赤水市生态系统生产总值核算研究

廖 薇，刘延惠，曾亚军，周 华，罗 扬

（1.贵州大学，贵阳550025；2.贵州省林业科学研究院，贵阳550005）

生态系统及生物圈是地球的生命支持系统，为人类生存与发展提供了物质基础，生态系统不仅为人类提供了生活与生产所必需的木材、粮食、水电资源等，而且生态系统的产品与服务功能也是人类生存与发展基础[1]。但在社会经济发展过程中，资源过度开发、土地利用不合理、大规模工程建设、环境污染等使生态系统遭到破坏[2]，并由此引发了一系列生态环境问题，成为了影响社会经济可持续发展和人类生存环境的主要威胁[3]。

Daily等[4]首次提出了生态系统服务功能的定义：生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用。在此之后Costanza等[5]提出生态系统服务功能评估与生态系统核算方法，并对全球生态系统服务功能价值进行了评价。党的十八大明确提出要把资源、环境、生态纳入经济社会发展评价体系，大力推进生态文明建设。因此，迫切需要建立一套科学的核算方法和体系来体现生态文明建设的进展与成效。我国学者欧阳志云提出了“生态系统生产总值（Gross Ecosystem Product，GEP）”这一概念，旨在建立一套与国内生产总值（Gross Domestic Product，GDP）相对应的、能够衡量生态良好的统计与核算体系[6]。通过计算自然生态系统（森林、草原、沙漠、湿地等）及人工生态系统（农田、牧场、水产养殖场等）的GEP，与现行统计的GDP相比，来衡量和评价生态系统的功能和状况。此后许多学者对国有林场、水资源生态系统等不同区域的GEP进行了核算[7-8]，以及云南、徐州、四川甘孜藏族自治州等不同地区的GEP进行了核算[9-11]。

1 研究区概况

赤水市为贵州省县级市，由遵义市代管，位于贵州省西北部，赤水河中下游[12]，地处东经105°36′至 106°14′，北纬 28°15′至 45′之间，东南与贵州习水县接壤，西北分别与四川省古蔺、叙永、合江三县交界。国土总面积1 801km2，辖11镇3乡3街道，总人口31.61万。

赤水是中国丹霞世界自然遗产地之一，拥有全国唯一以行政区划名称命名的国家级风景名胜区和国家地质公园[13]。赤水市降雨资源较丰富、相对湿度较大，多年均降水量1 195.7 mm，多年均蒸发量为1 084.6 mm[14]。境内水资源丰富，共有6座水库，总库容达4 614.87 m3，水资源总量8.869亿m3。赤水市森林面积为1 377.06 km2，森林覆盖度82.85%，主要为原生阔叶林与竹类人工林，竹林面积占森林面积的54.12%，竹类人工林以楠竹、杂竹为主。赤水市生物多样性极其丰富，境内初步查明物种有2 500种，现存有红豆杉、银杏、桫椤等珍稀植物和达氏鲟、中华鲟等珍稀鱼类。

赤水是中国“十大竹乡”，建有目前全球工艺技术最先进的年产30万t生活原纸和纸制品项目。竹产业是赤水市的主要经济产业之一[15-16]。

赤水市有森林、灌丛、草地、湿地、农田等生态系统，根据土地利用数据结合最新高分辨率遥感影像得出赤水市各生态系统面积与空间分布（表1、图1）。

表1 赤水市生态系统类型及面积

图1 赤水市生态系统分布

2 数据来源与核算

本文以赤水市为研究对象，利用2015年土地利用数据和最新的森林资源二类调查数据，结合最新高分辨率遥感影像，对赤水市自然生态系统进行分类，通过建立符合赤水市生态特征的GEP核算指标体系，采取文献查阅法、市场价值法、影子价格法、替代成本法、旅行费用法等多种方法，分别核算各种类型农产品、林产品、渔业产品、畜牧业、水资源、生态能源和其他产品等方面生态系统产品提供价值，土壤保持、涵养水源、固碳释氧、净化大气、调节气候、洪水调蓄、净化水质等8个方面调节服务功能价值以及文化服务功能价值，最终核算出赤水市2016年的生态系统生产总值。

2.1 数据来源

生态系统类型数据采用2015年土地利用数据，来源于赤水市国土局；产品统计数据和旅游收入数据来源于赤水市统计局、林业局、水务局、旅游局等相关部门；气象监测数据和污染物监测数据由赤水市气象局和环保局提供。

