洞庭湖湿地生物多样性保护的价值评估

刘惠良，刘红峰

（1.中南林业科技大学 商学院，湖南 长沙 410004；2.湖南科技大学 湖南创新发展研究院，湖南 湘潭 411100）

2014年国务院批复《洞庭湖生态经济区规划》，洞庭湖生态经济圈上升为国家区域发展战略，洞庭湖生物资源丰富，对洞庭湖湿地生态系统的生物多样性资源价值研究与保护具有十分重要的意义[1]。洞庭湖水体容量为167 亿m3，年径流量为3 126 亿m3。洞庭湖湿地生物多样性情况统计有植物170 科637 属1 428 种、鱼类11 目22 科119 种、鸟类16 目43 科216 种、哺乳动物8 目13 科22 种、两栖爬行类动物27 种。因此，保护和可持续利用洞庭湖湿地生态系统对于保障区域经济社会稳健发展、改善洞庭湖湿地生态系统环境具有重要意义。

在洞庭湖湿地生态系统的保护和可持续开发的问题上，由于种种历史原因，缺乏科学的规划和管理，存在着很多问题，主要是整体环境污染形势一直处于紧张状态、湖区的城镇化和工业化程度不断提高加大了对湿地生态系统的侵蚀；湖区自然生态系统的恶化导致珍稀生物濒临灭绝；淡水鱼种类和数量资源衰退；大规模水利建设导致湿地面积不断缩小；调蓄洪水降低导致洪水威胁没有解除、缺水矛盾也日趋严重等。科学研究表明，地球上生态系统被人为破坏后很难恢复，即使是经过科学的方法进行修复或通过生态系统自循环系统进行恢复，也要付出沉重代价[2]。历史上生态事件殃及子孙后代的事件屡见不鲜。洞庭湖湿地生态系统也不例外，目前洞庭湖湿地的脆弱性加剧了自然灾害的发生频率和严重程度、危及到湖区经济社会发。因此，遏制洞庭湖湿地生态系统的恶化趋势、保护洞庭湖湿地有限资源、制止目前普遍存在的掠夺性开发湿地资源的行为、使其得到永续利用是当务之急。

国内外对湿地生态系统生物多样性研究近年来成为热点，聚焦在静态和动态两个层面，静态研究湿地生态系统生物多样性价值的方法是定量测算保护湿地带来的经济效益在研究区域中GDP 产出中的所占比例的经济社会价值[3-4]；动态研究湿地生态系统生物多样性价值集中在测量区域的土地利用变迁演化与生物多样性变迁演化过程中计量经济效益，动态地认识湿地生态系统保护和可持续利用的价值[5-6]。鉴于洞庭湖湿地生态系统生物多样性的重要生态作用，学术界针对洞庭湖湿地生态系统生物多样性服务的研究成果众多，主要集中在3 个方面，即洞庭湖湿地受三峡大坝运行对生态系统生物多样性价值影响、整体环境污染对湿地生态系统生物多样性价值影响、湿地类型变迁和湿地面积变迁对生态系统生物多样性价值影响、湿地生态系统土壤碳氮含量及排放对生态系统生物多样性价值影响[7-9]、湿地生态系统在调节区域水资源平衡、调节气候环境、提供食物药物资源、提供生物栖息对生物多样性价值影响等方面的研究[10-12]。但是，在测量洞庭湖湿地生态系统生物多样性对湖区及湖南省经济社会发展的价值计算上受多种因素牵制明显低估，与实际情况不符，不利于洞庭湖湿地生态系统生物多样性保护和湖区经济社会的稳健发展[13-14]。这些对生物多样性保护价值评估的研究集中在对洞庭湖生态系统服务的价值评价，非货币化的评价主要评价单一种类的服务，没有考虑自然资源稀缺性的不断增大，因而洞庭湖湿地生态系统生物多样性价值的边际价格不断提升的变迁，因此对动态递进的因素考虑不周全、对价值动态变幅把握不及时的问题。本文应用的Hoel 和Sterner 的研究模型，将全面评估多重因素共同影响下的生物多样性保护价值变化情况，在注重经济价值的测算的同时探寻其交互作用机理，从而为洞庭湖湿地生态系统保护和价值的认识提供有益参考和借鉴[15]。

