国家级重点生态功能区县生态系统生产总值核算研究

王莉雁++肖燚++欧阳志云

摘要国家级重点生态功能区是国家重要的生态安全屏障，是保障生态系统稳定的重要区域，生态系统生产总值（GEP）是生态系统为人类福祉和经济社会可持续发展提供的产品与服务价值的总和。核算重点生态功能区县生态系统生产总值（GEP）不仅为揭示区域生态系统为人类福祉和经济社会发展贡献提供了新的手段，同时为完善限制开发区市县政府考核机制和离任审计提供了新的科学方法。本文以国家级重点生态功能区县——阿尔山市为例，运用市场价值法、影子工程法、替代成本法及旅游费用法等研究方法，对阿尔山市生态系统产品提供、调节服务、文化服务3大类11项服务功能进行核算，结果表明：①2014年，阿尔山市生态系统生产总值539.88亿元，就生态系统服務类别而言，调节服务价值最高，占88.44%；文化服务价值占8.72%；产品提供价值占2.83%。②就不同生态系统服务类型而言，气候调节功能价值最大，占45.33%；固碳释氧价值、水源涵养价值、洪水调蓄价值次之。③就不同生态系统类型而言，由大到小排序，森林>湿地>草地>灌丛>农田。其中，森林生态系统生产总值最高，占61.99%；湿地次之，占32.44%。

关键词生态系统生产总值；生态系统服务；阿尔山市

中图分类号X24文献标识码A文章编号1002-2104（2017）03-0146-09doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2017.03.018

国家重点生态功能区是指承担水源涵养、水土保持、防风固沙和生物多样性维护等重要生态功能，关系全国或较大范围区域的生态安全，需要在国土空间开发中限制进行大规模、高强度的工业化和城镇化开发，以保持并提高生态产品供给能力的区域[1]，重点生态功能区生态系统提供的产品和服务对当地及周边地区人类福祉产生深远的影响。然而，作为国家重点生态功能区县，保护生态环境，势必在经济效益上“吃亏”，经济发展水平相对落后。十八大报告 “十四、加快生态文明制度建设”一节中，提出“对限制开发区域和生态脆弱的国家扶贫开发工作重点县取消地区生产总值考核”[2]。对这些地区而言，不再简单以GDP论英雄，应该由以GDP优先的绩效考核方式转变为以生态保护优先的绩效考评方式。目前，由于缺乏评估生态系统为人类提供福祉的指标，也缺乏与国民经济统计相匹配的生态系统核算制度，如何开展以生态效益为基础的绩效考核，如何建立一套更为科学和可持续的政绩考核体系是生态学家和生态经济学家关注的热点问题。针对以上问题，我国学者欧阳志云[3]提出“生态系统生产总值”概念，即生态系统为人类提供的产品与最终服务价值的总和，包括产品提供价值，调节服务价值，文化服务价值三类。生态系统生产总值（GEP）是强制性的衡量生态盈亏的指标，可量化生态系统服务供给能力。开展以生态效益为基础的生态系统生产总值核算，可以考核政府在生态保护、恢复和管理所取得的成效，明确生态环境效益关键区域，是完善限制开发区市县考核机制和离任审计的重要科学需求，为揭示区域生态系统为人类福祉和经济社会发展贡献提供了新的手段，为将生态效益纳入经济社会发展评估体系、完善限制开发区市县考核机制和离任审计提供了科学方法。阿尔山市坐落于大兴安岭山地针叶林区西南部，是我国第一批国家重点生态功能区县，位于大小兴安岭森林生态功能区，是典型的水源涵养型地区。阿尔山市生态区位至关重要，不仅是人与自然和谐相处的示范区，提供生态产品的重要区域，更是大兴安岭诸多河流的发源地、我国北方生态屏障的重要组成部分，对阻挡蒙古高原东下的沙尘、寒潮发挥着重要的作用。因此，本文选择阿尔山市作为研究对象，核算阿尔山市2014年生态系统生产总值，将其作为资源消耗、环境损害、生态效益考核体系的支撑指标，使其成为考核国家重点生态功能区县-阿尔山市政府生态文明建设绩效的生态指挥棒，促进其生态文明建设提供一定的理论依据。

