南方紅壤丘陵區(qū)小流域水土保持綜合效益評價
——以江西陽坑小流域?yàn)槔?/h1>
2017-09-12 07:36:40王一鳴穆興民趙建民羅煜全
水土保持研究 2017年5期
王一鳴, 高 鵬, 穆興民, 趙建民, 羅煜全
(1.中國科學(xué)院 水利部 水土保持保持研究所 土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 陜西 楊凌 712100;
南方紅壤丘陵區(qū)小流域水土保持綜合效益評價
——以江西陽坑小流域?yàn)槔?/p>
王一鳴1,2, 高 鵬1,3, 穆興民1,3, 趙建民4, 羅煜全5
(1.中國科學(xué)院 水利部 水土保持保持研究所 土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 陜西 楊凌 712100;
2.中國科學(xué)院大學(xué), 北京100049; 3.西北農(nóng)林科技大學(xué) 土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,
陜西 楊凌 712100; 4.南昌工程學(xué)院, 南昌330099; 5.萬安縣水利局, 江西 萬安343800)
隨著國家對水土保持工作的不斷重視，越來越多的水土保持措施開始實(shí)施，為評定水土保持工作開展情況，水土保持綜合效益評價工作顯得尤為重要。因此，選取南方紅壤丘陵區(qū)水土流失嚴(yán)重的江西陽坑小流域?yàn)槔?，?005年為基準(zhǔn)年，通過層次分析法選擇涉及生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會效益的13個評價指標(biāo)，從單項(xiàng)效益入手，運(yùn)用市場價值法、替代市場法、對比分析法等方法直接計(jì)算水土保持各單項(xiàng)效益價值，從而得到三大效益及綜合效益價值。結(jié)果表明：江西陽坑小流域經(jīng)過水土保持治理之后，2005年水土保持綜合效益總價值為12 445.42萬元。其中生態(tài)效益價值為10 240.65萬元，占82.29%；單項(xiàng)效益價值大小排序依次為：保水效益>凈化大氣效益>保肥效益>保土效益。經(jīng)濟(jì)效益價值為894.13萬元，占7.18%；單項(xiàng)效益價值排序?yàn)椋杭Z食增產(chǎn)效益>經(jīng)果林效益>水保林效益。社會效益價值為1 310.64萬元，占10.53%；單項(xiàng)效益價值排序依次為：改善群眾經(jīng)濟(jì)效益>提高土地生產(chǎn)率效益>增加耕地效益>減少泥沙淤積效益。評價結(jié)果表明水土保持生態(tài)效益在水土保持工作中占有決定性地位，這將為今后水土保持工作提供重要的理論依據(jù)，同時也將提升人們對水土保持工作的了解與認(rèn)識。
水土保持; 效益評價; 紅壤丘陵區(qū)
水土保持效益是水土流失地區(qū)通過保護(hù)、改良與合理利用水土資源，實(shí)施各項(xiàng)水土保持措施后所獲得的水土保持生態(tài)效益，經(jīng)濟(jì)效益，社會效益的總稱[1]。水土保持效益評價是對水土保持各項(xiàng)措施實(shí)施后產(chǎn)生貢獻(xiàn)的計(jì)算和分析。通過效益評價可以總結(jié)水土保持實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),對不同水土保持方案進(jìn)行優(yōu)化和比照，為水土保持工作提供科學(xué)的途徑和理論依據(jù)。為了了解流域水土保持治理取得的成效，掌握流域生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會系統(tǒng)的發(fā)展變化過程，在20世紀(jì)80年代初期，我國水土保持工作基本制定了以小流域?yàn)閱卧木C合治理模式，對小流域水土保持綜合治理進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測與效益評價[2-3]。
近年來，小流域水土保持效益綜合評價工作受到廣泛重視，尤其西北地區(qū)小流域水土保持效益綜合評價研究工作已開展多年，研究結(jié)果頗多。相對于水土流失較為嚴(yán)重的黃土高原地區(qū)，南方紅壤丘陵區(qū)的水土流失狀況也很嚴(yán)重。母巖抗蝕能力弱、土壤可蝕性高、地表植被覆蓋度低、植被層次結(jié)構(gòu)差、林下植被稀少[4]等土壤侵蝕特點(diǎn)的存在，使得南方紅壤丘陵地區(qū)普遍存在“遠(yuǎn)看綠油油，近看水土流”的現(xiàn)象。因此，近幾年南方地區(qū)水土流失越來越受到了政府部門和廣大群眾的廣泛關(guān)注，以小流域?yàn)閱卧乃帘３止ぷ饕苍谀戏椒e極展開，但水土保持工作開展后，取得多少成效，產(chǎn)生了多少效益，是否對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了積極作用，以及哪些水土保持工作需要進(jìn)一步完善都不得而知。因此，選取切實(shí)可行的評價方法對南方紅壤丘陵地區(qū)小流域水土保持進(jìn)行效益評價工作，充分了解當(dāng)?shù)厮帘３止ぷ鞒尚?，有著十分積極的意義。
由于對水土保持效益評價的認(rèn)識不確定性，從不同的角度研究水土保持綜合效益評價問題，則選取不同的方法，從而造成了評價方法的多樣性。目前比較常用的研究方法有專家打分法、對比分析法、國標(biāo)法、關(guān)聯(lián)矩陣法、模擬評價法、模糊評價法、灰色系統(tǒng)法等方法[5-6]。如康玲玲等[7]在前人研究的基礎(chǔ)上，通過對全區(qū)域試點(diǎn)小流域治理評價指標(biāo)的頻率統(tǒng)計(jì)及對比分析確定評價小流域生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)經(jīng)濟(jì)復(fù)合效益共9個指標(biāo)權(quán)重，然后根據(jù)權(quán)重轉(zhuǎn)換形成的評分標(biāo)準(zhǔn),制定相應(yīng)評價指標(biāo)體系分級標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用層次分析方法對黃土高原溝壑區(qū)茜家溝和老虎溝兩個典型小流域水土保持綜合治理效益進(jìn)行了評價。孫昕等[8]根據(jù)《水土保持綜合治理效益計(jì)算方法GB/T15774—1995》，選取了30個指標(biāo),以江西省興國縣境內(nèi)3個小流域?yàn)閷ο?采用綜合定量方法,對其水土保持效益進(jìn)行了評價和比較。也有研究采用二種或二種以上評價方法相結(jié)合的方法進(jìn)行評價[5-6]。如陳渠昌等[6]將系統(tǒng)工程評價方法中的評分法、關(guān)聯(lián)矩陣法和層次分析法等有機(jī)地聯(lián)系在一起,選取基礎(chǔ)效益、經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益、社會效益共24個指標(biāo)，構(gòu)建綜合評價函數(shù)，對內(nèi)蒙古武川縣水土保持綜合效益進(jìn)行了評價。鐘源等[9]以陜西水源區(qū)為對象，運(yùn)用因子分析方法和專家咨詢方法從基礎(chǔ)效益、生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益4個方面構(gòu)建了水土保持效益評價體系，并基于改進(jìn)的層次分析法確定各指標(biāo)權(quán)重，運(yùn)用模糊綜合評價方法衡量水土保持效果。
綜合這些效益評價研究可以發(fā)現(xiàn),目前在水土保持綜合效益評價方面沒有統(tǒng)一的、公認(rèn)的評價指標(biāo)體系與評價方法,指標(biāo)設(shè)置也有很大差異。在開展綜合效益評價時，這些文章雖然都有一定量化分析,但具有量化分析過程比較復(fù)雜、不容易理解、形式不夠直觀、普通水土保持工作者可操作性不強(qiáng)等缺陷，且未對整個小流域效益評價指標(biāo)完全價值化。本文以江西陽坑小流域?yàn)槔?，對典型南方紅壤丘陵區(qū)小流域水土保持綜合效益進(jìn)行直接價值計(jì)算，并對結(jié)果進(jìn)行分析，思路清晰、簡單明了，有助于水土保持工作者和大眾對水土保持治理成效進(jìn)行更為直觀、深刻的認(rèn)識，這為該流域今后水土保持工作提供有力的理論依據(jù)及簡單直觀的測評方法。同時，本文對水土保持綜合效益評價模式的嘗試也可為南方地區(qū)水土保持綜合效益評價提供一個理論參考。
1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)資料
1.1 研究區(qū)概況
陽坑小流域位于江西省萬安縣彈前鄉(xiāng)境內(nèi)，屬萬安水庫庫區(qū)，為贛江一級支流，流域面積21.5 km2。該小流域介于東經(jīng)114°48′7″—114°50′27″，北緯26°14′01″—26°16′56″，距萬安縣城38 km，屬低山丘陵地貌，海拔高程109.9～288.1 m。主要成土母質(zhì)為花崗巖風(fēng)化物，植被稀疏，樹種主要有馬尾松(PinusmassonianaLamb)、濕地松(Pinuselliottii)、杉木(Cunninghamialanceolata)、木荷(SchimasuperbaGardn et Champ)等，為典型的南方紅壤丘陵區(qū)地形地貌。
該小流域?qū)僦衼啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，四季分明，多年平均氣溫18.5℃，極端最高氣溫40℃，最低氣溫-6℃，全年無霜期288 d，多年平均降雨天數(shù)157 d，多年平均降雨量1 380 mm，降雨年內(nèi)分配一般多集中在4—6月，占全年的45%，且多以暴雨出現(xiàn)。
1.2 數(shù)據(jù)資料
