湿地补水生态补偿标准量化研究——以向海湿地为例

金春久

（1.吉林大学环境与资源学院，吉林长春130012；2.松辽流域水资源保护局，吉林长春130021）

湿地补水生态补偿标准量化研究
——以向海湿地为例

金春久1，2

（1.吉林大学环境与资源学院，吉林长春130012；2.松辽流域水资源保护局，吉林长春130021）

运用成本损失法和费用分析法，对湿地补水带来的工、农业生产方面的损失进行了量化研究，结合受影响地区缺水率的变化建立了湿地生态补偿标准量化模型和补偿资金分担与分配模型，并以向海湿地的生态补水为例进行了模型验证.研究结果表明：75%降水保证率年份满足向海湿地适宜生态需水的补偿标准为6 000万元，向海自然保护区应补偿灌区管理局290万元、灌区农民5 710万元；95%降水保证率年份补偿标准为2 600万元，向海自然保护区应补偿灌区管理局150万元、灌区农民2 450万元.湿地补水生态补偿标准核算考虑了补水对工业和农业生产的影响，而向海湿地补水实例验证了从供水费用上升、农产品产量和质量等损失核算生态补偿标准，补偿资金额度较为合理，生态补偿标准模型具有一定的推广应用价值.

向海湿地；机会成本；生态补偿标准；量化研究

湿地作为地球上重要而独特的生态系统，其生态功能多样性等对维持周边地区的生态平衡具有重要意义.近年来，由于自然因素和人为因素的共同影响，湿地缺水情况日趋严重，湿地生态功能严重退化甚至丧失，补水成为修复湿地生态系统的重要手段.湿地补水多需要转移流域内或流域外生产用水，这不可避免地对供水区经济社会发展产生一定的影响，湿地补水过程中用水主体的利益关系平衡成为湿地补水的主要制约因素，由此，湿地补水生态补偿成为社会各界广泛关注的难点问题.

早在19世纪70年代美国麻省马萨诸塞大学的Larson和Mazzarse就提出了湿地开发补偿许可证的湿地快速评价模型［1－2］；2001年，Mark Mittag，P.E.和Kim Parker Brown研究了河流的淡水补偿问题，指出生态补偿的额度应该依据湿地生态系统的价值进行确定［3］.哥斯达黎加在1995年实施了湿地环境服务支付项目，通过环境付费的方式实现生态补偿.国内也有许多学者对此进行了相关研究，主要集中在分析生态补偿理论的基础上，以具体湿地为例探讨湿地生态补偿机制的建立［4－7］，研究了生态补偿主体、补偿对象、补偿标准、补偿模式等［8－9］，并主张通过专门立法确立湿地生态补偿制度［10－11］，从而协调湿地补偿主体与补偿客体之间的生态及经济利益关系.这些研究对湿地生态补偿机制的建立提供了重要的科学支撑.但是，这些研究主要侧重于湿地资源开发利用中的生态补偿问题，专门针对湿地补水生态补偿标准的研究较少.王宪恩等（2012）从湿地补水及影响范围出发构建了湿地补水生态补偿框架和湿地补水生态补偿保障机制，对湿地补水生态补偿标准核算做了定性的描述［12］；张赶年（2013）针对白洋淀湿地特别枯水年的生态补水问题，运用收入损失法、市场价值法、影子工程法等从农业经济损失和湿地补水生态效益出发，确定了湿地补水生态补偿标准［13］，但是从湿地生态服务功能价值视角的生态补偿标准通常被认为因补偿标准过高而缺乏实践应用性.基于此，本文在生态补偿基本理论的基础上，建立了湿地生态补偿标准的量化模型，并以向海湿地引洮入向生态补水工程为例进行了模型验证，研究探讨了湿地补水过程中的利益平衡关系.

1 湿地生态补偿标准量化模型的构建

资料显示，生态补偿标准的计算方法很多，均侧重不同的视角和模式.本文从湿地补水造成的经济损失出发，采用成本损失法和费用分析法相结合的方法，遵循全面性、公平性及可操作性的原则，建立湿地补水生态补偿标准的量化模型.考虑湿地补水对工、农业生产的不同影响［14］，从工业和农业两个方面分别进行核算.

1.1 生态补水对下游地区工业影响的标准测算

水资源供应不足时，湿地生态补水可能会影响到供水区工业生产，因此通过研究引水口下游地区工业用水与工业产值的变化来计算补水后的工业损失.即：以下游地区的工业用水量为自变量，以单位工业用水创造的工业产值为因变量，进行回归分析获得反映二者关系的回归曲线，曲线与坐标轴之间的面积则表示在确定的工业用水量下该地区创造的工业产值.由此，可以核算湿地补水过程中影响工业用水而导致的工业损失，该过程可表示为

式中：PI为生态补水对下游地区工业影响的生态补偿标准；t1，t2分别为湿地引水前后下游地区的工业用水量；x为下游地区的工业用水量；F（x）为反映工业用水和单位工业用水创造工业产值的回归方程；G为下游地区工业产值的变化；σ为下游地区从受影响河流中取水占总工业用水的比例.

