國家重點生態(tài)功能區(qū)生態(tài)補償額度測算與仿真研究
——以新疆阿勒泰地區(qū)為例

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(新疆財經大學 經濟學院，新疆 烏魯木齊 830012)

內容提要：本文構建了基于生態(tài)系統(tǒng)服務價值的生態(tài)補償標準核算模型，對阿勒泰地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務價值和生態(tài)補償額度進行測算。本文引入系統(tǒng)動力學方法建立仿真模型，以2015年為基準年份，對2015年—2035年阿勒泰地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值的發(fā)展設定基準情景、加強保護情景、理想保護情景和輕度開發(fā)情景四種情景，測算了在不同情景下的生態(tài)補償額度，結果顯示：阿勒泰地區(qū)獲得的生態(tài)補償金額與其提供的生態(tài)服務相比，差距甚遠，新疆地方政府與中央政府應加大對阿勒泰地區(qū)的生態(tài)補償力度，以維護其生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展。

一 、引言

生態(tài)環(huán)境是人類社會發(fā)展的基礎，隨著經濟社會的快速發(fā)展，環(huán)境污染、生態(tài)破壞問題日益嚴重。人們迫切需要探索一條綠色、可持續(xù)的發(fā)展道路。十九大報告提出要加強生態(tài)保護力度，建立市場化、多元化的生態(tài)補償機制。生態(tài)補償機制的核心問題是生態(tài)補償標準的制定，國內外對此做了大量研究。

國外對于區(qū)域生態(tài)補償標準的研究大多從兩個角度進行分析：一是從生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值的角度測算生態(tài)補償額度。Loomis等(2000)用條件價值法對受損的河流域種生態(tài)系統(tǒng)恢復其生態(tài)服務的經濟價值進行評估。Landell Mills等(2002)指出森林環(huán)境服務市場主要體現在生物多樣性、碳匯、森林水文服務、景觀美化、綜合服務等5個方面，應當據此對生態(tài)系統(tǒng)服務付費；Van Beukering(2004)等運用動態(tài)模擬模型對印尼 Leuser 國家公園2000年到2030年的生態(tài)經濟價值進行評價；Pagiola(2008)研究了哥斯達黎加的環(huán)境服務支付項目，分析其生態(tài)補償項目的補償主體、補償措施以及項目的影響(如對森林覆蓋率、生物多樣性、水、碳匯及窮人的影響)。二是從環(huán)境服務提供的機會成本的角度測算生態(tài)補償額度。Pham(2009)等認為，最有效率的確定生態(tài)補償標準的方法應是依據提供服務的實際機會成本；Newton(2012)等則認為生態(tài)補償標準應根據生態(tài)服務的機會成本，有選擇地使用隨人口特征調整的支付結構和隨謀生方式調整的支付結構；Kosoy(2007)從三個方面來計算環(huán)境服務的機會成本，分別是放棄非農活動的凈收益、提供者愿意接受的“公平價格”和土地出租的期望租金。

國內關于生態(tài)補償標準的測算方法有很多研究成果，大體可以歸為兩類方法：一類是從生態(tài)保護成本的角度計算生態(tài)補償額度，主要包括機會成本法和費用分析法。前者是通過計算生態(tài)系統(tǒng)服務提供者為保護生態(tài)環(huán)境而放棄的經濟收入和發(fā)展機會來確定生態(tài)補償的標準。后者是以生態(tài)保護區(qū)為維護和恢復生態(tài)環(huán)境而付出的費用為基礎來確定生態(tài)補償的標準。劉玉龍等(2006)、蔡邦成等(2008)、鐘華等(2008)、張自英等(2011)、李芬等(2017)分別對新安江流域、南水北調東線水源地、甘肅渭源縣、陜西漢江流域、三江源流域生態(tài)建設的直接成本和間接成本進行研究，以此對流域生態(tài)補償標準進行核算；代明等(2013)通過建立生態(tài)補償與機會成本的數量關系模型，對珠江流域佛岡縣生態(tài)補償標準進行研究；高輝等(2014)對三江源地區(qū)生態(tài)補償標準進行研究，提出生態(tài)補償標準應包含直接成本、機會成本和生態(tài)服務受益的社會消費者費用三部分；劉菊等(2015)對生態(tài)補償當中的保護成本進行系統(tǒng)分析，強調要明確生態(tài)保護成本的計算時間，并且要根據不同地區(qū)自然條件和經濟條件差異進行分析。另一類是從生態(tài)服務價值的角度進行生態(tài)補償標準的研究，主要包括生態(tài)系統(tǒng)服務價值法和條件價值評估法。前者是運用市場價值法、生產成本法等方法計算生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值，進而確定生態(tài)補償額度。后者通過模擬市場環(huán)境，以調查問卷等形式了解被調查者愿意為某項生態(tài)服務支付的價格，以此作為生態(tài)補償的標準；例如，張皓瑋等(2015)、曹牧等(2016)分別對江蘇省、崇明東灘濕地的生態(tài)系統(tǒng)服務價值進行計算，以此作為生態(tài)補償的標準；耿涌等(2009)、邵帥(2013)等以“水足跡”理論為出發(fā)點，計算水資源的生態(tài)服務功能，以此計算流域生態(tài)補償標準；鞏芳等(2011)利用條件價值評估法(CVM)研究內蒙古草原補償者的支付意愿和受償者的受償意愿，運用皮爾遜相關分析法測算出生態(tài)補償的支付意愿和受償意愿的具體數據，并且對影響支付意愿和受償意愿的相關因素進行分析；徐大偉等(2012)通過對遼河干流的源頭盤錦市進行實地調研，運用條件價值評估法對當地居民的受償意愿和支付意愿進行分析，進而通過非參數估計法和參數估計法計算出遼河流域生態(tài)補償標準。

