生态敏感区有机板栗生态补偿标准及其估算*——以北京市密云水库库区为例

赵桂慎，李彩恋，彭　澎，冯丹阳，梁　龙

(中国农业大学资源与环境学院，北京　100193)



·技术方法·

生态敏感区有机板栗生态补偿标准及其估算*
——以北京市密云水库库区为例

赵桂慎※，李彩恋，彭澎，冯丹阳，梁龙

(中国农业大学资源与环境学院，北京100193)

有机农业发展与水源地等生态敏感区的生态安全维护息息相关，科学合理地对有机农业进行生态补偿，是促进水源地有机农业发展的重要激励手段，对防止水库水体污染、维护水库生态系统安全具有重要意义。研究应用生态服务价值评估、生命周期评价以及农户问卷调查等方法，综合考虑有机农产品生产的额外成本、生态系统服务价值及环境成本三大基本影响因素，建立有机农产品生态补偿标准定量化指标体系和估算方法，确定了北京市密云库区有机板栗的生态补偿标准。研究结果表明：与常规板栗相比，密云有机板栗生产的额外成本为6000.00元/hm2； 有机板栗的生态系统服务价值高于常规板栗，增量为4434.50元/hm2； 有机板栗的环境成本比常规板栗低209.20元/hm2； 密云库区有机板栗生态补偿标准为3个变量之和，即1.06437万元/hm2。在密云库区有机板栗生态补偿额度的构成中，有机板栗生产的额外成本所占比例最大，为56.37%，额外成本过高是影响该区域有机农业发展的主要障碍因素，而有机板栗较高的生态系统服务价值和较低的环境成本，是水库水环境安全的重要保障。估算密云水库库区有机农产品的生态补偿标准并分析其构成，对进一步完善该区域的生态补偿机制，维护库区生态安全具有重要参考价值。

生态敏感区生态补偿有机板栗密云库区生态安全

0　引言

近年来流域上游农户不合理地农业生产行为引发的农业面源污染使水体氮、磷富营养化，是流域水质下降的主要原因[1-3]。如何采取措施激励流域上游的农户转变农业生产方式提供更好的流域环境服务[4]，对有机农业等生态友好型农业进行生态补偿，促进常规农户转变农业生产方式进行有机生产，是协调流域环境与经济发展的重要手段，对维护流域水环境安全具有重要意义。生态补偿标准的确定是补偿机制构建的核心和难点[5]，科学合理地补偿标准能够在很大程度上影响农户选择有机农业生产方式。

密云水库作为北京市唯一的地表饮用水水源地，提供北京市饮用水的60%，其水质水量直接影响着首都的供水安全[6]。近年来，由于水库周边居民在农业生产活动中不合理施用化肥农药，造成农业面源污染，对密云水库水质造成了极大的影响。因此，转换常规农业种植模式，对有机农产品进行生态补偿，鼓励有机农业等生态友好型农业发展，是维护密云水库生态系统安全的重要措施。但有关密云水库有机农产品生态补偿的研究并不多见，目前的研究主要集中在密云水库周边农户补偿意愿及常规农产品生态补偿等领域。王海滨、李奇峰等主要是通过对水库周边农户调查，研究密云水库周边居民的支付意愿与环境保护认识、收入水平等影响因素的关系，研究表明由于农户年均收入水平较低，环境保护意识较弱，非农收入较低，及受教育水平低等影响，水库周边农户的支付意愿较低[7]。HuaZheng研究了密云水库上游实施的“稻改旱”项目效果，比较了实施项目前2006年和实施项目后2010年项目参与者和未参与者的生计变化，并从成本收益角度分析了项目实施的有效性，检验了生态补偿效果[8]。

该研究选取密云有机板栗和常规板栗为研究对象，从生产的额外成本、生态系统服务价值以及环境成本3个方面进行比较分析，确定有机板栗的生态补偿标准，保障密云库区有机板栗种植户的相关利益，增强农户进行有机生产的积极性，以期从源头控制密云水库环境污染风险，维护密云水库库区的生态安全。

