SD  >> Vol. 9 No. 1 (January 2019)

    丹江口水源涵养区绿色高效农业生态补偿标准测算方法研究
    Study on the Calculation Method of Green and Efficient Agricultural Ecological Compensation Standard in Danjiangkou Water Resource Conservation Area

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作者:  

吴晓斐,郑宏艳,黄治平,何 源,丁 健,郑宏杰:农业部环境保护科研监测所,天津

关键词:
丹江口水源涵养区绿色高效农业生态补偿标准测算方法Danjiangkou Water Conservation Area Green and Efficient Agriculture Ecological Compensation Standards Measurement Method

摘要:

本文就如何表征丹江口水源涵养区“绿色高效农业技术”所具内涵的“绿色、高效、生态”这三个特征的生态补偿进行研究,并构建相应的测算方法,目的是使应用绿色高效农业技术区域的收入水平不低于其他常规农业技术区域的收入水平,以此采取生态补偿措施激励水源涵养区上游农户为流域提供更好环境服务,对于维护丹江口水源涵养区水环境安全具有重要意义。

This paper researches how to characterize the ecological compensation of the three characteristics of “green, high-efficiency and ecological” in the “green and efficient agricultural technology” of the Danjiangkou water source conservation area, and constructs corresponding calculation methods. The aim is to make the farmer’s income level of the green high-efficiency agricultural technology region not lower than that of other conventional agricultural technology regions, so as to adopt ecological compensation measures to encourage the upstream farmers in the basin to provide better environmental services for the watershed. This is of great significance for maintaining the water environment security of the Danjiangkou water source conservation area.

1. 引言

丹江口水库是直接关系京津饮用水安全的水源涵养敏感区,核心水源区主要位于湖北省十堰市境内,涉及丹江口等8个区县,总面积23,600 km2,总人口334万人,水土流失面积达11,905 km2,土壤侵蚀量6425万t [1] 。农业是丹江口库区农民主要收入来源,控制农业面源污染、减肥减药是丹江口水库水质保护的重要措施之一 [2] 。

针对丹江口水源涵养区长期过度重视农业生产功能,造成农业生态系统生物多样性降低,种养脱节,农业化学品投入强度高,土壤质量下降,农业面源污染加剧,农田生态系统综合服务功能弱化,这些环境不友好的农业生产行为导致流域水质因农业面源污染而下降。中国农业科学院于2017年立项“科技创新工程协同创新任务——丹江口水源涵养区绿色高效农业技术集成与示范”,该任务在丹江口水源涵养区以提升水质保护、水源涵养和促进高效生态农业发展为目标,实现区域经济、社会和生态效益相统一为目标,协调推进资源高效利用和生态环境保护,确保农产品质量安全,通过系统性研发区域生物多样性利用及农田生态景观构建技术、农田绿色高效种植关键技术、养殖业废弃物高效循环利用关键技术与设备研发、生态型高效设施农业技术集成、南方丘陵区分散式生活污染物控制等技术手段,创建丹江口水源涵养区绿色高效生态农业技术模式,促进水源涵养区绿色发展,提升农业可持续发展水平,确保“一江清水送北京”。

如何促进常规农户转变为绿色高效农业技术模式生产,减少农业面源氮、磷流入水体,采用生态补偿方式是当前国际公认的重要的生态环境保护激励手段 [3] ,通过扭转环境外部性措施,根本原则是通过两个利益主体之间的利益输送,扭转其中一个主体的激励,使其做出更适合另一主体利益的行为,而一个完善的生态补偿机制要以生态补偿标准为基础,如何建立可量化的生态补偿测算方法是当前生态补偿研究中的一个关键问题。

2. 生态补偿标准测算研究进展

目前国内外应用较多的生态补偿标准测算方法主要有机会成本法、费用分析法、条件价值评估法、生态系统服务价值评估法和水资源价值法等。

2.1. 机会成本法

机会成本法一般指流域环境保护方为全流域生态全局放弃部分工农业发展而可能失去的最大经济效益,并以此为流域生态补偿的标准 [4] 。

机会成本是一种潜在的投入,其核算方法争议较多,目前主要有问卷调查、实例调查和间接计算。有学者采用间接计算,参照城乡居民可支配收入来间接反映发展权受限可能造成的经济损失 [5] [6] 。林秀珠等 [7] 将机会成本和生态系统服务价值结合,根据理论补偿标准引入生态补偿系数,测算了闽江流域下游城市对上游地区给予的生态补偿量,并对补偿标准测算结果提出了相应对策措施。

