基于生态承载力供需与生态服务价值的广西耕地生态补偿研究

覃 洁，秦 成，周慧杰，赵保华

(1.广西师范学院，广西 南宁 530001；2.南宁市第一中学，广西 南宁 530001)

基于生态承载力供需与生态服务价值的广西耕地生态补偿研究

覃 洁1，秦 成1，周慧杰1，赵保华2

(1.广西师范学院，广西 南宁 530001；2.南宁市第一中学，广西 南宁 530001)

将能值理论改进的生态承载力供需模型与生态服务价值结合，为广西耕地生态补偿提供测算依据。结果表明，2014年广西单位耕地生态服务价值为22847.50元，耕地生态补偿价值为23.04亿元。通过对广西三大经济区耕地补偿优先级的计算，比较得出应优先提供补偿的区域为北部湾经济区，优先得到补偿的区域为桂西资源富集区。

生态承载力供需；生态服务价值；耕地生态补偿；广西

耕地生态系统作为一个复杂的生态系统，具有给人类提供农产品的生产功能，对建筑(构筑)物的承载功能，涵养水源、调节气候、防风固沙的生态功能，文物欣赏、休闲娱乐的景观功能以及提供农民的就业、医疗保险的社会保障功能等。因此，研究耕地的服务价值不仅要考虑经济价值，还需考虑耕地的生态价值与社会价值。然而，在人类对耕地的利用中，考虑的仅是耕地带来的经济效益，造成耕地利用的比较效益低下。耕地利用效益低下，导致农民保护耕地的积极性不高，耕地非农化严重等问题。

由于我国的耕地保护机制不健全，很多学者展开了对耕地生态补偿机制建立的研究探讨，研究方法主要有问卷调查法、选择实验法、计量分析法、生态系统服务价值法等。尹飞等[1]从农田生态系统的非生物环境特征、生物特征、生态过程和人类活动影响4个方面概述了农田生态系统服务功能的内涵及评价方法。田春等[2]从必要性、合理性以及有效性三方面对耕地资源的生态效益补偿进行了分析。牛海鹏等[3]运用当量因子法与替代成本法测算了河南省焦作市耕地利用的生态社会效益理论值。宋戈等[4]运用生态经济学方法与GIS手段研究了黑龙江省巴彦县耕地生态系统服务价值。方丹[5]运用生态系统服务价值法测算了重庆市2003～2012年的耕地资源生态价值理论值，并将其与现实值比较。张皓玮等[6]运用生态超载指数构建生态效益输出区和收益区之间的生态价值补偿量化模型，测算了江苏省市域之间的生态补偿费。这些研究中，对耕地生态系统服务功能与效益的评价主要运用定性分析方法，而对耕地生态补偿的测算方法虽较多，但尚未有统一标准。目前将生态系统服务价值与生态承载力供需结合来测算耕地生态补偿的研究较少。苏浩等[7]将生态系统服务价值与能值生态足迹结合计算了河南省耕地的生态补偿，但是并没有提出区域间的补偿，谁该支付谁该补偿的问题没有得到解决。本文运用生态服务价值与生态承载力供需模型相结合的测算方法，对广西耕地生态补偿进行研究，同时对广西3个经济发展区域的补偿优先级进行测算，比较分析3个经济发展区域优先补偿与受偿问题，不仅可以分析该地区耕地生态系统提供的生态服务价值能否满足该地区的消费，还能为广西的耕地生态补偿提供相应的测算依据，对广西耕地补偿标准的制定有一定的指导意义。

1 研究区概况

广西位于中国的南部，地处东经104°26′～112°04′、北纬20°54′～26°24′之间，陆地面积23.76万km2。地势从西北往东南倾斜，地貌总体为山地丘陵盆地地貌。喀斯特地貌分布广，占广西总面积的37.8%。南北以贺州—东兰一线为界，此界以北为中亚热带季风气候区，以南为南亚热带季风气候区。年平均气温位于16.5～23.1 ℃之间。全区气候温暖，雨量充沛。境内河流众多，水资源较丰富，西江是最大河流。沿海地区海洋资源丰富，鱼、虾及其他海洋生物资源繁多。煤、陶土、石膏、泥炭等海洋矿产资源达20多种。有色金属有锰、铁、锡、铅、铝、锌等145种，是中国重点有色金属产区之一。