1　材料与方法

1.1研究对象

北京市密云区自古以来就是燕山板栗重要产地之一，拥有得天独厚的资源优势和地域优势，密云板栗主产于密云水库东、西、北岸的10个乡镇，形成了环水库的板栗产业带，板栗种植面积2万hm2，占北京市板栗种植面积的48.39%。密云区大力鼓励有机板栗种植，有机板栗种植面积超过3333.33hm2，分别通过美国NOP(National Organic Program)认证、欧洲EU认证、国际OCIA(Organic Crop Improvement Association)、日本JAS(Japanese Agriculture Standard)认证以及中国OFDC(Organic Food Development Center)有机食品认证[9]。该研究选择北京市密云区高岭镇栗榛寨村作为有机板栗研究对象，该村是密云区有名的有机板栗种植专业村，以农户问卷调查方式调研30户有机板栗种植户。常规板栗调研地点选择栗榛寨村附近的不老屯村、燕落村和黄土坎村，同样以农户问卷调查方式调研30户常规板栗种植户。

1.2研究方法

该文主要从有机农业生产的额外成本、生态系统服务价值及环境成本3个方面，建立密云库区有机农产品生态补偿标准定量化指标体系，确定有机农产品的生态补偿标准。

1.2.1密云水库有机及常规板栗生态系统服务价值评估

生态系统服务是由生态系统提供的、能直接或间接提升人类福利的产品和服务[10]，从人类角度简单阐释为人类从生态系统获得的所有好处[11]。根据千年生态系统评估(The Millennium Ecosystem Assessment，MA)，结合有机农业系统提供服务的机制、类型和效用，可以把有机农业系统提供的生态服务功能分为供给功能、调节功能、支持功能和文化功能四大类[12- 13]。本研究根据密云库区有机农业发展的实际情况，建立了有机农业系统生态服务价值评价指标(表1)。其中，供给功能主要是指直接的农产品供给； 调节功能包括固碳释氧、保持土壤养分、农田生态系统消纳废弃物价值等； 支持功能包括提高生物多样性、减少土地废弃价值等； 文化功能包括保留乡村文化遗址和自然文化遗产等。

表1密云库区有机及常规板栗生态系统服务价值评价指标体系及计算方法

一级指标二级指标评估方法计算公式说 明供给功能农产品供给直接市场法V=∑Y×P-PC式中,V为单位面积农作物产品价值,单位:元/hm2;Y为农作物的单产,单位:kg/hm2;P为农作物的市场价格,单位:元/kg;PC为生产成本,单位:元/hm2直接市场法基本原理是将生态系统作为生产中的一个要素,生态系统的变化会导致生产率和生产成本的变化,进而影响价格和产出,或导致或预期收益的损失[14]调节功能固碳释氧碳交易法NPP=P/H×(1-M) V=1.63×NPP×C式中,V为作物固定的CO2的价值,单位:元/hm2;NPP为作物的净初级生产量,C为CO2的交易价格,采用国家发改委规定的碳交易保护价80元/t[15];P为作物的经济产量;H作物的经济系数,板栗的经济系数为0.25[16];M为作物的含水率,本研究取板栗的含水率为50%[17-21]根据光合作用方程:每生产1g干物质需要1.63gCO2,释放1.19gO2,因此,固定CO2系数为1.63,估算出农田生态系统固定CO2的物理量;再采用CO2的市场交易价,计算出固定CO2的价值[22]保持土壤养分直接市场法Va=Sh(CN×PN+CP×PP+CK×PK)式中,Va为保持土壤中养分价值,单位:元/hm2/a;Sh为密云水库单位面积农田土壤保持量,为300t/hm2[23];CN,CP,Ck分别为单位面积土壤速效氮、磷、钾含量,有机板栗为0.012%、0.004%、0.011%[24],常规板栗为0.013%、0.001%、0.019%[25-27];PN,PP,Pk分别为氮,磷,钾市场价格,分别为387元/t、365元/t、365元/t[28]土壤侵蚀使大量的土壤营养物质流失,主要是土壤中的氮、磷、钾流失[29]农田生态系统消纳废弃物替代成本法VW=W×2×C式中,VW为农田生态系统消纳废弃物价值;W为农业生产中施入的畜禽粪便量;C为城市处理垃圾成本,为108元/t[30]考虑到堆沤过程中原料在重量和体积均会减少l/2左右,需换算成排泄物的数量,再采用替代成本法,即城市垃圾处理成本来估算农田消纳人畜废弃物价值支持功能提高生物多样性替代成本法ΔVS=GCp式中,ΔVS为生物多样性增加量;Cp为常规农业中的农药用量;G为常规农业中所用农药的价格有机农业生产中未施入化学农药,常规农业施入大量化学农药,大大降低了农田的生物多样性,则将常规农业中的农药成本代替作为所提高的生物多样性效益减少土地废弃价值机会成本法ES=AC×B÷(H×10000×ρ)[22]式中,ES为减少土地废弃的经济效益;AC为土壤保持量;B为单位土地年平均收益;H为表土厚度,取值0.6m[31];ρ为土壤容重,取值1.29g/cm3[32]土地面积的减少量可以用减少的土壤侵蚀总量和土层平均厚度来计算每年减少土地废弃的机会成本,并得出损失价值[33]文化功能保留乡村文化遗址和自然文化遗产旅行费用法V=I/R式中,V为保留乡村文化遗址和自然文化遗产的价值,单位为元/a;I为旅游的直接收入;R为旅游收入占社会综合收入的比重以库区有机及常规农产品入园采摘所付门票直接收入为基础,采用旅行费用法以旅游直接收入占社会收入的比重为转换系数来评估有机及常规农业保留乡村文化遗址和自然文化遗产的价值[34]

