基本农田生态服务价值测算方法和应用实践以上海市为例

齐福佳，毛 倩，刘 俊，袁华宝

（1. 上海广境规划设计有限公司，上海 201822；2. 上海市土地学会，上海 200086）

基本农田生态服务价值测算方法和应用实践以上海市为例

齐福佳1，毛 倩1，刘 俊1，袁华宝2

（1. 上海广境规划设计有限公司，上海 201822；2. 上海市土地学会，上海 200086）

基本农田是粮食生产和发展过程中最重要的生产要素，而其生态服务价值是基本农田生态服务功能的货币化表现形式，量化基本农田生态服务价值不仅是市场经济等价交换的客观要求，也是基本农田保护的有力措施。本文通过梳理生态系统服务价值的测算方法，选择市场价值量估算法对上海市基本农田生态服务价值进行实证测算，测算得出2013年上海市基本农田生态服务价值为39.06亿元，同时从空间维度对其进行分析，结果可为上海市构建基本农田生态补偿路径提供参考，同时对构建生态价值补偿机制具有指导作用。

基本农田；生态服务价值；测算方法；生态补偿；应用实践

生态服务价值是指人类直接或间接从生态系统得到的利益，主要包括向经济社会系统输入有用物质和能量、接受和转化来自经济社会系统的废弃物，以及直接向人类社会成员提供服务，它是生态服务功能的货币化表现形式。自1997年Costanza等人首次对生态系统服务功能进行系统阐述以来，有关生态服务价值的研究受到各界学者的广泛关注，并逐步成为生态学和经济学的热点问题。

党的十八届三中全会提出要建立生态环境保护的制度体系。土地，特别是基本农田的生态补偿制度是不可或缺的基础性工作。无论是建立环境资源消耗负债表，还是探索基本农田资源生态系统服务价值［1］，都需要量化基本农田生态服务价值，构建综合测算模型。量化基本农田生态服务价值不仅是市场经济等价交换的客观要求，也是基本农田保护的有力措施。因此，深入总结生态系统服务功能价值的评价方法，探讨基本农田生态服务价值定量化方法显得尤为必要。

1　基本农田生态服务价值测算方法

生态系统服务功能价值评价方法一直是生态学领域的热点，计算方法很多，随着人们对生态服务价值认识的深入，研究方法也逐步在广度和深度上扩展，然而目前为止，国际上并未形成统一规范的评估标准。当前常用的评估方法主要包括机会成本法［2］、条件价值法（CVM）［3，4］、影子工程法［5］、恢复/替代成本法、碳税法［6～8］、市场价值法、当量因子法［9～11］等。

本文通过对生态服务价值测算方法进行梳理，考虑到数据的可获性，最终选择市场价值量估算法来对基本农田生态服务价值进行估算。

市场价值量估算法是基于基本农田生态系统服务功能价值的基础理论，从基本农田生态系统服务功能价值出发，选取基本农田资源的气体调节功能价值V1、大气净化功能价值V2、水源涵养价值V3、土壤保持功能价值V4、土壤营养循环功能价值V5、维持生物多样性功能价值V6、文化娱乐功能价值V7等7种服务功能价值作为测算因子，运用价值量法估算其生态服务价值。该方法强调的是人类从基本农田资源生态系统的生态维护和调节中获取的价值。计算公式为：Ve=V1+V2+V3+V4+V5+V6+V7。

（1）气体调节功能价值

气体调节功能价值（V1）主要是植被通过吸收二氧化碳、释放氧气实现对气体的调节所起到的价值，本研究暂以固碳制氧服务价值计算。其中，固碳价值是利用各类粮食作物的经济产量、含水率、经济系数等资料分别计算其年净生物量，再根据光合作用方程估算出固定二氧化碳的物理量，最后采用二氧化碳的市场交换价值进行计算［12，13］；作物释氧价值按照工业制氧影子价格法计算。

