流域水资源生态补偿标准初探_以官厅水库流域为例.pdf

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1、文章编号:1000-1573(2009)01-0010-04流域水资源生态补偿标准初探?以官厅水库流域为例?周大杰1,桑燕鸿2,李惠民3,万宝春4(1.环境保护部环境工程评估中心,北京 100022;2.环境保护部华南环境科学研究所,广东 广州 510655;3.北京师范大学,北京 100875;4.河北省环境科学研究院,河北 石家庄 050000)摘要:生态补偿标准的确定是生态补偿机制建立的重点和难点,研究以官厅水库流域上游的河北省张家口市部分地区和下游的北京为例,初步探讨了流域水资源生态补偿标准,目的是将张家口地区为保持官厅水库水资源的质量所做的贡献用货币的形式加以量化。研究应用影子工程法

2、、市场价值法等环境经济学的方法,计算了流域生态补偿标准中包含的上游地区在控制农业面源污染、林地的建设与维护、污水处理厂运行等方面的投入,研究了上游地区林地发挥的涵养水源、减少水库泥沙淤泥等生态服务的价值,得出了流域下游的北京市应承担的生态补偿费用,即官厅水库下游的北京市应每年支付 5?9 亿元给上游的张家口市,可以增加稳定优质的水资源约 1?5!109m3,减少上游地区直接排入河流的污水约 1?02!109m3。关 键 词:流域;生态补偿;标准;官厅水库中图分类号:X 322文献标识码:AResearch on standard for watershed ecological compens

3、ation?A case study of Guanting reservoir basinZHOU Da?jie1,SANG Yan?hong2,LI Hui?ming3,WANBao?chun4(1.Appraisal Center for Environment and Engineering,Ministry of Environment Protection,Beijing 100022,China;2.South China Institute of Environmental Science,Ministry of Environment Protection,Guangzhou

4、 510655,China;3.Beijing Normal University,Beijing 100875,China;4.Hebei Research Academy of EnvironmentalScience,Shijiazhuang 050000,China)Abstract:Quantitatively setting ecological compensation standardization has long been an importantissue and a problem for establishing ecological compensation mec

5、hanism.To explore the standard forwatershed ecological compensation,the upper reaches of the Guanting reservoir basin in Zhangjiakouand the lower reaches in Beijing were examined to set ecological compensation standardization quan?titatively and monetarily.Methods for environmental economics were us

6、ed to calculate the standardsfor ecological compensation,including investment for controlling agricultural non-point source pol?lution,the construction and maintenance of woodland,and a sewage treatment plant operation.Meanwhile,this paper studied the value of ecological services of the forests on t

7、he upper reaches,such as methods for making full use of water conservation to reduce sediment of mud.Finally,thepaper proposes a standard of compensation that the lower reaches of Beijing should compensate forthe upper reaches of Zhangjiakou city.Key words:watershed;ecological compensation;standard;

8、Guanting reservoir?收稿日期:2008-10-09作者简介:周大杰(1975-),男,山西大同人,工程师,主要从事流域水利、水电规划环境影响评估工作.第 32 卷第 1 期20 0 9 年 1 月河 北 农 业 大 学 学 报JOURNAL OF AGRICULT URAL UNIVERSIT Y OF HEBEI Vol.32 No.1Jan.2 0 0 9 流域生态补偿机制是一种中央和下游发达地区对由于保护流域水资源而付出努力或失去发展机会的上游地区以优惠政策、资金、实物等形式的补偿制度1,其实质是一种政府宏观调控下的实现流域水资源公平利用的经济政策,可以理顺流域上下游区

9、域的生态关系和利益关系,经济相对发达的下游地区对相对贫困的中上游地区的补给,不再是单纯的 扶贫#,而是一种社会分工和利益互补2-4。科学地确定生态补偿标准是生态补偿机制建立的核心问题之一,关系到补偿的效果和补偿者的承受能力。本研究通过对研究区上游地区控制农业面源污染的损失、污水处理厂运行费用、林地的建设与维护等方面的投入以及上游林地发挥的生态服务价值的研究,用货币的形式将上游张家口地区为保持官厅水库水资源的质量所做的贡献加以量化,以期为流域生态补偿标准的确定起到一定的借鉴意义。1 研究区概况本研究区域是处于官厅水库上游的河北省张家口市的 8 县 4 区(阳原县、蔚县、宣化县、怀安县、崇礼县、万

