基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)流視角的生態(tài)補(bǔ)償區(qū)域劃分與標(biāo)準(zhǔn)核算

劉春芳 王佳雪 許曉雨

摘要厘定補(bǔ)償邊界與明晰補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)是流域生態(tài)補(bǔ)償科學(xué)實(shí)施的關(guān)鍵。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)流因其可清晰反映流域上下游生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)聯(lián)系、精準(zhǔn)界定生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供受區(qū)范圍、客觀計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)，成為生態(tài)補(bǔ)償研究的新切入點(diǎn)。文章以石羊河流域?yàn)槔?，基于流?018年土地覆被、氣象觀測(cè)和統(tǒng)計(jì)年鑒等多源數(shù)據(jù)，利用供需平衡模型和風(fēng)沙擴(kuò)散模型分別模擬了流域主要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的流動(dòng)特征，并據(jù)此確定了受償區(qū)、支付區(qū)范圍以及補(bǔ)償?shù)臉?biāo)準(zhǔn)。結(jié)果表明：①石羊河流域提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)主要為水供給服務(wù)和防風(fēng)固沙服務(wù)，總體呈現(xiàn)出“上游水資源供給，下游防風(fēng)固沙”的分布格局；②石羊河流域生態(tài)補(bǔ)償?shù)木C合受償區(qū)分布在流域上游的天祝藏族自治縣和下游的民勤縣，綜合支付區(qū)在流域的中上游縣（區(qū)）均有分布；③石羊河流域生態(tài)補(bǔ)償總額度為9. 89億元，其中水供給服務(wù)每公頃應(yīng)受償/支付357. 39元，防風(fēng)固沙服務(wù)每公頃應(yīng)受償/支付943. 67元。受償額度高值區(qū)主要集中在流域下游民勤縣，支付額度高值區(qū)主要集中在流域中游涼州區(qū)。

關(guān)鍵詞 生態(tài)補(bǔ)償；生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)流；區(qū)域劃分；標(biāo)準(zhǔn)核算

中圖分類(lèi)號(hào)X321文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1002-2104（2021）08-0157-09DOI：10. 12062/cpre. 20210117

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“黃土丘陵區(qū)‘人口-土地-生態(tài)’要素的城鄉(xiāng)流動(dòng)機(jī)制及其調(diào)控策略研究：以蘭州都市圈為例”（批準(zhǔn)號(hào)：41861034）。

近年來(lái)，為解決流域上下游生態(tài)環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展間矛盾、協(xié)調(diào)“綠水青山”保護(hù)者與“金山銀山”受益者之間的利益，流域生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制探索成為研究與政策領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)與難點(diǎn)[1]。2011年以來(lái)，國(guó)家相繼出臺(tái)了各類(lèi)建立流域上下游橫向生態(tài)保護(hù)補(bǔ)償機(jī)制的意見(jiàn)和方案，2020年又在黃河流域開(kāi)展了生態(tài)補(bǔ)償試點(diǎn)，探索流域橫向生態(tài)保護(hù)補(bǔ)償機(jī)制。盡管如此，由于流域本身的要素復(fù)雜性、互動(dòng)關(guān)聯(lián)性及空間整體性等特征[2]，科學(xué)合理的生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制建立還面臨著不少的問(wèn)題與挑戰(zhàn)。其中，補(bǔ)償區(qū)域的客觀劃分和補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)核算是生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制建立的核心和技術(shù)關(guān)鍵。

當(dāng)前學(xué)術(shù)界關(guān)于流域生態(tài)補(bǔ)償研究重點(diǎn)涉及補(bǔ)償?shù)睦碚搩?nèi)涵[3-4]、標(biāo)準(zhǔn)量化[5-6]、機(jī)制[7]、模式[8]、政策研究[9]等方面，在森林[10]、濕地[11]、礦產(chǎn)資源[12]、農(nóng)業(yè)[13]、國(guó)家自然保護(hù)區(qū)[14]等生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制探討和個(gè)例研究領(lǐng)域也取得了不少成果。流域生態(tài)補(bǔ)償?shù)谋举|(zhì)是基于權(quán)利配置的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)“交易”。當(dāng)前流域補(bǔ)償?shù)膮^(qū)域劃分和標(biāo)準(zhǔn)核算一般以江河源頭、河流上游區(qū)域或礦區(qū)、林區(qū)和山區(qū)等地區(qū)作為生態(tài)補(bǔ)償?shù)氖軆攨^(qū)域[15]，以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)全部?jī)r(jià)值作為生態(tài)補(bǔ)償額度的主要依據(jù)。但往往存在支付與受償空間關(guān)聯(lián)不清晰、補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)過(guò)高等問(wèn)題，很難被利益相關(guān)者所接受。在高度流動(dòng)的自然狀態(tài)下，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)只是生態(tài)環(huán)境的存量，并不是為人類(lèi)社會(huì)直接消費(fèi)的終端服務(wù)量。生態(tài)補(bǔ)償區(qū)域劃分和標(biāo)準(zhǔn)確定應(yīng)以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的傳輸原理為基礎(chǔ)，分析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在流域間的空間轉(zhuǎn)移過(guò)程[16]，精準(zhǔn)識(shí)別生態(tài)補(bǔ)償?shù)氖軆攨^(qū)與支付區(qū)的空間范圍以及為人類(lèi)社會(huì)直接消費(fèi)的終端服務(wù)量，在服務(wù)供給與人類(lèi)消費(fèi)之間建立時(shí)空關(guān)聯(lián)，以此作為生態(tài)補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)流是在自然因素或人為因素的干擾下，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)經(jīng)某種載體或不經(jīng)載體，由供給區(qū)向受益區(qū)流動(dòng)的空間傳輸過(guò)程[17]。目前，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)流的理論內(nèi)涵、框架模型[18]已初具雛形，水供給[19]、防風(fēng)固沙[20]、固碳[21]等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間流動(dòng)研究相繼開(kāi)展，為基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間流動(dòng)的生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制建立提供了可能。