據(jù)萬安縣水利局1990年調(diào)查，陽坑小流域包括兩個行政村、26個村民小組、524戶，總?cè)丝? 575人，勞力1 112個，土地總面積2 160 hm2，其中耕地87.9 hm2，林地667.7 hm2，果園3.3 hm2，水域11 hm2，其他用地183.4 hm2。陽坑小流域土壤侵蝕以水力侵蝕為主，兼有重力侵蝕。治理前，流域內(nèi)有水土流失面積1 207 hm2，其中劇烈侵蝕147 hm2，極強(qiáng)度侵蝕353 hm2，強(qiáng)度侵蝕267 hm2，中度侵蝕240 hm2，輕度侵蝕200 hm2，平均侵蝕模數(shù)達(dá)到8 832 t/(km2·a)。小流域內(nèi)農(nóng)作物以種植水稻為主，由于自然條件惡劣，水旱災(zāi)害頻繁，土壤侵蝕嚴(yán)重，導(dǎo)致陽坑小流域糧食產(chǎn)量不高，糧食單產(chǎn)3 540 kg/hm2。農(nóng)民的林、牧、副業(yè)收入很少，1990年人均年純收入僅為175元，為萬安縣最貧困的地區(qū)。
陽坑小流域于1982—2000年采用工程措施與生物措施、農(nóng)業(yè)耕作措施相結(jié)合的方式分三次對陽坑小流域進(jìn)行水土保持綜合治理。主要包括坡耕地整治、土地平整、開挖水平溝、截水溝、修建谷坊、攔砂壩、秸稈覆蓋、施用農(nóng)家肥改變土壤性狀等具體措施，同時種上濕地松、馬尾松、杉木等當(dāng)?shù)厮帘３窒蠕h樹種。根據(jù)2005年萬安縣水利局調(diào)查顯示，土壤侵蝕面積由治理前的1 207 hm2，減少到969 hm2，減少了238 hm2，其中中度以上侵蝕面積減少了668 hm2。土壤侵蝕模數(shù)由治理前的8 232 t/(km2·a)減少到治理后的2 107 t/(km2·a)，減少了74.4%，年保土量73 920 t。該小流域洪水總量減少297萬m3，河道基流量增加890萬m3/a，涵養(yǎng)水源效益達(dá)到了1 187萬m3。林草覆蓋度由1990年的不到30%提高到現(xiàn)在的76%，增加約993.6 hm2。水保林(包括用材林632 hm2和薪炭林131 hm2)保存面積763 hm2，經(jīng)果林面積67 hm2，封禁治理面積193 hm2。耕地面積由治理前的87.9 hm2增加到治理后的169 hm2，增加約81.1 hm2。糧食單產(chǎn)由3 540 kg/hm2增加到8 700 kg/hm2，大大提高了農(nóng)民收入，2005年已達(dá)到2 596元/a，比全縣平均水平(1 998.5元/a)高出30%。
2 指標(biāo)建立與研究方法
2.1.1 指標(biāo)選取原則 水土保持效益評價指標(biāo)體系的建立不但能科學(xué)、準(zhǔn)確、真實(shí)、客觀地衡量和評價水土保持工作的建設(shè)成就,而且對水土保持效益評價的準(zhǔn)確度和可信度都有著深遠(yuǎn)的意義。因此,需要制定一套科學(xué)、合理、有效的水土保持效益評價指標(biāo)體系。目前由于針對水土保持效益評價還不成熟,所以應(yīng)該大量綜合考慮有關(guān)的評價指標(biāo)體系,根據(jù)研究流域的主要特征、流域治理目標(biāo)以及綜合效益評價目的,充分分析當(dāng)?shù)氐木C合情況,依據(jù)一定的篩選原則確定切實(shí)可行的評價指標(biāo)。綜合相關(guān)研究[5-13],具體的篩選原則應(yīng)符合全面性、科學(xué)性、重點(diǎn)性、層次性、獨(dú)立性、可比性、可行性、可操作性、簡明和實(shí)用性原則。
2.1.2 指標(biāo)建立 針對該小流域植被覆蓋率低、水土流失嚴(yán)重、生態(tài)環(huán)境脆弱、人民生活水平低等實(shí)際情況,以《水土保持學(xué)》(第3版)[1]中提及指標(biāo)為參照，結(jié)合相關(guān)研究[8-14]，并從當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會相互協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā),著重考慮指標(biāo)的代表性和可操作性等問題，剔除帶有重復(fù)性、波動較大及數(shù)據(jù)難以獲取的指標(biāo)，選取13個單項(xiàng)指標(biāo)建立綜合評價指標(biāo)體系對水土保持綜合效益進(jìn)行評價(圖1)。
2.2 研究方法
水土保持綜合效益的評估必須以水土保持單項(xiàng)效益為基礎(chǔ)，綜合效益評價是建立在各單項(xiàng)效益科學(xué)量化的指標(biāo)基礎(chǔ)之上[7]。車克鈞等[11]提出森林綜合效能的評價可用一個和的計(jì)量模式來表示,即綜合效能=直接經(jīng)濟(jì)效能+生態(tài)效能+社會效能。這種方法同樣適用于水土保持林綜合效益評價[12]。
圖1陽坑小流域水土保持綜合評價指標(biāo)體系
因此，本文以車克鈞等[11]提出的綜合效能的評價可用一個和的計(jì)量模式來表示為基礎(chǔ)，通過層次分析法建立指標(biāo)體系，從單項(xiàng)效益入手，綜合運(yùn)用市場價值法、替代市場法、對比分析法等方法[13-14]，對各單項(xiàng)效益直接進(jìn)行價值量化計(jì)算，得出各單項(xiàng)效益的實(shí)際價值，通過對各單項(xiàng)效益相加，得出陽坑小流域水土保持綜合效益及三大效益價值大小，再對三大大效益及各單項(xiàng)效益貢獻(xiàn)率進(jìn)行比較分析，研究三大效益及各單項(xiàng)效益之間的關(guān)系。
3 陽坑小流域水土保持綜合效益評價
3.1 陽坑小流域生態(tài)效益評價
3.1.1 保土效益 運(yùn)用替代市場法[14]中的物產(chǎn)值替代法，根據(jù)減少土壤侵蝕的總量和全國土地耕作層的平均厚度，計(jì)算出水土保持工作減少土地資源的損失量，再計(jì)算出這些土地能夠生產(chǎn)的農(nóng)作物產(chǎn)值。公式如下：
U保土=2(Q·m·a)/(10000ρ·h)
式中：U保土表示保土效益(元/a)；Q表示年保土量(t)；h表示土壤耕層厚度(m)；ρ表示土壤密度；m表示糧食單產(chǎn)(kg/hm2·a)；a表示糧食單價(元/kg)。
江西屬于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，土壤耕層厚度取30 cm；土壤密度1.25 t/m3；以水稻種植為主，每年糧食可產(chǎn)兩季，根據(jù)2005年該地每季糧食單產(chǎn)平均8 700 kg/hm2，按照2005年市場水稻平均價格2元/kg。得出：2005年保土效益為68.56萬元。
3.1.2 保水效益 陽坑小流域土地總面積2 160 hm2，經(jīng)過水土保持綜合治理后，其林草覆蓋率從1990年的不到30%，增加到2005年的76%，增加約993.6 hm2。不僅起到固土減沙作用，也達(dá)到了攔蓄降水，涵養(yǎng)水源的效果。根據(jù)實(shí)際觀測資料，小流域次洪水總量減少297萬m3，河道基流量增加890萬m3/a，涵養(yǎng)水源效益達(dá)到了1 187萬m3。
保水效益通過水庫工程的蓄水成本(影子工程法)來確定[15]，公式如下：
U保水=C庫·P
式中：U保水表示林分年調(diào)節(jié)水量價值(元/a)；C庫表示2005年單位庫容造價(元/m3)；P表示涵養(yǎng)水源量。C庫通過折現(xiàn)率公式[16]，依據(jù)現(xiàn)在水庫單位庫容造價，推算2005年水庫庫容造價。公式如下：
C庫=C/(1+r)t
式中：C表示2015年單位庫容造價(元/m3)，C取10元/m3；r表示折現(xiàn)率(%)，r取6%；t表示年限(a)，取10 a?？傻?005年單位庫容造價為5.6元/m3。依公式計(jì)算可得2005年保水效益為6 647.2萬元。
由于陽坑小流域處于偏遠(yuǎn)農(nóng)村，不存在大型污染源，所以此處水源凈化效益不予以計(jì)算。
3.1.3 保肥效益 經(jīng)過水土保持治理之后，陽坑小流域林草覆蓋率大幅提高，土壤有機(jī)質(zhì)含量明顯增加。運(yùn)用替代市場法，計(jì)算在不實(shí)施水土保持綜合治理情況下，達(dá)到該有機(jī)質(zhì)含量需要施用化肥量，并求得購買這些化肥所需要的花費(fèi)，從而得到保肥效益[15]。公式如下：
U保肥=a有機(jī)肥·h·A增加林分·ρ·k
式中：U保肥表示保肥效益(元/a)；a有機(jī)肥表示2005年有機(jī)肥價格(元/m3)；h表示土壤耕層厚度(m)；A增加林分表示增加林分面積(hm2);ρ表示土壤容重；k表示根層有機(jī)質(zhì)含量。陽坑小流域水土保持治理之后，根層土壤有機(jī)質(zhì)含量普遍增加1%以上[17]，設(shè)表土層厚度30 cm，容重1.25 t/m3，土壤中有機(jī)質(zhì)的含量為3 726 t。按照2004—2008年有機(jī)肥市場指定價格400元/t，則2005年保肥效益為149.04萬元。
3.1.4 凈化大氣效益 大多數(shù)文章都把植被凈化空氣簡單理解為吸收O2放出CO2，再轉(zhuǎn)化成工業(yè)生產(chǎn)氧氣的價值計(jì)算凈化空氣的生態(tài)效益。然而凈化空氣不僅僅是吸收O2放出CO2的作用，還包括固定SO2等有毒氣體以及吸收粉塵,此為其一不足；其二，許多文章把植被吸收CO2效益轉(zhuǎn)化為人為處理CO2需要付出的代價，同時又計(jì)算其固碳效益，導(dǎo)致重復(fù)計(jì)算。本文運(yùn)用替代市場法，并結(jié)合《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估規(guī)范》(LY/T1721—2008)，根據(jù)植被固定碳量、釋氧量以及吸收污染氣體及滯塵量來估算其凈化空氣效益。
“啊？我求你？我什么時候求過你，我用得著求你嗎？”馬國平不服氣地嚷著，“我命大福大，一點(diǎn)皮毛之傷，抓一把土撒上，血就止住了，傷就愈合了。”
