呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)效益評價

甘 爽,肖 玉,*,徐 潔,3,王洋洋,余付勤,謝高地

1 中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所, 北京 100101 2 中國科學(xué)院大學(xué), 北京 100049 3 北京林業(yè)大學(xué)自然保護(hù)區(qū)學(xué)院, 北京 100083

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展,在經(jīng)濟(jì)快速增長的同時,生態(tài)環(huán)境遭到了嚴(yán)重的破壞,我國的可持續(xù)發(fā)展受到了極大的阻礙。為了改善我國的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量,形成環(huán)境友好型的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),實現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展,我國于2010年正式發(fā)布了《全國主體功能區(qū)規(guī)劃》,在空間上劃分出重點生態(tài)功能區(qū)作為生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重點對象。從2008年開始,國家通過轉(zhuǎn)移支付向重點生態(tài)功能區(qū)累計投入了4431億元,用于進(jìn)行重點生態(tài)功能區(qū)生態(tài)建設(shè)與民生改善。工程實施以來,重點生態(tài)功能區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量確實有所改善[1-2],也有大量民生工程建設(shè)并投入使用。合理評估重點生態(tài)功能區(qū)政策實施效益,將為持續(xù)推進(jìn)該項政策提供重要的科學(xué)支撐。

生態(tài)工程效益的綜合評價往往以效益研究為基礎(chǔ),主要包括生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益三個方面。國外生態(tài)工程評價研究的典型代表是以美國“保護(hù)性儲備計劃”( Conservation Reserve Program,CRP)工程展開的[3-7]。經(jīng)濟(jì)社會效益評價的研究主要通過將工程產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)和社會效益進(jìn)行價值化,以貨幣的形式來衡量生態(tài)工程效益的多少。Young等利用成本和收益比較的方法估計CRP工程的社會效益為 34—100 億美元[3]。Feather等利用隨機效應(yīng)模型對CRP工程進(jìn)行評價,通過定量化分析,評判政策實施的合理性并計算出該項目產(chǎn)生的旅游收益大約為3958萬美元[4]。Johnson等利用費用效益分析的方法對CRP工程進(jìn)行評價,指出十年周期內(nèi)每支付1311美元,就能產(chǎn)生1710—6401美元的效益,證明了該工程的合理性[5]。生態(tài)效益的評價則主要對生態(tài)工程實施區(qū)域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)的變化狀況進(jìn)行評價。Dunn等通過對CRP工程的生態(tài)效益進(jìn)行評價,指出CRP工程能夠改變景觀破碎化、維護(hù)區(qū)域生態(tài)多樣性、創(chuàng)造野生動物棲息地以及改變區(qū)域碳通量[6]。Karlen等通過對比CRP工程實施區(qū)域與未實施區(qū)域的土壤質(zhì)量指標(biāo)值,對工程的生態(tài)效益進(jìn)行評價[7]。除了對CRP工程效益的評價之外,國際上還有很多學(xué)者對愛爾蘭“農(nóng)村環(huán)境保護(hù)計劃”(Rural Environment Protection Scheme,REPS)[8]、“生態(tài)系統(tǒng)支付項目”(Payments for Ecosystem Services,PES)[9]等生態(tài)工程進(jìn)行效益評價?？傮w來看,國外針對生態(tài)恢復(fù)工程的研究開始較早,尤其是針對CRP項目的研究,主要集中在20世紀(jì)90年代到2000年前后。這些研究在對生態(tài)工程經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的評價上有著成熟的評價體系和研究方法,為國內(nèi)生態(tài)恢復(fù)項目的評估提供了很好的借鑒,但是國外對生態(tài)工程生態(tài)效益的評價只局限于對生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與質(zhì)量的評價,缺少對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的評價。