1.2 生态补水对下游地区农业影响的标准测算

农作物的收成变化可以直接反映出农业产值的变化，因此可将水量减少对农作物产量的影响作为切入点，核算补水对农业的影响.借助便于实施和管理的农作物产量模型，确定由于缺水造成的农作物减产量，根据农作物的单价，估算其价值的变化.目前，我国农业灌溉按照河水引水灌溉方式主要分为分散式灌溉和集中式灌溉两种，因此生态补水对农业的影响分两部分考虑.

1.2.1 对下游地区分散式灌溉的影响测算

利用农作物的缺水产量模型，通过系数σ进行修正，计算出生态补水对补水区下游分散式灌溉的影响.

式中：PA为生态补水对下游地区农业影响的生态补偿标准；Q是对该作物潜在产量的估计；β则表示由于水量减少带来的减产百分比；F表示考虑霜冻的影响；M为该种作物市场单价；σ为下游地区从受影响河流中取水占总农业用水的比例.

1.2.2 对下游地区集中式灌溉的影响测算

集中式灌溉的特点是灌区由灌区管理局统一管理，建立完善的河水灌溉工程，引用河水后供灌区农民灌溉使用.湿地补水对集中灌溉的影响不仅导致灌区农民的农业损失还降低了灌区管理局的效益，所以，湿地补水对集中式灌溉的影响包括灌区农民损失和灌区管理局损失两部分.

研究对灌区内农民生态补偿标准时，首先要确定灌区的缺水率，核算因湿地补水带来的灌区缺水导致的损失；再根据湿地补水后，灌区农民因缺水而导致的经济损失确定补偿标准，这种损失是灌区因采用地下水替代河水进行灌溉而造成的经济损失.其公式表示为：

式中：PP为生态补水对下游灌区内农民的生态补偿标准；PM为生态补水对下游灌区管理局的生态补偿标准；F1，F2分别为单位面积的水田利用地下水和河水的供水费用；A1，A2分别为地下水和河水灌溉条件下单位面积农作物产量；δ为调整系数；A0为农作物单位面积理论产量；M为农作物市场单价；M1，M2分别为农作物在地下水和河水灌溉条件下的单位市场价值；S为灌区内受影响的农田面积；ΔC为湿地引水后造成的缺水率变化，缺水率的变化可由灌区需水量和进入灌区的实际水量确定；E1，E2分别为管理局买、卖水的单位价格；R0为灌区计划用水量；R为引水后灌区的可用水量.

1.3 补偿资金的分担与分配模型

生态补偿的分担和分配模型是确定补偿资金由谁来出、出多少、如何分配的问题.在确定补偿资金在主体间的分担时，应以各补偿主体的取水量作为衡量标准，取水量越大，对下游造成的影响越大，该主体就需要付出更多的补偿资金.在此基础上，还需考虑各地区的发展水平对其分配结果进行修正.相同行为的前提下，经济发达地区理应支付更多的生态补偿金.补偿资金在补偿主体间的分担模型为：

式中：ri为补偿金分担率；Qi为上游第i个受益地区的取水量；Li为发展阶段系数，由皮尔曲线成长模型推导得出；En为恩格尔系数.

补偿资金在补偿客体间的分配模型可从损失视角进行核算，损失较大者获得的补偿额度较多，具体为：

式中：PA为灌区农民补偿金额；P0为单位面积灌溉受损金额；S″为灌区农民受损面积；Pi为基于各项（供水费用的上升、农作物减产、井口农作物减产及农产品质量下降）的补偿标准；S为灌区面积.

2 案例研究

2.1 研究区概况

向海自然保护区位于吉林省西部，地理位置为东经122°05′～122°35′，北纬44°50′～45°19′，属内陆湿地和水域生态系统类型的国家级自然保护区.近年来，受人类开发活动的影响［15］，向海湿地面积逐年减少，仅1988—2003年这16年间，湿地面积就减少了32.9km2，湿地上动、植物种类也日趋减少，向海生态湿地补水迫在眉睫.

向海湿地水源为霍林河、额木特河及洮儿河3条河流.霍林河来水多在上、中游被拦截，平、枯水年份在向海湿地境内多处于断流状态；额木特河为季节性河流，常年水量不足处于断流状态，只有水量较大年份洪水才能进入向海湿地；洮儿河河水水量较大，可以作为向海湿地生态补水的水源.白城市地下水资源较为丰富，洮儿河下游地区工业用水和分散式农业灌溉用水均直接利用地下水，洮儿河非洪水期主要为兴安盟灌区和洮儿河灌区供水.所以向海湿地补水生态补偿标准核算中，工业与分散式灌溉农业受到生态补水的影响可忽略不计，集中式灌溉农业受到的影响是唯一要考虑的因素.

2.2 湿地生态补偿量化标准模型的验证

2.2.1 生态补偿标准的核算

假设向海湿地在每年的5—9月进行补水，其中在75%降水保证率年份为了满足向海湿地适宜的生态需水量进行生态补水，生态需水量为1.91亿m3；而95%降水保证率年份为了满足向海湿地核心区的生态需水进行生态补水，最小生态需水量为1.09亿m3（一般的，降水保证率高于90%年份生产生活用水优于生态用水，但是为了保护向海湿地核心区的生态价值，考虑应满足核心区生态需水的最小生态需水量）.

