西北溝流域土壤侵蝕經(jīng)濟(jì)損失分析

王海斌

(陜西省水土保持勘測(cè)規(guī)劃研究所，陜西西安710004)

土壤侵蝕是我國(guó)嚴(yán)重的生態(tài)問(wèn)題之一，土壤侵蝕導(dǎo)致土地退化，流失的泥沙造成了下游河道嚴(yán)重淤積，使得區(qū)域干旱和洪澇災(zāi)害加劇，嚴(yán)重影響著水資源的持續(xù)利用［1］。如何計(jì)算土壤侵蝕對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)造成的損失是近年來(lái)我國(guó)水土保持科學(xué)和環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)研究的熱點(diǎn)之一，國(guó)外對(duì)這方面的研究起步較早，美國(guó)于1983年評(píng)估了土壤侵蝕對(duì)農(nóng)業(yè)造成的年經(jīng)濟(jì)損失約為5.25億美元［1］。20世紀(jì)90年代中期以來(lái)，我國(guó)對(duì)這方面的研究逐步加強(qiáng)，較早的有楊子生等對(duì)云南土壤流失造成的經(jīng)濟(jì)損失研究，他們將經(jīng)濟(jì)損失分為直接經(jīng)濟(jì)損失和間接經(jīng)濟(jì)損失兩種［2］，也有根據(jù)土壤流失造成危害地點(diǎn)的不同將其分為場(chǎng)內(nèi)損失和場(chǎng)外損失的［3］。目前，我國(guó)對(duì)多種尺度的土壤侵蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失的研究均有所涉及，有大到全國(guó)尺度的［4］，也有小到流域尺度的［5］，還有一些涉及到省份的［6］。根據(jù)數(shù)據(jù)的可獲取性，不同的研究對(duì)土壤侵蝕經(jīng)濟(jì)損失估算的方法也不一樣。

西北溝流域位于冀北山區(qū)，流域內(nèi)山高坡陡、降水集中且多暴雨，易產(chǎn)生水土流失。本研究以位于京津水源區(qū)的西北溝流域?yàn)檠芯繉?duì)象，采用環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)原理選取一些指標(biāo)將流域土壤侵蝕造成的損失以貨幣化的形式表現(xiàn)出來(lái)，以期科學(xué)地認(rèn)識(shí)水土流失造成的經(jīng)濟(jì)損失，進(jìn)一步搞好水土保持生態(tài)建設(shè)。

1 研究區(qū)概況

西北溝小流域［7］位于河北省灤平縣虎什哈鎮(zhèn)西北溝村，流域總面積為9.31 km2，流域內(nèi)最高山峰海拔906 m，最低處海拔403 m;流域內(nèi)地貌以土石山地為主，地勢(shì)西高東低，地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，部分山丘巖石裸露風(fēng)化嚴(yán)重，容易造成泥石流、崩塌等;土壤類型以棕壤、褐土及潮土等為主，主要土地利用類型為林地、退化荒草地及耕地等，植被以溫帶針葉闊葉混交林為主，木本植物主要有油松、落葉松、刺槐、楊樹(shù)、榆樹(shù)等;屬北溫帶半濕潤(rùn)半干旱大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫7.2℃，多年平均降水量550 mm，降雨時(shí)空分布不均且年際、年內(nèi)變化大，一年中降雨主要集中在汛期6—9月份，占全年降雨量的80%，年均徑流深為102 mm。

