农田生态盈亏空间差异与跨区域均衡机制
2022-06-09
一直以来我国实行非均衡的土地政策诸如土地利用总体规划、主体功能区划等对农地利用进行管制[1]，基于农、工业产品巨大的价格剪刀差，农地、非农用地经济产出的显著差异以及农田生态系统巨大的社会和生态价值"外溢"[2]，使得农地相关利益群体的福利产生"暴利"和"暴损"现象[3]，违反了社会公平与公正的基本理念，因此跨区域的农田生态补偿成为必要，即农田保护主体应获得相应的生态补偿，而受益主体需要为保护环境做出贡献的主体予以回馈。农田生态补偿机制作为协调区域经济发展和农地保护利益关系的新型环境经济政策[4]，已经逐渐被欧美等国融入农业经济政策之中，成为许多国家保护农地景观、改善农户生活、消除贫困的重要手段，在国内外的实践成效备受好评[5-8]。在当前我国农田生态补偿体制不健全、补偿资金来源有限而农田生态保护又对资金依赖程度较大的现状下，确立不同区域对应的补偿类型，建立各地区对于农田生态补偿基金需求急迫程度的定量指标，划分农田生态补偿优先级是农田生态补偿制度实施的前提。可有效提高农田生态补偿资金使用的效率：在补偿资金有限时，将有限的资金运用到最需要的地方，使得每单位补偿资金的边际效益最大；在补偿资金充足的前提下，改变过去补偿"一刀切"的笼统局面，使得每个区域所获取（支付）的农田生态补偿资金额度与其因保护农地（经济发展）而损失（获得）的价值相当，改变当前农地保护"搭便车"的现象，还可以在一定程度上避免出现农地面积越大，经济发展越受限制的"资源诅咒"现象的发生，也是明确划分补偿主客体、计算差异性补偿标准和确立个性化补偿方式的基础。因此，解决补偿分区问题对于农田生态补偿制度的成功实施具有重要意义。我国有关农田生态补偿的研究，主要集中在补偿主客体界定、补偿标准、补偿方式等方面[9-14]；而关于土地分区的研究主要包含早期的农业资源区划、土地利用规划到近期的国土空间开发规划、主体功能区规划，专门针对农田生态补偿分区的研究成果较少，主要的研究进展包括周小平等[15]通过设置人均耕地阈值的方法将全国31个省级行政区划分为耕地赤字区、耕地平衡区以及耕地盈余区；王女杰等[16]通过计算区域农地非市场价值占GDP的百分比来进行生态补偿区划分；施开放等[17]通过构建耕地生态承载力供需平衡指数对重庆市的耕地进行生态区域划分；于世伟等[18]应用系统聚类方法确定辽河流域的生态分区。然而，这些研究多是单纯的从全国、省级层面或者单独对一个城市进行农地生态分区，较少专门从县级层面出发，对相互之间经济产业发展相互耦合的城市群进行农田生态补偿的分区，结果较为粗略。本文以武汉城市圈为例，从县（市、区）层面出发，在计算和分析区域农田生态足迹和承载力的基础上，综合考虑区域的农田生态盈余/赤字状态，通过构建区域自身的农田生态账户的方式，利用生态补偿优先级指数（EcologicalCompensationPrioritySequenceIndex，ECPSI），对48个县（市、区）的农田生态补偿的需求程度进行定量化测算，以期为区域生态补偿的实施提供初步的理论依据。
杨欣等：农田生态盈亏空间差异与跨区域均衡机制中国人口·资源与环境2013年第12期1研究区域概况
武汉城市圈是由武汉及其周边100km范围内的黄石、鄂州、黄冈、孝感、咸宁、仙桃、天门和潜江9个城市构成，是"两型社会"综合配套改革实验区。区域地理和交通区域优势明显、科教资源丰富，具有承接东部发展模式的区位和软实力，是国家"中部崛起"战略的重要支撑点。作为中部最大的城市群，武汉城市圈各城市之间互补性的良性关系逐渐显现[19]，空间和地缘经济联系不断增强。根据《湖北统计年鉴2009》，2009年武汉城市圈土地面积为580.52×104hm2，农田面积为183.52×104hm2，GDP达到6972.11×108元，农林牧副渔总产值为1261.85×108元，财政收入为385.83×108元，居民人均可支配收入15367元，农村居民人均纯收入为4573元。
近年来农田面积逐年减少已经是不争的事实，据《湖北省土地利用变更调查报告》，武汉城市圈在1996-2008年14年间农田面积年均递减率为0.91%，农地资源稀缺将是武汉城市圈今后乃至长期经济和社会发展的重要瓶颈。因此实行划分农田生态补偿区域类型，建立农田生态补偿优先级，对于实现区域农田保护，探索出资源节约、环境保护的可持续发展道路具有重要的指导意义。
2研究方法与数据来源
2.1研究方法
2.1.1农田生态足迹模型
