基于动态测算模型的跨界生态补偿标准——以新安江流域为例

杨 兰,胡淑恒

合肥工业大学资源与环境工程学院,合肥 230009

习总书记指出,“绿水青山就是金山银山”,“中央和地方都要落实好生态补偿机制,将生态补偿作为脱贫攻坚的重要举措”。生态补偿是以保护和可持续利用生态系统服务为目的,以经济手段为主调节相关者利益关系,促进补偿活动、调动生态保护积极性的各种规则、激励和协调的制度安排[1]。随着人们对环境和生活水平需求的增长,流域水生态环境与地区经济发展的矛盾进一步加剧。生态补偿作为协调流域保护方和受益方利益冲突的一种经济手段,已成为国内相关学者研究的热点。作为生态补偿的核心和难点,生态补偿标准是流域生态补偿机制顺利实施的关键,直接关系到生态补偿机制实施的科学性和可行性[2]。

生态补偿的概念最先由经济学家提出,Wunder基于科斯理论的认识将环境服务交易引入生态补偿机制中[3]。早先Wunder和Chen等指出,使用具有成本效益的目标可显著提升生态补偿的效率[4],而Newton等则认为应根据实际情况,有选择地使用随人口特征及谋生方式调整的支付结构[5]。目前跨界流域生态补偿由于上下游地区未能在补偿标准、补偿内容和额度等方面达成一致,导致流域上下游地区在经济协调方面产生较大的矛盾。为此国内外学者针对补偿标准的时限、额度及范围等展开了大量研究。国外主要侧重于支付意愿法来分析支付意愿与社会经济信息变量的相关关系[6- 7],如Alistair等[8-9]通过利益相关者来确定支付补偿意愿,其结果是基于被调查对象的回答,因此相对缺乏客观性。而国内主要侧重于从费用分析、支付意愿、污染成本及生态价值等方面进行评估。如吴园园等[10]采取定量和定性两种方法构建新安江生态补偿额度,但没有考虑上游地区的经济状况等因素；王飞儿等[11]通过上下游超标污染物通量计量来确定污染赔偿模式,其补偿因子及流域地区等因素还需进一步完善；马永喜等[12]提出基于水质水量的产权分配生态补偿额,然而该补偿方法仅适用于水质较差的河流。虽然这些研究在可行性方面具有一定的应用价值,但普遍从静态的角度进行评估,并没有考虑动态的因素,且缺乏完善的核算指标体系,导致核算过程中在准确性和客观性方面的误差较大,缺乏一个统一、完整、长效的标准。

因此,本文以新安江流域为例,根据流域上下游地区的经济水平、地理位置和生态环境等特点。从试行和修复两个阶段出发,选取林业、农业、水利和人均生产总值等因素,通过直接成本、间接成本和生态系统服务价值等方法进行测算,拟构建跨界流域生态补偿标准动态测算模型,对新安江流域的不同产业的成本损失和生态服务价值供给及消费情况进行研究。通过计算生态补偿额度,为其他跨界流域的生态补偿标准测算提供一定依据。

1 研究区域状况

新安江发源于安徽省黄山市修宁县,经过浙江淳安千岛湖流入富春江、钱塘江。横跨安徽浙江两省的流域总面积11452.5km2,新安江安徽段年平均出境水量达60多亿m3,占千岛湖年均入库水量60%以上,是下游浙江地区重要的战略水源地[13]。虽然针对新安江生态补偿上下游地区签订了横向生态补偿的协议,中央及皖浙两省也各有拨款补偿资金给黄山市地区,但随着下游地区对水质要求日渐的提高,目前对上游地区的补偿是远远不够的,上下游地区经济矛盾日益凸显。

图1 新安江流域水系分布图Fig.1 Xin′an River Basin water system distribution map(资料来源：黄山市水利部门)

2 构建跨界流域生态补偿动态测算模型

本文以新安江流域生态补偿为例,构建跨界流域生态补偿动态测算模型,将生态补偿分为试行和修复两个阶段,试行阶段流域上下游地区对补偿标准和内容还不确定,应采用机会成本法核算上游地区直接投入与因生态治理带来的间接损失；修复阶段在试行阶段水质已经达到一定的成效,为进一步协调补偿双方的利益,生态系统服务价值法可以对流域水资源服务价值进行评估。详见图2。

