基于生态足迹变化的盐城丹顶鹤自然保护区生态补偿定量研究

王亮

(盐城师范学院城市与资源环境学院，江苏盐城224002)

生态补偿(Eco-compensation)是一种以保护生态环境，促进人与自然和谐发展为目的，根据生态系统服务价值、生态保护成本、发展机会成本，运用政府和市场手段，调节生态保护利益相关者之间利益关系的公共制度[1-2]。20世纪80年代后期以来，我国有关生态补偿方面的政策法规相继出台，诸多学者也进行了理论探索和研究。本文以盐城丹顶鹤自然保护区为例，利用RS、GIS技术分析盐城丹顶鹤自然保护区及周边乡镇近20 a的土地利用变化情况，计算保护区生态足迹和生态承载力，并在对生态足迹动态分析的基础上，提出生态补偿方案，为丹顶鹤自然保护区的可持续发展和可持续管理提供参考。

1 研究区概况和研究方法

1.1 研究区概况

盐城国家级珍禽自然保护区，是国家一类珍禽丹顶鹤的第二故乡，因而又称盐城丹顶鹤自然保护区，是中国最大的海涂湿地类型的自然保护区。总面积约4 530 km2，核心区、缓冲区和试验区的面积分别为174，467，3 889 km2。区内物种丰富，许多都是国家重点保护的一、二类野生动物，如丹顶鹤、白鹤以及白鲟等等。这里是东北亚与澳大利亚涉禽迁徙的重要驿站，也是水禽重要的越冬地，同时也是世界上最大的野生丹顶鹤的越冬地，最多时有1 000多只来此越冬。保护区内已发现有29种野生动物被列入世界自然资源保护联盟的濒危物种红皮书中，在生物多样性保护中占有十分重要的地位。1992年，被正式列为国家级自然保护区，同年被联合国教科文组织世界人与生物圈协调理事会纳入“世界生物圈保护区网络”，1999年成为“东亚-澳大利亚涉禽迁徙网络”成员，2002年被列入国际重要湿地名录[3]。

1.2 研究方法与分析模型

1.2.1 图像处理和土地利用分类 以1988年、1998年、2008年的 TM 卫星影像为基础，利用Erdas 8.7、ArcGIS 9.0软件对遥感影像进行几何纠正、投影转换，并利用目视判读和实地调查方法检验，将每年的遥感数据解译为耕地、林地、草地、水域、建筑用地、滩涂湿地等6大类，形成丹顶鹤自然保护区的3个时相土地利用类型图，计算其土地利用结构比。

1.2.2 生态足迹计算模型 生态足迹的计算基于以下两个基本事实[4]:一是人类可以确定自身消费的绝大多数资源及其所产生废弃物的数量;二是这些资源和废弃物能转换成相应的生态生产性土地面积，它假设所有类型的物质消费、能源消费和废水处理需要一定数量的土地面积和水域面积。生态足迹的计算公式如下[4]:

式中:i——消费项目的类型;Ci——第 i种消费项目的人均消费量(kg);pi——第i种消费商品的平均生产能力(kg);rj——均衡因子;aai——人均第 i种消费品折算的生态生产性土地面积(hm2);N——人口数;ef——人均生态足迹(hm2);EF——总人口的生态足迹(hm2)。

生态足迹计算主要包括生物资源消费和能源消费两个部分，生物资源消费主要包括农产品、动物产品、木材、水产品等，能源消费部分可根据资料计算原煤 、焦炭、天然气 、原油 、汽油、煤油、柴油 、燃料油以及热力、电力等几种能源的足迹。其计算公式参照文献[5]，把以上所计算的生物资源和能源资源的人均生态需求土地面积累加起来，再分别配以适当的权重，即均衡因子，即可得到保护区的生态足迹，数据来源于统计年鉴。

1.2.3 生态承载力计算模型

式中:ec——人均生态承载力(hm2);ai——人均生态生产性土地面积(hm2);yj——产量因子;EC——区域总人口的生态承载力(hm2)。

在生态足迹帐户计算时，各种物质消费、能源消费等均按相应的换算比例折算成相应的土地面积。生态生产性土地面积主要考虑如下6种类型:耕地、林地、草地、化石燃料土地、建筑用地和水域。由于这6种类型土地单位面积的生态生产能力差异很大，因此在计算生态足迹的需求时，为了使这几类不同的土地面积和计算结果可以比较和加总，要在这几类不同的土地面积计算结果前乘上均衡因子，以转化为可比较的生态生产性土地均衡面积[6]。