对机会成本进行核算时,一般选取与研究区区位相近但未受禁限政策影响的相邻地区作为参照地,通过其差值来计算生态保护过程中产生的机会损失。但实践中很难找到完全符合标准或相似程度高的参照地,而且还可能会受生态保护政策以外的其他因素的影响,因此采用此法算出的机会成本与实际值有出入 [8] 。

2.2. 费用分析法

主要分为直接成本和间接成本,水源保护区所在地为维护该区生态环境支付的所有费用即是生态保护的直接成本;同时,饮用水源保护区的政府和居民为了保护生态环境,禁止或限制某些污染较重的行业在该区域建设,产生的发展机会损失属于生态环境保护的间接成本。

利用费用分析法确定出来的补偿标准的最大优点就在于具有很强的说服力。张家荣等 [9] 根据《陕西省水资源综合规划》成果,从水量和水质两个指标考虑,对水源地的供水量进行分摊计算,以陕西省多年平均水资源总量流入丹江口水库的分摊系数通过费用分析法对生态补偿标准进行了修正。毛占风等 [10] 在水质方面引入水质修正系数确定补偿标准。由于成本费用分析模型考虑的是生态功能区最基本的生态建设保护成本,该模型测算结果可能偏低,只能用作区域生态补偿额度的下限 [11] 。

2.3. 条件价值评估法

条件价值评估法(Contingent Valuation Method, CVM)是将利益相关方收入、直接成本和预期等因素整合为简单意愿,避免调查相关基础数据,其可调查补偿者支付意愿(Willingness To Pay, WTP),也可调查接受补偿者受偿意愿(Willingness To Accept, WTA),是现阶段流域生态补偿标准的确定方法之一 [12] 。

杨欣等 [13] [14] 应用条件价值评估法估算武汉市农田生态补偿标准,还运用混合Logit模型和补偿剩余公式计算出丹江口农户年均支付意愿。徐大伟等 [15] 基于辽河中游地区居民的CVM调查,在调查问卷的设计上,采用了针对同一受访者同时测量其WTP和WTA的方法,真实地探究受访者的真实支付或受偿的补偿意愿,提高了测算准确程度。也有学者 [16] [17] [18] 在调查问卷统计数据的基础上,根据WTP和WTA的预测频率分布,通过离散变量的数学期望公式得到支付意愿的数学平均值。

实践表明,CVM法估算结果受问卷设计、调查方式、调查范围、被调查对象的环保意识及对生态补偿认知程度影响较大,由于受被调查对象的主观判断影响,其调查结果的真实性、有效性、可靠性有待检验 [19] 。

2.4. 生态系统服务价值评估法

生态系统服务的单位价值量是根据农田生态系统的食物生产生态服务单位价值确定的,如根据某一研究区的粮食播种面积、粮食单产、粮食全国平均价格,计算单位面积农田食物生产生态服务价值 [20] 。

为保护丹江口水库水质,减少氮、磷流入水体,谭秋成 [2] 利用样本调查的农户微观数据,估计了丹江口库区主要农作物小麦、玉米、水稻产量与化肥施用量的经验函数,计算了库区农田平均生态补偿标准。

生态价值评估法测算出的流域生态补偿标准存在一定的高估,且不同地区生态系统服务功能差距较大,因此得到的结果偏差较大,得到数值可作为生态补偿的上限。

2.5. 水资源价值法

水资源价值法主要用在上下游流域间补偿,为了避免对工业废水生产率较低的城市过度受补,工业废水生产率越高的城市过度补偿而导致逆向选择和道德风险问题,李国平等 [21] 选取各城市平均工业废水生产率最低的值作为排污权的参考价格计算水资源价值。

黄涛珍等 [22] 在通过主成份分析确定淮河流域的关键污染因子,以关键污染因子的处理成本为基础,综合考虑水质类别和污染因子的超标倍数,确定流域关键污染因子的生态补偿罚数,研究提出建立基于关键水污染因子的淮河流域生态补偿标准测算模型,以淮河流域界首沙颍河桥省界监测断面为例进行了生态补偿标准和生态补偿资金的实证分析。

