基于能值和GEP的徐州市生態(tài)文明核算方法研究

金 丹， 卞正富

（1.中國礦業(yè)大學管理學院， 江蘇 徐州 221116； 2.江蘇省資源環(huán)境信息工程重點實驗室（中國礦業(yè)大學），江蘇 徐州 221116）

基于能值和GEP的徐州市生態(tài)文明核算方法研究

金 丹1， 卞正富2

（1.中國礦業(yè)大學管理學院， 江蘇 徐州 221116； 2.江蘇省資源環(huán)境信息工程重點實驗室（中國礦業(yè)大學），江蘇 徐州 221116）

研究目的：將資源、環(huán)境、生態(tài)納入經(jīng)濟社會發(fā)展水平核算。研究方法：以徐州市為例，運用能值理論與方法，在生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)總值（GEP）框架下，開展生態(tài)文明評估的核算。研究結(jié)果：能值評估將徐州市不同類型產(chǎn)品和服務轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的量綱，并對GEP的生態(tài)供給價值、生態(tài)調(diào)節(jié)價值、生態(tài)文化價值和生態(tài)支持價值4項指標進行了核算，得到能值—貨幣價值（$）。研究結(jié)論：基于能值的GEP相對于傳統(tǒng)單一的GDP指標更為科學、合理，并且能夠?qū)崿F(xiàn)在其他國家或地區(qū)間的比較，是對生態(tài)文明建設評價指標的一次有效嘗試。

土地生態(tài)；GEP；能值；能值—貨幣價值；生態(tài)文明

黨的十八大把生態(tài)文明提高到國家戰(zhàn)略高度，明確提出要把資源、環(huán)境、生態(tài)納入經(jīng)濟社會發(fā)展評價體系。2013年6月28日，在全國組織工作會議上，中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習近平強調(diào)將民生改善、社會進步、生態(tài)效益等指標作為衡量官員能力的重要考核內(nèi)容，“再也不能簡單以國內(nèi)生產(chǎn)總值增長率來論英雄了”。這不僅是黨中央為官員考核注入新內(nèi)涵，更是對地方政府官員執(zhí)政生態(tài)文明建設指明了方向。

如何用科學的核算體系來反映生態(tài)文明建設，成為目前亟待解決的問題。學者們在建立評估指標體系方面開展了積極的探索，如通過構(gòu)建包括生態(tài)經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境、生態(tài)文化和生態(tài)制度4個準則層、37項具體指標的經(jīng)濟發(fā)達城市生態(tài)文明建設評價指標體系，對北京、上海、廣州、深圳4個城市開展實證研究[1]，或是提出以“綠色GDP產(chǎn)值比重增長速度”和“城市居民幸福指數(shù)增長速度”進行加權綜合衡量生態(tài)文明城市進步指數(shù)[2]，以及將持續(xù)開發(fā)、環(huán)境友好、清潔生產(chǎn)、人民滿意、生態(tài)安全作為目標層建立礦區(qū)生態(tài)文明評價指標體系[3]等。為了推進生態(tài)文明建設，很多城市也先后制定了生態(tài)文明評估指標體系。總體來看，國內(nèi)相關研究多集中于指標體系的建立，關于核算方法的探討較少，多以層次分析法為主。

生態(tài)文明理念也引起了國際社會的日益關注。2013年2月25日，世界自然保護聯(lián)盟（International Union for Conservation of Nature and Natural Resources, IUCN）與億利公益基金會共同建立了中國首個生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)總值（Gross Ecosystem Production, GEP）體系項目[4]。GEP概念旨在建立一套與國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）相對應的、能夠衡量生態(tài)良好的統(tǒng)計與核算體系。國內(nèi)生產(chǎn)總值（Gross Domestic Product，簡稱GDP）常被公認為衡量國家經(jīng)濟狀況的最佳指標。但僅用單一的GDP指標進行核算，忽略了對生態(tài)價值的衡量。GEP將自然生態(tài)系統(tǒng)作為產(chǎn)出的源泉之一，對自然生態(tài)資產(chǎn)部分進行核算，這與考核評價生態(tài)文明的內(nèi)涵和意義一致，為將資源、環(huán)境、生態(tài)納入經(jīng)濟社會發(fā)展評價體系提供了一條現(xiàn)實路徑。

