基于質(zhì)量校核的生態(tài)資源實(shí)物量核算*
——以上海市崇明島地表水資源為例

王 敏 譚 娟 黃沈發(fā)

(上海市環(huán)境科學(xué)研究院，上海 200233)

生態(tài)資源資產(chǎn)作為自然資源資產(chǎn)的重要組成部分，為人類提供生態(tài)產(chǎn)品和服務(wù)，是支撐社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類福祉的重要基礎(chǔ)[1-2]。生態(tài)資源包括各類自然/半自然生態(tài)系統(tǒng)本身及其各類生物資源等。隨著生態(tài)學(xué)科的發(fā)展和人類認(rèn)識的提高，生態(tài)資源資產(chǎn)的重要性越來越得到認(rèn)同。國家層面關(guān)于自然資源資產(chǎn)的一系列政策制度的制定和出臺使得自然資源資產(chǎn)核算顯得尤為迫切,無論是“干部自然資源資產(chǎn)離任審計(jì)制度”還是“編制自然資源資產(chǎn)負(fù)債表”等政策的實(shí)施，均需要對自然資源進(jìn)行科學(xué)核算[3-4]。

國內(nèi)外關(guān)于生態(tài)資源資產(chǎn)的核算大多側(cè)重于資產(chǎn)的價(jià)值化[5-7]，核算方法存在諸多爭議，目前尚無公認(rèn)的、統(tǒng)一的技術(shù)方法體系標(biāo)準(zhǔn)，不同研究之間在研究范圍、方法和結(jié)果上都存在較大差異。生態(tài)資源資產(chǎn)核算的首要環(huán)節(jié)是實(shí)物量核算，它可有效降低價(jià)值量核算的不確定性。實(shí)物量是價(jià)值量的基礎(chǔ)，實(shí)物量核算包括生態(tài)資源的數(shù)量和質(zhì)量兩個(gè)方面。宋昌素等[8]通過核算生態(tài)資源面積、質(zhì)量，綜合評估了青海省各類生態(tài)資源實(shí)物量現(xiàn)狀和過去15年的變化。博文靜等[9]采用生態(tài)資產(chǎn)綜合指數(shù)核算了內(nèi)蒙古興安盟森林、灌叢、草地和濕地生態(tài)資源的實(shí)物量動態(tài)變化。已有研究大多是對生態(tài)資源絕對數(shù)量和質(zhì)量進(jìn)行單獨(dú)核算和描述，在核算價(jià)值量時(shí)，僅基于實(shí)物量的絕對數(shù)量，未充分考慮質(zhì)量因素，無法體現(xiàn)不同質(zhì)量等級生態(tài)系統(tǒng)提供的服務(wù)功能的差異性，不能真實(shí)反映生態(tài)資產(chǎn)服務(wù)價(jià)值的有效性，也使得核算結(jié)果的應(yīng)用決策能力大打折扣。

因此，本研究提出以生態(tài)資源的質(zhì)量來校核其絕對數(shù)量，采用質(zhì)量進(jìn)行校核后形成相對量指標(biāo)以表征生態(tài)資源實(shí)物量的有效性，并以世界級生態(tài)島崇明島地表水資源為例，應(yīng)用該方法選取重要節(jié)點(diǎn)年份開展地表水資源實(shí)物量核算，科學(xué)準(zhǔn)確地反映生態(tài)島建設(shè)以來水資源實(shí)物量的動態(tài)變化，以期為區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)管理與績效考核提供科學(xué)依據(jù)，同時(shí)為其他地區(qū)其他類型自然資源資產(chǎn)核算提供一定的參考思路。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

崇明島是我國第三大島，位于121°9′30″E～121°54′0″E、31°27′0″N～31°5l′15″N，處于長江入海口，三面臨江，東南瀕臨東海，西、南分別與江蘇常熟、太倉，上海嘉定、寶山、浦東等區(qū)縣隔江相望，東、北分別與江蘇啟東、海門一衣帶水。全島東西長76 km，南北寬13～18 km，形似臥蠶，總面積1 267 km2。崇明島地處北半球亞熱帶，屬典型海洋性氣候，溫和濕潤，雨水充沛，年平均降雨量1 025 mm，空氣相對濕度常年保持在80%。生態(tài)系統(tǒng)以城鎮(zhèn)、農(nóng)田、森林、淡水濕地和灘涂濕地為主。

