Qop=M2QCO2

(7)

式中:Qop為生態系統釋氧量;M2為CO2轉化為O2的系數(取值32/44≈0.727);QCO2為生態系統固碳量,t/a。

采用市場價值法(工業制氧法)核算生態系統提供氧氣的價值,其核算公式為

Vop=QopCO

(8)

式中:Vop為生態系統釋氧價值;CO為工業制氧價格。

根據式(4)核算出研究區域的固碳量為799.49t,開封市統計局《開封市統計年鑒2022》,則工業制氧價格為1100元/t。

3.2.2.4氣候調節

評估方法采用替代成本法:

(9)

式中:J為吸收的大氣熱量;ρc為空氣的比熱容;V為生態系統內空氣的體積,m3;ΔTi為第i天生態系統內外實測溫差,℃;D為年內日最高溫度超過26℃的總天數。

生態系統體積計算公式為

Vi=AiHi

(10)

式中:Vi為第i種生態系統的體積,m3;Hi為第i種生態系統的高度,m。

每種生態系統的面積如表1所示,研究區域森林、農田、草地、濕地生態系統的高度分別為5、0.5、0.2、0.4m;內外溫差分別為2.02、0.36、0.02、0.84℃;體積分別為2016000、16200、64260、12600m3;根據中國氣象數據網(http://data.cma.cn/),2022年,開封地區溫度高于26℃且需要空調制冷做功的天數為60。

3.2.3文化服務

水利風景區承擔了旅游觀光、科普教育、文化活動、餐飲等服務,而已有的GEP文化服務價值核算方法已無法準確評價水利風景區的文化效益。根據SL471—2010《水利風景區規劃編制導則》和水利部《關于推動水利風景區高質量發展的指導意見》中對水利風景區的功能定位和提供的相關文化服務,將文化服務價值核算指標設置為旅游觀光、科普教育、文化活動、餐飲服務和土地溢價,并補充構建了適用于水利風景區這一特定生態單元的文化服務價值核算公式。

3.2.3.1旅游觀光

評估方法采用機會成本法:

VV=THVSAH=TNVAHVSAH

(11)

式中:VV為休閑觀光總價值;THV為休閑觀光總人數;SAH為當地單位時間人均工資;TNV為休閑觀光總人數;AHV為平均觀光時間。研究區域的休閑觀光總人次以景區管理機構提供的數據為準,因為2020—2022年受疫情影響,采用景區正常經營年段2019年的統計數據進行計算,休閑觀光總人次為38.5萬人,開封地區人均工資為33.11元/h[20]。

3.2.3.2科普教育

評估方法采用機會成本法:

VPS=IT+APC+MT

(12)

式中:VPS為科普教育的總價值;IT為參觀科普場館的門票收入;APC為文化周邊產品創造的增加值;MT為利用參觀科普場館的時間去工作的機會成本,即如果游客不到景區的科普場館參觀,而是將這些時間用于去工作所獲得的潛在收益。

根據景區管理機構提供的數據,因為2020—2022年受疫情影響,采取景區正常經營年段2019年的統計數據進行計算。2019年景區科普場館參觀總人次為25.02萬人,文化周邊產品的銷售收入為2252250元,文化周邊產品成本為1126125元。

3.2.3.3文化活動

評估方法采用機會成本法和成本收益法:

Egt=Igt-Cgt=(Tgt+Pgt+Hgt+Agt+Bgt)-

(C1gt+C2gt+C3gt+C4gt)

(13)

其中

Tgt=Ngtp

式中:Egt為文化活動服務價值;Igt為舉辦品牌賽事的收益;Cgt為成本;Tgt為門票收入;Ngt為游客人數;p為平均門票價格;Pgt為周邊產品收入;Hgt為酒店、飯館的收入增長;Agt為廣告代言;Bgt為賽事品牌價值增長;C1gt為勞動者報酬;C2gt為固定資產折舊;C3gt為生產稅凈額;C4gt為資本正常回報。

根據景區管理機構提供的數據,2019年該景區文化活動吸引的游客人數為8萬人,周邊產品收入96萬元,酒店及飯館收入增長280萬元,廣告代言收入4.8萬元。

3.2.3.4餐飲服務

評估方法采用成本收益法:

VRE=NREPA-CM=NREPA-RRE-SE-PRE-PM

(14)

式中:VRE為餐飲服務價值;NRE為餐飲場所年接待人數;PA為人均餐飲消費價格;CM為經營成本;RRE為餐飲場所租賃成本;SE為勞動者報酬;PRE為餐飲場所采購成本;PM為年維護成本。

根據景區管理機構提供的數據,該水利風景區2019年餐飲接待人數為23.1萬人,人均消費價格為30元/人,經營成本為589萬元。

3.2.3.5土地溢價

估算方法采用市場價值法[21]:

VAL=AFPFRAF

(15)

式中:VAL為土地溢價;AF為房產面積;PF為研究區上一年單位面積房產單價;RAF為房產溢價系數。其中研究區域溢價范圍內的房產面積為57100m3,房產單價為1100元/m2,溢價系數為0.12。

4 結果與分析

經核算,柳園口水利風景區生態系統生產總值為5938.46萬元,物質產品提供的價值為178.87萬元,占比為3%;調節服務價值為736.51萬元,占比為12%,文化服務價值為5023.08萬元,占比為85%,其次是調節服務和物質產品供給,占比分別為12%和3%。

4.1 物質供給

柳園口水利風景區物質供給主要由農田、森林、濕地3種生態系統提供,林產品占比最高,為2.88%,這主要是因為柳園口水利風景區林地面積占比較大,其中喬木林地多為原生林,林相較好,灌木林地多為花灌木,兼具生態經濟和觀賞價值。該區域內水域面積不大,因此水資源價值量最低。

4.2 調節服務

通過對柳園口水利風景區進行生態系統生產總值核算,其調節服務價值見表2,其空間分布數據見圖1。其中氣候調節價值量最大,這是由于景區內森林、草地、農田生態系統面積較大,各類生態系統與景區外的平均溫差最高可達2.02℃,氣候調節作用十分明顯;其次是水源涵養價值,這是因為該區域多年平均降水量為640mm,多年平均蒸發量為400mm,各生態系統截留的降水量較少,遂導致水源涵養量較少;由于工業制氧和碳交易的價格較低(分別為1100元/t和58元/t),固碳和釋放氧氣的價值量占GEP總價值的比重不足1%。

表2 柳園口水利風景區生態系統生產總值核算結果

4.3 文化服務

柳園口水利風景區文化服務價值中旅游觀光價值量占比最高,這是由于柳園口水利風景區緊靠黃河,交通便利,擁有豐富的森林、草地、濕地,為游客戶外休閑活動提供了高質量的休憩空間,且景區內的林則徐展覽館、黃河母親像等具有重要的觀賞價值,是游客了解黃河文化的重要途徑。文化活動和科普教育價值量說明景區內舉辦的優質科普教育及文化活動能夠吸引大量游客前往,通過舉辦品牌賽事、開發文創產品、經營餐飲服務可以顯著提高景區內經營性場所的收益。土地溢價價值量說明水利風景區對于促進景區周邊土地的升值也有一定的影響。

4.4 不同區域單位面積生態系統生產總值對比

根據已有的關于河南省信陽市[22]、浙江省麗水市[8]、河南省怒江州[23]和全國陸地生態系統生產總值的研究成果構建不同區域單位面積生態系統生產總值統計表,見表3。由表3可知,柳園口水利風景區單位面積生態系統生產總值的價值量最高,明顯高于全國水平,是全國平均值的10倍,表明柳園口水利風景區蘊含的生態服務價值較高,生態涵養功能較為重要。

表3 不同區域單位面積生態系統生產總值

5 結 論

a.以往對生態系統生產總值的相關研究多是基于宏觀的省域、市域、縣域等空間領域,本文以柳園口水利風景區為例,構建了核算體系,探索了適用于水利風景區這一特定區域內的生態系統生產總值核算方法,選取的指標均具有可量化的特征,填補了微觀尺度生態系統生產總值核算研究的空白,可以為全國范圍內其他水利風景區及類似空間尺度的景區、公園生態產品價值核算提供一定的參考。

b.對生態系統文化服務價值核算的指標體系進行了細化、總結和擴充。長期以來因為文化服務的非物質性,沒有確定的市場價值,難以進行量化比較。已有的對于文化服務價值的核算方法也是基于旅行價值法,但其無法準確評估文化服務價值。本文運用機會成本法、市場價值法和成本收益法等,對水利風景區承擔的旅游觀光、科普教育、文化活動、餐飲服務和土地溢價進行核算,雖然價值轉換方法存在一定的爭議,但也對水利風景區承擔的文化服務價值進行了系統的評估,具備一定的探索和應用意義。

c.對水利風景區進行生態系統生產總值核算促進了水利風景區的效益評估及可持續發展。長期以來,水利風景區面臨著坐擁“綠水青山”難換“金山銀山”的窘境,加之部分水利風景區財政資金投入和可持續造血能力不足,制約了水利風景區的高質量發展。探索水利風景區這一特定地域單元的生態產品評估,對于后期水利風景區的經營開發、信貸擔保、權益交易、生態補償等具有重要意義,可增強水利風景區的自身造血能力,促進景區的良性發展。