区域生态环境治理中生态系统价值评估研究

2021-11-29宋海彬武富庆于翠芳

能源与环保 2021年11期

宋海彬，武富庆，于翠芳

(黑龙江科技大学管理学院，黑龙江哈尔滨 150022)

自然生态环境保护是当前国家乡村振兴与土地整治政策实施的重要前提条件之一[1]。乡村振兴与土地整治过程中，区域生态环境治理是一个重要环节，其在很大程度上影响了乡村振兴与土地整治的科学性和可持续性[2]。针对区域生态环境治理工作，其产生的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，这也是反映治理效果的重要依据。因此，评估区域生态环境治理中生态系统服务价值具有重要意义。生态系统服务所描述的是基于生态系统(包括其生物多样性)利用系统内相应的生态过程完成对人类产生积极影响的全部效应集合[3]。自此概念被提出后，生态系统服务价值的研究成为全球范围内的关注热点。刘慧明等[4]评估了目标区域相应时间段内生态系统服务价值变化，结果显示目标区域生态系统服务价值表现出显著的东南高、西北低的趋势。刘倩等[5]以青龙县为研究区域，提出基于系数修正的生态系统服务价值动态变化研究方法，目标区域内生态系统服务价值在所研究时段内表现为先提升、后降低、再提升的状态。在前人研究基础上，本文研究区域生态环境治理中生态系统服务价值评估方法，通过货币计算法完成目标区域生态系统服务价值的量化评估。

1 生态系统服务价值评估方法

将生态环境治理中目标区域土地利用类型分类纳入生态系统类型，利用单项服务评价法评估目标区域生态环境治理中生态系统服务价值。

1.1 生态类型划分

区域生态环境治理过程将导致其中包含的交通用地、水域以及其他用途土地的面积均发生一定变化[6-8]。依照相关学者的研究理念、目标区域的土地实际利用情况以及数据的可获取性，忽略建设用地与冰川积雪，可将区域生态系统划分为农田类、水域类、森林类、湿地类、荒漠类和土壤类等类型[9]。其分类结果如图1所示。

图1 典型的生态系统分类

1.2 单项服务评价法

单项服务评价法通过环境价值评估过程确定目标区域不同生态服务系统的货币价值[10-11]。结合国内外相关学者的结论，选取科学的方式与相关参数，从物质供给、环境调节、文化修建与支持服务4个方面出发，选取原材料生产、水资源供给、气候调节、空气调节等12个指标评估构建评估指标体系。区域生态环境治理中生态系统服务价值评估指标体系见表1。

表1 生态系统服务价值评估指标体系

1.3 评估因子计算

针对表1中的各价值评估因子，通过货币化的量化方法计算目标区域生态服务系统的货币价值。

(1)产品生产因子。在计算产品生产服务价值V时，采用市场价值法[12]，具体计算公式：

V=∑vi=vs+vy=ss×ps+sy×py

(1)

式中，vi为第i类因子的供给服务总价值；s、p分别为总面积和供给服务单价，下标s和y分别表示食物和原料。

(2)渠系蓄水因子。在计算区域生态环境治理中生态系统渠系蓄水服务价值时，采用代替工程法[13-14]，具体计算公式：

(2)

式中，xi为单位面积蓄水量；mi为集水面积；ti为蓄水体积；c为土层平均厚度。

(3)气象因子。在计算区域生态环境治理中生态系统修正后气候调节服务价值时，采用成果参照法[15]，具体计算公式：

(3)

式中，B、bi分别为目标区域、第i类生态系统每公顷生物量均值；Pi为第i类生态系统的气候调节服务单价(其中，i=1，2，…，n，n为第i类生态系统服务)。

(4)空气质量因子。由于区域生态环境治理中生态系统内的空气质量调节服务价值VOA不仅描述有害气体的吸收，同时也描述有益气体的释放，其价值可通过影子工程法进行计算[16]，具体计算公式：

(4)

式中，QEi为目标区域释放的氧气数量；QAj为吸收的j类有害气体数量；Ci为生产单位数量i气体的费用；Cj为处理单位数量j类气体的费用。

考虑其他有害气体的计算较为复杂，因此只考虑生态系统内氧气的释放。

(5)涵养水源因子。在计算涵养水源服务价值Z时，采用替代工程法，具体计算公式：

Z=δ(R-ET)A=δRθA

(5)

式中，δ和R分别为目标区域蓄水成本均值和降雨量均值；ET和A分别为目标区域蒸发量均值和灌溉面积；θ为径流系数。

(6)污染物处理因子。污染物经由生态系统的生物、化学与水文等生态过程转换成不具毒害的物质的过程，就是生态环境的污染物处理服务价值，污染物处理服务价值主要受目标区域环境容量价值影响[17-18]。因此，在计算区域生态环境治理中生态系统污染物处理服务价值时，采用影子工程法，具体计算公式如下：

Di=XiCi

(6)

式中，Di为目标区域年环境容量价值；Xi和Ci分别为目标区域污染物的年环境容量与污染物治理成本。

(7)知识扩展因子。目标区域所提供的科研场所与材料功能即为知识扩展服务价值，其计算过程以目标区域科学研究投入数量与所获科学研究成果数量为基础，具体计算公式如下：

VOK=V×S

(7)

式中，V为目标区域的文化科研价值基准价；S为目标区域面积。

(8)景观旅游因子。在计算区域生态环境治理中生态系统景观旅游服务价值时，可采用费用支出法[19]，具体计算公式如下：

F=Ff+Ft+Fq

(8)