计算公式为：V1=Vc+Vo，式中，V1是气体调节功能价值（万元）VC是固碳价值（万元）VO为制氧价值（万元）Q=B（1-R）/f，式中，Q为作物生物量（千克）、B为经济产量（千克）、R为经济产量含水率、f为经济系数；VC=Q×EC×FC×PC，式中，VC为固碳价值（万元）、EC是固碳系数（值为1.63）、FC为纯碳折算系数0.279、PC为固碳成本（值为596.2元/吨）；VO=Q×EO×PO，式中，VO为制氧价值（万元）、EO为固碳系数1.20、PO为制氧成本（值为400元/吨）。

基于以上公式，可计算基本农田生态系统各类型作物调节大气成分的价值。

（2）大气净化功能价值

基本农田对大气的净化功能主要包括吸收有害气体、消解固体废弃物等，大气净化功能价值（V2）主要是指农作物在其抗性范围内，能够吸收并且减少空气中氮化物、硫化物等有害物质的含量和滞尘等所实现的价值。

大气净化功能价值一方面表现在消解固体废物。近些年来，上海市畜禽养殖业生产逐渐由分散经营转向产业化、规模化和集约化经营，以常见的猪为例，2013年生猪出栏量达242万头，由此产生的大量生畜粪便在自然风化、淋滤以及生物碎裂和微生物分解等综合作用下便得以消纳分解，其作为有机肥料不但可以提高土壤中有机质含量，维持耕地养分平衡，同时还减少了处理这些废物的成本，起到净化环境的重要功能。若基本农田没有此功能，则需要对畜禽粪便进行加工处理，产品一般是有机肥料，本研究中用有机肥价格来代替畜禽粪便的处理成本，由此计算基本农田消解固体废物价值。

另一方面，随着城市大气污染问题的日益加剧，植物在降解大气污染物和清洁环境方面的效应日益显著。如Yoshida（2001）的研究表明稻田对大气净化起到重要作用；马新辉（2004）运用GIS技术对西安市植被净化大气物质量及价值测定结果表明，各种植物在净化大气方面价值显著［14］。本研究运用恢复费用法，间接计算基本农田吸收二氧化硫、氟化氢、氮氧化合物及滞尘能力的价值。结合上海市实际情况，单位面积基本农田资源吸收二氧化硫、氟化氢、氮氧化合物及滞尘能力等污染气体分别为45千克/公顷、0.38千克/公顷、33.8千克/公顷、0.95千克/公顷。而二氧化硫治理成本P1为3元/千克；氟化氢治理成本P2为0.6元/千克；氮氧化合物净化成本P3参照目前汽车尾气脱氮治理的代价，为16元/千克；而消减粉尘的成本P4为0.17元/千克。

V2= B×Ep×（1/N）×P+S×∑ni=1Ui×Pi

式中：B为作物经济产量（千克）；EP为单位经济产量需氮量；N为猪粪含氮量；P为有机肥的价格；S为研究区基本农田面积（公顷）；Ui为单位面积基本农田资源吸收污染气体量（千克/公顷）；Pi为治理净化污染气体所需的单位成本（元/千克）；i为二氧化硫、氟化氢、氮氧化合物及滞尘能力，此处n取值为4。

（3）水源涵养价值

农田系统的水循环是自然界水文循环重要的一部分，其涵养水源作为基本农田的一个重要生态功能，主要表现在调节洪水能力和增强供水能力两个方面［15］，土壤涵养水源的总量取决于降雨量与蒸发量，因此本研究采用水量平衡法来计算基本农田生态系统水源涵养量，然后运用影子工程法来评价为基本农田生态生态系统涵养水源的价值。

V3=S×（R-E）×P/1000式中：V3是水源涵养价值（万元）；S为研究区基本农田面积（公顷）；R为研究区域年降雨量（毫米）；E为研究区域年蒸发量（毫米）；P为每单位库容的水库工程费用（元/立方米）。