我國對于生態(tài)工程評價的研究主要包括生態(tài)效益評價和綜合效益評價兩個方面。生態(tài)效益評價主要是對生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、質(zhì)量變化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力及服務(wù)價值進(jìn)行評價。賴亞飛等利用市場價值法、影子工程法和機會成本法等方法核算出吳旗縣退耕還林6年來生態(tài)效益的總價值為24.8×108元[10]。黃麟等從生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、質(zhì)量以及核心服務(wù)三個方面對各類國家重點生態(tài)功能區(qū)進(jìn)行評價,證明了國家重點生態(tài)功能區(qū)的生態(tài)環(huán)境狀況整體有所改善[11]。何興元等利用遙感數(shù)據(jù),從濕地結(jié)構(gòu)、生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量以及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力等方面對三江平原濕地保護(hù)工程的實施成效進(jìn)行評價[12]。劉國彬等通過對土地利用類型變化、土壤侵蝕動態(tài)變化和輸沙量動態(tài)變化進(jìn)行分析與評估,全面評價黃土高原地區(qū)生態(tài)工程的生態(tài)成效[13]。綜合效益評價主要是從生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會三個方面構(gòu)建綜合效益評價指標(biāo)體系,確定各指標(biāo)權(quán)重,進(jìn)而通過對各指標(biāo)進(jìn)行評分實現(xiàn)對生態(tài)工程綜合效益的評價。宋富強等從生態(tài)、社會經(jīng)濟(jì)2個層次中選取28個指標(biāo)因子,建立退耕還林綜合效益評價指標(biāo)體系,對黃土高原地區(qū)退耕還林工程進(jìn)行評價[14]。馬海云等通過構(gòu)建小尺度退耕還林還草工程綜合效益評價指標(biāo)體系,定量評估了榆中縣韋營鄉(xiāng)退耕還林還草工程的綜合效益[15]。目前我國對生態(tài)工程綜合效益的評價研究中,經(jīng)濟(jì)和社會效益只是根據(jù)指標(biāo)權(quán)重對各經(jīng)濟(jì)社會指標(biāo)進(jìn)行評分來確定的,該方法無法體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)和社會指標(biāo)的動態(tài)變化。當(dāng)前我國缺少利用費用效益分析方法評價經(jīng)濟(jì)和社會指標(biāo)的研究。

呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)是我國防風(fēng)固沙型重點生態(tài)功能區(qū),是我國重要的生態(tài)屏障,該區(qū)重點生態(tài)功能區(qū)的建設(shè)對我國北方生態(tài)安全起到至關(guān)重要的作用。本文將以呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)為例,通過走訪當(dāng)?shù)卣鞑块T收集相關(guān)數(shù)據(jù)資料對該功能區(qū)工程的實施情況及其費用投入情況進(jìn)行整理分析,基于遙感和統(tǒng)計數(shù)據(jù)評價功能區(qū)建設(shè)產(chǎn)生的生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益,綜合功能區(qū)建設(shè)效益和費用來評價重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)對區(qū)域生態(tài)環(huán)境與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的貢獻(xiàn),進(jìn)而對重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評價。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)介紹

呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)位于內(nèi)蒙古高原東北部(圖1)。該區(qū)包括內(nèi)蒙古自治區(qū)的新巴爾虎左旗和新巴爾虎右旗。地形西高東低,屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候,年平均氣溫在-2.5—0℃,年降水量250—380 mm。地表土層主要為沙質(zhì)栗鈣土,土地覆被類型以草地為主,新巴爾虎左旗中部有大面積沙地分布(圖1)。土地總面積4.64萬km2,草原總面積4.06萬km2,占土地總面積的87.5%。2015年總?cè)丝?.7萬人,牧業(yè)人口3.4萬人。

2010年,呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)被設(shè)立為第一批國家重點生態(tài)功能區(qū)。該功能區(qū)主要存在草場退化、沙化嚴(yán)重、經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對落后以及基礎(chǔ)設(shè)施薄弱等問題。針對這些問題,該重點生態(tài)功能區(qū)結(jié)合其他生態(tài)建設(shè)工程,在生態(tài)上實施了天然草原退牧還草工程、草原生態(tài)補獎?wù)摺⑸车刂卫砉こ?、森林生態(tài)效益補償工程等一系列生態(tài)工程；經(jīng)濟(jì)上,推動畜牧業(yè)轉(zhuǎn)型升級,發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì),加快發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)；社會上,不斷擴大民生投入,促進(jìn)人民生活水平的改善。

圖1 呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)區(qū)位及土地利用類型圖Fig.1 Location and land cover type map of Hulunbuir grassland meadow ecological function area