綜上，國內外學者都較少對區(qū)域生態(tài)補償額度做動態(tài)分析和趨勢預測研究。本文的主要研究特色是以阿勒泰重點生態(tài)功能區(qū)為例，對以生態(tài)系統(tǒng)服務價值方法確定的生態(tài)補償標準進行計算，運用系統(tǒng)仿真和情景模擬方法，對阿勒泰地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值和生態(tài)補償額度做前瞻性研究，計算在不同情景下維持生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展需要的生態(tài)補償金額，以期為該地區(qū)生態(tài)補償標準的制定提供參考。

二、生態(tài)補償標準的測算

(一)測算方法介紹與數據來源

1. 測算方法。建立生態(tài)補償機制的難點是確定生態(tài)補償標準，生態(tài)系統(tǒng)服務價值是制定生態(tài)補償標準的基礎，本部分參考謝高地等關于生態(tài)服務價值當量因子的研究成果，謝高地等(2003)參考costanza對全球生態(tài)系統(tǒng)服務價值的估算，根據對我國200位生態(tài)學家的問卷調查結果，制定出我國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務價值當量因子表，并且在2015年又對估算生態(tài)系統(tǒng)服務價值的方法做出改進，如表1所示：

表1單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務價值當量

生態(tài)系統(tǒng)分類調節(jié)服務支持服務文化服務一級分類二級分類氣候調節(jié)凈化環(huán)境水文調節(jié)土壤保持維持養(yǎng)分循環(huán)文化娛樂森林針葉林5.071.493.342.060.160.82闊葉林6.51.934.742.650.21.06草地草原1.340.440.980.620.050.25灌草叢5.211.723.822.40.180.96草甸3.0212.211.390.110.56濕地濕地3.63.624.232.310.184.73

數據來源：謝高地,張彩霞,張雷明,陳文輝,李士美. 基于單位面積價值當量因子的生態(tài)系統(tǒng)服務價值化方法改進[J].自然資源學報,2015(8):1243-1254.

在對生態(tài)補償標準的衡量中，由于生態(tài)系統(tǒng)供給功能的價值可以通過市場價值計算，故本文對這部分不予計算，主要對無法通過市場價值估算的生態(tài)系統(tǒng)調節(jié)功能、支持功能和文化服務功能的間接使用價值進行計算，包括計算生態(tài)系統(tǒng)凈化環(huán)境、維持養(yǎng)分循環(huán)、氣候調節(jié)、土壤保持、水源涵養(yǎng)和文化娛樂等方面的價值。而生態(tài)系統(tǒng)氣體調節(jié)功能和維持生物多樣性功能具有外溢性，外溢的范圍為全球，不易進行補償責任的劃分。本文參考王重玲(2014)和謝高地(2015)的研究成果，僅將生態(tài)系統(tǒng)服務于當地省份和全國的部分納入到補償依據當中，本文對生態(tài)系統(tǒng)服務于不同區(qū)域范圍的界定見表2：

表2生態(tài)系統(tǒng)服務范圍界定

一級功能二級功能生態(tài)系統(tǒng)服務功能受益者本區(qū)域流域全國全球是否計入補償范圍供給服務食物生產∨原材料生產∨調節(jié)服務氣體調節(jié)∨氣候調節(jié)∨∨∨凈化環(huán)境∨∨∨水文調節(jié)∨∨∨支持服務維持養(yǎng)分循環(huán)∨∨土壤保持∨∨∨維持生物多樣性∨文化服務文化娛樂∨∨

注：表中“∨”表示是，空白表示否。

參考謝高地等(2015)關于單位生態(tài)系統(tǒng)服務價值當量因子的計算方法，結合阿勒泰地區(qū)糧食產量進行地區(qū)調整。1當量因子的經濟價值量定義為1hm2阿勒泰地區(qū)農田自然糧食產量的經濟價值，由于阿勒泰地區(qū)糧食價格數據缺失，本文用全國糧食平均價格替代，這樣處理可以更準確地體現出單位面積農田自然糧食產量的經濟價值。按照2015年當年價格計算的阿勒泰地區(qū)標準生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務價值當量因子經濟價值量為16953元/hm2。