生态足迹模型（ecologicalfootprintmodel）最早是由生态经济学家William于1992年提出[20]，后来Wackernagel完善了该模型[21]。生态足迹含义就是要维持一个人、地区、国家或者全球的生存所需要的或者能够容纳人类所排放的废物的、具有生物生产力的地域面积，即区域的农田、草地、林地、水域、建筑面积等对应的土地面积。生态足迹方法由于具有较为科学、完善的理论基础和精简统一的指标体系得到国内外学者的大量应用[22]。
农田作为所有生物生产性土地中生产力最高的、向人类提供生物量最多的生态系统[10]，农田生态足迹根据用来生产人类消费的食品和纤维、牲畜饲料、油料作物和橡胶所要求的土地面积计算得出。一般计算公式为：
EF=N×ef=N×∑（αai）=N×∑α（ci/pi）（1）
其中，EF为区域总生态足迹；N为人口数；ef为人均生态足迹；α为均衡因子；ai为人均i种消费项目折算的生态生产性面积；i为消费项目类型；pi为i种消费品的平均生产能力；ci为i种消费品的人均年消费量。
2.1.2农田生态承载力模型
生态承载力是指生态系统的自我维持、自我调节能力及资源环境的供容能力，计算方法是将区域内各类生物生产性土地面积乘以等量化因子及产量调整系数后，求和得到总生态承载力。对于农田生态系统而言，就是以区域农地面积乘以各转化系统得到区域农田生态承载力，一般的计算方法如公式（2）：
EC=N×ec=0.88×α×r×y（2）
其中，EC为区域总生态承载力；N为区域人口数；ec为（人均）生态承载力，即实际生态生产性土地面积（hm2/cap）；α为（人均）农田生态生产性土地面积；r为均衡因子；y为产量因子（区域产量与世界平均产量之比）；根据世界环境发展委员会报告，生态承载力计算时应扣除12%生态系统中生物多样性的保护面积。
2.1.3农田生态补偿类型区及优先级划分方法
生态足迹分析法从需求方面计算人类对于农田生态服务消费量的大小，生态承载力是从供给方面计算农田生态系统承载量的大小，通过测量某一特定区域人类在对农田生态服务的需求与自然所能提供的生态服务之间的差距，可以判定某一地区所属的农田生态补偿区类别，当EF>EC时，说明该区域农田处于生态赤字状态，即为农田生态补偿的支付区；当EF
进而是确定区域生态补偿的优先级的问题，针对我国当前生态补偿政策不健全不统一，补偿资金不充足等实际情况，根据不同地区对农田生态补偿需求的迫切程度，确立农田生态补偿的优先级对于缓解农地流失速度，保障国家粮食安全具有举足轻重的意义。以农田生态盈余/亏损程度确定生态补偿先后顺序成为最直观的想法。本文创新性的提出以某个区域的生态承载力与生态足迹的差值占生态承载力的比重为生态补偿优先级指数，具体表达如下：
Qi=ECi-EFi2ECi（3）
式中，Qi是区域i的农田生态补偿优先级，ECi表示区域i的农田生态承载力，EFi表示区域i的农田生态足迹。
当研究区的农田生态补偿优先级指数小于0时，优先级指数值越小，说明该区域的农田生态系统的亏损量越大，属于农田生态服务输入地区，应当率先支付农田生态补偿资金；当优先级指数大于0时，指数值越大说明该区域农田系统盈余量越大，向其他区域输出农田服务，应当率先支付农田生态补偿资金。
2.2数据来源
准确的数据来源是得出正确研究结论的基础。本文中计算武汉城市圈生态足迹和生态承载力涉及的生物能源、消费量和人口数据来自于《中国县市州经济社会统计年鉴2009》、《湖北农村统计年鉴2009》、《湖北统计年鉴2009》和《湖北物流年鉴2009》，其中，人口数则取各县、市、区年底总人口数，农田面积数据则来源于全国第二次土地大调查的数据。
另外本文将时间设定为2008年，是因为全国第二次土地大调查的农田面积是准确度较高的面积，从这个意义出发，本文的所有数据年限都设定为2008年。
3基于县级尺度的武汉城市圈农田生态补偿优先级划分根据式（3）中的计算方法，结合相关统计数据计算之后得到武汉城市圈48个县（市、区）的农田生态足迹、生态承载力、盈亏值、优先指数值以及补偿区优先级结果见表1。
杨欣等：农田生态盈亏空间差异与跨区域均衡机制中国人口·资源与环境2013年第12期1研究区域概况
武汉城市圈是由武汉及其周边100km范围内的黄石、鄂州、黄冈、孝感、咸宁、仙桃、天门和潜江9个城市构成，是"两型社会"综合配套改革实验区。区域地理和交通区域优势明显、科教资源丰富，具有承接东部发展模式的区位和软实力，是国家"中部崛起"战略的重要支撑点。作为中部最大的城市群，武汉城市圈各城市之间互补性的良性关系逐渐显现[19]，空间和地缘经济联系不断增强。根据《湖北统计年鉴2009》，2009年武汉城市圈土地面积为580.52×104hm2，农田面积为183.52×104hm2，GDP达到6972.11×108元，农林牧副渔总产值为1261.85×108元，财政收入为385.83×108元，居民人均可支配收入15367元，农村居民人均纯收入为4573元。
