浏阳河流域生态补偿标准额度动态估算

王明宽，舒清海，莫宏伟，刘 娣

（1.湖南软件职业学院，湖南 湘潭411201；2.湖南科技大学，湖南 湘潭411201；3.湖南城建职业技术学院，湖南 湘潭411201）

随着生活水平的提高，人们对健康良好生态环境的需求也相应提升。生态补偿理论研究和实践可有效提高生态环境质量，增强人们的幸福感。基于单位面积价值当量因子的生态服务功能价值评估法，可有效快速地评估土地利用类型生态服务经济价值，建立区域生态补偿模型，对于协调生态建设与经济发展至关重要。

1 研究数据与方法

1.1 研究区概况

浏阳河位于湖南省东北部，是湘江一级支流，全长222 km；流域地势东北高、西南低；上游为山区植被茂盛，中游为丘陵，下游为平原和平缓丘陵区，地势较开敞[1]；多年平均气温为17.3℃，光热资源充足，是湖南省重要的粮食产地，也是境内数十万人的饮用水源；农业以种植水稻为主，双季稻种植面积达到85%以上；地处中亚热带常绿阔叶林区，主要包括常绿阔中针叶混交林、竹林、高山灌丛和草丛等。

1.2 卫星遥感数据与统计数据获取

本文在1998 年、2003 年、2008 年和2013 年4 期全国土地利用分类数据的基础上，对2018 年Landsat 8 OLI 数字影像进行大气校正、几何校正、拼接、裁剪、投影转换和波段融合等处理；再采用监督分类与目视解译相结合的方法，参考实地调查和天地图高精度影像地图对研究区影像进行手动修改，以提高土地利用类型分类精度，获取研究区的土地利用类型（耕地、林地、草地、水体、建设用地）。

浏阳河流域地属长沙市，经济数据和社会统计数据由《长沙市统计年鉴》和国家信息统计局获取；农作物种植成本投入通过《全国农产品成本收益资料汇编》获取；长沙市年平均降水量由长沙市水资源公报获取，全国年均降水量由中国水资源公报获取；全国年均NPP 由中国气象局统计获取。

2 动态生态补偿标准模型的构建

2.1 生态服务功能价值

借鉴谢高地[2-3]、乔旭宁[4]等的研究成果，本文采用当量因子法对生态服务功能价值进行评估。根据千年生态系统评估的方法，以及我国民众和决策者对生态服务的理解状况，将生态服务分为4 大类[5]：①提供基本生活资料的服务，如粮食、水和木材等；②调节服务，如影响气候、洪水、疾病、服务、废物和水质等；③支持服务，包括土壤形成、光合作用和养分循环等；④文化服务，提供娱乐、审美和精神方面的享受。生态服务还可进一步细分为食物生产、原料生产、水资源供给、气体调节、气候调节、净化环境、水文调节、土壤保持、维持养分循环、生物多样性和美学景观11 种服务功能。

生态系统食物原料生产、气体气候调节、净化环境、维持养分循环、生物多样性和美学景观与净初级生产力（NPP）密切相关[6-7]，水资源供给和水文调节与降水相关[8]，而土壤保持与降水、地形坡度、土壤性质和植被盖度相关[9]。因此，本文以我国陆地单位面积生态服务价值当量表为基础，根据浏阳河流域的NPP、降水量和土壤保持模拟量，以调节因子的形式对生态服务价值当量表进行调整，得到适用于浏阳河流域的单位面积生态服务价值当量表。调节因子的计算公式为：式中，Nj为调节因子；Mj、Cj分别为浏阳河流域和全国范围的年均NPP、单位面积降水量和土壤保持模拟量。计算结果如表1 所示。

表1 生态服务价值当量调节因子

确定浏阳河流域的NPP、降水量和土壤保持模拟量的时空动态因子后，再结合生态服务价值当量表，构建调整后土地类型生态服务价值基础当量表。

式中，Fak为调整后浏阳河流域第k种生态服务价值当量；Fk为我国陆地生态系统第k种生态服务价值当量。通过上述数据可知，长沙市生态服务功能价值均高于我国陆地生态服务功能价值，从而补偿价格也随之提高。

2.2 单位生态服务价值当量因子的经济价值量

以浏阳河流域主要农作物的播种面积、单位面积产量、价格和成本投入情况为基础，将1 hm2耕地农作物的净利润作为1 个标准单位生态服务价值当量因子的价值量[10-11]。单位面积农作物总收入的计算公式为：

式中，i为长沙市10 种主要农作物之一；Pi为长沙市第i种农作物每kg 的收购价，单位为元/kg；Qi为第i种农作物平均每hm2的产量，单位为kg。

单位面积农作物总成本的计算公式为：

式中，di为第i种农作物每单位的物质与服务费（化肥、种子、机械、土地租赁和其他）；fi为第i种农作物每单位的人工成本，单位均为元。

生态服务价值当量因子经济价值量的计算公式为：

式中，Si为第i种农作物的种植面积；S为长沙10 种主要农作物的总面积，单位为1 000 hm2。

某种生态服务功能经济价值是调整后基础价值当量与单位当量因子价值的乘积。某土地类型总经济价值则为11 种生态服务功能经济价值之和。

2.3 生态补偿系数的确定

人们对生态服务价值的认识、重视程度和为其进行支付的意愿，是随着经济社会发展水平和人民生活水平的提高而不断变化的，生态补偿价值也随之变化。它具有从发生、发展到成熟的特征：处在较低发展阶段的人们，对生态服务价值没有充分认识；但在解决了温饱，特别是进入小康生活之后，人们对友好舒适环境的需求，即对生态服务价值的重视程度就会急剧提高；而后继续发展，到极富阶段趋于饱和状态。

