基于条件价值法评估三亚海域生态系统多样性及物种多样性的维持服务价值

郝林华,陈 尚,*,王二涛,夏 飞,夏 涛

1 国家海洋局第一海洋研究所海洋生态研究中心,青岛 266061 2 海洋生态环境科学与工程国家海洋局重点实验室,青岛 266061 3 中国海洋大学,青岛 266100

海洋生态系统服务是指人类从海洋生态系统中获得的各种惠益,包括海洋供给服务、海洋调节服务、海洋文化服务、海洋支持服务等4组14项服务,其中海洋支持服务是其他服务产生的基础,海洋生态系统多样性及物种多样性维持服务同属于海洋支持服务[1- 2]。生态系统多样性及物种多样性维持服务价值属于非使用价值,无法按照市场价格给出价值评估,对此,可采用生态经济学家和环境经济学家普遍接受的条件价值法(Contingent Valuation Method,CVM)评估其价值[3]。条件价值法以一个假想市场为基础,通过问卷调查等手段,获得调查对象对评估对象的支付意愿(Willingness To Pay,WTP)或者受偿意愿(Willingness To Accept,WTA),进而评估自然资源、环境、医疗服务等公共物品的价值[4- 5]。近年来,条件价值法普遍运用在气象[6]、旅游资源和景观[7]、生态补偿[8- 12]、人工鱼礁[13]、湿地保护区[14- 15]及流域[16]等方面的价值评估上。海洋生态系统多样性及物种多样性维持服务的价值主要体现在海洋珍稀濒危生物和关键生境上。王丽等[17]基于条件价值法评估了罗源湾海洋生物多样性维持服务价值,表明家庭年收入、对保护生物的了解程度和环保意识是影响海洋生物多样性维持服务价值的主要因素。郑伟等[18]采用条件价值法评估了长岛自然保护区居民和游客对生态系统维护的支付意愿,表明评估结果主要受经济收入和环境保护意识的影响。庞丙亮等[19]和孙宝娣等[20]分别评价了基于CVM的扎龙湿地和鸭绿江口湿地生物多样性维持服务价值等,表明受访者的社会、经济属性(性别、年龄、收入、教育背景和职业等)和其支付意愿密切相关。

三亚市地处海南岛最南端,是中国唯一的热带海滨旅游城市,位于18°09′34″—18°37′27″N,108°56′30″—109°48′28″E之间,东邻陵水、北依保亭、西毗乐东、南临南海。三亚市管辖海域范围包括南到领海基线向外海12海里、东到陵水与三亚市海域界线、西到乐东与三亚市海域界线、北到三亚市海岸线所围成的范围,面积约为3221.82 km2。三亚海域的海洋保护区主要有三亚珊瑚礁自然保护区(国家级)、三亚亚龙湾青梅港红树林自然保护区(市级)、三亚河红树林自然保护区(市级)、三亚铁炉港红树林保护区(市级)等4个(图1)。相比其他的沿海城市海洋保护区,三亚海域海洋保护区主要集中在珊瑚礁和红树林生态系统。三亚海域重要海洋物种生物多样性维持服务主要体现在珍稀濒危物种的维持服务上。根据《中国物种红色名录》,三亚海域珍稀濒危生物大致有202种,主要包括哺乳动物(6种)、鱼类(40种)、棘皮动物(42种)、节肢动物(12种)、软体动物(20种)和珊瑚(82种)等[21]。

本文基于条件价值法(CVM)开展了三亚海域海洋保护区生态系统多样性和重要海洋物种多样性的维持服务价值评估。于2014年12月通过面对面调研的形式对三亚当地城镇居民进行问卷调查,建立了支付意愿(WTP)多元线性回归方程,再将此回归模型推广到海南全省城镇居民,从而评估了三亚海域海洋保护区生态系统多样性和重要海洋物种多样性的维持服务价值;同时也对CVM研究中的相关问题如问卷设计、偏差分析和CVM的可靠性与有效性等进行了验证和探讨。旨在了解三亚海域海洋保护区和海洋珍稀濒危物种多样性的维持服务价值,为三亚海域生态系统服务价值和海洋物种多样性管理绩效评估、海洋生态红线选划与管控提供科学依据。