将保护区各类用地(耕地、林地、草地、化石燃料土地、建筑用地和水域)的面积乘以相应的均衡因子和保护区的产量因子，即可转化为按世界平均生态空间计算的保护区2008年人均生态承载力。

1.2.4 基于生态足迹的生态补偿定量分析 自然保护区生态补偿标准的确定一般依据3个方面:基于生态系统服务价值评估的标准确定;基于保护成本的标准确定;基于保护损失的标准确定。国内外研究一般以生态系统服务价值的评估作为确定补偿标准的依据。本文将在研究土地利用变化的基础上，分析保护区生态足迹的动态变化，并根据生态足迹效率，最终定量分析生态补偿标准。计算步骤如下:

(1)计算生态足迹、生态承载力和生态足迹效率。其中生态足迹效率是指单位生态足迹的产出，是定量分析及比较不同地区资源利用效益和能力差异的方法。因为自然保护区生态补偿多针对周边社区的农民，也可以采用农业生态足迹效率分析。计算方法:

(2)以退耕还林、退田还滩涂的直接收益损失补偿。以退耕还林、退田滩涂、禁止淡水和海水养殖而造成居民的直接收益损失作为补偿依据，是对失去耕地和水面的补偿，是保障居民权益的最低的补偿标准。计算方法:

式中:ECo0——最低生态补偿价值;Eaef——农业生态足迹效率;——退耕还林、退田还滩涂的面积;——耕地补偿调节系数。

(3)基于生态承载力的静态评价补偿。比较同一年保护区与所在区域的生态承载力，取其差值作为补偿的依据，是对居民配合保护区生态建设，客观上增加了生态系统的服务功能价值的安置补助。计算方法:

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式中:ECos——静态评价补偿价值;ECR——保护区总的生态承载力;ECZ——保护区所在区域总的生态承载力;Ss——保护区的面积;Ks——静态生态补偿调节系数，可参考有关规定并根据区域社会经济的发展水平进行调整，本文取Ks值为1。

(4)基于生态承载力的动态评价补偿。比较不同年份保护区生态承载力的变化，取其差值作为补偿的依据，是对社区居民配合保护区生态建设的程度和对保护区管理部门的工作效率的评价，是对社区工作和保护区管理部门工作的生态补偿与补助。计算方法:

2 结果与分析

2.1 丹顶鹤自然保护区土地利用变化分析

保护区20 a来的土地利用类型变化的总体趋势为:耕地面积大量减少，从1988年的70 051 hm2减少到2008年的45 988 hm2，减少了4.3%，草地面积不断减少，从1988年的20 072 hm2减少到2008年的13 871 hm2，减少了1.3%，林地水域面积略有增加，分别从1988年的10 690 hm2、65 300 hm2增加到2008年的 14 677 hm2、66 000 hm2，增加了0.9%和0.1%，滩涂湿地和建筑面积大幅增加，分别从1988年的286 800 hm2、87 hm2增加到2008年的310 510 hm2、1 954 hm2，增加了 5.2%和 0.4%，这与丹顶鹤保护区近20 a实施的管理政策和人们土地利用观念的变化相吻合(表1)。

表1 丹顶鹤自然保护区土地利用结构比较

2.2 丹顶鹤自然保护区生态足迹与生态承载力计算

以保护区2008年的数据为例，把生物资源和能源资源的人均生态需求土地面积累加起来，再分别配以适当的权重，即均衡因子，即可得到保护区2008年的生态足迹(表2)。均衡因子目前是全球统一采用的等量化因子，分别为耕地2.8，林地 1.1，草地0.5，化石燃料土地1.1，建筑用地2.8，水域 0.5[8]，计算的人均生态足迹为3.712 7 hm2。

将保护区2008年现有各类用地(耕地、林地、草地等)的面积乘以相应的均衡因子和保护区的产量因子，即可转化为按世界平均生态空间计算的保护区2008年人均生态承载力(表2)。

