高邮湖保护与开发利用的经济学临界

孟灵芳, 徐 慧,刘 翠

(河海大学水文水资源学院,江苏 南京 210098)



高邮湖保护与开发利用的经济学临界

孟灵芳, 徐 慧,刘 翠

(河海大学水文水资源学院,江苏 南京 210098)

湖泊保护与开发利用的经济学临界是指在不过度破坏湖泊生态服务功能的前提下,湖泊所能开发利用的最大规模。湖泊保护与开发利用的经济学准则是湖泊开发利用后产生的经济效益以及与其利用功能完全相容的生态服务功能效益之和必须大于等于与利用功能不相容或有条件相容的生态服务功能的效益之和。高邮湖的主要开发利用方式为水产养殖,其中与水产养殖不相容的生态服务功能为水质净化,而蓄供水、行洪排涝、生物多样性的维持和科研文化教育等功能与其有条件相容,固碳释氧和蒸腾吸热的功能则与其完全相容。计算得出,2009年高邮湖水产养殖的经济效益为35 062元/hm2,高邮湖水产养殖的经济学临界为-2 425元/hm2,表明2009年高邮湖开发利用超出其开发利用的经济学临界,属于过度开发。

湖泊保护与开发利用;生态服务功能;经济学临界;高邮湖

随着社会经济的发展,湖泊被不断地开发利用,湖泊生态系统遭到破坏,其生态服务功能慢慢减弱甚至消失。若一味地追求眼前的经济发展而过度开发利用湖泊生态系统,必将对今后人类的生存发展带来不良影响;若过度注重保护忽视开发又无法满足当今社会的需求。因此,我们需要在湖泊保护与开发利用间找到一个平衡点,满足现代社会在自然资源和环境开发方面的可持续发展要求,达到社会经济发展和湖泊生态保护双赢的局面。

自20世纪90年代Costanza等[1]在《Nature》发表了有关生态系统服务功能的分类及其价值计算方法的文章后,国内外掀起了对此相关课题的关注热潮。Beaumon等[2]对海洋的生态系统的生物多样性所提供的服务功能价值进行了评估,得出海洋资源能满足社会需求。潘文斌[3]、张修峰等[4]先后对湖北保安湖、肇庆仙女湖的生态系统资产进行了评估。而对生态系统开发程度的相关研究,国内外学者大多从环境容量的角度来判断。Burn等[5]用不确定分析方法计算了排污口允许排放量,陈丁江等[6]对长乐江的总氮水环境容量进行了不确定性分析。从经济学角度判断开发利用是否过度的研究很少,徐慧等[7]对宝应湖围网养蟹的利用与保护临界的经济学准则进行了详细分析,得出宝应湖开发符合经济学临界,开发效率较高。

高邮湖占地面积780 km2,在我国众多的淡水湖泊中排位第六,在其流域周边城市的发展过程中发挥了极其显著的生态服务功能。为了更好地保护湖泊生态系统,避免湖泊生态服务功能减弱甚至消失,通过开展高邮湖生态服务功能的定量评估及其经济学临界的确定,可以增强人们对湖泊的保护意识,实现高邮湖流域社会发展与生态保护的协同共进。笔者综合运用水文学、生态经济学等方法,对高邮湖保护与开发利用的经济学临界进行全面系统的定量评估,以期为高邮湖的可持续发展提供科学依据。

1 研究方法

1.1 湖泊保护与开发利用的经济学临界的内涵及准则

湖泊保护与开发利用的经济学临界是指,在不过度破坏湖泊生态服务功能的情况下,湖泊所能开发利用的最大规模,是保护与开发利用的最佳结合点。湖泊开发利用与保护的经济学临界是湖泊开发利用后总效益不下降,即湖泊开发利用后产生的经济效益和与利用功能相容的生态服务效益之和必须大于等于与利用功能不相容或有条件相容的生态服务功能的效益。

湖泊开发利用前总的生态服务功能效益为

E0=SE1+SE2

湖泊开发利用后的生态服务功能效益为

Eh=sP+SE1+(S-s)E2

则判断湖泊保护与开发利用的经济学临界的公式为

(1)

