洞庭湖濕地生物多樣性保護的價值評估

劉惠良，劉紅峰

（1.中南林業(yè)科技大學 商學院，湖南 長沙 410004；2.湖南科技大學 湖南創(chuàng)新發(fā)展研究院，湖南 湘潭 411100）

2014年國務院批復《洞庭湖生態(tài)經濟區(qū)規(guī)劃》，洞庭湖生態(tài)經濟圈上升為國家區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略，洞庭湖生物資源豐富，對洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性資源價值研究與保護具有十分重要的意義[1]。洞庭湖水體容量為167 億m3，年徑流量為3 126 億m3。洞庭湖濕地生物多樣性情況統(tǒng)計有植物170 科637 屬1 428 種、魚類11 目22 科119 種、鳥類16 目43 科216 種、哺乳動物8 目13 科22 種、兩棲爬行類動物27 種。因此，保護和可持續(xù)利用洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)對于保障區(qū)域經濟社會穩(wěn)健發(fā)展、改善洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境具有重要意義。

在洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)的保護和可持續(xù)開發(fā)的問題上，由于種種歷史原因，缺乏科學的規(guī)劃和管理，存在著很多問題，主要是整體環(huán)境污染形勢一直處于緊張狀態(tài)、湖區(qū)的城鎮(zhèn)化和工業(yè)化程度不斷提高加大了對濕地生態(tài)系統(tǒng)的侵蝕；湖區(qū)自然生態(tài)系統(tǒng)的惡化導致珍稀生物瀕臨滅絕；淡水魚種類和數量資源衰退；大規(guī)模水利建設導致濕地面積不斷縮??；調蓄洪水降低導致洪水威脅沒有解除、缺水矛盾也日趨嚴重等?？茖W研究表明，地球上生態(tài)系統(tǒng)被人為破壞后很難恢復，即使是經過科學的方法進行修復或通過生態(tài)系統(tǒng)自循環(huán)系統(tǒng)進行恢復，也要付出沉重代價[2]。歷史上生態(tài)事件殃及子孫后代的事件屢見不鮮。洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)也不例外，目前洞庭湖濕地的脆弱性加劇了自然災害的發(fā)生頻率和嚴重程度、危及到湖區(qū)經濟社會發(fā)。因此，遏制洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)的惡化趨勢、保護洞庭湖濕地有限資源、制止目前普遍存在的掠奪性開發(fā)濕地資源的行為、使其得到永續(xù)利用是當務之急。

國內外對濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性研究近年來成為熱點，聚焦在靜態(tài)和動態(tài)兩個層面，靜態(tài)研究濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性價值的方法是定量測算保護濕地帶來的經濟效益在研究區(qū)域中GDP 產出中的所占比例的經濟社會價值[3-4]；動態(tài)研究濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性價值集中在測量區(qū)域的土地利用變遷演化與生物多樣性變遷演化過程中計量經濟效益，動態(tài)地認識濕地生態(tài)系統(tǒng)保護和可持續(xù)利用的價值[5-6]。鑒于洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的重要生態(tài)作用，學術界針對洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性服務的研究成果眾多，主要集中在3 個方面，即洞庭湖濕地受三峽大壩運行對生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性價值影響、整體環(huán)境污染對濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性價值影響、濕地類型變遷和濕地面積變遷對生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性價值影響、濕地生態(tài)系統(tǒng)土壤碳氮含量及排放對生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性價值影響[7-9]、濕地生態(tài)系統(tǒng)在調節(jié)區(qū)域水資源平衡、調節(jié)氣候環(huán)境、提供食物藥物資源、提供生物棲息對生物多樣性價值影響等方面的研究[10-12]。但是，在測量洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性對湖區(qū)及湖南省經濟社會發(fā)展的價值計算上受多種因素牽制明顯低估，與實際情況不符，不利于洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性保護和湖區(qū)經濟社會的穩(wěn)健發(fā)展[13-14]。這些對生物多樣性保護價值評估的研究集中在對洞庭湖生態(tài)系統(tǒng)服務的價值評價，非貨幣化的評價主要評價單一種類的服務，沒有考慮自然資源稀缺性的不斷增大，因而洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性價值的邊際價格不斷提升的變遷，因此對動態(tài)遞進的因素考慮不周全、對價值動態(tài)變幅把握不及時的問題。本文應用的Hoel 和Sterner 的研究模型，將全面評估多重因素共同影響下的生物多樣性保護價值變化情況，在注重經濟價值的測算的同時探尋其交互作用機理，從而為洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)保護和價值的認識提供有益參考和借鑒[15]。

