水土保持功能服務(wù)價(jià)值評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

王海燕，田鳳霞，鮑玉海，賀秀斌，賈國(guó)棟，李瀚之，劉自強(qiáng)

(1.水利部 水土保持監(jiān)測(cè)中心，北京 100053； 2.中國(guó)科學(xué)院/水利部 成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所山地表生過程與生態(tài)調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610041； 3.北京林業(yè)大學(xué) 水土保持學(xué)院 北京100083)

1 構(gòu)建水土保持功能服務(wù)價(jià)值評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的意義

《中華人民共和國(guó)水土保持法》(簡(jiǎn)稱《水土保持法》)是人們?cè)陬A(yù)防和治理水土流失活動(dòng)中所應(yīng)遵循的法律規(guī)范，于2010年12月重新修訂頒布。根據(jù)《水土保持法》的定義，水土保持功能指水土保持設(shè)施、地貌植被所發(fā)揮或蘊(yùn)藏的有利于保護(hù)水土資源、防災(zāi)減災(zāi)、改善生態(tài)、促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步等方面的作用。水土保持功能(水土保持設(shè)施和地貌植被)主要包括保護(hù)水土資源功能、防災(zāi)減災(zāi)功能、改善生態(tài)功能、促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步功能等四項(xiàng)功能，每項(xiàng)功能都有重要的作用和相當(dāng)大的價(jià)值[1]。水土保持功能直接關(guān)系到人類的福祉，對(duì)其進(jìn)行合理分析和評(píng)估，有助于人類對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)開發(fā)與利用，從而實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)管理[2-3]。當(dāng)前，有學(xué)者構(gòu)建了水土保持功能服務(wù)價(jià)值評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并對(duì)典型區(qū)域的水土保持功能服務(wù)價(jià)值進(jìn)行了估算，但有關(guān)水土保持功能服務(wù)價(jià)值的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及測(cè)算方法尚未有統(tǒng)一的依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)[4-6]。此外，現(xiàn)有的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系多聚焦在某一生態(tài)系統(tǒng)或區(qū)域尺度，未對(duì)具體的水土保持措施進(jìn)行評(píng)價(jià)，且多用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)功能服務(wù)價(jià)值進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果偏差較大，難以為政府生態(tài)補(bǔ)償提供科學(xué)依據(jù)。本研究依據(jù)修訂后的《水土保持法》內(nèi)容，基于水土保持四大基本功能和野外觀測(cè)數(shù)據(jù)，在總結(jié)國(guó)內(nèi)外水土保持功能服務(wù)價(jià)值評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，建立適合中國(guó)范圍的水土保持功能服務(wù)價(jià)值評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，以期為測(cè)算年度全國(guó)水土保持功能服務(wù)價(jià)值提供參考。該指標(biāo)體系能利用觀測(cè)數(shù)據(jù)較為精確地量化具體水土保持措施的服務(wù)功能價(jià)值，并演算到生態(tài)系統(tǒng)和區(qū)域尺度。水土保持功能服務(wù)價(jià)值的科學(xué)合理評(píng)價(jià)能為水土保持措施、規(guī)劃和政府生態(tài)補(bǔ)償工作提供參考。

2 水土保持功能指標(biāo)體系的構(gòu)建

根據(jù)水土保持功能的組成內(nèi)容，本著系統(tǒng)性與科學(xué)性、獨(dú)立性與穩(wěn)定性，以及可操作與可接受性原則，為各項(xiàng)功能建立可測(cè)算的指標(biāo)體系；然后按傳統(tǒng)水土保持設(shè)施和自然地貌植被，進(jìn)一步分析出水土保持設(shè)施和自然地貌植被具有的二級(jí)水土保持功能。水土保持設(shè)施方面，限于現(xiàn)有數(shù)據(jù)的獲取難易程度及重要性程度，只選擇了具有基礎(chǔ)性和普遍性的預(yù)防和減少土壤流失功能，提高土壤質(zhì)量和土地生產(chǎn)力功能，攔蓄地表徑流、提高水源涵養(yǎng)能力功能，減輕下游泥沙危害功能，減輕風(fēng)沙災(zāi)害功能，改善生物多樣性功能，固碳釋氧功能，以及促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步、改善人民生活功能進(jìn)行評(píng)估(見表1)。地貌植被方面，我國(guó)荒漠化面積相對(duì)較大，已經(jīng)出臺(tái)了相關(guān)評(píng)估規(guī)范，并且很多研究也得到了相互支撐的可信結(jié)論，鑒于現(xiàn)有數(shù)據(jù)的獲取難易程度，只引述了荒漠生態(tài)系統(tǒng)、森林生態(tài)系統(tǒng)和草地生態(tài)系統(tǒng)的水土保持功能。需要注意的是，濕地生態(tài)系統(tǒng)雖然面積相對(duì)較小，但其水土保持功能卻是巨大的。

