水利风景区生态系统生产总值核算

曹静怡,刘昌辉,,丰 莎,丁 跃,耿宇博,董 青

(1.黄河勘测规划设计研究院有限公司,河南 郑州 450003;2.水利部黄河流域水治理与水安全重点实验室(筹),河南 郑州 450003;3.水利部综合事业局,北京 100032)

水利风景区作为流域生态系统的重要组成部分,其在水利设施及水域岸线保护、工程安全平稳运行和功能完全发挥等方面起到了重要的支持作用,还为居民的旅游观光、科普教育、文化活动和餐饮服务等提供了空间,为居民的身心健康和城市美化做出了一定的贡献,具有重要的生态学、社会学和经济学效益[1]。

2010年中华人民共和国国务院办公厅发布了《关于印发全国主体功能区规划的通知》,首次提出生态产品的概念,并将其与农产品、工业产品和服务产品并列为人类生活必须的、可消费的产品。水利风景区作为重要的生态单元,蕴含的生态产品较为丰富,其区域内的森林、草地、湿地等生态系统不仅提供了丰富的物质产品,还提供了气候调节、水源涵养、土壤保持等调节服务产品,具有较高的经济和生态价值,同时也是旅游观光、人文科普活动的重要载体,蕴含着丰富的文化服务产品。目前关于生态系统生产总值(gross ecosystem product,GEP)的研究多集中在省域、县域、流域等大型尺度领域,缺少以水利风景区等特定单元为研究尺度的GEP核算案例,因此,亟须开展水利风景区GEP核算的研究。

目前学术界对于生态系统提供的服务大多依据生态系统的组成、结构及属性进行分类。王云才等[2]提出的将生态系统服务分为调节、支持、供给和文化服务已被学术界认可,并应用于生态领域以反映生态系统变化对人类福祉的影响,但以水利风景区为代表的生态系统更多是人类社会需求的回应。本文以《陆地生态系统生产总值(GEP)核算技术指南》[3]为基础,将研究区域内生态系统提供的服务按照物质供给、调节服务、文化服务三大类进行核算,并重点考虑游人对景观空间提供的各项社会需求的回应,参考已有文化服务价值货币化核算研究成果,扩充文化服务指标和核算方法。以开封柳园口国家级水利风景区为例,编制核算清单、指标和流程,研究核算指标对应的核算方法,并进行生态系统生产总值核算,以期为水利风景区这一特定生态单元的生态效益评估提供依据。

1 研究背景

生态系统服务的相关研究最早始于20世纪70年代,Ehrlich等[4]在全球环境服务、自然服务的研究中指出,生物多样性的丧失会影响生态系统的服务。2001—2005年联合国环境规划署、世界银行等机构共同发起了为期4年的千年生态系统评估。之后,联合国又组织实施了生态系统与生物多样性经济学项目,其总体目标是通过经济手段为生物多样性相关政策的制定与实施提供理论依据。

我国关于生态系统生产总值核算目前有两种主流方法:第一种是基于单位面积价值当量因子的生态系统服务价值核算方法,代表学者为谢高地等[5],其根据200多位学者的问卷调查结果,提出了中国生态系统服务价值当量因子表;第二种为GEP方法。2013年,欧阳志云等[6]提出了生态系统生产总值的概念并阐述了核算框架,2015年深圳市环境科学院对盐田区生态资源情况进行了详细的评估,并率先发布以一个城区为单元的生态系统生产总值核算体系[7];此后,浙江丽水[8]、广东清远[9]、南京高淳[10]、贵州省习水县[11]等地开展了一系列以行政单元为尺度的生态系统生产总值核算研究,以充分反映当地生态系统的价值,为绩效考核、生态保护及补偿等提供了重要参考依据。2018年起,生态系统生产总值核算的国家标准、地方标准陆续出台,生态效益评价得以在全国各地更广泛地开展,并在国家标准的基础上逐步形成部分具有当地特色的核算指标与计算方法[12];2022年,国家发展和改革委员会和国家统计局制定了《生态产品总值核算规范(试行)》[13],明确了生态产品总值核算框架,并列举了各类生态产品实物量及价值评估方法,规范了核算体系,为生态系统生产总值核算提供了有效的支撑。