1 研究区域与数据概况

洞庭湖湿地（111°40′～113°10′E，28°30′～30°20′N）地处长江中下游荆江南岸，位于湖南省东北部。洞庭湖在湖南省涉及4 个市域范围，即长沙市的望城区，还有岳阳市、常德市和益阳市，是世界重要的湿地资源，更是我国极其重要的自然生态系统和自然资源库，具有提供食物药物、控制土壤侵蚀、降解污染与净化水质、调节气候与涵养水源、调蓄洪水与促游造陆、维护生物多样性、教育科研与文化旅游、美学信仰等多种生态系统功能。

1.1 洞庭湖湿地生物多样性保护状况

学术界把湿地生物多样性分为4 个方面的内容，即遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性和景观多样，景观多样性是其他3 个生物多样性的基础，制约着生物多样性的演化和变迁，对洞庭湖南湿地生态系统生物多样性变化起着决定性影响。但是，不构成了其它层次生物多样性的背景。研究表明，洞庭湖湿地湿地生态系统的景观多样性指数自1978年开始按-0.87%的年速率不断下降。

国家十分重视洞庭湖湿地生态系统生物多样性的保护，相继出台了法规政策扼制洞庭湖湿地面积萎缩，服务价值下降的问题，为了加强保护力度，把长江经济带、长江中下游、洞庭湖湿地生态系统生物多样性的保护恢复提高到了国家层面来实施，因此，洞庭湖湿地生态系统生物多样性功能和价值也随着湿地面积的不断恢复、生物多样性服务功能也得到逐渐提高。本研究根据该领域学者的研究成果，选取洞庭湖湿地生态系统生物多样性价值的gE 为-0.87%，在计量模型中对于gE 的取值按照不变和以0.5% 的速率来假设，从而研究洞庭湖湿地生态系统的生物多样性保护功能在分为3 个不同的价值变化趋势即不断下降、保持不变和不断增长发展的情况[16]。

1.2 洞庭湖区人均消费水平状况

1978—2019 年洞庭湖区人均消费水平不断提高，40 多年间长期快速增长。本研究根据相关统计年鉴计算出洞庭湖区人均消费水平在研究的41年间，每年约以平均14.63%的速率增长（根据《1978—2019 湖南省统计年鉴》及常德市、岳阳市、益阳市、长沙望城区的历年统计资料计算）。与湖南省多年来GDP 平均增长率基本一致，考虑我国GDP 的基数已成为世界第二大经济体，我国经济增长进入到高质量发展阶段与中高速增长时期，我国适时调整了经济发展目标，再加之洞庭湖湿地生态系统的恢复性保护与未来洞庭湖区经济发展协调性需求，本研究中将未来洞庭湖区人均消费CPI 增长率gc 值设定为9%的年平均涨幅进行测算。

1.3 洞庭湖湿地生态系统服务生物多样性保护功能人均支付意愿

洞庭湖湿地生态系统生物多样性价值定性的描述有保护土壤、提供食物药物、调节气候洪水、涵养水源水质、教育科研、文化旅游、价值信仰等诸多方面发挥重要作用[17]。但是，湿地生态系统服务生物多样性价值评价和测量在于半公共物品属性在定价机制、交易机制上都没有成熟的市场体系，学术界在研究人们对保护生态系统的生物多样性交易中的支付意愿和实施支付行为过程所产生的价值时，往往比较复杂。本研究采用文子健等[18]2020年的研究成果作为测量基础，该研究运用的条件价值法（CVM）得出的支付意愿为E（WTP）=114.35 元（人·a-1）。该区域平均支付意愿比率是84.7%，选取中位值114.35 元（人·a-1）作为测量起点，提示未来100 a 以此价格为基础的贴现率和边际价格r变化作用下的巨大经济价值，为洞庭湖湿地生态系统生物多样性保护和价值发挥提供理论依据，为洞庭湖湿地生态系统保护决策的紧迫性提供现实建议。

