國家級重點生態功能區縣生態系統生產總值核算研究

王莉雁++肖燚++歐陽志云

摘要國家級重點生態功能區是國家重要的生態安全屏障，是保障生態系統穩定的重要區域，生態系統生產總值（GEP）是生態系統為人類福祉和經濟社會可持續發展提供的產品與服務價值的總和。核算重點生態功能區縣生態系統生產總值（GEP）不僅為揭示區域生態系統為人類福祉和經濟社會發展貢獻提供了新的手段，同時為完善限制開發區市縣政府考核機制和離任審計提供了新的科學方法。本文以國家級重點生態功能區縣——阿爾山市為例，運用市場價值法、影子工程法、替代成本法及旅游費用法等研究方法，對阿爾山市生態系統產品提供、調節服務、文化服務3大類11項服務功能進行核算，結果表明：①2014年，阿爾山市生態系統生產總值539.88億元，就生態系統服務類別而言，調節服務價值最高，占88.44%；文化服務價值占8.72%；產品提供價值占2.83%。②就不同生態系統服務類型而言，氣候調節功能價值最大，占45.33%；固碳釋氧價值、水源涵養價值、洪水調蓄價值次之。③就不同生態系統類型而言，由大到小排序，森林>濕地>草地>灌叢>農田。其中，森林生態系統生產總值最高，占61.99%；濕地次之，占32.44%。

關鍵詞生態系統生產總值；生態系統服務；阿爾山市

中圖分類號X24文獻標識碼A文章編號1002-2104（2017）03-0146-09doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2017.03.018

國家重點生態功能區是指承擔水源涵養、水土保持、防風固沙和生物多樣性維護等重要生態功能，關系全國或較大范圍區域的生態安全，需要在國土空間開發中限制進行大規模、高強度的工業化和城鎮化開發，以保持并提高生態產品供給能力的區域[1]，重點生態功能區生態系統提供的產品和服務對當地及周邊地區人類福祉產生深遠的影響。然而，作為國家重點生態功能區縣，保護生態環境，勢必在經濟效益上“吃虧”，經濟發展水平相對落后。十八大報告 “十四、加快生態文明制度建設”一節中，提出“對限制開發區域和生態脆弱的國家扶貧開發工作重點縣取消地區生產總值考核”[2]。對這些地區而言，不再簡單以GDP論英雄，應該由以GDP優先的績效考核方式轉變為以生態保護優先的績效考評方式。目前，由于缺乏評估生態系統為人類提供福祉的指標，也缺乏與國民經濟統計相匹配的生態系統核算制度，如何開展以生態效益為基礎的績效考核，如何建立一套更為科學和可持續的政績考核體系是生態學家和生態經濟學家關注的熱點問題。針對以上問題，我國學者歐陽志云[3]提出“生態系統生產總值”概念，即生態系統為人類提供的產品與最終服務價值的總和，包括產品提供價值，調節服務價值，文化服務價值三類。生態系統生產總值（GEP）是強制性的衡量生態盈虧的指標，可量化生態系統服務供給能力。開展以生態效益為基礎的生態系統生產總值核算，可以考核政府在生態保護、恢復和管理所取得的成效，明確生態環境效益關鍵區域，是完善限制開發區市縣考核機制和離任審計的重要科學需求，為揭示區域生態系統為人類福祉和經濟社會發展貢獻提供了新的手段，為將生態效益納入經濟社會發展評估體系、完善限制開發區市縣考核機制和離任審計提供了科學方法。阿爾山市坐落于大興安嶺山地針葉林區西南部，是我國第一批國家重點生態功能區縣，位于大小興安嶺森林生態功能區，是典型的水源涵養型地區。阿爾山市生態區位至關重要，不僅是人與自然和諧相處的示范區，提供生態產品的重要區域，更是大興安嶺諸多河流的發源地、我國北方生態屏障的重要組成部分，對阻擋蒙古高原東下的沙塵、寒潮發揮著重要的作用。因此，本文選擇阿爾山市作為研究對象，核算阿爾山市2014年生態系統生產總值，將其作為資源消耗、環境損害、生態效益考核體系的支撐指標，使其成為考核國家重點生態功能區縣-阿爾山市政府生態文明建設績效的生態指揮棒，促進其生態文明建設提供一定的理論依據。