10、全县、涿鹿县、怀来县,张家口市桥东区、桥西区、宣化区和下花园区)和官厅水库下游的北京市。北京市是世界上严重缺水的大城市之一,人均水资源占有量仅为约 300 m3,远远低于国际公认的人均 1 000 m3的缺水地区下限,属极度缺水地区,水资源短缺已成为影响首都经济社会发展的主要制约因素之一。不断增大的需水量使北京市迫切需要流域上游地区提供更多的优质水资源,但上游地区的水资源供给能力远远不能满足下游区域的需求。官厅水库作为北京市的第 2 大水源地,为保证首都的水资源安全起着举足轻重的作用。然而,官厅水库上游的张家口市仍有 10 个国家级贫困县,85 万农民未实现脱贫,发展经济是上游地区的必然要求。

11、由于区域社会经济条件的限制,上游地区发展了一批高耗水、高污染的资源密集型产业,再加上粗放的农业生产方式,消耗大量水资源的同时污染了水环境,1997 年官厅水库被迫退出城市生活饮用水体系。近年来,上游地区通过节约用水、治理污染、保持水土、调整农业种植结构等措施,极大地改善了入库水资源的质量,2008 年 7 月,官厅水库的饮用水源地功能得到恢复。2 流域生态补偿标准研究流域生态补偿机制中的资金补偿方式是一种最直接的生态补偿形式,资金补偿实施的前提是科学地确定生态补偿标准5。本研究探讨的流域生态补偿标准主要包括了上游地区在控制农业面源污染、林地的建设与维护、污水处理厂运行等方面的投入以及林地发挥的

12、生态服务价值。2.1 控制农业面源污染的补偿费用分析农作物种植所带来的面源污染是造成官厅水库富营养化程度较高的原因之一,为了控制农作物种植造成的化肥流失等面源污染,最有效的办法就是减少化肥的施用,并对由此而造成的粮食产量下降所带来的损失进行补偿。对减少施用化肥的农民进行补偿,需要根据化肥施用与粮食产量关系建立肥效关系式,求出不同的化肥施用量下的边际效益,以因减少化肥用量而造成的边际效益损失为依据确定补偿标准。2005 年,上游研究区的耕地面积是 3?1!105hm2,总的化肥使用量为 6?1!107kg,粮食总产量为6?2!108kg,粮食单产平均为 2?0!103kg/hm2,单位面积耕地化

13、肥使用量为 196 kg/hm2。我国每亩耕地增加施肥 1 kg,平均可增产粮食 3?89 kg 6。如果上游广大农村地区停止施用化肥,秋粮的平均单产可能只有 1?2!103kg/hm2,粮食减产约 763kg/hm2,减少收入约 1?1!103yuan/hm2,扣除节省的购买化肥成本,实际减少收入约 755 yuan/hm2左右;如果上游张家口市研究区的广大农村地区化肥的施用量减少一半,而位于官厅库区的怀来县不施化肥,粮食减产所带来的损失每年约为 1?42 亿元,控制农业面源污染的补偿费用应以此为标准。2.2 林地生态服务价值补偿费用研究2.2.1 林地减少泥沙淤积效益的补偿标准 影子工程法

14、可以用来计林地减少水库泥沙淤积的效益。官厅水库上游地区属于国家级水土流失重点治理区,水土流失较为严重,如果不加以治理,泥沙的大量淤积将使水库失去应有的功能。如果要恢复水库所具有的防洪、供水等功能,其中的一种选择就是在该区域再建设一个水库,那么林地减少泥沙淤积的效益,就可以用建设新水库的成本来体现7。林地减少泥沙淤积的效益可以通过公式(1)计算。Vt=A(CK-Qt)/?(1)其中,Vt指单位面积(1 hm2)林龄为 t 的林地每年减少土壤流失的经济效益;A 指每减少 1 m3的土壤流失所能够产生的经济效益。根据北京市琉璃河生态环境综合治理工11 第 1 期 周大杰等:流域水资源生态补偿标准初探

