基于“消費-產出”生態足跡模型的長江經濟帶生態補償量化研究

凌丹丹,陳軍飛,2,3,呂周洋,丁童慧

(1.河海大學商學院,江蘇 南京 211100; 2.長江保護與綠色發展研究院,江蘇 南京 210098;3.江蘇長江保護與高質量發展研究基地,江蘇 南京 210098)

長江經濟帶是我國生態文明建設的先行示范帶,具有豐富的生態資源和強大的生態屏障功能,是支撐我國經濟社會各方面可持續發展的重要戰略基礎[1]。近年來,由于長江經濟帶經濟發展與生態保護之間的矛盾愈加突出,促進兩者協調穩步發展的現實需求越發迫切,黨中央密集出臺了一系列支持長江經濟帶生態保護及修復的政策,在長江經濟帶生態補償工作中發揮了重要的指導作用。《中華人民共和國長江保護法》指出,要通過生態內部化手段來解決外部性環境問題,對長江干流及其重要支流的重點生態功能區域進行補償,并建立生態補償機制,是建設生態文明的重要環節[2]。生態環境部指出,“十四五”期間是生態文明建設的重要窗口期,需加快確定統一的生態補償標準,建立全國統一的生態產品價值實現機制,增強生態系統的整體功能。長江經濟帶應利用好這個窗口期,使其成為引領我國生態優先、綠色發展的強大力量。

生態補償是指因一方做出的生態保護行為產生的環境正外部性使另一方從中受益,受益一方需對保護的一方因保護而失去的發展機會成本或保護環境而投入的成本進行補償[3]。區域生態補償的關鍵在于確定補償標準,同樣也需要確定“誰補償”“補給誰”“誰先補”這3個重點問題。從相關文獻來看,國內外學者對生態補償的理論基礎[4-5]、補償主客體[6-7]、補償標準[8-9]、補償方式[10-11]等都進行了較為深入的研究,其中補償標準是生態補償的重點。現階段,生態補償標準的核算主要采用以下幾類方法:機會成本法[12]、生態足跡法[13]以及支付意愿法[14-15]。生態足跡法能夠描述經濟社會發展對生態資源的消耗程度,對生態補償標準的計算具有重要的參考價值[16]。阮熹晟等[17]測算了長江經濟帶11個省市的耕地生態服務價值和耕地生態足跡,并引入耕地生態超載指數,計算各省市的耕地生態補償金額。尹巖等[18]核算了沈陽市農田生態系統服務價值,構建了基于農田生態系統服務價值的生態補償量化體系。在流域橫向生態補償方面,陳進等[19-21]進行了相關研究。喬旭寧等[22]認為流域生態補償標準的制定應將上下游生態損益、機會成本和居民支付意愿三者統籌考慮;曹莉萍等[23]將長江經濟帶不同城市群之間生態補償機制設計進行比較,最終形成基于城市群角度的長江流域生態補償機制設計創新。

然而,目前針對長江流域生態補償的研究主要以單一生態系統為對象,如水質、耕地等,沒有針對山水林田湖草沙等綜合生態系統開展研究。此外,現有生態補償研究主要基于消費生態足跡,忽略了產出生態足跡,研究結果缺乏完整性。因此,本研究以長江經濟帶為例開展生態補償量化研究,旨在解決“誰補償”“補給誰”“誰先補”這3個問題,并基于“消費-產出”生態足跡模型和生態系統服務價值模型確定長江經濟帶生態補償標準。

1 研究區概況與數據來源

1.1 研究區域概況

長江經濟帶上游包含重慶市、四川省、貴州省、云南省,中游包含江西省、湖北省、湖南省,下游包含上海市、江蘇省、浙江省、安徽省,共11個省市。長江經濟帶橫亙我國東中西部區域,跨省界斷面眾多,不同省市之間資源稟賦和產業基礎等綜合發展條件具有較大差異,2020年長江上、中、下游地區生產總值分別為115950.01億元、110916.45億元、244713.53億元。長江經濟帶擁有21.48%的國土面積,約為206.25萬km2,其中耕地面積占21.81%,約為44.98萬hm2,占全國耕地面積的33.33%,林地、草地、水域和建設用地面積分別占長江經濟帶總面積的52.9%、31.3%、5.6%和7.3%[24]。隨著重點支流保護修復工作的深入推進,2020年長江流域達到或優于Ⅲ類水水質標準的斷面為96.7%,較2011年提高了15.8%;流域內國家地表水考核斷面水質全面消除劣Ⅴ類水質,較2011年降低了3.5%;長江經濟帶水質優良(達到或優于Ⅲ類水質)的比例達到75%以上[25]。“十三五”期間,長江流域累計完成造林0.147億hm2,森林撫育0.08億hm2,石漠化治理104萬hm2,新增水土流失治理面積7.85萬hm2;完成長江干流和主要支流兩岸10km范圍內廢棄露天礦山生態修復治理1.3萬hm2[26]。