目前我國財力資金有限，為了使有限的資金達到公平合理的補償效果，考慮地方經濟發(fā)展情況，不同地區(qū)的經濟發(fā)展水平和居民收入對生態(tài)補償標準也會產生影響，本文借鑒李曉賽等(2015)的研究成果，提出生態(tài)補償動態(tài)調整系數，引入社會支付能力和支付意愿指標，對生態(tài)補償額度進行經濟性調整，建立生態(tài)補償標準的評估模型。具體公式如下：

(1)

Vij=K×ij×Si

(2)

qt=bt×rt

(3)

其中，Xt代表生態(tài)補償額度，Vij代表第i類生態(tài)系統(tǒng)的第j類服務價值，K代表標準當量因子值，也就是1hm2阿勒泰地區(qū)農田自然糧食產量的經濟價值，ij代表第i類生態(tài)系統(tǒng)的第j類服務價值當量值，Si代表第i類生態(tài)系統(tǒng)面積，qt代表生態(tài)系統(tǒng)經濟性調整系數，bt代表支付能力系數，rt代表支付意愿系數，且bt=新疆人均GDP/全國人均GDP，rt=1/[1+EXP(2.5-1/新疆恩格爾系數)]。

2.數據來源。本文使用的數據包括土壤數據和植被類型數據，全國1：100萬土壤類型分布圖和植被類型圖均來源于中國科學院資源與環(huán)境科學數據中心(http://www.resdc.cn)。其他數據來源主要包括《中國物價年鑒》、《中國統(tǒng)計年鑒》、《全國農產品成本收益資料匯編》、《阿勒泰地區(qū)統(tǒng)計年鑒》、《新疆調查年鑒》。

由于森林和草地的結構變化不大，而年度不同種類的森林和草地面積數據極少，2015年針葉林和闊葉林等面積數據根據植被面積比例乘以森林總面積近似求出，草原、草甸和灌草叢面積數據根據植被面積比例乘以草地總面積近似求出。

(二)生態(tài)系統(tǒng)服務價值計算

K代表標準當量因子，Vij代表生態(tài)系統(tǒng)服務價值，Si代表不同類型生態(tài)系統(tǒng)面積，Aij代表生態(tài)系統(tǒng)當量值。其中，i從1～3，分別代表森林、草地和濕地，j從1～6，分別代表六類生態(tài)系統(tǒng)服務價值：維持養(yǎng)分循環(huán)價值、土壤保持價值、氣候調節(jié)價值、水文調節(jié)價值、凈化環(huán)境價值和文化娛樂價值。則生態(tài)系統(tǒng)服務價值總值公式為：

1.森林生態(tài)系統(tǒng)服務價值計算。計算公式為：

其中，i=1代表針葉林，i=2代表闊葉林。

森林生態(tài)系統(tǒng)服務價值匯總如表3所示：

表3 2015年阿勒泰地區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)服務價值單位：億元

森林生態(tài)系統(tǒng)服務類型維持養(yǎng)分循環(huán)價值土壤保持價值氣候調節(jié)價值水文調節(jié)價值凈化環(huán)境價值文化娛樂價值針葉林0.32294.15710.236.743.0071.655闊葉林0.12421.6464.0372.9441.1990.6583合計0.44715.80314.279.6844.2052.313

從表3可以看出，阿勒泰地區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)中針葉林產生的服務價值普遍高于闊葉林，而且森林系統(tǒng)氣候調節(jié)的價值又高于其他類型生態(tài)系統(tǒng)服務的價值。

2.草地生態(tài)系統(tǒng)服務價值計算。計算公式為：

其中，m=1代表草原，m=2代表灌草叢，m=3代表草甸。

草地生態(tài)系統(tǒng)服務價值匯總結果如表4所示：

表4 2015年阿勒泰地區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)服務價值單位：億元

草地生態(tài)系統(tǒng)服務類型維持養(yǎng)分循環(huán)價值土壤保持價值氣候調節(jié)價值水文調節(jié)價值凈化環(huán)境價值文化娛樂價值草原0.34364.2619.2096.7353.0241.718灌草叢0.042470.56631.2290.90130.40580.2265草甸0.78849.96221.6515.847.1674.014合計1.17414.7932.0823.4810.65.958

從表4中可以看出，阿勒泰地區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)中，草甸產生的服務價值普遍高于草原和灌草叢，而且草地系統(tǒng)氣候調節(jié)的價值和水文調節(jié)的價值普遍高于其他類型生態(tài)系統(tǒng)服務的價值。

3.濕地生態(tài)系統(tǒng)服務價值計算。計算公式為：

濕地生態(tài)系統(tǒng)服務價值匯總結果如表5所示：

表5 2015年阿勒泰地區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)服務價值單位:億元

濕地生態(tài)系統(tǒng)服務類型維持養(yǎng)分循環(huán)價值土壤保持價值氣候調節(jié)價值水文調節(jié)價值凈化環(huán)境價值文化娛樂價值濕地0.058130.7461.1637.8251.1631.528