（4）土壤保持功能价值

土壤保持功能价值（V4）主要表现在减少表土直接损失和减少泥沙淤积的间接经济价值两个方面。基本农田生态系统对地表的覆盖可拦蓄降雨和减缓径流，降低水滴对表土的冲击和地表径流的侵蚀作用，增加土壤入渗强度，防止土壤崩塌泻溜，减少土壤肥力损失以及改善土壤结构，从而起到了土壤保持作用。本研究通过计算基本农田土壤侵蚀量来推算上海市基本农田每年减少的土壤侵蚀量，运用机会成本法、影子价格法，评价耕地表土层直接损失和减少泥沙淤积两方面的经济价值。

V4=V4a+V4b

一方面是减少表土损失价值（V4a）。根据土壤侵蚀量和土壤耕作层的平均厚度来推算基本农田面积的减少量，运用机会成本法来估计由于土地损失导致耕地减少的经济价值。

Ac=Ap-Ar

V4a=Ac×B/（H×1000×Pc）

式中：V4a是基本农田生态系统减少表土损失价值（万元）；Ac为研究区土壤保持量（吨/公顷·年）；Ap为研究区潜在土壤侵蚀量（吨/公顷·年）；Ar为研究区现实土壤侵蚀量（吨/公顷·年）；B为研究区基本农田平均收益（元/公顷·年）；H为研究区土壤耕作层厚度（厘米）；Pc为研究区域土壤容重（吨/立方米）。

另一方面是减少泥沙淤积的间接经济价值（V4b）。国内主要流域的泥沙运动规律，一般土壤侵蚀流失的泥沙有24%淤积于水库、江河等［16］。此部分泥沙将直接造成水库、江河蓄水量的下降，并且在一定程度上增加了干旱、洪涝灾害发生的机会。另外有33%的泥沙滞留和37%的泥沙入海［17］。本研究仅考虑淤积于水库、江河、湖泊的24%部分，同时以国内1立方米库容的水库工程费用为0.67元，土壤保持功能间接经济价值计算方式为：

V4b=v×k×P

式中：V4b是土壤保持功能间接经济价值（万元）；v为基本农田侵蚀体积（立方米）；k为淤积比例；P为每单位库容的水库工程费用（元/立方米）。

（5）土壤营养循环功能价值

基本农田生态系统中的作物成熟后，地上部分被收货，籽粒用于食用，秸秆可通过还田、饲料或堆肥等方式，最终仍能把养分归还土地，这动态表示了农田生态系统维持营养物质循环的功能，即通过这种养分循环给人类经济产量提供了物质保障。另外，人类在进行农业生产的过程中，使用有机肥、疏松土壤等方式在一定程度上增加了土壤的有机物和水分积累，改善了土壤原有结构，提高了土壤的肥力，在一定程度上减少了土壤肥力损失的价值。土壤侵蚀使得大量的土壤营养物质流失，主要是土壤中的氮、磷、钾和有机质。因此根据基本农田生态系统中各类作物的实际经济产量、所需营养成分、营养成分市场价格等数据可以评价其维持营养物质循环的价值。

V5= S×U×∑ni=1（Hi× Pi）

式中：V5是土壤营养循环功能价值（万元）；S为研究区基本农田面积（公顷）；U为基本农田侵蚀模数（吨/公顷）；Hi为分别为土壤中氮、磷、钾和有机质的含量（毫克/千克）；Pi为分别为土壤中氮、磷、钾和有机质的市场价格（元/吨）；i为土壤中营养物质的类型（氮、磷、钾和有机质），n取值4。

（6）维持生物多样性功能价值

生物多样性功能价值（V6）与生态系统的生物量有密切关系，生物量越大，生物多样性功能价值越大。基本农田属于自然资源的一部分，它与周围的自然环境不断地进行着物质循环和能量流动，创造了适宜生物生存的环境和繁衍栖息的场所。同时基本农田资源保留了丰富的遗传基因，为粮食作物品种改良提供了基因库。本研究采用系数修正法估算上海市基本农田生态系统维持生物多样性功能价值。