根据表1可得出有机农业生态系统服务价值的总量以及与常规农业相比的变化量，计算公式如下：

ΔESVt=ΔVp+ΔVr+ΔVs+ΔVc

(1)

式中，ΔESVt为有机和常规农业生态系统服务价值的差额，即有机农业生态系统服务价值总值变化量； ΔVp为供给价值变化量； ΔVr为调节价值变化量； ΔVs 为支持价值变化量； ΔVc为文化价值变化量，单位均为元/hm2。

1.2.2密云库区有机及常规板栗生产的环境成本

水库等水源地对农业生产带来的环境污染高度敏感，尤其是在水体污染。定量化评估密云库区常规及有机板栗的环境成本，对确定有机板栗生态补偿标准至关重要。本研究应用生命周期评价的方法对两种不同生产方式进行环境成本评估，主要采用ReCiPe 2008[35]将各种污染物统一转化成对人体健康的潜在危害值这一终点(end-point)指标，用伤害因子来计算伤残生命年(Disability Adjusted Life Years，DALY)，再将DALY用人力资本法转化为环境成本[36]。计算公式如下：

DALYi=Cdi×Dosei

(2)

LCEC=PCNI×∑DALYi

(3)

其中，DALYi表示第i种污染物引起的DALY； Dosei表示第i种污染物的生命周期排放量； Cdi指第i种污染物的伤害因子(DALY.kg-1*a)； PCNI表示2014年中国人均可支配收入(2.02万元)； LCEC指生命周期环境成本。

1.2.3密云库区有机板栗生产的额外成本

有机农产品生产的额外投入成本包括劳动力、除草农机具、缓冲带建设以及认证费用、转换期费用、土地租金等等。首先，在有机认证1～3年转换期，获得有机产品认证证书之前，有机转换期农产品价格较低，农民的收入得不到保证[37]，在这一时期给予有机种植户一定的补偿有利于减少有机农户的经济损失； 其次，有机农业需要较多的劳动力投入，有机肥和生物农药等生产资料成本高于常规生产资料，导致有机农户生产成本较高。因此，核算有机种植方式的额外成本，是有机农业生态补偿的重点内容之一。

1.2.4密云库区有机板栗生态补偿标准计算模型的建立

根据表1的评估指标体系和涉及的补偿内容，建立密云库区有机板栗有机农产品生态补偿的计算模型：

S=ΔEC+ΔESVt+ΔLCEC

(4)

其中，S为密云水库有机板栗的生态补偿标准； ΔEC为有机板栗额外成本； ΔESVt为有机板栗生态系统服务价值增量； ΔLCEC为有机板栗环境成本增量。

2　结果与分析

2.1密云库区有机及常规板栗生态系统服务价值评估

表2　密云库区有机及常规板栗生态系统服务价值　元/hm2

根据公式(1)对密云库区有机及常规板栗生态系统的供给、调节、支持及文化功能等服务价值进行评估，由于密云库区有机及常规板栗的文化功能差别并不显著[38]，因此本研究中文化功能的生态服务价值忽略不计，计算结果见表2。

