成都都市圈耕地生态价值评估*

冉清红 冯国梅

成都师范学院史地与旅游学院西部人文研究所，四川成都

1 研究背景

1.1 研究目的

我国对耕地及耕地价值研究的主要方向是经济价值和社会价值，对区域性耕地生态价值方面的研究不完善。随着城市化进程不断加快，耕地占用不可避免，耕地占用时，不仅要合理计算耕地资源的总价值，还要确定耕地的区域生态补偿标准。因此，有必要加强对耕地生态价值的计量。

1.2 研究意义

科学界定耕地资源的社会、生态和经济价值，构建健全的耕地资源价值判断体系，对国家制定有效的耕地保护政策，缓解城市化进程中耕地资源的流失具有重要意义；合理评估成都都市圈耕地的生态价值，分析成都都市圈内各行政区域的生态价值差异和变化规律，也为耕地保护和多功能利用奠定了基础。

1.3 研究现状

1.3.1 国外研究现状

国外最早对土地资源价值进行的研究是17 世纪英国古典政治经济学之父威廉提出的农业地租理论。20 世纪80 年代以前，国外关于耕地价值的研究基本上都是以耕地的经济价值为基础的。直到20世纪80年代，研究人员逐渐开始研究耕地的生态价值。随着国家对生态环境的重视程度提高，耕地资源的生态价值测算也受到越来越多学者的关注。1980 年，世界自然保护联盟在《世界自然资源保护大纲》中指出：必须从社会的、生态的和经济的角度核算自然资源的价值，以确保全球的可持续发展[1]。在国外，大多数学者认为耕地生态的总价值应该来自耕地的大气调节功能价值、环境净化功能价值、水源保护功能价值、维持土壤肥力和养分循环价值[2]。在评估方法的选择方面，由于受各种方法适用条件的限制，很多学者都针对不同的价值类型采用不同的测算方法，以此来评估区域的耕地生态总价值。

1.3.2 国内研究现状

在耕地资源生态价值研究方面，我国相对于西方国家起步较晚。由于所有权地位和国家背景不同，中国的耕地资源价值与国外也有所不同。目前，我国依然没有形成公认的价值分类体系，许多学者都从不同的角度对耕地价值类型进行了分类。然而，无论采用何种分类体系，最终测算结果差别都不明显。在我国，不同学者参考前人的评估方法来确定自己的测算方法，尽管方法多样，但其测算结果都是基于区域耕地面积来进行的。如在海南岛生态系统生态调节功能及其生态经济价值、黄淮海地区耕地资源价值、四川省耕地生态系统涵养水源价值评估[3～5]等区域性研究方面，形成了较为丰富的成果。

2 研究区概况与基础数据来源

2.1 研究区概况

成都都市圈是《成渝城市群发展规划》中国家规划的一个都市圈，是以成都中心城区为中心，向周边延伸150 km 范围内的区域，位于四川省境内，由成都、德阳、眉山、资阳等城市组成，面积约6.6 万km2，占四川省总面积的13.6%。区域内气候类型多样，以亚热带季风气候为主，降水集中在夏季，年平均降水量在900～1 200 mm之间。成都都市圈规划的主要目的是充分发挥成都的核心驱动力，加快成都与德阳、资阳、眉山等周边城市的城市化进程，与重庆共同打造一个驱动四川、辐射西南的具有国际影响力的现代化大都市区。成都都市圈主体功能定位是西部重要的经济中心，是全国重要的综合交通枢纽、贸易物流中心和金融中心，拥有先进的制造业基地、科技创新产业化基地和农产品加工基地。成都都市圈土地利用呈现明显的圈层分布特点，整个地区的耕地资源稀缺。

2.2 基础数据来源

本文基础数据主要来源于四川省统计局、中国科学院资源环境科学数据中心以及地理国情监测云平台的土地利用数据等。为了研究该区域耕地生态价值的变化情况，本文选取了2000～2016 年的土地利用数据为基础研究数据，根据实际需要提取了耕地作为研究对象。

