生态补偿标准测算模型及其应用

徐绮阳，王永瑜，杨燕燕

（兰州财经大学 统计学院，兰州 730020）

0 引言

生态补偿机制即以保护生态环境为宗旨，基于生态价值、生态保护投入成本等，综合运用政策和市场机制，调节相关参与者生态保护和经济发展利益分配关系的制度安排[1,2]。其作为协调生态保护与经济发展关系、促进生态环境质量改善的长效保护机制，已成为国内外研究的热点。确定生态补偿标准的方法有生态保护直接投入成本法和机会成本法[3,4]、环境污染治理与生态破坏恢复成本法[5]、生态价值核算方法[6,7]等基于生态经济理论的方法，以及能值法[8]、生态足迹法[9]等基于生态学理论的测算方法，而涉及生态服务功能较全面的是生态价值核算方法。该方法较具代表性的是Costanza 等（1997）[10]构建的生态价值评估模型，被该领域学者普遍认可和使用[11,12]。谢高地等（2008）[13]认为该模型低估或忽略了某些服务价值因而不能直接应用于中国，并结合专家知识及问卷调查等对当量因子进行空间修正，构建了更符合中国实际的生态系统服务价值当量因子表，已被广泛应用于省域和市域[14]、流域[15]、重点生态功能区[16]等尺度的生态价值评估和生态补偿研究。

虽然基于生态价值核算的生态补偿标准研究已取得了丰富的成果，但仍存在计量范围界定模糊、当量因子表使用版本陈旧、经济活动负面影响及实际补偿能力等因素被忽略的不足。鉴于此，本文基于生态价值核算理论与方法，依据国际通用标准《环境经济核算体系中心框架2012》（简称SEEA-2012）框架下最新颁布的“环境经济统计与生态统计体系”（简称SEEA-EA），首先，明确可纳入生态补偿范围的生态系统服务类型，参考谢高地等（2015）[17]最新版本的当量因子表，对当量因子和价值系数进行修正以评估生态系统服务价值；其次，测算社会经济活动对生态环境带来的负面影响，以进一步核算生态系统服务净价值；最后，结合区域社会发展阶段和地方财政补偿能力，对生态系统服务净价值的核算结果进行调整，以此构建完善的生态补偿标准测算模型。并以甘肃省的数据为例，运用该模型对甘肃省14 个市州的生态补偿标准进行测算，以期为区域生态补偿决策提供参考。

1 生态补偿理论框架

生态补偿的本质是既对生态环境保护者予以补偿，又对环境污染和生态破坏者予以惩罚和控制[18]，即生态补偿标准需基于生态损害者赔偿、受益者付费、保护者得到合理补偿的原则确定。结合该原则，基于生态价值核算的生态补偿理论框架如下页图1 所示。若某地区生态系统服务正向价值减去来源于资源消耗和环境污染的负向价值的结果为正，即生态系统服务净价值＞0，则该地区属于生态输出区，应获得生态补偿资金（图1中的地区A，即受偿方）；相反，若某地区生态系统服务正向价值减去其负向价值的结果为负，即生态系统服务净价值＜0，则该地区属于生态输入区，应支付生态补偿资金（图1中的地区B，即支付方）。

实践中，通常采取政府主导与市场机制相结合的综合补偿模式。在政策方面，运用现金补偿（例如纵向和横向转移支付及其他资金筹集方式）和非现金补偿（例如产业转移、共建园区等多元化的补偿模式[1]）来提高生态输出区生态环境保护的积极性，同时强化生态输入区的污染防控与治理能力，进而提高生态系统服务的可持续供应能力。在市场方面，构建完善的生态产品价格体系，加快排放权、排污权交易制度建设，并探索受偿方与支付方之间自愿协商等补偿方式，有效解决区域间及区域内生态保护与经济发展的矛盾，使生态利益相关者的获益与受损尽量达到平衡[2]。

2 生态补偿标准测算模型

2.1 生态价值核算

2.1.1 生态系统服务正向价值核算

（1）生态系统服务计量范围的界定

本文参考谢高地等（2015）[17]最新版本的单位面积价值当量因子表，对生态系统服务计量范围进行讨论。依据SEEA-EA 对生态系统服务概念和计量范围的描述，概念化的生态系统服务即“最终生态系统服务”，计量范围包括供应服务、调节服务和文化服务。诸如维持养分循环、土壤保持等支持服务属于生态系统内部和生态系统之间的流量，即生成最终生态系统服务的中间投入，已体现在最终生态系统服务转化为人类收益的流量中；生物多样性一般被视为生态系统的特征而非被人类生产生活所利用的最终生态系统服务。因此在对生态系统服务价值进行评估时，理论上应排除上述三种服务类型以避免重复计算。