(1) 年固碳效益。根據(jù)植被每年光合作用積累干物的質(zhì)量與固碳價格相乘得到植被年固碳價值[15]，公式如下:
U碳=A·C碳·(1.63R碳·B年+F土壤碳)式中：U碳表示林分年固碳效益(元/a)；B年表示林分凈生產(chǎn)力[t/(hm2·a)]，B年取16.81 t/(hm2·a)[18]；C碳為固碳價格(元/a)，C碳取1 200[15]；R碳為CO2的碳含量，為27.27%；F土壤碳為單位面積固碳量[t/(hm2·a]，F(xiàn)土壤碳取1.48 t/(hm2·a)[19]；A為林地面積(hm2)。經(jīng)過水土保持綜合治理后，陽坑小流域增加約993.6 hm2林草覆蓋率，求得2005年固碳為1 067.36萬元。
(2) 年釋氧效益。通過植被光合作用吸收CO2放出O2的質(zhì)量，再根據(jù)氧氣價格，得到年釋氧價值。采用以下公式計(jì)算[15]:
U氧=1.19·C氧·A·B年氧
式中：U氧表示林分年釋氧效益(元/a)；A為林地面積(hm2)；B年氧為單位面積釋氧量[t/(hm2·a)]取2.589[20]；C氧為氧氣價格(元/t)，C氧取1 000元/t[15]。經(jīng)計(jì)算得2005年釋氧價值為306.12萬元。
(3) 吸收污染氣體及滯塵效益。通過把植被吸收污染氣體及滯塵功能轉(zhuǎn)化為人工處理污染氣體及防塵需要付出的經(jīng)濟(jì)代價，采用以下公式計(jì)算[15]:
Ug+d=∑Ki·Qi·Ai
式中：Ug+d表示森林分吸收SO2、氯化物、氮氧化物及滯塵價值(元/a)；Ki表示不同污染物治理費(fèi)用(元/kg)；Qi表示不同類型林分年吸收SO2，氯化物、NOX及滯塵量[kg/(hm2·a)]；Ai表示不同林分面積(hm2)。針葉林、混交林、闊葉林、灌木林對SO2的吸收能力分別為215.60 kg/(hm2·a)，152.18 kg/(hm2·a)，88.65 kg/(hm2·a)，152.18 kg/(hm2·a)；滯塵能力分別為33 200 kg /(hm2·a)，10 110 kg/(hm2·a)，21 700 kg/(hm2·a)，21 700 kg/(hm2·a)[21]。闊葉林和針葉林吸收氯化物平均值分別為4.650 kg/(hm2·a)，0.500 kg/(hm2·a)，森林吸收NOX量為6.000 kg/(hm2·a)。我國SO2，氟化物、氮氧化物、一般粉塵的排污收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)分別為1.200元/kg，0.690元/kg，0.630元/kg，0.150元/kg[15]。由前文數(shù)據(jù)資料可知，陽坑小流域水土保持措施采用用材林、經(jīng)果林、薪炭林、封禁治理4種方式，保存面積分別為632 hm2，67 hm2，131 hm2，193 hm2。根據(jù)4種林分種類，分別采用針葉林、混交林、闊葉林、灌木林進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算得2005年吸收污染氣體及滯塵效益為2 002.37萬元。根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，可得出陽坑小流域2005年凈化大氣效益為3 375.85萬元。
3.2 陽坑小流域經(jīng)濟(jì)效益評價
3.2.1 糧食增產(chǎn)效益 小流域內(nèi)農(nóng)作物以種植水稻為主，治理之前，由于自然條件惡劣，水旱災(zāi)害頻繁，糧食產(chǎn)量不高，農(nóng)民的林、牧、副業(yè)收入很少。經(jīng)水土保持綜合治理之后，流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境得到改善，流域內(nèi)野雞、蛇等野生動物的蹤跡亦經(jīng)?？梢?，糧食單產(chǎn)由3 540 kg/hm2增加到8 700 kg/hm2，耕地面積由治理前87.9 hm2增加到治理后169 hm2。根據(jù)陽坑小流域水土保持綜合治理之后糧食增產(chǎn)數(shù)量所得到的實(shí)際價值得出糧食增產(chǎn)效益[1]。計(jì)算公式如下：
U增產(chǎn)=2·(m后-m前)·A治理前耕地·a+2·m后·A治理后耕地·a
式中：U增產(chǎn)表示糧食增產(chǎn)效益(元/a)；m后表示治理后糧食單產(chǎn)(kg/hm2)；m前表示治理前糧食單產(chǎn)(kg/hm2)；A治理前耕地表示治理前耕地面積(hm2)；A治理后耕地表示治理后耕地面積(hm2)；a表示糧食單價(元/kg)。根據(jù)前文，水稻價格取2元/kg，每年兩季計(jì)算，2005年糧食增產(chǎn)總經(jīng)濟(jì)效益463.65萬元。
3.2.2 經(jīng)果林效益 陽坑小流域水土保持治理同時發(fā)展了溫柑、棚柑、油茶、奈李等經(jīng)濟(jì)果木林。果林面積67 hm2，年水果平均單產(chǎn)約為22 500 kg/hm2。根據(jù)水土保持治理之后，經(jīng)果林實(shí)際產(chǎn)生價值得到經(jīng)果林效益[1]。計(jì)算公式如下：
U經(jīng)果林=∑ai水果·mi水果·Ai果林
式中：U經(jīng)果林表示經(jīng)果林效益(元/a)；ai水果表示第i種水果單價(元/kg)；mi水果表示第i種水果質(zhì)量(kg)；Ai果林表示第i種水果種植面積(hm2)。由于此4種水果當(dāng)?shù)厥袌鍪蹆r相差不大，因此可以假設(shè)只種植了其中某一種果樹，則直接用年平均單產(chǎn)進(jìn)行計(jì)算得到經(jīng)果林產(chǎn)生效益。取2015年約平均4元/kg，根據(jù)折現(xiàn)率公式[16]可得2005年約2.23元/kg。計(jì)算可得2005年經(jīng)果林效益為336.17萬元。
3.2.3 水土保持林效益 經(jīng)過水土保持綜合治理后，陽坑小流域水保林(包括用材林和薪炭林)保存面積763 hm2。通過林木實(shí)際所產(chǎn)生價值得到其水土保持林效益[15]。計(jì)算公式如下:
U水保林=0.46Ki水保林·Ai·Mi
式中：U水保林表示水土保持林經(jīng)濟(jì)效益(萬元/a)；Ki水保林表示不同類型林木價格(元/m3)；Ai表示林分面積(hm2)；Mi表示單位林分年凈生長量(t/hm2·a)。由于水土保持措施種植了用材林、經(jīng)果林、薪炭林，并對部分區(qū)域進(jìn)行了封禁治理形成灌木林，而能作為林木產(chǎn)生效益的，只有用材林和薪炭林，根據(jù)林分種類，此處把用材林和薪炭林轉(zhuǎn)化為針葉林和闊葉林進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)方精云等研究結(jié)果，Mi取針葉林為8.41 t/(hm2·a)，闊葉林為10.43 t/(hm2·a)。針葉林闊葉林都取306.86元/m3[22]。針葉林、闊葉林保存面積分別為632 hm2，131 hm2。計(jì)算得出2005年水土保持林效益為94.31萬元。
3.3 陽坑小流域社會效益評價
3.3.1 減少泥沙淤積效益 水土流失產(chǎn)生泥沙大部分淤積在江河湖泊水庫中，當(dāng)河道水庫淤塞，河道行洪及水庫蓄水能力下降，一旦遭遇大暴雨，所引起的自然災(zāi)害帶來的損失是不可估量的。因此，減少泥沙淤積效益運(yùn)用清理費(fèi)用法，根據(jù)清理每1 t泥沙的費(fèi)用進(jìn)行計(jì)算[14]。公式如下：
U固土=C土·Q/ρ
式中:U固土表示為林分年固土價值(元/a)；Q表示年減少土壤侵蝕量(t/a)；C土表示挖取和運(yùn)輸單位體積土方所需費(fèi)用(元/m3)；ρ表示為土壤容重(t/m3)，ρ取1.25 t/m3。2015年取土費(fèi)用約為17元/m3，根據(jù)折現(xiàn)率公式可得2005年C土=9.5元。由前文可知，陽坑小流域年減少土壤侵蝕量73 920 t。算得2005年減少泥沙淤積效益為56.18萬元。
3.3.2 提高土地生產(chǎn)率效益 經(jīng)過水土保持治理后，陽坑小流域糧食單產(chǎn)由3 540 kg/hm2增加到8 700 kg/hm2，耕地面積增加到169 hm2。通過計(jì)算在現(xiàn)有耕地面積下，由水稻產(chǎn)量提高帶來的收益，進(jìn)一步得到2005年提高土地生產(chǎn)率效益[1]。公式如下：
U提高土地生產(chǎn)率=2A耕地·(m后-m前)·a
式中：U基本農(nóng)田表示提高土地生產(chǎn)率效益(元/a)；A耕地表示耕地面積(hm2)；m后表示治理后糧食單產(chǎn)(kg/hm2)；m前表示治理前糧食單產(chǎn)(kg/hm2)；a表示糧食單價(元/kg)。按照水稻每年種植兩季，2005年提高土地生產(chǎn)率效益為348.82萬元。
3.3.3 增加耕地效益 該流域經(jīng)過坡耕地整治及其他水土保持措施治理，如施用農(nóng)家肥改變土壤性狀或者對不可耕作土地進(jìn)行撂荒一定年限，再進(jìn)行開墾，從而使農(nóng)業(yè)可耕作土地由治理前的87.9 hm2增加到治理后的169 hm2，總共增加可耕地81.1 hm2。通過轉(zhuǎn)化為種植水稻作物效益得到增加耕地效益[1]。公式如下：
U增加耕地=(A后-A前)·C每公頃糧食式中：U增加耕地表示增加耕地效益(元/a)；A后表示治理后耕地面積(hm2)；A前表示治理前耕地面積(hm2)；C每公頃糧食表示每年每1 hm2農(nóng)田糧食收益[元/(hm2·a)]。根據(jù)前文已知C每公頃糧食=3.48萬元(/hm2·a)，計(jì)算可知2005年增加耕地效益為282.23萬元/a。
3.3.4 改善群眾經(jīng)濟(jì)效益 治理前1990年人均純收入只有175元/a，屬于全縣最低水平。經(jīng)過十余年治理，通過提高糧食單產(chǎn)、增加用材林、薪炭林及經(jīng)果林等經(jīng)濟(jì)作物的種植，小流域2005年已達(dá)到人均純收入2 596元/a，比全縣平均水平(1 998.5元/a)高出30%。根據(jù)水土保持治理后與治理前群眾經(jīng)濟(jì)狀況對比，得出改善群眾經(jīng)濟(jì)效益[1]。計(jì)算公式如下：
