小汤石小流域水土保持效益的评价研究

宋黎黎

(丹东市宽甸满族自治县水利局，辽宁 宽甸 118200)

0 引 言

从蓄水保土、涵养水源、防灾减灾、减少河流泥沙淤积、改善生态环境以及农业农产条件的角度，小流域水土保持工程越来越引起社会的重视。近年来，本着社会经济发展滞后、农业基础设施薄弱、生态环境脆弱和群众生活水平较低，治理任务迫切、开发潜力和资源优势较强的原则，同时治理经验丰富、技术力量雄厚、领导重视和群众参与建设积极性高的实际，宽甸县建设实施了一批小流域水土保持工程，明显改善了当地生态环境，对促进其社会发展和经济建设发挥着巨大作用，所以科学评价工程效益非常重要。对于水保效益国外学者做了深入研究，如Mishra等利用时间、环境、社会、经济等指标，量化了各种水保措施在研究区的实施效益和成本；Hunink等以肯尼亚上塔纳盆地为例，采用GBAT软件与流域上下游5个指标评估了绿色水资源计划水保措施的可行性；Balana等以埃塞俄比亚北部为例，运用市场价格法和环境、社会、经济等直播啊评价了水保措施效益。同时，针对水保效益国内外学者也开展了广泛的研究，郑国权等从防洪减灾、社会、经济和生态效益的酵素，综合评价了广东省小流域的生态效益；杨洁等科学评价了水保植物优化、生态经济果园、草路、梯壁植草、草沟、山边坡等红壤地区的技术效益[1-5]。尽管诸多学者广泛研究和探讨了水保效益，而涉及高植被覆盖度边境地区的研究还鲜有报道，且考虑高植被覆盖度的水保效益评价更少。鉴于此，文章综合评价了宽甸县小汤石小流域的水保效益，以期为区域水土保持规划和小流域生态治理提供参考。

1 区域概况

1.1 小汤石流域

宽甸县2019年水土保持工程主要布置在硼海镇小汤石小流域，工程区现有水土流失面积13.97km2，占总面积33.23%，且主要集中于小汤石沟区域。该区域属于丘陵山区，区内沟壑发育、山体连贯、形态各异，海拔为100-600m，地带性土壤为棕壤土，土层厚度在0.3-1.5m之间，土质疏松，团粒结构差。气候属季风暖温带大陆性气候，年均降水量1028mm，且多集中于6-8月，年均气温6.7℃，气候特点为夏无酷暑、冬有严寒、雨雪丰沛、冬季漫长、四季分明、暴雨特多。植被属暖温带落叶阔叶林与温带针阔混交林，主要林种是人工林和天然次生林，林草覆盖率86.03%。近年来，工程区开展的水土流失治理起到了一定的防治效果，截止2017年工程区现保存的水保措施总面积为364hm2，其中水保林140hm2，经济林51hm2，封禁治理173hm2，农田防护工程4km，谷坊10座，作业路7.3km。然而在综合防治上工程区的资金投入非常有限，总体治理速度小于水土流失破坏速度，其主要原因为大范围开发与建设经济林致使植被覆盖率逐年降低，资源破坏严重且土壤侵蚀程度逐年增加，土壤有机质含量及土壤肥力不断减少，严重威胁着土地资源。因此，必须结合工程区经济发展方向、自然条件和土地利用现状，坚持因害设防、因地制宜的原则有机结合生物和工程措施，最大程度的促进生态农业的发展。宽甸县2019年水土保持工程规模：综合治理面积500hm2，水保林128.66hm2(其中红松73.33hm2；核桃5.33hm2；刺嫩芽穿带50hm2)、农田防护-挡土墙1490m、农田防护-排水沟1441m、作业路2620m、封禁治理371.34hm2(围栏300m)、公示牌1块，宣传牌1块。

1.2 数据来源

以丹东市2019年统计年鉴作为流域内播种面积、新增林木面积、作物效益和林木效益数据来源，最低工资水平和护林人员数量来源于宽甸县人社局、林业局，以中国土壤数据库作为土壤有机质含量以及含水率数据来源。