1.2 數據來源

“消費-產出”生態足跡模型中的生物資源賬戶和能源消耗賬戶相關指標數據來源于2006年、2011年、2016年和2021年的《中國農村統計年鑒》和《中國能源統計年鑒》,長江經濟帶各省市產量因子和均衡因子的選擇參考劉某承等[27-28]的研究。模型中涉及的各類土地利用數據來源于中國科學院資源環境科學數據中心,空間分辨率為1km×1km。其余各類數據均來自2006年、2011年、2016年和2021年長江經濟帶11個省市統計年鑒、《中國統計年鑒》及《中國農村統計年鑒》。

2 研究方法

2.1 “消費-產出”生態足跡模型

2.1.1生態足跡與生態承載力

傳統生態足跡模型僅從消費角度考察生態足跡,將生態足跡與生態承載力之間的差值作為判斷研究區域生態盈虧狀態的標準,其假設前提是各個區域為一個封閉的系統,區域之間不進行資源交換,因此不能準確反映區域生態盈虧狀態[29]。“消費-產出”生態足跡模型中消費生態足跡是指某一子區域在一定時間內向其所屬的域內和域外生態生產性土地面積索取的程度,而產出生態足跡是指一個國家或地區在一定時期內,從其某一子區域獲取生態生產性土地面積的能力,指域內和域外對域內生態生產性土地面積的索取程度[30],所以消費生態盈虧以生態承載力與消費生態足跡兩者之間的差值來表示,產出生態盈虧以產出生態足跡與生態承載力兩者之間的差值來表示。生態承載力是一個綜合性概念,指在一定時期內,一個區域或國家能夠提供給人類生存和發展所需的生態環境容量,在計算時需要扣除12%的維護生物多樣性的生態土地[31]。其關系式為

(1)

(2)

(3)

RC(DC)=F-EC

(4)

RO(DO)=EO-F

(5)

式中:EC為消費生態足跡;EO為產出生態足跡;i為生態足跡賬戶指標;ci為指標i的人均消費量;oi為指標i的人均產出量;pi為指標i的世界平均產量;N為區域人口;F為區域生態承載力;Aj、rj、yj分別為區域第j類生態生產性土地面積、均衡因子、產量因子;RC(DC)為消費生態盈余(赤字);RO(DO)為產出生態盈余(赤字)。生物資源賬戶和能源消耗賬戶的指標選取見表1。

表1 生態足跡賬戶指標選擇

2.1.2持續承載生態虧損額

引入可持續承載生態虧損額(L)指標作為判別生態補償支付者和受償者的標準,表示從研究時點起,研究區域能繼續承受的生態生產性土地虧損面積,以此度量研究區域的可持續狀態[32]。若L>0,表明該區域生態盈余應獲得生態補償,即為受償方;若L<0,表明該區域生態赤字應支付生態補償,即為支付方;若L=0,表明該區域既不是生態盈余也不是生態赤字,無需支付或獲得生態補償。可持續承載生態虧損額具體計算公式如表2所示。

表2 可持續承載生態虧損額計算公式

2.2 生態系統服務價值

目前,生態系統服務價值(ecosystem service value,ESV)的計算方法主要有服務功能價值法和當量因子法[33]。選取當量因子法測度長江經濟帶生態系統服務價值,將長江經濟帶生態系統劃分為林地、草地、旱地、濕地等15種類型,參考謝高地等[34-35]的研究成果,選取長江經濟帶11個省市生物量因子的均值,將研究區農田ESV值修正為全國平均水平的1.3336倍,對長江經濟帶生態系統服務價值的當量因子進行修正。鑒于1個ESV當量因子的經濟價值為當年長江經濟帶所含11個省市平均糧食單產市場價格的1/7,選取糧食作物以稻谷、小麥、玉米為代表。以2020年為例,長江經濟帶糧食總產值為5777.5億元,糧食總面積為3447.13萬hm2,單位農田產出糧食的經濟價值約為2467.59元/hm2,與基礎當量因子表相乘,得到長江經濟帶不同生態系統單位面積生態服務價值系數表(表3)。同樣,計算出2005年、2010年和2015年單位農田產出糧食的經濟價值分別為1985.33、2264.14和2394.33元/hm2。