從表5可以看出，阿勒泰地區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)中，水文調節(jié)的價值要遠高于其他各類生態(tài)系統(tǒng)服務的價值。

(三)結果與分析

根據2015年阿勒泰地區(qū)森林、草地和濕地生態(tài)系統(tǒng)面積數據，對各類生態(tài)系統(tǒng)服務價值進行匯總比較，結果如表6所示。

表6 2015年阿勒泰地區(qū)森林、草地和濕地生態(tài)系統(tǒng)服務價值匯總表

生態(tài)系統(tǒng)服務類型維持養(yǎng)分循環(huán)價值(億元)土壤保持價值(億元)氣候調節(jié)價值(億元)水文調節(jié)價值(億元)凈化環(huán)境價值(億元)文化娛樂價值(億元)合計(億元)生態(tài)系統(tǒng)提供服務的價值占比(%)森林0.44715.80314.279.6844.2052.31336.7226.74草地1.17414.7932.0823.4810.65.95888.0864.15濕地0.058130.7461.1637.8251.1631.52812.489.11

從表6可以看出，在森林、草地和濕地生態(tài)系統(tǒng)中，草地的生態(tài)系統(tǒng)服務價值量最高，濕地生態(tài)系統(tǒng)服務價值量最低。阿勒泰地區(qū)森林、草地和濕地為新疆創(chuàng)造的間接生態(tài)系統(tǒng)服務價值(不計直接供給價值和服務于全球的生物多樣性等價值)約為137.3億元，占阿勒泰地區(qū)2015年GDP的59.23%，說明阿勒泰地區(qū)每年提供大量生態(tài)服務價值，對于生態(tài)安全具有重要意義。

依據2015年的相關數據，由公式(1)、(2)和(3)計算出的阿勒泰地區(qū)生態(tài)補償額度為59.96億元，約為當年阿勒泰地區(qū)GDP的25.87%(2015年阿勒泰地區(qū)GDP為231.81億元)。

圖1:2015年阿勒泰地區(qū)GDP、間接生態(tài)系統(tǒng)服務價值和生態(tài)補償額度

三、阿勒泰地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值與補償額度的情景模擬

(一)系統(tǒng)動力學模型構建

系統(tǒng)動力學(System Dynamics)由美國MIT的J.W.Forrester教授于1958年創(chuàng)立，運用計算機模擬對復雜系統(tǒng)的發(fā)展變化進行運算，通過反復實施現實性實驗，從而從復雜系統(tǒng)的運行中尋找規(guī)律。它是從系統(tǒng)整體的角度，把研究問題流態(tài)化，從而對復雜系統(tǒng)進行描述，是在反饋控制理論的基礎上，運用數字計算仿真技術，對復雜社會經濟系統(tǒng)進行研究的方法。近年來，系統(tǒng)動力學在諸如生態(tài)經濟、城市發(fā)展、經濟規(guī)劃、能源規(guī)劃、工程系統(tǒng)、企業(yè)管理、生物、醫(yī)學等很多領域都有廣泛的應用。[注]趙桂平.森林資源結構調整的動態(tài)分析及預測研究[D].南京：中南林業(yè)科技大學，2009.

1.系統(tǒng)存量流量圖。本文運用Vensim軟件實現系統(tǒng)仿真模型的構建，草地、森林和濕地等生態(tài)系統(tǒng)受人類活動以及自然因素的影響，面積會增加或減少，將草地、森林和濕地分別作為一個子系統(tǒng)，其生態(tài)系統(tǒng)面積受多種因素的影響，為簡化模型需要，直接以生態(tài)系統(tǒng)面積增長率體現綜合效果，即凈增長情況。本文草地子系統(tǒng)面積增長率是指面積凈增長率。第一年草地面積為X，草地面積增長率為a，第n年草地面積為Yn=X(1+a)n-1。森林子系統(tǒng)和濕地子系統(tǒng)也具有類似的變量關系。運用系統(tǒng)動力學Vensim軟件繪出各類生態(tài)系統(tǒng)面積存量流量圖，阿勒泰地區(qū)草地、森林和濕地面積存量流量圖分別如圖2，圖3和圖4所示。

圖2:草地面積變化存量流量圖圖3:森林面積變化存量流量圖圖4:濕地面積變化存量流量圖

構建阿勒泰地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的系統(tǒng)動力學(SD)模型如圖5所示：

圖5:阿勒泰地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務功能及生態(tài)補償系統(tǒng)仿真存量流量圖