此外，为提高生态补偿标准的准确性和可行性，需进一步明确可纳入生态补偿范围的生态系统服务类型。在生态系统服务中，食物生产、原材料生产、水资源供给等供给服务，以及美学景观等文化服务，已经以市场价值的形式包含在生态产品或旅游景点的收益中，即已转化为地区生产总值，若将以上生态系统服务全部纳入生态补偿计量范围，则无论是在人们的支付意愿方面还是实际支付能力方面都难以实现，因此应基于生态系统服务的非市场价值，即调节服务价值来确定生态补偿标准。

基于以上对计量范围的讨论，理论上可纳入生态补偿范围的生态系统服务类型包括气体调节、气候调节、净化环境和水文调节服务。本文研究案例中选取的甘肃省是全国水土流失治理和防沙治沙的重点区域之一，基于生态环境保护的目的，对其土壤保持服务的价值评估不容忽视，因此本文特别地将其记录为由土壤保持提供的调节服务。从核算角度来说不可避免地会出现一定程度的重复计算，由此得到的研究区生态补偿标准将大于其实际值，在实践中，可将其作为研究区生态补偿标准的上限参考值，将剔除土壤保持服务所测算的生态补偿标准作为下限值，最后通过受偿方与支付方自愿协商的方式在上、下限范围内确定合理的生态补偿标准。可纳入生态补偿范围的生态系统服务类型具体见表1。

表1 可纳入生态补偿范围的生态系统服务类型

（2）当量因子和价值系数的修正

生态系统服务价值存在空间异质性，为使计算结果更接近研究区域的实际，需要对基于全国尺度的生态系统服务价值当量因子进行空间修正。本文参照徐丽芬等（2012）[19]以农田为基准的地区修正方法，用研究区域与全国农田单位面积粮食产量的比值对当量因子进行空间修正。

谢高地等（2015）[17]将农田生态系统单位面积粮食生产的净利润作为一个标准当量因子的价值量，其中，农田生态系统粮食生产价值依据我国三大主要粮食作物，即稻谷、小麦、玉米的播种面积和单位面积平均净利润进行测算。本文参考该方法，根据研究区域主要粮食作物的实际情况对价值系数进行空间修正，同时考虑到每年粮食作物的播种面积和价格会因自然条件、市场因素等产生一定波动，因此引入农产品生产价格指数对各年份价值量作进一步调整，最终以研究期粮食净利润的年平均值作为标准当量因子的价值量，即标准价值系数。

最终经当量因子和价值系数修正后，生态系统服务正向价值核算公式如下：

其中，Eij为第i类土地利用类型第j项生态服务功能修正后的当量因子；Q为研究区域某研究期内平均每年单位面积粮食产量（千克/公顷）；Q0为全国该研究期内平均每年单位面积粮食产量（千克/公顷）；E0ij为第i类土地利用类型第j项生态服务功能全国尺度的当量因子；D为研究区域1 个标准当量因子的价值，即标准价值系数（元/公顷），本文所选研究区域的三大主要粮食作物为小麦、玉米和薯类；Stw、Stc和Stt分别表示第t年研究区域小麦、玉米和薯类的播种面积在总播种面积中的占比（%）；和Ftt分别表示第t年全国小麦、玉米和薯类的单位面积平均净利润（元/公顷）；rt为以研究期期初年份为基年的第t年农产品生产价格指数，本文以2010 年为基年，n=12；VCij为研究区域第i类生态系统第j类生态服务功能的价值系数；V1为可纳入生态补偿范围的生态系统服务正向价值（亿元）；Ai为研究区域第i类生态系统面积（公顷）；a为该区域生态系统种类数；b为可纳入生态补偿范围的生态系统服务类型数。