表3 2020年長江經濟帶不同生態系統單位面積生態服務價值系數 單位:元/hm2

對長江經濟帶不同生態系統對應的11項服務價值進行評估。王女杰等[36]將生態系統服務價值劃分為市場價值和非市場價值兩大類,其中市場價值包含食物生產和原材料生產兩項服務,其余9項服務均屬于非市場價值。由于氣體調節和生物多樣性保護的受益主體不夠明確,因此在計算生態系統非市場價值時暫不考慮氣體調節和生物多樣性兩項功能。生態系統服務總價值(V)和生態系統單項服務價值(Vk)的計算公式如下:

(6)

(7)

式中:Vk為研究區內某一種生態系統單項服務功能k的總價值;Ykj為第j類土地第k種生態系統服務功能的單位面積價值;Yj為第j類土地單位面積生態系統服務價值。

2.3 生態補償量化模型

2.3.1生態補償優先級

為了解決“誰先補”的問題,引入生態補償優先級概念。由于生態系統服務價值中的市場價值已轉換為區域發展的生產總值,所以在確定生態補償量時只需考慮其非市場價值部分,將生態補償優先級指數定義為單位面積的生態系統非市場價值與地區生產總值之比。對于支付區域,若生態補償優先級較小,說明該區域支付生態補償對其經濟發展影響較小,應優先支付生態補償資金;對于受償區域,若生態補償優先級較大,說明獲得生態補償對其經濟狀況改善作用較大,該區域迫切需要獲得生態補償,應盡快獲得生態補償額度。具體計算公式如下:

(8)

(9)

式中:S為生態補償優先級;VN為單位面積生態系統非市場價值;GN為單位面積地區生產總值;Atotal為研究區的土地總面積;Mj為第j類土地的單位面積生態系統服務非市場價值部分。

2.3.2生態補償系數

由于不同地區經濟發展水平存在差異,對生態補償的支付能力也有高低之分。因此,需要以經濟發展水平和生態系統服務價值為依據確定生態補償額度。生態補償系數可以反映地區生態補償的經濟能力,以某個省市的GDP與長江經濟帶所有省市GDP總和的比值作為基本參數(定義為補償能力),利用R.Pearl生產曲線模擬區域支付能力,同時根據恩格爾系數體現研究區經濟與生活水平,將兩者結合構建生態補償系數[37]。具體計算公式如下:

(10)

(11)

(12)

式中:γm為區域m生態補償系數;Lm為區域m補償能力;Gm為區域m的地區生產總值;G為長江經濟帶區域生產總值;t為恩格爾系數的倒數;lc、lx、θ分別為城鎮恩格爾系數、農村恩格爾系數、城鎮化率。

2.3.3生態補償模型

由于以生態系統服務價值為依據確定生態補償額會導致補償額度偏高,在實踐中難以推進,故將生態系統服務價值作為區域生態補償額的上限[38]。從生態系統服務價值模型的內在機理出發構建生態補償模型,即不同的土地利用類型提供的生態系統服務價值存在差異,以“消費-產出”生態足跡模型中的全球公頃土地指標作為地類面積指標,結合區域經濟發展水平構建生態補償修正系數,確定最終的生態補償額度。具體計算公式為

(13)

3 結果與分析

3.1 生態足跡與生態承載力測算

根據“消費-產出”生態足跡模型中的相關計算公式,對2005年、2010年、2015年和2020年長江經濟帶消費生態足跡與產出生態足跡進行計算,結果見表4。總的來看,研究期內長江經濟帶消費生態足跡呈平穩增長態勢,其中,江蘇省一直處于最高位,重慶市一直處于最低位,其余省市消費生態足跡差距較小。與消費生態足跡相比,整個研究期內,不同省市產出生態足跡變化幅度較大,總體呈波動增長趨勢。2005—2010年,四川省產出生態足跡居于首位,2010年以后下降到第二位,江蘇省居于第一位;2005—2015年,上海市產出生態足跡居于最后一位。從空間分布來看,消費生態足跡長江經濟帶下游區域明顯大于中上游地區,產出生態足跡下游大于上游大于中游地區。以2020年數據為例,長江經濟帶上中下游產出生態足跡分別為19547.48萬、18273.24萬和25175.66萬hm2。長江經濟帶生態承載力總體呈下降趨勢。其中,四川省和云南省一直居于高位,上海市因土地面積狹小導致其生態承載力始終處于最后一位。變化幅度最大的為江西省,從2005年的3921.85萬hm2下降到1841.03萬hm2,降幅為53.05%。