2.主要變量及方程。本文SD模型共包括3個狀態(tài)變量，3個速率變量，68個輔助變量和47個常量。具體變量名稱如表7所示：

表7本文系統(tǒng)動力學變量名稱

變量類型變量名一級分類變量名二級分類狀態(tài)變量生態(tài)系統(tǒng)面積草地面積、森林面積、濕地面積速率變量生態(tài)系統(tǒng)增長量草地增長量、森林增長量、濕地增長量輔助變量草地草地生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值、草地系統(tǒng)凈化環(huán)境價值、草地系統(tǒng)土壤保持價值、草地系統(tǒng)文化娛樂價值、草地系統(tǒng)氣候調節(jié)價值、草地系統(tǒng)水文調節(jié)價值、草地系統(tǒng)維持養(yǎng)分循環(huán)價值灌草叢灌草叢面積、灌草叢生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值、灌草叢凈化環(huán)境價值、灌草叢土壤保持價值、灌草叢文化娛樂價值、灌草叢氣候調節(jié)價值、灌草叢水文調節(jié)價值、灌草叢維持養(yǎng)分循環(huán)價值草原草原面積、草原生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值、草原凈化環(huán)境價值、草原土壤保持價值、草原文化娛樂價值、草原氣候調節(jié)價值、草原系統(tǒng)水文調節(jié)價值、草原系統(tǒng)維持養(yǎng)分循環(huán)價值草甸草甸面積、草甸生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值、草甸凈化環(huán)境價值、草甸土壤保持價值、草甸文化娛樂價值、草甸氣候調節(jié)價值、草甸水文調節(jié)價值、草甸維持養(yǎng)分循環(huán)價值森林森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值、森林系統(tǒng)凈化環(huán)境價值、森林系統(tǒng)土壤保持價值、森林系統(tǒng)文化娛樂價值、森林系統(tǒng)氣候調節(jié)價值、森林系統(tǒng)水文調節(jié)價值、森林系統(tǒng)維持養(yǎng)分循環(huán)價值針葉林針葉林面積、針葉林生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值、針葉林凈化環(huán)境價值、針葉林土壤保持價值、針葉林文化娛樂價值、針葉林氣候調節(jié)價值、針葉林水文調節(jié)價值、針葉林維持養(yǎng)分循環(huán)價值闊葉林闊葉林面積、闊葉林生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值、闊葉林凈化環(huán)境價值、闊葉林土壤保持價值、闊葉林文化娛樂價值、闊葉林氣候調節(jié)價值、闊葉林水文調節(jié)價值、闊葉林維持養(yǎng)分循環(huán)價值濕地濕地生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值、濕地系統(tǒng)凈化環(huán)境價值、濕地系統(tǒng)土壤保持價值、濕地系統(tǒng)文化娛樂價值、濕地系統(tǒng)氣候調節(jié)價值、濕地系統(tǒng)水文調節(jié)價值、濕地系統(tǒng)維持養(yǎng)分循環(huán)價值其他輔助變量全國人均GDP、新疆人均GDP、支付意愿指數、支付能力指數、生態(tài)系統(tǒng)經濟性調整系數、生態(tài)系統(tǒng)價值、生態(tài)補償額度常量灌草叢灌草叢面積、灌草叢凈化環(huán)境當量值、灌草叢土壤保持當量值、灌草叢文化娛樂當量值、灌草叢氣候調節(jié)當量值、灌草叢水文調節(jié)當量值、灌草叢維持養(yǎng)分循環(huán)當量值草原草原面積、草原凈化環(huán)境當量值、草原土壤保持當量值、草原文化娛樂當量值、草原氣候調節(jié)當量值、草原水文調節(jié)當量值、草原維持養(yǎng)分循環(huán)當量值草甸草甸面積、草甸凈化環(huán)境當量值、草甸土壤保持當量值、草甸文化娛樂當量值、草甸氣候調節(jié)當量值、草甸水文調節(jié)當量值、草甸維持養(yǎng)分循環(huán)當量值針葉林針葉林面積、針葉林凈化環(huán)境當量值、針葉林土壤保持當量值、針葉林文化娛樂當量值、針葉林氣候調節(jié)當量值、針葉林水文調節(jié)當量值、針葉林維持養(yǎng)分循環(huán)當量值闊葉林闊葉林面積、闊葉林凈化環(huán)境當量值、闊葉林土壤保持當量值、闊葉林文化娛樂當量值、闊葉林氣候調節(jié)當量值、闊葉林水文調節(jié)當量值、闊葉林維持養(yǎng)分循環(huán)當量值濕地濕地增長率、濕地面積變化率、濕地系統(tǒng)凈化環(huán)境當量值、濕地系統(tǒng)土壤保持當量值、濕地系統(tǒng)文化娛樂當量值、濕地系統(tǒng)氣候調節(jié)當量值、濕地系統(tǒng)水文調節(jié)當量值、濕地系統(tǒng)維持養(yǎng)分循環(huán)當量值其他常量新疆恩格爾系數、標準當量因子、草地增長率、森林增長率

本文SD模型的狀態(tài)方程有三個，分別是：

S林=INTEG(S林增量，S林初值)；S草=INTEG(S草增量，S草初值)；S濕=INTEG(S濕增量，S濕初值)