2 研究方法

2.1 土壤侵蝕量的確定

土壤侵蝕量的確定是計(jì)算土壤侵蝕經(jīng)濟(jì)損失的基礎(chǔ)。土壤侵蝕量是指超過(guò)該區(qū)域自然侵蝕的那部分侵蝕量。自然侵蝕又稱正常侵蝕或地質(zhì)侵蝕，是指在不受人為活動(dòng)影響的條件下，自然營(yíng)力對(duì)地表物質(zhì)的分離、破壞和移動(dòng)，是一切具有發(fā)生侵蝕條件地形的正常侵蝕現(xiàn)象。由于研究區(qū)沒(méi)有關(guān)于自然侵蝕的研究，故本研究應(yīng)用該區(qū)域的容許土壤侵蝕量來(lái)代替自然侵蝕量。我國(guó)的容許土壤侵蝕量是根據(jù)土壤中有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分對(duì)作物生長(zhǎng)是否產(chǎn)生影響來(lái)確定的［8］，該流域地處北方土石山區(qū)，土層薄，容許土壤侵蝕模數(shù)為200 t/(km2·a)。根據(jù)江青龍等［7］的研究成果，該流域年均土壤侵蝕模數(shù)為3816.92 t/(km2·a)，用此值減去容許土壤侵蝕模數(shù)得3616.92 t/(km2·a)，從而得到面積9.31 km2的西北溝流域年土壤侵蝕量為3.37 萬(wàn) t。

2.2 土壤侵蝕經(jīng)濟(jì)損失的估算方法

土壤侵蝕對(duì)環(huán)境造成的損害是多方面的，首先是對(duì)侵蝕發(fā)生地帶來(lái)生態(tài)破壞，包括土地破壞、營(yíng)養(yǎng)元素?fù)p失(也叫場(chǎng)內(nèi)損失);其次是流失土壤被徑流帶到下游堵塞河道，或進(jìn)入水庫(kù)造成淤積，淤積在水庫(kù)中的泥沙由于攜帶了大量的營(yíng)養(yǎng)元素會(huì)造成水體的富營(yíng)養(yǎng)化。針對(duì)該區(qū)域土壤流失遷移的特點(diǎn)，本研究將土壤侵蝕的經(jīng)濟(jì)損失按土地?fù)p失、肥力損失、泥沙淤積損失和富營(yíng)養(yǎng)化損失幾部分進(jìn)行計(jì)算。

2.2.1 土地?fù)p失的價(jià)值

土壤侵蝕對(duì)土地造成的損失采用機(jī)會(huì)成本法估算，其計(jì)算式［9］為

上二式中:SL為土壤侵蝕造成的土地經(jīng)濟(jì)價(jià)值損失，元;Sp為土壤侵蝕造成的土地面積損失，hm2;Z為年土壤侵蝕量，t;P為耕地每年單位面積的機(jī)會(huì)成本，元/hm2;ρ為土壤容重，根據(jù)流域土壤類型取值為1.3 t/m3;h為耕地土層厚度，取0.3 m。

根據(jù)灤平縣2009年國(guó)民經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒中的農(nóng)村住戶調(diào)查資料和每公頃耕地的種植業(yè)收入、化肥種子等生產(chǎn)資料支出等數(shù)據(jù)，得到耕地?fù)p失的機(jī)會(huì)成本約為0.78萬(wàn)元/hm2。

2.2.2 土壤肥力損失的價(jià)值

土壤流失會(huì)帶走營(yíng)養(yǎng)元素造成土地貧瘠，隨土壤流失而損失的營(yíng)養(yǎng)元素主要有N、P、K。損失的N、P、K價(jià)值一般采用替代價(jià)格法估算，即將流失的N、P、K折算成等量化肥的費(fèi)用。土壤肥力損失價(jià)值的計(jì)算式為

式中:Ef為 N、P、K養(yǎng)分流失而損失的價(jià)值，元;Mi為 N、P、K 養(yǎng)分流失量，t;Si為 N、P、K折算成化肥的系數(shù)，將N、P、K折算成農(nóng)民種植農(nóng)作物中施用的尿素、磷酸二銨和氯化鉀，折算系數(shù)分別為2.14、4.13 和 1.92;Pi為尿素、磷酸二銨和氯化鉀的購(gòu)買價(jià)格，當(dāng)?shù)氐馁?gòu)買價(jià)格分別為1000、1560和1980元/t。

從灤平縣農(nóng)業(yè)局收集的測(cè)定該流域土壤樣品中TN、TP和TK含量的資料，可以算出該流域每年流失的TN、TP和TK分別為 11.62、2.45 和 43.81 t。