2013年末，广西人口总量5282万，农业人口4248万人，占总人口的80.42%，比重较大。全区GDP总量14378.00亿元，第一产业比重最小，占比16.30%，第二产业比重最大，占比47.73%，人均GDP为30588元。全年固定资产总投资11383.93亿元，进出口总额328.37亿美元，城镇居民人均可支配收入23305元，农民人均纯收入6791元。粮食作物播种307.6万hm2，产量1521.80万t。

2 研究方法及数据来源

2.1 耕地生态承载力供需的计算

耕地生态承载力供需分为耕地的供给与需求两方面。供给指耕地生态承载力，需求则是耕地生态足迹。如果耕地的供给大于需求，则说明耕地系统提供的生态价值服务能满足该区域一定人口的消费；反之，则证明耕地的利用处于生态赤字，不能满足区域内一定人口的消费。

生态足迹是由加拿大经济学家William Rees和他的学生Wackernagle于20世纪90年代提出的。生态足迹是指生产一定人口所消费的资源和吸纳这些人口消费产生的废弃物所需要的生态生产性土地的总面积，是可持续发展的衡量指标之一。然而，传统生态足迹的研究存在诸多的不足，比如计算生态承载力时，仅考虑人类可以利用的土地面积，没有考虑沙漠、沼泽、冰川等难以利用的土地，计算结果会使承载力偏小；计算账户只有生物资源和能源，没包括地下资源和水资源的估算；没有考虑对不可再生资源的消费，对于环境污染和生态破坏产生的生态占用评价不足，只考虑CO2(温室气体)等[8]。运用改进的生态足迹模型——能值生态足迹，可以将研究区域的各种能量通过能值转换率统一转换为太阳能值，进一步引用区域能值密度，就可以将太阳能值折算成生物生产性面积，进而计算出生态承载力。

2.1.1 耕地能值生态足迹 耕地能值生态足迹是指耕地能提供一定区域的人口消费以及吸纳这些消费造成的废弃物的生物生产型面积。先将各种消费项目汇总建立生态账户，然后结合能值转换率与全球能值密度，计算出区域的耕地生态足迹，公式如下：

(1)

其中，Em为区域人均消费总能值，Emi为第i种消费项目的能值，Ei为第i种消费项目含的有效能，Mi为第i种消费项目的太阳能值转换率，N为区域人口；P为全球平均能值密度，P的值为3.1×1015sej/hm2。

2.1.2 耕地能值生态承载力 耕地能值生态承载力指耕地在一定时期能够提供的可再生资源总量的生物生产型面积。计算公式如下：

(2)

式中，∑Ei为研究区域地表可更新资源能值，N为区域总人口，P为区域地表能值密度，Y为区域产量因子。

2.2 耕地生态系统服务价值的计算

生态系统于1935年由英国生态学家Tansley首次提出，生态系统是在一定的空间内的一个动态、复杂的生态学功能单位，它由生物成分和非生物成分通过物质循环和能量流动相互作用、相互依存而形成[9]。耕地生态系统是与人类社会生息相关、非常重要的人工生态系统。生态系统服务功能是指生态系统给人类提供食物、提供娱乐服务、调节气候、涵养水源等。耕地生态系统服务功能是指耕地生态过程和人类活动所形成的人类赖以生存的自然环境条件与效用[10]，是在人类活动干预下，满足人类食物、燃料等产品需求与供给，并提供生态系统能量与物质交换的功能[5]。耕地生态系统服务价值是由耕地生态系统服务衍生出来的价值。

2.2.1 耕地生态系统服务价值当量因子 全球生态系统服务价值当量因子由Costanza提出，谢高地等[11]根据中国实际情况，制定出中国陆地生态系统服务价值当量因子表(表1)。生态系统生态服务价值当量因子是指生态系统产生的生态服务的相对贡献大小的潜在能力，定义为每公顷全国平均产量的农田每年自然粮食产量的经济价值，以此可将权重因子表转换成当年生态系统服务单价表[3]。

表1 中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量

由于谢高地等测算的当量因子使用的是全国粮食单产数据，要使耕地生态系统服务价值测算结果更精确，需要对当量因子进行修正。公式如下：

(3)

其中，Y是研究区耕地生态系统服务价值当量因子，x1是研究区平均粮食单产，x2是全国平均粮食单产，Z是中国陆地生态系统中农田的单位面积生态服务价值当量因子。

2.2.2 单位当量因子价值量 计算公式如下：

(4)