1.2 數(shù)據(jù)來源

2010年和2015年全國土地利用/覆被數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn),空間分辨率為1 km×1 km。2010年和2015年歸一化植被指數(shù)(Normalized Difference Vegetation Index,簡稱NDVI)數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn),空間分辨率為1 km×1 km。2010年和2015年20—20時累計降水量、日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫、平均風(fēng)速、日照時數(shù)和平均相對濕度等氣象數(shù)據(jù)來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(http://data.cma.cn)。社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)以及呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)相關(guān)投入數(shù)據(jù)來源于2010—2015年《呼倫貝爾市統(tǒng)計年鑒》、《新巴爾虎左旗統(tǒng)計年鑒》、《新巴爾虎右旗統(tǒng)計年鑒》以及新巴爾虎左旗和新巴爾虎右旗政府網(wǎng)(http://www.xzq.gov.cn/和http://www.xbehyq.gov.cn /main/index.jsp)。2018年8月6日—8月10日開展了研究區(qū)實地調(diào)研,走訪呼倫貝爾市發(fā)展與改革委員會、新巴爾虎左旗發(fā)展和改革局以及新巴爾虎右旗發(fā)展和改革局,收集了研究區(qū)的重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)轉(zhuǎn)移支付資金以及生態(tài)建設(shè)、農(nóng)林牧漁業(yè)、旅游業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生與教育等行業(yè)投入數(shù)據(jù)。

1.3 研究方法

重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)工程由退牧還草、沙地治理和草原生態(tài)補獎等多個生態(tài)項目以及經(jīng)濟(jì)和社會民生工程構(gòu)成。這些工程開始實施和截止的具體月份各不相同且難以確定,同時各項工程產(chǎn)生效益的時間也不盡相同,因此很難計算工程實施當(dāng)年的效益。故本研究暫不考慮重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)政策實施當(dāng)年的效益,而核算其第二年以后某段時間內(nèi)產(chǎn)生的效益。本研究在計算2010—2014年呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)投入費用與2011—2015年產(chǎn)生的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會效益基礎(chǔ)上,通過計算效益-費用比來衡量其實施的經(jīng)濟(jì)性及合理性。

1.3.12010—2014年重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)費用

費用即為某個時間段內(nèi)重點生態(tài)功能區(qū)轉(zhuǎn)移支付經(jīng)費：

(1)

式中,Cet為重點生態(tài)功能區(qū)轉(zhuǎn)移支付經(jīng)費；Ceti為第i年重點生態(tài)功能區(qū)轉(zhuǎn)移支付費用；i為轉(zhuǎn)移支付年份,取值為2010、2011、2012、2013、2014。

1.3.22011—2015年重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)效益

(1)重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)對生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會效益產(chǎn)生的貢獻(xiàn)率

重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)是一項特殊的生態(tài)工程,國家通過重點生態(tài)功能區(qū)轉(zhuǎn)移支付對重點生態(tài)功能區(qū)生態(tài)建設(shè)、農(nóng)林牧漁業(yè)、旅游業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生與教育等相關(guān)領(lǐng)域行業(yè)進(jìn)行資助,鼓勵和督促重點生態(tài)功能區(qū)增加植被覆蓋度、增加發(fā)展環(huán)境友好型產(chǎn)業(yè)、加快民生改善,從而在生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會方面對功能區(qū)產(chǎn)生影響。但重點生態(tài)功能區(qū)轉(zhuǎn)移支付金額僅占重點生態(tài)功能區(qū)生態(tài)建設(shè)、農(nóng)林牧漁業(yè)、旅游業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生與教育等行業(yè)全部投入的很小一部分。同時,重點生態(tài)功能區(qū)在轉(zhuǎn)移支付金額支出時并未專款專用,而是與其他投入混合在一起支出。因此,本研究通過將重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)轉(zhuǎn)移支付費用占該區(qū)生態(tài)建設(shè)、農(nóng)林牧漁業(yè)、旅游業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生與教育等相關(guān)領(lǐng)域行業(yè)總投入的比例,作為重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)在研究區(qū)相關(guān)領(lǐng)域建設(shè)中產(chǎn)生生態(tài)、經(jīng)濟(jì)與社會效益的貢獻(xiàn)率：