1研究区域

王莉雁等：国家级重点生态功能区县生态系统生产总值核算研究中国人口·资源与环境2017年第3期 阿尔山市位于内蒙古自治区兴安盟西北部，地处大兴安岭岭脊中段，是大兴安岭山脉与蒙古高原的过渡地带，地貌由北向南，呈中山-低山-丘陵过渡特征，地势东北高西南低，属于我国大小兴安岭森林重点生态功能区，生态区位十分重要。地理坐标为119°28′—121°23′E、46°39′—47°39′N，全市国土总面积为7 396.33 km2，总人口4.8万人，是全国人口最少的城市。阿尔山市属寒温带大陆性季风气候，全年气温较低，寒暑剧变，多年平均气温-2.3℃，多年平均降水量441.3 mm，无霜期短，为90天左右。植被覆盖率为81.20%，森林、湿地和草地是阿尔山市三个主要的生态系统类型（图1，表1）。

2数据来源与研究方法

2.1数据资料来源

生态系统类型数据采用遥感解译的2014年TM数据，图像空间分辨率为30 m×30 m，来源于中科院遥感所；产品统计资料和旅游收入数据主要来源于阿尔山市统计局、农牧业局、林业局、水务局、旅游局等部门；气象监测数据和污染物监测数据由阿尔山市气象局和环保局提供。

2.2研究方法

针对阿尔山市生态系统服务功能特征以及生态系统生产总值内涵，本研究采用了不同评价方法核算阿尔山市生态系统生产总值（表2）。

3阿尔山市生态系统生产总值评估

3.1产品提供价值

阿尔山市生态系统为人类提供农产品、林产品、畜牧业产品、水产品、水资源、生态能源等，这些产品是人类文明向前发展的基础。产品提供价值采用市场价值法进行评价。

式中，Vp为产品提供功能价值（元），Ei为第i种产品的产量（kg），Pi为第i种产品的单价（元/kg）。

2014年，阿尔山市生态系统产品提供价值为15.29亿元（表3），其中农业产品价值为1.59亿元，林业产品价值为0.11亿元，畜牧业产品价值为1.14亿元，渔业产品价值较少，农林牧渔总价值为2.84亿元。水资源总量为1 333.74万t，其中阿尔山矿泉为3.74万t，水资源总价值为2.15亿元。生物质燃料为10万t，价值为0.30亿元，其他（花卉苗木）产值为10亿元（表3）。

3.2土壤保持功能价值

生态系统土壤保持量采用潜在土壤侵蚀量与现实土壤侵蚀量之差评价[4]，土壤保持价值采用替代成本法，从减少泥沙淤积和减少面源污染两个方面进行评估。全国

土壤侵蚀导致大量的营养物质（主要是N、P、K）流失，造成大面积的面源污染，因生态系统土壤保持功能减少面源污染价值为：

式中，Vb为减少面源污染价值（元/a）；Ac为土壤保持量（t/a）；ci为土壤中N、P的纯含量（%）；Pi为环境工程降解成本（元/t）。

据测定，全国范围内土壤中N含量为0.37%，P含量为0.108%[7]，N、P环境降解成本分别为875元/t、2 800元/t[8]，綜合利用上述参数，得出阿尔山市生态系统土壤保持功能减少面源污染价值为6.37亿元。阿尔山市生态系统土壤保持价值为10.02亿元（表4）。

3.3水源涵养功能价值

生态系统通过林冠层、枯落物层和土壤层拦截滞蓄降水，从而有效涵蓄土壤水分和补充地下水，水源涵养功能量采用水量平衡法[9]计算，水源涵养价值是指生态系统截留降水，涵养贮蓄径流后，提供的水资源的经济价值[10]，采用影子工程法，以水库单位库容工程造价确定价格，计算公式如（4）所示：

式中：Vw为蓄水保水价值（元/a）；Qw为区域内总的水源涵养量（m3/a）；c为水库单位库容的工程造价（元/m3）。

据测算，2014年阿尔山市生态系统水源涵养量为8.34亿m3，水库单位库容造价为7.99元/m3[11]，则水源涵养价值为66.66亿元。

3.4防风固沙功能价值

生态系统通过树干、枝叶削弱风力，降低风速，此外，还通过植被根系固沙紧土，大大削弱风的携沙能力，有效阻止土地沙化。生态系统防风固沙功能价值主要体现在减少土地沙化价值，其功能量采用潜在土壤风蚀量与现实土壤风蚀量之差值来评价[12]，价值量采用恢复成本法，计算公式如（5）所示：