图2 新安江流域生态补偿标准测算流程图Fig.2 Flow chart of calculation of ecological compensation standard in Xin′an River Basin

2.1 机会成本测算模型

在跨界流域生态补偿的试行阶段存在着许多不确定的因素,因此采用机会成本法来分别计算上游流域在生态补偿中各个行业的损失值。机会成本[14]是指做一个选择后所丧失的不做该选择而可能获得的最大利益。流域生态补偿的机会成本分为直接成本和间接成本两类,直接成本是指上游为开展生态保护和建设而直接投入的人力、物力和财力等[15]。间接成本是上游地区为了保护生态环境所放弃的经济收入和丧失的发展权所带来的经济效益[16]。

2.1.1直接成本测算

流域生态补偿直接成本测算为林业建设投入、水利建设投入、流域水环境整治和农村环境综合整治费用的总和,测算公式如下：

C直=C11+C12+C13+C14

(1)

式中,C11、C12、C13和C14分别代表上游地区的林业建设投入、水利建设投入、流域水环境整治和农村环境综合整治费用。

2.1.2间接成本测算

上游地区为提高流域环境质量限制了自身的经济发展,主要体现在农业C1i、工业C2i和政府C3i三个方面的发展机会损失,总的间接成本总额计算公式如下：

C间=C1i+C2i+C3i

(2)

(1)农业机会成本

农业机会成本可分为种植业(N1i)、畜牧业(N2i)和渔业(N3i)三个方面,计算公式为：

C1i=N1i+N2i+N3i

(3)

种植业的计算为上游地区因土地利用变化而损失的机会成本[17],计算公式为：

(4)

式中,N1i为流域上游的种植业机会成本(元)；Amn为第m种生态保护措施引起的种植第n种农作物播种面积变化(hm2)；Qn为土地利用变化前种植第n种农作物的单位面积收益(元)。

畜牧业的计算为拆除畜禽养殖场部分损失的机会成本,计算公式为：

N2i=(I前-I后)+N拆×R价

(5)

式中,I前、I后为污染治理前、后当地农户的畜牧业平均收益,N拆为拆除的养殖场的各类养殖畜禽数量,R价为各类畜禽的单价。

渔业的计算为因禁渔或拆除的网箱养鱼部分的机会成本,计算公式为：

(6)

式中,R渔i为网箱养鱼单位面积某种鱼类的平均鱼价,Si表示拆除的网箱养鱼的面积。

(2)工业机会成本[17]

工业机会成本损失通过流域实施生态环境保护前后,上游地区和某一参照地区的工业发展速度的之间存在的差异来衡量。

C2i=GDPk损×Nk×Sk

(7)

式中,k为上游地区生态保护年限,GDPk损为当年上游地区的人均第二产业增加值损失量,Nk为上游地区当年总人口数,Sk为收益系数,指各行政区当年的财政收入占GDP的比例。

GDPk损计算公式如下:

GDPk损=GDPk-1×(1+ak+θ)-GDPk

(8)

式中,GDPk-1、GDPk为上游地区实施生态环境保护上一年和第k年实际人均第二产业产值,ak为上游地区实施生态环境保护第k年的第二产业增加值增长率;θ为机会成本损失参数。

θ=|(λ′-η′)-(λ-η)|

(9)

式中,λ、λ′分别为上游地区实施生态环境保护前、后人均第二产业年均增速值;η、η′分别为参照地区实施生态环境保护前、后人均第二产业年均增速值。

(3)政府机会成本

政府机会成本的计算主要为工业、种植业、畜牧业和渔业流入市场的商品税收损失部分。

C3i=(C2i+N1i+N2i+N3i)×R

(10)

式中,C2i、N1i、N2i和N3i分别为工业、种植业、畜牧业和渔业机会成本损失,R为税收率。

2.1.3生态补偿总额

最后根据式(1)和式(2)得出生态补偿总额C总。

C总=C直+C间

(11)