其中,S林增量代表森林面積年增加量，S林初值代表森林面積仿真基年初始值；S草增量代表草地面積年增加量，S草初值代表草地面積仿真基年初始值。S濕增量代表濕地面積年增加量，S濕初值代表濕地面積仿真基年初始值(本文以2015年為初始基年)。INTEG為求積分函數，具體用法可參照Vensim軟件使用說明。此外，森林、草地和濕地的各項生態(tài)系統(tǒng)服務價值計算公式已在本文第二部分生態(tài)補償標準的測算中列出。

(二)情景設定概述

生態(tài)系統(tǒng)會受自然和人為因素的影響，其狀態(tài)處于不斷變化中。草地、森林和濕地生態(tài)系統(tǒng)功能價值動態(tài)變化的評價結果主要受以下幾個方面的影響：第一，對某一特定區(qū)域而言，在各類生態(tài)系統(tǒng)結構變化不大的情況下，各類生態(tài)系統(tǒng)服務功能主要是由其面積的多少決定。當各類生態(tài)系統(tǒng)面積相對穩(wěn)定或變化不大時，各項服務功能主要取決于生態(tài)系統(tǒng)結構。按照植被類型不同，阿勒泰地區(qū)草地分為草甸、灌草叢和草原，森林分為針葉林和闊葉林。其各項生態(tài)服務功能的大小，主導服務功能的因素各不相同。第二，生態(tài)系統(tǒng)的服務功能不僅與生態(tài)系統(tǒng)自身密切相關，還受到人類的保護與開發(fā)模式以及保護的力度和開發(fā)的程度影響。隨著時間的推移，不同保護開發(fā)模式下阿勒泰地區(qū)各類生態(tài)系統(tǒng)服務功能及其價值將呈現不同的變化趨勢。

本仿真模型以2015年為仿真模型的基年，對2015年—2035年阿勒泰地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務功能及其價值變化趨勢進行仿真模擬，仿真步長為一年，假設20年仿真時間內，森林、草地的結構類型相對平穩(wěn)，進而依據生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值的數據測算生態(tài)補償額度的變化趨勢。具體采用以下四種假設方案：

1.基準情景。根據《阿勒泰地區(qū)——國家主體功能區(qū)建設試點示范方案》(以下簡稱“方案”)，假設2015年—2035年，森林年均增長1.15%，草地年均增長2.91%，但是“方案”中對濕地的總面積規(guī)劃無明顯變化，本文的情景假設參考“方案”中對濕地的面積變化率的設定，即假設2015年—2035年的濕地面積變化率為0。

2.加強保護情景。假設2015年—2035年森林、草地等面積變化率在“方案”基礎上，增加10%。

4.輕度開發(fā)情景。假設2015年—2035年森林、草地等面積變化率在“方案”基礎上，降低10%。

(三)仿真模型的參數設定

考慮到中國經濟增長進入新常態(tài)，GDP增長率呈現下降趨勢，根據2013年—2016年以來的年均增長率推算2017年—2035年的新疆人均GDP和全國人均GDP增長情況，更加符合中國經濟的階段性發(fā)展特點。具體參數設置如表8所示。

表8仿真模型中的參數列表

參數名稱參數值 參數名稱參數值森林初始面積(km2)15567加強保護情景下草地年均增長率(%)3.20基準情景下森林年均增長率(%)1.15理想保護情景下草地年均增長率(%)3.49加強保護情景下森林年均增長率(%)1.27輕度開發(fā)情景下草地年均增長率(%)2.62理想保護情景下森林年均增長率(%)1.38濕地初始面積(km2)1905輕度開發(fā)情景下森林年均增長率(%)1.04濕地年均增長率0草地初始面積(km2)84207新疆人均GDP增長率(%)6.79基準情景下草地年均增長率(%)2.91全國人均GDP增長率(%)6.41

(四)系統(tǒng)動態(tài)仿真結果與分析

1.基準情景下的仿真預測分析。運用Vensim軟件進行仿真模擬，在基準情景下(依據“方案”的發(fā)展速度)，阿勒泰地區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)服務價值在2025年和2035年分別為117.3億元和156.3億元，較2015年分別增長33.17%和77.45%。阿勒泰地區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)服務價值在2025年和2035年分別為41.17億元和46.16億元，較2015年增長12.12%和25.71%。生態(tài)系統(tǒng)總價值在2025年和2035年分別達到171億元和215億元，比2015年分別增長24.54%和56.59%。

阿勒泰地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值量仿真結果見表9。

表9阿勒泰地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值增長率仿真結果(基準情景)

生態(tài)系統(tǒng)類型2015年2025年2035年2025年較2015年增長(%)2035年較2025年增長(%)濕地面積(km2)19051905190500濕地生態(tài)系統(tǒng)服務價值(億元)12.4812.4812.4800草地面積(km2)8421011220014950033.2977.53

續(xù)表9

生態(tài)系統(tǒng)類型2015年2025年2035年2025年較2015年增長(%)2035年較2025年增長(%)草地生態(tài)系統(tǒng)服務價值(億元)88.08117.3156.333.1777.45森林面積(km2)15570174501957012.0725.69森林生態(tài)系統(tǒng)服務價值(億元)36.7241.1746.1612.1225.71生態(tài)系統(tǒng)總價值(億元)137.317121524.5456.59