2.1.2 生态系统服务负向价值核算

根据以上方法核算的生态系统服务正向价值仅为生态补偿的理论上限值[3]，确定具体补偿标准还需考虑社会经济活动对生态环境造成的负面影响[20]。生态系统服务负向价值主要来源于环境污染、资源消耗等，具体表现为大气污染、水污染、土壤污染、资源消耗等方面的防治费用或成本。考虑到生态系统服务负向价值主要由人类活动导致，本文选取的负向价值指标主要来源于农田生态系统和城市生态系统。参考刘利花和杨彬如（2019）[20]对中国省域耕地生态补偿研究的结果，在农田生态系统服务的5 个部分的负向价值中，化肥和农业耗水产生的负向价值占较大比重；而在城市生态系统中，负向价值主要来源于“三废”污染、耗水等。结合相关研究[20,21]，本文最终选取废水（工业废水、生活污水）排放负向价值、废气排放负向价值、固体废物排放负向价值、化肥流失负向价值、水资源消耗负向价值作为核算指标，采用功能价值法和替代成本法对生态系统服务负向价值进行核算，核算公式如下：

其中，V2为生态系统服务负向价值（亿元）；C1为废水排放负向价值（亿元），q11为工业废水排放量（吨），p11为工业废水处理费（元/吨），q12为生活污水排放量（吨），p12为生活污水处理费（元/吨）；C2为废气排放负向价值（亿元），q2为废气排放量（立方米），p2为废气处理费（元/立方米）；C3为固体废物排放负向价值（亿元），q3为固体废物排放量（吨），p3为固体废物处理费（元/吨）；C4为化肥流失负向价值（亿元），U为化肥使用量（吨），r为化肥利用率，取值为36.04%[20]，S为化肥价格（元/吨）；C5为水资源消耗负向价值（亿元），Qw为总耗水量（立方米），Cw为水资源价格，用水库蓄水成本替代，取值为1.17元/立方米[20]。

2.1.3 生态系统服务净价值核算

基于以上生态系统服务正向价值和负向价值的核算结果，进一步核算生态系统服务净价值。核算公式如下：

其中，V为生态系统服务净价值（亿元），V1为应纳入生态补偿范围的生态系统服务正向价值（亿元），V2为来源于环境污染和资源消耗的生态系统服务负向价值（亿元）。

2.2 基于生态价值核算的生态补偿标准测算模型

上述生态系统服务净价值核算结果为生态补偿理论值，为构建具有较强可行性的生态补偿标准测算模型，还需考虑以下因素：一方面，在生态系统服务正向价值中，各类调节服务，例如气体调节、气候调节等无实际交易市场，其价值较难获得人们的普遍认可，从而会影响生态系统服务需求方的支付意愿，而该支付意愿与社会发展阶段有关[22]；另一方面，若直接将上述生态系统服务净价值核算结果作为生态补偿额，则在实际中很可能超出地方财政支付能力。结合以上分析及相关研究成果[6,7]，本文从区域社会发展阶段和地方财政补偿能力两个方面考虑，引入生态补偿系数对生态系统服务净价值做进一步调整，使调整后的生态补偿标准更接近人们的支付意愿和地方补偿能力。

（1）社会发展阶段系数

人们对生态系统服务价值的认知和支付意愿会随着社会发展阶段的演进而变化，该变化过程类似皮尔（R.Pearl）生长曲线，因此可用该曲线模型的简化形式来进行模拟，用恩格尔系数的转换形式衡量区域社会发展阶段[22]。社会发展阶段系数的计算公式如下：

其中，Li为i区域的社会发展阶段系数，Eni为i区域的恩格尔系数。

（2）地方财政补偿能力指数

除受人们的认知和支付意愿影响外，生态补偿标准还受地方政府实际补偿能力的影响，用各区域人均GDP 与整个区域人均GDP 的比值衡量地方财政补偿能力[20]。地方财政补偿能力指数的计算公式如下：

其中，Bi为i区域的地方财政补偿能力指数，gdpi为i区域的人均GDP（元），gdp为整个区域的人均GDP（元）。

（3）生态补偿系数

结合区域社会发展阶段和地方财政补偿能力，构建生态补偿系数如下：

其中，Ri为i区域的生态补偿系数，Li为i区域的社会发展阶段系数，Bi为i区域的地方财政补偿能力指数。

最终，经生态补偿系数调整后的生态补偿标准测算模型如下：

其中，CSi为i区域的生态补偿标准（元/公顷），VNi为i区域的单位面积生态系统服务净价值（元/公顷），Ri为i区域的生态补偿系数。

3 实例应用

3.1 样本选取与数据来源

本文选取甘肃省14个市州作为案例研究对象并进行测算分析。相关数据主要包括土地利用、社会经济、资源环境数据等。其中，土地利用数据来源于甘肃省第三次全国土地调查2021 年国土变更调查数据；社会经济数据来源于2022 年全国、甘肃省和各市州的统计年鉴，以及《全国农产品成本收益资料汇编》；资源环境数据来源于甘肃省自然资源厅2022 年自然资源公报、甘肃省生态环境厅2022 年生态环境状况公报、甘肃省水利厅2022 年水资源公报等，其他数据来源于相关文献资料。