V6=S×（Bj/B）×W式中：V6是维持生物多样性功能价值（万元）；S为研究区基本农田面积（公顷）；Bj为被评价地区耕地潜在经济产量（吨/公顷）；B为全国耕地平均潜在经济产量（吨/公顷）；W为全国平均耕地生物多样性价值（元/公顷）

（7）文化娱乐功能价值

目前对基本农田文化价值的评估大部分采用意愿调查法，限于资料的获取性，本研究根据Costanza、谢高地、鲁春霞等人对全国文化娱乐价值的研究的成果，采用修正系数法估算基本农田文化娱乐价值，修正系数同生物量修正系数，由此可估算出上海市基本农田生态系统的文化娱乐价值（V7）。

2　基本农田生态服务价值测算实例研究

2.1数据来源

研究选取2013年上海市9郊区县的经济社会发展数据、粮食生产与消费数据，数据主要来源于上海市各区县2013年统计年鉴以及《中国统计年鉴》（2013年）；粮食价格来源于《中国粮食年鉴》，以年均粮食收购价格为准，部分价格来源于国家发改委价格监测中心统计数据。

2.2测算结果分析

本研究参考已有相关研究成果，结合上海市实际情况，估算其基本农田生态服务价值，结果如表1、图1。

表1　2013年上海市各区县基本农田生态服务价值构成Table 1　The composition table of ecosystem services value in different districts　（单位：万元）

图1　2013年上海市基本农田生态服务价值分布示意（市场价值量估算法）Fig.1　The distribution of ecosystem service value（market value estimation method）

2013年上海市基本农田生态服务价值总量达到39亿元，通过对比不同区县关于基本农田生态服务价值研究成果发现，不同区县单位基本农田生态服务价值不尽相同，产生差异的原因有区域间自然条件不同也有经济发展不均衡等方面的因素。从空间变异来看，各区县基本农田生态服务价值差异较大。按照当年价格计算，崇明县基本农田生态服务价值最大，2013年达到11.39亿元；其次为金山区、浦东新区、奉贤区、松江区和青浦区，生态服务价值分别为6.47亿元、5.68亿元、4.62亿元、3.84亿元和3.70亿元；宝山区、闵行区和嘉定区基本农田生态系统服务价值较小，均不超过3亿元，2013年分别为0.55亿元、0.62亿元和2.20亿元。

3　结论与建议

3.1主要结论

通过从空间维度上对上海市基本农田生态服务价值进行定量测算，得知上海市各区县基本农田生态服务价值呈现明显的空间差异性，其影响因素是多种多样的，如由于耕作水平、气候、土壤肥力等因素影响使得不同地区的基本农田肥力存在差异，从而直接影响了农作物的产出量，而农作物的产出量差异又会直接对基本农田生态系统的气体调节价值、营养循环价值、净化环境价值、维持生物多样性功能等产生不同影响。总体来看，上海市基本农田生态服务价值呈现远高近低的规律。在上海市9大郊区县中，处于远郊的崇明县、金山区等区县的基本农田服务价值较高，这使得它们承担了较多的基本农田保护责任，同时在一定意义上丧失了部分发展机会；而处于近郊的宝山区、闵行区、嘉定区等区域，由于它们为上海市未来城市发展的重点区域，伴随着城市化进程的推进，将从城市的郊区逐步转变成中心城区，近郊区承担了较少的基本农田保护责任，能更好地进行经济建设和发展［18］。因此，要解决区域矛盾、减少区域摩擦、促进区域可持续发展，实施区域间的基本农田生态补偿是一种重要路径。