图1 三亚海域海洋保护区空间分布图Fig.1 Spatial distribution of marine protected areas in Sanya coastal waters

1 研究方法

1.1 调查问卷设计

调查问卷的设计参照肖怡等[22]基于CVM的山东海洋保护区生态系统多样性维持服务价值评估的方法并加以改进。主要包括3个部分：第一部分：介绍此次调查的目的、调查的内容、三亚海域海洋保护区和海洋物种多样性的简要描述、调查的意义等多方面的内容。此部分最为主要的作用是引导被调查者更快地进入调查状态。第二部分：统计被调查者的个人信息情况,主要包括受访者的性别、年龄、文化程度、职业、家庭成员、家庭人均年收入等信息。第三部分：了解受访者的环保意识和受访者的支付意愿和拒绝支付的原因等情况。其中,调查问卷的核心问题是：为保护三亚海洋保护区和珍稀濒危物种,您愿意每年捐款多少钱？特将问卷愿意捐款的钱数划分为如下区间(保证资金完全用于保护目的,根据家庭收入选择您家愿意捐献的最大数额)：

5 10 20 30 40 60 80 100 150 200 250

300 350 400 500 600 700 800 900 1000 1000以上

这里一共提供了21个备选项,供受访者选择,其金额设置是在进行了预调查之后,根据预调查结果整理得到。

根据《中国物种红色名录》,三亚海域海洋珍稀濒危物种主要包括以下这202种珍稀濒危生物(表1)。

表1 三亚海域海洋珍稀濒危生物

1.2 调查实施情况

问卷调查采用分层抽样方法和非概率抽样方法相结合,根据目标人群高、中、低3个收入水平选择三亚当地居民的居住小区和休闲活动场所如广场、公园等,总计调查点40处,于2014年12月进行问卷调查。共发放问卷1300份,收回1237份,有效问卷927份。

2 调查问卷统计处理与分析

2.1 数据处理

首先对用于回归分析的调查问卷数据进行筛选,一是考虑维持日常生活的需要和样本数据的真实性,剔除支付意愿占人均年收入比例超过5%的样本。二是无支付意愿及支付意愿为零的样本均符合经济学中的零消费原理,应给予保留[23]。因此,对收回的1237份问卷中剔除奇异值后有927份有效问卷数据被用来进行相关分析。其中对三亚海洋保护区生态系统维持服务有支付意愿的问卷为812份,支付率为87.59%;对三亚重要海洋物种多样性维持服务有支付意愿的问卷有870份,支付率为93.85%。

观察受访者男女对不同意愿支付区间的样本分布图(图2,图3),可以看出当地居民男性和女性支付意愿的差异;在一定程度上,男性的支付意愿高于女性,这可能与男性在家庭、社会中的地位有关。但是,随着支付意愿额的增加,不论男女人数都呈逐渐减少的趋势。

2.2 调查问卷的可信度分析

调查问卷的有效性和可靠性通常采用问卷的可信度分析给予判别[24]。问卷的可信度分析一般分为两种：内在信度和外在信度。三亚居民对三亚海域海洋保护区和重要海洋物种多样性支付意愿的调查问卷是面向一般群众的问卷,张红坡等[25]认为可信度系数在0.7以下,评价结果不能用;当其结果达到0.7及以上时,方可用于社会团体。克隆巴赫α是检验问卷可信度的主要指标,朱星宇等[24]认为可信度在0.8以上,则认为问卷是可以接受和有效的。通过SPSS软件对三亚居民调查问卷进行可信度分析,其克隆巴赫系数α为0.815。由此可见,调查问卷可信度较高,不论是从整体角度,还是从问卷一致性的角度,都证明此次问卷的有效性和准确性。

图2 三亚居民对三亚海域海洋保护区 支付意愿的样本分布Fig.2 The sampling distribution of WTP for marine protection areas in Sanya coastal waters

图3 三亚居民对三亚海域重要海洋物种多样性支付意愿的样本分布Fig.3 The sampling distribution of WTP for important marine species diversity in Sanya coastal waters