石羊河流域作為我國(guó)內(nèi)陸河流域的典型代表，是我國(guó)“青藏高原生態(tài)屏障、北方防沙帶”的重要組成部分[22]。其南部祁連山區(qū)—中部走廊平原—北部荒漠區(qū)的過(guò)渡性地貌以及石羊河的紐帶作用形成了流域上下游各要素的復(fù)雜互動(dòng)，上游為中、下游供給水源，下游為中、上游防風(fēng)固沙，形成了流域水、沙雙向互動(dòng)的空間格局，是流域上下游雙向生態(tài)補(bǔ)償?shù)淖匀换A(chǔ)。自21世紀(jì)以來(lái)，石羊河流域在天然林保護(hù)、退耕還林還草、關(guān)井壓田、生態(tài)移民等方面已經(jīng)進(jìn)行了一些生態(tài)補(bǔ)償實(shí)踐[23]。但在補(bǔ)償過(guò)程中，尚存在生態(tài)補(bǔ)償區(qū)域劃分籠統(tǒng)、補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)過(guò)低等問(wèn)題，造成該流域相當(dāng)一部分重要生態(tài)功能區(qū)未得到認(rèn)定和補(bǔ)償，過(guò)低的補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)甚至阻礙了流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此，該文以石羊河流域?yàn)槔?，基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)流動(dòng)視角，通過(guò)對(duì)水供給服務(wù)流和防風(fēng)固沙服務(wù)流的流動(dòng)方向、流動(dòng)路徑、流量以及供給區(qū)、受益區(qū)的精準(zhǔn)識(shí)別，確定流域的生態(tài)補(bǔ)償?shù)氖軆攨^(qū)、支付區(qū)以及補(bǔ)償?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)石羊河流域“山水林田湖草沙”的協(xié)同共生以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

1基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)流的流域生態(tài)補(bǔ)償研究框架

流域生態(tài)補(bǔ)償作為一種創(chuàng)新的環(huán)境保護(hù)制度[24]，其補(bǔ)償對(duì)象、補(bǔ)償方式、標(biāo)準(zhǔn)核算及其制度建設(shè)一直是學(xué)術(shù)界探討的熱點(diǎn)與核心。在流域高度流動(dòng)的自然狀態(tài)下，生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)的核算不再是單純的生態(tài)價(jià)值確定，而應(yīng)放在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的流動(dòng)過(guò)程中去考慮，通過(guò)識(shí)別服務(wù)流動(dòng)的路徑、供給及受益范圍，確定生態(tài)補(bǔ)償產(chǎn)生的機(jī)理、支付與受償?shù)姆秶皹?biāo)準(zhǔn)，基于此制定的生態(tài)補(bǔ)償方案才能更容易被生態(tài)補(bǔ)償利益相關(guān)者所接受。基于此，該文從定義和量化生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)流量以及為人類(lèi)直接消費(fèi)的終端服務(wù)價(jià)值視角構(gòu)建了基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)流的流域生態(tài)補(bǔ)償研究框架（圖1）。

首先，識(shí)別流域生態(tài)補(bǔ)償主要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。流域主要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在流域生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮主導(dǎo)功能，是人類(lèi)生產(chǎn)生活消費(fèi)的主要生態(tài)產(chǎn)品。在供給、調(diào)節(jié)、支持、文化服務(wù)框架下，細(xì)分出與流域自然環(huán)境基底相對(duì)應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，包括水源涵養(yǎng)、生境質(zhì)量、水土保持、防風(fēng)固沙等。利用InVEST模型、RWEQ模型等測(cè)算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)物質(zhì)量，并將其與價(jià)值當(dāng)量因子分別相乘，得到各功能服務(wù)對(duì)總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的貢獻(xiàn)率，從而確定流域提供的主要功能服務(wù)，作為生態(tài)補(bǔ)償?shù)闹饕鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)。