1研究區域

王莉雁等：國家級重點生態功能區縣生態系統生產總值核算研究中國人口·資源與環境2017年第3期 阿爾山市位于內蒙古自治區興安盟西北部，地處大興安嶺嶺脊中段，是大興安嶺山脈與蒙古高原的過渡地帶，地貌由北向南，呈中山-低山-丘陵過渡特征，地勢東北高西南低，屬于我國大小興安嶺森林重點生態功能區，生態區位十分重要。地理坐標為119°28′—121°23′E、46°39′—47°39′N，全市國土總面積為7 396.33 km2，總人口4.8萬人，是全國人口最少的城市。阿爾山市屬寒溫帶大陸性季風氣候，全年氣溫較低，寒暑劇變，多年平均氣溫-2.3℃，多年平均降水量441.3 mm，無霜期短，為90天左右。植被覆蓋率為81.20%，森林、濕地和草地是阿爾山市三個主要的生態系統類型（圖1，表1）。

2數據來源與研究方法

2.1數據資料來源

生態系統類型數據采用遙感解譯的2014年TM數據，圖像空間分辨率為30 m×30 m，來源于中科院遙感所；產品統計資料和旅游收入數據主要來源于阿爾山市統計局、農牧業局、林業局、水務局、旅游局等部門；氣象監測數據和污染物監測數據由阿爾山市氣象局和環保局提供。

2.2研究方法

針對阿爾山市生態系統服務功能特征以及生態系統生產總值內涵，本研究采用了不同評價方法核算阿爾山市生態系統生產總值（表2）。

3阿爾山市生態系統生產總值評估

3.1產品提供價值

阿爾山市生態系統為人類提供農產品、林產品、畜牧業產品、水產品、水資源、生態能源等，這些產品是人類文明向前發展的基礎。產品提供價值采用市場價值法進行評價。

式中，Vp為產品提供功能價值（元），Ei為第i種產品的產量（kg），Pi為第i種產品的單價（元/kg）。

2014年，阿爾山市生態系統產品提供價值為15.29億元（表3），其中農業產品價值為1.59億元，林業產品價值為0.11億元，畜牧業產品價值為1.14億元，漁業產品價值較少，農林牧漁總價值為2.84億元。水資源總量為1 333.74萬t，其中阿爾山礦泉為3.74萬t，水資源總價值為2.15億元。生物質燃料為10萬t，價值為0.30億元，其他（花卉苗木）產值為10億元（表3）。

3.2土壤保持功能價值

生態系統土壤保持量采用潛在土壤侵蝕量與現實土壤侵蝕量之差評價[4]，土壤保持價值采用替代成本法，從減少泥沙淤積和減少面源污染兩個方面進行評估。全國

土壤侵蝕導致大量的營養物質（主要是N、P、K）流失，造成大面積的面源污染，因生態系統土壤保持功能減少面源污染價值為：

式中，Vb為減少面源污染價值（元/a）；Ac為土壤保持量（t/a）；ci為土壤中N、P的純含量（%）；Pi為環境工程降解成本（元/t）。

據測定，全國范圍內土壤中N含量為0.37%，P含量為0.108%[7]，N、P環境降解成本分別為875元/t、2 800元/t[8]，綜合利用上述參數，得出阿爾山市生態系統土壤保持功能減少面源污染價值為6.37億元。阿爾山市生態系統土壤保持價值為10.02億元（表4）。

3.3水源涵養功能價值

生態系統通過林冠層、枯落物層和土壤層攔截滯蓄降水，從而有效涵蓄土壤水分和補充地下水，水源涵養功能量采用水量平衡法[9]計算，水源涵養價值是指生態系統截留降水，涵養貯蓄徑流后，提供的水資源的經濟價值[10]，采用影子工程法，以水庫單位庫容工程造價確定價格，計算公式如（4）所示：

式中：Vw為蓄水保水價值（元/a）；Qw為區域內總的水源涵養量（m3/a）；c為水庫單位庫容的工程造價（元/m3）。

據測算，2014年阿爾山市生態系統水源涵養量為8.34億m3，水庫單位庫容造價為7.99元/m3[11]，則水源涵養價值為66.66億元。

3.4防風固沙功能價值

生態系統通過樹干、枝葉削弱風力，降低風速，此外，還通過植被根系固沙緊土，大大削弱風的攜沙能力，有效阻止土地沙化。生態系統防風固沙功能價值主要體現在減少土地沙化價值，其功能量采用潛在土壤風蝕量與現實土壤風蝕量之差值來評價[12]，價值量采用恢復成本法，計算公式如（5）所示：