表1 水土保持功能評(píng)價(jià)指標(biāo)

3 保護(hù)水土資源功能服務(wù)價(jià)值的計(jì)算

3.1 預(yù)防和減少土壤流失功能價(jià)值

預(yù)防和減少土壤流失功能的具體評(píng)價(jià)指標(biāo)為減少土壤侵蝕量，其計(jì)算公式為

ΔS=Fe·ΔSm

(1)

式中：ΔS為某項(xiàng)措施(自然地貌植被)的減蝕總量，t/a；Fe為某項(xiàng)措施(自然地貌植被)的有效面積，hm2；ΔSm為減少的侵蝕模數(shù)，t/(hm2·a)。

價(jià)值量計(jì)算公式為

(2)

式中：Es為減少土地廢棄的經(jīng)濟(jì)效益，元/a；ΣΔS為減蝕總量，萬t/a；ρ為土壤容重，t/m3；h為土壤肥力層平均厚度，m；B為單位面積的年均收益，元/hm2。

數(shù)據(jù)來源：調(diào)查數(shù)據(jù)與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

3.2 提高土壤質(zhì)量和土地生產(chǎn)力功能價(jià)值

提高土壤質(zhì)量和土地生產(chǎn)力功能的具體評(píng)價(jià)指標(biāo)為保存土壤肥力數(shù)量，其計(jì)算公式為

Δq=qa-qb

(3)

式中：Δq為改良土壤計(jì)算項(xiàng)目的增量；qa為有措施地塊(自然地貌植被)中計(jì)算項(xiàng)目的含量；qb為無措施地塊(坡耕地、荒坡)中計(jì)算項(xiàng)目的含量。

價(jià)值量計(jì)算公式為

Ef=Δq·pi=∑ΔS·Ci·pi

(4)

式中：Ef為保持土壤肥力價(jià)值，萬元/a；ΣΔS為減蝕總量，萬t/a；Ci為土壤中有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀含量；pi為有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀的價(jià)格，元/t(參照中國(guó)化肥網(wǎng)或農(nóng)戶調(diào)查得各種肥料價(jià)格)。

數(shù)據(jù)來源：調(diào)查數(shù)據(jù)與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

3.3 攔蓄地表徑流、提高水源涵養(yǎng)能力功能價(jià)值

攔蓄地表徑流、提高水源涵養(yǎng)能力功能的具體評(píng)價(jià)指標(biāo)為攔蓄地表徑流量和涵養(yǎng)水源量?jī)身?xiàng)。

3.3.1 攔蓄地表徑流量

(1)就地?cái)r蓄措施減少?gòu)搅髁浚簩?duì)不同特點(diǎn)的水土保持措施，主要有典型推算法和具體量算法兩種。

(2)就地入滲措施(自然地貌植被)減少地表徑流量計(jì)算公式為

ΔW=Fe·ΔWm

(5)

式中：ΔW為某項(xiàng)措施(自然地貌植被)的減流總量，m3/a；Fe為某項(xiàng)措施(自然地貌植被)的有效面積，hm2；ΔWm為減少的徑流模數(shù)，m3/(hm2·a)。

數(shù)據(jù)來源：觀測(cè)數(shù)據(jù)。

3.3.2 涵養(yǎng)水源量

(1)森林生態(tài)系統(tǒng)的涵養(yǎng)水源量為

S=I+L+Np

(6)