与常规板栗相比，有机板栗生态系统服务价值的调节功能、支持功能方面显著高于常规板栗，分别提高了83.26%和166.77%。与有机种植方式相比，常规种植方式农产品产量较高，供给量比有机板栗增加了57.70%。由表2可知，密云库区有机板栗生态系统服务价值增量为4434.50元/hm2，比常规板栗增加了31.40%。

2.2密云水库有机及常规板栗生产的环境成本

根据实地调研结果以及相关研究参数[39-50]，本文采用生命周期评价方法计算密云库区有机及常规板栗全生命周期产生的污染物对人体健康的危害值，以人力资本法将危害值转换为环境成本。计算结果见表3。

表3密云水库有机及常规板栗生产的环境成本

污染物类型(kg/t)具体危害类型伤害参数(DALY/kg)有机板栗(DALY/t)常规板栗(DALY/t)CO光化学氧化物1.78E-0901.27E-09CO2气候变化1.40E-0602.28E-03CH4气候变化3.50E-0501.32E-06SO2微粒物质5.20E-0502.80E-04NH3微粒物质8.32E-0501.24E-03N2O气候变化4.17E-041.09E-038.28E-04NOX微粒物质5.72E-0503.25E-04农药(空气)人体毒性4.34E-0602.47E-08农药(水体)人体毒性7.76E-0604.42E-09农药(土壤)人体毒性1.58E-0603.87E-08As人体毒性1.04E-0205.02E-08Cu人体毒性7.33E-0608.24E-07Zn人体毒性3.09E-047.87E-043.41E-04Cd人体毒性6.66E-022.41E-031.07E-03Pb人体毒性4.20E-043.85E-041.68E-04SUM4.67E-036.54E-03LCEC(元/t)94.16131.90LCEC(元/hm2)337.50546.70LCEC(元/hm2)209.20

密云水库有机板栗全生命周期产生的污染物较少，主要为农作阶段产生的N2O和Zn、Cd、Pb，分别是由于田间含氮有机肥料的施用和有机肥携带重金属残留所致。与常规板栗相比，有机板栗的LCEC减少了209.20元/hm2，减少幅度为38.27%。总体上看，密云库区有机板栗生产比常规板栗更为清洁。

2.3密云库区有机板栗生产的额外成本

密云库区有机板栗生产的额外成本中劳动力投入成本所占比例最大，本研究以有机板栗生产劳动力投入成本增量作为额外成本进行计算。根据农户问卷调查结果，每公顷有机板栗约需投入150个工作日(每人每天按工作8h，当地用工工资为80.00元/天计算)，每公顷有机板栗投入的劳动力成本为1.2万元/hm2。而种植每公顷常规板栗需投入每人约75天时间，劳动力成本为6000.00元/hm2。因此密云库区有机板栗生产的额外成本为6000.00元/hm2。

2.4密云水库有机板栗生态补偿标准的确定

由公式(4)可知，与常规板栗相比，密云有机板栗生产的额外成本为6000.00元/hm2； 有机板栗的生态系统服务价值增加量为4434.50元/hm2； 有机板栗的环境成本减少量为209.20元/hm2； 因此可确定密云水库有机板栗生态补偿标准为1.064370万元/hm2。

3　结论与讨论

有机农产品生态补偿标准的确定是建立补偿机制的重要参考依据，但已有的研究往往只考虑有机农产品单一的生态系统服务价值或环境成本等因素[52， 53]，该文则综合考虑有机农产品生产的额外成本、生态系统服务价值以及环境成本等多维因素对生态补偿标准的影响。首先，从密云库区有机农产品生产的生态补偿结构中可以看出，有机板栗生产的额外成本所占比例最高，达到了56.37%，由此可知有机农业较高的额外成本是影响常规农户选择有机生产方式的主要因素。其次，密云库区有机板栗生态系统服务价值远大于常规板栗生产方式，对维护密云库区生态系统安全至关重要，但由于大部分生态服务不能直接在市场中进行交易，公众对生态系统服务价值的认知和重视程度不足，影响了有机农产品生态补偿的合理性[51]。第三，对于密云水库等水源保护地而言，有机板栗的环境成本远小于常规板栗，即有机板栗的生产更为清洁，对减少水库水体污染、维护水环境安全具有重要意义[54]。