2 水土保持效益评价

为量化生态效益评价指标引入成本效益分析(CBA)理论，在合理计算单项指标效益的基础上，对小流域水土保持成本效益综合利用对比分析法、市场价格法进行评估[6-8]。

2.1 CBA经济学理论

CBA属于一种指导经济项目投资主体或资源分配的经济学工具，通过评估未来利益受政策的选择以及社会资源分配的影响，向决策者告知经济效率，现已在投资决策、政策保护、自然资源等领域得到广泛应用[9]。Hicks与Kaldor设计的潜在补偿规则为CBA经济学理论的主要来源，若利益能够补偿成本且保证帕累托结果最优，则代表决策效率发挥作用。

2.2 评价指标体系

将经济效益按照CBA原则划分为直接、间接效益，其中水土保持直接经济利益主要包括增加土壤有机质、防止土壤养分流失、增加或保持土壤深度以及土壤含水量等。通过改善土壤有机质、含水量和质量，可在一定程度上增加土壤生产力与生物量，流域内后增加的直接生态效益就是由此产生的经济效益，而间接效益一般指气候调节、碳固存、空气净化等效益[10]。文章以行业标准规范和水土保持学为基准，充分考虑小汤石小流域生态环境良好、植被覆盖率高等实际情况，遵循可量化性、可操作性、层次性、独立性、客观性、代表性等原则，从社会、经济、生态与调水保土效益等方面，将重复性指标剔除后选取8项典型指标构建评价体系，如图1所示。

图1 水保效益综合评价体系

2.3 效益评估方法

通过对主成分分析法、灰色系统法、模糊评价法、关联矩阵法、单项效益加和法5种方法的分析，提出较其他方法单项效益加和法具有直观、清晰、简单等明显优势[11]。因此，文章结合单项指标效益值和CBA经济学理论，对小汤石小流域水保效益综合利用对比分析法、市场价格法进行评价。采用量化的各项指标，对比分析其经济、社会、生态和保土调水效益的贡献率，从而为水保效益评价提供科学依据。

2.3.1 蓄水保土效益

蓄水保土效益包括蓄水效益和保土效益，其内容有就地入渗、就近拦蓄径流量和减轻面蚀、沟蚀等造成的土壤流失等。一般以耕作农田产生的效益折算水保措施保持土壤所带来的效益，由于计算基准年仅为2019年，即使存在土壤流失也可在原基础上种植，所以利用提高土地生产效益作为保土的效益。文章采用蓄水量增加体带来的效益作为保持土壤的蓄水效益，并以灌溉水成本价值衡量，其表达式如下：

U蓄水=C灌溉×P

(1)

式中：C灌溉为灌溉水单价，元/m3；P为涵养水源量，m3；U蓄水为调节水量价值，元/a。

按单位面积蓄水定额计算，随着各项措施保水能力的逐年提高，到措施全部生效时每年可增加蓄水量7.68万m3，以2019年灌溉水成本价0.58元/m3计算，则U调水效益达到4.45万元。按单位面积保土定额计算，各项措施实施后每年可减少泥沙流失量0.78万t，由此产生的效益利用提高的土地生产效益来衡量。

2.3.2 生态效益

1)保肥效益。通过提高林草覆盖率增加土壤有机质含量，以此计算保肥效益。根据价值替代法用化肥量替换土壤有机质含量，其效益计算式为：

U保肥=a有机肥hA增加林分ρk

(2)

式中：a有机肥代表有机肥价格，市场价格取680元/t；、k代表土壤有机质含量，按中国土壤数据库取4.13%；h代表保留土壤厚度，一般0.3m；A增加林分代表增加林分面积，2019年增加128.66hm2；ρ为土壤容重，取1.25t/m3；U保肥代表保肥效益，由此计算的保肥效益0.14万元/a。

2)年固碳效益。根据以下公式确定年固碳效益，即：

U碳=AC碳(1.63R碳B年+F土壤碳)

(3)

式中：A代表新增林地面积，小汤石小流域2019年增加128.66hm2；R碳代表CO2碳含量，取27.27%；C碳代表固碳价格，取1200元/t；F土壤碳代表单位面积固碳量，取1.48t/(hm2·a)；B年代表林分净生产力，取16.81t/(hm2·a)；U碳代表林分固碳效益，由此计算的固碳效益138.21万元。

3)年释氧价值。采用下式计算释氧价值，即：

U氧=1.19C氧AB年氧

(4)

