基于多元生态服务价值评估的滇西北地区土地生态补偿标准研究

刘晨 吴迪 渠立权 郭传旭

(江苏师范大学地理测绘与城乡规划学院，江苏 徐州 221116)

近年来，随着人们保护环境意识的不断增强，生态系统服务和管理日益引起各类学者和政府的关注，生态系统服务及其评估价值、补偿机制及其管理已经成为当前生态经济领域的研究重点。事实上，生态补偿是解决区域经济发展和生态环境矛盾的最直接方法，而生态系统服务价值的定量评估既是决定生态补偿额度的主要依据，也是生态补偿产生的基础。生态系统服务功能价值评估的方法众多，其中以Costanza[1]、De Groot[2]以及Ma[3]的研究成果最具有代表性。在我国，欧阳志云[4]等首先确定了生态系统服务及其价值的含义，谢高地[5]和李文华[6]等对其理论体系和计算方法进行详细的阐述和应用，王女杰[7]等从区域间生态补偿的迫切程度出发，引入了生态补偿优先级的概念，并为后续补偿研究提供了依据。目前多数学者运用当量因子法核算不同地区的生态补偿价值，但大多数都是基于经济学方法，即“应该补偿多少”的问题，且在区域上存在着一刀切的问题，该类方法多运用固定的估算系数，对其生态服务价值进行统一折算，忽略了行政单元内部和外部的差异性，不能体现生态价值空间的一致性。本研究在指标体系上有针对性的选取了固碳释氧、水源涵养、土壤保持3项生态系统服务类型对滇西北地区的生态补偿标准进行量化，并采用不同的价值替代方法计算各类型的生态服务价值量，并在折算系数上引入了生态补偿需求强度系数，反映生态补偿标准的区域差异性，从而为滇西北地区的生态安全与环境保护提供理论技术支撑。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

本研究中的滇西北地区是指云南省西北部的迪庆藏族自治州和怒江傈僳族自治州，包括香格里拉市、德钦县、维西傈僳族自治县、泸水市、福贡县、贡山独龙族怒族自治县、兰坪白族普米族自治县7个县(市)，总面积达37774km2。该区位于长江、澜沧江、怒江和独龙江的上游区域，地势险峻，生态环境脆弱，被列入全球生物多样性25个优先重点保护区“热点地区”。

1.2 数据来源

本研究中的土地利用数据来自中国科学院资源环境数据中心；气候数据来自于中国气象科学数据共享服务网；数字高程模型来自于中国科学院资源环境数据中心；土壤数据来自于世界土壤数据库；净初级生产力数据来源于遥感与地理信息云服务平台；其他社会经济数据来自于《云南省统计年鉴(2021)》。

2 研究方法

2.1 生态服务非市场价值核算方法

参照MA工作组的观点，本文核算生态系统大气调节、土壤保持和水源涵养功能的价值作为生态系统服务价值。为保障核算结果的准确性，本文将根据研究区域的土地覆被结构划分为森林、草地、农田和水域4类生态系统，然后汇总得到区域生态服务价值总量。由于城镇生态系统不属于自然生态系统并且其结构和功能比较复杂，因此在本研究中不予考虑。根据滇西北地区自身的发展情况，本研究选取的评价指标主要包括大气调节中的固定CO2和释放O2的功能，土壤保持功能和水源涵养功能。

2.1.1 大气调节功能价值核算

生态系统在大气调节方面的价值E1可以通过计算生态系统固定CO2的价值量E11和生态系统释放O2的价值量E12之和进行估计，表达式：

E1=E11+E12

(1)

陆地生态系统大气调节的价值可以通过CO2的吸收和O2的排放量折算成造林成本、碳税率或工业的制氧成本来核算[8]。CO2的吸收量和O2释放量根据光合作用方程，生态系统每产生1g干物质，就需要吸收1.63gCO2，与此同时释放1.19gCO2。

固定CO2的价值量计算式：

E11=∑NPP×1.63×PCO2×10000

(2)

式中，E11为固定CO2的经济效益，元·hm-2·a-1；NPP为某生态系统初级生产量，g·C·m-2；1.63为光合作用方程式常数；PCO2表示碳税率价格，本文取7.39×10-4元·g-1·C-1[9]。