2.2 生态系统服务价值测算模型

在跨界流域生态补偿的修复阶段,为了达到断面水质考核标准,上游地区需要付出更多人力、财力和物力方面的牺牲。基于当量因子的生态系统服务价值法是在可量化的标准的基础上,构建不同类型生态系统服务功能的价值当量,结合生态系统的分布面积进行评估[18-19]。最后将所得到的上游地区总生态服务价值剔除自身消费的生态服务价值为生态补偿总额。

2.2.1总生态服务价值

(1)当量因子的确定

鉴于Costanza[20]提出的当量因子不适用于中国国情,依据前人研究改进的结果,参考谢高地[21]提出的生态服务价值当量因子表对流域上游地区进行价值评估,详见表1。

表1 生态系统的单位面积生态服务价值当量

(2)当量因子经济价值[23]

(12)

式中,Ea为单个当量因子的经济价值(元/ hm2),pi为第i种作物的平均单价(元/t),qi为第i种作物单产,mi为第i种作物面积,M为n种作物总面积；1/7是指在无人力投入的自然生态系统提供的经济价值是现有单位面积农田的1/7。

(3)总生态服务价值

E总=Fi×Ea×Ai

(13)

式中,E总为流域上游地区的生态系统服务总价值；Fi为第i种生态系统单位面积的当量因子；Ea为单个当量因子的经济价值；Ai为第i种生态系统面积。

2.2.2生态服务价值自身消费[24]

(14)

式中,Si为流域上游地区的生态系统服务自身消费价值；E总为总生态系统服务价值；WFPi为水足迹总量,WSi为水资源供给量。

2.3 数据来源

相关数据主要来源于《安徽省统计年鉴》(2012—2017年)、《黄山市统计年鉴》(2012—2017年)、《宣城市统计年鉴》(2012—2017年)、《安徽省环境统计年报》(2012—2017年)、《安徽省水资源公报》(2012—2017年)和《浙江省水资源公报》(2012—2017年),水利建设费用等数据来源于黄山市水利局,数据来源可靠、真实。

3 结果与分析

3.1 试行阶段生态补偿标准测算

3.1.1直接成本

2012—2014年黄山市对流域生态保护投入的直接成本情况详见表2。可以看出,在试行阶段新安江流域上游的林业建设、水利建设、流域水环境和农村整治投入呈递增趋势,分别由2012年的4.05、8.08、5.85和0.51亿元增加到2014年的4.60、14.76、12.55和0.56亿元。其中,水利建设和流域水环境整治费用的增幅均超80%,可见黄山市对新安江流域水利建设和水环境整治方面的投入较大。

表2 新安江流域上游生态保护直接投入/亿元

3.1.2间接成本

(1)农业机会成本

新安江流域上游种植业农作物播种面积、产值变化及机会成本损失情况见表3,负数代表当年面积减少,正数代表当年面积增加。黄山市在生态补偿试行阶段,农作物播种面积是随着流域环境保护力度的加大而逐年递减的,减少面积从2012年119hm2上升到2014年的3825hm2,可见黄山市为保护流域环境不断缩减种植业面积方面做出了较大的努力。

表3 新安江流域上游种植业机会成本损失

由于畜牧业和渔业的机会成本不易统计,所以采用三年总机会成本损失的平均值进行计算。经安徽省农委渔业局调研,2012—2014年黄山市拆除畜禽养殖场数量总计252个,主要为生猪养殖场,以年出栏量300头为均值,每头生猪待宰重量取50kg,单价取三年价格波动均值11元/kg,估算得出平均每年黄山市畜牧业机会成本损失达到1386万元；在渔业方面黄山市主要采用拆除和退养网箱的方式进行治理,据相关资料统计,2012—2014年黄山市拆除和退养网箱数量达到6379只,涉及面积约为17.74hm2,以每公顷网箱收益约为449.78万元进行估算,得到平均每年黄山市渔业机会成本损失达到2660万元。

(2)工业机会成本

采用公式(9)对黄山市工业机会成本的损失参数以及相关指标进行测算,计算结果见表4。这里参照地区[17]选取与黄山市地域相近、产业结构相似的宣城市地区。新安江流域上游地区黄山市与参照地区宣城市关于人均第二产业产值变化情况见图3。