3 耕地生态价值类型与评估方法

结合成都都市圈的研究现状和实际情况，本文研究的耕地生态价值，包括气体调节功能、环境净化功能、水源涵养功能、土壤保持功能以及养分循环功能。通过计算各类型生态价值之和，得出成都都市圈耕地生态总价值。再分别计算成都都市圈范围内的成都、德阳、资阳、眉山地区的耕地生态价值，对比分析各区域之间的差异；计算成都都市圈不同年份的耕地生态价值，比较分析，总结成都都市圈耕地生态价值的变化规律。

3.1 气体调节功能

耕地生态系统的调节气候价值是指农作物在全生命周期内，将大气中二氧化碳通过光合作用转化为碳水化合物的过程中的固碳量及释放氧气量所创造的经济价值。采用固碳制氧成本法来评估耕地的气体调节功能价值[6]。计算公式：

其中，V调代表单位面积耕地的气体调节功能价值；VCO2代表单位面积耕地固定二氧化碳的价值；VO2代表单位面积耕地释放氧气的价值；3/11 指二氧化碳转换成碳的系数；P 代表耕地每单位面积第一净生产力，取值为4 829kg/hm2；T1为1.00 kg 植物干物质固定二氧化碳的重量，即1.62 kg·kg-1；C1为碳释放成本价值，取值为0.639 元/kg；C2为释氧的成本价，以工业制氧成本0.400元/kg 计算; G 为1.00 kg 植物干物质释放氧气的重量，即1.20 kg·kg-1；将数据代入公式（1）、（2）、（3）可知单位面积耕地的气体调节功能价值为：

V调=4 829 kg/hm2（1.2kg·kg-1×0.4元·kg-1+3/11×1.62kg·kg-1×0.639元·kg-1）=3681.25元/hm2

3.2 净化环境功能

耕地资源生态系统的净化环境功能是指耕地上的作物吸收有害气体，净化空气以及处理和容纳废弃物等作用，本文主要考虑耕地的大气净化功能来估算耕地净化环境功能的价值。耕地对大气的净化作用主要是指耕地依靠自身的特殊结构和功能，通过吸收、过滤、封闭、分解等物理和化学过程净化大气。大气功能的净化主要通过耕地减少空气中硫化物和氮化物等有害物质的含量来计算实现的值。该研究采用回收成本法计算耕地吸收二氧化硫和氮氧化物的价值[6]。则：

其中，V净代表单位面积耕地资源生态系统的净化环境功能价值；V气代表单位面积耕地的净化功能价值；VSO2代表单位面积耕地吸收二氧化硫的价值；VNOx代表单位面积耕地吸收氮氧化物的价值；C3、C4分别代表耕地生态系统消纳SO2、NOx的单位成本，取值分别为3 元/kg、16 元/kg；U1、U2分别代表单位面积耕地生态系统消纳SO2、NOx的数量，取值分别为45 kg/hm2、34 kg/hm2[6]。据（4）-（7）式，单位面积耕地的净化环境功能价值为：

3.3 水源涵养功能

耕地的水源涵养功能主要是指耕地及其表面作物对自然降水的截留、吸收和储存的影响。水源涵养功能是耕地生态系统生态功能价值中的重要组成部分，被现代经济学家称为耕地环境资源的非消费性利用价值。本文采用替代工程法来测算成都都市圈的耕地涵养水源功能价值。

3.3.1 单位面积涵养水源量

单位面积耕地涵养水源量的计算，采用该区域的年平均降水量减去耕地上农作物的年蒸腾量来表示，而作物的年蒸腾量则通过蒸腾量占降水量的比例来计算[7]，即：

其中，QW代表单位面积耕地的涵养水源量，单位为t/hm2；W 代表四川省年平均降水量，单位为m；ρ水代表水的密度，取值1.0×103kg/m3；m 代表耕地上农作物年蒸腾量占年降水量的比例，根据已有的相关研究数据得知，取值为0.82[8]。则单位面积耕地的涵养水源量为：

3.3.2 单位面积涵养水源价值

单位面积耕地水源涵养量的价值估算，在考虑农民支付生态价值的意愿和替代项目的定价容易度的基础上，采用替代市场法计算该地区耕地水生态系统的功能价值。该估算基于由生态价值发展阶段系数校正的平均单位。储层容量成本的加权平均值取代单位储存容量，即：