式中，Vs为减少土地沙化价值（元/a）；Qs为固沙量（t/a）；ρ为土壤容重（t/m3）；h为土壤沙化标准覆沙厚度（m），取0.1 m；c为治沙工程的平均成本（元/m2）。

据测算，2014年阿尔山市防风固沙量为0.09亿t，治沙工程的平均成本为37 500元/hm2[13]，则减少土地沙化价值为3.11亿元。

3.5洪水调蓄功能价值

湖泊、沼泽具有调蓄洪水、减轻洪水威胁的功能，对减轻和预防洪水发挥着重要作用。本研究基于可调蓄水量与湖泊面积之间的数量关系[14]，构建湖泊洪水调蓄功能评价模式。

式中：Cl为湖泊可调蓄水量（亿m3）；A为湖泊面积（km2）。

沼泽的洪水调蓄量可通过沼泽土壤蓄水和地表蓄水两个方面计算：

式中：Cs为沼泽可调蓄水量（亿m3）；h1为沼泽湿地土壤蓄水深度（m），取0.4 m；F为沼泽湿地土壤饱和含水率；E为湿地洪水淹没前的自然含水率；ρ为沼泽湿地土壤容重（g/cm3）；h2为沼泽湿地地表滞水高度（m），取0.3 m；S为沼泽湿地总面积（km2）。

阿尔山市生态系统洪水调蓄价值采用替代成本法：

式中：Vf为减轻洪水威胁价值（亿元/a）；c为水库单位库容的工程造价（元/m3）。

2014年，阿尔山市湖泊面积为8.81 km2，则湖泊可调蓄水量为0.26亿m3。沼泽面积为802.21 km2，综合利用以上参数，得到阿尔山市沼泽可调蓄水量为3.30亿m3，总洪水调蓄量为3.56亿m3，运用影子工程法，水库单位库容造价为7.99元/m3[11]，计算出洪水调蓄价值为28.45亿元。

3.6固碳释氧功能价值

生态系统CO2固定和O2释放以净第一性生产力和土壤呼吸损失的碳量为基础，通过质量平衡方程和光合作用公式，估算生态系统的固碳释氧量。

式中，NEP为生态系统固碳总量（t），NPP为生态系统净初级生产力（t），RS为土壤呼吸损失碳量（t）。

每生产1 kg干物质能释放1.19 kg O2，生态系统固定CO2成本为380元/t[15-21]，释放O2成本为727元/t[17，22-24]，则生态系统固碳释氧价值为（表5）。

式中，VC为固碳释氧价值（元），Pc为CO2固定成本（元/t）；Po为O2成本（元/t）。

3.7大气净化功能价值

植被具有吸收SO2、NOx、滞尘等功能，降低大气中污染物浓度，改善空气质量。本文只考虑阿尔山市生态系统对吸收SO2、NOx、滞尘3个方面的价值。计算公式如（12）、（13）所示

式中，Vap为大气净化价值（元/a）；Qap为大气污染物净化量（t）；Qij为第i类生态系统第j种大气污染物的单位面积净化量（t·km-2·a-1），i为生态系统类型，无量纲。j为大气污染物类别，无量纲。Ai为第i类生态系统类型面积（km2），ci为不同种类大气污染物处理成本（元/t）。查阅文献得知，林地对SO2的吸收能力为22.64 t/km2·a[25-28]，对NOx的吸收能力为0.82 t/km2·a[29]，滞尘能力为0.60 t/km2·a[30]；灌丛对SO2的吸收能力为8.96 t/km2·a[27，29]，对NOx的吸收能力为0.60 t/km2·a[31]，滞尘能力为0.087 t/km2·a[32]；草地对SO2的吸收能力为1.13 t/km2·a[30]，对NOx的吸收能力为0.06 t/km2·a[33]，滞尘能力为0.03 t/km2·a[30，32]，阿尔山市森林、灌丛、草地面积分别为5 374.77 km2、254.41 km2、828.61 km2，可估算得到阿尔山市生态系统年吸收SO2量为12.47万t，NOx量为0.46万t，滞尘量为0.33万t，运用替代成本法，SO2、NOx、粉尘治理成本[8]为630元/t、630元/t、150元/t，计算得到阿尔山市生态系统大气净化价值为0.82亿元。