式中，Vs為減少土地沙化價值（元/a）；Qs為固沙量（t/a）；ρ為土壤容重（t/m3）；h為土壤沙化標準覆沙厚度（m），取0.1 m；c為治沙工程的平均成本（元/m2）。

據測算，2014年阿爾山市防風固沙量為0.09億t，治沙工程的平均成本為37 500元/hm2[13]，則減少土地沙化價值為3.11億元。

3.5洪水調蓄功能價值

湖泊、沼澤具有調蓄洪水、減輕洪水威脅的功能，對減輕和預防洪水發揮著重要作用。本研究基于可調蓄水量與湖泊面積之間的數量關系[14]，構建湖泊洪水調蓄功能評價模式。

式中：Cl為湖泊可調蓄水量（億m3）；A為湖泊面積（km2）。

沼澤的洪水調蓄量可通過沼澤土壤蓄水和地表蓄水兩個方面計算：

式中：Cs為沼澤可調蓄水量（億m3）；h1為沼澤濕地土壤蓄水深度（m），取0.4 m；F為沼澤濕地土壤飽和含水率；E為濕地洪水淹沒前的自然含水率；ρ為沼澤濕地土壤容重（g/cm3）；h2為沼澤濕地地表滯水高度（m），取0.3 m；S為沼澤濕地總面積（km2）。

阿爾山市生態系統洪水調蓄價值采用替代成本法：

式中：Vf為減輕洪水威脅價值（億元/a）；c為水庫單位庫容的工程造價（元/m3）。

2014年，阿爾山市湖泊面積為8.81 km2，則湖泊可調蓄水量為0.26億m3。沼澤面積為802.21 km2，綜合利用以上參數，得到阿爾山市沼澤可調蓄水量為3.30億m3，總洪水調蓄量為3.56億m3，運用影子工程法，水庫單位庫容造價為7.99元/m3[11]，計算出洪水調蓄價值為28.45億元。

3.6固碳釋氧功能價值

生態系統CO2固定和O2釋放以凈第一性生產力和土壤呼吸損失的碳量為基礎，通過質量平衡方程和光合作用公式，估算生態系統的固碳釋氧量。

式中，NEP為生態系統固碳總量（t），NPP為生態系統凈初級生產力（t），RS為土壤呼吸損失碳量（t）。

每生產1 kg干物質能釋放1.19 kg O2，生態系統固定CO2成本為380元/t[15-21]，釋放O2成本為727元/t[17，22-24]，則生態系統固碳釋氧價值為（表5）。

式中，VC為固碳釋氧價值（元），Pc為CO2固定成本（元/t）；Po為O2成本（元/t）。

3.7大氣凈化功能價值

植被具有吸收SO2、NOx、滯塵等功能，降低大氣中污染物濃度，改善空氣質量。本文只考慮阿爾山市生態系統對吸收SO2、NOx、滯塵3個方面的價值。計算公式如（12）、（13）所示

式中，Vap為大氣凈化價值（元/a）；Qap為大氣污染物凈化量（t）；Qij為第i類生態系統第j種大氣污染物的單位面積凈化量（t·km-2·a-1），i為生態系統類型，無量綱。j為大氣污染物類別，無量綱。Ai為第i類生態系統類型面積（km2），ci為不同種類大氣污染物處理成本（元/t）。查閱文獻得知，林地對SO2的吸收能力為22.64 t/km2·a[25-28]，對NOx的吸收能力為0.82 t/km2·a[29]，滯塵能力為0.60 t/km2·a[30]；灌叢對SO2的吸收能力為8.96 t/km2·a[27，29]，對NOx的吸收能力為0.60 t/km2·a[31]，滯塵能力為0.087 t/km2·a[32]；草地對SO2的吸收能力為1.13 t/km2·a[30]，對NOx的吸收能力為0.06 t/km2·a[33]，滯塵能力為0.03 t/km2·a[30，32]，阿爾山市森林、灌叢、草地面積分別為5 374.77 km2、254.41 km2、828.61 km2，可估算得到阿爾山市生態系統年吸收SO2量為12.47萬t，NOx量為0.46萬t，滯塵量為0.33萬t，運用替代成本法，SO2、NOx、粉塵治理成本[8]為630元/t、630元/t、150元/t，計算得到阿爾山市生態系統大氣凈化價值為0.82億元。