其中，V涵代表单位面积耕地的涵养水源功能价值，单位为元/hm2；QW代表单位面积耕地的涵养水源量，单位为t/hm2；q 代表用平均单位蓄水库容成本的加权平均值修正后的单位蓄水成本，取值为1.93 元/t[9]。则单位面积耕地的涵养水源功能价值为：

3.4 固土保肥功能

耕地生态系统中，土壤对农作物至关重要，作物对于土壤也有积极促进作用。一方面，农作物覆盖土壤表层，对大气降水有截留作用，降低了雨水对土壤表层的冲刷，减少了地表径流的侵蚀；另一方面，作物的根系与土壤结合，对土壤有固定作用，减少了土壤肥力的损失，有效改善了土壤的结构。采用影子工程法评估其价值，耕地的固土保肥功能主要体现在减少耕地土壤侵蚀、降低河道泥沙淤积和固定土壤肥力等方面[10].则：

其中，V固代表单位面积耕地生态系统中土壤的固土保肥价值；V侵代表单位面积耕地减少土壤侵蚀价值；V淤代表单位面积耕地减少河流湖泊泥沙淤积的价值；V肥代表单位面积耕地固定肥力的价值，包括化肥和有机肥两个部分。

3.4.1 减少土壤侵蚀总量

土壤侵蚀是指在水力、风力、冻融或重力的外力作用下，土壤及其母质的破坏、侵蚀、处理和沉积过程。被外力所抵消的土壤质量称为土壤侵蚀量。每单位时间每单位面积的侵蚀量称为土壤侵蚀速率。计算单位面积耕地土壤侵蚀总量的公式为:

其中，W土代表耕地减少的土壤侵蚀总量，单位为t/hm2；M 代表耕地侵蚀模数单位为t/ hm2，根据四川省已有的相关研究分析，再结合四川省水务局公布的相关数据得出，四川省的平均耕地侵蚀模数为31.60 t/hm2[11]。则：

3.4.2 减少侵蚀价值

耕地减少土壤侵蚀总量的价值采用区域耕地减少土地资源损失的面积上所产生的收益来表示，利用机会成本法，将耕地生产用地的年平均收入作为耕地减少弃耕地的机会成本，再乘以耕地面积，减少土地资源的流失，耕地减少土壤侵蚀总量的价值。减少土地资源损失的耕地面积将通过土壤侵蚀减少的耕地总量除以耕地层的平均厚度来计算[12]。即：

其中，V侵代表单位面积耕地的减少侵蚀价值；C耕代表单位面积耕地的年平均收益，根据2017 年四川统计年鉴数据，C耕的取值为2.3 元/m2；S1代表每单位耕地减少土地资源损失的面积，单位为hm2/hm2；ρ土代表土壤的平均密度，取值为1.3×103kg/m3；L代表土地耕作层的平均厚度，单位为m，根据已有的相关研究分析得知，取值为0.50 m[13]。将数据带入公式（12）、（13）得：

3.4.3 减少泥沙淤积价值

根据中国主要河流流域的泥沙运动规律，24%的土壤侵蚀沉积物沉积在水库，河流和湖泊中。这部分沉积物直接导致水库、河流和湖泊的蓄水量在一定程度上下降。干旱和洪水灾害的机会增加，另有33%停留、37%进入海洋。本文仅考虑24%的水库、河流和湖泊的淤积，即每年减少泥沙淤积的经济价值。即：

C库为水库造价,单位为元/t，根据“中国水利年鉴”水库蓄水量数据，结合历史价格指数，四川省水库成本确定为6.48元/t。则：

3.4.4 固定肥力价值

固定肥力的价值主要是根据土壤流失对土壤肥力的影响来计算。有机物质损失的价值取决于耕地可以增加的薪材成本[13]。

其中，V固肥代表单位面积耕地生态系统固定肥力的价值；V有代表单位面积减少有机质损失的价值；RN、RP、RK和R有分别代表四川省土壤中氮、磷、钾以及有机质含量，取值分别为1.40 g/kg、0.71 g/kg、17.10 g/kg、21.7 g/kg；PN、PP、PK分别代表氮、磷、钾的当前市场价格，根据市场调查，PN、PP、PK的取值分别为5.82元/kg、4.85元/kg、4.75元/kg；薪材与有机质的转化比例为2:1，P有代表薪材的平均价格，取值为0.211元/kg。则单位面积耕地的固土保肥价值为：