15、?以官厅水库流域为例程,每年可减少向密云水库流入泥沙20 多万t,工程总投资将达到 425 万元,则减少每立方米泥沙大约需要投资 21?25 元,同时,参照类似研究中的定值,论文把 A 值定为 17?5 yuan/m3;CK指对照荒坡每年每公顷的土壤流失重量;Qt指林地每年每公顷的土壤流失重量;指土壤的比重。土壤比重是指单位体积土壤(不含孔隙)的烘干重量,单位为 t/m3。其大小与土壤的化学与矿物组成有关。一般土壤的密度多在2?6 2?8 t/m3范围内,有机质含量高的土壤密度比较低。计算时通常采用平均密度值 2?65 t/m3。用油松林和刺槐林减少泥沙淤积的效益分别代替相同林龄下针、阔叶林减

16、少泥沙淤积的效益,根据每公顷油松和刺槐林在不同林龄段减少水库泥沙淤积的效益以及现有林地的林种和林龄的分布情况,推算出现有林地每年减少水库泥沙淤积的经济效益8。具体计算方法见公式(2)。V=Vt!St(2)其中,V 指林地每年减少水库泥沙淤积的经济效益;Vt指单位面积(每公顷)林龄为 t 的林地每年减少土壤流失的经济效益;St指林龄为t 的针叶林或者阔叶林的面积。以油松林为代表的针叶林的土壤流失量与其树龄的关系曲线如公式(3)所示:y=0?02x2-1.075 5 x+14.421R2=0?600 4(3)以刺槐林为代表的阔叶林的土壤流失量与其树龄的关系曲线如公式(4)所示:y=0.024 8

17、x2-1.098 4 x+12.919R2=0?721 6(4)x 代表树龄,单位:年(a)y 代表产沙量,单位:吨/公顷(t/hm2)2.2.2 林地减少泥沙淤积效益的补偿费用计算 据统计,上游研究区郁闭度大于 0.2 的林地面积大约为 4!105hm2,林地中的幼龄林、中龄林、成熟林的比例大约是 6%3%1,针叶林与阔叶林的比例大约是 1%49。林地、针叶林、阔叶林、幼龄林、中龄林、成熟林的面积如表 1所示。幼龄林指树龄在 0 10 年的树林,论文在计算时,都作为 5 年树龄计算,中龄林指树龄在 11 20年树林,论文在计算时按 15 年计算,成熟林指树龄在 20 年以上已经成熟的树林,论

18、文在计算时按 25年计算。根据各种树种的面积,计算得出林地减少水库淤积的经济效益,上游研究区林地中的针叶林减少泥沙流失量为 6?3!108kg,所得到的经济效益是每年 415?27 万元,阔叶林减少泥沙流失量为 2?4!109kg,所得到的经济效益是每年 1 562?19 万元,林地总的减少泥沙流失量为 3?0!109kg,所带来的经济效益为 1 977?46万元。表 1 张家口市研究区林地汇总Table 1 The land resource use in the studied area of Zhangjiakou cityhm2流域Basin林地Woodlands针叶林Conifero

19、us forest阔叶林Broad-leaved forest幼龄林Young中龄林Middle成熟林Mature幼龄林Young中龄林Middle成熟林Mature洋河 164 013.219 681.69 840.83 280.278 726.439 363.213 121桑干河236 26028 351.214 175.64 725.2113 404.856 702.418 900.8总计 400 273.248 032.824 016.48 005.4192 131.296 065.632 021.82.2.3 林地水源涵养效益的补偿费用计算 林地水源涵养效益的计算采用了直接市场法中的

20、市场价值法来衡量10。林地有效蓄洪量是衡量该立地条件防洪抗灾能力的一项重要指标,林地增加蓄洪量就是指林地和荒地相比较,所高出的蓄洪量。但是,并不是所增加的蓄洪量将来都会流入水库。根据研究,只有非毛管水所增加的部分,才能进入水库,成为可以供城市和农业使用的有效水分。因此,在衡量林地增加有效水分供应的经济价值时,应该采用非毛管水的增加量 11。上游研究区针叶林中的优势种是油松(Pinustabulaef ormis Carr),其非毛管水的增加量为 170?7m3/hm2;阔叶林主要树种是栎树(Quercus roburLinnaeus)和山杨树(Populus davidiana Dode),其

