基于机会成本的宁夏中南部调水工程水源区生态补偿标准研究

2023-12-16苏荟琰李金燕魏怡敏武佳维

水利经济 2023年6期

苏荟琰,李金燕,2,魏怡敏,武佳维

(1.宁夏大学土木与水利工程学院,宁夏银川 750021; 2.旱区现代农业水资源高效利用教育部工程研究中心,宁夏银川 750021)

调水工程对于实现水资源合理配置、缓解缺水地区水资源压力具有重要意义,然而对于调水水源区却始终存在着水环境保护和社会经济发展的矛盾。泾源县作为宁夏中南部调水工程的水源区以及黄河二级支流泾河的源头地区,面临着同样的问题。生态补偿作为解决该矛盾、实现经济社会可持续发展的有效手段,其根本目的是弥补调水工程水源区的利益失衡,促使其坚定生态优先的发展理念,因地制宜地走出一条生态经济发展之路,从而形成水源区与受水区共赢的发展局面。

目前,学术界研究的重点是生态补偿标准的测算。生态补偿标准测算通常采用生态系统服务价值法、支付意愿法、机会成本法等。①生态系统服务价值法是对研究区生态价值进行评估,并将其结果作为制定生态补偿额度的依据[1],但考虑到测算值往往偏大,一般仅作为该地区生态补偿标准的理论上限值,难以在实际补偿中直接应用,通常引入调整系数进行折算[2-5]。②支付意愿法在一定程度上考虑了利益相关者的意愿,但包含的主观因素偏多,极易出现补偿主客体意见不统一的问题[6]。③机会成本法是目前学者们普遍认可的方法,但由于不同学者对机会成本构成的认识以及计算方法的不同[7-9],容易造成测算结果与受偿地区实际的成本损失偏差较大,导致生态补偿额度对生态服务供给方激励不足或脱离需求方实际支付能力。由此可见,在生态补偿标准测算中客观分析补偿者的实际支付能力及受偿者的成本损失对激励水源区生态保护、实现区域共赢具有至关重要的作用。

近年来,调水水源区多以生态保护成本和发展机会损失为依据进行生态补偿标准的测算[10]。如李彩红[11]采用动态核算法引入时间因子对水源区直接成本进行核算,运用间接计算法对机会成本进行核算,并将其结果作为生态补偿标准的下限;Dong等[12]基于南水北调水源区生态保护及调水情况,对已有的水源区补偿标准模型进行改进,即在分类核算直接成本与机会成本的基础上扣除中央财政支付的生态补偿资金以及区域内部效益;Yang等[13]基于水源区的机会成本以及受水区支付意愿建立横向生态补偿测算模型,并结合区域的经济发展状况、调水量以及用水量进一步测算各区域生态补偿资金的分摊比例。

综上可见,目前已有研究大多根据水源区经济发展情况对其成本损失进行测算,鲜少考虑其生态补偿标准值是否符合受水区的实际支付能力。若生态补偿标准值不符合受水区的实际支付能力,不仅会对受水区经济发展产生负面影响,违背调水工程建设的初衷,也不利于水源区生态补偿机制的建立和运行。宁夏中南部调水工程作为一项区域性的调水工程,其受水区均为经济发展落后地区,生态补偿支付意愿偏低,因此在生态补偿的初期阶段,有必要考虑受水区的实际支付能力。本研究应用主成分分析法对受水区的支付能力进行定量分析,利用相关经济指标测算的生态补偿系数对生态补偿标准进行修正,以提出切合实际、符合调水工程双方利益的生态补偿额度,为保证其他调水工程生态补偿机制的建立和运行提供理论依据。

