基于质量校核的生态资源实物量核算*
——以上海市崇明岛地表水资源为例

王 敏 谭 娟 黄沈发

(上海市环境科学研究院，上海 200233)

生态资源资产作为自然资源资产的重要组成部分，为人类提供生态产品和服务，是支撑社会经济发展和人类福祉的重要基础[1-2]。生态资源包括各类自然/半自然生态系统本身及其各类生物资源等。随着生态学科的发展和人类认识的提高，生态资源资产的重要性越来越得到认同。国家层面关于自然资源资产的一系列政策制度的制定和出台使得自然资源资产核算显得尤为迫切,无论是“干部自然资源资产离任审计制度”还是“编制自然资源资产负债表”等政策的实施，均需要对自然资源进行科学核算[3-4]。

国内外关于生态资源资产的核算大多侧重于资产的价值化[5-7]，核算方法存在诸多争议，目前尚无公认的、统一的技术方法体系标准，不同研究之间在研究范围、方法和结果上都存在较大差异。生态资源资产核算的首要环节是实物量核算，它可有效降低价值量核算的不确定性。实物量是价值量的基础，实物量核算包括生态资源的数量和质量两个方面。宋昌素等[8]通过核算生态资源面积、质量，综合评估了青海省各类生态资源实物量现状和过去15年的变化。博文静等[9]采用生态资产综合指数核算了内蒙古兴安盟森林、灌丛、草地和湿地生态资源的实物量动态变化。已有研究大多是对生态资源绝对数量和质量进行单独核算和描述，在核算价值量时，仅基于实物量的绝对数量，未充分考虑质量因素，无法体现不同质量等级生态系统提供的服务功能的差异性，不能真实反映生态资产服务价值的有效性，也使得核算结果的应用决策能力大打折扣。

因此，本研究提出以生态资源的质量来校核其绝对数量，采用质量进行校核后形成相对量指标以表征生态资源实物量的有效性，并以世界级生态岛崇明岛地表水资源为例，应用该方法选取重要节点年份开展地表水资源实物量核算，科学准确地反映生态岛建设以来水资源实物量的动态变化，以期为区域生态系统管理与绩效考核提供科学依据，同时为其他地区其他类型自然资源资产核算提供一定的参考思路。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

崇明岛是我国第三大岛，位于121°9′30″E～121°54′0″E、31°27′0″N～31°5l′15″N，处于长江入海口，三面临江，东南濒临东海，西、南分别与江苏常熟、太仓，上海嘉定、宝山、浦东等区县隔江相望，东、北分别与江苏启东、海门一衣带水。全岛东西长76 km，南北宽13～18 km，形似卧蚕，总面积1 267 km2。崇明岛地处北半球亚热带，属典型海洋性气候，温和湿润，雨水充沛，年平均降雨量1 025 mm，空气相对湿度常年保持在80%。生态系统以城镇、农田、森林、淡水湿地和滩涂湿地为主。

1.2 研究对象确定

2018年《上海水资源公报》显示，崇明岛水资源丰富，共有河道17 260条，河道长度共计10 604.26 km。其中：市级河道2条，即崇明环岛河、团旺河，长度共179.60 km；区县级河道28条，长度共360.45 km(其中有6.48 km属于江苏省)；镇级河道684条，长度共1 755.60 km；村级河道6 990条，长度共3 717.04 km；村级泯沟9 556条，长度共4 591.57 km。考虑到质量校核水质数据的可获取性，参考《崇明岛生态环境预警监测评估方案》围绕“一环十竖”的水系格局，共设置19个监测点位，其中市级河道环岛河(SR)设置6个断面(S1～S6)，10条区县级河道(QR1～QR10)设10个断面(Q1～Q10)，3条村镇级河道(CR1～CR3)设置3个断面(C1～C3)。因此，拟将19个监测断面所涉及的河道作为研究对象进行地表水资源实物量核算，各河道监测断面分布如图1所示。

1.3 数据来源

《崇明生态岛建设纲要(2010—2020年)》要求对崇明岛建设过程开展“一年一小评，三年一大评”的评估工作，因此，本研究选取“生态岛建设三年行动计划”的节点年份2012、2015、2018年对崇明岛水资源资产实物量进行核算。其中，河道长度和宽度数据来源于相应年份水资源公报，水质监测数据来自“三年一大评”评估工作，具体监测因子包括溶解氧、高锰酸盐指数、COD、BOD5、氨氮、挥发性酚、石油类、总磷、总氮9项，监测频次是每月1次。

图1 各河道监测断面分布

1.4 核算方法

以河道面积表征地表水资源的绝对数量，在进行质量校核时，选取上述9项指标，采用改进的内梅罗污染指数法分别开展评价，根据评价结果校核水资源的绝对数量。在具体计算过程中，市级河道环岛河水质按6个断面的年均值再取平均进行计算，区县级河道和村镇级河道水质均以各断面年均值计算。