释放O2的价值量计算式：

E12=∑NPP×1.19×PO2×10000

(3)

式中，E12为释放O2的经济效益，元·hm-2·a-1；NPP为某生态系统初级生产量，g·C·m-2；1.19为光合作用常数；PO2为工业制造氧气的价格，按8.8×10-4元·g-1·C-1进行计算[9]。

2.1.2 土壤保持功能价值核算

土壤保持是防止地表水土流失的功能。土壤保持功能的价值可以通过减少土地废弃地、减少泥沙淤积和土壤保持肥力3个方面的价值来核算，分别采用机会成本法、影子工程法以及影子价格法进行定量表达。计算方法：

E2=E21+E22+E23

(4)

而土地废弃地的价值、泥沙淤积和土壤肥力保持的价值都与土壤保持量息息相关。因此首先计算2020年滇西北地区的土壤保持量。

2.1.2.1 土壤保持量的估算模型

本文主要是基于水土流失方程(USLE)[10]，运用潜在的土壤侵蚀与现实的土壤侵蚀量的差值来计算土壤保持量，如式(5)～(7)所示。

Ac=Ap-Ar

(5)

Ap=R×K×L×S

(6)

Ar=R×K×L×S×C×P

(7)

式中，Ac为土壤保持量，t·hm-2·a-1；Ap为潜在土壤侵蚀量，t·hm-2·a-1；Ar为现实土壤侵蚀量，t·hm-2·a-1；R为降雨侵蚀力因子MJ·mm·hm-2·h-1·a-1；K为土壤可蚀性因子，t·h·MJ-1·mm-1；LS为坡长坡度因子(无量纲)；C为地表植被覆盖因子(无量纲)；P为土壤保持措施因子(无量纲)。

2.1.2.2 减少土地废弃价值估算模型

根据土壤保持量和土壤厚度来测算因土壤侵蚀造成的土地废弃的面积，再运用机会成本法计算出不同生态系统因土地废弃而损失的年经济价值。计算公式：

(8)

式中，E21为减少的土地废弃地价值，元·hm-2·a-1；Ac为某生态系统年均土壤保持量，t·hm-2·a-1；B为该生态系统的年均收益，元·hm-2；h为土壤厚度，m，参考值为0.6；ρ为土壤容重，t·m-3，参考值为1.3。

2.1.2.3 减轻泥沙淤积价值估算模型

根据我国泥沙运动规律，因土壤侵蚀而消散的泥沙有24%淤积于湖泊、水库、江河。本研究运用影子工程法测算减轻泥沙淤积的经济效益。计算公式：

(9)

式中，E22为减轻泥沙淤积的价值，元·hm-2·a-1；Ac为某生态系统土壤保持量，t·hm-2·a-1；τ为水库工程费用，元·m-3，参考值为6.11；ρ为土壤容重，t·m-3。

2.1.2.4 土壤肥力保持价值估算模型

土壤中的养分因土壤侵蚀而大量流失，本研究主要考虑土壤中氮、磷、钾3种有效元素。采用影子价格法，依据土壤保持量，计算得出氮、磷、钾的含量。按照磷酸二铵和氯化钾在市场中的均价，以此来估计生态系统土壤肥力保持方面的经济效益。计算公式：

(10)

式中，E23为土壤肥力保持的价值，元·hm-2·a-1；Ac为某生态系统土壤保持量，t·hm-2·a-1；N1、P1、K1为研究区土壤中N、P、K养分的平均含量，分别取0.123%、0.108%、1.83%；R1为磷酸二铵含氮率(14%)；R2为磷酸二铵含磷率(15.01%)；R3为氯化钾含钾率(50%)；C1为磷酸二铵的市场价格为2009年价格2702.5元·t-1；C2为氯化钾化肥的价格为2007年价格3707.5元·t-1。

2.1.3 水源涵养功能价值核算

水源涵养是生态系统通过自身特有构造和水的相互作用，对降水进行蓄积和渗透，并通过蒸散发来实现对水流或水循环的控制。采用水量平衡方程来测算水源涵养总量，再运用影子价格法来确定水源涵养的价值量[11]。计算公式：