(2)

式中,β為重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)的貢獻(xiàn)率(%)；Cet為重點生態(tài)功能區(qū)轉(zhuǎn)移支付費用(萬元/a)；C為重點生態(tài)功能區(qū)相關(guān)領(lǐng)域總投入(萬元/a)。

(2)生態(tài)效益計算方法

呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)內(nèi)河湖縱橫,擁有呼倫湖和貝爾湖,且有額爾古納河、烏爾遜河等多條河流流經(jīng)此區(qū)域,水資源相對豐富,具有較高的水源涵養(yǎng)能力[16]。此外,該區(qū)域擁有豐富的植被類型,固碳釋氧、土壤保持以及生物多樣性維持功能較為突出[16-18],再加上該區(qū)域為防風(fēng)固沙型重點生態(tài)功能區(qū),防風(fēng)固沙功能顯著。因此,本研究將水源涵養(yǎng)、固碳釋氧、土壤保持、防風(fēng)固沙和生物多樣性維持作為呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)生態(tài)效益的評價指標(biāo)。本文通過計算上述生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價值變化,衡量研究區(qū)重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)產(chǎn)生的生態(tài)效益。利用2015年相對于2010年的生態(tài)效益增量作為研究區(qū)2010年以來重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)政策實施在2015年產(chǎn)生的生態(tài)效益。由于數(shù)據(jù)的限制,本研究假設(shè)生態(tài)效益的年均增長率相同,即2010—2014年每年研究區(qū)重點生態(tài)功能區(qū)的建設(shè)投入在次年增加的生態(tài)效益均相同。因此,本研究以2015年相對于2010年生態(tài)效益增量的年平均值作為研究區(qū)重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)生態(tài)效益的年平均增量：

(3)

同時,重點生態(tài)功能區(qū)的建設(shè)投入并不是僅在次年產(chǎn)生生態(tài)效益,而是在投入資金后的每一年都會產(chǎn)生生態(tài)效益。因此,要想計算2011—2015年的生態(tài)效益,需要將歷年重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)投入對2011—2015年每年所產(chǎn)生的生態(tài)效益進(jìn)行相加。

(4)

其中,Veltotal為2011—2015年研究區(qū)重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)產(chǎn)生的生態(tài)效益(萬元)。

重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)的生態(tài)效益包括水源涵養(yǎng)、固碳、釋氧、土壤保持、防風(fēng)固沙以及生物多樣性維持等方面的價值,需要在研究區(qū)所有生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的生態(tài)效益中剔除氣候變化因素的影響,并考慮重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)投入占研究區(qū)相關(guān)領(lǐng)域投入的比例。

Veli=(Vwci+Vcfi+Voi+Vsci+Vsfi+Vbci)×αh×β

(5)

式中,Veli為研究區(qū)重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)在第i年產(chǎn)生的生態(tài)效益(萬元/a)；Vwci、Vcfi、Voi、Vsci、Vsfi和Vbci分別是研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)在第i年提供的水源涵養(yǎng)、固碳、釋氧、土壤保持、防風(fēng)固沙以及生物多樣性維持價值(萬元/a)；i取值為2011、2012、2013、2014和2015；αh為人類活動因素對生態(tài)效益變化的貢獻(xiàn)率；β為重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)在研究區(qū)相關(guān)領(lǐng)域建設(shè)中產(chǎn)生生態(tài)效益的貢獻(xiàn)率。

本研究采用水量平衡方程來計算水源涵養(yǎng)量,主要與降水量、蒸散發(fā)、地表徑流量和植被覆蓋類型等因素密切相關(guān)[19]。利用替代工程法計算水源涵養(yǎng)價值[20],水庫單位庫容的工程造價取值6.9元/m3[21]。

固碳釋氧量根據(jù)光合作用方程式：CO2+H2O→CH2O+O2來計算,并利用碳稅法計算固碳的經(jīng)濟(jì)價值[22],瑞典碳稅成本取值為1200元/t[23]。運用影子工程法,通過醫(yī)用制氧成本計算植被釋氧所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)價值[22],醫(yī)用氧氣價格取值為1000元/t[23]。