1.2 研究對象確定

2018年《上海水資源公報(bào)》顯示，崇明島水資源豐富，共有河道17 260條，河道長度共計(jì)10 604.26 km。其中：市級河道2條，即崇明環(huán)島河、團(tuán)旺河，長度共179.60 km；區(qū)縣級河道28條，長度共360.45 km(其中有6.48 km屬于江蘇省)；鎮(zhèn)級河道684條，長度共1 755.60 km；村級河道6 990條，長度共3 717.04 km；村級泯溝9 556條，長度共4 591.57 km?？紤]到質(zhì)量校核水質(zhì)數(shù)據(jù)的可獲取性，參考《崇明島生態(tài)環(huán)境預(yù)警監(jiān)測評估方案》圍繞“一環(huán)十豎”的水系格局，共設(shè)置19個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位，其中市級河道環(huán)島河(SR)設(shè)置6個(gè)斷面(S1～S6)，10條區(qū)縣級河道(QR1～QR10)設(shè)10個(gè)斷面(Q1～Q10)，3條村鎮(zhèn)級河道(CR1～CR3)設(shè)置3個(gè)斷面(C1～C3)。因此，擬將19個(gè)監(jiān)測斷面所涉及的河道作為研究對象進(jìn)行地表水資源實(shí)物量核算，各河道監(jiān)測斷面分布如圖1所示。

1.3 數(shù)據(jù)來源

《崇明生態(tài)島建設(shè)綱要(2010—2020年)》要求對崇明島建設(shè)過程開展“一年一小評，三年一大評”的評估工作，因此，本研究選取“生態(tài)島建設(shè)三年行動計(jì)劃”的節(jié)點(diǎn)年份2012、2015、2018年對崇明島水資源資產(chǎn)實(shí)物量進(jìn)行核算。其中，河道長度和寬度數(shù)據(jù)來源于相應(yīng)年份水資源公報(bào)，水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)來自“三年一大評”評估工作，具體監(jiān)測因子包括溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、COD、BOD5、氨氮、揮發(fā)性酚、石油類、總磷、總氮9項(xiàng)，監(jiān)測頻次是每月1次。

圖1 各河道監(jiān)測斷面分布

1.4 核算方法

以河道面積表征地表水資源的絕對數(shù)量，在進(jìn)行質(zhì)量校核時(shí)，選取上述9項(xiàng)指標(biāo)，采用改進(jìn)的內(nèi)梅羅污染指數(shù)法分別開展評價(jià)，根據(jù)評價(jià)結(jié)果校核水資源的絕對數(shù)量。在具體計(jì)算過程中，市級河道環(huán)島河水質(zhì)按6個(gè)斷面的年均值再取平均進(jìn)行計(jì)算，區(qū)縣級河道和村鎮(zhèn)級河道水質(zhì)均以各斷面年均值計(jì)算。

1.4.1 水質(zhì)評價(jià)方法

改進(jìn)的內(nèi)梅羅污染指數(shù)法通過引入因子權(quán)重有效解決了傳統(tǒng)內(nèi)梅羅污染指數(shù)法過于突出污染程度較大因子對水質(zhì)影響的弊端，是一種兼顧極值和均值的多因子計(jì)權(quán)型評價(jià)方法，能夠較全面反映水質(zhì)的總體狀況[10]。其計(jì)算步驟如下：

使用間接賦值法計(jì)算各因子權(quán)重：

(1)

Ri=co,max/co，i

(2)

式中：i為評價(jià)因子序號；Wi為第i項(xiàng)評價(jià)因子權(quán)重，評價(jià)因子權(quán)重之和為1；Ri為第i項(xiàng)評價(jià)因子的相關(guān)性比值；co,max為評價(jià)因子中標(biāo)準(zhǔn)值的最大值；co,i為第i項(xiàng)評價(jià)因子標(biāo)準(zhǔn)值；n為評價(jià)因子總個(gè)數(shù)。

co,max與co,i的單位視具體情況而定。

各評價(jià)因子污染指數(shù)計(jì)算見式(3)：

Ai=ci/co,i

(3)