其次，劃分流域生態(tài)補(bǔ)償區(qū)域并確定核算標(biāo)準(zhǔn)。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)流動(dòng)是生態(tài)補(bǔ)償產(chǎn)生的本質(zhì)，利用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)流能精準(zhǔn)識(shí)別流域生態(tài)補(bǔ)償支付與受償區(qū)域，進(jìn)而確定生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)。因此，緊扣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)流與時(shí)空耦合的線索，計(jì)算不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)物質(zhì)量作為量化服務(wù)流的基礎(chǔ)，利用供需平衡模型、生態(tài)足跡法、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)軌跡模擬等方法，測(cè)度不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)流并將其可視化，分析其空間分布及流動(dòng)水平，進(jìn)而確定服務(wù)流供給區(qū)、受益區(qū)的范圍以及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的流量或直接提供給受益區(qū)的服務(wù)量。其中，流動(dòng)路徑體現(xiàn)了生態(tài)補(bǔ)償產(chǎn)生的機(jī)理，流動(dòng)方向代表了生態(tài)補(bǔ)償受償區(qū)接受支付區(qū)付款的方向。然后，根據(jù)“誰(shuí)供給，誰(shuí)受償；誰(shuí)受益，誰(shuí)付費(fèi)”的原則，將服務(wù)流的供給區(qū)作為流域生態(tài)補(bǔ)償?shù)氖軆攨^(qū)，服務(wù)流的受益區(qū)作為流域生態(tài)補(bǔ)償?shù)闹Ц秴^(qū)，分析流域各區(qū)域的生態(tài)補(bǔ)償利益關(guān)系。最后，利用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)物質(zhì)量評(píng)估法、市場(chǎng)替代法等價(jià)值量化的方法，量化每種服務(wù)流量的價(jià)值，明確每種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)支付區(qū)應(yīng)支付多少生態(tài)補(bǔ)償金額以及受償區(qū)應(yīng)受到多少生態(tài)補(bǔ)償金額，為構(gòu)建流域上下游生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制奠定基礎(chǔ)。

最后，制定流域生態(tài)補(bǔ)償實(shí)施與保障機(jī)制?；谏鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)流視角的生態(tài)補(bǔ)償支付/受償區(qū)域劃分和補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)確定構(gòu)成了流域生態(tài)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的基本框架。為了保障流域生態(tài)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和持續(xù)性，還需圍繞協(xié)調(diào)機(jī)制、產(chǎn)權(quán)機(jī)制、法律機(jī)制、效益評(píng)估機(jī)制、宣傳教育機(jī)制等方面提出相應(yīng)的保障措施。

2研究區(qū)概況

石羊河流域位于甘肅省河西走廊東部，101°22′～104°16′E、36°29′～39°27′N(xiāo)之間（如圖2），南部與祁連山脈相接，北部阻隔騰格里沙漠、巴丹吉林沙漠兩大沙漠交匯，是我國(guó)西北地區(qū)南北交流的生命通道，也是阻擋西北風(fēng)沙東進(jìn)的防風(fēng)固沙生態(tài)屏障，生態(tài)區(qū)位極為重要?？傮w地勢(shì)南高北低，流域水資源自南向北奔騰而去，消失于北部民勤盆地。以“山水林田湖草沙”為生態(tài)本底要素的獨(dú)特地貌類(lèi)型、豐富自然資源組成、復(fù)雜生態(tài)要素互動(dòng)奠定了流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)流動(dòng)的自然基礎(chǔ)。流域總面積4. 16萬(wàn)km2，涉及4市9縣（區(qū)），社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相對(duì)較低，“求發(fā)展”的社會(huì)訴求較高，生態(tài)環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾較深。自21世紀(jì)以來(lái)，石羊河流域在上游的祁連山區(qū)和下游的荒漠綠洲區(qū)實(shí)施了一系列生態(tài)保護(hù)與恢復(fù)項(xiàng)目，采取自然恢復(fù)、人工修復(fù)、人工促進(jìn)自然恢復(fù)等綜合治理模式。工程實(shí)施后，石羊河流域生態(tài)系統(tǒng)功能總體不斷增強(qiáng)，但局部惡化現(xiàn)象依舊存在，生態(tài)恢復(fù)的壓力依然較大。為協(xié)調(diào)全國(guó)重要生態(tài)區(qū)位“求保護(hù)”與地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)“求發(fā)展”的矛盾，甘肅省于2020年4月印發(fā)通知確定石羊河流域?yàn)闄M向生態(tài)保護(hù)補(bǔ)償試點(diǎn)。目前石羊河流域生態(tài)補(bǔ)償仍以縱向生態(tài)補(bǔ)償為主，政府財(cái)政壓力巨大。因此，亟須建立流域上下游橫向生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，促進(jìn)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

3數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

3. 1數(shù)據(jù)來(lái)源

以2018年為數(shù)據(jù)基年，國(guó)界線、石羊河流域行政界線來(lái)源于國(guó)家測(cè)繪地理信息局標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)網(wǎng)站下載的數(shù)據(jù)；流域數(shù)字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）數(shù)據(jù)主要用于坡長(zhǎng)坡度因子計(jì)算，來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云，空間分辨率為30 m×30 m；歸一化植被指數(shù)（Normalized Difference Vegetation Index，NDVI）數(shù)據(jù)主要用于防風(fēng)固沙服務(wù)實(shí)際風(fēng)蝕計(jì)算及風(fēng)沙擴(kuò)散阻力因子構(gòu)建，來(lái)源于美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局；土地利用類(lèi)型數(shù)據(jù)主要用于水供給服務(wù)與防風(fēng)固沙服務(wù)基礎(chǔ)因子計(jì)算、需水量空間插值以及風(fēng)沙擴(kuò)散阻力因子構(gòu)建，來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心，空間分辨率為1 km×1 km；流域降水量、蒸散量、氣溫、風(fēng)速等氣象數(shù)據(jù)主用于水供給服務(wù)與防風(fēng)固沙服務(wù)基礎(chǔ)因子計(jì)算以及風(fēng)沙擴(kuò)散路徑模擬，來(lái)源于中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)；土壤數(shù)據(jù)主要用于水供給服務(wù)、防風(fēng)固沙服務(wù)基礎(chǔ)因子計(jì)算及風(fēng)沙擴(kuò)散阻力

