基于投入产出表京津冀虚拟足迹生态补偿机制研究

苑清敏，张 枭，李 健，2

（1.天津理工大学 循环经济与企业可持续发展中心，天津 300384；2.天津大学 管理与经济学部，天津 300072）

0 引言

京津冀地缘相接、地域一体，完全能够相互融合、协同发展。2017年京津冀协同发展战略3周年实地探访中，生态环境保护率先突破取得重要进展，积极推进了京津冀协同发展。但是相对长三角和珠三角地区，京津冀区域发展不协调、不平衡的矛盾仍突出存在。生态环境问题持续严重，特别表现为大气、水资源和耕地减少三个方面。2017年2月印发《关于划定并严守生态保护红线的若干意见》和《全国国土规划纲要（2016—2030年）》首次开启生态红线战略，保证生态安全，促进区域可持续发展。因此，着力扩大环境容量生态空间，加强生态环境保护合作，在已经启动大气污染防治协作机制的基础上，完善防护林地建设和草地建设、土地资源等领域合作机制[1]。进一步完善实施生态补偿机制，解决京津冀区域生态环境问题，使京津冀三地的经济发展形式与生态补偿相结合。按照“谁受益、谁补偿、生态共建、资源共享”的原则，加快完善京津冀三地间横向生态补偿方式，建立跨界跨区域大气和固体废弃物排放监测体系和协调联动机制。

本文在已有研究的基础上[2-10]，基于区域间投入产出表的模型，研究随着产业链和产品消费转移引起的碳足迹和固废足迹转移，计算京津冀三地的虚拟碳足迹和虚拟固废足迹,得到京津冀三省市实际承担碳足迹和固废足迹以及三种土地资源补偿面积关系，进行区域补偿方式差异性的合作生态补偿研究。在此基础上，给出京津冀针对大气、土地资源合作补偿机制，为京津冀生态环境共建共享提供参考。

1 研究方法和指标的选取

1.1 核算虚拟碳足迹模型

区域间投入产出模型是利用产品消费流动变化，将各地区投入产出模型连接而成的跨区域投入产出模型[11]。相对单地区的投入产出表，区域间投入产出表可以系统全面地反映不同地区之间产品消费使用关系。利用2014年区域间投入产出表（见下页表1），核算出京津冀各省市虚拟碳足迹。

1.1.1 不同区域碳排放强度估算

本文采用联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）提供的方法估算碳排放总量，选取煤炭、焦炭、原油、燃料油、汽油、煤油、柴油和天然气8种主要化石能源，公式如式（1）所示。最后根据碳排放强度的定义，计算2014年京津冀三省市碳排放强度。

其中，Cij表示i地区第j种能源的碳排放量；Nij代表i地区第j种能源的消费量，按标煤计；cj表示第j种能源的碳排放系数，具体系数见表2。

表2 各类能源的碳排放系数

1.1.2 核算虚拟碳足迹

利用得到的京津冀碳排放强度和投入产出表中产值关系，得到京津冀三省市虚拟碳足迹。IPCC报告认为生态系统碳排放循环下，森林和草地是最主要的碳汇，二者合计93%；其中，1t碳中0.8772t由森林吸收，0.1728t由草原吸收[12]。基于生态足迹的概念，将碳足迹定义为吸纳人类经济活动排放的温室气体所需要的生物生产性土地面积。计算方法如下：

式中，Ai为i地区碳足迹；Af为化石能源产生碳排放量归于森林的生态足迹；Ag为化石能源产生碳排放量归于草地的生态足迹；Ci为i地区碳排放量；Pf为森林吸收碳的份额，为82.72%；Pg为草地吸收碳的份额，为17.28%；EPf为全球森林平均碳吸收能力，为3.8096t/hm2；EPg为全球草地平均碳吸收能力，为0.9482t/hm2。

表1 2014年京津冀区域间投入产出表 （单位：亿元）

1.2 核算虚拟固废足迹模型

京津冀区域土地利用主要以耕地为主，耕地是农业生产重要资源，对保障粮食安全、生态安全以及可持续发展具有关键作用。工业排放的固体废弃物占用大量耕地面积，导致耕地资源不断减少。引用碳排放强度定义，得到京津冀地区固体废弃物排放强度（简称“固废强度”），即单位GDP的固废排放量。利用投入产出表中工业产值与固废强度乘积，核算京津冀三地间出固体废弃物排放量关系。据估计，1万吨固体废弃物占用的土地面积为0.075hm2[13]。计算方式如下：