2.3 虚拟变量和线性回归分析

为更好地评估出三亚居民对三亚海域海洋保护区生态系统多样性和重要海洋物种多样性的维持服务价值,有必要将有关指标参数化。此次评估服务价值需要建立参数化的指标主要有4个：家庭人均年收入、年龄、文化程度和受访者的性别。用性别1来表示男性,性别2来表示女性,其年龄和教育程度的虚拟化指标变量值分别为：年龄1表示18岁及以下,年龄2表示19—30岁,年龄3表示31—50岁,年龄4表示51—60岁,年龄5表示61岁及以上;文化程度1表示初中及以下水平,文化程度2表示高中水平,文化程度3表示大专水平,文化程度4表示本科水平,研究生水平用文化程度5表示。

要建立有效的回归评估模型,就要尽可能减少各个服务价值评估指标的内在联系,同样也需要考察各指标和支付意愿间的相关性,通过相关性分析可以发现支付意愿和各个指标相关性的强弱关系。相关分析结果显示,年龄与性别和文化程度的Person相关系数分别为-0.17和-0.24;同时,年龄和性别这两个评估指标都与三亚居民对三亚海洋保护区生态系统多样性和重要海洋物种多样性维持服务的WTP呈现负相关的态势。考虑到虚拟变量和支付意愿的相关性,最后只保留与支付意愿呈正相关的虚拟变量,确定文化程度和家庭人均年收入两个指标作为回归分析的自变量。但文化程度分为5个区间,所以得用5个变量来表示差异。为方便模型的拟合,分别用E1、E2、E3、E4和E5表示文化程度为初中及以下水平、高中水平、大专水平、本科水平和研究生水平;用这5个变量作为回归变量的初始值进行线性模型拟合。以E1、E2、E3、E4、E5和家庭人均年收入共6个变量进行线性模型回归,通过回归分析和显著性检验,逐步排除不满足显著性检验的变量,因此三亚居民对三亚海域海洋保护区生态系统多样性的WTP保留E1、E4、E5和家庭人均年收入共4个变量;三亚居民对三亚重要海洋物种多样性的WTP保留E1、E4和家庭人均年收入共3个变量(表2和表3)。

最后,保留与支付意愿相关性最佳的自变量,并考虑自变量之间可能的相互影响,设置交互变量,再一次进行回归分析,以确认最后的回归方程。最终,得到三亚居民对三亚海洋保护区生态系统多样性支付意愿的线性回归方程为：

WTP(保护区)=14.230×Income-17.278×E1+4.797×E4+16.116×E5+48.656 (R2=0.111)

(1)

式中，WTP：支付意愿；Income：家庭人均年收入；E1：文化程度为初中及以下水平；E4：文化程度为本科水平；E5：文化程度为研究生水平。

三亚居民对三亚重要海洋物种多样性支付意愿的线性回归方程为：

WTP(物种)=19.093×Income-28.359×E1+8.806×E4+55.609 (R2=0.121)

(2)

式中，WTP：支付意愿；Income：家庭人均年收入；E1：文化程度为初中及以下水平；E4：文化程度为本科水平。

表2 三亚居民对三亚海洋保护区生态系统多样性支付意愿的影响因素分析

注：E1: 文化程度1(初中及以下水平),Education degree 1 (junior high school and below level); E4: 文化程度4(本科水平),Education degree 4 (bachelor level);E5: 文化程度5(研究生水平),Education degree 5 (graduate level)

表3 三亚居民对三亚海域重要海洋物种多样性支付意愿的影响因素分析

从上述两个公式,可以看出,三亚居民对三亚海域海洋保护区和重要海洋物种多样性的支付意愿既受到人均年收入的影响,也受到文化程度的影响。公式(1)、(2)中的系数表示回归变量每改变一个单位对支付意愿的贡献值。例如：公式(1)中,该回归方程可以解释为：人均年收入每增加1万元,三亚居民对三亚海域海洋保护区的支付意愿将增加14.230元;考虑文化程度,每增加一位学历为初中及以下的居民,支付意愿会减少17.278元;每增加一位学历为大学本科的居民,支付意愿会增加4.797元;每增加一位学历为研究生水平的居民,支付意愿将增加16.116元。同理,公式(2)也是如此解释：人均年收入每增加1万元,三亚居民对三亚重要海洋物种多样性的支付意愿将增加19.093元;每增加一位学历为初中及以下的居民,支付意愿会减少28.359元;每增加一位学历为大学本科的居民,支付意愿会增加8.806元。