式中：S為森林水源涵養(yǎng)量，m3/a；I為林冠截留量，m3/a；L為枯落物持水量，m3/a；Np為森林土壤非毛管孔隙儲(chǔ)水量，m3/a。

數(shù)據(jù)來源：觀測(cè)數(shù)據(jù)。

(2)草地生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源量為

Q=A草·J·R

(7)

其中

J=J0·K

(8)

R=R0-Rg

(9)

式中：Q為草地生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源量，m3/a；A草為草地區(qū)域面積，hm2；J為多年平均產(chǎn)流降雨量(產(chǎn)流降雨即次降雨量P>20 mm的降雨)，mm/a；J0為多年平均降雨總量，mm/a；K為產(chǎn)流降雨量占降雨總量的比例，%；R為與裸地(或皆伐跡地)比較，草地生態(tài)系統(tǒng)截留降雨、減少?gòu)搅鞯男б嫦禂?shù)，%；R0為產(chǎn)流降雨條件下裸地降雨徑流率，%；Rg為產(chǎn)流降雨條件下草地降雨徑流率，%。

3.3.3 價(jià)值量計(jì)算

利用得到的攔蓄地表徑流量、涵養(yǎng)水源量乘以水的單價(jià)即為此項(xiàng)功能的價(jià)值。水的單價(jià)有6種取法：①根據(jù)水庫(kù)的蓄水成本確定；②根據(jù)供用水的價(jià)格確定；③根據(jù)電能生產(chǎn)成本確定；④根據(jù)級(jí)差地租確定；⑤根據(jù)區(qū)域水源運(yùn)費(fèi)確定；⑥根據(jù)海水淡化費(fèi)確定。由于水土保持措施攔蓄徑流、涵養(yǎng)水源的效益主要按灌溉水價(jià)計(jì)算，取值為0.2～0.4元/m3，故按0.3元/m3估算。

數(shù)據(jù)來源：觀測(cè)數(shù)據(jù)與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

4 防災(zāi)減災(zāi)功能服務(wù)價(jià)值的計(jì)算

4.1 減輕下游泥沙危害功能價(jià)值

減輕下游泥沙危害功能的具體評(píng)價(jià)指標(biāo)為減少泥沙淤積量，根據(jù)觀測(cè)與調(diào)查資料，用水文資料統(tǒng)計(jì)分析法(簡(jiǎn)稱“水文法”)與單項(xiàng)措施效益累加法(簡(jiǎn)稱“水保法”)分別進(jìn)行計(jì)算，并將兩種方法的計(jì)算結(jié)果互相校核驗(yàn)證，要求二者間的差值不超過20%。水保法的計(jì)算公式為

ΔS=Sb-Sa

(10)

式中：ΔS為治理后總減沙量，t/a；Sb為治理前實(shí)測(cè)輸沙量，t/a；Sa為治理后實(shí)測(cè)輸沙量，t/a。

其價(jià)值量計(jì)算公式為

(11)

式中：En為減輕泥沙淤積價(jià)值，元/a；ΣΔS為減蝕總量，萬t/a；C為水庫(kù)工程費(fèi)用或挖取單位體積泥沙的費(fèi)用，元/m3，目前挖取泥沙的費(fèi)用為6.5元/m3；ρ為土壤容重，t/m3。

數(shù)據(jù)來源：觀測(cè)數(shù)據(jù)與調(diào)查數(shù)據(jù)。

4.2 減輕風(fēng)沙災(zāi)害功能價(jià)值

減輕風(fēng)沙災(zāi)害功能的具體評(píng)價(jià)指標(biāo)為減少風(fēng)暴的時(shí)間和程度。

根據(jù)調(diào)查資料，了解治理前、后風(fēng)暴的天數(shù)和風(fēng)力，進(jìn)行治理前后對(duì)比，計(jì)算治理后減少風(fēng)暴的時(shí)間(d)和程度(風(fēng)力)。

減輕風(fēng)沙對(duì)交通危害的經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算，根據(jù)觀測(cè)或調(diào)查資料，按以下兩個(gè)步驟進(jìn)行計(jì)算：①計(jì)算治理前每年由于風(fēng)沙埋壓影響交通的里程(km)和時(shí)間(d)，清理壓沙、恢復(fù)交通所耗的人力(工·日)和經(jīng)費(fèi)(元)；②計(jì)算治理后由于減輕風(fēng)沙危害所減少的各項(xiàng)相應(yīng)損失，折算為人民幣(元)。