因子構(gòu)建，來(lái)源于中國(guó)土壤數(shù)據(jù)庫(kù)。

3. 2研究方法

3. 2. 1生態(tài)補(bǔ)償區(qū)域劃分

（1）水供給服務(wù)區(qū)域劃分水供給服務(wù)是以河川徑流為載體，地勢(shì)高低造成了“水往低處流”的自然現(xiàn)象，是水供給服務(wù)空間流動(dòng)的現(xiàn)實(shí)表現(xiàn)[25]。根據(jù)水文學(xué)的河流水文連通性原理，通過(guò)模擬流域徑流分布，作為水供給服務(wù)的流動(dòng)路徑。同時(shí)，根據(jù)流域中“供給區(qū)受償，受益區(qū)補(bǔ)償”的原則，若一個(gè)地區(qū)自身的產(chǎn)水能力就能滿足該地區(qū)的用水需求，即該地區(qū)水資源供大于需，那么多余的水資源就會(huì)“水往低處流”，成為水供給服務(wù)的供給區(qū)。由于其為下游地區(qū)提供服務(wù)，理應(yīng)受到補(bǔ)償。若一個(gè)地區(qū)自身的產(chǎn)水能力不能滿足該地區(qū)的用水需求，即該地區(qū)水資源供小于需，需從水供給服務(wù)流中獲益，那么該地區(qū)即為水供給服務(wù)流的受益區(qū)，應(yīng)向供給區(qū)進(jìn)行補(bǔ)償。因此，采用水資源安全指數(shù)（Freshwater Security Index，F(xiàn)SI）[19]對(duì)流域水供給服務(wù)的供需平衡進(jìn)行評(píng)估，當(dāng)指數(shù)大于零，表示服務(wù)盈余，為流域的受償區(qū)；當(dāng)指數(shù)小于零，表示服務(wù)有限，需從服務(wù)流中獲益，為流域的支付區(qū)。

式中：Wagr表示農(nóng)業(yè)灌溉用水，由耕地面積與每公頃耕地年平均灌溉用水量相乘得到；Wind表示工業(yè)用水，由工業(yè)生產(chǎn)總值與生產(chǎn)每萬(wàn)元GDP所消耗的年平均用水量相乘得到；Wdom表示城鄉(xiāng)居民生活用水，由人口總數(shù)與城鄉(xiāng)居民年平均生活用水量相乘得到；Wliv表示牲畜用水，由牲畜總數(shù)與牲畜年平均飲用水量相乘得到。

（2）防風(fēng)固沙服務(wù)區(qū)域劃分一般認(rèn)為，充足的沙塵源、持續(xù)的強(qiáng)風(fēng)是沙塵暴發(fā)生的必備條件[27]。因此，假設(shè)區(qū)域A在沒(méi)有植被覆蓋的情況下，持續(xù)強(qiáng)風(fēng)并攜帶沙塵向下風(fēng)向區(qū)域流動(dòng)，在接下來(lái)的五天內(nèi)經(jīng)過(guò)并影響區(qū)域B，產(chǎn)生沙塵天氣。那么在實(shí)際有植被的情況下，區(qū)域A通過(guò)植被根系對(duì)沙粒進(jìn)行盤(pán)結(jié)固定并影響周?chē)娘L(fēng)速流場(chǎng)和空氣動(dòng)力特征，防風(fēng)固沙的能力顯著增強(qiáng)，致使下風(fēng)向區(qū)域B的沙塵天氣迅速減少，為區(qū)域B的居民提供沙塵量降低、能見(jiàn)度提高等效益[28]。其中區(qū)域A為下風(fēng)向區(qū)域沙塵天氣的減少做出巨大貢獻(xiàn)，是生態(tài)補(bǔ)償?shù)氖軆攨^(qū)；區(qū)域B享受了上風(fēng)向區(qū)域A提供的防風(fēng)固沙服務(wù)，是生態(tài)補(bǔ)償?shù)闹Ц秴^(qū)。因此，從風(fēng)沙發(fā)展過(guò)程出發(fā)，利用RWEQ模型對(duì)流域土壤風(fēng)蝕情況進(jìn)行評(píng)估，并提取實(shí)際風(fēng)蝕前50%作為流域的風(fēng)沙源。以無(wú)植被狀態(tài)下的潛在風(fēng)蝕與有植被狀態(tài)下的實(shí)際風(fēng)蝕之差作為流域防風(fēng)固沙的固沙量，并提取前60%作為服務(wù)的供給區(qū)，最后利用風(fēng)沙擴(kuò)散模型模擬風(fēng)沙擴(kuò)散路徑，將流動(dòng)路徑所到之處均作為防風(fēng)固沙服務(wù)的受益范圍。