根据《2015年三亚市统计年鉴》,确定出三亚市居民文化程度构成比例、家庭人均年收入(按家庭年可支配收入计算)和人口总数等信息。通过公式(1)、(2)支付意愿回归方程,计算出三亚居民对维持三亚海域海洋保护区生态系统多样性和重要海洋物种多样性的支付意愿分别为4220.43万元和5044.81万元,见表4。

3 结果验证

为验证结果的可靠性、准确性,将人均支付意愿与调查问卷支付意愿95%的置信区间相比较,如果回归结果在置信区间内,则认为回归结果是可靠、准确的。其次,对调查数据中居民对海洋保护区的支付意愿进行95%的置信分析,若由支付意愿回归方程得到的人均WTP在置信区间内,则调查结果可信,否则,结果没有说服力。验证结果见表5。

表4三亚居民对维持三亚海域海洋保护区生态系统多样性及重要海洋物种多样性的支付意愿

Table4ThetotalWTP(Willingness To Pay)ofSanyaResidentsformaintainingthediversitiesofmarineprotectionareasandimportantmarinespeciesinSanyaCoastalWaters

类别Family城镇人口Urban residents/万人家庭人均年收入Annual income per person/万元E1/%E4/%E5/%人均支付意愿WTP Per Person/元总支付意愿Total WTP/万元 海洋保护区Marine Protection Areas52.562.68641.47.50.380.1564220.43重要海洋物种Important marine species52.562.68641.47.5095.8135044.81

表5 支付意愿95%的置信区间

置信区间结果分析表明,通过回归方程得到的三亚居民对三亚海洋保护区的支付意愿值(75.588)落在95%置信区间[69.252, 81.925]内,同样,三亚居民对三亚海域重要海洋物种多样性的支付意愿值(90.486)落在支付意愿95%置信区间[82.638, 98.334]内。由此,证明了回归结果的可靠和准确。

4 模型推广

由于此次调查符合CVM中收益转移的实现条件,选择将三亚居民的海洋保护区多样性支付意愿的线性模型和重要海洋物种多样性支付意愿的线性模型分别推广到海南省各城市城镇居民,根据《2015年海南统计年鉴》,确定海南省城镇总人口数、平均家庭每户规模、家庭总收入及受教育程度人口分布等数据。最后,调整数据后结合支付意愿回归方程,统计出海南省城镇居民对维持三亚海域海洋保护区多样性和重要海洋物种多样性的总支付意愿(表6)。

表6海南省城镇居民对维持三亚海域海洋保护区多样性和重要海洋物种多样性的总支付意愿

Table6ThetotalWTPofurbanresidentsofHainanProvinceformaintainingthediversitiesofmarineprotectionareasandimportantspeciesinSanyaCoastalWaters

城市City城镇总人口数Total urban residents/万人家庭人均年收入Annual Income Per Person/万元重要物种多样性人均支付意愿WTP Per Person/元重要物种多样性总支付意愿Total WTP/万元海洋保护区多样性人均支付意愿WTP Per Person/元海洋保护区多样性总支付意愿Total WTP/万元海口市168.602.65395.3616077.1879.7913451.43三亚市52.652.68695.815044.8180.164220.43五指山市5.661.942481.79462.6569.67394.11文昌市27.232.419990.912475.6476.472082.39琼海市22.252.392990.392010.8976.081692.56万宁市24.972.368489.932245.6775.741891.31定安县11.822.226887.221031.1573.72871.53屯昌县11.182.104284.88949.0771.98804.77澄迈县21.172.412490.771921.8076.361616.82临高县17.972.071884.261513.9071.511284.87儋州市47.182.283388.304166.0974.523516.11东方市17.832.377590.101606.5375.861352.72乐东县15.472.012583.131285.9970.671093.24琼中县5.862.075284.33494.2171.56419.40保亭县5.332.10284.84452.5971.94383.80陵水县13.622.13885.531165.2572.46987.18白沙县5.372.069884.22452.2771.49383.87昌江县11.542.481292.081062.3777.34892.32合计Total4442037340