3.2 可持續承載生態虧損額測算

根據表2,得到長江經濟帶2005年、2010年、2015年和2020年可持續承載生態虧損額,見表5。長江經濟帶可持續承載生態虧損總額由2005年的3099.9萬hm2下降到2020年的-10103.1萬hm2,2005年其平均值為281.8萬hm2,而2020年為-918.5萬hm2,高于可持續承載生態虧損額平均值的省市從6個增長到7個,可持續承載生態虧損額指標標準差由2077.43縮小到2010.36,表明長江經濟帶各省市之間可持續承載生態虧損額的差距在逐漸縮小。2005年、2010年、2015年和2020年,長江經濟帶下游省份除安徽省外可持續承載生態虧損額均為負值,表明該地區生態可持續性較弱,而生態可持續性較強的省市主要集中在長江經濟帶中上游地區,整體呈現西高東低的態勢,這與長江三角洲地區人口規模和工業發展對資源的消耗有關。

表5 長江經濟帶可持續承載生態虧損額 單位:萬hm2

根據可持續承載生態虧損額計算結果,對長江經濟帶生態補償支付方或受償方進行判定,結果見圖1。2005年長江經濟帶生態補償支付方為4個省市,到2020年增長為7個省市。下游地區除安徽省外,均屬于生態補償支付方,上游地區4個省市除重慶市以外,均屬于生態補償受償方。從圖1可知,研究期內長江經濟帶生態補償的支付方多集中在下游區域,受償方多集中在中上游區域。

圖1 長江經濟帶生態補償支付方/受償方判定

3.3 生態系統服務價值測算

根據長江經濟帶生態系統服務價值系數和各類土地面積數據,計算2005年、2010年、2015年和2020年長江經濟帶生態系統服務價值量,見表6。從表6可以看出,不同省市之間存在著較大的不平衡,且研究期內長江經濟帶生態系統服務價值總值呈增長趨勢,2005—2020年,長江經濟帶生態系統服務價值總值增長了25211.31億元,增長率為24.7%。從空間分布來看,生態系統服務價值呈現西高東低的分布特征,2020年上中下游生態系統服務價值的比例分別是43.3%、33.3%、23.4%,上游4個省市的生態資源較為豐富,蘊藏著巨大的生態系統服務價值,可以向其余省市輸出生態資源,是典型的生態輸出區,下游省市因經濟發展消耗了大量的自然資源,自然資源的存量相較于中上游地區較為匱乏,需要從其他區域輸入生態資源,為典型的生態輸入區。

表6 長江經濟帶各省市生態系統服務價值 單位:億元

3.4 生態補償額度測算

圖2為2005年、2010年、2015年和2020年長江經濟帶生態補償優先級大小排序。在對生態補償優先級進行分析時,需要考慮研究主體是生態補償的支付方還是受償方。在研究期內,上海市、江蘇省和浙江省的生態補償優先級始終較低,云南省、四川省、貴州省的生態補償優先級始終較高。以2020年為例,長江經濟帶所有省市中安徽省、四川省、貴州省以及云南省作為生態補償的受償方可以獲得補償,其余省市均為生態補償的支付方,需支付一定的生態補償。從生態補償的受償方來看,云南省生態補償優先級達到0.8,遠高于其余受償省市,表明云南省處于迫切需要獲得生態補償的狀態;從生態補償的支付方來看,上海市生態補償優先級為0.027,遠低于長江經濟帶其他省市,應優先支付生態補償。究其原因,上海市的生態系統非市場價值較低,為881.8億元,僅占長江經濟帶總價值的1%。根據生態補償優先級由小到大排序,上海市、江蘇省和浙江省3個省市需要優先支付生態補償。

圖2 長江經濟帶生態補償優先級

由生態補償量化結果(表7)可知,2005年,上海市、江蘇省、浙江省和湖北省需要支付生態補償,補償額分別為1965.96億元、4107.6億元、1114.46億元和28.94億元,其余省市均為生態補償的受償方,其中四川省獲得的生態補償額最高,為523.42億元;2010年,長江經濟帶生態補償的支付方仍為4個,重慶市和湖北省交換身份,其余省市的判定結果與2005年保持一致,江蘇省支付的生態補償最高,為4853.81億元,貴州省獲得的生態補償最低,為156.06億元;2015年,長江經濟帶生態補償的支付方增加到5個,江蘇省支付補償額最高,湖南省支付補償額最低,分別占總支付補償額的63.6%和1.6%;到2020年,生態補償方數量增加到7個,支付生態補償額遠大于獲得生態補償額,排名前三的省市分別為江蘇省、上海市和浙江省,補償額分別為6750.5億元、3068.11億元和703.3億元。