1 研究区概况

泾源县位于六盘山东麓腹地,境内水系发达,河道纵横交错,以泾河为主的大小支流有上百条,多年平均地表水资源量可达2.0348亿m3,水量充沛,且水质良好,多年平均可利用水资源总量为12555万m3。泾源县水源区的水资源不断输送到调水工程受水区(图1),即固原市原州区、彭阳县、西吉县全部地区以及中卫市海原县南部地区,为受水区的生态环境以及社会经济做出了巨大的贡献,但同时也对水源区维持自身生态平衡以及社会经济发展产生了不同程度的负面影响。为了保证调水工程的供水安全,恢复生态平衡,泾源县投入了大量的资金进行生态保护,并对污染企业进行整顿,造成了地方财政收入减少,经济发展受限,长此以往容易造成地区发展不平衡,使当地人民产生不公平的心理落差,从而打击其生态保护的积极性。

图1 工程水源区及受水区位置

2 数据与方法

2.1 数据来源

泾源县水源区对生态环境建设的直接投入费用数据来源于泾源县水务局、自然资源管理局、财政局相关部门。机会成本及生态补偿系数计算需要的相关数据来源于宁夏回族自治区统计年鉴(2012—2020年)。泾源县调水水质数据来源于生态环境局发布的2017—2020年水质断面监测数据。

2.2 基于机会成本的调水水源区生态补偿标准核算模型

结合调水工程生态补偿特点及补偿标准测算方法,通过建立生态补偿标准核算模型测算水源区成本损失,在计算成本总额的基础上引入生态补偿系数,从而测算生态补偿额度。此外,为了考虑调水水质情况,模型引入水质判断系数,但该系数始终为1,因此不进行过多计算。生态补偿标准核算模型建立思路及步骤见图2。

图2 生态补偿标准核算模型建立思路及步骤

2.2.1直接成本测算

直接成本是水源区为保证泾河流域的水质、水量,维护生态环境,放弃部分产业发展权带来的机会成本损失,即在机会成本的基础上考虑其为生态保护和建设直接投入的费用。目前在生态补偿研究中关于直接成本的量化分类没有统一的标准[8],因此参考国内学者对直接成本的分类[14-18],并根据相关部门对泾源县每年生态维护建设项目的财政拨款情况,将直接成本分为自然生态保护、污染治理、林业建设、水利建设四类,进行直接成本测算:

(1)

式中:Dk为水源区第k年的生态保护直接成本;k为调水工程开通后生态保护年限,k=1,2,3,…;i为直接成本的分类类型(自然生态保护、污染治理、林业建设、水利建设);Sik为水源区第i个分类类型第k年的直接投入费用。

2.2.2机会成本测算

从调水工程开通后泾源县水源区各类产业发展现状出发,考虑到随着水源区生态环境逐渐向好,泾源县生态旅游产业得以快速发展,因此从农业和工业两方面进行机会成本核算。

2.2.2.1农业机会成本损失

调水工程开通后,为保证受水区居民饮水安全,泾源县水源区通过退耕还林、水土保持等重点生态修复工程,极大改善了生态环境,生态效益大大提高。但良好的生态效益往往以农业经济收益损失为代价,其中种植面积的减少、农作物单位面积收益的变化等都会造成农业经济收益的变化,其计算公式为

Ak=PkΔQk

(2)

式中:Ak为水源区第k年的农业机会成本损失;Pk为第k年农作物单位面积产值;ΔQk为第k年因生态保护引起的农作物播种面积的变化量。

2.2.2.2工业机会成本损失

为了提升调水水质,泾源县水源区在督促企业做好工业污水处理的同时,对一批高污染的工业企业进行整顿,虽然取得了良好的成效,但导致了泾源县工业总产值降低、经济发展受限。一般来说,工业机会成本损失是由水源区和参照区根据水源区生态保护前后工业发展速度的差异来衡量[9]的,但这种计算方式没有考虑水源区作为生态主体功能区环境保护工作从未间断的情况。通过查阅宁夏中南部调水工程以及泾源县水源区生态保护的相关情况,将工业机会成本损失的计算方式改为由调水工程开通前后,水源区和参照区工业发展速度的差异来衡量[9]:

Ik=Gk损NkFk

(3)