2.加強保護情景下的仿真預測分析。在加強保護情景下，阿勒泰地區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)服務價值在2025年和2035年分別為120.7億元和165.4億元，較2015年分別增長37.03%和87.8%。阿勒泰地區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)服務價值2025年、2035年分別是41.66億元和47.26億元，較2015年增長13.45%和28.69%。生態(tài)系統(tǒng)總價值2025年、2035年分別達到174.8億元和225.4億元，比2015年分別增長27.31%和63.98%。

加強保護情景下，阿勒泰地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值量仿真結果見表10。

表10阿勒泰地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值增長率仿真結果(加強保護情景)

生態(tài)系統(tǒng)類型2015年2025年2035年2025年較2015年增長(%)2035年較2025年增長(%)濕地面積(km2)19051905190500濕地生態(tài)系統(tǒng)服務價值(億元)12.4812.4812.4800草地面積(km2)8421011540015810037.0387.74草地生態(tài)系統(tǒng)服務價值(億元)88.08120.7165.437.0387.80森林面積(km2)15570176602004013.4228.71森林生態(tài)系統(tǒng)服務價值(億元)36.7241.6647.2613.4528.69生態(tài)系統(tǒng)總價值(億元)137.3174.8225.1427.3163.98

3.理想保護情景下的仿真預測分析。在理想保護情景下，阿勒泰地區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)服務價值在2025年和2035年分別為124.1億元和174.9億元，較2015年分別增長40.89%和98.57%。阿勒泰地區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)服務價值2025年、2035年分別是42.11億元和48.3億元，較2015年增長14.68%和31.54%。生態(tài)系統(tǒng)總價值2025年、2035年分別達到178.7億元和235.7億元，比2015年分別增長30.15%和71.67%。

理想保護情景下阿勒泰地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值量仿真結果見表11。

近日獲悉，德宏供電局被云南省委、省人民政府授予“云南省五一勞動獎狀”榮譽稱號，以表彰該局在云嶺職工跨越先鋒活動和云嶺職工素質建設工程中為德宏人民決勝全面小康實現跨越發(fā)展建功立業(yè)。這份榮譽，銘刻著多年來德宏供電局干部員工的不懈追求和奮斗歷程。一代代德宏供電人牢記著“人民電業(yè)為人民”的責任和使命，一活動一工程，主題鮮明，形式多樣、載體豐富、亮點突出、措施到位、推進有力、成效顯著。在德宏地區(qū)及云南電網系統(tǒng)具有非常強的示范引領作用。

表11阿勒泰地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值增長率仿真結果(理想保護情景)

生態(tài)系統(tǒng)類型2015年2025年2035年2025年較2015年增長(%)2035年較2025年增長(%)濕地面積(km2)19051905190500濕地生態(tài)系統(tǒng)服務價值(億元)12.4812.4812.4800草地面積(km2)8421011870016720040.9598.55草地生態(tài)系統(tǒng)服務價值(億元)88.08124.1174.940.8998.57森林面積(km2)15570178502048014.6431.54森林生態(tài)系統(tǒng)服務價值(億元)36.7242.1148.314.6831.54生態(tài)系統(tǒng)總價值(億元)137.3178.7235.730.1571.67

4.輕度開發(fā)情景下的仿真預測分析。在輕度開發(fā)情景下，阿勒泰地區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)服務價值在2025年和2035年分別為114.1億元和147.7億元，較2015年分別增長29.54%和67.69%。阿勒泰地區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)服務價值2025年、2035年分別是40.72億元和45.16億元，較2015年增長10.89%和22.98%。生態(tài)系統(tǒng)總價值2025年、2035年分別達到167.3億元和205.4億元，比2015年分別增長21.85%和49.60%。

輕度開發(fā)情景下，阿勒泰地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值量仿真結果見表12。

表12阿勒泰地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值增長率仿真結果(輕度開發(fā)情景)

生態(tài)系統(tǒng)類型2015年2025年2035年2025年較2015年增長(%)2035年較2025年增長(%)濕地面積(km2)19051905190500濕地生態(tài)系統(tǒng)服務價值(億元)12.4812.4812.4800草地面積(km2)8421010910014120029.5667.68草地生態(tài)系統(tǒng)服務價值(億元)88.08114.1147.729.5467.69森林面積15570172601915010.8522.80森林生態(tài)系統(tǒng)服務價值(億元)36.7240.7245.1610.8922.98生態(tài)系統(tǒng)總價值(億元)137.3167.3205.421.8549.60

四、結論與建議

使用Vensim軟件建立的仿真模型得出的阿勒泰地區(qū)無法通過貨幣衡量的間接生態(tài)系統(tǒng)服務價值和生態(tài)補償客度，在四種情景模擬下呈現不同的發(fā)展情況，在基準情景下，阿勒泰地區(qū)生態(tài)補償額度2015年應為59.96億元，2025年應增加到79.05億元，應比2015年提高19.28%，2035年增加到98.01億元，應比2015年提高43.58%。