1 研究區(qū)域與數據概況

洞庭湖濕地（111°40′～113°10′E，28°30′～30°20′N）地處長江中下游荊江南岸，位于湖南省東北部。洞庭湖在湖南省涉及4 個市域范圍，即長沙市的望城區(qū)，還有岳陽市、常德市和益陽市，是世界重要的濕地資源，更是我國極其重要的自然生態(tài)系統(tǒng)和自然資源庫，具有提供食物藥物、控制土壤侵蝕、降解污染與凈化水質、調節(jié)氣候與涵養(yǎng)水源、調蓄洪水與促游造陸、維護生物多樣性、教育科研與文化旅游、美學信仰等多種生態(tài)系統(tǒng)功能。

1.1 洞庭湖濕地生物多樣性保護狀況

學術界把濕地生物多樣性分為4 個方面的內容，即遺傳多樣性、物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性和景觀多樣，景觀多樣性是其他3 個生物多樣性的基礎，制約著生物多樣性的演化和變遷，對洞庭湖南濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性變化起著決定性影響。但是，不構成了其它層次生物多樣性的背景。研究表明，洞庭湖濕地濕地生態(tài)系統(tǒng)的景觀多樣性指數自1978年開始按-0.87%的年速率不斷下降。

國家十分重視洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的保護，相繼出臺了法規(guī)政策扼制洞庭湖濕地面積萎縮，服務價值下降的問題，為了加強保護力度，把長江經濟帶、長江中下游、洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的保護恢復提高到了國家層面來實施，因此，洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性功能和價值也隨著濕地面積的不斷恢復、生物多樣性服務功能也得到逐漸提高。本研究根據該領域學者的研究成果，選取洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性價值的gE 為-0.87%，在計量模型中對于gE 的取值按照不變和以0.5% 的速率來假設，從而研究洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性保護功能在分為3 個不同的價值變化趨勢即不斷下降、保持不變和不斷增長發(fā)展的情況[16]。

1.2 洞庭湖區(qū)人均消費水平狀況

1978—2019 年洞庭湖區(qū)人均消費水平不斷提高，40 多年間長期快速增長。本研究根據相關統(tǒng)計年鑒計算出洞庭湖區(qū)人均消費水平在研究的41年間，每年約以平均14.63%的速率增長（根據《1978—2019 湖南省統(tǒng)計年鑒》及常德市、岳陽市、益陽市、長沙望城區(qū)的歷年統(tǒng)計資料計算）。與湖南省多年來GDP 平均增長率基本一致，考慮我國GDP 的基數已成為世界第二大經濟體，我國經濟增長進入到高質量發(fā)展階段與中高速增長時期，我國適時調整了經濟發(fā)展目標，再加之洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)的恢復性保護與未來洞庭湖區(qū)經濟發(fā)展協(xié)調性需求，本研究中將未來洞庭湖區(qū)人均消費CPI 增長率gc 值設定為9%的年平均漲幅進行測算。

1.3 洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)服務生物多樣性保護功能人均支付意愿

洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性價值定性的描述有保護土壤、提供食物藥物、調節(jié)氣候洪水、涵養(yǎng)水源水質、教育科研、文化旅游、價值信仰等諸多方面發(fā)揮重要作用[17]。但是，濕地生態(tài)系統(tǒng)服務生物多樣性價值評價和測量在于半公共物品屬性在定價機制、交易機制上都沒有成熟的市場體系，學術界在研究人們對保護生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性交易中的支付意愿和實施支付行為過程所產生的價值時，往往比較復雜。本研究采用文子健等[18]2020年的研究成果作為測量基礎，該研究運用的條件價值法（CVM）得出的支付意愿為E（WTP）=114.35 元（人·a-1）。該區(qū)域平均支付意愿比率是84.7%，選取中位值114.35 元（人·a-1）作為測量起點，提示未來100 a 以此價格為基礎的貼現率和邊際價格r變化作用下的巨大經濟價值，為洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性保護和價值發(fā)揮提供理論依據，為洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)保護決策的緊迫性提供現實建議。