式中，Ff、Ft、Fq分别为旅游费用、旅游时间成本与其他费用。

(9)土壤有机质持留因子。在计算区域生态环境治理中生态系统土壤有机质持留服务价值时，可采用机会成本法[20]，具体计算公式如下：

W=S′×T×ρ×OM×J

(9)

式中，S′为作物种植面积；T为表层土壤厚度；ρ为土壤容重；OM为有机质含量；J为有机质价格。

(10)生物多样性因子。在计算修正后的生物多样性服务价值时，同样可采用成果参照法，具体计算公式如下：

(10)

式中，B、bi分别为目标区域、第i类生态系统每公顷生物量均值；Qi为第i类生态系统的生物多样性服务单价(其中，i=1，2，…，n，n为第i类生态系统服务)。

(11)初级生产力因子。在计算区域生态环境治理中生态系统初级生产力过程中，可参考目标区域初级生产力同绿色植被的转化关系、绿色植被与农产品质量相关性以及市场上农产品的销售价格与利率等进行计算，具体计算公式如下：

(11)

式中，KE为物质生产功能价值；K0为目标区域单位面积的初级生产力；E为初级生产力同绿色植被的转化关系；φ为农产品混合含碳率；σ为农产品质量与绿色植被质量的比值；Ks为农产品市场价格均值；ρ为农产品销售利润率；O为可收获面积。

(12)水土保持因子。在计算区域生态环境治理中生态系统水土保持服务价值时，可采用影子价格法。通过粮食产量的提升能够最直观地体现出水土保持价值提升的效果，所以可通过粮食增产的经济效益描述区域生态环境治理中水土保持的服务价值，具体计算公式如下：

Lz=G×Cn×Ks

(12)

式中，Lz为粮食增产经济效益；G为受保护耕地面积；Cn为生态环境治理前后农作物单产差。

1.4 综合评估模型

目标区域生态环境治理中生态系统服务价值评估即获取目标区域内不同生态服务系统价值的总和，公式描述：

(13)

式中，Bi为第i种生态系统服务功能价值；r为贴现率。

2 现场分析

以黑龙江省哈尔滨市为目标区域，采用本文方法评估其区域生态环境治理中生态系统服务价值。

2.1 目标区域概况与数据采集

哈尔滨市是哈尔滨都市圈核心城市，更是我国重要的制造业基地。哈尔滨市9个行政区分布如图2所示。

图2 哈尔滨市9个行政区分布示意

哈尔滨市气候四季分明，冬季漫长、夏季短暂，春秋两季气温升降变化快，属于过渡季节。哈尔滨市区及其周边的双城区、呼兰区地势平坦，东部多丘陵，北部为小兴安岭山区，有松花江流过。该市动植物资源丰富，且受地形、气候、植物等自然因素及人为活动的影响，哈尔滨市土壤类型较多。

目标区域内土地整体面积达到1.31×106hm2。其中，草地所占比例最大，达到目标区域内土地整体面积的1/2；其次为耕地面积，占目标区域内土地整体面积的1/5左右。目标区域内占地面积最小的土地利用类型为水域，仅为0.65%左右；其次为交通用地，占目标区域内土地整体面积的1%左右。

受到曾经大力发展工业制造业的影响，目标区域内整体生态环境呈现出偏脆弱的状态，自然灾害使得荒漠化土地所占比例较高且较难进行开发应用，导致后备土地资源短缺。作为我国东北部主要的交通枢纽与工业中心，目标区域内的核心产业为石油、化工、电力、机械等，2020年区域范围内GDP高达930亿元左右。由21世纪初期开始，目标区域内社会经济呈持续上升态势，经济的高速发展以及区域内常驻人口数量的显著增加对于目标区域内原就脆弱的生态系统产生更大威胁，因此，近些年相关部门加大了生态环境治理力度。

分析过程中所使用的数据多来自近些年目标区域的年鉴记录以及我国的物价年鉴记录，并参考相关学者所研究的论文数据。

2.2 目标区域内生态系统服务价值组成分析

位于目标区域东部的阿城区、南部的双城区、西部的松北区、北部的呼兰区是目标区域生态服务系统的主要组成部分。以此4个区域为对象展开研究，目标区域内生态系统服务价值一级指标的组成分析结果如图3所示。

图3 生态系统服务价值组成分析

分析图3得到，目标区域生态服务系统整体价值为560.05亿元。在目标区域生态系统服务价值结构体系内，以环境调节价值量最高，达到340.53亿元，占目标区域生态系统服务价值整体的60.81%；文化修建的价值量位居第二，达到130.70亿元，占目标区域生态系统服务价值整体的23.33%；物质供给与支持服务的价值量分别为15.57亿元和73.25亿元，分别占目标区域生态系统服务价值整体的2.78%和13.08%。

目标区域内生态系统服务价值二级指标的组成分析结果见表2。分析表2得到，在全部12个价值评估因子中，涵养水源是目标区域内生态系统服务价值体系内价值最高的类型，价值量高达160.72亿元，占整体价值量的28.70%；其次为景观旅游价值，价值量为126.54亿元，占整体价值量的22.59%；价值排在第三位的是空气质量，其价值量与所占百分比分别为88.64亿元和15.83%。在目标区域内生态系统服务价值体系内价值最低的类型为渠系蓄水，价值量为3.52亿元，占整体价值量的0.63%；其次为知识扩展和水土保持，价值量分别为4.16亿元和6.04亿元，分别占整体价值量的0.74%和1.08%。