式中，Bi为i地区固废足迹，Di为i地区工业固体废弃物排放量，EPr为固废占用土地能力，为13.33万t/hm2。

1.3 核算基于虚拟足迹的生态补偿额度

为了获得京津冀地区间基于虚拟碳足迹和虚拟固废足迹的生态补偿量，应当核算出生态服务当量因子的经济价值，根据当量因子价值量与虚拟足迹的乘积，得到京津冀间生态补偿额度。

生态服务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。根据谢高地等[14]的研究，1个标准单位生态服务价值当量因子是指1hm2农田每年自然粮食产量的经济价值。在区域实际研究中，完全消除人为因素的干扰以准确衡量农田生态系统自然条件下能够提供的粮食产量的经济价值存在较大难度。本文参考谢高地的处理方法，将单位面积农田生态系统粮食生产的净利润作为1个标准当量因子的生态系统服务价值量[15]。由于京津冀区域中河北省是三省市主要的粮食供应地，则农田生态系统的粮食产量价值依据河北省的稻谷、小麦和玉米三大粮食主产物计算。其计算公式如下：

式中，En为生态服务价值当量因子的经济价值量(元/hm2)；Sr、Sw和分别Sc表示2014年稻谷、小麦和玉米的播种面积占三种作物播种总面积的百分比（%）；Fr、Fw和Fc分别表示2014年河北省稻谷、小麦和玉米的单位面积平均净利润（元/hm2）。依据《河北统计年鉴2015》、《河北农村统计年鉴2015》和公式（4），得到En值为4206.27元/hm2。

1.4 数据来源

2014年区域间投入产出表则是在2010年区域间投入产出表的基础上，根据分省市统计年鉴中总产出比例关系推算而得[16]。能源消费数据来源于2015年《中国能源统计年鉴》中各省市能源平衡表，其他数据通过各地统计年鉴、《中国农业统计年鉴》获得。

2 结果分析

2.1 土地资源生态补偿

林地和草地是作为碳汇的主要土地类型，耕地是京津冀地区发展的重要土地资源，这三种土地面积之和已经超过地区土地总面积的50%。缓解大气污染中碳排放量降低和耕地面积不断减少的问题，进行跨区域的土地资源类型合作生态补偿。

表3 土地资源生态补偿关系 （单位：hm2）

按照三种土地资源林地和草地补偿面积关系（见表3），进行合作生态林和草地建设，减少大气污染，降低碳排放引起的生态环境问题；并明确京津冀三省市的补偿责任主体和受益方，合作补偿耕地面积，保护耕地资源。

2.2 基于虚拟碳足迹的生态补偿量

2.2.1 虚拟碳足迹的核算

碳足迹作为衡量生产产品所直接或间接产生的碳排放量，其能够反应人类某项活动或某种产品对生态环境的压力程度。根据推算得到的2014年区域间投入产出表和公式（1），林地、草地吸收碳排放量的土地面积可得京津冀地区虚拟碳足迹，如表4所示。

表4 2014年京津冀虚拟碳足迹 （单位：hm2）

（1）北京市虚拟碳足迹是2708940hm2，其中本地区占98.47%，供天津市和河北省产品消费占0.73%、0.80%；天津市的虚拟碳足迹总和为19644806hm2，其中用于天津市本地区碳足迹，占虚拟碳足迹总量的94.04%，用于北京市、河北省碳足迹分别占3.45%、2.53%；河北省虚拟碳足迹总和低于天津市，为10184207hm2，其中用于河北省本地区碳足迹占92.64%，用于北京市占4.47%，用于天津市占2.89%。

（2）京津冀三省市经济发展不平衡，随着产品消费流动变化，碳足迹发生变化。北京对天津需要承担碳足迹658856.66hm2，对河北省承担碳足迹433204.34hm2；由于河北省的工业规模大，主要发展方式以粗排放为主，需要承担天津碳足迹202410.32hm2。