土壤保持量利用修正通用土壤流失方程[24]來進(jìn)行評估。生態(tài)系統(tǒng)保持土壤的價值體現(xiàn)在保護(hù)土壤肥力、減少土地廢棄和減輕泥沙淤積三個方面。保護(hù)土壤肥力的經(jīng)濟(jì)價值通過土壤養(yǎng)分含量與化肥市場價格計算。據(jù)測定[25],全國范圍內(nèi)土壤的平均氮含量、磷含量、鉀含量分別為0.37%、0.108%、2.239%,氮、磷、鉀折算為尿素、過磷酸鈣和氯化鉀的折算系數(shù)分別為2.164、4.065、1.923[26]。本研究中尿素、過磷酸鈣和氯化鉀的價格采用2015年全國平均零售價格,分別為1500、560、2300元/t[27]。減少土地廢棄的經(jīng)濟(jì)價值通過土壤容重、厚度與土地機會成本計算,土壤容重取值為1.185 t/m3[28],土壤厚度按0.5 m計算,機會成本或年均效益取3406.5元/hm2[29]。減少泥沙淤積的經(jīng)濟(jì)價值通過土壤容重與單位庫容造價來計算,單位庫容造價取 2006 年價格(6.9元/m3[21])。

防風(fēng)固沙量通過修正風(fēng)蝕方程(Revised wind erosion equation,RWEQ)計算[30]。防風(fēng)固沙的價值包括保持土壤肥力和減少土地廢棄兩方面,計算方法參照土壤保持。

利用謝高地等[29]的當(dāng)量因子法計算重點生態(tài)功能區(qū)的生物多樣性維持價值,2010年和2015年單位標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量因子的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量分別為2746.5元/hm2/a和3406.5元/hm2/a[31]。

利用殘差趨勢分析法計算人類活動因素對生態(tài)效益變化的貢獻(xiàn)率αh[32]。通過氣候變化對NDVI變化的貢獻(xiàn)率來表征氣候變化因素對各類生態(tài)效益變化的貢獻(xiàn)率,計算公式如下：

NDVIpre=a×P+b×T+c

(6)

NDVIres=NDVIobs-NDVIpre

(7)

式中,NDVIpre為NDVI的模擬值,即氣候變化影響下的NDVI值；NDVIres為人類活動因素影響下的NDVI值；NDVIobs為實際NDVI值；P為降水量,T為溫度,a,b,c為回歸系數(shù),其中c為常數(shù)。

(8)

(9)

式中,αc為氣候變化因素對生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)效益變化的貢獻(xiàn)率；αh為人類活動因素對生態(tài)效益變化的貢獻(xiàn)率；S(NDVIpre)、S(NDVIres)、S(NDVIobs)分別為NDVIpre、NDVIres、NDVIobs序列與年份進(jìn)行線性回歸所得的斜率,分別表示單純在氣候變化影響、人類活動因素影響、實際情況下NDVI的變化趨勢。

(3)經(jīng)濟(jì)效益計算方法

經(jīng)濟(jì)效益主要體現(xiàn)在呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)帶來的第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值(包括農(nóng)林牧漁業(yè)產(chǎn)值)和第三產(chǎn)業(yè)中的旅游業(yè)產(chǎn)值。第i年經(jīng)濟(jì)效益計算公式如下：

Veni=β×(OPagri-OPagr2010+OPtouri-OPtour2010)

(10)

式中,Veni為第i年經(jīng)濟(jì)效益價值(萬元/a)；OPagri和OPagr2010分別為第i年和2010年農(nóng)林牧漁業(yè)產(chǎn)值(萬元/a)；OPtouri和OPtour2010分別為第i年和2010年旅游業(yè)產(chǎn)值(萬元/a)；i取值為2011、2012、2013、2014和2015。

2011—2015年經(jīng)濟(jì)效益的計算公式如下：

(11)

式中,Ventotal為2011—2015年研究區(qū)重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益(萬元),Veni為第i年的經(jīng)濟(jì)效益(萬元/a)。