加強保護情景下，阿勒泰地區(qū)生態(tài)保護的條件要優(yōu)于基準情景下，需要多于基準情景下的生態(tài)補償資金來支持此發(fā)展情景下的生態(tài)環(huán)境建設。2025年生態(tài)補償額度應增加到83.24億元，應比2015年提高21.95%，2035年生態(tài)補償額度應增加到102.6億元，應比2015年提高50.31%。

理想保護情景下，由于草地、森林等面積增長率高于加強保護情景，對阿勒泰地區(qū)生態(tài)環(huán)境的保護程度也優(yōu)于加強保護情景，需要更多的補償資金來支持該情景下的生態(tài)建設。2025年生態(tài)補償額度應增加到85.1億元，應比2015年提高24.67%，2035年生態(tài)補償額度應增加到107.9億元，應比2015年提高57.49%。

輕度開發(fā)情景下，草地和森林的面積增長率低于基準情景下的增長率，阿勒泰地區(qū)生態(tài)環(huán)境的保護標準也相對較低，生態(tài)系統(tǒng)服務價值的增速會受到一定的影響，生態(tài)補償額度也會受到影響。2025年生態(tài)補償額度增加到79.65億元，應比2015年提高16.69%，2035年生態(tài)補償額度增加到93.65億元，應比2015年提高37.2%。

使用Vensim軟件建立的仿真模型，得出的阿勒泰地區(qū)無法通過貨幣交易衡量的間接生態(tài)系統(tǒng)服務價值在四種情景模擬下的曲線對比圖(見圖6～圖8)，圖中1-代表基準情景下，2-代表加強保護基準下，3-代表理想保護情景下，4-代表輕度開發(fā)情景下，比較四種情景下阿勒泰地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)價值和生態(tài)補償額度的發(fā)展趨勢，草地、森林和生態(tài)系統(tǒng)總價值變化趨勢分別如下圖6、圖7和圖8所示。

圖6:2015年—2035年阿勒泰地區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值變化趨勢

圖7:2015年—2035年阿勒泰地區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值變化趨勢

圖8:2015年—2035年阿勒泰地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)價值總量變化趨勢

使用Vensim軟件建立的仿真模型得出的生態(tài)補償額度在四種不同情景下的發(fā)展趨勢如表13和圖9所示。

表13不同情景下生態(tài)補償額度

情景類型2015年2025年2035年2015年—2035年均增長率(%)生態(tài)補償額度(基準情景)(億元)59.9679.0598.012.48生態(tài)補償額度(加強保護)(億元)59.9683.24102.62.72生態(tài)補償額度(理想保護)(億元)59.9685.1107.92.98生態(tài)補償額度(輕度開發(fā))(億元)59.9679.6593.652.25

圖9:2015年—2035年阿勒泰地區(qū)各情景下生態(tài)補償額度模擬

根據2015年的生態(tài)系統(tǒng)服務價值計算出的生態(tài)補償額度應為當年阿勒泰地區(qū)GDP的29.45%，達到59.96億元，若按照森林、草地和濕地提供的生態(tài)系統(tǒng)服務價值比例進行分配，森林生態(tài)系統(tǒng)應獲得補償資金為16.04億元，平均每平方公里補償10.3萬元，草地生態(tài)系統(tǒng)應獲得補償資金為38.47億元，平均每平方公里補償4.57萬元，濕地生態(tài)系統(tǒng)應獲得補償資金為5.45億元，平均每平方公里補償28.61萬元。而實際上，根據統(tǒng)計數據，阿勒泰地區(qū)2011年至2013年的全地區(qū)各縣得到的補償資金僅有7.23億元[注]數據來源：阿勒泰地區(qū)行署網站。，與生態(tài)系統(tǒng)提供的服務價值水平相差甚大，新疆地方政府及中央政府應加大對阿勒泰地區(qū)重點生態(tài)功能區(qū)的補償力度，加速阿勒泰地區(qū)的生態(tài)補償機制建設，以確保生態(tài)資源的良性發(fā)展。并且要使生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展符合“方案”要求，生態(tài)補償額度至少要以每年增長2.47%的速率增長。

本文在生態(tài)補償理論基礎上，運用系統(tǒng)動力學方法對阿勒泰地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值和生態(tài)補償額度的未來發(fā)展情況進行模擬仿真，有助于研究該地區(qū)生態(tài)保護可持續(xù)發(fā)展。系統(tǒng)動力學的方法和傳統(tǒng)的統(tǒng)計學方法相比，增加了對系統(tǒng)變量之間的非線性關系的因素進行研究，增加了模擬的真實程度，使模型和研究的問題有更好的一致性。

然而從仿真結果來看，論文要完成的預期結果基本實現，但是這一研究還有待進一步完善，主要是一些參數的設置略有主觀性，生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展和運行是一個動態(tài)過程，應當根據現實情況與政策變化情況不斷調整模型的變量系數，才能使模型實現持久有效性。