U改善經(jīng)濟(jì)=(m后-m前)·N人口
式中：U改善經(jīng)濟(jì)表示水土保持工作改善群眾經(jīng)濟(jì)效益(元/a)；m后表示治理后人均年收入[元/(人·a)]；m前表示治理前人均年收入[元/(人·a)]；N人口表示當(dāng)?shù)厝丝跀?shù)(人)。小流域只包括兩個小村莊，收入絕大部分來源于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，2005年之前小流域只進(jìn)行過水土保持綜合治理工作以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。因此，可以用2005年人均純收入代替水土保持工作改善群眾經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行計(jì)算。同時，研究周期在20 a以內(nèi)，這段時間國家正在開展計(jì)劃生育工作，所以假設(shè)人口未出現(xiàn)顯著變化，通過估算陽坑小流域2005年居民收入總共增加623.41萬元。
4 水土保持綜合效益評價結(jié)果與分析
計(jì)算結(jié)果表明，陽坑小流域經(jīng)過治理之后，2005年水土保持綜合效益總價值為12 445.42萬元。依據(jù)表1可以看出，生態(tài)效益幾乎是經(jīng)濟(jì)效益、社會效益總和的4倍。
表1 水土保持生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會效益占比
由表1看出，水土保持生態(tài)效益價值為10 240.65萬元，占三大效益的82.29%。效益價值大小由高到低排序依次為：保水效益>凈化大氣效益>保肥效益>保土效益(表2)。生態(tài)效益主要體現(xiàn)在保水、凈化大氣兩方面，在當(dāng)下空氣質(zhì)量日益下降的大趨勢下，凈化大氣這一功能為當(dāng)?shù)靥峁┝艘粋€良好的大氣環(huán)境，充分表現(xiàn)出水土保持工作在生態(tài)環(huán)境中的重大作用。
表2 生態(tài)效益各單項(xiàng)效益占比
水土保持經(jīng)濟(jì)效益價值為894.13萬元，占三大效益的7.18%。效益價值大小由高到低排序依次為：糧食增產(chǎn)效益>經(jīng)果林效益>水保林效益(表3)。經(jīng)濟(jì)效益主要體現(xiàn)在糧食增產(chǎn)和經(jīng)果林收益上，同時經(jīng)果林效益在經(jīng)濟(jì)效益中也占了很大比例，體現(xiàn)出水土流失地區(qū)，不僅要注重糧食生產(chǎn)，也要使產(chǎn)業(yè)從單一化向多元化發(fā)展，這樣才更易于改善農(nóng)民經(jīng)濟(jì)狀況。
表3 陽坑小流域經(jīng)濟(jì)效益各單項(xiàng)效益占比
水土保持社會效益價值為1 310.64萬元，占三大效益總價值的10.53%。效益價值大小由高到低排序依次為：改善群眾經(jīng)濟(jì)效益>提高土地生產(chǎn)率效益>增加耕地效益>減少泥沙淤積效益(表4)。社會效益主要體現(xiàn)在改善群眾經(jīng)濟(jì)與改善農(nóng)田狀況(包括提高土地生產(chǎn)率效益與增加耕地效益)方面，社會效益中的改善群眾經(jīng)濟(jì)效益及改善農(nóng)田生產(chǎn)狀況方面占比高達(dá)95%，說明經(jīng)濟(jì)水平也對社會效益起著舉足輕重的作用。
表4 陽坑小流域社會效益各單項(xiàng)效益占比
通過對陽坑小流域“三大效益”以及各單項(xiàng)效益及其占比的比較可知，當(dāng)植被覆蓋度增加時，既增加了土壤肥力又提高了土壤蓄水保土的能力，體現(xiàn)了其生態(tài)效益；另一方面，降低了洪水的發(fā)生幾率，減少了泥沙流入湖泊、水庫、河道的數(shù)量，體現(xiàn)了其社會效益；同時，減弱了土壤侵蝕強(qiáng)度，增加了水源涵養(yǎng)、土壤肥力，有助于農(nóng)林果業(yè)及糧食產(chǎn)業(yè)發(fā)展，從而增加了農(nóng)民的收入，體現(xiàn)了其經(jīng)濟(jì)效益。表明水土保持生態(tài)效益幾乎涉及了水土保持經(jīng)濟(jì)效益、水土保持社會效益的各方面，這一現(xiàn)象充分體現(xiàn)了水土保持生態(tài)效益的多樣性。因此，在看到水土保持經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的同時，應(yīng)該充分看到其生態(tài)效益。只有保證生態(tài)環(huán)境的健康可持續(xù)發(fā)展，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益才能更為凸顯。
根據(jù)結(jié)果可知，生態(tài)效益及社會效益中單純的保土效益與減少泥沙淤積效益并不高，這也是本研究與其他文章存在較大出入之處，之所以不高，筆者認(rèn)為其原因在于保土與減少泥沙淤積的價值主要取決于其對水源涵養(yǎng)、植物生長、農(nóng)作物增產(chǎn)等方面的衍生價值，而非實(shí)際意義的保土與減沙價值，本研究對各單項(xiàng)效益價值進(jìn)行嚴(yán)格區(qū)分，所以會造成保土及減沙效益較低。
5 結(jié) 論
(1) 江西陽坑小流域經(jīng)過水土保持治理之后，水土保持綜合效益總價值為12 445.42萬元。其中生態(tài)效益價值為10 240.65萬元，占82.29%；經(jīng)濟(jì)效益價值大小排序?yàn)?94.31萬元，占7.18%；社會效益價值為1 310.64萬元，占10.53%；生態(tài)效益幾乎涉及了經(jīng)濟(jì)效益、社會效益各方面，且是這兩者效益總和的4倍，表明水土保持生態(tài)效益在水土保持工作中占有決定性地位。
(2) 生態(tài)效益單項(xiàng)效益價值大小排序依次為：保水效益>凈化大氣效益>保肥效益>保土效益。經(jīng)濟(jì)效益單項(xiàng)效益價值為：糧食增產(chǎn)效益>經(jīng)果林效益>水保林效益。社會效益單項(xiàng)效益價值排序依次為：改善群眾經(jīng)濟(jì)效益>提高土地生產(chǎn)率效益>增加耕地效益>減少泥沙淤積效益。其中保水、凈化大氣效益是生態(tài)效益的主要組成部分；糧食增產(chǎn)、經(jīng)果林效益是經(jīng)濟(jì)效益的主要組成部分；改善群眾經(jīng)濟(jì)、提高土地生產(chǎn)率、增加耕地是社會效益的主要組成部分。
(3) 水土保持工作在重視生態(tài)效益的同時，還要使之與經(jīng)濟(jì)發(fā)展有機(jī)結(jié)合。從經(jīng)果林效益在經(jīng)濟(jì)效益中占比較高可以看出：在經(jīng)濟(jì)效益方面不僅要注重糧食生產(chǎn)，還要發(fā)展經(jīng)果林，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)多元化，從而達(dá)到改善群眾經(jīng)濟(jì)狀況的目的。只有這樣，才能通過生態(tài)效益促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、社會效益的發(fā)展，同時經(jīng)濟(jì)、社會效益反哺生態(tài)效益，使水土保持工作更加全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。
本研究結(jié)果清楚地表明了水土保持生態(tài)效益在水土保持綜合效益中的重要地位，同時也體現(xiàn)出水土保持生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會效益三者是相互依存、共同促進(jìn)的。但由于數(shù)據(jù)有限，本文對水土保持三大效益的計(jì)算只選取了一些比較重要的方面，且效益價值統(tǒng)一轉(zhuǎn)劃到2005年的效益價值，得出的結(jié)果可能要比實(shí)際值偏低；同時，本研究采用間接的價值替代方法，會與實(shí)際效益價值有一定的偏差，但所得結(jié)果基本能反映陽坑小流域水土保持三大效益的大小及各單項(xiàng)效益之間的關(guān)系。此外，本研究對水土保持效益評價是采用直接價值計(jì)算進(jìn)行的一種初步嘗試，此評價方法還有待于進(jìn)一步完善。隨著水土保持時間的增長,陽坑小流域水土保持綜合效益也將逐步發(fā)揮出來,水土保持治理工作將取得更大成效。
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AssessmentonComprehensiveBenefitofSoilandWaterConservationintheSmallWatershedoftheSouthernRedSoilHillyRegion—ACaseStudyinYangkengSmallWatershedinJingxiProvince
WANG Yiming1,2, GAO Peng1,3, MU Xingmin1,3, ZHAO Jianmin4, LUO Yuquan5
(1.StateKeyLaboratoryofSoilErosionandDrylandFarmingontheLoessPlateau,InstituteofSoilandWaterConservation,ChineseAcademyofSciencesandMinistryofWaterResources,Yangling,Shaanxi712100,China;2.UniversityofChinaAcademyofSciences,Beijing100049,China; 3.StateKeyLaboratoryofSoilErosionandDrylandFarmingontheLoessPlateau,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China; 4.NanchangInstituteofTechnology,Nanchang330099,China; 5.WaterConservancyBureauofWan′anCounty,Wan′an,Jiangxi343800,China)