(4)社會效益計算方法

呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)的社會效益主要體現(xiàn)在教育和醫(yī)療衛(wèi)生改善所帶來的效益上,計算公式如下：

Vsci=β×(σedu+σmed)×(GDPi-GDP2010)

(12)

式中,Vsci為第i年重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)產(chǎn)生的社會效益(萬元/a)；σedu為教育對地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長的貢獻(xiàn)率,其中內(nèi)蒙古中等教育對地區(qū)經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)率為0.0197,初等教育對地區(qū)經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)率為0.0130[33]；σmed為醫(yī)療衛(wèi)生對地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長的貢獻(xiàn)率,其中西部地區(qū)醫(yī)療衛(wèi)生對經(jīng)濟(jì)增長的貢獻(xiàn)率為0.1253[34]；GDPi和GDP2010分別為第i年和2010年國內(nèi)生產(chǎn)總值；i取值為2011、2012、2013、2014和2015。

2011—2015年社會效益的計算公式如下：

(13)

式中,Vsctotal為2011—2015年研究區(qū)重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)產(chǎn)生的社會效益(萬元),Vsci為第i年的社會效益(萬元/a)。

(5)2011—2015年綜合效益計算方法

呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)綜合效益就是重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)所產(chǎn)生的生態(tài)效益(Veltotal)、經(jīng)濟(jì)效益(Ventotal)和社會效益(Vsctotal)之和,計算公式如下：

Vt=Veltotal+Ventotal+Vsctotal

(14)

1.3.3工程效益-費用比計算方法

重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)工程的效益-費用比計算方法如下：

(15)

式中,Vt和Cet分別表示呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)的綜合效益和重點生態(tài)功能區(qū)轉(zhuǎn)移支付費用,效益-費用比≥1時重點生態(tài)功能區(qū)轉(zhuǎn)移支付才具有經(jīng)濟(jì)性。

2 結(jié)果與分析

2.1 呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)費用分析

呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)自2010年設(shè)立以來至2014年,相關(guān)領(lǐng)域建設(shè)累計投入資金84.31億元,其中重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)累計投入費用1.18億元,占相關(guān)領(lǐng)域總投入的1.40%,即重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)在研究區(qū)相關(guān)領(lǐng)域建設(shè)中產(chǎn)生生態(tài)、經(jīng)濟(jì)與社會效益的貢獻(xiàn)率為1.40%。重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)投入主要包括教育、醫(yī)療、節(jié)能環(huán)保和農(nóng)林水四個領(lǐng)域。其中,教育領(lǐng)域的投入主要用于改善教育基礎(chǔ)設(shè)施、提高教育水平；醫(yī)療領(lǐng)域的投入主要用于改善醫(yī)療衛(wèi)生基礎(chǔ)設(shè)施以及提高公共醫(yī)療服務(wù)水平；節(jié)能環(huán)保、農(nóng)林水投入主要用于改善生態(tài)環(huán)境,包括退牧還草項目、沙地治理項目等；農(nóng)林水投入還用于推進(jìn)畜牧業(yè)轉(zhuǎn)型升級和發(fā)展旅游業(yè)。

2010—2014年各領(lǐng)域在重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)上累計投入資金分別為3956億元、2053億元、1020億元和4781億元。在重點功能區(qū)建設(shè)投入初始時期,教育投入比例最大,2010—2014年4個領(lǐng)域的建設(shè)投入資金整體上呈增加趨勢,2011年開始農(nóng)林水投入逐漸高于教育投入,成為四個領(lǐng)域累計投入最高的領(lǐng)域,且增速最大(圖2)。由此可以說明在呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)投入過程中逐漸形成了以生態(tài)建設(shè)為重點,生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會統(tǒng)籌發(fā)展的建設(shè)路線,以推動研究區(qū)的可持續(xù)發(fā)展(表1)。

表1 呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)投入/(萬元/a)

圖2 2010—2014年呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)投入變化情況Fig.2 Change of the construction investment of Hulunbuir grassland meadow ecological function area from 2010 to 2014

