山區(qū)生態(tài)補償保護成本的空間差異研究

劉菊+傅斌+逯亞峰+王玉寬

摘要 制定有空間差異的生態(tài)補償標準是構建生態(tài)補償機制的關鍵和難點。補償標準的空間差異體現(xiàn)在提供的生態(tài)系統(tǒng)服務和付出的成本兩個方面。其中，生態(tài)補償保護成本因能準確反映某地關于生態(tài)系統(tǒng)保護的工作量和貢獻程度而得到廣泛關注。本研究針對山區(qū)自然因素和人文因素高度空間異質(zhì)性的特點，以四川省雅安市寶興縣為例，利用GIS技術結合統(tǒng)計資料和實地調(diào)研，核算了研究區(qū)的保護成本。同時使用面積內(nèi)插法并從距離、道路、坡度和方向4個方面評價斑塊可達性難易程度，進行保護成本空間化研究。旨在為生態(tài)補償標準的制定、生態(tài)補償空間選擇以及生態(tài)補償效果評價提供參考和依據(jù)。結果顯示：①通過考慮距離、道路、坡度和方向，計算得到寶興縣被管護林地的可達性系數(shù)，其范圍在0—1之間，平均值為0.18，標準差為0.16。②2010年，研究區(qū)流域生態(tài)補償相關的保護成本為4 590.46萬元，其中不同保護對象的投入大小順序為林地>自然保護區(qū)>水土保持地>草地>水源保護地。③研究區(qū)不同海拔帶保護成本及其構成不同，林地保護成本在1 000—4 000 m范圍內(nèi)均較高，這與研究區(qū)林地的廣泛分布有關；草地保護成本集中在高海拔地區(qū)（3 000—4 500 m）；而水源保護地保護成本集中在低海拔地區(qū)（1 000—2 500 m）。保護成本的核算準確性及空間化精度取決于對當?shù)厣鷳B(tài)建設與保護措施的掌握程度和資料的收集、獲取情況。本研究使用的可達性難易程度來調(diào)整保護成本的空間差異，是一種基于地理環(huán)境要素空間化思路和嘗試。主要考慮距離、道路、坡度和方向4個方面，暫未考慮管護人員的交通工具、視域范圍、辦事效率等個體因素以及土地利用的限制。

關鍵詞 補償標準；空間差異；GIS；可達性；坡度；距離

中圖分類號 F062.2

文獻標識碼 A 文章編號 1002-2104（2016）11-0062-07 doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2016.11.008

構建生態(tài)補償機制是協(xié)調(diào)環(huán)境保護與經(jīng)濟發(fā)展的重要手段，這種運用經(jīng)濟激勵手段促使人們保護與管理生態(tài)系統(tǒng)的方式日趨普遍[1-2]。學者們普遍認為在生態(tài)補償研究領域，“誰補償誰”、“補償多少”以及“如何補償”構成3個方面的基本問題。補償標準的科學確定隸屬于“補償多少”這一基本問題，是生態(tài)補償機制建立的重點和難點之一[3-4]。目前中國對于生態(tài)補償標準的研究存在一個明顯的問題：在很大的范圍里采用統(tǒng)一的補償標準，即補償標準“一刀切”，復雜的空間差異基本被忽略了[4-5]。而缺乏空間差異的補償必然會導致效益損失，充分考慮補償因素的空間分異，才能在環(huán)境保護行為的持續(xù)性、資金效率及環(huán)境目標的實現(xiàn)方面取得較好效果[6]。

補償標準的空間差異主要取決于兩方面，一是不同區(qū)域提供的生態(tài)系統(tǒng)服務是有空間差異的；二是不同區(qū)域為提供生態(tài)系統(tǒng)服務所付出的成本是有空間差異的。國外的學者在建立生態(tài)補償機制中建議購買方應該清晰的區(qū)分提供方提供的生態(tài)系統(tǒng)服務與付出的成本的空間差異[6]。其中，生態(tài)系統(tǒng)服務直接關系到人類福祉，隨著人們對生態(tài)系統(tǒng)服務的重要性認識的加強，已有許多學者使用GIS技術進行生態(tài)系統(tǒng)服務空間差異的研究，能夠滿足生態(tài)補償研究中的需要。而提供生態(tài)系統(tǒng)服務所付出的成本是補償標準的理論下限，是生態(tài)系統(tǒng)服務提供方參加生態(tài)補償?shù)淖畹鸵骩7-8]。若補償標準低于這個下限，將達不到激勵生態(tài)保護行為的目的[9]。有學者認為以當前社會經(jīng)濟發(fā)展水平，在生態(tài)補償項目評估中，全面、準確地計算成本比生態(tài)服務功能價值評估更為重要[10]。生態(tài)補償成本主要包括三方面：生態(tài)系統(tǒng)保護成本（保護成本）、環(huán)境治理保護成本（環(huán)境成本）和機會成本[11]，其中保護成本能準確反映某地關于生態(tài)系統(tǒng)保護的工作量和貢獻程度，為生態(tài)補償標準制定以及之后的補償效益評價提供合適的依據(jù)。如Tobias Wünscher等人在哥斯達黎加的森林生態(tài)補償研究中指出區(qū)分保護成本和機會成本可以分別計算樣地-具體效益-成本比例，可用于生態(tài)補償項目效益評價[6]。目前，關于保護成本的研究多集中在核算范圍與內(nèi)容確定[9， 12-13]、核算方法[7， 10]等方面，而對其空間差異的研究較為少見。