2.2 研究方法

本研究针对各项功能分别采取市场价值法、影子工程法、替代成本法等不同方法（表2）进行评价。

表2 生态系统生产总值指标评价方法

2.2.1 产品提供价值核算

产品提供价值是指人类从生态系统获取的各种产品。本文核算的产品有：农业产品、林业产品、畜牧业产品、渔业产品、水资源、生态能源和其他产品。运用市场价值法进行核算。

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

2.2.2 水源涵养价值核算

水源涵养功能是生态系统通过林冠层、枯落物层、根系和土壤层拦截滞蓄降水，增强土壤下渗、蓄积，从而有效涵养土壤水分、缓和地表径流和补充地下水、调节河川流量的功能。本文选用水源涵养量，作为水源涵养功能的评价指标。通过水量平衡方程（The Water Balance Equation）计算水源涵养量。运用影子工程法，以水库建造成本来进行水源涵养的价值的核算。

式中，Qw为水源涵养量（m3/a）；Pi为降雨量（mm）；Ri为暴雨径流量（mm）；ETi为蒸散发量（mm）；Ai为i类生态系统的面积（m2）；i为研究区第i类生态系统类型；j为研究区生态系统类型数；Vw为水源涵养服务的价值（元/a）；Pw为水库单位库容的工程造价（元/m3）。

水库单位库容的工程造价为8.26元/m3[17]。

2.2.3 土壤保持价值

土壤保持功能是生态系统（如森林、草地等）通过林冠层、枯落物、根系等各个层次消减雨水的侵蚀能量，增加土壤抗蚀性从而减轻土壤侵蚀，减少土壤流失，保持土壤的功能。选用土壤保持量，即通过生态系统减少的土壤侵蚀量（潜在土壤侵蚀量与实际土壤侵蚀量的差值），作为生态系统土壤保持功能的评价指标。通过通用水土流失方程（Universal Soil Loss Equation，USLE）计算土壤保持量。运用替代成本法，以减少泥沙淤积和减少面源污染两方面价值之和来进行土壤保持功能的价值核算。

其中，减少泥沙淤积的价值为：

式中Vs1为减少泥沙淤积价值（元/a）；λ为泥沙淤积系数；As为土壤保持量（t/a）；ρ为土壤容重（t/a）；Ps为水库清淤工程费用（元/a）。

式中，Vb为减少面源污染值（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）。

赤水市土壤容重为1.305 t/m3，水库清淤成本为18.24元/m3；土壤中N含量取值0.370%，P含量取值0.108%，N、P环境降解成本分别为1 750元/t、2 800元/t。

2.2.4 洪水调蓄价值

洪水调蓄功能是指湿地生态系统（湖泊、沼泽、河流）具有特殊的水文物理性质，具有强大的蓄水功能。赤水市以水库为主发挥洪水调蓄服务功能，因此本文选取水库的可调蓄洪水量作为湿地生态系统洪水调蓄服务的功能量。运用影子工程法，通过建设水库时的费用成本进行洪水调蓄价值的核算。

式中，Vt为洪水调蓄价值（元/a）；Cr为水库洪水调蓄能力（万m3/a）；Pw为水库单位库容的工程造价（元/m3）。

2.2.5 大气净化价值

空气净化功能是绿色植物在其抗生范围内通过叶片上的气孔和枝条上的皮孔吸收空气中的有害物质，在体内通过氧化还原过程转化为无毒物质；同时能依靠其表面特殊的生理结构（如绒毛、油脂和其他粘性物质），对空气粉尘具有良好的阻滞、过滤和吸附作用，从而能有效净化空气，改善大气环境。本文选用生态系统吸收二氧化硫、氮氧化物、阻滞吸收粉尘等指标对生态系统净化空气的能力进行核算。采用防治费用法，以排放二氧化硫、氮氧化物和工业粉尘的治理成本来估算大气净化的价值。

式中：Qap为生态系统大气净化量（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）。Aap为大气净化价值，ci为不同种类大气污染物处理成本。

林地对SO2的吸收能力为26.30t/km2·a，对NOx的吸收能力为0.76t/km2·a，滞尘能力为3 549.66t/km2·a；灌丛对SO2的吸收能力为 8.66t/km2·a，对NOx的吸收能力为0.46t/km2·a，滞尘能力为282.69t/km2·a；草地对 SO2的吸收能力为 0.42t/km2·a，对NOx的吸收能力为0.06t/km2·a，滞尘能力为47.63t/km2·a。赤水市生态系统年吸收SO2量、NOx量、滞尘量为别为3.71万t、0.11万t、495.63万t，SO2、NOx、粉尘治理成本为别为1 260元/t、1 260元/t、150元/t[18]。