其中Gk损=Gk-1(1+ak+θ)-Gk

θ=|(λ′-η′)-(λ-η)|

式中:Ik为调水工程开通后水源区第k年的工业机会成本损失;Gk损为第k年水源区人均第二产业增加值的损失量;Nk为水源区第k年总人口数;Fk为水源区第k年的收益系数,即各行政区第k年的财政收入占GDP的比例;Gk-1、Gk为水源区调水工程通水后上一年和第k年实际人均第二产业产值;ak为水源区调水工程通水后第k年的第二产业增加值增长率;θ为机会成本损失参数,表示水源区调水工程通水后损失的机会成本,即损失的人均第二产业年均增加值增长率;λ′为水源区调水工程通水后人均第二产业年均增速值;η′为调水工程通水后参照区的人均第二产业年均增速值;λ为水源区调水工程通水前人均第二产业年均增速值;η为调水工程通水前参照区的人均第二产业年均增速值。

2.2.2.3机会成本总额

水源区调水工程通水后第k年生态保护机会成本总额Ok计算公式为

Ok=Ak+Ik

(4)

2.2.3生态补偿额度测算

2.2.3.1生态保护成本总额

根据生态补偿标准核算模型,水源区第k年的生态保护成本Tk由当年水源区直接成本Dk和机会成本Ok构成:

Tk=Dk+Ok

(5)

2.2.3.2生态补偿系数

在生态补偿标准核算模型运行的初期,为保证其测算值具有较高的可行性,减少因受水区实际经济发展水平、支付能力等因素对生态补偿实施产生的不利影响,有必要基于受水区经济发展水平对测算的水源区生态保护成本进行修正,为此引入生态补偿系数Rk,其计算参考吕志贤等[19]提出的方法:首先选取多个经济指标,运用主成分分析法对受水区的经济发展水平进行主成分分析,确定主要影响指标,其次以受水区所在市对应指标的指标值为参照值,再次对研究范围内受水区的指标值与其所在市的参照值相比较得出相应指标比较系数,最后所有指标比较系数的总和平均值即为生态补偿系数,以此衡量受水区的实际支付能力。

基于数据的可获取性以及对县域经济发展水平的定量评估研究[20-23],选取地区生产总值(X1)、人均社会消费品零售额(X2)、城镇人均可支配收入(X3)、农村人均可支配收入(X4)、地区财政收入(X5)、地区财政支出占GDP比重(X6)、人口(X7)、非农产业产值与农业产业产值之比((第三产业总产值+第二产业总产值)/第一产业总产值))(X8)、地区财政支出(X9)、GDP年增长率(X10)10个指标进行主成分分析。①在分析之前对选取的各指标进行标准化处理,并采用KMO检验法对其相关关系进行检验,以此判断各指标是否适合进行主成分分析;②利用MATLAB得出KMO值为0.725(大于0.6),表明各变量之间具有较强的相关关系,适合进行主成分分析;③根据得到的各指标相关系数矩阵计算各指标的特征值和贡献率,再根据累计贡献率是否达到85%以上来确定主要影响指标,最后计算生态补偿系数。

由表1可知,前3个主成分的累积贡献率达到99.954%,说明前3个主成分能够充分体现10个指标中所含的99.954%的信息,因此选取前3个主成分,建立因子载荷矩阵,对各因子进行旋转处理,结果见表2。在表2中,与第一主成分相关性较大的指标为X1、X2、X3、X8;X9为第二主成分中相关性较大的指标;第三主成分中X4同样体现了较大的相关性。综上所述,选取X1、X2、X3、X4、X8、X9作为生态补偿系数的相关指标因子,其计算公式[19]为

表1 主成分特征值、贡献率、累积贡献率

表2 旋转后的因子载荷矩阵

Rk=(X1k/Z1k+X2k/Z2k+X3k/Z3k+X4k/Z4k+

X8k/Z8k+X9k/Z9k)/6

(6)

式中:Z1k、Z2k、Z3k、Z4k、Z8k、Z9k分别为调水工程开通后第k年受水区所在市的地区生产总值、人均社会消费品零售额、城镇人均可支配收入、农村人均可支配收入、非农产业产值与农业产业产值之比、地区财政支出。