中國地形以山地和高原為主，并且地勢起伏顯著，相較于平原地區(qū)而言，山區(qū)自然環(huán)境和人文特征的空間異質(zhì)性更高[14]。因此對于山區(qū)而言，保護成本更存在明顯的空間差異。本研究針對山區(qū)高度空間異質(zhì)性的特點，以四川省雅安市寶興縣為例，基于地理信息系統(tǒng)（GIS）技術進行保護成本空間化研究。首先通過寶興縣林業(yè)、環(huán)保、農(nóng)業(yè)等部門的統(tǒng)計資料和夾金山森林公園、蜂桶寨自然保護區(qū)的實地調(diào)研，再結合被保護斑塊可達性難易程度進行保護成本的空間分攤，得到有空間差異的保護成本，旨在為生態(tài)補償標準的制定和生態(tài)補償空間選擇以及生態(tài)補償效果評價提供參考和依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

寶興縣位于四川盆地西部邊緣，是長江上游重要的水源涵養(yǎng)區(qū)和洪水控制區(qū)，也是全球生物多樣性的熱點地區(qū)。其地理位置為102°25′—103°02′E，30°09′—30°56′N。地形以山地為主，山地面積占幅員的99.7%，是典型的山區(qū)縣。寶興縣屬亞熱帶季風性濕潤氣候區(qū)，受山地海拔影響（750 m — 5 328 m），氣候出現(xiàn)垂直帶譜，呈現(xiàn)典型立體氣候，年平均氣溫14.1 ℃，年平均降雨量993.7 mm?？h內(nèi)植被保存完整，覆蓋度達 80% 以上，系青衣江發(fā)源地，縣內(nèi)有寶興河貫穿全境，流域面積3 010 km2，整個寶興縣域基本即是寶興河的流域范圍。寶興縣隸屬于四川省雅安市，全縣總面積 3 114 km2，下轄 9 個行政鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）、55 個行政村，有 17 個少數(shù)民族。2010年末，全縣共有18 175戶，總人口58 335人，人口密度為18.73人/km2，其中農(nóng)業(yè)人口45 980人，占總人口的78.82%。2010年，寶興縣GDP為14.67億元，農(nóng)民人均純收入達5 456元。

2 研究方法

2.1 保護成本核算內(nèi)容

針對不同的生態(tài)補償（如流域生態(tài)補償、森林生態(tài)補償、自然保護區(qū)生態(tài)補償），保護成本核算內(nèi)容也不相同。研究區(qū)為縣域，并且是一個完整的流域，故依照流域生態(tài)補償確定其保護成本的核算內(nèi)容。本研究主要參考段靖[7]等、蔡邦成[3]、劉菊[11]等人的研究成果，認為保護成本核算內(nèi)容主要包括流域生態(tài)保護與建設投入，即水源涵養(yǎng)地區(qū)為了保持水量、維護水質(zhì)、減少水土流失而進行的生態(tài)建設投入。結合寶興縣實際情況，保護成本核算內(nèi)容如表1所示。

2.2 保護成本核算方法

本研究采用靜態(tài)核算法對研究區(qū)2010年的生態(tài)補償保護成本進行核算。靜態(tài)核算法是將某一年的生態(tài)保護各種投入作為保護成本，或者將一個時間段內(nèi)生態(tài)保護的各種投入累計作為保護成本總額，再平均分配到補償期的各個年度[7， 9]。對于單位面積保護成本的計算，主要根據(jù)各種保護措施的投入除以保護面積獲得。