利用風(fēng)沙擴(kuò)散模型，假設(shè)風(fēng)沙在風(fēng)向保持穩(wěn)定的情況下，通過(guò)克服空間阻力進(jìn)行擴(kuò)散[30]，其空間距離的遠(yuǎn)近、地形地勢(shì)的高低、景觀基面的粗糙度對(duì)風(fēng)沙擴(kuò)散具有重要影響。參考最小阻力模型，以土地利用類(lèi)型、植被覆蓋度、DEM、土壤類(lèi)型、土壤有機(jī)質(zhì)作為阻力因子構(gòu)建風(fēng)沙擴(kuò)散阻力面，從而通過(guò)ArcGIS路徑距離模塊識(shí)別防風(fēng)固沙服務(wù)的流動(dòng)路徑。

4結(jié)果分析

4. 1流域生態(tài)補(bǔ)償主要生態(tài)系用服務(wù)識(shí)別

內(nèi)陸河深居內(nèi)陸腹地且遠(yuǎn)離海洋，加之高山峻嶺的阻隔，氣候十分干旱，生態(tài)環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)水的依存度很高。水是綠洲生命之源，沙是綠洲生命終結(jié)，河倚沙而行，沙至河而止，水沙均是內(nèi)陸河流域的命脈。石羊河流域作為典型的內(nèi)陸河流域，起源于祁連山北麓，伴隨著植被的截留攔蓄[37]、土壤的吸收下滲[38]、水的產(chǎn)流匯流[39]，產(chǎn)生了流域物質(zhì)循環(huán)、能量轉(zhuǎn)化、信息傳遞的過(guò)程，形成了完整的水供給生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)流動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，水流動(dòng)到沙漠地區(qū)，滋養(yǎng)植被生長(zhǎng)，植被通過(guò)影響周?chē)娘L(fēng)速流場(chǎng)和空氣動(dòng)力特征以及對(duì)沙粒的盤(pán)結(jié)作用，促進(jìn)了流沙的固定。水沙互動(dòng)顯著減少了風(fēng)蝕的發(fā)生，起到防風(fēng)固沙的作用，為下風(fēng)向區(qū)域的地貌形成、土壤肥力、植被生長(zhǎng)、空氣質(zhì)量、氣候、基礎(chǔ)設(shè)施、人類(lèi)健康和交通產(chǎn)生有益的影響[40]，也為水供給生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定提供了保障?？梢?jiàn)，石羊河流域水與沙通過(guò)植被、土壤相互依托，相互成就，河流在、植被存，植被旺、沙漠止，植被消失、沙漠推進(jìn)，形成流域“山水林田湖草沙”和諧共生機(jī)制。因此，基于石羊河流域“山水林田湖草沙”的和諧共生機(jī)制以及各功能服務(wù)對(duì)流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值的貢獻(xiàn)率[41]，確定石羊河流域的主要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)為水供給服務(wù)和防風(fēng)固沙生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，尋找水沙空間“共生共融”的協(xié)同路徑。4. 2流域生態(tài)補(bǔ)償區(qū)域劃分

2018年石羊河流域水供給服務(wù)的總產(chǎn)水量為2. 39×109m3，分縣區(qū)人均產(chǎn)水量為1 071 m3，呈現(xiàn)出南高北低的空間格局。其中，上游天祝藏族自治縣、屬肅南裕固族自治縣管轄地區(qū)以及古浪縣南部地區(qū)位于祁連山北麓，降水多，森林覆蓋率較高，產(chǎn)水能力較強(qiáng)。地處下游的古浪縣北部、涼州區(qū)、金川區(qū)、永昌縣以及民勤地區(qū)則是流域產(chǎn)水的低值區(qū)，該區(qū)域主要為荒漠景觀，降水少，蒸發(fā)強(qiáng)，產(chǎn)水能力低。石羊河流域2018年的總需水量為2. 04×109m3，分縣區(qū)人均需水量為914. 18 m3，呈現(xiàn)出“T”字形的空間分布格局。其中，需水量較多的區(qū)域集中在古浪縣、涼州區(qū)、民勤綠洲區(qū)以及金川區(qū)、永昌縣的農(nóng)田和城鎮(zhèn)區(qū)域，農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)用水和城鄉(xiāng)生活用水較多。需水量較少的地區(qū)主要集中在流域南部地區(qū)和流域北部的外圍區(qū)域，人口分布稀少，用水類(lèi)型主要為生態(tài)用水，需水量小?？傮w來(lái)看，石羊河流域人均需水量相對(duì)小于人均產(chǎn)水量，但考慮石羊河流域較強(qiáng)的蒸散力，人們實(shí)際獲得的人均水供給量遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了人均需水量。