E3=C×Vm

(11)

Vm=(R-ET)×A

(12)

式中，E3为水源涵养价值，元·a-1；C为单位面积的水库建成成本，参考值为6.1107元·m-3；Vm为滇西北地区水源涵养总量，m3；R为降雨量，mm；ET为蒸散发量，mm；A为生态系统面积，km2。

2.2 生态补偿标准核算

在支付能力有限的前提下，应优先对生态补偿需求极为迫切的地区进行生态补偿，对其补偿资金设置优先顺序。在此理论背景下，本文在折算系数方法的基础上，增加了生态补偿优先级系数和生态价值折算系数来衡量生态补偿标准的地区差异[12]。生态补偿优先级系数可以反映区域生态补偿的迫切程度和对外经济发展的影响程度。生态价值折算系数可以反映当前国家经济发展状况、生态质量以及自身消耗生态环境等因素。本文选取25%作为滇西北地区的生态价值折算系数[13，14]。计算公式：

RT=EV×k×m

(13)

式中，RT为该区域生态补偿总量；EV为区域总生态系统服务价值；k为生态价值折算系数；m为区域生态补偿优先级系数；区域生态补偿优先级系数的计算方法：

(14)

式中，m为区域生态补偿需求系数；ECPS为该区域的生态补偿优先级，为了避免生态补偿资金集中于某些区域，本文采用反正切函数进行归一化处理生态补偿优先级；π为圆周率。

2.3 生态补偿优先级计算方法

在资金一定的情况下，如何统筹各地区的生态补偿先后顺序、提高资金的利用率是当前解决问题的重中之重。而生态补偿优先级ECPS则表示为某地区单位面积的生态服务价值与单位面积的GDP之比[15]，其表示各地区需要获得生态补偿的迫切程度。由于生态系统服务的市场价值已经在市场机制中得到体现，因此本文只考虑非市场部分的价值。计算方法：

(15)

式中，ECPS为生态补偿优先级；VN为单位面积生态系统服务价值；GN为单位面积GDP大小。ECPS值越高，说明该地区得到生态补偿支持后对其经济状况影响越大，应优先得到补偿。

3 结果分析

3.1 滇西北地区的生态服务价值量

从上述计算得出，2020年滇西北地区的生态系统服务总价值为920.12亿元。从表1可知，对生态系统服务价值贡献率最大的是森林，其次是草地、耕地和水域，占整个生态系统服务价值总量的比例分别为71.92%、24.72%、3.15%、0.22%，建设用地和未利用对生态系统服务价值的贡献率忽略不计。在表中滇西北地区的单项服务价值的贡献率从高到底分别是固碳释氧价值量、水源涵养价值量和土壤保持价值量。从表2可以看出，固碳释氧的单位价值量为17103.08元·hm-2·a-1，森林生态系统的固碳释氧单位价值量最高，为18617.55元·hm-2·a-1，其次是耕地生态系统和草地生态系统，分别为14352.99元·hm-2·a-1、18338.70元·hm-2·a-1；土壤保持价值量的平均单位价值量为2842.32元·hm-2·a-1，森林生态系统和草地生态系统的单位价值量分别为2795.23元·hm-2·a-1、2889.41元·hm-2·a-1；水源涵养价值量的平均单位价值量为6059.03元·hm-2·a-1，在水源涵养价值量中单位价值量最高的生态系统为水域为7635.64元·hm-2·a-1，其次是森林生态系统和草地生态系统，分别为5674.09元·hm-2·a-1和4867.37元·hm-2·a-1。从空间上来看，单位面积的生态服务价值量的高值地区在滇西北地区的西南部，低值地区在滇西北地区的东北方向，且单位价值量最高的县域是泸水市，最低的县域是德钦县。