2.3 保護成本空間化方法

2.3.1 面積內(nèi)插法

目前對于社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)多是基于行政區(qū)劃[省、市、縣、鎮(zhèn)（街道辦）、村（居委會）]單元收集、儲存和分析的，表現(xiàn)其空間分布的常規(guī)方法就是把社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)按照面積內(nèi)插[15]。面積內(nèi)插法使用的前提是假設區(qū)域內(nèi)社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)分布均勻，這顯然不切實際，但在沒有其他已知信息時，也不失為一種社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)空間化的有效方法[16]。因此，基于生態(tài)建設與保護投入的統(tǒng)計數(shù)據(jù)計算而來的生態(tài)補償保護成本，根據(jù)其保護面積和投入進行空間化分攤。

2.3.2 可達性分析

除了使用面積內(nèi)插法，本研究還考慮統(tǒng)計數(shù)據(jù)的地理環(huán)境要素，結合GIS技術，從距離、坡度、道路、方向的角度考慮斑塊的可達性，通過斑塊可達性難易程度進行保護成本空間化。主要思路如下：對于林地和自然保護區(qū)，其保護成本投入多發(fā)生在日常巡護上，故其保護成本的空間差異主要體現(xiàn)在被管護斑塊的可達性難易程度上。本研究假設從管護站到達被管護斑塊的難度的越大，所需要的時間和精力就越高，則被管護林地的保護成本就越高?？蛇_性難易程度體現(xiàn)在距離、道路、坡度和方向4個方面。距離越遠、途中坡度越大、無明顯的道路，則到達該斑塊需要的時間和精力就越高，相應的保護成本就越高。為了方便直觀的比較，本研究使用可達性成本體現(xiàn)可達性難易程度，每個斑塊的可達性成本計算公式如下：

Cost=Min[Disti×10tan（slopei）]×c（1）

式中：Cost代表總可達性成本，Disti代表目標單元格到周圍8個柵格的距離；slopei代表目標單元格與周圍8個單元格的坡度差；i取值范圍為1—8；c代表每公里運輸?shù)某杀?，本研究中取值?.25元/km。當坡度增加到一定度數(shù)時，到達的難度會顯著增加，進而可達性成本會顯著增加。而到達公路的時候，既然已經(jīng)修成公路，故認為其坡度的影響就很小，只考慮距離的遠近?？蛇_性成本反映了從管護站點到達管護斑塊的理論最短途徑。通過計算，得到研究區(qū)林地的可達性成本，進行極值歸一化，得到可達性參數(shù)，使用可達性參數(shù)來調(diào)整按面積平攤的單位面積保護成本，得到有空間差異的保護成本。

2.4 數(shù)據(jù)及來源

本研究所需數(shù)據(jù)有寶興縣2010年土地利用圖、道路圖、DEM、坡度圖、森林管護站點圖、寶興縣行政邊界及各鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政邊界、自然保護區(qū)邊界、水源保護地邊界圖以及生態(tài)系統(tǒng)保護投入數(shù)據(jù)等。其中，空間數(shù)據(jù)來自全國生態(tài)環(huán)境十年變化遙感調(diào)查項目以及寶興縣林地保護利用規(guī)劃項目。生態(tài)系統(tǒng)保護投入數(shù)據(jù)來自寶興縣統(tǒng)計年鑒、政府生態(tài)環(huán)境規(guī)劃報告、生態(tài)與環(huán)境保護建設相關部門的統(tǒng)計資料、自然保護區(qū)實地調(diào)查等。

3 結果與分析

3.1 保護對象

根據(jù)研究區(qū)生態(tài)補償保護成本核算內(nèi)容（表1），主要考慮以下五種保護對象，其基本情況為：寶興縣共有林地1 923.17 km2 （不含自然保護區(qū)內(nèi)林地336.77 km2），其中其中國有林面積最大，為1 124.52 km2，占58.47%，其次為集體林，面積710.90 km2，占36.97%，個人林面積最小，為87.75 km2，僅占全縣林地的4.56%。全縣共有草地298.01 km2，主要分布在海拔4 000 m以上區(qū)域?？h內(nèi)有蜂桶寨國家級自然保護區(qū)，保護區(qū)總面積390.39 km2 ，保護區(qū)內(nèi)林地面積336.77 km2。全縣共有10個水源保護地，分散在各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，總面積45.53 km2 。寶興縣內(nèi)水土保持地具體位置不詳，主要集中在磽磧鄉(xiāng)、五龍鄉(xiāng)和靈關鎮(zhèn)。