通過(guò)對(duì)水供給服務(wù)流動(dòng)路徑的模擬，可得到石羊河流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的流向以及路徑分布。其流動(dòng)路徑主要沿河流由南向北在涼州區(qū)和民勤縣交界處匯集，流入民勤腹地后消失。2018年石羊河流域水資源安全指數(shù)取值范圍在-5～2之間（如圖3），用水安全指數(shù)約為-0. 124，說(shuō)明石羊河流域的產(chǎn)水能力已難以滿足人們生產(chǎn)生活的用水需求。為了更加清晰地表達(dá)其用水供需矛盾的空間分布，將水資源安全指數(shù)劃分為4類(lèi)，分別為FSI<-1、-1≤FSI≤0、01。根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型來(lái)看，流域的農(nóng)田和城鎮(zhèn)生態(tài)系統(tǒng)水資源安全指數(shù)低于-1，自身的產(chǎn)水能力難以滿足其用水需求，需要從水供給服務(wù)流的獲益，是生態(tài)補(bǔ)償?shù)闹匾獏^(qū)域；此外，流域大范圍的荒漠地區(qū)也屬于用水安全指數(shù)低于0的缺水地區(qū)，產(chǎn)水能力低，用水需求也低，分布在流域外圍，很難從水供給服務(wù)流中獲益。根據(jù)水供給服務(wù)供需平衡特征，將自身產(chǎn)水能力不能滿足其用水需求，需要從水供給服務(wù)流中獲益的區(qū)域作為生態(tài)補(bǔ)償?shù)闹Ц秴^(qū)，主要分布在流域中下游涼州區(qū)、金昌縣、金川區(qū)、民勤縣，占流域總面積的81. 83%；將自身產(chǎn)水能力能夠滿足其用水需求，并能夠?yàn)橹Ц秴^(qū)提供水供給服務(wù)的區(qū)域作為生態(tài)補(bǔ)償?shù)氖軆攨^(qū)，占流域總面積的18. 17%，主要分布在流域上游天祝藏族自治縣的大部分區(qū)域以及古浪縣、屬肅南裕固族自治縣管轄地區(qū)的部分區(qū)域。

石羊河流域2018年防風(fēng)固沙服務(wù)實(shí)際風(fēng)蝕量為 3. 76×107t；在沒(méi)有植被的假設(shè)情況下，潛在的風(fēng)蝕量為3. 93×107t；生態(tài)系統(tǒng)減少的風(fēng)蝕量（石羊河流域生態(tài)系統(tǒng)固沙量）約為1. 69×107t，為潛在風(fēng)蝕量的4. 29%，主要分布在流域下游民勤縣以及上游古浪縣北部等部分區(qū)域（如圖3），表明該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的防風(fēng)固沙能力對(duì)減少土壤風(fēng)蝕起著重要作用。雖然流域下游春季仍有沙塵暴，對(duì)流域中上游產(chǎn)生較大的影響，但不可否認(rèn)的是，如果流域下游沒(méi)有進(jìn)行防風(fēng)固沙生態(tài)建設(shè)，風(fēng)蝕造成的沙塵暴將會(huì)更加嚴(yán)重。因此，論文將土壤實(shí)際風(fēng)蝕量的前50%作為石羊河流域的風(fēng)沙源，以春季風(fēng)向作為生態(tài)系統(tǒng)防風(fēng)固沙服務(wù)流的主要方向。通過(guò)風(fēng)沙擴(kuò)散模型測(cè)得并篩選出石羊河流域風(fēng)沙擴(kuò)散路徑有20條，其流動(dòng)路徑大部分從流域北部向東部、東南和西南擴(kuò)散，主要集中于由西北向東南（民勤縣到?jīng)鲋輩^(qū)、古浪縣）的流向。根據(jù)石羊河流域風(fēng)沙源和風(fēng)沙擴(kuò)散路徑，結(jié)合防風(fēng)固沙服務(wù)的分布情況，確定流域下游民勤縣為流域防風(fēng)固沙的前沿陣地，并提取防風(fēng)固沙量前60%作為防風(fēng)固沙生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的提供區(qū)，即生態(tài)補(bǔ)償?shù)氖軆攨^(qū)，主要為流域下游民勤縣以及古浪縣北部區(qū)域，占流域總面積的14. 52%；流域下風(fēng)向區(qū)域涼州區(qū)、金川區(qū)、永昌縣、屬肅南裕固族自治縣管轄地區(qū)、天祝藏族自治縣以及古浪縣南部區(qū)域?yàn)榉里L(fēng)固沙服務(wù)的受益區(qū)，即生態(tài)補(bǔ)償?shù)闹Ц秴^(qū)，占流域總面積的85. 48%。

4. 3流域生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)確定

合理的生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)對(duì)上游流域的保護(hù)至關(guān)重要，尤其是在流域上下游矛盾較難解決的區(qū)域。通過(guò)水供給服務(wù)的供需平衡狀況分析，石羊河流域的產(chǎn)水主要集中在流域南部山區(qū)，用水量主要集中在流域山前地區(qū)以及中部、北部綠洲平原區(qū)，供需空間極度不匹配。根據(jù)“地市為主、多方籌措；責(zé)任共擔(dān)、區(qū)別對(duì)待”的生態(tài)補(bǔ)償原則，通過(guò)水供給服務(wù)功能價(jià)值量計(jì)算，石羊河流域水供給服務(wù)的總價(jià)值量約4. 3億元，生態(tài)補(bǔ)償受償區(qū)天祝藏族自治縣應(yīng)得到補(bǔ)償資金額約1. 25億元，古浪縣應(yīng)得到補(bǔ)償資金約0. 18億元，屬肅南裕固族自治縣管轄地區(qū)應(yīng)得到補(bǔ)償資金約2 303元；生態(tài)補(bǔ)償支付區(qū)涼州區(qū)應(yīng)支付約0. 51億元，民勤縣應(yīng)支付約0. 73億元，永昌縣應(yīng)支付約0. 3億元，金川區(qū)應(yīng)支付約0. 15億元。