21、非毛管水的增加量分别为 296?7 m3/hm2和 562?7m3/hm2。在确定不同林地增加有效水供给量的标准时,以油松有效水分增加量作为针叶林的标准,以栎树(Quercus robur Linnaeus)和山杨树有效水分增加量的平均值作为阔叶林的标准,以北京市水资源价格 1?10 yuan/m3作为林地有效水分增加量的经12 河 北 农 业 大 学 学 报第 32 卷济价值的计算标准,得出针叶林与阔叶林单位面积增加的有效水分的经济价值(见表 2)。根据上游研究区的针叶林与阔叶林的面积,计算得出张家口市研究区郁闭度大于 0?2的有林地增加的有效水供给量为 1?51!109m3,总的经济价值约

22、为 1?66 亿元。表 2 林地增加有效水供给量的经济价值表Table 2 The Economic value of quality water supplyadded because of forests植被类型Vegetationtypes有效水分平均增加量/(m3&hm-2&a-1)The average increase of water经济价值/(yuan&hm-2&a-1)Value针叶林170.7187.77阔叶林429.7472.672.3 林地建设与维护的补偿费用分析为了更好地发挥林地减少泥沙淤积和水源涵养的生态功能,在增加植被覆盖率的同时应加大对现有林地的管护力度。增加流

23、域上游地区植被覆盖率的造林措施有多种,其中人工植树造林是较常用的方法,其费用的组成包括:苗木费用、整地费用、栽植费用、浇水费用、管理费用等。本研究根据研究区人工植苗造林实际情况,参照国家建设 三北#防护林的标准,人工造林的标准为 3 000 yuan/hm212。根据张家口市京津都市圈林业发展规划,上游研究区今后几年每年植树造林的规模与 2005 年的相当,每年人工植树造林 4!104hm2,每年的植树造林费用为 1?2 亿元。上游研究区已有林地 4!105hm2,国家的公益林管护标准为 200 hm2/(人&年),补助97?5 yuan/hm212,则现存的林地每年需要补助管护费约 3 90

24、0 万元,再加上每年新造林地需要增加的管护费用 390 万元,总计每年需要林地管护费用共 4 290 万元。综合植树造林和林地管护费用,上游研究区林地建设与维护的补偿费用约 1?63 亿元。2.4 污水处理厂运行的补偿费用研究为了恢复官厅水库的水源地功能,中央投资5?3 亿元,分别在生活污水排放量大的张家口市主城区、宣化区以及水库所处的怀来县修建了 3 个大型污水集中处理工程,计划每年处理污水 1?02!109m3。污水处理厂在运行的过程中需要大量的资金来实现正常运转,这对当地是一个沉重的负担,因此,下游的北京市需要承担部分污水处理的费用,实现污水处理工程的正常运行,减少直排入河量。根据调查,

25、上游污水处理厂的运营方式不是目前比较省钱的 BOT(Build-Operate-Transfer)方式,污水处理费用较高,每立方米污水的处理费大约为 0?97元,共需要运营费用 9 900万元。3 结论与讨论综合上述控制农业面源污染的补偿费用,林地减少泥沙淤积和水源涵养效益的补偿费用,林地建设与维护的费用以及污水处理厂的运行费用,研究区流域水资源生态补偿标准为 5?9!109元/年,即官厅水库下游的北京市应每年支付 5?9 亿元给上游的张家口市,可以增加稳定优质的水资源约 1?5!109m3,减少上游地区直接排入河流的污水约 1?02!109m3。本研究试图将张家口地区为保持官厅水库水资源的质

26、量所做的贡献用货币的形式加以量化。然而,由于受到数据的可得性以及补偿标准的难以量化等因素的制约,只研究了上游地区控制农业面源污染的损失、污水处理厂运行费用、林地的建设与维护等方面的投入以及上游林地发挥的生态服务价值,得到的结论不足以全面反映上游地区为保持流域水资源的质量所做工作的价值,补偿标准也相应的偏低。本研究在研究控制农业面源污染补偿费用时,考虑上游大量农田的化肥流失是导致官厅水库富营养化的一个重要原因,在计算控制农业面源污染的补偿费用时只考虑了减少化肥施用导致的粮食减产的损失,将生活与工业污水的治理费用放到了污水处理厂的运行费用补偿中加以考虑;在研究上游研究区林地生态效益时,参考了其他学