式中:ΔE为湖泊保护与开发利用的经济学临界,元/a;P为湖泊某一开发利用功能的经济效益,元/(hm2·a);E1为与开发利用功能完全相容的服务功能价值之和,元/(hm2·a);E2为与开发利用功能不相容或有条件相容的服务功能价值之和,元/(hm2·a);s为开发利用面积,hm2;S为湖泊总面积,hm2。

湖泊保护与开发利用的经济学临界的判断准则为:当ΔE>0时,表明湖泊开发利用符合经济学准则要求,开发利用效率较高;ΔE=0时,表明此时产生的效益与造成的损失相当,湖泊处于保护与开发利用的经济学临界;当ΔE<0时,表明湖泊资源利用不符合开发利用的经济学准则,不适宜某项功能的开发利用[7]。

1.2 湖泊生态服务功能相容性分析的理论基础

表1 湖泊各类生态服务功能之间相容性分析

注：☆完全相容；◎有条件相容；◆基本不相容。

湖泊资源具有多种服务功能,各功能之间相互联系、相互影响共同发挥作用。根据人类开发利用湖泊功能与湖泊其他服务功能间的相容性特点进行相容性分析,得出结果判断如表1所示。如果两种功能在通常情况下能完全独立地发挥自己的作用,则认为这两种功能基本相容;如果两种功能通常条件下完全对立,即使用一种功能会导致另一种功能消失,则认为这两种功能基本不相容;如果这两种功能在一定条件下相容,则认为这两种功能是有条件相容,即在一定条件下两种功能的使用互不影响,超出条件范围则属于基本不相容。

1.3 湖泊生态服务功能经济价值评估方法

湖泊生态服务功能包括物质生产、供水、蓄水、固碳释氧、蒸腾吸热、水质净化、行洪排涝、生物多样性维持、科研文化教育等功能。本文所采用的各生态服务功能经济价值评估方法分别阐述如下。

1.3.1 物质生产功能价值

物质生产功能价值采用市场价值法,计算公式为

(2)

式中:V1为物质生产功能价值,元/a;Ui为第i类物质产量,t;Pi为第i类物质的市场价格,元/t。

1.3.2 供水功能价值

供水功能价值采用市场价值法,计算公式为

(3)

式中:V2为供水功能价值,元/a;Ai为第i种用途的水量,t;Pi为第i种用途水的市场价格,元/t。

1.3.3 蓄水功能价值

蓄水功能价值采用影子工程法,计算公式为

(4)

式中:V3为蓄水功能价值,元/a;Q为蓄水量,m3;P为单位体积库容建设成本,元/m3。蓄水量库容成本以全国水库建设投资计算,每建设1 m3库容需年投入成本0.67元(1990年不变价格)[8]。

1.3.4 固碳释氧功能价值

固碳释氧功能价值采用影子工程法,计算公式为

(5)

式中:V4为固碳释氧功能价值,元/a;D为固定CO2或释放O2的量,t;P为固定CO2或释放O2的影子价格,元/t。湖泊水生植被的固碳价值采用中国造林成本250元/t和国际碳税标准的平均值770元/t两种方法得到的平均值[9-10];湖泊水生植被的释氧价值取造林成本法352.93元/t和工业制氧法400元/t[11]两种方法的平均值。

1.3.5 蒸腾吸热功能价值

蒸腾吸热功能价值采用等效替代法,用电能等效替代夏季湖泊吸收的热能,计算公式为

(6)

式中:V5为蒸腾吸热功能价值,元/a;C为水的比热容,J/(kg·℃);Mi为湖泊月蒸发量乘以水面积得到的蒸发,m3;ΔTi为湖泊水体与低周围环境的温度差值,℃;P为居民用电市场价格,元/(kW·h)。

1.3.6 水质净化功能价值

水质净化功能价值采用污染防治成本替代,以去除水体中的污染物所需的费用估算湖泊生态系统水质净化价值。计算公式为

(7)