2 研究方法

運用Hoel 與Sterner 的經濟模型進行研究，Hoel 與Sterner 的經濟模型總結了大量生態(tài)環(huán)境成本利益分析，強化了對人類生存環(huán)境的生態(tài)資源不斷稀缺因素的邊際價格演化的考慮，突破了傳統(tǒng)貼現率的制約，綜合考慮了在關鍵性技術參數上對模型的影響[19]。因此，模型得到了學術界的認可，廣泛運用于全球氣候變化的決策當中[20]。當然，很多學者還運用該模型研究不可再生資源利用[21]、交通運輸生態(tài)環(huán)境[22]、濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性保護[23]等領域的評估和測算分析。

貼現率和服務的邊際價格變化是Hoel 和Sterner 提出的經濟模型中兩個直接影響評價和測算的重要因素。貼現率從價值倫理上也涉及社會福祉和代際公平問題，貼現率的取值范圍明顯影響著測算結果，研究中跨時期的歷史序列分析從經濟發(fā)展的合理性邏輯構建上，包涵人們盡早提高生活福祉社會時間偏好，選擇資金投入價值向度和資金機會成本。用目標函數W 來衡量一定時期內人類從消費中獲得的總福祉大小，列式為：

式中：U為效用函數、U(C)表示人類從消費中獲得的福祉；C(t)表示在t 時刻的消費；ρ人們代際消費的時間偏好率，分為ρ＞0、ρ＝0、ρ＜0三種情況，大于0，當代人偏好提高福祉，越接近于0，代際越公平，小于0，意味著當代人犧牲福祉。但是，人類都有提前消費提高福祉的偏好，ρ＞0處于常態(tài)，但是也不可高估，過于高估會破壞生態(tài)環(huán)境，所以，研究中考慮到我國經濟社會發(fā)展的消費時間偏好性，同時也兼顧生態(tài)價值福祉的代際公平。將ρ的取值為0.01[24]，得出表達式為：

式中：α是效用函數的曲率，稱之為邊際效用彈性、也稱為不公平厭惡系數。U(C)表達了單位收入轄地效用隨著人們消費增長而縮小，也就是說，當代人消費權重越高則α值越大。對目標函數兩端對時間微分，得出傳統(tǒng)貼現率為：

傳統(tǒng)貼現第r(t)為稱為拉姆齊貼現率，人均消費增長率為gc，人類消費水平不斷提高推動社會的經濟增長。研究中學者們認為由于人類的消費增長過份依賴于自然資源消耗和生態(tài)環(huán)境破壞，會造成自然資源、生態(tài)環(huán)境的稀缺性不斷增大，導致依賴于自然資源與生態(tài)環(huán)境的生產部門的供給能力有限和供給價格提高阻滯經濟增長和社會發(fā)展，甚至出現經濟不增長和倒退，因此，在研究洞庭湖跨時期歷史序列的生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性服務價值測量時，要對一般消費產品(C)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)服務(E)進行分開進行評估研究。在Hoel和Sterner 的經濟模型分析中，人類經濟社會的福祉從一般消費產品和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)服務消費中獲得。我們把前文中的（1）式目標函數和（2）式效用函數結合，推導出下列表達式：

式中：σ是替代彈性，表示出在洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性服務價格提高1%，用于人類的消費價值減少σ%的兩者之間，即一般消費產品與生態(tài)系統(tǒng)服務之間的可替代程度。式中γ是當前(t=0)人類經濟社會從生態(tài)系統(tǒng)服務中獲得的福祉份額，在有γ*參數的前提下，存在以下表達式：

上式表達出：它隨著經濟社會的一般消費產品C和生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性服務消費E的交替演化，人類在不同的歷史時期報獲得的相應經濟效益數值。把（4）～（6）式結合，得出了洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的跨時期服務價值貼現率，表達式如下：