2.2.3.3生态补偿额度

泾源县水源区2017—2020年各年的生态补偿额度为

Ck=TkRk

(7)

3 结果与分析

3.1 直接成本

根据式(1),泾源县水源区2017—2020年生态保护投入的直接成本为自然生态保护、污染治理、林业建设、水利建设的总和,见表3。

表3 泾源县水源区生态保护直接成本单位:万元

由表3可知,泾源县水源区年均直接成本投入为16263.98万元,与调水之前年平均生态维护建设投资额13390.06万元相比[24],调水工程开通后对水源区生态保护的投入费用明显增加。这是因为一方面,调水工程的开通对水源区生态环境造成了破坏,必须进行修复工作;另一方面,加大生态保护投入不仅保证了水源区自身以及受水区居民用水安全,而且与国家及宁夏回族自治区对泾河流域生态环境的定位及保护要求相一致。此外,由于2017年为调水工程开通的起始年,泾源县投入了较多的资金,开展了一系列生态保护行动,对泾河流域环境进行了综合整治。随着生态环境逐渐向好,泾源县生态保护的投入费用也逐年降低。然而2019年生态保护投入资金却低于2020年,这主要是由于2019年工业企业的整顿以及苗木的大量滞销致使工农业产值都有所下降,尤其是农业土地收入下降近90%,导致泾源县地方财政收入下降近40%。

3.2 机会成本

3.2.1农业机会成本

为了简化计算,仅考虑泾源县水源区农作物播种面积以及单位面积产值变化对农业产值的影响。农业产值(仅农业产值本身,不含林业产值、牧业产值、渔业产值)变化与农业机会成本互为相反数。2017—2020年水源区农业机会成本变化见表4(播种面积变化负数表示当年面积减少,正数表示当年面积增加)。

表4 泾源县水源区农业机会成本变化

由表4可知,随着退耕还林工作力度的加大,农作物播种面积整体呈波动下降趋势,2019年达到最低值,可见泾源县为保护泾河的生态环境做出了极大的牺牲。此外,随着2018年泾源县地区林草产业的发展,土地收入有所增加,然而2019年泾源县出现了苗木滞销等不利情况,导致当年农业产值严重下滑。2020年之后随着政府对苗木产业结构的调整,情况有所好转。

3.2.2工业机会成本

由于泾源县与隆德县相邻,且产业结构相似,因此以隆德县作为参照区计算泾源县工业机会成本损失。考虑到宁夏中南部调水工程于2016年10月初正式通水,为便于机会成本损失参数的计算,以2017—2020年代表调水工程开通后人均第二产业发展情况,2013—2016年代表调水工程开通前人均第二产业发展情况。泾源县和隆德县人均第二产业产值变化主要从人均生产总值、人均增加值、人均增加值增长率和收益系数4个方面来分析,如图3所示。

图3 泾源县、隆德县人均第二产业产值变化

根据官方统计数据,2017—2020年宁夏回族自治区人均第二产业生产总值分别为23299.55元、24093.52元、22920.55元、22378.09元。由图3可知,泾源县人均生产总值显著低于宁夏人均水平,属于工业落后地区;人均增加值分别为314元、1049元、-2610元、641元,明显低于第二产业产值的减少值,说明泾源县对境内采矿、采砂等工矿企业的整顿致使工业产值下降,并造成工业机会成本损失,其中2019年整顿工作力度最大、效果最好,工业产值下滑最为严重。同时,收益系数的连年下滑也反映出由于泾源县工农业产值的减少,造成政府财政收入持续下降。

根据图3(c)进一步计算泾源县与隆德县人均第二产业年均增速值,由λ′=0.0067,η′=0.1727,λ=0.1467,η=0.1516,结合式(3),得θ=0.1611,2017—2020年泾源县水源区工业机会成本损失值分别为739.39万、720.34万、569.95万和232.01万元,可以看出工业机会成本损失呈下降趋势。根据调查,泾源县2017—2020年第二产业占比分别为32.4%、34.1%、17.9%和16.4%,同样呈下降趋势。结合图3分析认为:泾源县通过调整和优化产业结构、大力发展绿色轻工业等措施使得工业机会成本损失有所降低,但因生态保护带来的机会成本损失仍旧存在。