3.8水質凈化功能價值

采用替代成本法評估阿爾山市濕地生態系統的水質凈化功能和價值。本文主要考慮濕地生態系統對凈化COD、總氮、總磷的價值。計算公式如（14）、（15）所示

式中，Vpw水質凈化價值（元/a）；Qwp為生態系統水質凈化能力（t·a-1）；Qi為第i類水質污染物的單位面積凈化量（t·km-2a-1），A為濕地面積（km2）。i為污染物類別，無量綱，ci為不同種類水質污染物處理成本（元/t）。查閱文獻可知，濕地生態系統對COD、總氮、總磷的凈化量為110.43 t/km2、8.56 t/km2、8.56 t/km2[34-36]，可估算得到阿爾山市濕地生態系統年吸收COD量為9.15萬t，總氮量為0.71萬t，總磷量為0.71萬t，運用替代成本法，參考《排污費征收標準及計算方法》[8]，計算得到阿爾山市生態系統水質凈化價值為0.90億元。

3.9氣候調節功能價值

生態系統氣候調節功能的價值指生態系統蒸騰蒸發消耗能量從而節約用電量產生的價值，包括植被蒸騰和水面蒸發兩方面，功能量計算方法如（16）所示。

式中：Q為生態系統蒸騰蒸發消耗能量（kwh）；GPP為不同生態系統類型單位面積蒸騰消耗熱量（kJ·m-2d-1）；Si為第i種生態系統類型面積（m2）；R為空調能效比：3.0；d為空調開放天數（天）；i為研究區不同生態系統類型；EQ為水面蒸發量（m3）；q為揮發潛熱，取2 453.2 J/g；γ為加濕器將1 m3水轉化為蒸汽的耗電量（kWh），取120。

價值量采用替代成本法，根據達到同樣效果用電量和電價可計算相應的價值量。

式中：V為氣候調節價值（元/a）；Q為生態系統蒸騰蒸發消耗能量（kWh/a），p為電價（元/kWh）。查閱文獻可知，單位面積林地、灌叢、草地蒸騰吸熱量為2 837.27 kj·m-2d-1、1 300.95 kj·m-2d-1、969.83 kj·m-2d-1[37-38]，2014年阿爾山市蒸發量為659.13 mm，代入（16）、（17）式，得到阿爾山市生態系統氣候調節功能為244.75億元。

3.10病蟲害控制功能價值

本文以阿爾山市人工林發生病蟲害高出天然林所產生的損失核算生態系統病蟲害控制功能價值，計算公式如（18）所示。

式中：Vf為森林病蟲害控制價值（元/a）；γ1為人工林病蟲害發生率（%）；γ2為天然林病蟲害發生率（%）；FP為單位面積森林病蟲害防治費用（元/km2·a）；FS為天然林面積（km2）。2014年阿爾山市天然林面積為0.08億畝，單位面積森林病蟲害防治成本為300元/畝，則病蟲害控制價值為24.00億元。

3.11文化服務功能價值

本研究運用旅行費用法核算阿爾山市自然景觀游憩價值，為消費者支出與消費者剩余之和[39]。消費者支出為旅行費用與旅行時間價值之和[40]，消費者剩余的計算應用區域旅行費用法。

式中，UV為自然景觀的使用價值；CC為消費者支出；CS為消費者剩余；H：游客在景點游覽的時間（h），W：工資率（RMB·h-1），x：追加旅游費用，f（x）：旅游人次與追加旅行費用的需求曲線；Pm：最大追加費用。

2014年阿爾山市旅游總收入為15.70億元，通過核算，其文化服務價值為47.10億元。

3.12生態系統生產總值（GEP）

2014年，阿爾山市生態系統生產總值（GEP）為539.88億元，是當年GDP的32倍。其中，產品提供價值為15.29億元，占總產值的2.83%；調節服務價值為477.49億元，占總產值的88.44%；文化服務價值為47.10億元，占總產值的8.72%。生態系統調節服務價值為生態系統產品價值的31倍，生態系統文化服務價值約為生態系統產品價值的3倍。

就11種不同生態系統服務類型而言，氣候調節價值最大，占阿爾山市生態系統生產總值的45.33%，其次是固碳釋氧價值和水源涵養價值，分別占18.30%和12.35%，空氣凈化價值和水質凈化價值較低，僅占0.15%和0.17%（表6）。

3.13不同生態系統生產總值（GEP）

就不同生態系統類型而言，森林生態系統生產總值最高，為334.65億元，占總產值的61.99%。其中，氣候調節價值、固碳釋氧價值、水源涵養價值較大，分別占森林生態系統生產總值的33.54%、23.00%、15.72%；其次是濕地生態系統，為175.12億元，占總產值的32.44%。其中，氣候調節價值、洪水調蓄價值較大，占濕地生態系統生產總值的71.73%、16.25%；草地、灌叢、農田生態系統生產總值較低，分別占總產值的3.02%、1.50%、0.92%（表7）。