3.8水质净化功能价值

采用替代成本法评估阿尔山市湿地生态系统的水质净化功能和价值。本文主要考虑湿地生态系统对净化COD、总氮、总磷的价值。计算公式如（14）、（15）所示

式中，Vpw水质净化价值（元/a）；Qwp为生态系统水质净化能力（t·a-1）；Qi为第i类水质污染物的单位面积净化量（t·km-2a-1），A为湿地面积（km2）。i为污染物类别，无量纲，ci为不同种类水质污染物处理成本（元/t）。查阅文献可知，湿地生态系统对COD、总氮、总磷的净化量为110.43 t/km2、8.56 t/km2、8.56 t/km2[34-36]，可估算得到阿尔山市湿地生态系统年吸收COD量为9.15万t，总氮量为0.71万t，总磷量为0.71万t，运用替代成本法，参考《排污费征收标准及计算方法》[8]，计算得到阿尔山市生态系统水质净化价值为0.90亿元。

3.9气候调节功能价值

生态系统气候调节功能的价值指生态系统蒸腾蒸发消耗能量从而节约用电量产生的价值，包括植被蒸腾和水面蒸发两方面，功能量计算方法如（16）所示。

式中：Q为生态系统蒸腾蒸发消耗能量（kwh）；GPP为不同生态系统类型单位面积蒸腾消耗热量（kJ·m-2d-1）；Si为第i种生态系统类型面积（m2）；R为空调能效比：3.0；d为空调开放天数（天）；i为研究区不同生态系统类型；EQ为水面蒸发量（m3）；q为挥发潜热，取2 453.2 J/g；γ为加湿器将1 m3水转化为蒸汽的耗电量（kWh），取120。

价值量采用替代成本法，根据达到同样效果用电量和电价可计算相应的价值量。

式中：V为气候调节价值（元/a）；Q为生态系统蒸腾蒸发消耗能量（kWh/a），p为电价（元/kWh）。查阅文献可知，单位面积林地、灌丛、草地蒸腾吸热量为2 837.27 kj·m-2d-1、1 300.95 kj·m-2d-1、969.83 kj·m-2d-1[37-38]，2014年阿尔山市蒸发量为659.13 mm，代入（16）、（17）式，得到阿尔山市生态系统气候调节功能为244.75亿元。

3.10病虫害控制功能价值

本文以阿尔山市人工林发生病虫害高出天然林所产生的损失核算生态系统病虫害控制功能价值，计算公式如（18）所示。

式中：Vf为森林病虫害控制价值（元/a）；γ1为人工林病虫害发生率（%）；γ2为天然林病虫害发生率（%）；FP为单位面积森林病虫害防治费用（元/km2·a）；FS为天然林面积（km2）。2014年阿尔山市天然林面积为0.08亿亩，单位面积森林病虫害防治成本为300元/亩，则病虫害控制价值为24.00亿元。

3.11文化服務功能价值

本研究运用旅行费用法核算阿尔山市自然景观游憩价值，为消费者支出与消费者剩余之和[39]。消费者支出为旅行费用与旅行时间价值之和[40]，消费者剩余的计算应用区域旅行费用法。

式中，UV为自然景观的使用价值；CC为消费者支出；CS为消费者剩余；H：游客在景点游览的时间（h），W：工资率（RMB·h-1），x：追加旅游费用，f（x）：旅游人次与追加旅行费用的需求曲线；Pm：最大追加费用。

2014年阿尔山市旅游总收入为15.70亿元，通过核算，其文化服务价值为47.10亿元。

3.12生态系统生产总值（GEP）

2014年，阿尔山市生态系统生产总值（GEP）为539.88亿元，是当年GDP的32倍。其中，产品提供价值为15.29亿元，占总产值的2.83%；调节服务价值为477.49亿元，占总产值的88.44%；文化服务价值为47.10亿元，占总产值的8.72%。生态系统调节服务价值为生态系统产品价值的31倍，生态系统文化服务价值约为生态系统产品价值的3倍。

就11种不同生态系统服务类型而言，气候调节价值最大，占阿尔山市生态系统生产总值的45.33%，其次是固碳释氧价值和水源涵养价值，分别占18.30%和12.35%，空气净化价值和水质净化价值较低，仅占0.15%和0.17%（表6）。

3.13不同生态系统生产总值（GEP）

就不同生态系统类型而言，森林生态系统生产总值最高，为334.65亿元，占总产值的61.99%。其中，气候调节价值、固碳释氧价值、水源涵养价值较大，分别占森林生态系统生产总值的33.54%、23.00%、15.72%；其次是湿地生态系统，为175.12亿元，占总产值的32.44%。其中，气候调节价值、洪水调蓄价值较大，占湿地生态系统生产总值的71.73%、16.25%；草地、灌丛、农田生态系统生产总值较低，分别占总产值的3.02%、1.50%、0.92%（表7）。