3.2 可達性成本分析

對于林地和自然保護區(qū)而言，其保護成本多發(fā)生在日常巡護上，故其保護成本的空間差異主要體現(xiàn)在斑塊可達性難易程度上。通過綜合考慮道路、坡度和被管護林地距離周圍最近森林管護站點的距離，計算得到被管護林地的可達性系數(shù)（圖1）。研究區(qū)林地可達性系數(shù)范圍在0—1之間，平均值為0.18，標準差為0.16。以此系數(shù)來調(diào)整國有林和集體林的保護投入，體現(xiàn)林地保護成本的空間差異。

3.3 保護成本構成及空間差異

根據(jù)統(tǒng)計資料和實地調(diào)查，獲取的研究區(qū)生態(tài)補償保護成本如表2所示。寶興縣2010年的保護成本為4 590.46萬元，其中林地保護的投入比例最高，占保護成本的65.70%；自然保護區(qū)的保護投入比例次之，占保護成本的13.99%。

根據(jù)所掌握的數(shù)據(jù)精度，結合GIS技術，使用面積內(nèi)插法和可達性難易程度調(diào)整得到寶興縣2010年保護成本的空間差異（圖2），其中，寶興縣流域生態(tài)補償保護成本平均值為148.64元/hm2，標準差為200.79 元/hm2，最大值為2 966.61元/ hm2，保護成本超過1 000元/ hm2的區(qū)域多為個人林地、水源保護地以及較難到達的國有林和集體林地。

3.4 不同海拔保護成本分析

寶興縣海拔范圍750—5 328 m，將其分為9個海拔帶，各海拔帶國土面積如圖3所示，其中，海拔<1 000 m和>4 500 m的土地面積僅占全縣面積的2.37%。統(tǒng)計分析不同海拔的保護成本及其構成，結果顯示：2010年，隨著海拔升高，各海拔帶的保護成本呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，保護成本主要分布在海拔1 000—4 000 m范圍內(nèi)，其中每500 m海拔帶的保護成本投入均超過500萬元。而各海拔帶的單位面積保護成本隨著海拔的升高總體上呈現(xiàn)出下降的趨勢。

從保護成本的構成看，林地保護投入主要集中在海拔1 000—4 000 m，這與研究區(qū)林地面積的廣泛分布有關；自然保護區(qū)保護投入主要集中在海拔2 000—3 500 m；草地保護投入主要集中在高海拔地區(qū)（3 000—4 500 m）；而水源保護地保護投入主要集中在低海拔地區(qū)（1 000—2 500 m）；水土保持地保護投入由于受資料限制，按鄉(xiāng)鎮(zhèn)面積分攤，故其分布與鄉(xiāng)鎮(zhèn)海拔分布一致，在1 000—4 500 m均有分布。

4 討 論

保護成本的核算因為有實際的資料記載作為支撐，比較容易量化[17]，但還存在核算不規(guī)范，隨意性大，主觀性強，準確性低等問題[7]。并且測算過程較復雜，涉及到多種數(shù)據(jù)的獲取和多種參數(shù)的調(diào)整[18]。不同類型生態(tài)補償（森林、流域及自然保護區(qū)生態(tài)補償）中保護成本的核算內(nèi)容不盡相同。并且保護成本具有不確定性，即使是同一類型生態(tài)補償保護成本的核算目前還沒有形成統(tǒng)一、明確的核算內(nèi)容和指標體系[11]。因此保護成本的核算準確性及其空間化的精度取決于對當?shù)厣鷳B(tài)建設與保護措施的掌握程度和資料的收集、獲取情況。保護成本的空間差異至少體現(xiàn)在三個方面[11]：①保護不同生態(tài)系統(tǒng)，由于保護措施和方法不同，所產(chǎn)生的保護成本不同；②保護同一種生態(tài)系統(tǒng)，由于生態(tài)系統(tǒng)自身的異質(zhì)性，所產(chǎn)生的保護成本不同。例如營造不同樹種、森林覆蓋率、森林結構的森林所產(chǎn)生的造林費是不同的。③ 保護分布在不同區(qū)域的同一種生態(tài)系統(tǒng)，由于地形、道路交通便捷性、距離集鎮(zhèn)遠近等自然條件和社會經(jīng)濟條件的空間差異，也會導致保護成本不同。例如對于相同的林地，山頂和山腳的造林成本與管護成本都可能不同，因為山頂需要耗費更多的運輸費用、時間和精力等。目前使用較多的面積內(nèi)插法，結合統(tǒng)計資料和實地調(diào)研，可以體現(xiàn)保護成本前兩個方面的空間差異。如戴其文等對甘南藏族自治州的草地保護成本進行核算，主要考慮禁牧圍欄費用（圍欄材料費、運費和人工費）和草地補播費用（草籽費和人工費用），根據(jù)甘南州部分縣退牧還草工程報告及相關調(diào)查數(shù)據(jù)，獲得甘南州各縣市的草地保護成本，各縣市草地保護成本范圍在982.95—1 550.25元/hm2[19]。