生態(tài)文明建設的一個關鍵任務是建立一套科學、有效的指標體系，以指導政策與實踐評價，并實現(xiàn)主要指標體系在國際上的對接。本文將GEP概念與生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)能值核算結(jié)合，通過對2011年徐州市生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)開展實證研究，探索生態(tài)文明評價的核算體系，旨在為建立生態(tài)文明建設統(tǒng)一規(guī)范和考核指標體系提供參考。

1 GEP與能值

GEP是指生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)和服務總和，是生態(tài)系統(tǒng)為人類福祉提供的產(chǎn)品和服務的經(jīng)濟價值總量[4]。GEP的主要指標是生態(tài)供給價值、生態(tài)調(diào)節(jié)價值、生態(tài)文化價值和生態(tài)支持價值，通過計算森林、荒漠、濕地等生態(tài)系統(tǒng)以及農(nóng)田、牧場、水產(chǎn)養(yǎng)殖場等人工生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)總值，來衡量和展示生態(tài)系統(tǒng)狀況[4]。GEP的概念框架體現(xiàn)人類活動對自然的影響，體現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品的生產(chǎn)和服務功能，能夠充分且直接反映自然生態(tài)系統(tǒng)的狀況，有利于喚起全社會對生態(tài)系統(tǒng)保護、恢復的理解和支持[4]。因此，需要一個統(tǒng)一的量綱對生態(tài)供給價值、生態(tài)調(diào)節(jié)價值、生態(tài)文化價值和生態(tài)支持價值進行核算。

20 世紀80年代，美國著名生態(tài)學家Odum在系統(tǒng)生態(tài)學、能量學、生態(tài)經(jīng)濟學等理論基礎上創(chuàng)立了“能值（emergy）”這樣一個科學新名詞，并逐漸發(fā)展成能值分析理論方法[5]。能值將生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)與社會經(jīng)濟系統(tǒng)中不同種類的物質(zhì)和能量的量綱進行了統(tǒng)一，為開展生態(tài)—經(jīng)濟系統(tǒng)定量分析提供了新的工具。因此，能值理論與方法能夠作為核算GEP的工具。

2 基于能值的GEP核算

根據(jù)Odum提出的能值理論和評估方法，將徐州市生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)能值評估的能值流分為外部可更新資源、本地可更新資源、系統(tǒng)內(nèi)部/本地不可更新資源、貨幣流、廢物流5類[5]。根據(jù)《徐州統(tǒng)計年鑒2012》[6]獲得原始數(shù)據(jù)，并確定每類能值流具體核算項目（表1）。對徐州市生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)的能值評估主要包括3個步驟：首先對原始數(shù)據(jù)進行能量折算，得到以能量單位J表示的基礎數(shù)據(jù)（部分仍以原始數(shù)據(jù)單位表示）；再通過能值轉(zhuǎn)換率計算得到各項目對應的太陽能值，進而計算徐州市2011年的能值/貨幣比率；最后計算各項目對應的能值—貨幣價值。根據(jù)能值評估結(jié)果和能值/貨幣比率，逐項核算得到GEP的主要指標值，即：生態(tài)供給價值、生態(tài)調(diào)節(jié)價值、生態(tài)文化價值和生態(tài)支持價值。

2.1 徐州市生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)能值評估

基礎數(shù)據(jù)的計算方法和主要依據(jù)為：（1）外部可更新資源根據(jù)當年的氣候氣象和水文等原始數(shù)據(jù)[6]，以Odum提供的基本方法計算[5]得到基礎數(shù)據(jù)；（2）本地可更新資源，如稻谷、小麥等各項目根據(jù)當年產(chǎn)量乘以能量折算系數(shù)[7-8]得到基礎數(shù)據(jù)；（3）本地不可更新資源為經(jīng)濟社會發(fā)展所使用的煤炭、電力、礦產(chǎn)等資源，該資源項目依據(jù)產(chǎn)量或消費量乘以當?shù)卦摦a(chǎn)品的平均熱值[9]得到基礎數(shù)據(jù)，塑料、地球損失、土地有機質(zhì)損失的能量折算方法見參考文獻［5］和［9］；（4）貨幣流按照當年平均匯率換算為美元（$），由于環(huán)境經(jīng)濟系統(tǒng)運行的大部分環(huán)節(jié)靠人的服務完成，人類消費者提供了主要反饋控制，因而把人的作用歸入貨幣流[10]；（5）廢物流的能量折算參考文獻［11］。