2.2 呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)效益分析2.2.1 生態(tài)效益

基于2000—2015年呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)的NDVI值、降水和溫度數(shù)據(jù),利用殘差趨勢分析法計算出氣候變化因素對生態(tài)效益變化的貢獻(xiàn)率為62.75%,人類活動因素對生態(tài)效益變化的貢獻(xiàn)率為37.25%。

2011—2015年呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)的生態(tài)效益逐年增加,年均增加830.54萬元。2011—2015年研究區(qū)重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)所產(chǎn)生的生態(tài)效益為12458.13萬元,其中固碳釋氧效益為289.83萬元,水源涵養(yǎng)效益為1253.42萬元,土壤保持效益為3.45萬元,防風(fēng)固沙效益為3660.30萬元,生物多樣性維持效益為7251.13萬元。生物多樣性維持效益占比最高,說明重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)對生物多樣性維持功能發(fā)揮著極其重要的作用。除生物多樣性維持之外,防風(fēng)固沙所產(chǎn)生的價值量最大,占生態(tài)效益的29.38%(表2)。由于呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)是防風(fēng)固沙型重點生態(tài)功能區(qū),防風(fēng)固沙是其最主要的生態(tài)服務(wù)功能,并且經(jīng)過實地調(diào)研,研究區(qū)在重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)過程中工程實施的重點為沙地治理和退牧還草。因此,防風(fēng)固沙效益占比高說明該區(qū)重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)起到了一定的成效。

從空間上來看,新巴爾虎左旗的生態(tài)效益明顯高于新巴爾虎右旗,新巴爾虎左旗單位面積生態(tài)效益集中在60—240元/hm2,新巴爾虎右旗主要集中在36—60元/hm2。導(dǎo)致這種差異的主要原因是土地利用類型的差異,右旗以中、高覆蓋度草地為主,而左旗以林地和高覆蓋度草地為主,植被覆蓋度高于右旗,因此產(chǎn)生的生態(tài)效益要高于右旗。從研究區(qū)整體來看,生態(tài)效益自東南向西北遞減。東南部生態(tài)效益最高,單位面積生態(tài)效效益集中在60—240元/hm2之間,該地區(qū)以林地為主,植被覆蓋度較高,因此產(chǎn)生的生態(tài)效益也相對較高。新巴爾虎右旗西南部以及新巴爾虎左旗中部有少部分地區(qū)生態(tài)效益為負(fù),主要是受土地利用類型影響,負(fù)值區(qū)域主要是鹽堿地和建筑用地(圖1、圖3)。

表2 2011—2015年呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)生態(tài)效益

圖3 2011—2015年呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)生態(tài)效益Fig.3 The ecological benefits of the construction of Hulunbuir grassland meadow Ecological Function Area from 2011 to 2015

2.2.2經(jīng)濟(jì)效益

2011—2015年呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益整體隨著重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)的逐步推進(jìn)而不斷增加。其中,農(nóng)林牧漁業(yè)效益和旅游業(yè)效益均呈持續(xù)增加趨勢(圖4)。2011—2015年該功能區(qū)重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)累計產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益為4877.74萬元。其中,農(nóng)林牧漁業(yè)效益為3068.17萬元,占經(jīng)濟(jì)效益的62.90%；旅游效益為1809.57萬元,占經(jīng)濟(jì)效益的37.10%。

2.2.3社會效益

2011—2015年呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)的社會效益呈持續(xù)增長趨勢(圖5)。2011—2015年該功能區(qū)重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)累計產(chǎn)生的社會效益為2804.85萬元。其中,醫(yī)療衛(wèi)生所產(chǎn)生的效益為2039.02萬元,占社會效益的72.70%；教育所產(chǎn)生的效益為765.83萬元,占總社會效益的27.30%。

2.3 呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)效益-費用比

2010—2014年呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)累計投入費用1.18億元,2011—2015年重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)累計產(chǎn)生的綜合效益為2.01億元。綜合研究區(qū)重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)的總費用和綜合效益,得出呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)的效益-費用比為1.71,大于1。因此,可以得出自2010年呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)被設(shè)立為國家重點生態(tài)功能區(qū)到2015年,工程所產(chǎn)生的效益大于工程所支出的費用,說明該工程對改善研究區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及改善社會民生起著一定的促進(jìn)作用,具有一定的經(jīng)濟(jì)性與合理性。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