2.2.6 水质净化价值

水质净化功能是指水环境通过一系列物理和生化过程对进入其中的污染物进行吸附、转化以及生物吸收等，使水体生态功能部分或完全恢复至初始状态的能力。本文选用湿地生态系统吸收COD、氨氮、总磷等指标核算生态系统净化水质的能力。采用防治费用法，以排放COD、氨氮和总磷的治理成本对赤水市生态系统水质净化的价值进行核算。

Qwp为生态系统水质化量（t·a-1）；Qi为第i类水质污染物的单位面积净化量（t·km-2·a-1），A为湿地面积（km2）；i为污染物类别，无量纲；Vpw为水质净化价值（元/a）；ci为不同种类水质污染物处理成本（元/a）。

湿地生态系统对COD、总氮、总磷的净化量分 别 为 110.43t/km2、 8.56t/km2、 8.56t/km2[19-20]，COD、总氮、总磷治理成本为别为1 400元/t、1 750元/t、2 800元/t。

2.2.7 固碳释氧价值

固碳释氧功能指绿色植物通过光合作用吸收大气中的二氧化碳，转化为葡萄糖等碳水化合物，以有机碳的形式固定在植物体内或土壤中，并释放出氧气的功能。本文选用固碳量和释氧量作为生态系统固碳释氧功能的评价指标。采用造林成本法和工业制氧成本法，对生态系统固碳价值和释氧价值进行核算，最后得到生态系统固碳释氧价值。

式中，Vg为固碳释氧价值（元/a）；Qc为固碳量（t/a）；Pc为固碳成本（元/t）；Qo为释氧量（t/a）；Po为氧气生产成本（元/t）。

固碳成本为352.93元/t，氧气生产成本为400元/t[21-23]。

2.2.8 气候调节价值

气候调节功能是指生态系统通过蒸腾作用与光合作用、水面蒸发过程降低气温、减少气温变化范围、增加空气湿度，从而改善人居环境舒适程度的生态效应。本文选用生态系统降温增湿消耗的能量作为生态系统气候调节功能的评价指标。采用替代成本法，以用电量和电价对气候调节的价值进行核算。

式中，Q为生态系统蒸腾蒸发消耗的能量（kwh）；GPP为不同生态系统类型单位面积蒸腾消耗的热量（kJ·m-2·d-1）；S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2 453.2J/g；γ为加湿器将1m3水转化为蒸汽的耗电量（kWh），取120。V为气候调节价值（元/a）；p为电价（元/kWh）。

单位面积林地、灌丛、草地蒸腾吸热量为2 837.27kj·m-2·d-1、1 300.95kj·m-2·d-1、969.83kj·m-2·d-1[24-25]。

2.2.9 病虫害控制价值

群落通过提高物种多样性水平增加天敌而降低植食性昆虫的种群数量，达到病虫害控制的目的。本文选用森林病虫害控制面积作为病虫害控制功能的评价指标。采用防治费用法，用发生病虫害后自愈的面积和人工防治病虫害的成本对生态系统病虫害控制价值进行核算。

式中，Vf为森林病虫害控制价值（元/a）；FS为天然林面积（km2）。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）。

单位面积森林病虫害防治成本为450 000元/km2·a[26]。

2.2.10 文化服务功能价值

生态系统的文化功能是指人们通过精神感受、知识获取、主观印象、消遣娱乐和美学体验从生态系统中获得的非物质利益。本文选用区域内自然景观的年旅游总人次作为文化服务功能的功能量评价指标，采用旅行费用法，以旅游总收入对文化服务功能价值进行核算。

3 结果与分析

3.1 不同服务功能价值

3.1.1 产品提供价值

2016年赤水市产品提供价值为19.98亿元（表3），占当年赤水市GEP的5.66%。其中以农（8.12亿元）、林（5亿元）、畜牧业（3.93亿元）产品为主，这三项产品总价值（17.05亿元）占产品提供价值的85.34%。农产品以药材（3.69亿元）、蔬菜（2.39亿元）、稻谷（1.58亿元）为主，这三项产品总价值（7.66亿元）占农产品价值的94.33%；林产品以竹类产品（3.26亿元）为主，其价值占林产品价值的65.2%，这与赤水市广阔的竹林面积有关；畜牧业产品以猪产品（2.86亿元）为主，其价值占畜牧业产品价值的72.77%。

表3 2016年赤水市生态系统服务功能量与价值量

3.1.2 调节服务价值

2016年赤水市调节服务功能价值为179.87亿元（表3），占当年赤水市GEP的56.08%。其中以气候调节（125.34亿元）、水源涵养（37.52亿元）、土壤保持（14.74亿元）功能为主，这三项产品总价值（177.6亿元）占调节服务功能价值的98.74%。气候调节、土壤保持功能价值较高与赤水市丰富的森林资源密不可分，而较小的湿地面积，却拥有较大的水源涵养价值，表明赤水市湿地生态环境状况良好，具有很高的发展价值。