近年来农田面积逐年减少已经是不争的事实，据《湖北省土地利用变更调查报告》，武汉城市圈在1996-2008年14年间农田面积年均递减率为0.91%，农地资源稀缺将是武汉城市圈今后乃至长期经济和社会发展的重要瓶颈。因此实行划分农田生态补偿区域类型，建立农田生态补偿优先级，对于实现区域农田保护，探索出资源节约、环境保护的可持续发展道路具有重要的指导意义。
2研究方法与数据来源
2.1研究方法
2.1.1农田生态足迹模型
生态足迹模型（ecologicalfootprintmodel）最早是由生态经济学家William于1992年提出[20]，后来Wackernagel完善了该模型[21]。生态足迹含义就是要维持一个人、地区、国家或者全球的生存所需要的或者能够容纳人类所排放的废物的、具有生物生产力的地域面积，即区域的农田、草地、林地、水域、建筑面积等对应的土地面积。生态足迹方法由于具有较为科学、完善的理论基础和精简统一的指标体系得到国内外学者的大量应用[22]。
农田作为所有生物生产性土地中生产力最高的、向人类提供生物量最多的生态系统[10]，农田生态足迹根据用来生产人类消费的食品和纤维、牲畜饲料、油料作物和橡胶所要求的土地面积计算得出。一般计算公式为：
EF=N×ef=N×∑（αai）=N×∑α（ci/pi）（1）
其中，EF为区域总生态足迹；N为人口数；ef为人均生态足迹；α为均衡因子；ai为人均i种消费项目折算的生态生产性面积；i为消费项目类型；pi为i种消费品的平均生产能力；ci为i种消费品的人均年消费量。
2.1.2农田生态承载力模型
生态承载力是指生态系统的自我维持、自我调节能力及资源环境的供容能力，计算方法是将区域内各类生物生产性土地面积乘以等量化因子及产量调整系数后，求和得到总生态承载力。对于农田生态系统而言，就是以区域农地面积乘以各转化系统得到区域农田生态承载力，一般的计算方法如公式（2）：
EC=N×ec=0.88×α×r×y（2）
其中，EC为区域总生态承载力；N为区域人口数；ec为（人均）生态承载力，即实际生态生产性土地面积（hm2/cap）；α为（人均）农田生态生产性土地面积；r为均衡因子；y为产量因子（区域产量与世界平均产量之比）；根据世界环境发展委员会报告，生态承载力计算时应扣除12%生态系统中生物多样性的保护面积。
2.1.3农田生态补偿类型区及优先级划分方法
生态足迹分析法从需求方面计算人类对于农田生态服务消费量的大小，生态承载力是从供给方面计算农田生态系统承载量的大小，通过测量某一特定区域人类在对农田生态服务的需求与自然所能提供的生态服务之间的差距，可以判定某一地区所属的农田生态补偿区类别，当EF>EC时，说明该区域农田处于生态赤字状态，即为农田生态补偿的支付区；当EF
进而是确定区域生态补偿的优先级的问题，针对我国当前生态补偿政策不健全不统一，补偿资金不充足等实际情况，根据不同地区对农田生态补偿需求的迫切程度，确立农田生态补偿的优先级对于缓解农地流失速度，保障国家粮食安全具有举足轻重的意义。以农田生态盈余/亏损程度确定生态补偿先后顺序成为最直观的想法。本文创新性的提出以某个区域的生态承载力与生态足迹的差值占生态承载力的比重为生态补偿优先级指数，具体表达如下：
Qi=ECi-EFi2ECi（3）
式中，Qi是区域i的农田生态补偿优先级，ECi表示区域i的农田生态承载力，EFi表示区域i的农田生态足迹。
当研究区的农田生态补偿优先级指数小于0时，优先级指数值越小，说明该区域的农田生态系统的亏损量越大，属于农田生态服务输入地区，应当率先支付农田生态补偿资金；当优先级指数大于0时，指数值越大说明该区域农田系统盈余量越大，向其他区域输出农田服务，应当率先支付农田生态补偿资金。
2.2数据来源
准确的数据来源是得出正确研究结论的基础。本文中计算武汉城市圈生态足迹和生态承载力涉及的生物能源、消费量和人口数据来自于《中国县市州经济社会统计年鉴2009》、《湖北农村统计年鉴2009》、《湖北统计年鉴2009》和《湖北物流年鉴2009》，其中，人口数则取各县、市、区年底总人口数，农田面积数据则来源于全国第二次土地大调查的数据。
另外本文将时间设定为2008年，是因为全国第二次土地大调查的农田面积是准确度较高的面积，从这个意义出发，本文的所有数据年限都设定为2008年。
3基于县级尺度的武汉城市圈农田生态补偿优先级划分根据式（3）中的计算方法，结合相关统计数据计算之后得到武汉城市圈48个县（市、区）的农田生态足迹、生态承载力、盈亏值、优先指数值以及补偿区优先级结果见表1。