生态保护红线是在生态空间范围内具有特殊重要生态功能、必须强制性严格保护的区域, 是保障和维护国家生态安全的底线和生命线, 通常包括具有重要水源涵养、生物多样性维护、水土保持、防风固沙等功能的生态功能重要区域, 以及水土流失、土地沙化、石漠化、盐渍化等生态环境敏感脆弱区域。划定生态保护红线并实行永久保护, 对维护国家和地区国土生态安全、促进经济社会可持续发展和推进生态文明建设具有十分重要的现实意义。作为保护我国生态资源的重要方式, 生态保护红线这一概念自提出起就受到社会各界的广泛关注, 众多学者在生态保护红线的概念、划定方法、管理方法等多个方面开展研究^[1-4], 但已有研究对生态保护红线划定意义的理解仅仅停留在定性描述和分析层面, 没有定量评估生态保护红线划定工作所产生的实际生态效益, 地方政府和公众开展生态保护红线划定工作的积极性不高。另一方面, 尽管生态保护红线已纳入国家立法, 但作为一个全新概念与之相配套的生态补偿、绩效考核等政策尚不明确。这其中能真正提高地方政府和公众认真贯彻实施生态保护红线划定工作积极性的生态补偿政策显得尤为重要, 要使生态保护红线生态补偿政策真正付诸实施, 依然面临着生态补偿机制定量分析难以完成, 生态保护红线生态补偿标准制定较为困难等诸多难题。20世纪90年代后期开始受到广泛关注的“生态资产”这一概念为有效解决上述问题提供了可能^[5-13]。在社会经济高速发展的同时注重考虑自然资源价值和生态环境效益, 利用经济杠杆协调人类与环境的关系, 评估生态系统价值, 深入了解和掌握一个地区的生态资产信息, 从生态经济学角度处理生态环境问题, 对于一个区域的可持续发展有着深远意义。2001年启动的千年生态系统评估^[14]及随后开展的中国西部生态系统综合评估、全国生态环境十年变化(2000—2010年)遥感调查评估等项目, 都说明生态资产评估正日益受到重视。该研究结合生态保护红线划定技术方法和红线内生态系统构成特点, 构建生态保护红线生态资产及价值评估指标体系, 选取山东省东营市作为研究案例区, 力图实现对生态保护红线区生态资产及价值的动态评估分析, 明确生态保护红线生态保护价值, 为生态保护红线区后期的生态补偿等相关配套措施的开展提供依据。

1 生态保护红线区生态资产评估方法 1.1 生态资产的分类

在确立生态保护红线生态资产构成时, 除要包括生态系统服务价值和自然资源自身资产价值之外, 还要考虑生态保护红线的生态效益和社会效益, 并加入文化社会价值评估结果, 以全面反映生态保护红线区生态资产价值。因此, 生态保护红线区生态资产应是自然资源自身价值和其生态系统服务功能价值以及文化社会价值的货币化综合集成, 具有时间和空间双重属性特征。也就是说, 生态保护红线区生态资产就是生态保护红线区生态系统产生的直接价值和对社会、经济、环境的间接效益的综合。

目前普遍采用的生态资产分类方法有2种^[15-19]:一种是基于存在价值论的价值分类, 把生态资产价值分为使用价值和非使用价值; 另一种是基于生态资产价值存在形式的分类, 把生态资产价值分为有形的资源价值和无形的生态价值。第1种分类方法具有价值理论探讨上的优势, 分类比较精细、深刻, 但难以避免价值分类上的交叉, 概念比较模糊; 第2种分类方法较为简略、概括, 容易理解, 便于定量计算和操作。比较来看, 生态保护红线区生态资产评估宜采用后者。

1.2 生态资产评价指标

在对前人研究归纳和总结的基础上, 并结合生态保护红线区实际情况和管理需求, 笔者认为生态保护红线区生态资产的价值构成除包括区域范围内主要自然资源(森林、草地、湿地)本身的有形价值之外, 还应包括空气净化、营养物质循环、水源涵养、水土保持、污染物降解、生物多样性维护、文化社会价值等无形生态价值, 以构成完整的切合实际的生态资产评估体系(图 1)。