式中：Ai為第i項(xiàng)評價(jià)因子污染指數(shù)；ci為第i項(xiàng)評價(jià)因子實(shí)測值，單位視具體情況而定。

修正后最大污染指數(shù)計(jì)算見式(4)：

A’i,max=(Ai,max+Aw)/2

(4)

式中：A’i,max為修正后最大污染指數(shù)；Aw為權(quán)重最大因子的污染指數(shù)；Ai,max為Ai的最大值。

改進(jìn)的內(nèi)梅羅污染指數(shù)的計(jì)算見式(5)：

(5)

式中：PI為改進(jìn)的內(nèi)梅羅污染指數(shù)；Ai,mean為Ai的平均值。

1.4.2 實(shí)物量校核方法

在對地表水資源實(shí)物量進(jìn)行質(zhì)量校核時(shí)，引入相對量的概念，通過質(zhì)量等級換算生態(tài)資源實(shí)物量，客觀反映生態(tài)資源的有效性。根據(jù)《上海市水環(huán)境功能區(qū)劃》(2011年修訂版)，崇明島為Ⅲ類水質(zhì)控制區(qū)，從《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)[11]中選擇上述評價(jià)因子，分別計(jì)算各水質(zhì)等級下改進(jìn)的內(nèi)梅羅污染指數(shù)，從而得出基于改進(jìn)的內(nèi)梅羅污染指數(shù)劃分的水質(zhì)等級標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示。

表1 改進(jìn)的內(nèi)梅羅污染指數(shù)的水質(zhì)等級劃分

以達(dá)到符合當(dāng)?shù)匦枨蟮乃|(zhì)狀況為基準(zhǔn)，若某一河流或河段未達(dá)到基準(zhǔn)水質(zhì)狀況則其實(shí)物量應(yīng)有所縮減。在實(shí)際校核時(shí)，將各河道改進(jìn)的內(nèi)梅羅污染指數(shù)與水質(zhì)等級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對，滿足Ⅲ類水質(zhì)，其校核系數(shù)按1.00計(jì)算，未滿足Ⅲ類水質(zhì)，其校核系數(shù)為改進(jìn)的內(nèi)梅羅污染指數(shù)的倒數(shù)。絕對量與校核系數(shù)的乘積即為相對量。

2 結(jié)果與分析

2.1 水資源質(zhì)量時(shí)空動態(tài)變化

2012、2015、2018年各河道斷面改進(jìn)的內(nèi)梅羅污染指數(shù)如表2所示。自《崇明生態(tài)島建設(shè)綱要(2010—2020年)》發(fā)布，經(jīng)過3輪“生態(tài)島建設(shè)三年行動計(jì)劃”的推進(jìn)實(shí)施，崇明島河道水質(zhì)得到有效改善，2012年，各河道斷面水質(zhì)均為Ⅳ類；2015年，Q4和C3斷面水質(zhì)達(dá)到Ⅲ類，其他斷面水質(zhì)雖仍為Ⅳ類，但大部分?jǐn)嗝娓倪M(jìn)的內(nèi)梅羅污染指數(shù)較2012年有所下降，以Q6和S1斷面下降較多，降幅分別為43.24%和42.19%；2018年，除了C2斷面水質(zhì)為Ⅳ類，其他斷面水質(zhì)均達(dá)到Ⅲ類，改進(jìn)的內(nèi)梅羅污染指數(shù)均呈下降趨勢，以S6和Q5斷面降幅較大，分別為28.83%和27.03%，S4斷面降幅最小，為2.94%?？梢钥闯?，2012—2015年，崇明島地表水水質(zhì)得到明顯提升，而2015—2018年，水質(zhì)總體上由Ⅳ類水提升為Ⅲ類。這也表明，崇明島建設(shè)是一個(gè)長期的動態(tài)的變化過程，在評估建設(shè)成效時(shí)應(yīng)從長時(shí)間序列來看而非僅關(guān)注某一個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)。