综合上述因素，本文利用表征支付意愿相对水平的社会发展阶段系数对土地利用类型生态服务价值理论值进行修正，得到生态补偿标准的实际值。利用恩格尔系数与皮尔生长曲线模型相结合的系数法计算生态补偿系数。生态补偿系数是用来衡量在当前的经济发展水平下，人们愿意支付生态环境服务的付费标准系数[12-15]。皮尔生长曲线模型[16]是反映因变量随时间变化的模型，主要描述事物发展周期。这种变动趋势反映了事物发展周期性变化的特征，数学表达式为：

式中，l为代表事物发展特性的参数，此处代表实际支付意愿的生态补偿系数（表2）；a、b 为常数；t为时间；L为l的最大化（L=1）。

对t进行二次求导，得到拐点t=ln(a/b)，与发展阶段1/Eni=3 时基本吻合，将代表经济发展水平和人们生活水平的恩格尔指数与时间建立联系式，即

式中，Eni为第i年的恩格尔指数。

当a=b=1 时，简化的皮尔生长曲线模型为：

则生态补偿系数模型的计算公式为：

式中，yi为第i年的生态补偿系数。

单位面积生态补偿标准的实际金额是土地类型单位面积生态服务功能经济价值与生态补偿系数的乘积。

表2 长沙市的恩格尔指数与生态补偿系数

3 研究结果分析

以浏阳河流域10 种主要农作物的单位面积综合净收益为生态基础当量因子经济价值，根据修正的生态服务价值当量因子表得到每种土地利用类型的理论生态服务功能价值（表3）。1998-2018 年的生态补偿系数分别为0.245 9、0.311 0、0.387 9、0.441 0 和0.552 3，计算得到各土地类型单位面积实际需补偿的价值（图1），生态补偿总金额分别为67.43×108元、99.92×108元、136.62×108元、197.66×108元、280.22×108元。

表3 单位当量因子价值与各土地类型经济价值

图1 生态补偿标准金额

生态补偿系数呈逐年递增的趋势，这与人民生活水平提高和社会经济不断发展的趋势基本吻合。在5 种土地利用类型中，水体单位面积的经济价值最大，是因其水文调节功能服务价值当量远远大于其他土地利用类型。水田需大量水灌溉，其水资源供给服务为负值，因此降低了整体生态服务功能价值，导致其生态服务功能经济价值小于旱地。

1998-2018 年由于城市扩张和道路修建，耕地、林地和草地面积分别减少了151.94 km2、81.59 km2和2.37 km2，而建设用地面积则增加了207.96 km2。结合补偿金额的空间分布特征（图2），可以确定生态补偿金额主要是由新增的建设用地受益者支付，受偿对象为流域内林草保护区和耕地减少的农民。补偿金额与受偿金额不是完全相等的，生态受益者支付的补偿金额并不能满足受偿者的需求，需通过政府提供资金补偿或政策补偿，以缓解生态补偿供需矛盾。

图2 1998—2018 年补偿金额的空间分布

补偿标准的确定是流域生态补偿机制构建的关键环节之一，本文基于生态服务功能价值和动态生态补偿系数法构建了流域生态补偿标准体系与框架，从生态学、地理学、生态经济学和经济学等多学科以及从社会发展水平等多角度确定了生态补偿的合理值，并以浏阳河流域为例进行了实证研究，为流域补偿标准的核算提供了依据，有助于补偿效率的提高和流域科学合理补偿机制的构建。

4 结 语

耕地、林地和草地的生态补偿标准价格与实地考察调研情况较相近，较符合受偿者意愿；而水体因其水文调节生态服务功能价值评估较高，在对水体进行实际补偿时，大多按照社会经济发展水平、支付能力、水质保持以及对环境污染的贡献率进行补偿。

目前由于生态服务功能价值与生态系统服务功能存在区域异质性，导致补偿标准的价值测算仍存在偏差：相同土地利用类型具有的生态价值量不同，需根据生态系统所产生的实际生态效应进行调整，如水体强调的水文调节和净化环境功能；土地利用类型的空间分布位置也会影响其生态服务功能价值，如在某些地区的森林生态系统以涵养水源服务为主，而在其他地区以净化空气为主要服务功能，城区中水体和林地的生态服务功能主要倾向于美学景观，而耕地周边的水体主要是水资源供给；生态系统服务功能在一年中是不断变化的，如耕地在一年中并不是完全利用的，有一段休耕期，因此其补偿标准可按生长周期或季节计算。