通過(guò)防風(fēng)固沙服務(wù)功能價(jià)值量計(jì)算，防風(fēng)固沙生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值為5. 59億元，主要集中分布于流域北部民勤縣，該補(bǔ)償金應(yīng)由受益區(qū)涼州區(qū)、古浪縣、金川區(qū)、永昌縣、天祝藏族自治縣、屬肅南裕固族自治縣管轄地區(qū)等6個(gè)縣區(qū)按降塵分擔(dān)比例共同承擔(dān)。其中生態(tài)補(bǔ)償受償區(qū)民勤縣應(yīng)受到約4. 35億元的補(bǔ)償資金，生態(tài)補(bǔ)償支付區(qū)古浪縣應(yīng)支付約0. 86億元，涼州區(qū)應(yīng)支付約1. 17億元，天祝藏族自治縣應(yīng)支付約0. 08億元，金川區(qū)應(yīng)支付約0. 47億元，永昌縣應(yīng)支付約0. 36億元，屬肅南裕固族自治縣管轄地區(qū)應(yīng)支付約43 519元。

綜合兩種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)支付與受償金額，石羊河流域生態(tài)補(bǔ)償總額度為9. 89億元，其中水供給服務(wù)每公頃應(yīng)受償/支付357. 39元，防風(fēng)固沙服務(wù)每公頃應(yīng)受償/支付943. 67元。流域北部民勤縣應(yīng)得到3. 62億元的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)補(bǔ)償金額；流域中部涼州區(qū)應(yīng)支付1. 68億元、金川區(qū)應(yīng)支付0. 62億元、永昌縣應(yīng)支付0. 66億元的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)補(bǔ)償金額；流域南部天祝藏族自治縣應(yīng)得到1. 17億元、屬肅南裕固族自治縣管轄地區(qū)應(yīng)支付41 216元、古浪縣應(yīng)支付0. 68億元的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)補(bǔ)償金額。

5結(jié)論與討論

5. 1結(jié)論

文章以我國(guó)西北干旱區(qū)典型流域——石羊河流域?yàn)槔?，文章首先識(shí)別了流域生態(tài)補(bǔ)償主要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，基于供需平衡模型和風(fēng)沙擴(kuò)散模型分別模擬了兩種服務(wù)的流動(dòng)路徑，確定了流域生態(tài)補(bǔ)償?shù)氖軆攨^(qū)與支付區(qū)，并利用InVEST模型和RWEQ模型分別評(píng)估了水供給服務(wù)流和防風(fēng)固沙服務(wù)流的流量，確定了生態(tài)補(bǔ)償?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，為構(gòu)建石羊河流域上下游雙向生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。主要結(jié)論如下：

（1）石羊河流域生態(tài)補(bǔ)償主要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)具有明顯的空間異位現(xiàn)象，2018年水供給服務(wù)總產(chǎn)水量為2. 39×109m3，集中分布在流域南部天祝藏族自治縣、古浪縣、屬肅南裕固族自治縣管轄地區(qū)；2018年防風(fēng)固沙服務(wù)總固沙量為1. 69×107t，集中分布在流域下游民勤縣以及上游古浪縣北部等部分區(qū)域。

（2）石羊河流域兩種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)生態(tài)補(bǔ)償受償區(qū)與支付區(qū)交錯(cuò)復(fù)雜，水供給服務(wù)的受償區(qū)為流域上游的天祝藏族自治縣、古浪縣和屬肅南裕固族自治縣管轄地區(qū)，同時(shí)也是防風(fēng)固沙服務(wù)的支付區(qū)；防風(fēng)固沙服務(wù)的受償區(qū)為流域下游的民勤縣，同時(shí)也是水供給服務(wù)的支付區(qū)；而流域中游的涼州區(qū)、金川區(qū)、永昌縣即為水供給服務(wù)的支付區(qū)，又為防風(fēng)固沙服務(wù)的支付區(qū)。

（3）根據(jù)水供給服務(wù)的防風(fēng)固沙生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值量計(jì)算，石羊河流域生態(tài)補(bǔ)償總額度為9. 89億元，其中水供給服務(wù)每公頃應(yīng)受償/支付357. 39元，防風(fēng)固沙服務(wù)每公頃應(yīng)受償/支付943. 67元。

5. 2討論

石羊河流域作為典型的干旱區(qū)內(nèi)陸河流域，森林、草原等生態(tài)系統(tǒng)與荒漠生態(tài)系統(tǒng)交錯(cuò)分布，較為敏感脆弱。與外流河流域相比，石羊河流域生態(tài)補(bǔ)償表現(xiàn)出明顯的區(qū)域特色，主要有以下幾個(gè)明顯特征：①區(qū)別于外流河流域一般上游為生態(tài)功能區(qū)，下游為生態(tài)受益區(qū)特征[42]，石羊河流域上游涵養(yǎng)水源，下游防風(fēng)固沙，均是流域生態(tài)保護(hù)的重點(diǎn)功能區(qū)，其提供的服務(wù)也都是生態(tài)補(bǔ)償?shù)闹饕鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)；②區(qū)別于外流河流域下游向上游支付的單向生態(tài)補(bǔ)償特征[43]，石羊河流域水供給服務(wù)生態(tài)補(bǔ)償是下游向上游支付，防風(fēng)固沙服務(wù)生態(tài)補(bǔ)償是上游向下游支付，為雙向生態(tài)補(bǔ)償；③由于石羊河流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)水平低于外流河流域，其生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)也相對(duì)較低，但與流域較差的經(jīng)濟(jì)發(fā)展相匹配。