式中:V6为湖泊水质净化功能价值,元/a;Mi为湖泊净化第i种污染物含量,t;Pi为第i种污染物单位处理成本,元/t。

1.3.7 行洪排涝功能价值

行洪排涝功能价值采用影子工程法,计算公式为

(8)

式中:V7为蓄水或行洪排涝价值,元/a;Q为蓄水量或汛期湖泊行洪量,m3;P为单位体积库容建设成本,0.67元/m3。

1.3.8 生物多样性维持功能价值

生物多样性维持功能价值采用成果参照法,计算公式为

(9)

式中:Wi为第i年的单位面积生物多样性维持价值,元/a;fi为社会折现率,采用2006年国家发展与改革委员会、原建设部发布的《建设项目经济评价方法与参数(第三版)》中规定的社会折现率8%。参照谢高地等[12]2003年的研究成果,湖泊湿地生物多样性维护的服务功能价值量为2 212元/(hm2·a),则W2003为2 212元/hm2。

1.3.9 科研文化教育功能价值

科研文化教育功能价值采用成果参照法,计算公式为

(10)

式中:Ei为第i年的单位面积科研文化价值,元/a;fi含义同式(9),取陈仲新等[13]研究得出的我国单位面积湿地生态系统的平均科研价值382元/hm2和Costanza等[1]对全球湿地生态系统科研文化功能价值861美元/hm2的平均值3 897.8元/hm2进行估算,E2002=3 897.8元/hm2。

2 结果与分析

2.1 高邮湖概况

高邮湖位于江苏省和安徽省的交界,跨高邮、宝应、金湖和天长四地,向北连通洪泽湖水系,向南接入长江水系,水域占地面积780 km2。2013年高邮湖全湖及各生态分区营养化状态基本稳定,除开发利用控制区第4季度为中营养外,其余均为轻度富营养化,其营养化指数介于48.8～56.2之间。

2.2 高邮湖生态服务功能相容性分析

高邮湖水产资源丰富,其最重要的开发利用方式为水产养殖。从水产养殖与各生态服务功能的相容性关系可以发现,与水产养殖基本不相容的生态服务功能为水质净化;与水产养殖有条件相容的生态服务功能为供水、蓄水、行洪排涝、科研文化教育、生物多样性维持功能;与水产养殖完全相容的生态服务功能为固碳释氧、蒸腾吸热。

2.3 高邮湖生态服务功能经济价值

按照湖泊保护与开发利用的经济学准则评判的原理,本文仅评价与高邮湖水产养殖不相容或有条件相容的生态系统服务功能的价值,即:物质生产、供水、蓄水、行洪排涝、净化水质、科研文化教育功能和生物多样性维持功能。

2.3.1 物质生产功能价值

据渔业部门的2009年统计数据,高邮湖水产养殖面积为19 320 hm2。蟹平均产量375～450 kg/hm2,取均值412.5 kg/hm2,蟹的市场价格在60～110元/kg,取均价85元/kg,则养殖的年净经济效益为6.77亿元。由于莲藕、芡实等水生植物的种植面积和产量不固定,故不做评价。

2.3.2 供水功能价值

据高邮湖相关测站水文资料,2009年高邮湖出入水量分别为25.52亿m3和34.04亿m3,年降水量和蒸发量分别为1 048 mm和616 mm,则高邮湖可供水量为11.32亿m3。根据2012年《江苏省水资源公报》,农业灌溉、工业、居民生活用水分别占全省用水消耗总量的72.9%、5.1%、4.9%,参考该比例,得到高邮湖农业用水、工业用水、生活用水量分别为8.25亿m3、0.58亿m3、0.55亿m3。其水价采用扬州市区水价,居民生活用水水价为2.77元/m3,工业生产用水水价为3.53元/m3,农业用水实际水费暂免征收,但研究以0.2元/m3的水资源费作为水价,高邮湖供水价值为5.22亿元。

2.3.3 蓄水功能价值

2009年高邮湖最低水位为5.55 m,对应蓄水容积为10.04亿m3,最高水位为6.21 m,对应蓄水容积为14.85亿m3;则高邮湖2009年蓄水量为4.81亿m3,蓄水功能价值为3.227 7亿元。