上式中突出了洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性服務價值變化率gE，解釋為在洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性服務中由于人類的消費偏好于當下的福祉，而導致生態(tài)環(huán)境資源、自然資源被過度消費，出現代際不公平，引進生態(tài)環(huán)境資源與自然資源的稀缺性而價格大幅度增長帶來的洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性服務的邊際價格的演化從而影響著服務的價值。該表達式對于傳統(tǒng)靜態(tài)的濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性服務價值評估結果進行了優(yōu)化和完善，也證明了傳統(tǒng)的貼現率的不準確與不可靠。引入gE的升級為對跨時期歷史序列的洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性服務價值測量時，即對濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性服務的未來價值進行貼現評估，同時對濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性服務的未來價值的邊際價格演化通過折現成現實價格測算。其真實價格計算式表達為：

式中：V0為服務的當前價格，p為價格變化速率，其對p的計算公式為：

式中：效用函數對E 和C 的偏導數分別表示為UE、UC。把（7）和（9）兩表達式結合起來，得出貼現率和邊際價格變化綜合式：

推導出洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性跨時期服務價值表達式：

3 結果和分析

3.1 洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性保護價值模型的參數分析

依據上述推導，考慮經濟高質量增長和進入新常態(tài)，設定洞庭湖區(qū)人均消費水平增長速度為9%，洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性保護功能發(fā)展速度為-0.87%，收入邊際效用彈性α值設定為1，替代彈性σ值設定為0.5，設定洞庭湖區(qū)人們的福祉份額初值γ值設定為5%，得出模擬的一般消費品C和生態(tài)消費E的歷史序列演化速度下對應的貼現率和邊際價格的變遷，參數變遷情況如圖1所示。

由圖1可知，在預定的邊際效用彈性和替代彈性下拉姆齊貼現率是0.099 的常數，按照傳統(tǒng)的測量模型計算出的貼現率從 0.094 8 變遷到 0.173 9，表面看來傳統(tǒng)的貼現率大于拉姆齊貼現率，但是被洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性服務價值15%的邊際價格演化效應抵消了，傳統(tǒng)的貼現率成為了從原來-0.055 2 變遷到0.016 9。對比發(fā)現，傳統(tǒng)模型評估洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性保護價值的貼現率值產生的綜合效應值遠低于將生態(tài)系統(tǒng)服務的邊際價格變化納入跨時期的價值評估時的拉姆齊貼現率值。

圖1 參數變遷Fig.1 Parameter changes

3.2 洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)服務的生物多樣性保護價值評估

對洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性服務保護價值評估時，兩種貼現方法下得出的生物多樣性服務保護的價值曲線（圖2），真實地反映了洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性服務保護價值的演化。

圖2 2 種貼現方法的洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性服務價值Fig.2 Biodiversity service value of Dongting lake wetland ecosystem based on two discount methods

模擬研究結果得出，Vr 是運用傳統(tǒng)貼現方法分析得出的價值曲線，顯示出洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性服務保護價值呈不斷下降變遷演化，在分析的未來100 a 的價值總量僅為人均1 287.2元；V 是運用動態(tài)模型分析得出的價值曲線，分析中考慮洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性服務保護價值的邊際價格和貼現率綜合影響的演化過程。運用動態(tài)模型得出的V 價值曲線先上升，解釋了洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性初期服務相對價格變遷的經濟效用更突出；接著下降，解釋了隨著貼現率增加，邊際價格變遷效用作用減?。蛔罱K價值曲線在逐漸下降后走向平穩(wěn)，說明洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性服務價值保護與經濟增長之間逐漸走向均衡。洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性服務價值從起初的114.35 元（人·a-1）逐漸增大到40 a 后的最大值410.00 元（人·a-1），變遷到最高點后下降到128.06 元（人·a-1）后走向平穩(wěn)，其總量為人均21 457.8 元。

本研究發(fā)現,動態(tài)模型測量的洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性服務保護價值的總量相比傳統(tǒng)模型而言增加了16.68 倍，提示出洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性服務保護價值的潛力巨大。證明了洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性服務保護服務價值的稀缺性進一步增大，邊際價格將大幅攀升，從而有力證明了國家對于洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)保護決策的正確性，也有力解釋了湖南省高質量經濟增長對洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性服務價值的依存度在不斷提高，也有力證明了人們生產生活對高質量生態(tài)環(huán)境的要求不斷提高。因此，我們應該盡早對洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性進行保護、恢復性治理，這樣可以減少保護和治理的成本。如果等到峰值后再進行保護，將付出沉重治理代價，甚至無法彌補。