本文通過對重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)投入的費用和工程產(chǎn)生的效益進(jìn)行分析,計算其效益-費用比,綜合評價呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)工程對區(qū)域生態(tài)環(huán)境與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的貢獻(xiàn)。主要結(jié)論如下：

圖4 2011—2015年呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)經(jīng)濟(jì)效益變化圖Fig.4 Changes in economic benefits of Hulunbuir grassland meadow ecological function area from 2011 to 2015

圖5 2011—2015年呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)社會效益關(guān)系圖Fig.5 Changes in social benefits of Hulunbuir grassland meadow ecological function area from 2011 to 2015

(1)2010—2014年呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)相關(guān)領(lǐng)域建設(shè)累計投入84.31億元,其中重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)累計投入1.18億元,重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)在研究區(qū)相關(guān)領(lǐng)域建設(shè)中產(chǎn)生生態(tài)、經(jīng)濟(jì)與社會效益的貢獻(xiàn)率為1.40%。

(2)人類活動因素對生態(tài)效益變化的貢獻(xiàn)率為37.25%。2011—2015年重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)產(chǎn)生的生態(tài)效益為12458.13萬元；空間上,生態(tài)效益自東南向西北遞減,新巴爾虎左旗高于新巴爾虎右旗。

(3)2011—2015年重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益逐年增加,5年共產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益4877.74萬元。

(4)2011—2015年重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)所產(chǎn)生的社會效益逐年增加,5年共產(chǎn)生社會效益2804.85萬元。

(5)呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)建設(shè)的工程效益-費用比為1.71,工程所產(chǎn)生的效益高于投入的費用,證明工程對研究區(qū)的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展帶來一定的積極影響,具有經(jīng)濟(jì)性。

3.2 討論

重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)的費用效益綜合評價研究會對我國生態(tài)工程評價研究起到積極推動作用,評價結(jié)果可為我國重點生態(tài)功能區(qū)工程的優(yōu)化與持續(xù)實施提供科學(xué)支撐,為重點生態(tài)功能區(qū)生態(tài)保護(hù)與限制開發(fā)的管理決策提供重要依據(jù)。由于重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)工程涉及生態(tài)、經(jīng)濟(jì)與社會等領(lǐng)域,在實施過程中與功能區(qū)其他生態(tài)建設(shè)與民生改善工程建設(shè)難以區(qū)分,同時其產(chǎn)生的生態(tài)效益受人類活動和氣候變化因素兩方面影響。因此,厘定重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)的效益是當(dāng)前面臨的難點之一。目前,對該工程的評價研究也只是局限在對重點生態(tài)功能區(qū)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與質(zhì)量變化以及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的評價。本研究以呼倫貝爾草原草甸生態(tài)功能區(qū)為例,從生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會三個方面對其重點生態(tài)功能區(qū)工程建設(shè)的費用效益進(jìn)行評價,利用殘差趨勢分析法計算了氣候變化因素與人類活動因素對生態(tài)效益變化的貢獻(xiàn)率,進(jìn)而剔除氣候變化因素對生態(tài)效益的影響,得到僅受人類活動影響的生態(tài)效益,利用農(nóng)林牧漁業(yè)和旅游業(yè)產(chǎn)值與教育、醫(yī)療對地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長的貢獻(xiàn)率量化了經(jīng)濟(jì)與社會效益,進(jìn)而通過確定重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)在研究區(qū)相關(guān)領(lǐng)域建設(shè)中產(chǎn)生效益的貢獻(xiàn)率計算重點生態(tài)功能區(qū)建設(shè)的綜合效益。

本研究在計算氣候變化因素和人類活動因素貢獻(xiàn)率的過程中,利用氣候變化因素對NDVI變化的貢獻(xiàn)率來表征其對各類生態(tài)效益的貢獻(xiàn)率,忽略了各類生態(tài)效益產(chǎn)生的機理,會對結(jié)果造成一定的誤差。在社會效益的計算上,由于大多數(shù)社會指標(biāo)很難利用價值量來衡量,僅將教育和醫(yī)療衛(wèi)生作為社會效益指標(biāo),也存在不全面，有待深入研究。