5 结果与讨论

5.1 三亚海洋保护区生态系统多样性和重要海洋物种多样性的维持服务价值

基于CVM法,可以得到三亚居民对维持三亚海域海洋保护区生态系统多样性和重要海洋物种多样性的支付意愿,将支付意愿的线性回归模型推广到海南省城镇居民,从而获得三亚海域海洋保护区多样性和重要海洋物种多样性的维持服务总价值(即总支付意愿)。结果表明,4个海洋保护区生态系统多样性维持服务的总价值共计3.734亿元,每个海洋保护区维持服务的平均价值约为0.933亿元;三亚海域重要海洋物种多样性维持服务的总价值共计4.442亿元。研究还发现,受教育程度和家庭人均年收入等社会经济信息变量对支付意愿具有显著的影响水平,符合经济学理论。随着受访者收入的增加,其支付意愿值也在增加。文化程度的高低可以从侧面反映人们对三亚海域海洋保护区和海洋生物多样性认知的深入程度,学历较高者对三亚海洋保护区和海洋生物多样性提供给人类的福祉认知更为具体,所以支付意愿率较高。反之亦然。

5.2 条件价值法中的偏差分析和支付意愿的影响因素分析

生态系统服务与自然资产的价值评估是近年来生态经济学研究的前沿问题之一。当前,关于这类价值的评估技术大体上可以分为 3 大类,即市场价格法、显示偏好法和自述偏好法[26]。其中,自述偏好法中的CVM法以其广泛的适用性和较强的可操作性成为使用比较普遍的评估方法。

CVM是针对自然环境资产等公共物品缺乏交易市场的情况,通过假想市场环境为基础,获得被调查者对公共物品的支付意愿(WTP)或补偿意愿(WTA),并以此作为其经济价值的一种评估方法[3- 5]。其导出的WTP或WTA值依赖于向受访者描述的假想市场条件,所以称为条件价值法。CVM最大的优点在于拥有强大的数据获取能力,不必受统计资料的限制。但是,既然CVM是一种基于虚拟市场的公共物品价值评估方法,其假想性决定了其偏差在一定程度上是不可避免的,这一根本局限使得人们对其信度和效度缺乏信任,因此评估结果的可靠性和准确性一直成为学术界广泛争议的焦点[27]。

CVM作为陈述偏好性价值评估方法,评估结果的有效性和可靠性会因其内在的偏差而受到质疑。Venkatachalam[28]曾对CVM可能出现的偏差进行了总结和述评,表明影响其结果有效性和可靠性的可能偏差主要有研究方法本身的偏差和研究实施过程中产生的偏差,包括假想偏差、积极性回答偏差、抗议性偏差、支付偏差、信息偏差、调查偏差、嵌入型偏差、起点偏差、停留时间长度偏差和部分-整体偏差等,这些偏差对评估的结果有着较大的影响。张翼飞[29]也表明由于 CVM 的“内容依赖性”使得假想市场所获数据的有效性与可靠性成为争议的焦点。因此,在得出任何结论前对问卷偏差的分析是必不可少的,偏差分析已成为CVM研究的重要步骤。