3.3 洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性服務價值的收入邊際效用彈性及替代彈性分析

動態(tài)模型中的貼現率和邊際價格，受收入邊際效用彈性、替代彈性這兩個參數的取值影響顯著，同時影響到洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性服務保護價值的評估和測算值。學術界對這兩個參數的取值有一定的爭議，主要是因為涉及到模型計算時的歷史時間序列問題，本研究中初始取值是收入邊際效用彈性分別取值α=1.2、α=1.6 和α=2.1；學界普遍認為生態(tài)系統(tǒng)服務的產品與一般消費產品之間可替代性并不強，對于替代彈性σ而言，生態(tài)系統(tǒng)服務的替代彈性對于低收入人群這種替代性往往較小、對于高收入人群可能較大，存在取值上較大的不確定性。本研究從0.1～0.9的范圍來探討替代彈性變遷對貼現率和邊際價格演化的影響。

從表1可以看出，貼現率隨替代彈性的增大而減小、隨收入邊際效用彈性的增大而增大，邊際價格變化隨替代彈性的增大顯著減小，并且只受替代彈性影響。相應地，貼現率與邊際價格變化的綜合效應隨各參數的增大而增大。參數的變化結果對管理決策、政策制定具有參考意義。如今人們的人均消費水平越高，生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性服務保護價值測量時設定的收入邊際效用彈性增大，相應的權重就高，不利于生態(tài)環(huán)境治理；這種情況下，人們因為洞庭湖生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性服務功能的喪失，會努力尋找替代消費品，因而對保護與治理變得更加消極。

表1 收入邊際效用彈性和替代彈性變化對參數的影響Table 1 Impact of marginal utility elasticity and substitution elasticity on parameters

4 結論與討論

4.1 結 論

1）洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性保護價值的未來發(fā)展狀況異常復雜和不確定，濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性服務保護價值曲線的波動幅度將逐漸降低并維持在較低水平，最終平穩(wěn)。因為隨著洞庭湖濕地生態(tài)生物多樣性服務保護價值的提升促進了保護決策的實施，保護功能和效用的發(fā)展速度將會越來越強。盡快對洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性進行保護和恢復性治理將扭轉其服務價值不斷下降的局面，同時也將扭轉生物多樣性被破壞需要社會承擔更多經濟補償支付的局面，這樣，在保障洞庭湖區(qū)、湖南省經濟社會高質量發(fā)展的同時，更好地促進了洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的永續(xù)利用。

2）Hoel 和Sterner 經濟模型的運用中貼現率和邊際價格變遷是對洞庭湖生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性服務價值測量的核心參數，對于這兩個參數值的設定是十分重要的。本研究過程既采用眾多學者的研究成果進行參考，同時也結合洞庭湖區(qū)歷年的統(tǒng)計資料的數據進行計算得出的取值。在考慮到經濟高質量發(fā)展和新常態(tài)的基礎上將以往的經濟增長與目前的經濟增長兩相兼顧，存在難以精準會影響測算結果的情況，因此作了對比分析。結論肯定了該模型的準確性和可操作性，同時也證明了該模型運用于洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性服務保護價值以外的其他區(qū)域的普遍意義。因此，本研究對未來洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性服務保護價值的預測分析、演化趨勢、發(fā)展軌跡和發(fā)展路徑的計量判斷對經濟社會的決策具有現實參考價值。

4.2 討 論

對洞庭湖生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性服務保護價值的研究，基礎條件是建立在4 個生物多樣性的景觀多樣性層面上來分析，可能存在一定的不可靠性，然而就其潛在的變化趨勢而言現實可行。當然，不同的生物多樣性層面的演化不同，評價方法與評價指標不同，測量出的結果也不盡相同，因此，本研究將有助于選擇恰當的生物多樣性層面來進一步提高價值評估結果的準確性。人類福祉份額中生態(tài)系統(tǒng)服務的生物多樣性保護功能的價值難以量化，參數的初始值存在不完善之處，未來將對該參數進一步深入研究。