2.3.4 行洪排涝功能价值

2009年汛期(5—10月)各河入、出高邮湖水量分别为30.21亿m3、19.05亿m3,即高邮湖行洪量为19.05亿m3,高邮湖行洪排涝价值为12.763 5亿元。

2.3.5 水质净化功能价值

根据相关研究,2009年随径流入高邮湖的总氮、总磷分别为3 792 t、199.6 t,另有水产养殖、农业面源等带来的污染负荷。研究显示,江苏省湖泊污染中的营养源主要来自于入湖河流,从河流进入湖泊水体的污染成分可占到 50% 以上[14]。因此,2009年入湖总氮、总磷总量分别为7 584 t、399.2 t。出高邮湖的总氮、总磷分别为2 487 t、222.4 t,则高邮湖对总氮、总磷的截留量分别为5 097 t、176.8 t。

单位污染物净化价值以总氮1.5元/kg,总磷2.5元/kg计[15],得到高邮湖水质净化价值为0.080 9亿元。

2.3.6 科研文化教育功能价值

由公式(10)可推算出2009年高邮湖湖泊生态系统科研教育价值为5.21亿元。

2.3.7 生物多样性维持功能

由公式(9)可推算出2009年高邮湖湖泊生态系统生物多样性维持价值为2.74亿元。

2.4 高邮湖保护与开发利用的经济学临界

根据湖泊保护与开发利用的经济学准则研究方法,估算高邮湖水产养殖经济学临界并做出评判。为了便于比较,所有估算均以1 hm2作为面积单位、1年作为时间单位计算。按公式(1)计算,结果见表2,表中“-”号表示与水产养殖不相容或有条件相容的价值。

表2 2009年高邮湖水产养殖区生态服务效益经济学准则计算 元/hm2

研究得出,2009年高邮湖水产养殖这一生态服务功能的效益为35 062元/hm2,高邮湖水产养殖的保护与开发利用经济学临界为-2 425元/hm2,超过经济学临界的标准,表明2009年高邮湖开发利用超出其开发利用的经济学临界,属于过度开发。其中,水产养殖对行洪排涝服务功能价值的影响最大,供水次之,而高邮湖作为淮河入江水道行洪道和周边城市的天然水源地,在水产养殖开发过程中应着重保护其行洪排涝和供水的功能,合理规划水产养殖的面积与分布等,使高邮湖达到保护与开发利用的经济学临界的标准。

3 结 语

通过各类服务功能参数及其对应的单位均价,并结合经济学临界的计算方法,得到高邮湖水产养殖的经济学临界为-2 425元/(hm2·a),分析得出高邮湖开发利用超出其开发利用的经济学临界,属于过度开度。因此,要采取加强湖泊生态系统保护及减少湖泊开发利用的措施,加强对本地水资源的保护,在保障高邮湖水资源供给的同时,提高水资源利用率;把高邮湖调蓄功能与城市防洪体系相结合;加强高邮湖流域污染控制,保护高邮湖水环境;政府有关部门需制定和完善水环境、水生态保护方面的政策与法规。

湖泊保护与开发利用的经济学临界是以货币化评估与成本效益分析为基础的,虽然考虑了各生态服务功能间的相容性关系,使得评估结果比传统的成本效益分析更为全面、准确,但是在面对湖泊生态保护与人类发展需求日益紧张的关系时,经济学临界的研究还需进一步加强,除了探索更加精确的生态服务功能价值评估方法外,还要考虑生态服务功能相容性的相关系数,结合生态保护和社会发展的角度进行进一步的研究。

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江苏省水利科技基金(2013044;2014024)

孟灵芳(1992—),女,江苏无锡人,硕士研究生,主要从事生态水环境研究。E-mail:814771874@qq.com

10.3880/j.issn.1003-9511.2015.06.003

F407.9

A

1003-9511(2015)06-0014-04

2015-06-15 编辑：陈玉国)