生态服务功能价值是生态保护红线内生态系统维护和人类生活质量改善的环境价值, 包括自然资源在水土保持、水源涵养、物种和遗传多样性维护、气候调节等改善生态环境方面的价值, 这些都是人类传统认识上的生态保护红线价值。其中, 水文调节功能指生态系统截留、吸收和贮存降水, 调节径流, 调蓄洪水以降低旱涝灾害; 净化环境功能指植被和生物去除和降解多余养分和化合物, 滞留灰尘、除污等, 包括净化水质和空气等; 气体调节功能指生态系统维持大气化学组分平衡, 吸收二氧化硫、氟化物和氮氧化物等; 气候调节指对区域气候的调节作用, 如增加降水、降低气温等; 土壤保持指有机质积累及植被根物质和生物在土壤保持中的作用、养分循环和累积; 生物多样性维护指维护野生动植物基因来源、进化和栖息地；文化社会价值指生态保护红线区自然资源在促进社会经济发展、维护社会稳定及增强社会科学认知等方面的价值^[20-23]。

1.3 生态资产评估方法 1.3.1 有形生态资产评估

结合生态保护红线划定方法, 并考虑生态保护红线内有形自然资源的主要类型, 基于遥感测算的生态资产价值评估方法是一种有效可行的评估方法^[24-28]。采用基于遥感测算的净初级生产力(NPP)计算红线区自然资源资产价值量。生态系统净初级生产力主要利用MODIS NDVI系列产品数据通过CASA模型计算得到, 主要计算过程如下:

$ N = {A_t} \times {\varepsilon _t}, $

(1)

$ A = F \times P, $

(2)

$ {\varepsilon _t} = \varepsilon \times {T_{1t}} \times {T_{2t}} \times {W_t}。$

(3)

式(1)~(3)中, N为净初级生产力(以C计), g·m^-2; A为光合有效辐射, MJ·m^-2; F为植物对入射光合有效辐射的吸收比例; P为光合有效辐射, MJ·m^-2; T₁和T₂分别表示低温和高温对光能利用效率的胁迫作用; W为水分胁迫影响系数; ε为理想条件下最大光能利用率(以C计), g·MJ^-1; t表示时间, s。

考虑到数据获取的可行性和难易程度, 采用能量代替法, 将有机质价值转化为能量相当的标煤价值间接进行计算, 并以此推算出自然资源资产价值:

$ {V_{\rm{g}}} = N \times \frac{{{W_{碳}}}}{{{W_{标煤}}}} \times {V_{标煤}}。$

(4)

式(4)中, V_g为有机质年生产价值, 元·a^-1; N为植被年总生产力, g·a^-1; W_碳为碳热值, MJ·g^-1; W_标煤为标煤热值, MJ·g^-1; V_标煤为标煤价格, 元·g^-1。

1.3.2 无形生态资产评估

(1) 生态服务功能价值评估

在COSTANZA等^[29]的研究理论下, 以朱文泉等^[30]和谢高地等^[31-32]提出的单位面积价值当量因子为基础, 通过NPP值进行参数差异修正, 结合土地利用类型数据及统计数据等相关参数来计算生态保护红线区不同生态系统的生态服务价值量, 此价值当量体系把农田生态系统的经济价值定义为1, 其余类型的生态价值当量因子为其相对农田价值的贡献大小, 具体过程为

$ {E_k} = {\sum _f}{A_k} \times {C_{ikf}}, $

(5)

$ {E_f} = {\sum _k}{A_k} \times {C_{ikf}}, $

(6)

$ E = {\sum _k}{\sum _f}{A_k} \times {C_{ikf}}. $

(7)

式(5)~(7)中, E_k、E_f和E分别为k类生态系统、f项生态服务功能以及总生态系统的生态服务价值, 元·a^-1; C_ikf为i年k类土地的f项生态服务价值系数, 元·hm^-2·a^-1; A_k为k类土地面积, hm²。