2.2.3 泥沙淤積損失的價(jià)值

已有的研究表明，我國(guó)泥沙輸移中滯留泥沙、河道淤積泥沙和入庫(kù)泥沙分別約占流失泥沙總量的33%、24%和37%。利用影子工程法計(jì)算土壤流失造成泥沙淤積損失的價(jià)值，計(jì)算公式為

式中:Es為泥沙淤積損失的價(jià)值，元;Z為年土壤流失量，t;P1為水庫(kù)單位體積泥沙清淤的價(jià)格，根據(jù)《21世紀(jì)初期首都水資源可持續(xù)利用規(guī)劃》中2001—2002年完成官?gòu)d水庫(kù)清淤應(yīng)急供水工程，清淤約400萬(wàn)m3，總投資0.35億元，水庫(kù)清淤價(jià)格為8.75元/m3［9］;P2為單位體積河流泥沙清淤價(jià)格，挖取1 m3泥沙的費(fèi)用大約為 6.5 元［9］;ρ表示土壤容重，取 1.3 g/cm3。

2.2.4 富營(yíng)養(yǎng)化損失的價(jià)值

土壤流失與非點(diǎn)源污染是一對(duì)共生現(xiàn)象，特別是在農(nóng)業(yè)性非點(diǎn)源污染中，土壤流失是造成水體污染的主要形式，流失的泥沙所攜帶的N、P等營(yíng)養(yǎng)元素會(huì)造成水體富營(yíng)養(yǎng)化［10］，它對(duì)下游水庫(kù)造成的環(huán)境經(jīng)濟(jì)損失用防護(hù)費(fèi)用法計(jì)算。假設(shè)水庫(kù)水體已受到N、P元素污染，消除這種污染損害最直接的辦法就是采取措施將破壞的水體系統(tǒng)恢復(fù)到原來(lái)的狀況［11］，所需的費(fèi)用計(jì)算式為

式中:Ee為富營(yíng)養(yǎng)化損失價(jià)值，元;ZN為土壤攜帶TN進(jìn)入下游水庫(kù)的量，t;P3為去除 TN 投資，取 2.66 萬(wàn)元/t［12］;ZP為土壤攜帶TP進(jìn)入下游水庫(kù)的量，t;P4為去除TP投資，取5.86萬(wàn)元/t［12］。西北溝流域流失土壤中有37%的泥沙會(huì)進(jìn)入密云水庫(kù)，因此該流域每年帶入下游水庫(kù)的TN、TP分別為4.3 t和0.91 t。

3 結(jié)果與分析

(1)根據(jù)前面所述的土壤侵蝕對(duì)環(huán)境造成的經(jīng)濟(jì)損失進(jìn)行逐項(xiàng)計(jì)算，西北溝流域年土壤流失量為3.37萬(wàn)t。按照這個(gè)土壤流失量計(jì)算，每年損失的耕地面積為8.64 hm2，根據(jù)耕地的潛在收益，因土地?fù)p失每年造成的經(jīng)濟(jì)損失為6.74萬(wàn)元;因土壤流失流域每年帶走的營(yíng)養(yǎng)元素所損失的經(jīng)濟(jì)價(jià)值為20.72萬(wàn)元;每年隨著徑流被帶入河流和水庫(kù)的泥沙因淤積而造成的經(jīng)濟(jì)損失為12.44萬(wàn)元;每年因泥沙攜帶的營(yíng)養(yǎng)元素造成水體富營(yíng)養(yǎng)化的損失為16.77萬(wàn)元。以上4項(xiàng)合計(jì)為56.67萬(wàn)元。

(2)在所有的損失中，肥力損失所占的比例最大，占了36.56%，但與其他地區(qū)［7］相比還是偏小的。本研究將土壤侵蝕造成的富營(yíng)養(yǎng)化損失納入了計(jì)算范疇，使由土壤侵蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失的分配結(jié)構(gòu)與其他地區(qū)有所不同。

(感謝西北農(nóng)林科技大學(xué)江青龍、呂明權(quán)對(duì)論文的指導(dǎo)與幫助。)

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