在计算所需的数据中，由于2006年的降水量与75%降水保证率的降水量接近，2007年的降水量与95%降水保证率的降水量接近，因此在研究过程中相应地采用2006和2007年的有关数据来表征75%和95%降水保证率年份.其中，灌区计划用水量、不同水质下灌区收益的变化和灌区面积等资料均由灌区管理局提供；向海湿地引水口处（镇西站）的平均流量、从引水口至向海湿地中途的水量损失均来自各年度白城市水资源公报；向海湿地的引水量则根据多年平均来水量和湿地需水量求得.

通过计算，75%降水保证率年份，为了满足湿地生态补水的生态补偿标准为6 000万元，95%降水保证率年份生态补偿标准为2 600万元（见表1）.比较发现，两种情况下引水前下游灌区的缺水率是相同的，都为0，而引水后下游灌区的缺水率有所不同.75%降水保证率下缺水率变化为23.2%，95%降水保证率下综合缺水率变化为9.7%.这是因为95%降水保证率下汛期湿地的天然来水量基本能满足湿地核心区的需水量，仅在5月份和8月份为了维持向海湿地核心区的生态需水量需进行生态补水.2.2.2 生态补偿的分担与分配

表1 各引水时间段的缺水率变化及补偿情况

（1）在向海湿地引水的过程中，考虑到受益者只有向海自然保护区，故补偿金全部由其承担.从模型的角度考虑，向海自然保护区的分担系数为1，承担全部对灌区的补偿资金，具体见表2.

（2）在补偿对象方面，受影响的主要是灌区管理局和灌区内的农民，补偿金应按一定比例分配给管理局和农民.根据式（7）—（8）计算得出：75%降水保证率下灌区管理局应分配到290万元，农民应分配到5 710万元；95%降水保证率下灌区管理局应分配到150万元，农民应分配到2 450万元（见表3）.

表2 补偿金在补偿主体间的分担金额及分担比例

表3 补偿金在补偿对象间的分配金额及分配比例

在更为理想的条件下，假设农民个体拥有的耕地面积已知，则可计算出更为详细的分配系数.首先计算出各种情况下单位面积耕地应接受的单位补偿额度，然后结合已知的农民个体的耕地面积，即可确定每个农民应该接受的补偿资金.

3 结论

本文综合运用成本损失法和费用分析法建立了湿地补水生态补偿标准量化模型，模型分别考虑了生态补水过程中下游地区工、农业所受的影响，并将农业灌溉细化为集中式灌溉和分散式灌溉进行处理.案例验证结果显示，向海湿地选择在每年的5—9月进行生态补水，75%降水保证率年份湿地生态补水的补偿标准为6 000万元，其中分配给灌区管理局290万元，农民5 710万元；95%降水保证率年份补偿标准为2 600万元，其中分配给灌区管理局150万元，农民2 450万元.向海湿地补水生态补偿标准考虑了灌区的地下水灌溉损失，生态补偿额度较为合理，生态补偿标准模型具有一定的推广应用价值.

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Quantitative research of ecological compensation standard—take Xianghai wetland as an example

JIN Chun-jiu1，2
（1.College of Environment and Resources，Jilin University，Changchun 130012，China；2.Songliao River Basin Water Resources Protection Bureau，Changchun 130021，China）

By employing the methods of cost lost and expense analysis，this paper quantified the losses of industrial production and agricultural production caused by diverting agricultural water to the wetland.Combined with the variation of water deficient ratio in the affected areas，built the quantitative model of wetland ecological compensation standard and the compensation fund sharing and allocation model which were tested by the water supplement process of Xianghai wetland.The results indicate that the compensation standard to meet suitable ecological water demand of Xianghai wetland is 60million yuan in the year with 75%guaranteed precipitation rate，hereinto，2.9million for the Irrigation District Authority and 57.1million yuan for farmers in the irrigated area；the compensation standard is 26million yuan in the year with 95%guaranteed precipitation rate，including 1.5million for the Irrigation District Authority and 24.5million for irrigation farmers.The wetland ecological compensation standard calculation considers the effects towards industrial and agricultural production generated by diverting agricultural water to the wetland.The example of Xianghai wetland calculates the ecological compensation standard from the loss of water supply costs rising and the crop yields and crop quality，etc.The results show that the ecological compensation limit is relatively reasonable.The ecology compensation standard model has applicable values to a certain degree.

Xianghai wetland；opportunity cost；ecological compensation standard；quantitative research

F 062.2 ［学科代码］ 790·43

A

（责任编辑：方 林）

1000-1832（2015）03-0149-05

10.16163／j.cnki.22-1123／n.2015.03.030

2014-12-30

国家自然科学基金资助项目（51379089）.

金春久（1971—），男，博士，教授级高级工程师，主要从事水资源保护管理和水质模型研究.