2.6. 生态补偿机制

生态补偿机制是以保护生态环境、促进人与自然和谐为目的,根据生态系统服务价值、生态保护成本、发展机会成本,综合运用行政和市场手段,调整生态环境保护和建设相关各方之间利益关系的一种制度安排,是一种调动生态建设的积极性,促进环境保护的利益驱动、激励和协调机制 [23] 。

目前我国经济增长与生态保护矛盾依然尖锐,国家财政转移支付资金难以大幅度增长,可分两个阶段提高生态补偿标准 [4] 。第一阶段实现合理区间中的生态补偿下限标准。第二阶段逐步实施能够触及生态补偿标准合理区间中的上限标准 [24] 。周赞等 [8] 认为生态补偿标准可首先采用生态系统服务价值的方法来确定水源区生态补偿标准的上限,然后采用生态保护总成本法确定水源区生态补偿标准的下限,最后取两者的中位数作为区域生态补偿的标准。

张印等 [25] 认为更应该考虑“实施生态补偿后污染物能减少多少,或污染物减少到什么程度才获得补偿”的问题,构建污染控制的生态补偿机制的最终目的就是将污染物消减到某种程度,故测算补偿标准还必须对污染控制目标进行明确,其选取农田氮素非点源污染控制的补偿标准作为研究对象,以农民为保护农田生态环境而应获得的补偿上限为不施用氮肥时的损失,下限为氮肥用量减少至最佳生态经济施氮量时的损失。

杨欣等对农田生态补偿定义为为了降低农田生态环境恶化状况,保障社会经济发展过程中人类对于农田生态服务或产品的正常需求,政府或社会第三方通过财政转移支付给予农田保护相关利益方的经济或社会保障补偿,其生态补偿范围为农田生态服务受益者对研究区域内产生生态服务价值外溢的所有农田 [14] 。曾维军等 [26] 依据减施化肥生态补偿耕地等级划分标准,根据农用地分等定级统计数据,分别计算出粮食作物高、中、低产田的面积,再将面积乘以粮食作物在不同耕地等级的补偿标准,得到水稻、玉米、大麦的补偿标准。

由于生态补偿标准的测算方法目前还处于探索性阶段,而流域生态补偿多由上下游政府间的行政谈判来推动,对流域内农业面源减控措施的生态补偿缺乏可靠的科学依据。因此针对丹江口水源涵养区绿色高效生态农业技术模式实施过程中亟需构建直接成本、水源区生态服务价值和环境成本科学计算方法。

3. 丹江口绿色高效农业生态补偿标准测算方法构建

3.1. 丹江口水源涵养区绿色高效生态农业技术模式框架

丹江口水源涵养区绿色高效生态农业技术模式主要有5个技术体系,各个体系又涵盖了各自的若干单项技术,见表1

Table 1. Green and efficient ecological agriculture technology model in Danjiangkou water conservation area

表1. 丹江口水源涵养区绿色高效生态农业技术模式

3.2. 绿色高效生态农业技术模式生态补偿测算方法

表1可知,5个技术体系涉及的单项技术均为农业技术,其主要功能主要提高生物多样性、减肥减药、保水培肥、污染物去除和废弃物利用等,符合生态补偿主要考虑的“绿色、高效、生态”这三个特征,农业技术是否“高效”主要考虑技术的额外成本和技术收益(即农产品供给)的功能,而“绿色”和“生态”可归为一类,技术是否“绿色生态”主要考虑技术的生态系统服务功能和环境成本。因此,丹江口水源涵养区绿色高效生态农业技术生态补偿测算可以从额外成本、生态服务价值和环境成本3方面来建立其生态补偿指标,并确定其生态补偿标准。

1) 额外成本

额外成本主要包括建设成本、运行成本和推广成本,见公式(1)。

Δ EC t = Δ Cc + Δ Co + Δ Cs (1)

式中,ΔECt (ECt, total of extra cost)为技术应用前后的额外成本差值;ΔCc (cost of construction)为技术应用前后建设成本;ΔCo (cost of operation)为技术应用前后运行成本;Cs (cost of spreading)为新技术应用推广中应有的成本。