1.4.1 水质评价方法

改进的内梅罗污染指数法通过引入因子权重有效解决了传统内梅罗污染指数法过于突出污染程度较大因子对水质影响的弊端，是一种兼顾极值和均值的多因子计权型评价方法，能够较全面反映水质的总体状况[10]。其计算步骤如下：

使用间接赋值法计算各因子权重：

(1)

Ri=co,max/co，i

(2)

式中：i为评价因子序号；Wi为第i项评价因子权重，评价因子权重之和为1；Ri为第i项评价因子的相关性比值；co,max为评价因子中标准值的最大值；co,i为第i项评价因子标准值；n为评价因子总个数。

co,max与co,i的单位视具体情况而定。

各评价因子污染指数计算见式(3)：

Ai=ci/co,i

(3)

式中：Ai为第i项评价因子污染指数；ci为第i项评价因子实测值，单位视具体情况而定。

修正后最大污染指数计算见式(4)：

A’i,max=(Ai,max+Aw)/2

(4)

式中：A’i,max为修正后最大污染指数；Aw为权重最大因子的污染指数；Ai,max为Ai的最大值。

改进的内梅罗污染指数的计算见式(5)：

(5)

式中：PI为改进的内梅罗污染指数；Ai,mean为Ai的平均值。

1.4.2 实物量校核方法

在对地表水资源实物量进行质量校核时，引入相对量的概念，通过质量等级换算生态资源实物量，客观反映生态资源的有效性。根据《上海市水环境功能区划》(2011年修订版)，崇明岛为Ⅲ类水质控制区，从《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)[11]中选择上述评价因子，分别计算各水质等级下改进的内梅罗污染指数，从而得出基于改进的内梅罗污染指数划分的水质等级标准，如表1所示。

表1 改进的内梅罗污染指数的水质等级划分

以达到符合当地需求的水质状况为基准，若某一河流或河段未达到基准水质状况则其实物量应有所缩减。在实际校核时，将各河道改进的内梅罗污染指数与水质等级标准进行比对，满足Ⅲ类水质，其校核系数按1.00计算，未满足Ⅲ类水质，其校核系数为改进的内梅罗污染指数的倒数。绝对量与校核系数的乘积即为相对量。

2 结果与分析

2.1 水资源质量时空动态变化

2012、2015、2018年各河道断面改进的内梅罗污染指数如表2所示。自《崇明生态岛建设纲要(2010—2020年)》发布，经过3轮“生态岛建设三年行动计划”的推进实施，崇明岛河道水质得到有效改善，2012年，各河道断面水质均为Ⅳ类；2015年，Q4和C3断面水质达到Ⅲ类，其他断面水质虽仍为Ⅳ类，但大部分断面改进的内梅罗污染指数较2012年有所下降，以Q6和S1断面下降较多，降幅分别为43.24%和42.19%；2018年，除了C2断面水质为Ⅳ类，其他断面水质均达到Ⅲ类，改进的内梅罗污染指数均呈下降趋势，以S6和Q5断面降幅较大，分别为28.83%和27.03%，S4断面降幅最小，为2.94%。可以看出，2012—2015年，崇明岛地表水水质得到明显提升，而2015—2018年，水质总体上由Ⅳ类水提升为Ⅲ类。这也表明，崇明岛建设是一个长期的动态的变化过程，在评估建设成效时应从长时间序列来看而非仅关注某一个时间节点。

2.2 水资源实物量核算及时空动态变化

根据相应年份上海市河道(湖泊)报告和上海市水资源公报等统计资料，结合遥感影像图，统计出2012、2015、2018年上述19个监测断面所在的14条河道的绝对长度和宽度，计算出各条河道的绝对面积，按上述公式计算校核系数进而计算河道相对面积(见表3)，并分析历年变化情况。从绝对面积来看，2012、2015、2018年各河道变化幅度较小，2012—2015年变幅为-5.56%～7.63%，2015—2018年变幅为-9.22%～17.65%，2012—2018年变幅为-2.29%～12.06%，村镇级河道绝对面积变化较明显。2012—2015年，CR1和CR2绝对面积呈下降趋势，CR3、QR3和QR7绝对面积略有上升；2015—2018年，CR1和CR2绝对面积明显上升，CR3河道绝对面积明显下降；2012—2018年，除了CR3绝对面积略有下降，其他河道绝对面积均有所上升，以CR1和CR2升幅较大。而采用质量校核后，河道面积变化明显。2012—2015年，除QR5外，各河道相对面积均有大幅提升，增幅为9.80%～75.82%，以QR6增幅最大；2015—2018年，除CR3外，其他河道相对面积也呈增长趋势，但增幅有所下降，为0.14%～41.07%，以CR2增幅最大；2012—2018年，各河道相对面积增幅为14.24%～95.10%，以QR6最大，而QR5增幅最小。不同年份各河道的相对面积总体呈增长趋势，说明河道水质总体上呈逐年改善。总体来看，2012—2018年，崇明岛地表水资源绝对面积变化幅度较小，2012—2015、2015—2018、2012—2018年的变化幅度分别为-0.85%、3.28%和2.40%。而经过质量校核后，崇明岛地表水资源实物量2012—2015年增幅为26.90%，2015—2018年增幅为12.61%，2012—2018年增幅为42.91%。