在本文的CVM研究中,为降低偏差的影响,作者从问卷的设计、调查员筛选培训、调查方式和被调查者等诸多方面尽可能减小偏差。主要包括：(1)问卷的设计,层次清楚,用图文并茂的形式,同时采用匿名的方式进行调查。(2)调查员的遴选与培训,考虑到调查者的专业知识、品性以及受访者的防卫心理,此次调查选择了大学生主体作为调查者,招募海南大学经济学、生物、环境、生态等专业30余名学生,先集中培训,要求按照统一程序进行调查,情景模拟调查合格者才成为正式调查员,以使调查者偏差最小化。(3)采用随机一对一面谈式调查,以减少调查方式偏差。(4)先用彩色图片给受访者介绍三亚海洋保护区和重要海洋珍稀濒危物种分布情况,受访者了解后,再开始回答问卷,使调查信息偏差降到最低。(5)将每份调查问卷时间控制在10分钟以内,以减少时间较长引起的积极性回答偏差。(6)每小时调查问卷不超过6份,提高问卷质量,不漏题。(7)完成每份问卷均记录调查员姓名、调查地点、调查时间(精确到几时几分)。(8)按照男女性别交替选取当地居民进行问卷调查,一个家庭只调查1人,不调查小学生和幼儿,不调查外地来的游客、出差人士或暂住人口等。此外,对于设计CVM问卷中WTP的支付数额,要尽可能提供合理的支付方式。本文CVM问卷支付数额的设计,较好地界定了支付意愿的范围和分布形态,因此,支付意愿具有较高的统计效率。可见,CVM问卷的设计调查过程非常关键,能在某种程度上控制CVM研究中一些常见的偏差。

CVM的基本假设是受访者都是理性的、自利的经济人,要求受访者在做出选择之前把自己的角色定位于消费者,是出于增进自身福利的目的来决定自己的“支付”;而不是作为公民,出于道德感或社会责任来进行“捐赠”[27]。然而,地方政府等相关机构资金流向的不透明、腐败现象的存在以及居民对政府的不信任等导致抗议性反应在我国较为普遍,可能会产生抗议性偏差,这部分偏差造成了WTP值偏低。

抗议性偏差是指受访者倾向于反对假想的市场和支付工具而引起的偏差[30]。从本文的问卷调查结果来看,在拒绝支付的理由中,“距离大海遥远,享受海洋很少,与本人没有太大利害关系”和“保护不保护无所谓”是没有支付的欲望;“因本人经济条件限制,无能力支付”和“家庭经济收入低,负担重,无法兼顾”则是没有支付能力;二者合计占拒绝支付的67.85%,属于真正的零WTP。此外,在问卷中,尽管调查者已明确强调了这是“支付”而非“捐款”,但在拒绝支付的理由中,“认为三亚海洋保护区和重要海洋物种的维持应完全由地方政府来解决负担,纳税人已经纳税,不应当再个人捐钱”和“即使个人支付了也不一定能被用于三亚海洋保护区和重要海洋物种的保护”,二者合计仍然占到了拒绝支付的32.15%,占总有效问卷的10.58%。这说明一部分受访者对自己的角色定位依然不太清晰,这部分属于抗议性偏差,这可能是本文CVM评估结果有些偏低的一个主要原因。

虽然CVM方法本身还存在很多局限性,但它确实揭示了人们的偏好,符合日常决策中少数服从多数的原则,可以为政府的公共决策选择提供科学的依据[31]。CVM仍不失为一种评估生态系统服务中非使用价值的有效方法,需要注意的是,在今后的CVM研究中,重点要加强CVM的偏差分析,提高结论的有效性和可靠性;另一方面要结合中国特色的情况尽快建立完善CVM调查的约束准则,必须建立在对 CVM 调查各个环节的精心设计、严谨实施和审慎分析的基础上,防止“伪CVM调查”的出现。

5.3 相关建议

鉴于调查中了解到目前城镇居民对海洋保护区环境保护和海洋珍稀濒危物种生物多样性的认知还比较缺乏,支付意愿普遍偏低,而居民受教育程度和家庭人均年收入在短期内又很难得到大幅度提高,因此加强海洋保护区和海洋物种多样性宣传教育培训活动,增强居民对海洋保护区和海洋珍稀濒危物种的认知及保护意识还是很有必要的。相关部门可以采取媒体广泛宣传,结合重点案例宣传、爱心捐助感动宣传等多渠道、多方式、全方位做好教育宣传活动,形成全社会保护海洋生态环境、维持海洋生物多样性的一份责任和一种自觉行动的良好氛围。