表1 生态系统服务功能价值

表2 单位面积生态系统服务价值

3.2 基于生态系统服务的生态补偿

根据估算，滇西北地区的生态补偿标准为159.91亿元。从空间县域来看，县域的生态服务价值和生态补偿优先级存在较大差异，从表3可知，单位面积的生态服务价值量最大的是泸水市，高达49895.53元·hm-2·a-1，其次是福贡县和贡山独龙族怒族自治县，最小的是德钦县，根据2020年各县域的单位面积GDP水平，得出7个县域的生态补偿优先级，对于生态补偿优先级的排序从高到底分别是贡山独龙族怒族自治县(7.70)、福贡县(4.87)、德钦县(2.13)、泸水市(1.95)、维西傈僳族自治县(1.89)、兰坪白族普米族自治县(1.56)和香格里拉市(1.22)。生态补偿优先级两级分化明显，研究区西北部的贡山独龙族怒族自治县和福贡县的生态补偿优先级较高，说明该县域为整个滇西北地区提供了较好的生态系统服务，但是该地区的社会经济发展较为滞后，其中贡山独龙族怒族自治县单位面积GDP仅为4297.50元·hm-2，是所有县域中单位面积GDP水平最低的区域，属于滇西北地区的典型的生态输出地，是滇西北地区重要的生态屏障，因此补偿程度极为迫切。而兰坪白族普米族自治县和香格里拉市的生态补偿优先级排名较后，该地区的经济发展相较于其他县域较高，其中兰坪白族普米族自治县的单位面积GDP为20261.21元·hm-2，约为贡山独龙族怒族自治县单位GDP的5倍，是因为兰坪白族普米族自治县的位于怒江、澜沧江、金沙江“三江并流”的核心区域，带来了很多旅游资源，其次兰坪白族普米族自治县的森林和生物资源丰富，拥有丰富的铅锌矿，被称为中国的“绿色锌都”。因此，兰坪白族普米族自治县和香格里拉市的优受偿程度低于贡山独龙族怒族自治县等地区。

表3 各县市生态补偿优先级

4 结论与讨论

生态系统结构复杂，功能多样，非市场化的生态服务价值多元化，这也决定了生态补偿标准的区域性和动态性特征。2020年，滇西北地区生态服务非市场价值为920.12亿元。从价值构成看，固碳释氧、水源涵养和土壤保持价值分别占68.63%、20.72%、10.65%，森林、草地、耕地和水域4种用地类型分别贡献了总价值的71.92%、24.72%、3.15%、0.22%。2020年，滇西北地区的生态补偿标准为95.94亿元，是当年地方一般公共预算收入的3.19倍。因此，推动落实生态补偿有重要意义，可为当地社会经济发展提供资金支持，有助于改善基础设施和公共服务，促进地方产业发展，巩固拓展脱贫攻坚成果并有效衔接乡村振兴，从而彻底改变贫穷落后的局面。怒江州和迪庆州所辖7个县(市)的补偿优先级依次是贡山独龙族怒族自治县、福贡县、德钦县、泸水市、维西傈僳族自治县、兰坪白族普米族自治县和香格里拉市。也就是说，在补偿金有限的情况下，贡山独龙族怒族自治县、福贡县、德钦县等是优先受偿对象。

本研究基于效用价值论和外部性理论，采用工程替代法、机会成本法、影子价格法等方法分别估算滇西北地区森林、草原、耕地、水域等不同类型生态资源的大气调节、土壤保持和水源涵养功能产生的非市场价值，但在计算补偿标准时，由于生态价值折算系数是直接参考的他人研究数据，未体现研究区域的自然地理和生态资源特征，难免会在一定程度上影响结果的精度。同时也不可否认，估算生态价值补偿标准仅仅是得出“补偿多少”的结论，“谁来补偿”“如何补偿”“如何分配”等问题依然存在，真正落实生态补偿还有很长的路要走。目前，按流域确定生态服务价值的受益主体以及“政府为主、市场为补充”的多元化混合补偿方式是较为流行观点，但相关研究仍停留在理论探讨层面，还未形成易于操作的，能够被学界普遍接受的或经过实践检验实施方法。希望能引导相关领域的学者加强对上述问题研究，共同推动落实生态补偿，为生态价值输出地区的社会经济发展和生态建设注入资金和活力，以此促进区域协调与公平。