2 研究方法

运用Hoel 与Sterner 的经济模型进行研究，Hoel 与Sterner 的经济模型总结了大量生态环境成本利益分析，强化了对人类生存环境的生态资源不断稀缺因素的边际价格演化的考虑，突破了传统贴现率的制约，综合考虑了在关键性技术参数上对模型的影响[19]。因此，模型得到了学术界的认可，广泛运用于全球气候变化的决策当中[20]。当然，很多学者还运用该模型研究不可再生资源利用[21]、交通运输生态环境[22]、湿地生态系统生物多样性保护[23]等领域的评估和测算分析。

贴现率和服务的边际价格变化是Hoel 和Sterner 提出的经济模型中两个直接影响评价和测算的重要因素。贴现率从价值伦理上也涉及社会福祉和代际公平问题，贴现率的取值范围明显影响着测算结果，研究中跨时期的历史序列分析从经济发展的合理性逻辑构建上，包涵人们尽早提高生活福祉社会时间偏好，选择资金投入价值向度和资金机会成本。用目标函数W 来衡量一定时期内人类从消费中获得的总福祉大小，列式为：

式中：U为效用函数、U(C)表示人类从消费中获得的福祉；C(t)表示在t 时刻的消费；ρ人们代际消费的时间偏好率，分为ρ＞0、ρ＝0、ρ＜0三种情况，大于0，当代人偏好提高福祉，越接近于0，代际越公平，小于0，意味着当代人牺牲福祉。但是，人类都有提前消费提高福祉的偏好，ρ＞0处于常态，但是也不可高估，过于高估会破坏生态环境，所以，研究中考虑到我国经济社会发展的消费时间偏好性，同时也兼顾生态价值福祉的代际公平。将ρ的取值为0.01[24]，得出表达式为：

式中：α是效用函数的曲率，称之为边际效用弹性、也称为不公平厌恶系数。U(C)表达了单位收入辖地效用随着人们消费增长而缩小，也就是说，当代人消费权重越高则α值越大。对目标函数两端对时间微分，得出传统贴现率为：

传统贴现第r(t)为称为拉姆齐贴现率，人均消费增长率为gc，人类消费水平不断提高推动社会的经济增长。研究中学者们认为由于人类的消费增长过份依赖于自然资源消耗和生态环境破坏，会造成自然资源、生态环境的稀缺性不断增大，导致依赖于自然资源与生态环境的生产部门的供给能力有限和供给价格提高阻滞经济增长和社会发展，甚至出现经济不增长和倒退，因此，在研究洞庭湖跨时期历史序列的生态系统生物多样性服务价值测量时，要对一般消费产品(C)和生态环境系统服务(E)进行分开进行评估研究。在Hoel和Sterner 的经济模型分析中，人类经济社会的福祉从一般消费产品和生态环境系统服务消费中获得。我们把前文中的（1）式目标函数和（2）式效用函数结合，推导出下列表达式：

式中：σ是替代弹性，表示出在洞庭湖湿地生态系统生物多样性服务价格提高1%，用于人类的消费价值减少σ%的两者之间，即一般消费产品与生态系统服务之间的可替代程度。式中γ是当前(t=0)人类经济社会从生态系统服务中获得的福祉份额，在有γ*参数的前提下，存在以下表达式：

上式表达出：它随着经济社会的一般消费产品C和生态系统生物多样性服务消费E的交替演化，人类在不同的历史时期报获得的相应经济效益数值。把（4）～（6）式结合，得出了洞庭湖湿地生态系统生物多样性的跨时期服务价值贴现率，表达式如下：

上式中突出了洞庭湖湿地生态系统生物多样性服务价值变化率gE，解释为在洞庭湖湿地生态系统生物多样性服务中由于人类的消费偏好于当下的福祉，而导致生态环境资源、自然资源被过度消费，出现代际不公平，引进生态环境资源与自然资源的稀缺性而价格大幅度增长带来的洞庭湖湿地生态系统生物多样性服务的边际价格的演化从而影响着服务的价值。该表达式对于传统静态的湿地生态系统生物多样性服务价值评估结果进行了优化和完善，也证明了传统的贴现率的不准确与不可靠。引入gE的升级为对跨时期历史序列的洞庭湖湿地生态系统生物多样性服务价值测量时，即对湿地生态系统生物多样性服务的未来价值进行贴现评估，同时对湿地生态系统生物多样性服务的未来价值的边际价格演化通过折现成现实价格测算。其真实价格计算式表达为：

