天峻县生态补偿标准研究

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摘要：通过多次野外调查，利用遥感影像数据，在“3S”技术支撑下，划分了青海湖流域天峻县各景观类型并计算出了面积。在此基础上，使用生态系统服务价值法和区域景观价值法确定了天峻县各生态类型生态补偿的上下限标准。结果表明：草地的生态服务价值最为显著，为66.97×108元，生态系统服务价值最小的景观类型为灌丛，其价值为1.19×108元；从景观类型面积看，天峻县高寒草甸面积最大，达到717572.16hm2，石砾地面积最小，仅为205.93hm2；在不同类型植被景观价值中，高寒草甸对青海湖流域天峻县景观价值的贡献最大，为35.33×108元，山地灌木林景观价值最小，仅为0.08×108元。天峻县生态补偿的理论上限为101.42×108元/年，补偿理论下限为47.61×108元/年。

关键词：“3S”技术；生态补偿标准；天峻县

1引言

生态补偿作为联系自然环境与人类社会经济的桥梁，已成为地理学、生态学和经济学研究的焦点和热点问题之一[1～5]。补偿标准是生态补偿的核心，关系到补偿的可行性和效果 [6，7]。确定补偿标准应用较多的方法有生态系统服务价值法、机会成本法、意愿调查法[8]。不同的学者使用不同的方法对其进行了研究，取得了丰硕的成果。如李晓光等[9]以海南中部山区生态补偿机制构建为例，应用机会成本法探讨生态补偿标准。戴其文等[10]以甘南州草地生态系统水源涵养服务为例，构建以机会成本、交易成本和实施成本为参数的参与成本模型确定生态补偿标准。陈传明[11]依据发展权限制的损失（包括退耕还林的机会成本野生动物破坏造成的损失） 社区居民受偿意愿和受益者的支付意愿，制定了福建武夷山国家级自然保护区生态补偿的标准。庞爱萍等[12]以保障黄河口生态需水引起的山东引黄灌区农业损失补偿标准分析为实例，计算了冬小麦和夏玉米种植户不同等级的生态补偿标准。

总体来看，目前国内关于生态补偿研究多集中在我国中东部地区，较少涉及西部，特别是青藏高原地区，尺度大多涉及国家和流域，缺乏对县域生态补偿问题探讨和研究。因此，在大范围环境背景下确定的补偿标准不能准确反映农户的实际损失，易造成补偿力度不够，难以充分利用有限资金实现环境共同保护。县域尺度作为生态补偿的主要行政区单位，确定其生态补偿标准更利于生态环境保护和治理。天峻县是布哈河、大通河、疏勒河三条河的发源地，也是青海省西北部重要的湿地生态涵养区和生态屏障。高海拔、土地肥力低下致使天峻生态环境十分脆弱，生态环境一遭破坏便很难恢复。本文利用青海湖流域天峻县的多次科考调查数据、遥感影像数据和社会经济数据，借助“3S”技术，试图运用不同的方法确定出天峻县生态补偿的上下限标准。本研究结果在理论层面上可为我国县域生态补偿标准的研究提供借鉴，现实层面上也可为政府部门对天峻县生态补偿问题提供决策依据。

2研究区域与研究方法

2.1研究区域概况

天峻县位于青海湖西北侧，属青海省海西蒙古族藏族自治州管辖，是海西州主要的牧业县之一。地理位置介于N36°54′～39°12′，E96°49′～99°42′，之间，研究区总面积约0.14万km2，最高海拔5826.8m，最低海拔2850m，相对高差近3000m；地势中间高，西北和东南低；属高原寒带气候，年均温-1.5℃，极端最高气温25.6℃，极端最低气温-35.8℃，年降水量303mm，全年无绝对无霜期，农作物不宜成熟，畜牧业是全县的主导产业。2010年末总人口3万人，以藏族为主，占总人口的80%，还有汉、蒙古、回等民族。

2.2研究方法

2.2.1数据获取

遥感影像数据，采用2007年7月Landsat卫星轨道号为p132 r35、p133 r34、p133 r35、p134 r34的Landsat-5 TM（30 m×30 m）的遥感影像数据。利用ENVI4.5软件将5、4、3三个波段叠加合成假彩色图像，根据遥感数据空间分辨率、植被类型可判读性、前人研究成果、结合野外实地调察和相关资料等，建立青海湖流域植被类型遥感图像解译标志。根据建立的解译标志，在ArcGIS9.0的Arcedit中进行人机交互式判读解译；运用GPS进行外业精度调查验证；将所得数据在ArcInfo Workstation环境下进行编辑和修改，划分出青海湖流域天峻县各景观类型并计算出各景观面积（见图1知表1）。

数字高程模型：来源于NASA的SRTM数据，分辨率为90m×90m，使用ArcGIS9.3的Solar Radiation模块进行太阳辐射（MJ・m2）计算。气象站点数据：2007年青海湖流域及其周边地区12个气象站点的月均温（C°），使用ArcGIS9.3中的IDW（Inverse Distance Weighting）进行插值。