3.5 养分循环功能

耕地生态系统通过农业生产促使生物和非生物环境之间进行物质的交换和养分的循环，由于系统中凋落物的数量很少，因此，生物与土壤之间的养分循环是最主要的过程［13］，而整个养分循环过程中，氮、磷、钾是主要的循环物质[14］。因此，本文在评估成都都市圈耕地生态系统的养分循环功能价值时，仅考虑生物池和土壤库中含量较多的氮、磷、钾，采用的方法为市场价值法。则：

其中，V营代表单位面积耕地生态系统的营养物质循环功能价值，单位为元/ hm2；V生代表单位面积生物库参与营养元素循环的价值；V土代表单位面积土壤库中营养物质循环的价值。

3.5.1 生物库参与营养循环价值

其中，EN、EP、EK分别代表农产品单位生物质中氮、磷、钾所含的百分比，结合已有相关研究，生物库中氮、磷、钾的营养元素的平均含量分别取3.09%、0.74%和3.28%[15]。则：

3.5.2 土壤库参与营养循环价值

其中，M0代表单位面积土壤库总量；FN、Fp、Fk分别代表土壤库中氮、磷、钾的百分含量，根据相关研究结论，取值分别为0.09%、0.08%和2.10%；dN、dp、dk分别代表氮、磷、钾在土壤中的周转率，其取值分别为0.08、0.01和0.01。则：

因此，V营=V生+V土=1 794.11 元/hm2+9 459.71 元/hm2=1 1253.82元/hm2

4 成都都市圈耕地生态总价值及变化

4.1 成都都市圈单位面积耕地生态价值

成都都市圈单位面积耕地的年生态价值为：

调节气候价值、净化环境价值、涵养水源价值、固土保肥价值以及养分物质循环功能价值所占的比例详见图1。显见，养分物质循环价值占比最大，接近50%；涵养水源价值、调节气候价值和固土保肥价值依次降低，分别为占17%、16%和15%；净化美化环境价值占比最小，仅占3%。

图1 成都都市圈单位面积耕地生态价值组成情况

4.2 成都都市圈耕地生态总价值的时间变化

单位面积耕地生态价值不变的情况下，随着耕地总面积变化，区域耕地生态系统的生态价值会发生变化。以四川统计年鉴2000年至2016年的土地利用数据中的年末实有耕地面积为基础，计算得出成都都市圈从2000 年到2016 年的耕地生态总价值及其各类型生态功能的价值，其结果见表1。

从表1 数据可以看出，成都都市圈耕地面积从2000年到2014 年呈现逐渐减少的趋势，由2000 年的1 138.13×103hm2减少到2014 年的941.47×103hm2，共减少了196.66×103hm2；耕地生态总价值也从2000 年的261.68亿元减少到2014 年的216.47 亿元，共减少了45.21 亿元。在各功能类型耕地生态系统的生态价值中，养分循环功能价值和涵养水源功能价值减少的数量最大，分别减少了22.13亿元和7.86亿元，减少数量最小的是净化环境功能价值，减少了1.34 亿元，而调节气候功能价值和固土保肥功能价值分别减少了7.24 亿元和6.65 亿元。改革开放以来，随着经济的飞速发展，城市化进程也在不断加快，耕地占用情况越来越严重，导致耕地数量逐渐减少，而区域耕地生态价值的增减直接与区域的耕地数量挂钩。因此，在成都都市圈耕地面积减少的同时，区域的耕地生态价值也在逐年下降。2015 年5 月26 日，习近平主席就耕地保护问题做出重要指示，强调实施最严格的耕地保护制度，在各项保护政策和措施落实之后，从2015 年开始，成都都市圈年末实有耕地面积在原有基础上有所增加，耕地生态系统的生态总价值也从2014 年的216.47 亿元增加到2015 年的309.00 亿元，共增加了92.53亿元。