(2) 文化社会价值评估

生态保护红线文化社会价值是生态保护红线在促进社会稳定发展及增强社会科学认知等方面的价值, 包括科研文化价值、景观美学价值及存在价值。其中, 科研文化价值计算公式为

$ {V_{\rm{r}}} = {V_{{\rm{r0}}}} \times \sum\limits_k {{A_k}} 。$

(8)

式(8)中, V_r为红线区每年的科研文化价值, 元·a^-1; V_r0为单位面积科研文化价值系数, 元·hm^-2·a^-1，参考全球生态系统科研文化价值为861美元·hm^-2(约合人民币5 928.85元·hm^-2)和陈仲新等^[18]研究中我国单位面积生态系统的科研文化价值382元·hm^-2的平均值3 155.43元·hm^-2；A_k为k类土地面积, hm²。

景观美学价值参照前文所述我国单位面积生态系统服务价值当量因子表中提供的参考数值进行计算。

存在价值是人们为确保生态保护红线区自然资源继续存在而自愿付出的费用, 以政府每年对其投入的保护和管理费用来代替。生态保护红线区原则上按照禁止开发区的要求进行管理, 考虑到数据可获得性和计算简便性, 按照自然保护区的相关计算方法进行计算。根据大自然保护协会(TNC)对各国保护区资金的统计研究, 取发展中国家的平均水平作为红线区每平方公里的存在价值, 即157美元(约合人民币1 081元)。

1.4 数据来源

选取2010年环境遥感卫星数据影像, 一期两景, 在ENVI 4.8环境下完成遥感影像的大气校正、几何精校正、影像镶嵌、数据融合、影像裁剪、图像增强等预处理过程, 以1:100 000地形图配准建立解译标志, 采用监督分类法进行人机交互式判读解译, 参照我国目前的土地利用分类体系, 将研究区土地类型分为7个1级类型。MODIS植被指数产品NDVI即归一化植被指数, 指近红外波段与可见光波段的差与和的比值。NDVI值与植被的光合作用关系密切, 其值越大则植被数量越多, NDVI数据通过MOD13全球250 m分辨率植被指数合成得到。气象数据来源于气象科学数据共享网(http://cdc.cma.gov.cn/index.jsp), 统计数据来源于《中国统计年鉴》和《国民经济和社会发展公报》。

2 东营市生态保护红线划定情况

根据2016年发布的山东省生态保护红线划定结果, 东营市生态保护红线共分25个生态保护红线区, 总面积为1 517.3 km², 占全市陆域面积的18.4%, 主要分布在黄河三角洲、黄河沿岸以及广饶县南部等地区(图 2)。根据主导生态功能, 东营市25块生态保护红线区域分为水源涵养、土壤保持和生物多样性维护3种生态功能类型。东营市生态保护红线区中, 森林生态系统和湿地生态系统面积所占比例最高, 森林生态系统总面积968.2 km², 占生态保护红线总面积的63.8%, 湿地生态系统总面积520.2 km², 占生态保护红线总面积的34.3%。

3 东营市生态保护红线区生态资产评估结果

东营市生态保护红线区土地利用类型及分布(2010年, 只统计陆域范围)见图 3。2010年东营市生态保护红线区NPP(以C计)平均值为435 g·m^-2, 数值空间分布见图 4。通过计算, 2010年东营市生态保护红线区有机质生产价值为66.65×10⁷元。

2010年东营市生态保护红线区生态服务功能价值评价结果见表 1。气候调节、净化环境和水文调节3项生态服务功能价值较高, 水域的生态服务功能价值最高, 草地其次。通过计算, 东营市生态保护红线区科研文化价值(扣除农田和建设用地)为0.26×10⁷元, 美学景观价值为26.82×10⁷元, 存在价值为0.14×10⁷元。将上述各类资产价值相加, 得到2010年东营市生态保护红线区生态资产总价值为365.79×10⁷元。

4 讨论 4.1 生态保护红线保护成效分析

为了进一步比较和分析生态保护红线保护成效, 按照上述方法计算东营市陆域生态资产总价值(表 2)。2010年东营市NPP(以C计)平均值为439 g·m^-2, 2010年东营市有机质生产价值为412.3×10⁷元。