式中：V0为服务的当前价格，p为价格变化速率，其对p的计算公式为：

式中：效用函数对E 和C 的偏导数分别表示为UE、UC。把（7）和（9）两表达式结合起来，得出贴现率和边际价格变化综合式：

推导出洞庭湖湿地生态系统生物多样性跨时期服务价值表达式：

3 结果和分析

3.1 洞庭湖湿地生态系统生物多样性保护价值模型的参数分析

依据上述推导，考虑经济高质量增长和进入新常态，设定洞庭湖区人均消费水平增长速度为9%，洞庭湖湿地生态系统生物多样性保护功能发展速度为-0.87%，收入边际效用弹性α值设定为1，替代弹性σ值设定为0.5，设定洞庭湖区人们的福祉份额初值γ值设定为5%，得出模拟的一般消费品C和生态消费E的历史序列演化速度下对应的贴现率和边际价格的变迁，参数变迁情况如图1所示。

由图1可知，在预定的边际效用弹性和替代弹性下拉姆齐贴现率是0.099 的常数，按照传统的测量模型计算出的贴现率从 0.094 8 变迁到 0.173 9，表面看来传统的贴现率大于拉姆齐贴现率，但是被洞庭湖湿地生态系统生物多样性服务价值15%的边际价格演化效应抵消了，传统的贴现率成为了从原来-0.055 2 变迁到0.016 9。对比发现，传统模型评估洞庭湖湿地生态系统生物多样性保护价值的贴现率值产生的综合效应值远低于将生态系统服务的边际价格变化纳入跨时期的价值评估时的拉姆齐贴现率值。

图1 参数变迁Fig.1 Parameter changes

3.2 洞庭湖湿地生态系统服务的生物多样性保护价值评估

对洞庭湖湿地生态系统生物多样性服务保护价值评估时，两种贴现方法下得出的生物多样性服务保护的价值曲线（图2），真实地反映了洞庭湖湿地生态系统生物多样性服务保护价值的演化。

图2 2 种贴现方法的洞庭湖湿地生态系统生物多样性服务价值Fig.2 Biodiversity service value of Dongting lake wetland ecosystem based on two discount methods

模拟研究结果得出，Vr 是运用传统贴现方法分析得出的价值曲线，显示出洞庭湖湿地生态系统生物多样性服务保护价值呈不断下降变迁演化，在分析的未来100 a 的价值总量仅为人均1 287.2元；V 是运用动态模型分析得出的价值曲线，分析中考虑洞庭湖湿地生态系统生物多样性服务保护价值的边际价格和贴现率综合影响的演化过程。运用动态模型得出的V 价值曲线先上升，解释了洞庭湖湿地生态系统生物多样性初期服务相对价格变迁的经济效用更突出；接着下降，解释了随着贴现率增加，边际价格变迁效用作用减小；最终价值曲线在逐渐下降后走向平稳，说明洞庭湖湿地生态系统生物多样性服务价值保护与经济增长之间逐渐走向均衡。洞庭湖湿地生态系统生物多样性服务价值从起初的114.35 元（人·a-1）逐渐增大到40 a 后的最大值410.00 元（人·a-1），变迁到最高点后下降到128.06 元（人·a-1）后走向平稳，其总量为人均21 457.8 元。

本研究发现,动态模型测量的洞庭湖湿地生态系统生物多样性服务保护价值的总量相比传统模型而言增加了16.68 倍，提示出洞庭湖湿地生态系统生物多样性服务保护价值的潜力巨大。证明了洞庭湖湿地生态系统生物多样性服务保护服务价值的稀缺性进一步增大，边际价格将大幅攀升，从而有力证明了国家对于洞庭湖湿地生态系统保护决策的正确性，也有力解释了湖南省高质量经济增长对洞庭湖湿地生态系统生物多样性服务价值的依存度在不断提高，也有力证明了人们生产生活对高质量生态环境的要求不断提高。因此，我们应该尽早对洞庭湖湿地生态系统生物多样性进行保护、恢复性治理，这样可以减少保护和治理的成本。如果等到峰值后再进行保护，将付出沉重治理代价，甚至无法弥补。