3.1.3 文化服务价值

2016年赤水市文化服务功能价值为135亿元（表3），占当年赤水市GEP的38.26%，这与赤水市丰富的旅游文化资源相关。

3.2 不同生态系统生产总值

2016年赤水市森林、灌丛、草地、湿地、农田生态系统生产总值分别为295.79亿元、6.84亿元、0.16亿元、29.51亿元、20.54亿元，单位面积价值分别为：2 149.22万元、1 086.43万元、880.8万元、15 610.79万元、667.51万元（表4）。其中，森林生态系统生产总值最大，占GEP的83.83%，与赤水市广阔的森林面积相关，而湿地生态系统单位面积价值远高于其它生态系统也再一次表明赤水市湿地生态系统具有很高的价值，应加以保护与发展。

表4 赤水市不同生态系统生产总值单位：单位面积价值（万元/km2），总值（亿元）

3.3 生态系统生产总值

2016年赤水市生态系统生产总值为352.85亿元，人均11.16万元，单位面积GEP为1 959.19万元/km2。

从不同服务类别来看，其价值量依次为：调节服务（197.87亿元，占GEP的56.08%）＞文化服务（135亿元，占GEP的38.26%）＞产品提供（19.98亿元，占GEP的5.66%），调节服务最大与赤水市广阔的森林面积和丰富的森林资源相关。

从不同服务功能类型来看，文化服务（135亿元，38.26%）、气候调节（125.34亿元，35.52%）和水源涵养（37.52亿元，10.63%）这3项服务价值之和（297.86亿元）占GEP的82.23%，主要与赤水市丰富的旅游资源、森林资源与良好的湿地生态环境相关。

从不同生态系统类型来看，其价值量依次为：森林＞湿地＞农田＞灌丛＞草地。其中森林（295.79亿元，83.83%）、湿地 （29.51亿元，8.36%）和农田（20.54亿元，5.82%）价值之和（345.84亿元）占总GEP的98.01%。

4 讨论

赤水市生态系统生产总值（GEP）核算结果反映出赤水市2016年生态环境状态良好，尤其是湿地，面积虽小，但生态环境优良，同时表明生态系统给人类带来了巨大的价值，也为赤水市生态系统管理工作提供了有利的理论依据和支撑。

2016年赤水市GEP（352.85亿元）是其GDP（96.14亿元）的3.67倍，反映出过去仅以GDP考核作为经济社会发展的标准忽略了生态系统给人们带来的巨大价值。

对比马国霞等[27]核算的2015年贵州省GEP结果，本研究中赤水市人均GEP（11.16亿元）是贵州省人均GEP（4.73亿元）的3.36倍；单位面积GEP（1 959.19万元）是贵州省单位面积GEP（948.7万元）的2.06倍；人均GDP（3.04万元）是贵州省人均GDP（2.98万元）的1.02倍。赤水市无论人均GEP或单位面积GEP均高于贵州省平均水平2-3倍，表明赤水市在全省拥有较好的生态环境条件同时生态系统带来的价值在全省也位居前列，并且赤水市人均GDP高于全省人均GDP，反映出良好的生态环境对促进社会经济发展具有积极影响。

根据不同的服务功能类型来看，文化服务、气候调节和水源涵养这3项服务价值之和（297.86亿元）占GEP的82.23%，是赤水市提供的核心服务，这表明赤水市拥有丰富的旅游文化资源以及较高的森林资源，因此在经济发展的过程中应充分利用这两项资源，同时注重其余生态资源的开发与利用。

根据不同的生态系统类型来看，森林、湿地、农田3个生态系统是赤水市提供服务的核心生态系统，总和占GEP的98.01%，表明森林、湿地和农田生态系统带来了巨大的生态价值；湿地生态系统单位面积价值（1.56亿元）表明赤水市湿地生态系统具有很高的价值，这与李鑫等[28]的研究一致。因此，在资源开发及利用过程中应合理利用与保护这些生态系统。

本研究部分参数由于不同地区和生态系统等的差异及部分单价受市场调节导致地区和年份等的差异，不能准确反映出赤水市当地的具体参数值；许多指标运用替代成本法，是从成本的角度进行核算，并不是从价值的角度进行核算[29]；仅以旅游收入作为文化服务功能的价值，忽略了消费者意愿部分的价值，低估了赤水市文化服务价值。由于上述原因引起的误差对本研究的核算结果有一定影响，但本研究是对赤水市生态系统生产总值的一个保守估算，已足够反映出赤水市生态环境状况及生态系统为人类带来的巨大效益，也可为赤水市生态文明建设提供一定的理论依据。