3.3 生态补偿额度测算

3.3.1生态保护成本总额

将泾源县调水区生态保护的直接成本、农业机会成本损失以及工业机会成本损失汇总,得出2017—2020年生态保护的成本总额,分别为25548.85万、15786.18万、18824.27万和10727.61万元。

3.3.2生态补偿系数

宁夏中南部调水工程受水区生态补偿系数可根据主成分分析法得出的能最大程度反映受水区支付能力的指标,并结合式(6)计算得出,其结果如表5所示。

表5 受水区生态补偿系数

3.3.3生态补偿额度

根据式(7)将生态保护成本总额与同一年受水区生态补偿系数平均值相乘,可求得2017—2020年泾源县水源区生态补偿额度,分别为17585.68万、10258.90万、13363.33万和7623.94万元。

4 讨论

a.泾源县作为水源涵养区及重点生态功能区,建立和落实生态补偿机制,是宁夏回族自治区落实“生态立区战略”、深入实施脱贫攻坚战略、加快地区经济社会发展的重要体现,其中合理核算水源区因生态保护增加的成本及发展机会损失是保证补偿机制长期、稳定运行的重要因素。本研究建立基于机会成本的生态补偿标准核算模型来测算泾源县水源区生态补偿标准,通过分类核算直接成本投入及发展机会损失,对水源区当前生态保护以及因生态保护对工农业发展的限制情况有了更加直观的了解。同时引入生态补偿系数,考虑受水区的实际支付能力,使生态补偿额度更符合当前实际。

b.因为2020年以前宁夏中南部调水工程水源区与受水区均为国家级重点扶贫县,若仅以每年泾源县水源区生态保护损失成本作为实际补偿额度,尽管在很大程度上弥补了损失并能够显著改善区域经济发展环境,然而由于各受水区社会经济水平偏低,使得应该提供的补偿与能够提供的补偿之间存在明显的差异性。为了缩短这一差距,保证生态补偿的现实有效性,应根据受水区经济发展水平,引入生态补偿系数对其进行修正。

c.以往学者[2,17,24-25]一般将皮尔生长曲线模型和表征社会经济发展水平的恩格尔系数相结合来计算生态补偿系数或仅通过受水区GDP与所在省(市)GDP的比值对水源区生态补偿值进行修正。采用该方式估算受水区的支付能力,尽管在实际操作中简单便捷,但测算精度不足,并且对于长期处于贫困的受水区而言,测算的补偿系数偏低,导致生态补偿测算值与水源区实际生态修复和保护成本偏差较大。本研究运用主成分分析法对受水区影响经济发展水平的主要经济指标进行定量分析,确定生态补偿系数,在一定程度上不仅提高了测算精度,还增强了生态补偿标准核算的动态性,有利于加快泾源县生态补偿机制建立运行的进程。随着各区域生态环境的不断改善以及人民收入水平的提高,还应结合生态系统服务价值法和支付意愿法对水源区生态价值及供需双方的补偿意愿进行测算。

d.补偿模型存在的不确定性:①本研究将直接投入费用分为四大类对泾源县实际投入费用进行统计分析,但这不能反映泾源县为生态修复投入的全部费用。一般而言,直接成本的测算值往往小于实际投入成本。②测算生态补偿标准核算模型中的机会成本需要选择与研究区自然、人文条件相似且发展现状能够代表研究区正常水平的参照区,但由于对于参照区的选择还没有相对客观的评价标准,因此其选择带有很大的主观性[7]。选取不同的参照区会造成机会成本损失参数的变化。除此之外,本研究仅考虑农林牧渔中农业的机会成本变化而未考虑林业、牧业、渔业产值的变化,同样会造成机会成本损失测算的不确定性。