按照太陽能值 = 基礎數(shù)據(jù)×對應的能值轉(zhuǎn)換率，得到統(tǒng)一的能值單位sej表示的各項目太陽能值。本文基于Odum全球能值基準9.44E+24 sej/yr確定各產(chǎn)品能值轉(zhuǎn)換率[5]，2000年Odum確定了新的全球能值基準15.83E+24 sej/yr[12]，改變了每單位能值的價值，因此對以往能值研究中采用的能值轉(zhuǎn)換率[5,7-8,11,13-14]進行基準變換，即乘以1.68[12]，得到新的能值評估參數(shù)[9]。

能值/貨幣比率是評價一個國家或地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達程度的指標，可以衡量一個國家或地區(qū)的財富，表示單位貨幣能購買的財富數(shù)量（以能值單位sej表示）[11]。能值/貨幣比率（emergy dollar ratio, EDR）等于生態(tài)經(jīng)濟復合系統(tǒng)的年能值總利用量（sej）與當年國內(nèi)生產(chǎn)總值GDP（$）的比值[5]。2011年徐州市的能值總利用量為外部輸入的可更新自然資源流、本地可更新資源和產(chǎn)品、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)生產(chǎn)散失的資源和商品、經(jīng)濟系統(tǒng)集約使用的富集資源和產(chǎn)品、未經(jīng)本地使用的直接出口不可更新資源和產(chǎn)品（以出口額代替）的能值流之和[5]。根據(jù)表1結(jié)果計算可得到能值總利用量為2.51 E+23 sej，2011年徐州市全年實現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值（GDP）3551.65×108元，按當年平均匯率折算為5.50 E+10$，因此，2011年徐州市能值/貨幣比率為4.56E+12 sej/$。

最后算能值—貨幣價值，其計算方法為：能值—貨幣價值 = 每項太陽能值÷（總能值/貨幣比率）（表1）。由于能值核算已經(jīng)將各種不同的產(chǎn)品統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為太陽能焦耳（sej）的量綱，能值/貨幣比率也按照當年匯率和美元計算，因此，產(chǎn)品的能值—貨幣價值能夠進行其他國家或地區(qū)間的比較，無疑能為生態(tài)文明主要指標體系在國際上的對接提供有效途徑。

2.2 生態(tài)供給價值

生態(tài)供給包括生態(tài)經(jīng)濟復合系統(tǒng)所有使用和生產(chǎn)的資源和產(chǎn)品產(chǎn)出，比如原煤產(chǎn)量、發(fā)電量等服務于經(jīng)濟社會發(fā)展的資源和產(chǎn)品[4]。本文將為獲取農(nóng)產(chǎn)品而造成的地球損失、土地有機質(zhì)損失也計算在內(nèi)。盡管這些自然損失并未以實際產(chǎn)品的形式出現(xiàn)在系統(tǒng)的產(chǎn)出中，但它們本身的價值卻直接貢獻于生態(tài)供給。而系統(tǒng)排放的廢水、廢氣、廢物相對于產(chǎn)品而言它們是“負產(chǎn)品”，因此在計算生態(tài)供給價值時，將廢物流的價值減去。根據(jù)表1，2011年徐州市的生態(tài)供給價值包括可更新自然資源、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的產(chǎn)品以及生產(chǎn)散失的資源和商品、經(jīng)濟系統(tǒng)集約使用的富集資源和產(chǎn)品、經(jīng)本地使用的直接出口不可更新資源和產(chǎn)品，以上4類能值—貨幣價值總和減去廢物流的能值—貨幣價值，結(jié)果為5.26 E+10$。