表1 2000年～2016年成都都市圈耕地生态总价值

4.3 成德眉资耕地生态价值的时间变化

表2 表明，成都都市圈内各行政区耕地生态价值从2000 年到2014 年总体呈递减的趋势，其中2002 年和2003 年减少比例最大，成都市、德阳市、眉山市和资阳市的耕地生态价值分别减少了12.07 亿元、2.11 亿元、3.59 亿元和6.95 亿元。其中，成都市作为成都都市圈的核心区域，其减少总量和减少幅度是最大的。从2015 年开始，成都市、德阳市、眉山市和资阳市的耕地生态价值都在2014 年的基础上至少增加了30%，尤其以资阳市最为突出，耕地生态价值从2014 年的61.81 亿元增长到2015 年的98.99 亿元，增加了60.16%。2000～2016 年成德眉资耕地生态价值占成都都市圈耕地生态总价值比例变化见图2。

表2 2000年～2016年成都都市圈各行政区耕地生态价值变化

图2表明，在成都都市圈耕地生态总价值的组成情况中，成都市所占的比例最大，其次是资阳市和德阳市，眉山市所占比例最小，但眉山市和德阳市的耕地生态价值分别占成都都市圈耕地生态总价值的比例比较接近；同时从图2还可以看出，随着时间的变化，尽管各行政区生态价值所占比例在不断地发生变化，但各区域所占比例的大小次序始终保持不变。

5 结论与建议

分析表明，2000～2014 年，成都都市圈耕地生态总价值以及区域内各行政区的耕地生态价值都呈现了明显的下降趋势。这主要是因为耕地在成都都市圈城市化进程中不断被占用，耕地面积大量减少。从2015 年以来，随着耕地保护政策的大力实施，成都市、德阳市、眉山市、资阳市以及成都都市圈耕地生态价值都有了显著增长。

图2 各行政区耕地生态价值占成都都市圈耕地生态总价值的比例变化情况

4.1 严格落实耕地保护政策

耕地资源是人类赖以生存和发展不可或缺且不可替代的重要资源，保护耕地迫在眉睫，区域经济的发展固然重要，耕地数量和质量的保护也同样不容忽视。改革开放以来，随着城市化进程的不断加快，耕地占用情况越来越严重，导致耕地数量逐渐减少。由四川统计年鉴的年末实有耕地面积可知，2000～2014 年，成都都市圈的耕地面积呈明显的减少趋势，由2000 年的1 138.13×103hm2减少到2014 年的941.47×103hm2，其中，成都作为四川省的省会城市以及成都都市圈的核心区域，在2000～2014 年间耕地减少数量最多，减少了106.08×103hm，导致在此期间成都都市圈的耕地生态价值也逐年减少。虽然在2015～2016 年有所增加，但仍然不可松懈，依然要严格落实耕地保护政策。现在，我国已深刻认识到耕地保护的重要性，并制定了严格的耕地保护政策，各级政府应该加强耕地保护政策的监督和落实，严格限制占用成都都市圈耕地，促进耕地的多功能利用，从而提高耕地利用率，减少成都都市圈在城市化进程中的耕地流失现象。

4.2 将生态价值补偿纳入耕地补偿机制

尽管耕地保护作为我国社会经济发展中的一项基本国策越来越受到各级政府的重视，国家也出台了各项政策来控制耕地的流失，但随着经济的不断发展以及城市化进程的不断加快，耕地占用情况总是不可避免。耕地被占用也就意味着农民的利益会因此受到损害，因此，耕地补偿必不可少。在我国以往的耕地补偿机制中，大多都只考虑了耕地的经济价值和社会价值，而耕地的生态价值作为耕地的外部性价值常常被忽略。耕地生态价值评估的应用方向之一是为区域制定生态补偿政策及确定生态补偿标准提供参考。通过前文对成都都市圈耕地生态价值的测算，我们发现耕地的生态价值在耕地价值中是不可忽视的重要部分。因此，合理的评估耕地的生态价值，将生态价值补偿纳入耕地补偿机制，对建立完善的耕地价值补偿制度具有重要意义。