表4 新安江流域上游工业机会成本损失参数

由图3可知,新安江流域上游第二产业产值变化情况可从人均生产总值(图3)、人均增加值(图3)、人均增加值增长率(图3)和收益系数(图3)四个方面来分析。与参照地区宣城市相比,2012—2014年黄山市人均生产总值随着年份的增加而平缓地上升,分别为1.47、1.43和1.49万元。说明上游地区黄山市经济状况欠发达。

图3 新安江流域上游人均第二产业产值变化图Fig.3 Change in output value of per capita secondary industry in the upper reaches of Xin′an River Basin

2012—2014年黄山市人均增加值分别为0.10、-0.03和-0.04万元,分别同比增加了2.33%、-1.30%和0.33%,总体呈波动下降趋势。这表明黄山市在新安江流域跨界生态补偿试行阶段关闭、取缔、暂停整改了部分工业企业,由此带来了工业方面的机会成本损失。2012—2014年黄山市收益系数也缓慢减少,分别为0.18、0.17和0.17。反映了随着工业、畜牧业、种植业和渔业产值的减少,政府在税收方面也受到了相应的负面影响。

(3)政府机会成本

对于黄山市在渔业、畜牧业、种植业和工业等方面的整改也给当地政府带来了潜在的税收损失,这里以当地财政收入占当年GDP比例作为税收率[17]进行测算；由于种植业产生税收的前提为流入商品市场,这里对其机会成本进行50%折算,详见表5。

表5 新安江流域上游政府机会成本损失/亿元

从细分成本来看,新安江流域试行阶段总生态补偿额可分为直接成本、农业机会成本、工业机会成本和政府机会成本,详见图4。其中,直接成本位居前列,以2014年为例,直接成本占生态补偿总额的89%。农业机会成本和政府机会成本占比最少,分别为生态补偿总额的5.36%和0.87%。说明黄山市在林业、流域、水利和农村环境整治方面投入较大。

图4 新安江流域试行阶段生态补偿额度/亿元 Fig.4 The amount of ecological compensation in the pilot phase of the Xin′an River Basin

从年份来看,2012—2014年黄山市直接成本与间接成本额度呈上升趋势,其中,2014年黄山市损失成本额度增幅最大,增幅分别达60.26%、63.54%、4.21%和3.33%。说明试行阶段黄山市在2014年流域环境治理方面做出的牺牲最大,黄山市付出的努力与协议水质要求的提高呈正比。新安江流域试行阶段生态补偿总额度分别为20.77、23.42和36.48亿元。

其中直接成本、农业、工业和政府机会成本都逐年增高。自2012年试点开始以来,新安江流域每年水质都达到地表水环境质量标准二类,连年达到补偿条件,同时千岛湖营养指标开始下降,上游地区超预期完成任务反映了黄山市在流域环境保护措施方面的力度之大。

3.2 修复阶段生态补偿标准测算

3.2.1总生态系统服务价值

(1)当量因子经济价值

通过新安江流域上游地区农作物种植情况,选取稻谷、小麦、玉米和大豆作为主要经济作物,采用公式(12)测算得出2015—2017年黄山市农作物当量因子的经济价值分别为2285.54、2126.85和2182.00元,详见表6。

(2)总生态服务价值

根据公式(13)对新安江流域生态服务价值供给情况进行估算,由表7可知,新安江流域上游森林、草地、湿地和河流生态服务价值总体呈上升趋势,分别由2015年的18.29、10.52、2.87、39.31亿元增加到2017年的21.79、12.95、3.76、40.22亿元。其中河流/湖泊在总生态服务价值中的占比高达49.84%,可见黄山市在流域治理方面做出了巨大的努力。

表6 新安江流域上游当量因子经济价值估算

表7 新安江流域总生态服务价值供给估算

3.2.2自身消费生态服务价值

采用联合国粮农组织推荐的标准彭曼公式和CROPWAT模型计算可得单位产品虚拟水含量[25],虚拟水量为单位产品虚拟水含量与产品消费量的乘积[26-27],具体测算结果详见表8。