东营市自然资源科研文化价值(扣除农田和建设用地)为0.78×10⁷元; 美学景观价值为120.07×10⁷元; 存在价值按照大自然保护协会的统计分析结果进行计算, 为0.47×10⁷元。将上述各类资产价值相加, 得到2010年东营市自然资源生态资产总价值为1 760.76×10⁷元。

通过上述计算可知, 2010年东营市生态保护红线区生态资产价值占全市自然资源生态资产总价值的20.77%。结合东营市生态保护红线划定结果, 东营市生态保护红线总面积约占全市陆域面积的18.4%, 生态保护红线划定对于维持东营市自然资源生态资产价值具有重要意义, 但生态保护红线区生态资产价值占比没有预期值高。主要原因是东营市水域面积较大, 水库面积占全市水域总面积的比例近90%, 但大部分水库没有纳入生态保护红线, 水域生态系统的单位面积水文调节服务价值当量为102, 远高于其他生态系统单位面积服务价值当量, 故实际计算得到的生态保护红线区生态资产价值所占比例较预期值低。建议在后期东营市生态保护红线的调整和完善工作中, 将生态资产价值量较大的地区纳入生态保护红线, 以真正发挥生态保护红线的自然资源保护价值。

目前, 我国已有的陆地生态资产单位面积价值研究结果范围值为8.49~67.13万元·km^-2[33]。该研究通过评估得到的2010年东营市生态保护红线单位面积生态资产价值为241.08万元·km^-2, 其单位面积价值量远高于我国陆地生态资产单位面积平均值。主要原因是与一般区域相比, 生态保护红线为生态系统服务功能极重要区、自然保护区、重要湿地等生态系统相对较好、生态功能相对较高区域的集中分布区, 且东营市地处黄河入海口, 生态保护红线内湿地面积占比高, 湿地生态系统的单位面积生态系统服务价值当量远高于森林、草地等其他生态系统, 因而单位面积生态资产价值较高, 这与生态保护红线的保护目的和划定意义相一致。

4.2 评估方法的局限性分析

基于当量因子的方法和基于实物量的方法是当前生态系统服务功能价值评估中常用的2大方法^[32]。与基于实物量的评价方法相比, 当量因子法在实际应用中较为简单，易于操作。当量因子表的准确构建是当量因子法的核心, 该研究基于最新修正的价值当量因子表, 充分考虑了生态系统类型及质量状况, 提高了评估结果的准确度。生态资产与生态系统状况密切相关, 但由于生态系统本身的复杂性, 受环境和生物条件的影响, 其服务功能的大小和类型存在显著差异, 因此, 客观上需要将生态系统类型和服务功能类别进行尽可能的精细区分。由于缺乏部分类型生态系统服务功能相关参数和结果, 笔者只根据一级生态系统分类进行计算, 其对评估结果的影响还有待于进一步研究。后续研究可进一步细化至2级生态系统分类进行计算以提高评估准确程度。

4.3 生态补偿的新思路

作为一种保障经济持续发展和生态环境改造的重要机制, 生态补偿一般被理解为政府代表受益的群体和区域, 向提供生态服务、并付出某种代价或做出利益牺牲的群体和区域进行财政转移支付^[34]。生态资产是形成生态效益和生态系统生产总值的基础, 生态资产的变化受生态系统生产能力的制约; 生态补偿是以生态系统服务为基础, 调节生态保护利益相关者之间利益关系的公共制度^[35]。两者均蕴含了生态系统可为人类福祉和经济社会可持续发展提供产品与服务价值这一内涵。可见, 生态资产评估作为一种新兴的生态经济学理论, 虽然其价值核算方法存在一定争论, 在理论探讨和方法改进等方面还存在提升空间, 但依然可为生态补偿提供新的研究思路。该研究为区域生态补偿提供了一种可行的核算方法, 下一步建议从其他方面如生态补偿的主体和客体、标准、方式、途径等方面开展研究, 以健全生态补偿制度。