以资源平衡理论为基础的CASA（Carnegie Ames Stanford Approach，CASA）模型是一个充分考虑环境条件和植被本身特征的光能利用率模型[13]。其与“3S”技术相结合成为NPP估算模型研究的一个新方向[14，15]。运用CASA模型与“3S”技术模拟出研究区不同植被类型年净初级生产力。

2.2.2方法

根据“庇古税”理论，补偿金额为私人成本与社会成本的差额，即边际外部成本；从环境经济的角度来说，当边际外部成本等于边际外部收益时实现环境效益的最大化，因此理论上最佳补偿额应该以提供的生态服务的价值为补偿标准[16]。韩艳莉[17]等在生态系统服务功能价值和区域景观价值的基础上，确定出青海湖流域区域生态补偿的上下限标准。本文结合青海湖流域天峻县的实际情况，对研究区生态系统所产生的气体调节、水源涵养、气候调节、生物多样性保护、土壤形成与保护等生态服务功能价值进行综合评估与核算，确定出生态系统所能提供的总服务价值，以此作为研究区生态系统补偿理论上限值；以研究区NPP为基础，将生态系统固定的生物质产生的能量转化为相等能量的标煤能量，由标煤价格间接估算生态系统景观单元所能够提供的生物资源NPP的价值，并以此作为研究区景观价值，这些景观价值可体现当地牧民在不同植被景观类型中所能获取的本年度最低物质生产量和可转化的最低经济利益，因生态环境保护的需要，可将植被景观价值作为区域生态补偿的下限以弥补每个牧户的直接经济损失。

（1）补偿上限计算。生态系统服务功能价值法是以生态系统服务功能本身具有的价值或修正后的价值来确定生态补偿标准的一种方法[8]。该方法的核心是：运用市场价值法、置换成本法、机会成本法等计算生态系统服务功能的价值，并将估算的价值作为生态补偿的标准。计算公式如下：

VES=∑61i=1Ai×CVi（1）

其中，VES为生态系统服务总价值（元），Ai为种土地利用类型的分布面积（hm2），CVi为生态价值系数 （元/hm2・年）（表2）。

（2）补偿下限计算。补偿下限计算采用景观价值法，本文先利用CASA模型模拟出研究区不同类型植被净初级生产力，然后采用市场价格法[18]、能量替代法[19]估算出青海湖流域天峻县区域景观价值（Vj），公式如下：

Vj=∑91j=1Wnppj×19.24110×P（2）

式中，10为标煤的热值（kJ/g），19.24为生物量热值（kJ/g），高寒地区植重生物量的热值为16.54～21.94kJ/g[20]，取其平均值19.24kJ/g，P为标煤的市场价格（354元/t）（1990年不变价）[21]。Wnppj为研究区不同植被类型年净初级生产力（g/cm2・年），借助CASA模型获取（表3），CASA模型中NPP估算是植被所吸收的光合有效辐射与光能转化率（ε）的函数。

NPP=APAR（x，t）×ε（x，t）（3）

式中，APAR（x，t）为像元x在t月所吸收的光合有效辐射（gC/m2・m），ε（x，t）表示像元x在t月实际光能利用率（gC/MJ）。

3结果与分析

3.1青海湖流域天峻县景观特征

从图1和表1中可以看出青海湖流域天峻县2007年Landsat-ETM遥感影像解译结果的景观类型看，青海湖流域天峻县高寒草甸面积达71757216hm2，占县域面积的5241%。其次是高山流石坡稀疏植被和裸岩，分别为34436199hm2、21560855hm2，所占比例分别为2515%和1575%。高寒沼泽和温性草原面积较小，其面积分别为4233872hm2、2158770hm2，分别占青海湖流域天峻县总面积的309%和158%，其余景观类型分别占不到1%。其中沼泽（高寒，湖滨，河谷）面积为4839174hm2，占整个青海湖流域天峻县面积的353%；不可利用土地（包括裸岩、裸土地、石砾地和沙地）面积为21787209hm2，占整个青海湖流域天峻县面积的1591%。

表1天峻县各种景观类型面积

景观类型1面积/hm21斑块数/个1比例/%裸岩1215608.5513145115.75裸土地12057.61158810.15石砾地1205.931110.02河流112904.071410.94湖泊1929.2012910.07高寒草甸1717572.161227152.41高山流石坡稀疏植被1344361.991200125.15温性草原121587.7012311.58河谷灌丛13839.24110310.28山地灌丛11527.8418510.11高寒沼泽142338.721226613.09湖滨沼泽10.001010.00河谷沼泽16053.0218010.44耕地10.001010.00居民区与工矿用地1252.4114210.02沙地10.001010.00

3.2补偿上线的确定

根据对天峻县不同生态系统结构和功能的分析，由公式（1）计算得到青海湖流域天峻县生态系统服务功能价值及生态系统服务功能总价值，生态系统服务功能价值可作为对研究区生态系统进行补偿的理论上限值，故2007年青海湖流域天峻县生态系统服务功能总价值即补偿上限为101.42×108元。