4结论与讨论

4.1结论

（1）2014年阿尔山市生态系统生产总值为539.88亿元，其中产品提供价值为15.29亿元，占总产值的2.83%，调节服务价值为477.49亿元，占总产值的88.44%，文化

服务价值为47.10亿元，占总产值的8.72%。生态系统调节服务价值和文化服务价值远远大于产品提供价值，这意味着阿尔山市生态系统具有巨大的调节服务价值和文化服务价值，仅用产品提供价值来衡量将严重低估阿尔山生态系统对人类福祉的贡献。

（2）就不同类型生态系统服务而言，气候调节、固碳释氧、水源涵养和洪水调蓄价值较高，四项服务价值共占阿尔山市生态系统生产总值的81.25%，说明这四项服务为阿尔山市生态系统的核心服务。其中，气候调节价值较大，占总产值的45.33%，固碳释氧价值次之，占总产值的18.30%，这与阿尔山市森林、湿地面积较大且是重要的碳汇基地密切相关。

（3）就不同类型生态系统而言，森林生态系统生产总值最高，为334.65亿元，占总价值的61.99%，其中，固碳释氧功能、气候调节功能价值较高；湿地生态系统生产总值次之，占总价值的32.44%，气候调节价值位居第一，洪水调蓄价值次之。进一步证实了结论（2）中森林、湿地生态系统的重要性，重点保护森林生态系统与湿地生态系统，对其施行限制性开发管理，禁止乱开滥采，过度放牧等行为，进一步维护和改善生态系统，实现阿尔山市生态、经济和社会可持续发展。

4.2讨论

阿尔山市生态系统不仅给当地及其周边地区提供生活所必需的产品，更多的是提供了大量的调节服务和文化服务。阿尔山市作为我国第一批重点生态功能区县，是我国北疆重要的生态屏障和重要的生态安全保障区，其生态区位对整个兴安盟以及东北三省、京津冀经济区都发挥着巨大的生态效益。

（1）重复计算是生态系统服务评估结果可信度下降的重要原因[41]。本文采用生态系统生产总值核算是对阿尔山市生态系统最终服务功能价值进行评估，不包括生态支持服务功能（例如，有机质生产、营养物质循环等），原因是这些功能支撑了产品提供功能与生态调节功能，转变成受益者直接使用的物品和服务，避免了重复计算问题。因此，从评估指标和评估方法的选择来看，本研究评估结果具备一定的合理性。

（2）本研究通过对阿尔山市生态系统生产总值（GEP）的核算，为我国重点生态功能区提供了一种新的成果考核评价和政绩考核制度，引导全社会参与保护生态系统、恢复生态服务功能、遏制生存环境的恶化，能够使人们从一个新的视觉角度认识生态系统和人类的关系，充分认识生态系统的重要性。

（3）本研究存在一些局限性：①由于部分基础数据获取困难，本文以2014年为基础对阿尔山市生态系统生产总值进行核算。其中，部分参数数据选取年份相对较早，无法准确反映基准年阿尔山市生态系统生态总值，在进一步的研究中，要注意基础数据的积累，从而对阿尔山市生态系统服务功能展开更加全面的评估。②生态系统服务存在时空差异性，即“滞后效应”。目前，多采用替代成本法进行评估，但其是从成本而非价值的角度评估，针对性较低，核算结果可能存在一定偏差。本研究结果仅仅是对阿尔山市生态系统生产总值保守的估算，但已足够说明阿尔山市生态系统具有巨大的生态效益，其能够反映阿尔山市生态环境状况，量化领导干部关于生态文明建设进展情况，推进阿尔山市生态文明建设。

（编辑：刘呈庆）

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收稿日期：2016-12-01

作者簡介：王莉雁，博士生，主要研究方向为生态系统服务功能评估。Email：wangliyan15010@126.com。

通讯作者：肖燚，博士，副研究员，主要研究方向为生态规划与评价、生态系统服务功能评估。Email：xiaoyi@rcees.ac.cn。

基金项目：国家重点研发计划项目“生态系统生产总值与生态效益核算理论、技术方法与应用”（批准号：2016YFC0503402）。