2.2 水資源實(shí)物量核算及時(shí)空動態(tài)變化

根據(jù)相應(yīng)年份上海市河道(湖泊)報(bào)告和上海市水資源公報(bào)等統(tǒng)計(jì)資料，結(jié)合遙感影像圖，統(tǒng)計(jì)出2012、2015、2018年上述19個(gè)監(jiān)測斷面所在的14條河道的絕對長度和寬度，計(jì)算出各條河道的絕對面積，按上述公式計(jì)算校核系數(shù)進(jìn)而計(jì)算河道相對面積(見表3)，并分析歷年變化情況。從絕對面積來看，2012、2015、2018年各河道變化幅度較小，2012—2015年變幅為-5.56%～7.63%，2015—2018年變幅為-9.22%～17.65%，2012—2018年變幅為-2.29%～12.06%，村鎮(zhèn)級河道絕對面積變化較明顯。2012—2015年，CR1和CR2絕對面積呈下降趨勢，CR3、QR3和QR7絕對面積略有上升；2015—2018年，CR1和CR2絕對面積明顯上升，CR3河道絕對面積明顯下降；2012—2018年，除了CR3絕對面積略有下降，其他河道絕對面積均有所上升，以CR1和CR2升幅較大。而采用質(zhì)量校核后，河道面積變化明顯。2012—2015年，除QR5外，各河道相對面積均有大幅提升，增幅為9.80%～75.82%，以QR6增幅最大；2015—2018年，除CR3外，其他河道相對面積也呈增長趨勢，但增幅有所下降，為0.14%～41.07%，以CR2增幅最大；2012—2018年，各河道相對面積增幅為14.24%～95.10%，以QR6最大，而QR5增幅最小。不同年份各河道的相對面積總體呈增長趨勢，說明河道水質(zhì)總體上呈逐年改善?？傮w來看，2012—2018年，崇明島地表水資源絕對面積變化幅度較小，2012—2015、2015—2018、2012—2018年的變化幅度分別為-0.85%、3.28%和2.40%。而經(jīng)過質(zhì)量校核后，崇明島地表水資源實(shí)物量2012—2015年增幅為26.90%，2015—2018年增幅為12.61%，2012—2018年增幅為42.91%。

表2 各河道斷面改進(jìn)的內(nèi)梅羅污染指數(shù)

表3 各河道水域絕對和相對面積

3 討 論

目前生態(tài)資產(chǎn)的價(jià)值核算方法主要有3種。一是采用簡單的當(dāng)量系數(shù)，國際上多沿用COSTANZA等[12]的研究成果，而國內(nèi)則多采用謝高地等[13]的當(dāng)量表。二是借助經(jīng)濟(jì)學(xué)方法，如機(jī)會成本法、影子工程法等進(jìn)行間接估算[14-15]。近些年，基于生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和過程而產(chǎn)生的各類生態(tài)服務(wù)評估模型也應(yīng)運(yùn)而生，如InVEST[16]、ARIES[17]和SolVES[18]等。總體來看，前兩種方法其缺點(diǎn)是未考慮生態(tài)系統(tǒng)類型質(zhì)量狀況的時(shí)空差異，忽視了生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部過程變化引起的質(zhì)量變化對生態(tài)資產(chǎn)變化的影響，估算結(jié)果難以反映生態(tài)資產(chǎn)的真實(shí)狀況；而評估模型更關(guān)注大尺度范圍內(nèi)生態(tài)資產(chǎn)提供服務(wù)的動態(tài)變化。實(shí)物量核算是生態(tài)資產(chǎn)核算的基礎(chǔ)，本研究采用生態(tài)資源的質(zhì)量來校核絕對實(shí)物量，形成相對量的概念，以表征生態(tài)資產(chǎn)實(shí)物量的有效性。從核算結(jié)果來看，采用質(zhì)量校核后，在未達(dá)到功能目標(biāo)情況下，崇明島水資源實(shí)物量存在一定程度的折損，而當(dāng)其質(zhì)量狀況滿足功能目標(biāo)時(shí)，實(shí)物量可以絕對量表征。前人在研究生態(tài)資產(chǎn)時(shí)也會考慮生態(tài)資產(chǎn)質(zhì)量。如黃斌斌等[19]綜合考慮數(shù)量和質(zhì)量因素，采用生態(tài)資產(chǎn)類型指數(shù)(資產(chǎn)質(zhì)量等級指數(shù)與面積指數(shù)的乘積并乘以100)對全國重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)的生態(tài)資產(chǎn)進(jìn)行評估，選取了功能區(qū)內(nèi)生物量與頂級群落的比值(相對生物量密度)表征資產(chǎn)質(zhì)量；董天等[20]采用生態(tài)資產(chǎn)綜合指數(shù)評估了鄂爾多斯森林、灌叢和草地生態(tài)資產(chǎn)實(shí)物量和生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量的綜合特征，即以不同質(zhì)量等級的生態(tài)資產(chǎn)實(shí)物量和質(zhì)量的等級指數(shù)乘積來表示。本研究在進(jìn)一步開展水生態(tài)資產(chǎn)價(jià)值核算時(shí)，可以采用通過質(zhì)量校核后的水資源實(shí)物量進(jìn)行價(jià)值核算，結(jié)果將更具科學(xué)性和指導(dǎo)性。