（3）京津冀地区生产过程中碳足迹不仅由本地产生，而且由于产业结构调整和地区间贸易进行，伴随产业链发生转移，津冀两地的碳足迹净转移量为负值，北京市的转移量为正值，说明北京市对河北省和天津市承担相应的碳足迹措施，分别占比78.87%、21.13%。

2.2.2 基于虚拟碳足迹的生态补偿量分析

通过公式（2）得到吸收碳排放量的生物生产性土地面积，即碳足迹。公式（4）计算出1个生态服务价值当量因子的经济价值为4206.27元/hm2，可得到基于虚拟碳足迹和虚拟固废足迹京津冀地区以及三地间生态补偿量（见表5）。

北京市给天津市和河北省两地支付生态补偿，分别为27.72亿元、18.22亿元；而且在基于碳足迹关系中生态补偿河北省应支付补偿天津市8.51亿元。最终天津市获得补偿总额36.23亿元，河北省获得补偿总额9.71亿元。

表5 2014年京津冀地区间虚拟碳足迹的生态补偿 （单位：亿元）

2.3 基于虚拟固废足迹的生态补偿量分析

2.3.1 虚拟固废足迹的核算

京津冀三地间由于产业结构调整随产业链导致固体废弃物排放的污染转移，根据公式（3）核算三省市间固废的污染转移量，得到虚拟固废足迹，如表6所示。

表6 2014年京津冀虚拟固废足迹 （单位：hm2）

（1）根据京津冀三地之间工业贸易中排放的固体废弃物转移，北京虚拟固废总足迹为6645.06hm2，其中本地足迹占虚拟固废足迹总量33.77%；13.31%是由于京津两地间产业转移关系，北京市对天津市应该承担的固废排放比重；北京市需要对河北省承担的48.92%固废排放比例。

（2）天津市虚拟固废足迹总量是24133.5hm2，其中99.23%的固废排放由本地产生，天津市需要承担河北省固废足迹1070.15hm2。

（3）河北省的虚拟固废足迹总和低于河北省本地固废足迹，主要是由于河北省承接了京津两地固废足迹高的工业，导致河北省当地固废足迹增加，则北京市和天津市需要按照比例进行相应的承担。

2.3.2 核算基于虚拟固废足迹的生态补偿量分析

估算得到固体废弃物占用土地面积能力及固废足迹间转移关系，可得到固废足迹的生态补偿量关系，如下页表7所示。

表7 2014年京津冀地区间虚拟固废足迹生态补偿量 （单位：亿元）

通过投入产出表计算得到的三地固废足迹及相互之间承担状况，并核算出基于虚拟固废足迹京津冀地区的生态补偿量。北京市和天津市两地是主要支付补偿方，北京市需要支付补偿河北省0.137亿元，天津市需要支付0.045亿元补偿金额给河北省。从经济发展水平来说，北京市发展水平高于天津市，而且京津两地处于临近距离，天津市对北京市工业的转移承担发挥一定贡献，北京市需要支付天津市0.037亿元。

3 结论

（1）生态共建共享过程中，生态补偿涉及的利益主体众多，合作补偿方式多样化。京津冀区域按照土地资源类型进行生态合作，明确生态责任分摊，建设生态防护林地和草地，加强生态林建设，减少耕地资源占用，并重视后期管护工作。通过跨行政区域的资源整合和空间优化，最终实现区域的经济发展水平提升，实现京津冀协同发展。

（2）基于虚拟碳足迹的生态补偿量时，北京是生态补偿支付方，津冀两省市获得生态补偿。其中，天津市获得河北省支付8.51亿元生态补偿量。天津市作为京津冀区域主要生态补偿获得方，在大气污染碳排放治理下，加强完善京津冀生态友好型产业分工合作，在京津冀合作碳减排过程中需要重点关注天津市的产业结构，减少碳排放量。

（3）基于虚拟固废足迹的生态补偿量核算中，京津两地向河北省的固废排放支付生态补偿，分别支付0.137亿元、0.045亿元；北京市支付给天津市生态补偿额0.037亿元。固废排放增加会导致耕地地资源的减少，为了保证京津冀地区可持续发展，三省市在生态补偿基础上合作集中处理和处置工业固体废物，减少污染物排放，为区域协同发展腾出更多耕地资源容量。