3.2 生态系统服务净价值核算结果与分析

3.2.1 甘肃省各市州生态系统服务正向价值

根据式（1）至式（4），得到2021 年甘肃省各市州可纳入生态补偿范围的生态系统服务正向价值核算结果（见表2）。基于前文有关计量范围的讨论，正向价值由气体调节、气候调节、净化环境、水文调节和土壤保持5个部分的调节服务价值构成。

表2 2021年甘肃省各市州可纳入补偿范围的生态系统服务正向价值（单位：亿元）

如表2 所示，正向价值排在前3 位的市州分别为酒泉市、甘南州和张掖市，排在后3位的市州分别为金昌市、临夏州和嘉峪关市，值最大的酒泉市的生态系统服务正向价值为1115.46 亿元，值最小的嘉峪关市仅为12.97 亿元，前者约为后者的86 倍，说明甘肃省生态系统服务空间分布差异较大，这也直接决定了甘肃省区域生态补偿的空间差异性。

3.2.2 甘肃省各市州生态系统服务负向价值

根据式（5）至式（10），得到2021年甘肃省各市州生态系统服务负向价值核算结果（见表3）。如表3 所示，2021年甘肃省各市州生态系统服务负向价值排在前3 位的市州分别为嘉峪关市、兰州市和白银市，排在后3 位的市州分别为陇南市、临夏州和甘南州，值最大的嘉峪关市约为值最小的甘南州的117倍。通过比较5个部分的负向价值可以看出，甘肃省各市州生态系统服务负向价值的主要来源为废气排放和水资源消耗，二者之和占生态系统服务总负向价值的比重范围为47.26%（金昌市）至98.90%（嘉峪关市），二者之和所占比重排在前3 位的市州分别为嘉峪关市、兰州市和定西市。

3.2.3 甘肃省各市州生态系统服务净价值

根据式（11）和表2、表3 的核算结果，得到2021 年甘肃省各市州生态系统服务净价值（见下页图2）。生态系统服务净价值排在前3 位的市州分别为酒泉市（1050.44亿元）、甘南州（635.03亿元）和张掖市（396.19亿元），排在后3 位的市州分别为金昌市（-75.49 亿元）、兰州市（-156.29 亿元）和嘉峪关市（-368.44 亿元）。生态系统服务净价值与GDP 比值的范围为-1.13（嘉峪关市）至2.76（甘南州），比值最高的3个市州分别是甘南州（2.76）、酒泉市（1.38）和陇南市（0.77），比值最低的3 个市州分别是兰州市（-0.05）、金昌市（-0.18）和嘉峪关市（-1.13）。根据核算结果可知，作为国家重点生态功能区和甘肃省限制开发区域的甘南州、酒泉市、陇南市、张掖市等，其生态系统服务净价值相对大于其社会经济价值；而作为甘肃省重点开发区域的兰州市、金昌市、嘉峪关市等，由于具备社会经济发展水平高、人口密集等特点，因此其生态系统服务净价值相对于社会经济价值高度稀缺。

图2 2021年甘肃省各市州生态系统服务净价值及与其GDP的比值

3.3 生态补偿标准测算结果与分析

3.3.1 各市州具体生态补偿标准

根据式（12）和式（13）计算得到各市州社会发展阶段系数和地方财政补偿能力指数，并依据式（14）和式（15）进一步计算各市州的生态补偿系数和生态补偿标准（见表4）。如表4所示，2021年甘肃省各市州具体生态补偿标准的范围为-37268.07 元/公顷（嘉峪关市）至682.57 元/公顷（甘南州）。根据各市州土地利用面积和生态补偿标准可进一步得到各市州的具体生态补偿额，2021 年甘肃省各市州生态补偿额范围为-45.62亿元（嘉峪关市）至90.77亿元（酒泉市）。