水利风景区生态系统提供的物质产品体现了生态系统的支持、供给功能,人类在该类空间中获得的感知特性更加明显。根据整体人文生态系统理论与C-3P理论[14],这种感知特性能够真实反映该类生态系统的地域文化特征,并将其进行保护、弘扬甚至传承。该类生态系统呈现的保护价值、艺术价值、文化价值使生态系统特征更加完整,呈现出区别于其他生态系统的独一无二的特征,这就是游人在该类生态系统特定场所感知空间获得的社会性价值,主要表现为旅游观光、科普教育、文化活动以及在场所内获得餐饮服务等需求,而人类活动又带动了区域及周边经济的活跃,有可能带动该区域周边土地产生一定的溢价。鉴于生态系统文化服务的非物质性,加之精神方面的价值估算更多受到主观因素的影响,因此生态系统文化服务价值评价较为困难[15]。已有研究主要运用市场替代技术和模拟市场技术进行文化服务价值货币化核算:①市场替代技术主要有费用支出法、市场价值法、机会成本法等;②模拟市场技术从消费者的角度出发,综合通过调查、问卷方式获得的消费者支付意愿,以此估算生态系统提供的文化服务价值[16]。

在《陆地生态系统生产总值(GEP)核算技术指南》[3]中,认为生态系统文化服务价值主要通过货币化来进行估算,指标仅为休闲旅游价值,核算方法为旅行价值法——即旅行总人数与人均消费价格的乘积。该方法比较注重实际的经济效益,而忽略了人在空间中的感知价值,该方法比较适合省域、市域等宏观领域的文化服务价值核算,但并不适应水利风景区这一特定的生态单元。因此根据水利风景区生态系统的功能定位和提供的具体服务,可将其文化服务价值进一步划分,扩充相关的核算指标,并采用生态系统文化服务价值货币化核算常用的市场价值法、机会成本法和成本收益法进行水利风景区文化服务价值货币化核算[17]。

2 研究区概况

柳园口水利风景区位于开封市北郊的黄河下游滩区,距离市中心约11km,紧邻黄河大堤,交通条件优越。景区范围包括堤内和堤外两部分,西起11号坝,东至开柳路,北至黄河主槽,南至淤背区坡脚线,总面积约78.21hm2。场地内现有林则徐展览馆、黄河母亲像、林则徐像、毛主席视察黄河纪念碑、飞雁亭、镇河铁犀等历史人文资源,文化底蕴深厚。2004年柳园口景区被水利部授予第四批国家级水利风景区,是集自然景观、人文景观、工程景观于一体的综合性景区。

3 模型构建

3.1 生态系统划分

土地覆被变化影响着生态系统的结构与功能,进而影响生态系统价值的变化[18]。采用生态学通用的土地覆被划分生态系统的方法进行生态系统划分,将研究区域的Landsat8OLI_TIRS 卫星数字产品数据载入ENVI软件,并对数据进行波段合成和监督分类计算,结合人工矫正生成研究区土地覆被数据,进而进行生态系统划分,得出研究区域5种生态系统空间分布数据并计算5种生态系统的面积,如表1所示。

表1 研究区生态系统面积统计

3.2 生态系统生产总值核算指标体系与方法

参考已有的研究成果,将研究区域生态系统生产总值核算指标设置为物质供给、调节服务和文化服务三大类[2,6,10]。

3.2.1物质供给

研究区提供的物质供给主要包括农业产品、林业产品和水资源,采用市场价值法,其核算公式为

(1)

式中:Vp为生态系统提供的物质供给产品总价值;EPi为第i类物质生态产品的产量;Pi为第i类物质生态产品的价格。

研究区小麦产量为景区提供的24.3t/a,小麦单价为《开封市统计年鉴2022》公布的3.203元/kg,原木年产量为景区提供的3789m3/a,原木交易价格为450元/m3,水价采用黄河水利委员会公布的河南省生态补水价格0.14元/m3,生态水量为12600m3,其中生态水量计算公式为