5 改善生態(tài)功能服務(wù)價(jià)值的計(jì)算

5.1 改善生物多樣性功能價(jià)值

改善生物多樣性功能的評(píng)價(jià)指標(biāo)為物種多樣性指數(shù)，其計(jì)算公式為

(12)

式中：H為多樣性指數(shù);s為樣地中的物種總數(shù)；Pi為第i種物種的個(gè)體數(shù)量占所有種個(gè)體總數(shù)的比例。

價(jià)值量計(jì)算公式為

U生物=S生·A林

(13)

式中：U生物為林分年物種多樣性保育價(jià)值，元/a；S生為單位面積年物種多樣性保育價(jià)值，元/(hm2·a)，根據(jù)Shannon-Wiener指數(shù)計(jì)算；A林為林分面積，hm2。

數(shù)據(jù)來源：調(diào)查數(shù)據(jù)與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

5.2 固碳釋氧功能價(jià)值

固碳釋氧功能的評(píng)價(jià)指標(biāo)為固碳釋氧量，其計(jì)算公式為

G植被固碳=1.63R碳·A林·B年

(14)

G土壤固碳=A林·F土壤固碳

(15)

G氧氣=1.19A林·B年

(16)

上三式中：G植被固碳為植被年固碳量，t/a；R碳為CO2中碳的含量，為27.27%；B年為林分凈生產(chǎn)力，t/(hm2·a)；A林為林分面積，hm2；G土壤固碳為土壤年固碳量，t/a；F土壤固碳為單位面積林分土壤年固碳量，t/(hm2·a)；G氧氣為林分年釋氧量，t/a。

價(jià)值量計(jì)算公式為

U碳=C碳(G植被固碳+G土壤固碳)

(17)

U氧氣=C氧氣·G氧氣

(18)

上二式中：U碳為林分年固碳價(jià)值，元/a；C碳為固碳價(jià)格，元/t；U氧氣為林分年釋氧價(jià)值，元/a；C氧氣為氧氣價(jià)格，元/t；其余字母意義同上。

數(shù)據(jù)來源：調(diào)查數(shù)據(jù)與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

6 促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步功能服務(wù)價(jià)值計(jì)算

促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步功能評(píng)價(jià)指標(biāo)種類繁多，指標(biāo)量化處于探索階段，本研究?jī)H對(duì)土地增值和生態(tài)用地功能服務(wù)價(jià)值進(jìn)行計(jì)算，公式為

ΔP=(λa+λb)×(Ph-Pq)

(19)

ΔV=Pg(Ia-Ib)×(1+e)

(20)

上二式中：ΔP為土地增值，元/hm2；Ph為治理后相應(yīng)等級(jí)土地價(jià)格，元/hm2；Pq為治理前相應(yīng)等級(jí)土地價(jià)格，元/hm2；λa為土地補(bǔ)償費(fèi)系數(shù)；λb為土地安置費(fèi)系數(shù)；ΔV為生態(tài)用地增值，元/hm2；Pg為生態(tài)用地等級(jí)差價(jià)，元/hm2；Ia為治理后生態(tài)用地等級(jí)；Ib為治理前生態(tài)用地等級(jí)；e為調(diào)節(jié)系數(shù)。

數(shù)據(jù)來源：統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

7 結(jié) 語

當(dāng)前，我國(guó)對(duì)水土保持功能服務(wù)價(jià)值的研究主要集中在森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值估算、區(qū)域性森林生態(tài)服務(wù)價(jià)值估算，以及自然、人文環(huán)境變化對(duì)生態(tài)服務(wù)價(jià)值變化的影響方面，對(duì)全國(guó)范圍內(nèi)的水土保持功能評(píng)價(jià)及估算仍在起步階段。本研究提出的

指標(biāo)體系可能有不足之處，比如還應(yīng)考慮地域的特殊性、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的種類、地形地貌等其他因素，這些方面的問題還需要進(jìn)一步探索研究。

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