2.3 生態(tài)調(diào)節(jié)價值

生態(tài)調(diào)節(jié)價值是指生態(tài)環(huán)境在吸納、凈化生態(tài)經(jīng)濟復合系統(tǒng)所排放污染物過程中的貢獻[4]。本文將河流提供的新鮮水、新鮮的空氣視為吸納、凈化污染物的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)品，計算的主要水污染物為COD、NH3-N，大氣污染物為煙塵、SO2和NO2，2011年徐州市主要水污染物和大氣污染物排放量見表2。

表1 續(xù)

（1）稀釋水污染物的生態(tài)環(huán)境價值計算。生態(tài)環(huán)境對水污染物的凈化主要依靠河流提供的新鮮水，通過物理凈化作用進行稀釋。隨著河水的流動，污染物在水體中稀釋、擴散、沉淀，濃度逐漸降低[15]。因此，生態(tài)環(huán)境對水污染物的生態(tài)凈化功能的能值計算，主要依據(jù)所需要的新鮮水量，其根據(jù)金丹專著中相應的公式進行計算[9]，進而計算河流徑流量的勢能，再將勢能乘以河流勢能太陽能值轉(zhuǎn)換率4.66E+04 sej/J，得到降低水污染物濃度過程中河流的生態(tài)服務功能的能值，并計算對應的能值—貨幣價值（表2）。

（2）稀釋大氣污染物的生態(tài)環(huán)境價值計算。稀釋大氣污染物的新鮮空氣量同樣根據(jù)金丹專著中相應的公式進行計算[9]。除新鮮空氣量之外，風速是決定大氣污染物稀釋程度的重要因素之一，風速越快，對大氣中污染物濃度的稀釋擴散能力越強[15]。以新鮮空氣量和風速為基礎，根據(jù)金丹專著中相應的公式計算所需的風能，再將風能乘以太陽能值轉(zhuǎn)換率2.45E+03 sej/J，得到稀釋大氣污染物過程中空氣的生態(tài)貢獻，以能值為單位。最后根據(jù)當年的能值/貨幣比率4.56 E+12 sej/$，計算對應的能值—貨幣價值。結(jié)果見表2。2011年徐州市生態(tài)調(diào)節(jié)價值為大氣污染物與水污染物能值—貨幣價值之和即4.98 E+07$。

表2 2011年徐州市污染物排放量及對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)品的需求Tab.2 Waste discharge and fresh environmental products need in ecosystem

2.4 生態(tài)文化價值和生態(tài)支持價值

2.4.1 生態(tài)文化價值 參考世界自然保護聯(lián)盟（International Union for Conservation of Nature and Natural Resources, IUCN）與億利公益基金會用GEP衡量庫布其沙漠治理區(qū)的文化服務價值的做法，主要考慮地區(qū)旅游業(yè)所創(chuàng)造的財富。2011年徐州市旅游總收入282×108元，根據(jù)表1的評估結(jié)果，旅游收入所包含的能值為6.35E+22 sej，除以當年的能值/貨幣比率4.56E+12 sej/$，得到對應的能值—貨幣價值為1.39E+10 $。

2.4.2 生態(tài)支持價值 自然環(huán)境資源來自地球生物圈的作用，太陽輻射能、地球深處的地熱能、潮汐能是推動地球生物圈物質(zhì)循環(huán)的3種主要能源，在全球能量轉(zhuǎn)化過程中起著至關重要的作用，這3類能源的太陽能值是評估風、水、地球系統(tǒng)平均能值的基準值[11]。因此，生態(tài)支持價值主要考慮地球生物圈的作用。根據(jù)Odum等人確定的地球生物圈年能值儲量及計算方法[16]計算徐州市的地球生物圈年能值儲量，結(jié)果見表3。此處的太陽輻射能是指地球生物圈已有的能值儲量，與表1中每年接收的外部太陽輻射能不同。計算潮汐能時，根據(jù)大陸架吸收潮汐能系數(shù)范圍0.1—0.5[5]，考慮到徐州市所轄地區(qū)離海岸線最近僅幾十公里，呈半海洋性氣候特征，自然環(huán)境資源的形成或多或少會受潮汐能影響，但由于地域東西狹長，受海洋影響程度有差異，因此潮汐能吸收系數(shù)取0.1[17]。區(qū)域地球生物圈年能值儲量除以當年的能值/貨幣比率4.56E+12 sej/$，得到生態(tài)支持的能值—貨幣價值為1.01E+08 $。