27、者在密云水库集水区公益林补偿研究中的结论。在研究林地减少泥沙淤积效益时,作为参照地的荒地,覆盖着低草和许多的灌木,产沙量较小,所以计算结果偏小;在研究林地水源涵养效益时,只研究了郁闭度大于0?2的有林地的涵养水源的效益,其他的疏林地和草地没有计算,计算结果也偏小。参考文献:1 吕忠梅.超越与保守?可持续发展视野下的环境法创新M.北京:法律出版社,2003.2 曹明德.论我国水资源有偿使用制度-我国水权和水权流转机制的理论探讨与实践评析 J.中国法学,2004(1):77-86.3 蔡邦成,陆根法.生态建设补偿的定量标准?以南水北调东线水源地保护区一期生态建设工程为例J.生态学报,2008,28

28、(5):2413-2416.4 杨光梅,闵庆文.我国生态补偿研究中的科学问题J.生态学报,2007,27(10):4289-4300.5 阮本清,魏传江.首都圈水资源安全保障体系建设M.北京:科学出版社,2004.(下转第 18 页)13 第 1 期 周大杰等:流域水资源生态补偿标准初探?以官厅水库流域为例虽无明显的细胞化,但核型胚乳能持续到鱼雷形胚阶段,与胚的发育在进程上相对协调,这使得正常受精的胚囊都能发育成种子。由此推断,导致四倍体结球甘蓝的结籽率较其二倍体低的原因,主要是四倍体花粉在其柱头上的萌发量和胚囊正常受精率低所致。因此,采取何种措施来提高花粉的萌发量和胚囊的受精率以改善结籽率将

29、是今后研究的重点。参考文献:1 梁凤山,罗耀武.多倍体及其在农业生产中的应用 J.杂粮作物,1999,19(2):20-23.2 申书兴,陈苏,李振秋,等.四倍体大白菜小孢子培养获得初级三体的细胞学观察 J.园艺学报,2000,27(2):145-147.3 柳霖坡,张成合,张丽,等.甘蓝异倍体间杂交获得三倍体和非整倍体的研究 J.河北农业大学学报,2003,26(3):69-72.4 Hilu K W.Polyploidy and the evolution of domesticatedplants J.American Journal of Botany,1993,80:1491-149

30、9.5 轩淑欣,张成合,申书兴,等.甘蓝自交不亲和系同源四倍体的获得及其亲和性 J.农业生物技术学报,2005,13(2):258-259.6 轩淑欣,张成合,申书兴,等.二倍体和四倍体结球甘蓝减数分裂观察 J.河北农业大学学报,2008,31(2):21-26.7 胡金良,徐汉卿,刘惠吉,等.二倍体和四倍体小白菜的胚胎学研究 J.南京农业大学学报,1996,19(4):1-4.8 马丰山,郑亦津.大白菜的胚胎发育 J.西北植物学报,1992,12(2):104-110.9 张书玲.菜薹二、四倍体间杂交获得三倍体及其胚胎学研究 D.保定:河北农业大学,2000.10 梁毅,谭素英,黄贞光,等.

31、四倍体西瓜低稔性胚胎发育研究J.果树科学,1998,15(3):243-251.11 张华华,刘向东,卢永根,等.同源四倍体水稻受精与胚胎形成过程的观察 J.激光生物学报,2006,15(1):9-14.(编辑:宗淑萍)(上接第 13 页)6 刘青松.农村环境保护 M.北京:中国环境科学出版社,2003.7 吴恒安.水价,水权和水市场 J.水利科技与经济,2001,7(3):110-113.8 校建民.密云水库集水区公益林补偿研究 D.北京:北京林业大学,2004.9 中国林业科学研究院,中国测绘科学研究院.林业科学数据集 M.北京:中国林业出版社,2005.10 杜受枯.环境经济学?理论探讨与实证研究 M.北京:中国大百科全书出版社,2001.11 于志民,王礼先.水源涵养林效益研究 M.北京:中国林业出版社,1999.12 周生贤.充满希望的十年-新时期中国林业跨越式发展规划 M.北京:中国林业出版社,2001.(编辑:梁 虹)18 河 北 农 业 大 学 学 报第 32 卷