式中：C氧为氧气价格，取1000元/t；A为新增林地面积，小汤石小流域2019年增加128.66hm2；B年氧为单位林木面积释氧量，取5.589t/(hm2·a)；U氧为林木释氧效益，以此计算的释氧效益85.57万元。

4)滞尘及吸收污染气体效益。文章利用下述工程计算吸收污染气体效益，即：

Ug+d=∑KiQiAi

(5)

式中：Ki代表不同污染物治理费用，一般粉尘、氮氧化物、氯化物、SO2的排污收费标准为0.15、0.63、0.69、1.2元/kg；Qi代表水保林吸收一般粉尘、氮氧化物、氯化物、SO2的量，依次为33200、6.00、0.50、215.60kg/(hm2·a)；Ai代表林分面积，流域内2019年新增水保林128.66hm2；Ug+d代表森林吸收吸收滞尘、氮氧化物、氯化物及SO2价值，元/a，按照以上公式确定的吸收污染气体费用为9.56万元。

2.3.3 经济效益

经济效益只计算直接经济效益，主要是指实施与未实施水保措施土地上生长的植物产品对比的增产量和增产值，即计算实施坡耕地治理、水土保持林、封禁治理后的实物增产量和价值。其中，坡耕地治理工程计算实施治理措施后的粮食和秸秆产量及经济作物产量；水保林的乔木林计算其成材后的活力木产量及果品产量，灌木林计算枝条产量；经济林栽培园计算在园中实施水保后的果品、枝条和活力木增产量；封禁治理措施计算封禁后生效年的活力木和枝条产量。待项目全部完成并发挥效益时，年平均增加总产值30.36万元，其中增产枝条38.56万kg，价值3.86万元；增产活立木0.03万m3，价值14.00万元；增产野菜1.25万kg，价值12.50万元，如表1所示。

表1 直接经济效益计算表

2.3.4 社会效益

水土保持工程的实施带来了巨大的社会效益，主要体现在：①提升生活质量、改善生态环境，项目实施后可改变原来的劣质地貌，增加工程区绿化程度，优化农村生态环境、人居环境和农民生活条件，减轻自然灾害和水、土、肥的流失；同时，有利于提高土地使用价值、增加生物产量与植被面积，带动农林木各项效益和更高层次流域建设发展。②增强农业综合生产能力、强化农业基础设施，项目的实施将改善农业生产条件和农业基础设施薄弱环节，大大提高农经作物产量及农业综合生产能力，进一步调整农村产业结构，带动乡镇企业与堤防经济发展，促使多元化经济结构发展，进一步巩固和完善农村经济承包制度，堤防经济随之活跃起来并繁荣发展。③多元化生产经营、促进经济发展，项目的开发建设指导思想是结合现代生态农业的新思路，在延续传统的生态建设模式净化和可持续发展的基础上完成的，技术含量高，可带动农林牧副渔业等相关产业发展，实现多元化生产经营，建成一定规模的流域生态经济生产基地，加快农业产业化进程。④实现自然资源永续利用、保护生态环境，在拓宽产业结构、增强农业基础设施的同时，项目的实施可以更加科学利用和合理开发自然资源，转变传统的农业粗放经营模式，减少破坏林草资源，为保护天然林及实现自然资源的永续利用奠定基础。⑤带动区域发展、提升边境地区国际形象，通过技术培训、生产实践和科技推广，项目的实施将培养一批精英和农民技术骨干，促使现代农业发展和广大群众现代农业意识，有利于提升农业管理水平和生产节能。项目的建设会形成绿色高效生态农业发展通道，改变和提高山区自然面貌促进风景旅游资源的开发和建设，带动全县经济和生态建设事业的发展，对提高边境地区的国际形象有着积极的促进作用。

3 结 论

通过计算分析宽甸县2019年水土保持工程的社会、经济、生态和蓄水保土效益，结果显示项目的实施有利于提升生活质量、改善生态环境，增强农业综合生产能力、强化农业基础设施，实现多元化生产经营、促进经济发展，实现自然资源永续利用、保护生态环境，带动区域发展、提升边境地区国际形象。项目实施后每年可产生直接经济经济效益年30.36万元、生态效益233.48万元、蓄水保土效益4.45万元，总效益268.29万元，研究成果可为拓展生态保护途径及鉴定工程项目实施效果提供科学依据。