结果显示，在不同景观类型中，草地的生态服务价值最为显著，为66.97×108元，占总价值的67%；其次为湿地，其生态系统服务价值为26.82×108元，占总价值的27%；第三为水体，其价值为29.80×108元，所占比例为16.18%；水体的价值为5.63×108元，所占比例为6%；价值最小的为灌丛，其价值为1.19×108元，所占比例仅为1%。从生态系统类型来看，废物处理价值最为显著，为22.29×108元，占总价值的29%；其次，土壤形成与保护价值为19.61×108元，所占比例为20%；水源涵养价值为16.95×108 元，占总价值的17%；生物多样性保护价值为12.59×108元，占总价值的13%；气体调节价值为8.54×108元，占总价值的9%；气候调节为7.51 ×108 元，所占比例为8%；此外，娱乐文化和食物生产价值分别为3.34×108、3.05×108元，均占总价值的3%，原材料价值仅为0.55×108元，占总价值的1%。

2014年11月绿色科技第11期表2天峻县生态系统服务功能价值评估

生态服务功能1生态系统服务功能单价/元灌丛1草地1农田1湿地1水体1荒漠1总计/（108元/年）1比例/%气体调节11902.51707.91442.411592.70101018.5410.09气候调节11592.81796.41787.5115130.901407.01017.5110.08水源涵养11769.71707.91530.9113715.20118033.2126.5116.9510.17土壤形成与保护12588.211725.511291.911513.1018.8117.7119.6110.20废物处理11159.211159.211454.2116086.60116086.618.8129.2910.29生物多样性保护11924.61964.51628.212212.2012203.31300.8112.5910.13食物生产11771265.51884.91265.50188.518.813.0510.03原材料11172.4144.2188.5161.9018.81010.5510.01娱乐文化1584135.418.814910.9013840.218.813.3410.03总计（×108元/年）11.19166.9710.00126.8215.6310.811101.42占总价值比例/%10.0110.6710.0010.2710.0610.01

3.3补偿下限确定

通过对天峻县不同类型植被景观价值的分析，利用公式（2）计算得到青海湖流域天峻县各类型植被景观价值及总景观价值。研究区总景观价值即补偿下限为47.61×108元/年。

由表3可知，青海湖流域天峻县山地灌木林的单位面积NPP最大，为802.69g/m2/年，其次为耕地，为778.67g/m2/年，最低的为高山流石坡植被，为378.11g/m2/年。青海湖流域天峻县高寒草甸面积分布最广，NPP总量为5.19×106t；其次为高山流石坡稀疏植被，为1.30×106t；其余类型景观面积较小，相应的NPP总量也较小。高寒草甸、高山流石坡稀疏植被、高寒沼泽、温性草原对青海湖流域天峻县景观价值贡献较为显著。由表3可知，高寒草甸对青海湖流域天峻县景观价值的贡献最大，为35.33×108元，占总价值的74%，足以说明高寒草甸生态系统在青海湖流域天峻县具有重要的生态安全地位，其次为高山流石坡稀疏植被景观价值8.87×108元，占总价值的19%，该类植被景观价值较大原因是该类景观为研究区的主要景观斑块，即高山流石坡稀疏植被单位面积景观价值虽小，但其总面积占县域总面积的25.15%，因此在景观价值贡献上较大。

表3天峻县不同类型植被景观价值

类型1面积/km21NPP/（g/m2/年）1标准偏差1总NPP/104tc1景观价值/（104元/km2/年）1总景观价值/（108元/年）山地灌木林115.281802.69172.7511.23154.6710.08耕地101778.67171.9310.00153.0310.00河谷灌木林138.391738.24167.8812.83150.2810.19高寒草甸17175.721722.871100.31518.71149.23135.33湖滨沼泽101719.07180.3310.00148.9810.00高寒沼泽1423.391664.31174.25128.13145.2811.92温性草原1215.881661.801107.68114.29145.0710.97河谷沼泽160.531595.801206.5113.61140.5810.25高山流石坡稀疏植被13443.621378.11178.651130.21125.7518.87

4结语

（1）青海湖流域天峻县景观类型共有9类，青海湖流域天峻县主要是高寒草甸，高山流石坡稀疏植被和裸岩景观分布格局下的其他景观类型的镶嵌。高寒草甸的面积达717572.16hm2，占县域面积的52.41%；其次是高山流石坡稀疏植被和裸岩的面积分别为344361.99hm2、215608.55hm2，比例为25.15%和15.75%。山地灌木林面积最小，为1527.84hm2，只占0.11%。

（2）通过对天峻县生态服务功能价值和不同类型植被景观价值的计算，确定了青海湖流域天峻县的生态补偿标准区间为：101.42×108元～47.61×108元。其中，草地的补偿上限最大，为66.97×108元，其次是湿地，为26.82×108元；在补偿下限中，高寒草甸对青海湖流域天峻县景观价值的贡献最大，为35.33×108元，占总价值的74%，足以说明高寒草甸生态系统在青海湖流域天峻县具有重要的生态安全地位，其次为高山流石坡稀疏植被景观价值8.87×108元，占总价值的19%，高寒草甸与高山流石坡稀疏植被景观价值占本县总景观价值的93%。可见，这两类景观对确定天峻县生态补偿标准有着非常重要的意义。

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