With more attention paid to the soil and water conservation in China, more and more soil and water conservation measures have been implemented. In order to evaluate the soil and water conservation work situation, soil and water conservation comprehensive benefits evaluation has become particularly important. We set 2005 as the base year and take Yangkeng small watershed, where the water loss and soil erosion are serious, in southern China′s hilly red soil region as an example. We chose 13 evaluation indexes involving the ecological benefits, economic benefits and social benefits to analyze and evaluate the value of each single benefit, the three benefits and comprehensive benefits of soil and water conservation by market valuation method, alternative market price method, method of comparative analysis and so on. After soil and water conservation management in Yangkeng small watershed of Jiangxi Province, soil and water conservation comprehensive benefit values totaled about 124.454 2 million yuan in 2005. The ecological value was about 102.406 5 million yuan, accounting for 82.29%; single benefit value decreased in the order: the water conservation benefit>the purifying atmosphere benefit>the protecting fertilizer benefit>the soil conservation benefit. Economic value was about 8.941 3 million yuan, accounting for 7.18%; single benefit value decreased in the sequence: grain production efficiency benefit>the economic fruit forest benefit>the soil and water conservation forest benefit. Social benefit value was about 13.106 4 million yuan, accounting for 10.53%; single benefit value decreased in the order: benefit of improving the economic>benefit of improve land productivity>the benefit of add farmland>benefit of reducing sediment deposition efficiency. We analyzed the single benefit ratio and the soil and water conservation of the three big benefits, and indicated that ecological benefit occupied the decisive position in the soil and water conservation work, which will provide theoretical basis for the work of soil and water conservation in the future, and at the same time, promote people to understand and pay more attention to soil and water conservation work.
soil and water conservation; benefit evaluation; hilly red soil region
2016-10-17
：2016-11-08
國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專題計(jì)劃(2016YFC0501707);中國科學(xué)院西部之光項(xiàng)目;中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(2011289)
王一鳴(1993—),男,江西吉安人,碩士研究生,主要從事水土保持與水文生態(tài)效益評價研究。E-mail:wangyiming315@mails.ucas.ac.cn
高鵬(1976—),男,陜西扶風(fēng)人,博士,副研究員,主要從事水土保持和流域生態(tài)水文研究。E-mail:gaopeng@ms.iswc.ac.cn
S157
：A
：1005-3409(2017)05-0006-08
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王一鳴, 高 鵬, 穆興民, 趙建民, 羅煜全
(1.中國科學(xué)院 水利部 水土保持保持研究所 土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 陜西 楊凌 712100;
南方紅壤丘陵區(qū)小流域水土保持綜合效益評價
——以江西陽坑小流域?yàn)槔?/p>
王一鳴1,2, 高 鵬1,3, 穆興民1,3, 趙建民4, 羅煜全5
(1.中國科學(xué)院 水利部 水土保持保持研究所 土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 陜西 楊凌 712100;
2.中國科學(xué)院大學(xué), 北京100049; 3.西北農(nóng)林科技大學(xué) 土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,
陜西 楊凌 712100; 4.南昌工程學(xué)院, 南昌330099; 5.萬安縣水利局, 江西 萬安343800)
隨著國家對水土保持工作的不斷重視，越來越多的水土保持措施開始實(shí)施，為評定水土保持工作開展情況，水土保持綜合效益評價工作顯得尤為重要。因此，選取南方紅壤丘陵區(qū)水土流失嚴(yán)重的江西陽坑小流域?yàn)槔?，?005年為基準(zhǔn)年，通過層次分析法選擇涉及生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會效益的13個評價指標(biāo)，從單項(xiàng)效益入手，運(yùn)用市場價值法、替代市場法、對比分析法等方法直接計(jì)算水土保持各單項(xiàng)效益價值，從而得到三大效益及綜合效益價值。結(jié)果表明：江西陽坑小流域經(jīng)過水土保持治理之后，2005年水土保持綜合效益總價值為12 445.42萬元。其中生態(tài)效益價值為10 240.65萬元，占82.29%；單項(xiàng)效益價值大小排序依次為：保水效益>凈化大氣效益>保肥效益>保土效益。經(jīng)濟(jì)效益價值為894.13萬元，占7.18%；單項(xiàng)效益價值排序?yàn)椋杭Z食增產(chǎn)效益>經(jīng)果林效益>水保林效益。社會效益價值為1 310.64萬元，占10.53%；單項(xiàng)效益價值排序依次為：改善群眾經(jīng)濟(jì)效益>提高土地生產(chǎn)率效益>增加耕地效益>減少泥沙淤積效益。評價結(jié)果表明水土保持生態(tài)效益在水土保持工作中占有決定性地位，這將為今后水土保持工作提供重要的理論依據(jù)，同時也將提升人們對水土保持工作的了解與認(rèn)識。
水土保持; 效益評價; 紅壤丘陵區(qū)
水土保持效益是水土流失地區(qū)通過保護(hù)、改良與合理利用水土資源，實(shí)施各項(xiàng)水土保持措施后所獲得的水土保持生態(tài)效益，經(jīng)濟(jì)效益，社會效益的總稱[1]。水土保持效益評價是對水土保持各項(xiàng)措施實(shí)施后產(chǎn)生貢獻(xiàn)的計(jì)算和分析。通過效益評價可以總結(jié)水土保持實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),對不同水土保持方案進(jìn)行優(yōu)化和比照，為水土保持工作提供科學(xué)的途徑和理論依據(jù)。為了了解流域水土保持治理取得的成效，掌握流域生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會系統(tǒng)的發(fā)展變化過程，在20世紀(jì)80年代初期，我國水土保持工作基本制定了以小流域?yàn)閱卧木C合治理模式，對小流域水土保持綜合治理進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測與效益評價[2-3]。