3.3 洞庭湖湿地生态系统生物多样性服务价值的收入边际效用弹性及替代弹性分析

动态模型中的贴现率和边际价格，受收入边际效用弹性、替代弹性这两个参数的取值影响显著，同时影响到洞庭湖湿地生态系统生物多样性服务保护价值的评估和测算值。学术界对这两个参数的取值有一定的争议，主要是因为涉及到模型计算时的历史时间序列问题，本研究中初始取值是收入边际效用弹性分别取值α=1.2、α=1.6 和α=2.1；学界普遍认为生态系统服务的产品与一般消费产品之间可替代性并不强，对于替代弹性σ而言，生态系统服务的替代弹性对于低收入人群这种替代性往往较小、对于高收入人群可能较大，存在取值上较大的不确定性。本研究从0.1～0.9的范围来探讨替代弹性变迁对贴现率和边际价格演化的影响。

从表1可以看出，贴现率随替代弹性的增大而减小、随收入边际效用弹性的增大而增大，边际价格变化随替代弹性的增大显著减小，并且只受替代弹性影响。相应地，贴现率与边际价格变化的综合效应随各参数的增大而增大。参数的变化结果对管理决策、政策制定具有参考意义。如今人们的人均消费水平越高，生态系统生物多样性服务保护价值测量时设定的收入边际效用弹性增大，相应的权重就高，不利于生态环境治理；这种情况下，人们因为洞庭湖生态系统生物多样性服务功能的丧失，会努力寻找替代消费品，因而对保护与治理变得更加消极。

表1 收入边际效用弹性和替代弹性变化对参数的影响Table 1 Impact of marginal utility elasticity and substitution elasticity on parameters

4 结论与讨论

4.1 结 论

1）洞庭湖湿地生态系统生物多样性保护价值的未来发展状况异常复杂和不确定，湿地生态系统生物多样性服务保护价值曲线的波动幅度将逐渐降低并维持在较低水平，最终平稳。因为随着洞庭湖湿地生态生物多样性服务保护价值的提升促进了保护决策的实施，保护功能和效用的发展速度将会越来越强。尽快对洞庭湖湿地生态系统生物多样性进行保护和恢复性治理将扭转其服务价值不断下降的局面，同时也将扭转生物多样性被破坏需要社会承担更多经济补偿支付的局面，这样，在保障洞庭湖区、湖南省经济社会高质量发展的同时，更好地促进了洞庭湖湿地生态系统生物多样性的永续利用。

2）Hoel 和Sterner 经济模型的运用中贴现率和边际价格变迁是对洞庭湖生态系统生物多样性服务价值测量的核心参数，对于这两个参数值的设定是十分重要的。本研究过程既采用众多学者的研究成果进行参考，同时也结合洞庭湖区历年的统计资料的数据进行计算得出的取值。在考虑到经济高质量发展和新常态的基础上将以往的经济增长与目前的经济增长两相兼顾，存在难以精准会影响测算结果的情况，因此作了对比分析。结论肯定了该模型的准确性和可操作性，同时也证明了该模型运用于洞庭湖湿地生态系统生物多样性服务保护价值以外的其他区域的普遍意义。因此，本研究对未来洞庭湖湿地生态系统生物多样性服务保护价值的预测分析、演化趋势、发展轨迹和发展路径的计量判断对经济社会的决策具有现实参考价值。

4.2 讨 论

对洞庭湖生态系统生物多样性服务保护价值的研究，基础条件是建立在4 个生物多样性的景观多样性层面上来分析，可能存在一定的不可靠性，然而就其潜在的变化趋势而言现实可行。当然，不同的生物多样性层面的演化不同，评价方法与评价指标不同，测量出的结果也不尽相同，因此，本研究将有助于选择恰当的生物多样性层面来进一步提高价值评估结果的准确性。人类福祉份额中生态系统服务的生物多样性保护功能的价值难以量化，参数的初始值存在不完善之处，未来将对该参数进一步深入研究。