但有學者指出簡單的面積內(nèi)插并不是真正意義上的空間化，因為它并沒有考慮影響數(shù)據(jù)的地理環(huán)境要素，其結果的可靠性往往受到質(zhì)疑[20]。因此對于林地和自然保護區(qū)，其保護成本投入多發(fā)生在日常巡護上，故其保護成本的空間差異主要體現(xiàn)在斑塊可達性難易程度上，

有學者認為可達性的難易程度受到3方面的因素影響：土地使用因素、交通因素和個體因素。其中土地使用因素包括土地的使用性質(zhì)（如居住、工作、購物、文化娛樂等）和土地使用的空間分布（如位置、規(guī)模、強度等）；交通因素包括交通需求、交通供給（含交通工具因素）、出行距離及時間等；個體因素包括個人需要、個人能力及個體其他屬性等。此三者之間相互作用相互影響，共同決定了可達性的大小[21]。

本研究通過斑塊可達性難易程度來調(diào)整其保護投入的空間差異，主要考慮被管護林地距離管護站點的距離、道路、坡度和方向4個方面，暫未考慮管護人員的交通工具、視域范圍、辦事效率等個體因素以及土地利用的限制（可達性成本計算中最短途徑可能遇到水域或建筑物）在本研究計算過程中忽略。

在生態(tài)補償項目實施過程中存在著三種無效率情況[22]：①即使沒有生態(tài)補償項目，也會存在期望的土地利用活動；②支付的補償金額沒有高到引起社會期望的土地利用活動；③支付的補償金額引起的正外部性價值低于成本。而

通過保護成本空間差異研究，可直觀的找出保護成本高或者低的地方，為相關保護規(guī)劃制定和具體保護措施實施提供空間選擇。同時為解決目前生態(tài)補償標準“一刀切”現(xiàn)象提供解決思路。此外，可用于成本-效益分析進行生態(tài)補償效益評價。正如Babcock 等將參與者空間選擇的研究工具和方法分為3種：效益法、成本法、效益成本比例法[23]。謝劍斌等人[4]認為對政府主導型的生態(tài)補償項目來說，應將資金配置到生態(tài)效率高或生態(tài)效益增量大的地方，或者到投入成本低的地方。戴其文等人[24]以甘南藏族自治州草地生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)服務為例， 以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為基本研究單元，通過核算各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的生態(tài)補償成本與水源涵養(yǎng)量，通過風險效益成本比對甘南州進行生態(tài)補償區(qū)等級劃分。

5 結 論

由于山區(qū)自然環(huán)境和人文環(huán)境存在明顯的空間異質(zhì)性，山區(qū)保護成本存在明顯的空間差異。通過統(tǒng)計資料、考慮結合地理環(huán)境要素、結合GIS技術進行山區(qū)保護成本的空間差異研究。所得結論如下：①通過距離、道路、坡度和方向，計算得到寶興縣被管護林地的可達性系數(shù)，其范圍在0—1之間，平均值為0.18，標準差為0.16。根據(jù)統(tǒng)計資料使用面積內(nèi)插法獲取單位面積保護成本，再通過可達性難易程度調(diào)整單位面積保護成本，是一種基于地理環(huán)境要素空間化思路和嘗試。而保護成本的核算準確性及其空間化的精度取決于對當?shù)厣鷳B(tài)建設與保護措施的掌握程度和資料的收集、獲取情況。②2010年，研究區(qū)流域生態(tài)補償相關的保護成本為4 590.46萬元，其中不同保護對象的投入大小順序為林地>自然保護區(qū)>水土保持地>草地>水源保護地。③研究區(qū)不同海拔帶保護成本及其構成不同，林地保護成本在1 000—4 000 m范圍內(nèi)均較高，這與研究區(qū)林地的廣泛分布有關；草地保護成本多發(fā)生在高海拔地區(qū)（3 000—4 500 m）；而水源保護地保護成本多發(fā)生低海拔地區(qū)（1 000—2 500 m）。本研究可直觀的找出保護成本高或者低的地方，為相關保護規(guī)劃制定和具體保護措施實施提供空間選擇，同時為解決目前生態(tài)補償標準“一刀切”現(xiàn)象提供解決思路，此外，可用于成本-效益分析進行生態(tài)補償效益評價。

（編輯：王愛萍）

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