近年來，小流域水土保持效益綜合評價工作受到廣泛重視，尤其西北地區(qū)小流域水土保持效益綜合評價研究工作已開展多年，研究結(jié)果頗多。相對于水土流失較為嚴(yán)重的黃土高原地區(qū)，南方紅壤丘陵區(qū)的水土流失狀況也很嚴(yán)重。母巖抗蝕能力弱、土壤可蝕性高、地表植被覆蓋度低、植被層次結(jié)構(gòu)差、林下植被稀少[4]等土壤侵蝕特點(diǎn)的存在，使得南方紅壤丘陵地區(qū)普遍存在“遠(yuǎn)看綠油油，近看水土流”的現(xiàn)象。因此，近幾年南方地區(qū)水土流失越來越受到了政府部門和廣大群眾的廣泛關(guān)注，以小流域?yàn)閱卧乃帘３止ぷ饕苍谀戏椒e極展開，但水土保持工作開展后，取得多少成效，產(chǎn)生了多少效益，是否對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了積極作用，以及哪些水土保持工作需要進(jìn)一步完善都不得而知。因此，選取切實(shí)可行的評價方法對南方紅壤丘陵地區(qū)小流域水土保持進(jìn)行效益評價工作，充分了解當(dāng)?shù)厮帘３止ぷ鞒尚?，有著十分積極的意義。
由于對水土保持效益評價的認(rèn)識不確定性，從不同的角度研究水土保持綜合效益評價問題，則選取不同的方法，從而造成了評價方法的多樣性。目前比較常用的研究方法有專家打分法、對比分析法、國標(biāo)法、關(guān)聯(lián)矩陣法、模擬評價法、模糊評價法、灰色系統(tǒng)法等方法[5-6]。如康玲玲等[7]在前人研究的基礎(chǔ)上，通過對全區(qū)域試點(diǎn)小流域治理評價指標(biāo)的頻率統(tǒng)計(jì)及對比分析確定評價小流域生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)經(jīng)濟(jì)復(fù)合效益共9個指標(biāo)權(quán)重，然后根據(jù)權(quán)重轉(zhuǎn)換形成的評分標(biāo)準(zhǔn),制定相應(yīng)評價指標(biāo)體系分級標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用層次分析方法對黃土高原溝壑區(qū)茜家溝和老虎溝兩個典型小流域水土保持綜合治理效益進(jìn)行了評價。孫昕等[8]根據(jù)《水土保持綜合治理效益計(jì)算方法GB/T15774—1995》，選取了30個指標(biāo),以江西省興國縣境內(nèi)3個小流域?yàn)閷ο?采用綜合定量方法,對其水土保持效益進(jìn)行了評價和比較。也有研究采用二種或二種以上評價方法相結(jié)合的方法進(jìn)行評價[5-6]。如陳渠昌等[6]將系統(tǒng)工程評價方法中的評分法、關(guān)聯(lián)矩陣法和層次分析法等有機(jī)地聯(lián)系在一起,選取基礎(chǔ)效益、經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益、社會效益共24個指標(biāo)，構(gòu)建綜合評價函數(shù)，對內(nèi)蒙古武川縣水土保持綜合效益進(jìn)行了評價。鐘源等[9]以陜西水源區(qū)為對象，運(yùn)用因子分析方法和專家咨詢方法從基礎(chǔ)效益、生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益4個方面構(gòu)建了水土保持效益評價體系，并基于改進(jìn)的層次分析法確定各指標(biāo)權(quán)重，運(yùn)用模糊綜合評價方法衡量水土保持效果。
綜合這些效益評價研究可以發(fā)現(xiàn),目前在水土保持綜合效益評價方面沒有統(tǒng)一的、公認(rèn)的評價指標(biāo)體系與評價方法,指標(biāo)設(shè)置也有很大差異。在開展綜合效益評價時，這些文章雖然都有一定量化分析,但具有量化分析過程比較復(fù)雜、不容易理解、形式不夠直觀、普通水土保持工作者可操作性不強(qiáng)等缺陷，且未對整個小流域效益評價指標(biāo)完全價值化。本文以江西陽坑小流域?yàn)槔?，對典型南方紅壤丘陵區(qū)小流域水土保持綜合效益進(jìn)行直接價值計(jì)算，并對結(jié)果進(jìn)行分析，思路清晰、簡單明了，有助于水土保持工作者和大眾對水土保持治理成效進(jìn)行更為直觀、深刻的認(rèn)識，這為該流域今后水土保持工作提供有力的理論依據(jù)及簡單直觀的測評方法。同時，本文對水土保持綜合效益評價模式的嘗試也可為南方地區(qū)水土保持綜合效益評價提供一個理論參考。
1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)資料
1.1 研究區(qū)概況
陽坑小流域位于江西省萬安縣彈前鄉(xiāng)境內(nèi)，屬萬安水庫庫區(qū)，為贛江一級支流，流域面積21.5 km2。該小流域介于東經(jīng)114°48′7″—114°50′27″，北緯26°14′01″—26°16′56″，距萬安縣城38 km，屬低山丘陵地貌，海拔高程109.9～288.1 m。主要成土母質(zhì)為花崗巖風(fēng)化物，植被稀疏，樹種主要有馬尾松(PinusmassonianaLamb)、濕地松(Pinuselliottii)、杉木(Cunninghamialanceolata)、木荷(SchimasuperbaGardn et Champ)等，為典型的南方紅壤丘陵區(qū)地形地貌。
該小流域?qū)僦衼啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，四季分明，多年平均氣溫18.5℃，極端最高氣溫40℃，最低氣溫-6℃，全年無霜期288 d，多年平均降雨天數(shù)157 d，多年平均降雨量1 380 mm，降雨年內(nèi)分配一般多集中在4—6月，占全年的45%，且多以暴雨出現(xiàn)。
1.2 數(shù)據(jù)資料
據(jù)萬安縣水利局1990年調(diào)查，陽坑小流域包括兩個行政村、26個村民小組、524戶，總?cè)丝? 575人，勞力1 112個，土地總面積2 160 hm2，其中耕地87.9 hm2，林地667.7 hm2，果園3.3 hm2，水域11 hm2，其他用地183.4 hm2。陽坑小流域土壤侵蝕以水力侵蝕為主，兼有重力侵蝕。治理前，流域內(nèi)有水土流失面積1 207 hm2，其中劇烈侵蝕147 hm2，極強(qiáng)度侵蝕353 hm2，強(qiáng)度侵蝕267 hm2，中度侵蝕240 hm2，輕度侵蝕200 hm2，平均侵蝕模數(shù)達(dá)到8 832 t/(km2·a)。小流域內(nèi)農(nóng)作物以種植水稻為主，由于自然條件惡劣，水旱災(zāi)害頻繁，土壤侵蝕嚴(yán)重，導(dǎo)致陽坑小流域糧食產(chǎn)量不高，糧食單產(chǎn)3 540 kg/hm2。農(nóng)民的林、牧、副業(yè)收入很少，1990年人均年純收入僅為175元，為萬安縣最貧困的地區(qū)。
陽坑小流域于1982—2000年采用工程措施與生物措施、農(nóng)業(yè)耕作措施相結(jié)合的方式分三次對陽坑小流域進(jìn)行水土保持綜合治理。主要包括坡耕地整治、土地平整、開挖水平溝、截水溝、修建谷坊、攔砂壩、秸稈覆蓋、施用農(nóng)家肥改變土壤性狀等具體措施，同時種上濕地松、馬尾松、杉木等當(dāng)?shù)厮帘３窒蠕h樹種。根據(jù)2005年萬安縣水利局調(diào)查顯示，土壤侵蝕面積由治理前的1 207 hm2，減少到969 hm2，減少了238 hm2，其中中度以上侵蝕面積減少了668 hm2。土壤侵蝕模數(shù)由治理前的8 232 t/(km2·a)減少到治理后的2 107 t/(km2·a)，減少了74.4%，年保土量73 920 t。該小流域洪水總量減少297萬m3，河道基流量增加890萬m3/a，涵養(yǎng)水源效益達(dá)到了1 187萬m3。林草覆蓋度由1990年的不到30%提高到現(xiàn)在的76%，增加約993.6 hm2。水保林(包括用材林632 hm2和薪炭林131 hm2)保存面積763 hm2，經(jīng)果林面積67 hm2，封禁治理面積193 hm2。耕地面積由治理前的87.9 hm2增加到治理后的169 hm2，增加約81.1 hm2。糧食單產(chǎn)由3 540 kg/hm2增加到8 700 kg/hm2，大大提高了農(nóng)民收入，2005年已達(dá)到2 596元/a，比全縣平均水平(1 998.5元/a)高出30%。
2 指標(biāo)建立與研究方法
2.1.1 指標(biāo)選取原則 水土保持效益評價指標(biāo)體系的建立不但能科學(xué)、準(zhǔn)確、真實(shí)、客觀地衡量和評價水土保持工作的建設(shè)成就,而且對水土保持效益評價的準(zhǔn)確度和可信度都有著深遠(yuǎn)的意義。因此,需要制定一套科學(xué)、合理、有效的水土保持效益評價指標(biāo)體系。目前由于針對水土保持效益評價還不成熟,所以應(yīng)該大量綜合考慮有關(guān)的評價指標(biāo)體系,根據(jù)研究流域的主要特征、流域治理目標(biāo)以及綜合效益評價目的,充分分析當(dāng)?shù)氐木C合情況,依據(jù)一定的篩選原則確定切實(shí)可行的評價指標(biāo)。綜合相關(guān)研究[5-13],具體的篩選原則應(yīng)符合全面性、科學(xué)性、重點(diǎn)性、層次性、獨(dú)立性、可比性、可行性、可操作性、簡明和實(shí)用性原則。