W=AHX

(2)

式中:W为生态水量;A为水域面积;H为多年平均水位线至水底深度;X为比例系数。

3.2.2调节服务

根据数据的可获取性和核算的难易程度,并结合研究区的生态系统特征和生态产品类型,将调节服务的核算指标设置为水源涵养、固碳、释氧和气候调节。

3.2.2.1水源涵养

采用水量平衡方程评估水源涵养量,其核算公式为

(3)

式中:Qwr为水源涵养总量,m3/a;Ai为第i种生态系统的面积,m2;Ri为第i种生态系统的年产流降水量, mm/a;Si为第i种生态系统的地表径流量,mm/a;ECi为第i种生态系统的年蒸发量,mm/a;n为生态系统的数量。

根据河南省水利厅《河南省水资源公报2022》,开封地区的年产流降水量为640mm/a;森林、农田、草地、湿地、城镇生态系统的地表径流量等于年产流降水量与地表径流系数的乘积,根据GB50014—2021《室外排水设计标准》,其地表径流系数分别为0.1048、0.15、0.2、1、0.45;各生态系统年蒸发量设为开封地区多年平均蒸发量400mm/a;水库单位库容的工程造价及维护成本为7元/m3[19]。

水源涵养价值主要表现在蓄水保水的经济价值。运用影子工程法,即模拟建设蓄水量与生态系统水源涵养量相当的水利设施,以建设该水利设施所需要的成本核算水源涵养价值,则水源涵养价值量核算公式为

Vwr=QwrCwe

(4)

式中:Vwr为水源涵养价值,元/a;Qwr为核算区内总的水源涵养量,m3/a;Cwe为水资源交易市场价格,元/m3,当交易市场未建立时,以水库建设的工程及维护成本或水资源影子价格替代。

3.2.2.2固碳

采用固碳速率法核算研究区的固碳量,计算公式为

(5)

式中:Q为固碳量;M1为C 转化为 CO2的系数(取值为44/12≈3.66);SCSRi为第i类生态系统的固碳速率;SWi为第i类生态系统面积;n为生态系统总数。

运用市场价值法核算固碳服务价值量VCF:

VCF=QPCO2

(6)

式中PCO2为二氧化碳价格。

研究区域森林、农田、草地、湿地和城镇生态系统的面积见表1;湿地、草地土壤、森林(及灌丛)土壤、森林(及灌丛)植被固碳速率分别为56.67、0.02、0.73、1.12 t/(hm2·a)[6];碳价格来自全国碳排放交易市场,为58元/t。

3.2.2.3释氧

选用释氧量作为生态系统释氧功能的核算指标。根据光合作用化学方程式可知,植物每吸收1mol的二氧化碳,就会释放1mol氧气。净生态系统生产力NEP(net ecosystem productivity)可由初级生产力NPP(net primary productivity)减去异氧呼吸消耗,或根据NPP与NEP的相关转换系数获得,然后测算出生态系统释放氧气的质量:

Qop=M2QCO2

(7)

式中:Qop为生态系统释氧量;M2为CO2转化为O2的系数(取值32/44≈0.727);QCO2为生态系统固碳量,t/a。

采用市场价值法(工业制氧法)核算生态系统提供氧气的价值,其核算公式为

Vop=QopCO

(8)

式中:Vop为生态系统释氧价值;CO为工业制氧价格。

根据式(4)核算出研究区域的固碳量为799.49t,开封市统计局《开封市统计年鉴2022》,则工业制氧价格为1100元/t。

3.2.2.4气候调节

评估方法采用替代成本法:

(9)

式中:J为吸收的大气热量;ρc为空气的比热容;V为生态系统内空气的体积,m3;ΔTi为第i天生态系统内外实测温差,℃;D为年内日最高温度超过26℃的总天数。

生态系统体积计算公式为

Vi=AiHi

(10)