政府或环境NGO(非政府)组织对水源保护地等生态敏感区的生态补偿应充分考虑有机农产品生产过程中劳动力投入过高，生态服务价值增量，环境成本的下降以及公众对有农产品认知度不足等问题，根据不同区域、不同农产品估算相应的生态补偿标准，尽量采取非市场化的补偿方式对从事有机生产的农户进行补偿。非市场化补偿机制的建立，更有利于生态敏感区有机农业的持续健康发展和区域生态安全保障。

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ECOLOGICAL COMPENSATION STANDARD ASSESSMENT FOR ORGANIC CHESTNUT PRODUCTION IN ECOLOGICALLY SENSITIVE AREAS*——A CASE STUDY ON MIYUN RESERVOIR AREAS

Zhao Guishen※，Li Cailian，Peng Peng，Feng Danyang，Liang Long

(College of Resources and Environmental Sciences，China Agricultural University，Beijing 100193)

The development of organic agriculture plays an important role on ecological safety in ecologically sensitive areas such as water source areas.It′s vital for promoting the development of organic agriculture，preventing reservoir water pollution and maintaining ecological safety of reservoirs areas to give scientific and reasonable ecological compensation to organic agriculture.This paper established ecological compensation standard index system and assessment methods of organic agriculture and determined ecological compensation standard for organic chestnuts in Miyun Reservoir areas，which takes the extra costs of organic agriculture，value of ecosystem services and the environmental costs into account.The results show that compared with conventional chestnuts production，the extra costs of organic chestnuts in Miyun Reservoir areas is 6000.00yuan/hm2，which mainly caused by more labor force input in organic chestnuts production.The ecosystem services value of organic chestnuts increases by 4434.50 yuan/hm2which is 31.40%higher than that of conventional chestnuts.Compared with conventional chestnuts，the values of regulating，supporting and provisioning respectively increase by 83.26%， 166.77%and 57.70%.According to the results of field investigation and related research parameters，this paper uses the life cycle assessment method to calculate the value of harm to human body health in the process of organic and conventional chestnuts production in the Miyun reservoir，and convert harm into the environmental cost with human capital method.The life cycle of organic chestnuts produces fewer pollutants，mainly refers to N2o and Zn，Cd，Pb came from the farming process，which were caused by the application of fertilizer and heavy metal residues by organic fertilizer respectively.Compared with the conventional chestnuts，LCEc of organic chestnuts decrease by 209.20 yuan/hm2with decreasing rate of 38.27%.Overall，organic chestnuts production is cleaner than conventional chestnuts in Miyun reservoir areas.The final ecological compensation standard of organic chestnuts in Miyun Reservoir areas，determined by the sum of the three variations above，is 10643.70 yuan/hm2.The major difficulty for development of organic agriculture in Miyun Reservoir areas is the high extra costs which runs up to 56.37%，occupied the largest portion of ecological compensation standard for organic chestnuts.The higher ecosystem services value and lower environmental cost of organic chestnuts give important guarantee for environmental safety of reservoir water.Therefore，to improve the ecological compensation mechanism and promote the development of organic agriculture are significant for ecological safety of reservoirs and other water source areas by determining scientific and rational ecological compensation standard and analyzing its structure for agricultural products.

ecologically sensitive areas； ecological compensation； organic chestnut； Miyun Reservoir areas； ecological safety

10.7621/cjarrp.1005-9121.20160608

2016-02-23

赵桂慎(1971—)，男，汉族，山东烟台人，博士，副教授，研究方向为经济生态与区域可持续发展、生态农业与规划、生态系统复杂性等。Email：zhgsh@cau.edu.cn，Tel： 010-62732222

教育部人文社会科学研究规划基金项目“我国生态敏感区有机农产品生态补偿计量方法及联动补偿机制研究”(14YJAZH109)； 北京市生态学重点学科项目(XK10019440)

F062.2

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1005-9121[2016]06-0050-07

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