通过ArcGIS 10.2软件对生态补偿标准的空间分布特征进行可视化处理，结果见图3。由图3可知，应获取生态补偿的11 个市州按补偿标准从高到低依次为甘南州、张掖市、酒泉市、庆阳市等，需支付生态补偿的3个市州按支付标准从高到低依次为嘉峪关市、金昌市和兰州市。与以往研究[21]相比，该测算结果更符合客观实际，较好地验证了该模型的科学性和可行性。在具体实施过程中，对于受偿方应确保补偿资金充足以弥补区域生态保护成本，增强生态保护的积极性和环境资源的可持续性；对于支付方需加大对其支付情况的监管力度，以确保达到应支付的标准。

3.3.2 各市州生态补偿优先级

根据上文构建的生态补偿理论框架，在生态补偿标准确定后，由中央及地方政府采取纵向和横向转移支付、生态奖惩等行政手段对其进行合理分配，进而确定各区域获取生态补偿的先后次序成为合理分配补偿额亟须解决的首要问题[6]。针对不同区域生态补偿迫切度的量化问题，王女杰等（2010）[6]提出了生态补偿优先级（Ecological Compensation Priority Sequence,简称ECPS）的概念，认为生态补偿的迫切度与经济发展水平密切相关，因此依据不同区域的GDP 水平确定生态补偿优先级是最为直接的方法，并据此提出生态补偿优先级指数，该指数已被广泛应用于省域和市域、主体功能区等不同尺度的生态补偿次序研究，计算公式为：

其中，ECPS为生态补偿优先级指数；V1N为单位面积生态系统服务非市场价值，即上文中可纳入生态补偿范围的单位面积生态系统服务正向价值（元/公顷）；gdpN为单位面积地区生产总值（元/公顷）。若区域的ECPS较大，则应优先获得生态补偿资金；若ECPS较小，则应率先支付生态补偿资金[6]。

根据式（16）计算生态补偿优先级指数，并利用自然间断点分级法得到2021年甘肃省各市州ECPS的空间分异图（见图4），其中研究区域的ECPS从低到高可划分为5个等级：一级（0.0300～0.0400）、二级（0.0401～0.2200）、三级（0.2201～0.5600）、四 级（0.5601～1.4600）、五 级（1.4601～2.7800）。如图4所示，嘉峪关市和兰州市生态补偿优先级指数较小，分别为0.0397和0.0400，应率先支付生态补偿；甘南州的生态补偿优先级指数最大，为2.7746，然后是酒泉市、张掖市和陇南市，分别为1.4624、0.8463和0.8173，应优先获取生态补偿。根据测算结果可知，生态资源大市通常也为优先获得生态补偿的大市，经济大市通常也为率先支付生态补偿的大市。

图4 2021年甘肃省各市州生态补偿优先级

4 结论

本文基于SEEA-EA明确可纳入生态补偿范围的生态系统服务类型，在核算生态系统服务净价值的基础上，构建了完善的生态补偿标准测算模型，以甘肃省的数据为例，测算了2021 年甘肃省14 个市州的具体生态补偿标准。主要结论如下：

（1）综合考虑可纳入生态补偿范围的生态系统服务类型、环境污染和资源消耗负面影响、区域社会发展阶段和地方财政补偿能力等因素，以此构建的生态补偿标准测算模型更符合客观实际。

（2）理论上可纳入生态补偿范围的生态系统服务包括气体调节、气候调节、净化环境和水文调节。2021年甘肃省生态系统服务正向价值排在前3 位的市州分别为酒泉市、甘南州和张掖市，省内生态系统服务存在较大空间分布差异；由环境污染和资源消耗导致的生态系统服务负向价值较高的市州为嘉峪关市、兰州市、白银市等，各市州负向价值主要来源于废气排放和水资源消耗；生态系统服务净价值排名靠前的市州为酒泉市、甘南州、张掖市等。

（3）引入社会发展阶段系数和地方补偿能力指数对生态系统服务净价值核算结果进行调整，以此得到更具可行性的生态补偿标准。2021年甘肃省应获取生态补偿的区域为甘南州等11 个市州，需支付生态补偿的区域为嘉峪关市等3 个市州。嘉峪关市和兰州市的生态补偿优先级指数较小，应率先支付生态补偿；甘南州、酒泉市、张掖市等的生态补偿优先级指数较大，应优先获得生态补偿。