式中:Vi为第i种生态系统的体积,m3;Hi为第i种生态系统的高度,m。

每种生态系统的面积如表1所示,研究区域森林、农田、草地、湿地生态系统的高度分别为5、0.5、0.2、0.4m;内外温差分别为2.02、0.36、0.02、0.84℃;体积分别为2016000、16200、64260、12600m3;根据中国气象数据网(http://data.cma.cn/),2022年,开封地区温度高于26℃且需要空调制冷做功的天数为60。

3.2.3文化服务

水利风景区承担了旅游观光、科普教育、文化活动、餐饮等服务,而已有的GEP文化服务价值核算方法已无法准确评价水利风景区的文化效益。根据SL471—2010《水利风景区规划编制导则》和水利部《关于推动水利风景区高质量发展的指导意见》中对水利风景区的功能定位和提供的相关文化服务,将文化服务价值核算指标设置为旅游观光、科普教育、文化活动、餐饮服务和土地溢价,并补充构建了适用于水利风景区这一特定生态单元的文化服务价值核算公式。

3.2.3.1旅游观光

评估方法采用机会成本法:

VV=THVSAH=TNVAHVSAH

(11)

式中:VV为休闲观光总价值;THV为休闲观光总人数;SAH为当地单位时间人均工资;TNV为休闲观光总人数;AHV为平均观光时间。研究区域的休闲观光总人次以景区管理机构提供的数据为准,因为2020—2022年受疫情影响,采用景区正常经营年段2019年的统计数据进行计算,休闲观光总人次为38.5万人,开封地区人均工资为33.11元/h[20]。

3.2.3.2科普教育

评估方法采用机会成本法:

VPS=IT+APC+MT

(12)

式中:VPS为科普教育的总价值;IT为参观科普场馆的门票收入;APC为文化周边产品创造的增加值;MT为利用参观科普场馆的时间去工作的机会成本,即如果游客不到景区的科普场馆参观,而是将这些时间用于去工作所获得的潜在收益。

根据景区管理机构提供的数据,因为2020—2022年受疫情影响,采取景区正常经营年段2019年的统计数据进行计算。2019年景区科普场馆参观总人次为25.02万人,文化周边产品的销售收入为2252250元,文化周边产品成本为1126125元。

3.2.3.3文化活动

评估方法采用机会成本法和成本收益法:

Egt=Igt-Cgt=(Tgt+Pgt+Hgt+Agt+Bgt)-

(C1gt+C2gt+C3gt+C4gt)

(13)

其中

Tgt=Ngtp

式中:Egt为文化活动服务价值;Igt为举办品牌赛事的收益;Cgt为成本;Tgt为门票收入;Ngt为游客人数;p为平均门票价格;Pgt为周边产品收入;Hgt为酒店、饭馆的收入增长;Agt为广告代言;Bgt为赛事品牌价值增长;C1gt为劳动者报酬;C2gt为固定资产折旧;C3gt为生产税净额;C4gt为资本正常回报。

根据景区管理机构提供的数据,2019年该景区文化活动吸引的游客人数为8万人,周边产品收入96万元,酒店及饭馆收入增长280万元,广告代言收入4.8万元。

3.2.3.4餐饮服务

评估方法采用成本收益法:

VRE=NREPA-CM=NREPA-RRE-SE-PRE-PM

(14)

式中:VRE为餐饮服务价值;NRE为餐饮场所年接待人数;PA为人均餐饮消费价格;CM为经营成本;RRE为餐饮场所租赁成本;SE为劳动者报酬;PRE为餐饮场所采购成本;PM为年维护成本。

根据景区管理机构提供的数据,该水利风景区2019年餐饮接待人数为23.1万人,人均消费价格为30元/人,经营成本为589万元。

3.2.3.5土地溢价

估算方法采用市场价值法[21]:

VAL=AFPFRAF

(15)

式中:VAL为土地溢价;AF为房产面积;PF为研究区上一年单位面积房产单价;RAF为房产溢价系数。其中研究区域溢价范围内的房产面积为57100m3,房产单价为1100元/m2,溢价系数为0.12。