2.1.2 指標(biāo)建立 針對該小流域植被覆蓋率低、水土流失嚴(yán)重、生態(tài)環(huán)境脆弱、人民生活水平低等實(shí)際情況,以《水土保持學(xué)》(第3版)[1]中提及指標(biāo)為參照，結(jié)合相關(guān)研究[8-14]，并從當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會相互協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā),著重考慮指標(biāo)的代表性和可操作性等問題，剔除帶有重復(fù)性、波動較大及數(shù)據(jù)難以獲取的指標(biāo)，選取13個單項(xiàng)指標(biāo)建立綜合評價指標(biāo)體系對水土保持綜合效益進(jìn)行評價(圖1)。
2.2 研究方法
水土保持綜合效益的評估必須以水土保持單項(xiàng)效益為基礎(chǔ)，綜合效益評價是建立在各單項(xiàng)效益科學(xué)量化的指標(biāo)基礎(chǔ)之上[7]。車克鈞等[11]提出森林綜合效能的評價可用一個和的計(jì)量模式來表示,即綜合效能=直接經(jīng)濟(jì)效能+生態(tài)效能+社會效能。這種方法同樣適用于水土保持林綜合效益評價[12]。
圖1陽坑小流域水土保持綜合評價指標(biāo)體系
因此，本文以車克鈞等[11]提出的綜合效能的評價可用一個和的計(jì)量模式來表示為基礎(chǔ)，通過層次分析法建立指標(biāo)體系，從單項(xiàng)效益入手，綜合運(yùn)用市場價值法、替代市場法、對比分析法等方法[13-14]，對各單項(xiàng)效益直接進(jìn)行價值量化計(jì)算，得出各單項(xiàng)效益的實(shí)際價值，通過對各單項(xiàng)效益相加，得出陽坑小流域水土保持綜合效益及三大效益價值大小，再對三大大效益及各單項(xiàng)效益貢獻(xiàn)率進(jìn)行比較分析，研究三大效益及各單項(xiàng)效益之間的關(guān)系。
3 陽坑小流域水土保持綜合效益評價
3.1 陽坑小流域生態(tài)效益評價
3.1.1 保土效益 運(yùn)用替代市場法[14]中的物產(chǎn)值替代法，根據(jù)減少土壤侵蝕的總量和全國土地耕作層的平均厚度，計(jì)算出水土保持工作減少土地資源的損失量，再計(jì)算出這些土地能夠生產(chǎn)的農(nóng)作物產(chǎn)值。公式如下：
U保土=2(Q·m·a)/(10000ρ·h)
式中：U保土表示保土效益(元/a)；Q表示年保土量(t)；h表示土壤耕層厚度(m)；ρ表示土壤密度；m表示糧食單產(chǎn)(kg/hm2·a)；a表示糧食單價(元/kg)。
江西屬于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，土壤耕層厚度取30 cm；土壤密度1.25 t/m3；以水稻種植為主，每年糧食可產(chǎn)兩季，根據(jù)2005年該地每季糧食單產(chǎn)平均8 700 kg/hm2，按照2005年市場水稻平均價格2元/kg。得出：2005年保土效益為68.56萬元。
3.1.2 保水效益 陽坑小流域土地總面積2 160 hm2，經(jīng)過水土保持綜合治理后，其林草覆蓋率從1990年的不到30%，增加到2005年的76%，增加約993.6 hm2。不僅起到固土減沙作用，也達(dá)到了攔蓄降水，涵養(yǎng)水源的效果。根據(jù)實(shí)際觀測資料，小流域次洪水總量減少297萬m3，河道基流量增加890萬m3/a，涵養(yǎng)水源效益達(dá)到了1 187萬m3。
保水效益通過水庫工程的蓄水成本(影子工程法)來確定[15]，公式如下：
U保水=C庫·P
式中：U保水表示林分年調(diào)節(jié)水量價值(元/a)；C庫表示2005年單位庫容造價(元/m3)；P表示涵養(yǎng)水源量。C庫通過折現(xiàn)率公式[16]，依據(jù)現(xiàn)在水庫單位庫容造價，推算2005年水庫庫容造價。公式如下：
C庫=C/(1+r)t
式中：C表示2015年單位庫容造價(元/m3)，C取10元/m3；r表示折現(xiàn)率(%)，r取6%；t表示年限(a)，取10 a?？傻?005年單位庫容造價為5.6元/m3。依公式計(jì)算可得2005年保水效益為6 647.2萬元。
由于陽坑小流域處于偏遠(yuǎn)農(nóng)村，不存在大型污染源，所以此處水源凈化效益不予以計(jì)算。
3.1.3 保肥效益 經(jīng)過水土保持治理之后，陽坑小流域林草覆蓋率大幅提高，土壤有機(jī)質(zhì)含量明顯增加。運(yùn)用替代市場法，計(jì)算在不實(shí)施水土保持綜合治理情況下，達(dá)到該有機(jī)質(zhì)含量需要施用化肥量，并求得購買這些化肥所需要的花費(fèi)，從而得到保肥效益[15]。公式如下：
U保肥=a有機(jī)肥·h·A增加林分·ρ·k
式中：U保肥表示保肥效益(元/a)；a有機(jī)肥表示2005年有機(jī)肥價格(元/m3)；h表示土壤耕層厚度(m)；A增加林分表示增加林分面積(hm2);ρ表示土壤容重；k表示根層有機(jī)質(zhì)含量。陽坑小流域水土保持治理之后，根層土壤有機(jī)質(zhì)含量普遍增加1%以上[17]，設(shè)表土層厚度30 cm，容重1.25 t/m3，土壤中有機(jī)質(zhì)的含量為3 726 t。按照2004—2008年有機(jī)肥市場指定價格400元/t，則2005年保肥效益為149.04萬元。
3.1.4 凈化大氣效益 大多數(shù)文章都把植被凈化空氣簡單理解為吸收O2放出CO2，再轉(zhuǎn)化成工業(yè)生產(chǎn)氧氣的價值計(jì)算凈化空氣的生態(tài)效益。然而凈化空氣不僅僅是吸收O2放出CO2的作用，還包括固定SO2等有毒氣體以及吸收粉塵,此為其一不足；其二，許多文章把植被吸收CO2效益轉(zhuǎn)化為人為處理CO2需要付出的代價，同時又計(jì)算其固碳效益，導(dǎo)致重復(fù)計(jì)算。本文運(yùn)用替代市場法，并結(jié)合《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估規(guī)范》(LY/T1721—2008)，根據(jù)植被固定碳量、釋氧量以及吸收污染氣體及滯塵量來估算其凈化空氣效益。
“啊？我求你？我什么時候求過你，我用得著求你嗎？”馬國平不服氣地嚷著，“我命大福大，一點(diǎn)皮毛之傷，抓一把土撒上，血就止住了，傷就愈合了。”
(1) 年固碳效益。根據(jù)植被每年光合作用積累干物的質(zhì)量與固碳價格相乘得到植被年固碳價值[15]，公式如下:
U碳=A·C碳·(1.63R碳·B年+F土壤碳)式中：U碳表示林分年固碳效益(元/a)；B年表示林分凈生產(chǎn)力[t/(hm2·a)]，B年取16.81 t/(hm2·a)[18]；C碳為固碳價格(元/a)，C碳取1 200[15]；R碳為CO2的碳含量，為27.27%；F土壤碳為單位面積固碳量[t/(hm2·a]，F(xiàn)土壤碳取1.48 t/(hm2·a)[19]；A為林地面積(hm2)。經(jīng)過水土保持綜合治理后，陽坑小流域增加約993.6 hm2林草覆蓋率，求得2005年固碳為1 067.36萬元。
(2) 年釋氧效益。通過植被光合作用吸收CO2放出O2的質(zhì)量，再根據(jù)氧氣價格，得到年釋氧價值。采用以下公式計(jì)算[15]:
U氧=1.19·C氧·A·B年氧
式中：U氧表示林分年釋氧效益(元/a)；A為林地面積(hm2)；B年氧為單位面積釋氧量[t/(hm2·a)]取2.589[20]；C氧為氧氣價格(元/t)，C氧取1 000元/t[15]。經(jīng)計(jì)算得2005年釋氧價值為306.12萬元。
(3) 吸收污染氣體及滯塵效益。通過把植被吸收污染氣體及滯塵功能轉(zhuǎn)化為人工處理污染氣體及防塵需要付出的經(jīng)濟(jì)代價，采用以下公式計(jì)算[15]:
Ug+d=∑Ki·Qi·Ai
式中：Ug+d表示森林分吸收SO2、氯化物、氮氧化物及滯塵價值(元/a)；Ki表示不同污染物治理費(fèi)用(元/kg)；Qi表示不同類型林分年吸收SO2，氯化物、NOX及滯塵量[kg/(hm2·a)]；Ai表示不同林分面積(hm2)。針葉林、混交林、闊葉林、灌木林對SO2的吸收能力分別為215.60 kg/(hm2·a)，152.18 kg/(hm2·a)，88.65 kg/(hm2·a)，152.18 kg/(hm2·a)；滯塵能力分別為33 200 kg /(hm2·a)，10 110 kg/(hm2·a)，21 700 kg/(hm2·a)，21 700 kg/(hm2·a)[21]。闊葉林和針葉林吸收氯化物平均值分別為4.650 kg/(hm2·a)，0.500 kg/(hm2·a)，森林吸收NOX量為6.000 kg/(hm2·a)。我國SO2，氟化物、氮氧化物、一般粉塵的排污收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)分別為1.200元/kg，0.690元/kg，0.630元/kg，0.150元/kg[15]。由前文數(shù)據(jù)資料可知，陽坑小流域水土保持措施采用用材林、經(jīng)果林、薪炭林、封禁治理4種方式，保存面積分別為632 hm2，67 hm2，131 hm2，193 hm2。根據(jù)4種林分種類，分別采用針葉林、混交林、闊葉林、灌木林進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算得2005年吸收污染氣體及滯塵效益為2 002.37萬元。根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，可得出陽坑小流域2005年凈化大氣效益為3 375.85萬元。
3.2 陽坑小流域經(jīng)濟(jì)效益評價
3.2.1 糧食增產(chǎn)效益 小流域內(nèi)農(nóng)作物以種植水稻為主，治理之前，由于自然條件惡劣，水旱災(zāi)害頻繁，糧食產(chǎn)量不高，農(nóng)民的林、牧、副業(yè)收入很少。經(jīng)水土保持綜合治理之后，流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境得到改善，流域內(nèi)野雞、蛇等野生動物的蹤跡亦經(jīng)?？梢?，糧食單產(chǎn)由3 540 kg/hm2增加到8 700 kg/hm2，耕地面積由治理前87.9 hm2增加到治理后169 hm2。根據(jù)陽坑小流域水土保持綜合治理之后糧食增產(chǎn)數(shù)量所得到的實(shí)際價值得出糧食增產(chǎn)效益[1]。計(jì)算公式如下：