表3 徐州市地球生物圈年能值儲量Tab.3 Annual budget of solar emergy for the earth geobiosphere in Xuzhou

3 結(jié)果與討論

（1）本文以能值理論與方法為工具，對GEP的主要指標：生態(tài)供給價值、生態(tài)調(diào)節(jié)價值、生態(tài)文化價值和生態(tài)支持價值進行了核算，其價值分別為5.26E+10 $、4.98E+07 $、1.39E+10 $、1.01E+08 $，因此，以上4項價值加和可得到以能值—貨幣價值衡量的2011年徐州市生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)總值GEP為6.66E+10 $。相對于用傳統(tǒng)貨幣單位衡量2011年徐州市經(jīng)濟發(fā)展水平的GDP5.50E+10 $（表1），用基于能值的GEP衡量為人類福祉提供的產(chǎn)品和服務的經(jīng)濟價值總量則為6.66E+10 $（能值—貨幣價值）?？傔M口、勞務收入和利用外資等貨幣流價值并未進入GEP概念框架，生態(tài)供給價值中也減去了廢物流的價值，并且仍有其他未進行核算的產(chǎn)品和服務，而GEP仍大于GDP，這表明常用的貨幣價值單位忽略了能值—貨幣價值所包含的潛在的資源自身價值，以及產(chǎn)品形成過程中所消耗的自然資源的真實價值，用GEP衡量經(jīng)濟社會發(fā)展狀況更為科學、全面。

（2）以能值—貨幣價值為單位的GEP不僅將資源、環(huán)境、生態(tài)納入經(jīng)濟社會實力的評價體系，而且能夠與其他國家或地區(qū)進行比較，實現(xiàn)了指標的國際對接，是對生態(tài)文明建設評價指標的一次有效嘗試。

（3）生態(tài)文化價值的內(nèi)涵豐富，需開展更為詳細全面的核算，以及如何計算溫室氣體排放的生態(tài)調(diào)節(jié)價值，都需要對GEP概念框架進一步細化。因此，建立統(tǒng)一規(guī)范的生態(tài)文明目標和核算體系都將是下一步工作重點。

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（本文責編：郎海鷗）

The Accounting of Ecological Civilization in Xuzhou Based on Emergy and Gross Ecosystem Production

JIN Dan1, BIAN Zheng-fu2

（1. School of Management, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, China; 2. Jiangsu Key Laboratory of Resources and Environmental Information Engineering, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, China）

The purpose of this paper is to involve natural resources, environmental capacity and ecological condition in social development accounting by tracking the material and energy flows on a uniform standard. Based on the framework of Gross Ecosystem Production (GEP), emergy theory and methodology was employed. Then the accounting of ecological civilization evaluation in Xuzhou was carried out. The results indicate that the linkages between the social-economic system and the natural environment could be summarized in materials and energy flows. It includes the supply value, adjustment value, cultural value and support value of the combined system in units of solar emjoule. Consequently, the GEP in units of emergy-monetary value (﹩) could be used to measure the gross economic value of several products and services for human being. It is concluded that the GEP based on emergy will be a better index compared with GDP. The empirical accounting is also a valid attempt for ecological civilization assessment.

land ecology; GEP; emergy; emergy-monetary value; ecological civilization

F301.2

A

1001-8158（2013）10-0088-07

2013-03-29

2013-06-29

國家自然科學基金項目（41101560）。

金丹（1982-），女，湖南安鄉(xiāng)人，講師。主要研究方向為土地生態(tài)學。E-mail: jindan@cumt.edu.cn