从黄山市自身消费的农业虚拟水量方面来看,位居前列的是粮食,以2014年为例,达到农业总虚拟水量的56.23%。这说明黄山市在农业消费方面粮食占据主要地位。从黄山市总需水量来看,含量最高的为农业虚拟水量,最低的为生态需水量,以2014年为例分别为8.18和1.05亿m3。表明黄山市消费水量主要以农业为主,生活为辅,生态景观方面用到的水量最小。2015—2017年黄山市水足迹和生态服务价值消费系数分别为22.33、21.03、20.05亿m3和0.46、0.45、0.44,总体呈下降趋势,说明黄山市为了修复新安江流域的水质,降低了自身的消费生态服务价值。

表9为黄山市2015—2017年生态补偿额度的测算结果。可以看出,2015—2017年新安江流域上游提供的总生态服务价值和自身消费生态服务价值分别为73.07、76.23、80.69亿元和33.49、34.41、36.44亿元,整体表现为上升趋势。其中,2017年在总生态服务价值和自身消费生态服务价值中的上升幅度最大,分别同比增加了4.46亿元和2.03亿元。在生态补偿修复阶段,新安江流域下游地区应分别补偿黄山市39.58、41.82、44.25亿元。

表8 新安江流域上游地区自身消费情况

表9 新安江流域修复阶段生态补偿标准/亿元

4 结论和建议

4.1 结论

(1)根据构建的跨界流域生态补偿动态测算模型,分阶段测算出新安江流域生态补偿额度。在新安江生态补偿的试行阶段,采用机会成本法对黄山市在流域生态补偿中的直接与间接成本损失进行测算；在新安江生态补偿的修复阶段,先采用当量因子法计算新安江流域的总生态服务价值,再剔除水足迹法测算得出的自身消费生态服务价值。该动态测算模型从整体上来看是动态的、稳定的,其测算的具体方法计算简单,结果合理,认可度较高。

(2)测算结果得到黄山市试行阶段(2012—2014年)和修复阶段(2015—2017年)的生态补偿总额分别为80.67亿元和125.65亿元。这与新安江流域实际生态补偿额度相差较大,对比历年的生态补偿实际额度,补偿力度明显不够。扣除目前已经投入的36亿元,在试行阶段和修复阶段还需补偿上游地区分别为65.67亿元和104.65亿元。目前新安江上下游地区签订了《安徽省长江流域地表水断面生态补偿协议》,但由于跨界生态补偿需考虑的实际因素较多,应结合实际进一步深入研究,并提出明确的方法政策来解决经济和环境发展的冲突问题。

4.2 建议

(1)生态补偿标准应根据不同时期构建不同的标准。跨界流域生态补偿是一个长期的、持续的、动态的过程,在每个阶段流域的生态价值都是不同的,应该根据流域上下游地区的经济发展状况、补偿的期限以及补偿的生态价值等去确定不同的生态补偿标准。目前新安江流域生态补偿更多的依赖于公共财政的转移支付及政府与政府之间补偿资金,应转变单一的生态补偿模式,将市场交易、产业开发、扶贫政策与生态补偿相结合,扩大对上游地区的横向和纵向转移支付以及资金渠道,同时下游地区在人才技术方面应提供对上游的支持,兼顾上游地区的经济发展。

(2)将“输血”向“造血”生态补偿方式转变。由于在跨界流域生态补偿中,上游地区通常为经济欠发达地区,许多贫困户为流域生态保护丧失了得以谋生的职业。如果补偿的内容和方式不合理,就会加深脱贫与生态环境保护之间的矛盾。因此,创新资金使用方式,通过发展绿色产业实现从“输血”到“造血”的转变,是跨界流域生态补偿机制的鲜明特色。一方面,要遵循市场规律,按照市场需求发展龙头企业和合作社等新型经营主体。同时,也要因地制宜发展当地的特色产业,如洛川苹果,赣南脐橙等。另一方面,让贫困户成为参与生产的主体,将生态补偿与贫困户的利益联结起来。