表2 保护区2008年人均生态足迹、人均生态承载力计算

表3 保护区不同年份生态足迹和生态承载力

保护区从1988-2008年20 a期间人均生态足迹和人均生态承载力整体呈上升趋势，人均生态赤字也有扩大趋势，其主要原因是人口的增加和社会经济的高速发展以及支持当前能源消费所需要的土地面积的减少。

2.3 丹顶鹤自然保护区生态补偿定量分析

依据前文分析，参考《盐城市统计年鉴 1989、1999和2009年》及其他资料，分别计算出盐城市各个年份的生态足迹效率、农业生态足迹效率。以此为参照，结合保护区生态足迹动态变化的计算结果，分析不同条件下的生态补偿情况。

(1)直接损失收益生态补偿。依据2008年生态足迹效率计算，生态补偿总额为34 718.88万元，年户均补偿16 821.56元，年人均补偿4 806.16元。依据2008年农业生态足迹效率计算，生态补偿总额为7 376.34万元，年户均补偿 3 573.98元，年人均补偿1 021.13元。

(2)基于生态承载力的静态评价补偿。2008年保护区人均生态承载力比全省的高出0.157 4 hm2，结合相应农业生态足迹效率计算，生态补偿总额为7 422.37万元，年户均补偿 3 596.28元，年人均补偿1 027.51元。

(3)基于生态承载力的动态评价补偿。分析保护区成立后，从1988-2008年生态承载力提高了0.190 8 hm2，依据公式计算可知:生态补偿总额为2 267.72万元，年户均补偿1 098.75元，年人均补偿313.92元。

3 结论与讨论

生态补偿是一个新兴的研究领域，它的3个基本问题尚未得到根本解决，即:谁补偿谁，即补偿支付者和接受者的问题;补偿多少，即补偿强度的问题;如何补偿，即补偿渠道的问题。从我国目前的生态补偿机制来看，有不少问题未得到解决，尽管如此，仍应从改善补偿的社会环境、政策空间、补偿途径，以及改善补偿的社会氛围和补偿的心理状态方面为补偿活动的进行创造条件。

生态补偿急需以法律形式将补偿范围、对象、方式、补偿标准等的制定和实施确立下来，并结合中国实际，生态补偿的融资方式应该向国家、集体、非政府组织和个人共同参与的多元化投融资机制转变，拓宽生态环境保护与建设投入渠道。

本文先计算了保护区三期的土地利用变化，以2008年数据为基准再分别算出生态足迹和生态承载力，计算出盐城市各个年份的生态足迹效率、农业生态足迹效率。以此为参照，结合保护区生态足迹动态变化的计算结果，分析直接收益损失补偿为年户均补偿3 573.98元，年人均补偿1 021.13元，再加上静态评价补偿和动态评价补偿，最高标准为户均补偿8 268.37元/a，人均补偿 2 362.39元/a。取生态承载力静态评价补偿和动态评价补偿平均值，保护区补偿标准为户均补偿2 347.47元/a、人均补偿670.71元/a比较合适。自然保护区作为特殊用地，在保持野生珍稀动植物资源和生物多样性，维护国土生态安全中发挥着关键作用。但是，随着人口的不断增加和地方经济的发展，资源开发利用活动日益加剧，保护与发展的矛盾日益尖锐，自然保护区的生存和发展面临着极大的考验。

本文在分析生态足迹动态分析的基础上，讨论保护区生态补偿问题，为生态补偿定量分析提供了一种新的尝试。通过应用分析，该方法具有以下特点:(1)该方法将自然保护区放在所处社区中进行整体分析，以社区为主体讨论保护区建设对社区经济发展的影响，从而讨论生态补偿问题;(2)该方法以土地利用变化为基础，通过分析保护区生态承载力的变化和生态盈亏情况，实现生态补偿的量化分析，使生态补偿更加合理;(3)该方法建立在对自然保护区土地利用和生态承载力的综合动态评价的基础上，在评价的同时有利于对自然保护区建设的现状和潜力分析，可以进一步为生态安全预警、可持续发展评价提供宏观决策信息。

但该方法仍有一些缺陷:(1)计算公式中产量因子和均衡因子的确定，受产出、物价等经济因素影响，因为不同年份、不同区域的变化难以把握，容易带来计算方面的误差;(2)方法应用受到空间尺度的限制，小尺寸很难完成有关社会经济数据的统计工作，影响计算结果的科学性。

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