2) 生态服务功能价值

生态系统服务是由生态系统提供的、能直接或间接提升人类福利的产品和服务,即人类从生态系统获得的所有好处。根据千年生态系统评估以及农业技术提供服务的机制、类型和效用,可以把生态服务功能分为供给功能、调节功能、支持功能和文化功能四大类 [27] [28] 。其中,供给功能指直接的农产品供给;调节功能包括固碳释氧、保持土壤养分、农田生态系统消纳废弃物价值等;支持功能包括提高生物多样性、减少土地废弃价值等;文化功能包括保留乡村文化遗址和自然文化遗产等 [6] ,见公式(2)。

Δ ESV t = Δ Vp + Δ Vr + Δ Vs + Δ Vc (2)

式中,ΔESVt (ESVt,total value of eco-system)为技术应用前后生态系统服务价值的差值,即生态系统服务价值总值变化量;ΔVp (value of price)为供给价值变化量;ΔVr (value of regulation)为调节价值变化量;ΔVs (value of supporting)为支持价值变化量;ΔVc (value of culture)为文化价值变化量,单位均为元/hm2

3) 环境成本

主要应用生命周期评价的方法对技术应用前后进行环境成本评估,主要采用ReCiPe2008将各种污染物统一转化为人体健康的潜在危害值这一终点(end-point)指标,用伤害因子来计算伤残生命年(Disability Adjusted Life Years, DALY),再将DALY用人力资本法转化为环境成本 [6] ,见公式(3)~公式(4)。

DALYi = Cdi × Dosei (3)

LCEC = PCNI × Σ DALYi (4)

式中,DALYi表示第i种污染物引起的DALY;Dosei表示第i种污染物的生命周期排放量;Cdi指第i种污染物的伤害因子(DALY∙kg−1*a)。

测算方法及说明见表2

3.3. 环境成本

根据文献 [6] [30] [31] 和表2参数,可将环境影响分为土壤、大气和水体3类,计算响应的污染物环境成本,列入表3。其中废弃物CH4排放可以0.044 gCH4∙g−1COD计 [32] ,氮磷污染物产生剂量分析参考文献资料 [30] ,见表4

为了更好地确定生态补偿的成本承担主体或受益主体,对各分项成本或收益分类账户分别进行政府和农户分担,见表3。农户主要在生态系统服务价值的农产品供给、保持土壤养分和减少土地废弃价值取得收益,对于农产品供给而言,其收益一般归农户所有,这也使得农户愿意采用绿色高效农业,如有收益则无须对农户进行额外补偿。

Table 2. The algorithm and illustrations of ecological compensation standard

表2. 生态补偿标准测算方法及说明

Table 3. The environmental cost of high efficient green agriculture

表3. 高效绿色农业技术环境成本核算

Table 4. The flow of nutrients and contamination dose

表4. 营养物质流向和污染物产生剂量估算

对于公益性事业的建设成本,其建设一般由政府投资,因此政府主要是额外成本的承担方,其受益主要在于生态系统服务价值中的调节功能中的消纳废弃物和固碳释氧、支持功能的提高生物多样性和减轻泥沙淤积、文化功能以及减轻了当地的环境成本,有效解决了水源涵养区水体对下游的影响,对当地生态环境的改善也起到积极的影响。由于生态补偿是解决流域水污染问题的有效措施之一,在确定了上游地区生态环境保护成本等生态补偿标准的核心内容,则下游地区应该对上游地区给予的生态补偿量就基本得到确定 [7] 。

4. 结语

本文就如何表征丹江口水源涵养区“绿色高效农业技术”所具内涵的“绿色、高效、生态”这三个特征的生态补偿进行研究,并构建相应的测算方法,目的是使应用绿色高效农业技术区域的收入水平不低于其他常规农业技术区域的收入水平,以此采取生态补偿措施激励水源涵养区上游农户为流域提供更好环境服务,对于维护丹江口水源涵养区水环境安全具有重要意义。

基金项目

中国农业科学院科技创新工程协同创新任务——丹江口水源涵养区绿色高效农业技术创新集成与示范(CAAS-XTCX2016015)资助。

NOTES

*通讯作者。

文章引用:
吴晓斐, 郑宏艳, 黄治平, 何源, 丁健, 郑宏杰. 丹江口水源涵养区绿色高效农业生态补偿标准测算方法研究[J]. 可持续发展, 2019, 9(1): 54-63. https://doi.org/10.12677/SD.2019.91008

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