4結論與討論

4.1結論

（1）2014年阿爾山市生態系統生產總值為539.88億元，其中產品提供價值為15.29億元，占總產值的2.83%，調節服務價值為477.49億元，占總產值的88.44%，文化

服務價值為47.10億元，占總產值的8.72%。生態系統調節服務價值和文化服務價值遠遠大于產品提供價值，這意味著阿爾山市生態系統具有巨大的調節服務價值和文化服務價值，僅用產品提供價值來衡量將嚴重低估阿爾山生態系統對人類福祉的貢獻。

（2）就不同類型生態系統服務而言，氣候調節、固碳釋氧、水源涵養和洪水調蓄價值較高，四項服務價值共占阿爾山市生態系統生產總值的81.25%，說明這四項服務為阿爾山市生態系統的核心服務。其中，氣候調節價值較大，占總產值的45.33%，固碳釋氧價值次之，占總產值的18.30%，這與阿爾山市森林、濕地面積較大且是重要的碳匯基地密切相關。

（3）就不同類型生態系統而言，森林生態系統生產總值最高，為334.65億元，占總價值的61.99%，其中，固碳釋氧功能、氣候調節功能價值較高；濕地生態系統生產總值次之，占總價值的32.44%，氣候調節價值位居第一，洪水調蓄價值次之。進一步證實了結論（2）中森林、濕地生態系統的重要性，重點保護森林生態系統與濕地生態系統，對其施行限制性開發管理，禁止亂開濫采，過度放牧等行為，進一步維護和改善生態系統，實現阿爾山市生態、經濟和社會可持續發展。

4.2討論

阿爾山市生態系統不僅給當地及其周邊地區提供生活所必需的產品，更多的是提供了大量的調節服務和文化服務。阿爾山市作為我國第一批重點生態功能區縣，是我國北疆重要的生態屏障和重要的生態安全保障區，其生態區位對整個興安盟以及東北三省、京津冀經濟區都發揮著巨大的生態效益。

（1）重復計算是生態系統服務評估結果可信度下降的重要原因[41]。本文采用生態系統生產總值核算是對阿爾山市生態系統最終服務功能價值進行評估，不包括生態支持服務功能（例如，有機質生產、營養物質循環等），原因是這些功能支撐了產品提供功能與生態調節功能，轉變成受益者直接使用的物品和服務，避免了重復計算問題。因此，從評估指標和評估方法的選擇來看，本研究評估結果具備一定的合理性。

（2）本研究通過對阿爾山市生態系統生產總值（GEP）的核算，為我國重點生態功能區提供了一種新的成果考核評價和政績考核制度，引導全社會參與保護生態系統、恢復生態服務功能、遏制生存環境的惡化，能夠使人們從一個新的視覺角度認識生態系統和人類的關系，充分認識生態系統的重要性。

（3）本研究存在一些局限性：①由于部分基礎數據獲取困難，本文以2014年為基礎對阿爾山市生態系統生產總值進行核算。其中，部分參數數據選取年份相對較早，無法準確反映基準年阿爾山市生態系統生態總值，在進一步的研究中，要注意基礎數據的積累，從而對阿爾山市生態系統服務功能展開更加全面的評估。②生態系統服務存在時空差異性，即“滯后效應”。目前，多采用替代成本法進行評估，但其是從成本而非價值的角度評估，針對性較低，核算結果可能存在一定偏差。本研究結果僅僅是對阿爾山市生態系統生產總值保守的估算，但已足夠說明阿爾山市生態系統具有巨大的生態效益，其能夠反映阿爾山市生態環境狀況，量化領導干部關于生態文明建設進展情況，推進阿爾山市生態文明建設。

（編輯：劉呈慶）

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收稿日期：2016-12-01

作者簡介：王莉雁，博士生，主要研究方向為生態系統服務功能評估。Email：wangliyan15010@126.com。

通訊作者：肖燚，博士，副研究員，主要研究方向為生態規劃與評價、生態系統服務功能評估。Email：xiaoyi@rcees.ac.cn。

基金項目：國家重點研發計劃項目“生態系統生產總值與生態效益核算理論、技術方法與應用”（批準號：2016YFC0503402）。