其中，Ea为1单位当量因子的价值量(元/hm2)；i是粮食作物种类；pi是研究区i种粮食作物平均价格(元/kg)；mi是i种粮食作物播种面积(hm2)；qi是i种粮食作物播种面积单产(kg/hm2)；M是n种粮食作物播种总面积(hm2)；1/7指在没有人力投入的自然生态系统提供的经济价值是现有单位面积农田提供的食物生产服务经济价值的1/7[3]。

2.3 耕地生态补偿计算

结合能值生态足迹与生态系统服务价值，确定区域耕地生态补偿价值。计算公式如下：

(5)

式中：E表示耕地生态补偿价值；N表示研究区总人口；R表示生态补偿常数；V表示单位生态系统服务价值。

(6)

式中：e为自然对数的底数；ε为恩格尔系数；GDPj是研究区的国内生产总值；GDP为全国的国内生产总值。

2.4 耕地区域生态补偿优先级

区域间不同的发展目标与水平、不同的资源禀赋导致区域间对耕地生态保护的重视不一样。经济发达地区追求的是经济利益，忽视耕地的保护。而贫困地区、粮食主产区等由于自然资源条件差异，耕地保护任务的完成等，导致经济发展缓慢。由于不同区域的经济发展水平不一致，依照不同区域的GDP排列区域的生态补偿先后顺序成为最直观的想法，发展水平高的区域对获取生态补偿的迫切程度比发展水平低的区域要低[12]。本文在前人研究成果的基础上，构建了耕地生态补偿优先级测算模型，用单位面积耕地生态系统服务价值与单位面积GDP的比值表示，公式如下：

ECPS耕=V耕/GDP区域

(7)

其中，ECPS耕表示耕地生态补偿优先级，V耕表示单位耕地生态系统服务价值，GDP区域表示区域的单位面积地区生产总值。区域的生态补偿优先级越大，证明该区域耕地生态保护做得越好，说明该区域支付生态补偿对其经济状况影响较大[13]，越应该率先得到补偿；反之，说明该区域支付补偿对其经济发展状况影响较小，则应该率先支付补偿。

2.5 数据来源

本文研究所用数据来源于《中国农产品价格调查年鉴》、《中国农业年鉴》以及《广西统计年鉴》、广西农业信息网、广西农产品贸易网等，此外还有实地调查数据。

3 结果与分析

3.1 广西耕地生态承载力供需

3.1.1 耕地生态承载力需求 根据公式(1)以及广西2014年粮食作物产量以及能值折算系数、能值转换率等，可以计算出2014年广西耕地生态足迹为0.3136hm2/人(表2)。

3.1.2 耕地生态承载力供给 根据公式(2)以及广西年均太阳辐射量、平均降雨量以及广西耕地面积等数据，可以测算出广西2014年耕地生态承载力为0.1863hm2/人(表3)。

表2 2014年广西耕地生态足迹

表3 2014年广西耕地生态承载力

3.2 广西耕地生态系统服务价值

3.2.1 当量因子 通过公式(3)以及获取的资料，可以计算出广西耕地生态系统服务价值当量因子(表4)。由表4可以看出，广西耕地生态系统服务价值当量值与中国陆地生态系统单位面积农田生态系统服务价值量具有高度的一致性。

表4 广西耕地生态系统服务价值当量因子

3.2.2 耕地生态系统服务价值 根据表4得出的广西耕地生态系统服务价值当量因子，以及通过《广西年鉴2014》和调查得到的广西各种粮食作物播种面积、单产、粮食作物单价，利用公式(4)可以计算得出2014年广西耕地生态系统服务价值。由表5可知，2014年广西单位耕地生态系统服务价值为22847.50元/hm2。

表5 广西单位耕地生态系统服务价值

3.3 广西耕地生态补偿

根据表2、表3所得耕地生态足迹与生态承载力数据，表5所得单位耕地生态系统服务价值，运用公式(5)、公式(6)计算出广西2014年的耕地生态补偿量为23.04亿元(表6)。

3.4 广西耕地区域生态补偿优先级

3.4.1 三大区域耕地生态服务价值 按照地理位置与经济发展目标、定位的不同，将广西分为三大经济发展区，分别是北部湾经济区(包括南宁市、北海市、钦州市、防城港市)、桂西资源富集区(包括百色市、河池市、崇左市)、西江经济带(柳州市、桂林市、梧州市、贵港市、玉林市、贺州市、来宾市)。根据这3个区的单位面积GDP以及单位面积耕地生态系统服务价值，可以比较广西三大经济区域间的生态补偿优先级。通过计算，3个经济发展区域的单位耕地生态服务价值见表7。