表2 各河道断面改进的内梅罗污染指数

表3 各河道水域绝对和相对面积

3 讨 论

目前生态资产的价值核算方法主要有3种。一是采用简单的当量系数，国际上多沿用COSTANZA等[12]的研究成果，而国内则多采用谢高地等[13]的当量表。二是借助经济学方法，如机会成本法、影子工程法等进行间接估算[14-15]。近些年，基于生态系统的结构和过程而产生的各类生态服务评估模型也应运而生，如InVEST[16]、ARIES[17]和SolVES[18]等。总体来看，前两种方法其缺点是未考虑生态系统类型质量状况的时空差异，忽视了生态系统内部过程变化引起的质量变化对生态资产变化的影响，估算结果难以反映生态资产的真实状况；而评估模型更关注大尺度范围内生态资产提供服务的动态变化。实物量核算是生态资产核算的基础，本研究采用生态资源的质量来校核绝对实物量，形成相对量的概念，以表征生态资产实物量的有效性。从核算结果来看，采用质量校核后，在未达到功能目标情况下，崇明岛水资源实物量存在一定程度的折损，而当其质量状况满足功能目标时，实物量可以绝对量表征。前人在研究生态资产时也会考虑生态资产质量。如黄斌斌等[19]综合考虑数量和质量因素，采用生态资产类型指数(资产质量等级指数与面积指数的乘积并乘以100)对全国重点生态功能区的生态资产进行评估，选取了功能区内生物量与顶级群落的比值(相对生物量密度)表征资产质量；董天等[20]采用生态资产综合指数评估了鄂尔多斯森林、灌丛和草地生态资产实物量和生态系统质量的综合特征，即以不同质量等级的生态资产实物量和质量的等级指数乘积来表示。本研究在进一步开展水生态资产价值核算时，可以采用通过质量校核后的水资源实物量进行价值核算，结果将更具科学性和指导性。

本研究在对崇明岛水资源实物量核算时，初步考虑基于水资源质量提出校核系数，对实物量进行校核，形成实物相对量以用于后续价值核算，但还存在一定的问题：(1)水资源核算时，采用河道某一断面或某几个断面水质来反映整个河道总体水质状况进而校核河道长度，具有一定局限性，建议通过逐步完善水环境监测体系，增加监测断面或是按监测断面将河道进行分段核算，以提高生态资产核算的科学性和准确性。(2)采用生态系统质量对实物量进行整体校核，没有考虑到同一生态资产提供不同服务的关键影响因素不同。如本研究中直接采用GB 3838—2002对水资源进行实物量校核，拟打算基于该校核结果再对提供的生态服务价值进行量化研究；而水资源提供的服务包括淡水供给、气候调节、洪水调蓄、生物多样性维持、休憩娱乐等，其中，淡水供给、生物多样性维持功能对水质有严格要求，而气候调节和洪水调蓄功能则受水量影响更大。因此，在进行校核时，能根据该资产提供的一种或某几种功能选取不同的关键影响因素来进行校核，可以更准确地进行自然资产价值核算。(3)为了更好地将生态资产价值信息纳入管理决策中，在对其进行量化时，除了要考虑其本身质量，还应综合考虑生态资产提供的潜在服务与人类的实际需求之间的关系[21-23]。已有的研究表明，人类对生态服务的需求与消费，有时已经远远超过生态系统的实际供给，有时并不是在生态系统直接提供服务的区域[24-25]。生态服务供给与需求的定量化和空间化研究，能揭示生态资产的空间不匹配或赤字特征，进而为决策者提供更可靠、更实用的科学依据。

4 结 论

本研究以崇明岛地表水资源为例，从绝对数量和质量的角度综合考虑核算了其2012、2015、2018年地表水资源实物量。总体来看，2012—2018年，崇明岛地表水资源绝对面积变化幅度较小，2012—2015、2015—2018、2012—2018年的变化幅度分别为-0.85%、3.28%和2.40%。而经过质量校核后，崇明岛地表水资源实物量2012—2015年增幅为26.90%，2015—2018年增幅为12.61%，2012—2018年增幅为42.91%。各河道断面水质从2012年均未满足Ⅲ类改善至2018年基本全部达到Ⅲ类，表明经过3轮“生态岛建设三年行动计划”的推进实施，崇明岛河道水质得到有效改善。从水资源绝对面积和相对面积的变化情况可以看出，经过质量校核的实物量核算可以显著提升生态资源价值核算的有效性和决策力。