本研究在對崇明島水資源實(shí)物量核算時(shí)，初步考慮基于水資源質(zhì)量提出校核系數(shù)，對實(shí)物量進(jìn)行校核，形成實(shí)物相對量以用于后續(xù)價(jià)值核算，但還存在一定的問題：(1)水資源核算時(shí)，采用河道某一斷面或某幾個(gè)斷面水質(zhì)來反映整個(gè)河道總體水質(zhì)狀況進(jìn)而校核河道長度，具有一定局限性，建議通過逐步完善水環(huán)境監(jiān)測體系，增加監(jiān)測斷面或是按監(jiān)測斷面將河道進(jìn)行分段核算，以提高生態(tài)資產(chǎn)核算的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。(2)采用生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量對實(shí)物量進(jìn)行整體校核，沒有考慮到同一生態(tài)資產(chǎn)提供不同服務(wù)的關(guān)鍵影響因素不同。如本研究中直接采用GB 3838—2002對水資源進(jìn)行實(shí)物量校核，擬打算基于該校核結(jié)果再對提供的生態(tài)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行量化研究；而水資源提供的服務(wù)包括淡水供給、氣候調(diào)節(jié)、洪水調(diào)蓄、生物多樣性維持、休憩娛樂等，其中，淡水供給、生物多樣性維持功能對水質(zhì)有嚴(yán)格要求，而氣候調(diào)節(jié)和洪水調(diào)蓄功能則受水量影響更大。因此，在進(jìn)行校核時(shí)，能根據(jù)該資產(chǎn)提供的一種或某幾種功能選取不同的關(guān)鍵影響因素來進(jìn)行校核，可以更準(zhǔn)確地進(jìn)行自然資產(chǎn)價(jià)值核算。(3)為了更好地將生態(tài)資產(chǎn)價(jià)值信息納入管理決策中，在對其進(jìn)行量化時(shí)，除了要考慮其本身質(zhì)量，還應(yīng)綜合考慮生態(tài)資產(chǎn)提供的潛在服務(wù)與人類的實(shí)際需求之間的關(guān)系[21-23]。已有的研究表明，人類對生態(tài)服務(wù)的需求與消費(fèi)，有時(shí)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過生態(tài)系統(tǒng)的實(shí)際供給，有時(shí)并不是在生態(tài)系統(tǒng)直接提供服務(wù)的區(qū)域[24-25]。生態(tài)服務(wù)供給與需求的定量化和空間化研究，能揭示生態(tài)資產(chǎn)的空間不匹配或赤字特征，進(jìn)而為決策者提供更可靠、更實(shí)用的科學(xué)依據(jù)。

4 結(jié) 論

本研究以崇明島地表水資源為例，從絕對數(shù)量和質(zhì)量的角度綜合考慮核算了其2012、2015、2018年地表水資源實(shí)物量?？傮w來看，2012—2018年，崇明島地表水資源絕對面積變化幅度較小，2012—2015、2015—2018、2012—2018年的變化幅度分別為-0.85%、3.28%和2.40%。而經(jīng)過質(zhì)量校核后，崇明島地表水資源實(shí)物量2012—2015年增幅為26.90%，2015—2018年增幅為12.61%，2012—2018年增幅為42.91%。各河道斷面水質(zhì)從2012年均未滿足Ⅲ類改善至2018年基本全部達(dá)到Ⅲ類，表明經(jīng)過3輪“生態(tài)島建設(shè)三年行動計(jì)劃”的推進(jìn)實(shí)施，崇明島河道水質(zhì)得到有效改善。從水資源絕對面積和相對面積的變化情況可以看出，經(jīng)過質(zhì)量校核的實(shí)物量核算可以顯著提升生態(tài)資源價(jià)值核算的有效性和決策力。