由表7与图1可以知道：三大区域中西江经济带的单位耕地生态服务价值最大，为9988.93元/hm2；桂西资源富集区与北部湾经济区单位耕地生态服务价值相差较小；北部湾经济区耕地生态服务价值最小是由于近年北部湾经济特区发展迅速，偏重经济的增长而忽视耕地的保护。

表6 2014年广西耕地生态补偿价值

表7 广西三大经济发展区域单位

耕地生态服务价值

元/hm2

图1 广西三大经济区单位耕地生态服务价值

3.4.2 三大区域耕地生态补偿优先级 运用公式(7)，可以计算出三大经济区的耕地优先补偿级，北部湾经济区生态补偿优先级为0.0522，桂西资源富集区生态补偿优先级为0.3157，西江经济带生态补偿优先级为0.1427。

从图2可以看出，在3个区域中，补偿优先级最小的是北部湾经济区，最大的是桂西资源富集区，这说明北部湾经济区较注重发展经济，而忽视了保护耕地；桂西城市群由于交通环境条件较差，经济发展水平较低，是广西的“生态输出区”，该地区应优先享受耕地生态补偿。三大经济发展区域在追求经济发展的同时，应协调区域间的耕地保护利益，耕地生态享用区应给予生态提供区生态补偿，共同努力保持耕地利用的可持续性。

4 讨论

没有耕地提供的基础性服务，就没有经济的发展、社会的稳定。在考虑耕地的利益时忽略耕地的外部性利益，耕地的生态服务得不到重视，生态补偿机制就不能得到更好的完善。

本文运用能值理论改进的生态承载力供需模型与生态服务价值相结合的方法，计算出2014年广西耕地的单位面积生态服务价值为22847.50元/hm2，耕地生态补偿数为23.04亿元。将广西三大经济发展区耕地的单位生态系统服务价值以及生态补偿优先级进行计算，发现北部湾经济区属于生态接收区，偏重经济发展利益，忽视耕地生态效益，应优先提供生态补偿。桂西资源富集区经济发展较落后，属于生态输出区，应优先得到生态补偿。广西身兼经济发展与耕地保护任务，就要综合三大经济区的发展特点，采取措施尽量均衡区域之间发展的利益问题。

图2 广西三大经济区耕地生态补偿优先级空间分布

对生态补偿机制在我国已有一定的研究，但是对生态补偿数量的测算仍没有统一标准，以生态足迹与生态服务价值结合的测算方法目前仍较少。广西属于经济落后地区，在快速发展经济的同时应注重考虑耕地的生态保护。本文的测算可以为广西耕地生态补偿提供一定的理论基础，但仍存在一定的不足，如耕地补偿标准数额太大，难以实际操作，补偿资金来源未明确，补偿机制、补偿方式的研究等仍有欠缺，今后应加强这些方面的分析研讨。

[1] 尹飞,毛任钊,傅伯杰,等.农田生态系统服务功能及其形成机制[J].应用生态学报,2006,17(5):929-934.

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[3] 牛海鹏,张安录.耕地利用生态社会效益测算方法及其应用[J].农业工程学报,2010,26(5):316-322.

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Research on Ecological Compensation of Arable Land in Guangxi Based on Supply and Demand of Ecological Carrying Capacity and Ecological Service Value

QIN Jie1, QIN Cheng1, ZHOU Hui-jie1, ZHAO Bao-hua2

(1. Guangxi Teachers Education University, Nanning 530001, China;2. Nanning Number 1 Middle School, Nanning 530001, China)

Improving ecological carrying capacity of supply and demand with energy analysis theory, then combine the new model with the ecological service value, in order to provide a basis for measuring ecological compensation of arable land in Guangxi. The results showed that the ecological service value of cultivated land of Guangxi was 22847.50 yuan in 2014, and the arable land ecological compensation value was 2.304 billion. Through the calculation of arable land compensation of three major economic zones in Guangxi, it could be known that the area which should give compensation in priority was Beibu Gulf Economic Zone, as well as the accepting compensation area was western Guangxi resources enrichment region.

Supply and demand of ecological carrying capacity; Ecological service value; Arable land ecological compensation; Guangxi

2015-09-17

覃洁(1991─)，女，广西博白人，硕士研究生，研究方向：土地利用规划与管理。

S181

A

1001-8581(2016)03-0077-05

许晶晶)