4 结果与分析

经核算,柳园口水利风景区生态系统生产总值为5938.46万元,物质产品提供的价值为178.87万元,占比为3%;调节服务价值为736.51万元,占比为12%,文化服务价值为5023.08万元,占比为85%,其次是调节服务和物质产品供给,占比分别为12%和3%。

4.1 物质供给

柳园口水利风景区物质供给主要由农田、森林、湿地3种生态系统提供,林产品占比最高,为2.88%,这主要是因为柳园口水利风景区林地面积占比较大,其中乔木林地多为原生林,林相较好,灌木林地多为花灌木,兼具生态经济和观赏价值。该区域内水域面积不大,因此水资源价值量最低。

4.2 调节服务

通过对柳园口水利风景区进行生态系统生产总值核算,其调节服务价值见表2,其空间分布数据见图1。其中气候调节价值量最大,这是由于景区内森林、草地、农田生态系统面积较大,各类生态系统与景区外的平均温差最高可达2.02℃,气候调节作用十分明显;其次是水源涵养价值,这是因为该区域多年平均降水量为640mm,多年平均蒸发量为400mm,各生态系统截留的降水量较少,遂导致水源涵养量较少;由于工业制氧和碳交易的价格较低(分别为1100元/t和58元/t),固碳和释放氧气的价值量占GEP总价值的比重不足1%。

表2 柳园口水利风景区生态系统生产总值核算结果

4.3 文化服务

柳园口水利风景区文化服务价值中旅游观光价值量占比最高,这是由于柳园口水利风景区紧靠黄河,交通便利,拥有丰富的森林、草地、湿地,为游客户外休闲活动提供了高质量的休憩空间,且景区内的林则徐展览馆、黄河母亲像等具有重要的观赏价值,是游客了解黄河文化的重要途径。文化活动和科普教育价值量说明景区内举办的优质科普教育及文化活动能够吸引大量游客前往,通过举办品牌赛事、开发文创产品、经营餐饮服务可以显著提高景区内经营性场所的收益。土地溢价价值量说明水利风景区对于促进景区周边土地的升值也有一定的影响。

4.4 不同区域单位面积生态系统生产总值对比

根据已有的关于河南省信阳市[22]、浙江省丽水市[8]、河南省怒江州[23]和全国陆地生态系统生产总值的研究成果构建不同区域单位面积生态系统生产总值统计表,见表3。由表3可知,柳园口水利风景区单位面积生态系统生产总值的价值量最高,明显高于全国水平,是全国平均值的10倍,表明柳园口水利风景区蕴含的生态服务价值较高,生态涵养功能较为重要。

表3 不同区域单位面积生态系统生产总值

5 结 论

a.以往对生态系统生产总值的相关研究多是基于宏观的省域、市域、县域等空间领域,本文以柳园口水利风景区为例,构建了核算体系,探索了适用于水利风景区这一特定区域内的生态系统生产总值核算方法,选取的指标均具有可量化的特征,填补了微观尺度生态系统生产总值核算研究的空白,可以为全国范围内其他水利风景区及类似空间尺度的景区、公园生态产品价值核算提供一定的参考。

b.对生态系统文化服务价值核算的指标体系进行了细化、总结和扩充。长期以来因为文化服务的非物质性,没有确定的市场价值,难以进行量化比较。已有的对于文化服务价值的核算方法也是基于旅行价值法,但其无法准确评估文化服务价值。本文运用机会成本法、市场价值法和成本收益法等,对水利风景区承担的旅游观光、科普教育、文化活动、餐饮服务和土地溢价进行核算,虽然价值转换方法存在一定的争议,但也对水利风景区承担的文化服务价值进行了系统的评估,具备一定的探索和应用意义。

c.对水利风景区进行生态系统生产总值核算促进了水利风景区的效益评估及可持续发展。长期以来,水利风景区面临着坐拥“绿水青山”难换“金山银山”的窘境,加之部分水利风景区财政资金投入和可持续造血能力不足,制约了水利风景区的高质量发展。探索水利风景区这一特定地域单元的生态产品评估,对于后期水利风景区的经营开发、信贷担保、权益交易、生态补偿等具有重要意义,可增强水利风景区的自身造血能力,促进景区的良性发展。