該文探索性地提出了基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)流的流域生態(tài)補(bǔ)償研究框架，實(shí)現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供受區(qū)范圍精準(zhǔn)界定和生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)計(jì)算，將保護(hù)者與受益者的責(zé)任與義務(wù)精確到每一塊土地上，可根據(jù)權(quán)屬性質(zhì)確定相關(guān)受償、支付主體以及應(yīng)得到的、應(yīng)支付的標(biāo)準(zhǔn)。未來(lái)政府應(yīng)構(gòu)建流域生態(tài)補(bǔ)償保護(hù)者、受益者溝通協(xié)調(diào)平臺(tái)，根據(jù)確定的受償、支付主體與受償、支付的標(biāo)準(zhǔn)引導(dǎo)社會(huì)參與；企業(yè)為利用自然資源和使用超額環(huán)境權(quán)付費(fèi)，并履行相應(yīng)的社會(huì)責(zé)任；相關(guān)受益?zhèn)€人也應(yīng)支付生態(tài)補(bǔ)償費(fèi)用、承擔(dān)義務(wù)。政府、企業(yè)與社會(huì)公眾相互協(xié)作，創(chuàng)新多元化生態(tài)補(bǔ)償方式，促進(jìn)政府引導(dǎo)、市場(chǎng)化運(yùn)作相結(jié)合的多元生態(tài)補(bǔ)償體系構(gòu)建目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，為構(gòu)建“山水林田湖草沙”和諧共生的流域上下游雙向生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制奠定基礎(chǔ)，為其他內(nèi)陸河流域生態(tài)補(bǔ)償提供借鑒。

研究過(guò)程中，文章也存在一定局限性。如論文只量化了流域生態(tài)補(bǔ)償主要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，水源涵養(yǎng)、水土保持、固碳釋氧、調(diào)節(jié)氣候等對(duì)流域也較為重要的服務(wù)并未考慮，導(dǎo)致生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)低于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的實(shí)際價(jià)值。此外，論文重點(diǎn)在于構(gòu)建基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)流視角探討流域生態(tài)補(bǔ)償?shù)乃悸房蚣?，其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)流的測(cè)算方法較為簡(jiǎn)單，不能準(zhǔn)確量化服務(wù)流的流向、流動(dòng)路徑以及流量。因此，未來(lái)的研究應(yīng)全面考慮流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的多樣性，加強(qiáng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)流的精準(zhǔn)量化，同時(shí)盡可能地全面兼顧與人類(lèi)福祉相關(guān)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素，為流域生態(tài)補(bǔ)償實(shí)施與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展提供切實(shí)可行的科學(xué)依據(jù)。

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Regional division and standard accounting of ecological compensation from the perspective of ecosystem service flow： a case study of Shiyang River Basin

LIU Chunfang1，2，WANG Jiaxue1，2，XU Xiaoyu1，2

（1. School of Social Development and Public Administration，Northwest Normal University，Lanzhou Gansu 730070，China；2. Research Center of Land Use and Comprehensive Improvement Engineering of Gansu Province，Lanzhou Gansu 730070，China）

AbstractDetermining compensation boundaries and clarifying compensation standards are the key to the scientific implementation of ecological compensation in river basins. Ecosystem service flow has become a new entry point for the ecological compensation research be？ cause it can accurately interpret the upstream and downstream ecosystem service linkages in river basins，accurately define the scope of the ecosystem service supply and reception areas，and objectively calculate the ecosystem service compensation standards. Taking the Shi？ yang River Basin as an example，and based on the multi？source data such as land cover，meteorological observations and statistical year？ books in the river basin in 2018，this study used the supply？demand balance model and the wind？sand diffusion model to simulate the flow characteristics of the main ecosystem services in the river basin，and determined the compensation area，the scope of the payment area and the compensation standards accordingly. The results showed that：①The ecosystem services provided by the Shiyang River Basin were mainly water supply services，and wind？breaking and sand？fixing services，which generally presented a distribution pattern of？water supply upstream and wind？proofing and sand？fixing downstream？；②The comprehensive compensation areas for ecological compensation in the Shiyang River Basin were distributed in Tianzhu Tibetan Autonomous County in the upper reaches of the basin and Minqin County in the lower reaches，and the comprehensive payment areas were distributed in counties（districts）in the middle and upper reaches of the basin；③The ecological compensation totaled 989 million yuan in the Shiyang River Basin，of which 357.39 yuan should be compensat？ ed/paid per hectare for water supply services，and 943.67 yuan should be compensated/paid per hectare for windbreak and sand fixation services. Areas with high value compensation were mainly concentrated in Minqin County in the lower reaches of the basin，and areas with high value payment were mainly concentrated in Liangzhou District in the middle reaches of the basin.

Key wordsecological compensation；ecosystem service flow；regional division；standard accounting

（責(zé)任編輯：張士秋）