表7 長江經濟帶各省市生態補償額 單位:億元

研究期內長江經濟帶支付與獲得生態補償額之和總是為正值,總體獲得生態補償額小于支出生態補償額,表明長江經濟帶生態系統服務需求大于供給需求。2005年,長江經濟帶總支付生態補償額為7216.96億元,總獲得生態補償額為2719.18億元,支付與獲得生態補償的差值為4497.78億元。對獲得生態補償的區域進行分析,根據受償方獲得生態補償額占長江經濟帶獲得生態補償額總量的比例可知,四川省和云南省獲得生態補償額所占比例之和超過50%,這是因為兩個省的產出生態足跡始終大于消費生態足跡,且其人均生態承載力均較高,表明生態環境處于可持續發展狀態,在發展的同時對生態系統造成的壓力較少,因此理應獲得較高的生態補償額。2005年、2010年、2015年和2020年長江經濟帶應支付的生態補償額小于生態補償支付方地區生產總值之和,表明該計算結果在各省生態補償支付承受能力之內,計算結果符合實際且可接受。

4 結論與建議

4.1 結論

a.研究期內長江經濟帶消費生態足跡和產出生態足跡均呈增長態勢,與消費生態足跡相,產出生態足跡變化幅度較大,長江經濟帶生態承載力總體呈下降趨勢。從空間分布來看,長江經濟帶下游區域消費和產出生態足跡均明顯大于中上游地區。

b.不同省市之間生態系統服務價值存在著較大的不平衡,上游4個省市的生態資源較為豐富,蘊藏著巨大的生態系統服務價值,是典型的生態輸出區;下游省市自然資源的存量相較于中上游地區較為匱乏,為典型的生態輸入區。

c.研究期內長江經濟帶生態可持續性較強的省市主要集中在中上游地區,整體呈現西高東低的態勢。長江經濟帶生態補償的支付方多集中在下游區域,生態補償的受償方多集中在中上游區域。根據生態補償優先級由小到大排序,上海市、江蘇省和浙江省需要優先支付生態補償。

d.長江經濟帶總體獲得生態補償額小于支出生態補償額,表明長江經濟帶的生態系統服務需求大于供給需求。2005年、2010年、2015年和2020年長江經濟帶應支付生態補償標準額小于生態補償支付方地區生產總值之和,表明該計算結果在各省市生態補償支付承受能力之內,計算結果符合實際且可接受。

4.2 相關建議

a.加大生態建設投入,提供更為優質的生態服務產品。該階段生態價值應充分顯現并獲得市場認可,受益者有意愿、有能力、有條件為不斷提升的生態價值支付合理的報酬,生態環境保護者獲得應有的收益。建議通過環境保護和生態建設不斷提高生態系統正外部性服務的供給能力,提升生態產品的價值,在數據積累和交易不斷增多基礎上,才能更好地發揮市場主體的作用。

b.建立和實施生態補償激勵約束機制。鼓勵長江經濟帶沿線省市樹立共建共治共享的責任意識,共同編制長江經濟帶生態補償機制建設實施方案,不斷完善長江經濟帶生態保護規劃。鼓勵按照“誰受益、誰開發、誰補償”的原則,推動上中下游開發區對生態保護區進行橫向生態補償,積極探索多樣化生態補償投入機制和生態補償模式,最終建立流域生態保護的長效機制。

c.科學制定長江經濟帶生態補償標準。長江經濟帶構建生態補償機制要根據經濟發展水平合理確定補償標準,量力而行,不能超出中央政府和下游地區的補償能力,不能使被補償方產生不合理預期。應綜合考慮上游地區提供的生態服務價值量及因環境保護所失去的發展機會成本、中下游支付能力等因素,科學確定資金補償標準。

d.構建生態補償資金管理平臺。要在長江經濟帶建立以政府為主導、市場為導向、社會資本為主體的多層次投融資機制,引導社會資本參與生態保護。在生態補償資金的管理和運作方面,政府應嚴格把控補償資金的運作進程,創新資金使用方式,并對資金使用情況進行跟蹤反饋。