3.2政策建议

（1）探索构建基本农田生态补偿机制思路

通过财政转移支付实现基本农田生态服务价值由生态盈余区向赤字区的转移（图2）。具体思路为：基于由A区（赤字区）的基本农田破坏和利用的企业、单位和个人等微观主体作为实际上的生态补偿支付主体，A区政府代表本区微观主体向由各类主体代表组成的基金委员会支付资金、实物等形式的补偿，基金委员会作为“中间人”将收缴的基本农田生态补偿基金向B区（盈余区）政府转移，B区政府作为本地区的代表要确保生态补偿基金真正落实到本区的基本农田生产者和保护者身上，而上级政府对整个地区的生态补偿进行宏观监督和管理。

图2　区域基本农田生态价值补偿思路Fig.2　The idea of ecological value compensation between regions

（2）推进基本农田生态补偿市场化运作

单靠政府主导的生态补偿远不能解决经济发展与环境发展日益尖锐的矛盾，并且现行以政府模式为主导的生态补偿，其体系化、层次化和组织化的优势在补偿运行的初期阶段效果显著，但若缺乏市场运营机制和对农户的激励，再加之财政目标随时转移的可能性，项目运行的成效和持续性就会受到质疑。加快构建农田生态服务的交易平台，市场机制也同时需要经济、市场、法律等资源的配套作为运作条件，还应建立农田生态环境服务市场必需的交易标准、生态服务监测和评估系统。

（3）完善生态补偿的相关法律法规

生态补偿机制的不断完善，需要借助法律法规得以实现。上海要使生态补偿工作的各个环节做到有章可循、有法可依，就必须建立有效的生态补偿法律保障机制。虽然上海把生态补偿确立为一项政策，但政策不具有法律约束力。首先，上海市在制定的生态补偿的相关法律法规时，应以法律制度的形式把生态补偿的原则、补偿主体和对象的确认、补偿范围、补偿标准、补偿方式以及生态补偿的保障制度确立下来，从而使生态补偿政策的实施有法可依。再次，在生态补偿的相关法律法规中，应该增加有关生态补偿的行政责任、民事责任以及刑事责任。最后，在生态补偿相关的法律法规中应明确规定生态环境受益者需要付费及付费的标准。

（4）建立有效的生态补偿社会化监管与评估机制

长期以来，我国在生态环境建设方面缺乏独立的第三方监管和评估机构，仅通过实行本部门上级监督和评估本部门下级的工作。上海市可考虑建立一支社会化的生态补偿政策监管和评估机构队伍，从而保证耕地生态补偿政策的公平合理。队伍的组建上，要求是由多学科专门人才组成，可以以一些非盈利的环保组织为基础，也可以由一些科研院所改制建立，以实现对生态环境效益、经济效益、社会效益进行全方位的评估。

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Calculation method for ecosystem services value of prime farmland: A case study of Shanghai

QI Fu-Jia1, MAO Qian1, LIU Jun1, YUAN Hua-Bao2
（1. Shanghai Grand Planning & Design Co.， Ltd.， Shanghai 201822， China；
2. Shanghai Land Society， Shanghai 200086， China ）

Farmland provides key ecosystemservices by supporting food production and development processes. The quantification of ecosystem services is designed to value not only the objective requirements of market exchange， but also effective measures for protecting prime farmland. This paper summarizes calculation methods for valuing ecosystem services and applies the method to a case study of prime farmland in Shanghai. The results not only provide a reference for establishing an ecological compensation path， but also provide new directions into building ecological compensation mechanisms.

prime farmland； ecosystem services value； calculation method； ecological compensation； application practice

F301.2

A

2095-1329（2016）03-0044-05

10.3969/j.issn.2095-1329.2016.03.011

2016-05-05

2016-06-23

齐福佳（1988-），女，硕士，助理工程师，主要从事土地规划与农业规划等研究.

电子邮箱: fujiaqi88@hotmail.com

联系电话: 021-59920896

上海市规划和国土资源管理局科研项目“基本农田生态服务价值研究”