U增產(chǎn)=2·(m后-m前)·A治理前耕地·a+2·m后·A治理后耕地·a
式中：U增產(chǎn)表示糧食增產(chǎn)效益(元/a)；m后表示治理后糧食單產(chǎn)(kg/hm2)；m前表示治理前糧食單產(chǎn)(kg/hm2)；A治理前耕地表示治理前耕地面積(hm2)；A治理后耕地表示治理后耕地面積(hm2)；a表示糧食單價(元/kg)。根據(jù)前文，水稻價格取2元/kg，每年兩季計(jì)算，2005年糧食增產(chǎn)總經(jīng)濟(jì)效益463.65萬元。
3.2.2 經(jīng)果林效益 陽坑小流域水土保持治理同時發(fā)展了溫柑、棚柑、油茶、奈李等經(jīng)濟(jì)果木林。果林面積67 hm2，年水果平均單產(chǎn)約為22 500 kg/hm2。根據(jù)水土保持治理之后，經(jīng)果林實(shí)際產(chǎn)生價值得到經(jīng)果林效益[1]。計(jì)算公式如下：
U經(jīng)果林=∑ai水果·mi水果·Ai果林
式中：U經(jīng)果林表示經(jīng)果林效益(元/a)；ai水果表示第i種水果單價(元/kg)；mi水果表示第i種水果質(zhì)量(kg)；Ai果林表示第i種水果種植面積(hm2)。由于此4種水果當(dāng)?shù)厥袌鍪蹆r相差不大，因此可以假設(shè)只種植了其中某一種果樹，則直接用年平均單產(chǎn)進(jìn)行計(jì)算得到經(jīng)果林產(chǎn)生效益。取2015年約平均4元/kg，根據(jù)折現(xiàn)率公式[16]可得2005年約2.23元/kg。計(jì)算可得2005年經(jīng)果林效益為336.17萬元。
3.2.3 水土保持林效益 經(jīng)過水土保持綜合治理后，陽坑小流域水保林(包括用材林和薪炭林)保存面積763 hm2。通過林木實(shí)際所產(chǎn)生價值得到其水土保持林效益[15]。計(jì)算公式如下:
U水保林=0.46Ki水保林·Ai·Mi
式中：U水保林表示水土保持林經(jīng)濟(jì)效益(萬元/a)；Ki水保林表示不同類型林木價格(元/m3)；Ai表示林分面積(hm2)；Mi表示單位林分年凈生長量(t/hm2·a)。由于水土保持措施種植了用材林、經(jīng)果林、薪炭林，并對部分區(qū)域進(jìn)行了封禁治理形成灌木林，而能作為林木產(chǎn)生效益的，只有用材林和薪炭林，根據(jù)林分種類，此處把用材林和薪炭林轉(zhuǎn)化為針葉林和闊葉林進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)方精云等研究結(jié)果，Mi取針葉林為8.41 t/(hm2·a)，闊葉林為10.43 t/(hm2·a)。針葉林闊葉林都取306.86元/m3[22]。針葉林、闊葉林保存面積分別為632 hm2，131 hm2。計(jì)算得出2005年水土保持林效益為94.31萬元。
3.3 陽坑小流域社會效益評價
3.3.1 減少泥沙淤積效益 水土流失產(chǎn)生泥沙大部分淤積在江河湖泊水庫中，當(dāng)河道水庫淤塞，河道行洪及水庫蓄水能力下降，一旦遭遇大暴雨，所引起的自然災(zāi)害帶來的損失是不可估量的。因此，減少泥沙淤積效益運(yùn)用清理費(fèi)用法，根據(jù)清理每1 t泥沙的費(fèi)用進(jìn)行計(jì)算[14]。公式如下：
U固土=C土·Q/ρ
式中:U固土表示為林分年固土價值(元/a)；Q表示年減少土壤侵蝕量(t/a)；C土表示挖取和運(yùn)輸單位體積土方所需費(fèi)用(元/m3)；ρ表示為土壤容重(t/m3)，ρ取1.25 t/m3。2015年取土費(fèi)用約為17元/m3，根據(jù)折現(xiàn)率公式可得2005年C土=9.5元。由前文可知，陽坑小流域年減少土壤侵蝕量73 920 t。算得2005年減少泥沙淤積效益為56.18萬元。
3.3.2 提高土地生產(chǎn)率效益 經(jīng)過水土保持治理后，陽坑小流域糧食單產(chǎn)由3 540 kg/hm2增加到8 700 kg/hm2，耕地面積增加到169 hm2。通過計(jì)算在現(xiàn)有耕地面積下，由水稻產(chǎn)量提高帶來的收益，進(jìn)一步得到2005年提高土地生產(chǎn)率效益[1]。公式如下：
U提高土地生產(chǎn)率=2A耕地·(m后-m前)·a
式中：U基本農(nóng)田表示提高土地生產(chǎn)率效益(元/a)；A耕地表示耕地面積(hm2)；m后表示治理后糧食單產(chǎn)(kg/hm2)；m前表示治理前糧食單產(chǎn)(kg/hm2)；a表示糧食單價(元/kg)。按照水稻每年種植兩季，2005年提高土地生產(chǎn)率效益為348.82萬元。
3.3.3 增加耕地效益 該流域經(jīng)過坡耕地整治及其他水土保持措施治理，如施用農(nóng)家肥改變土壤性狀或者對不可耕作土地進(jìn)行撂荒一定年限，再進(jìn)行開墾，從而使農(nóng)業(yè)可耕作土地由治理前的87.9 hm2增加到治理后的169 hm2，總共增加可耕地81.1 hm2。通過轉(zhuǎn)化為種植水稻作物效益得到增加耕地效益[1]。公式如下：
U增加耕地=(A后-A前)·C每公頃糧食式中：U增加耕地表示增加耕地效益(元/a)；A后表示治理后耕地面積(hm2)；A前表示治理前耕地面積(hm2)；C每公頃糧食表示每年每1 hm2農(nóng)田糧食收益[元/(hm2·a)]。根據(jù)前文已知C每公頃糧食=3.48萬元(/hm2·a)，計(jì)算可知2005年增加耕地效益為282.23萬元/a。
3.3.4 改善群眾經(jīng)濟(jì)效益 治理前1990年人均純收入只有175元/a，屬于全縣最低水平。經(jīng)過十余年治理，通過提高糧食單產(chǎn)、增加用材林、薪炭林及經(jīng)果林等經(jīng)濟(jì)作物的種植，小流域2005年已達(dá)到人均純收入2 596元/a，比全縣平均水平(1 998.5元/a)高出30%。根據(jù)水土保持治理后與治理前群眾經(jīng)濟(jì)狀況對比，得出改善群眾經(jīng)濟(jì)效益[1]。計(jì)算公式如下：
U改善經(jīng)濟(jì)=(m后-m前)·N人口
式中：U改善經(jīng)濟(jì)表示水土保持工作改善群眾經(jīng)濟(jì)效益(元/a)；m后表示治理后人均年收入[元/(人·a)]；m前表示治理前人均年收入[元/(人·a)]；N人口表示當(dāng)?shù)厝丝跀?shù)(人)。小流域只包括兩個小村莊，收入絕大部分來源于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，2005年之前小流域只進(jìn)行過水土保持綜合治理工作以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。因此，可以用2005年人均純收入代替水土保持工作改善群眾經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行計(jì)算。同時，研究周期在20 a以內(nèi)，這段時間國家正在開展計(jì)劃生育工作，所以假設(shè)人口未出現(xiàn)顯著變化，通過估算陽坑小流域2005年居民收入總共增加623.41萬元。
4 水土保持綜合效益評價結(jié)果與分析
計(jì)算結(jié)果表明，陽坑小流域經(jīng)過治理之后，2005年水土保持綜合效益總價值為12 445.42萬元。依據(jù)表1可以看出，生態(tài)效益幾乎是經(jīng)濟(jì)效益、社會效益總和的4倍。
表1 水土保持生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會效益占比
由表1看出，水土保持生態(tài)效益價值為10 240.65萬元，占三大效益的82.29%。效益價值大小由高到低排序依次為：保水效益>凈化大氣效益>保肥效益>保土效益(表2)。生態(tài)效益主要體現(xiàn)在保水、凈化大氣兩方面，在當(dāng)下空氣質(zhì)量日益下降的大趨勢下，凈化大氣這一功能為當(dāng)?shù)靥峁┝艘粋€良好的大氣環(huán)境，充分表現(xiàn)出水土保持工作在生態(tài)環(huán)境中的重大作用。
表2 生態(tài)效益各單項(xiàng)效益占比
水土保持經(jīng)濟(jì)效益價值為894.13萬元，占三大效益的7.18%。效益價值大小由高到低排序依次為：糧食增產(chǎn)效益>經(jīng)果林效益>水保林效益(表3)。經(jīng)濟(jì)效益主要體現(xiàn)在糧食增產(chǎn)和經(jīng)果林收益上，同時經(jīng)果林效益在經(jīng)濟(jì)效益中也占了很大比例，體現(xiàn)出水土流失地區(qū)，不僅要注重糧食生產(chǎn)，也要使產(chǎn)業(yè)從單一化向多元化發(fā)展，這樣才更易于改善農(nóng)民經(jīng)濟(jì)狀況。
表3 陽坑小流域經(jīng)濟(jì)效益各單項(xiàng)效益占比
水土保持社會效益價值為1 310.64萬元，占三大效益總價值的10.53%。效益價值大小由高到低排序依次為：改善群眾經(jīng)濟(jì)效益>提高土地生產(chǎn)率效益>增加耕地效益>減少泥沙淤積效益(表4)。社會效益主要體現(xiàn)在改善群眾經(jīng)濟(jì)與改善農(nóng)田狀況(包括提高土地生產(chǎn)率效益與增加耕地效益)方面，社會效益中的改善群眾經(jīng)濟(jì)效益及改善農(nóng)田生產(chǎn)狀況方面占比高達(dá)95%，說明經(jīng)濟(jì)水平也對社會效益起著舉足輕重的作用。
表4 陽坑小流域社會效益各單項(xiàng)效益占比
通過對陽坑小流域“三大效益”以及各單項(xiàng)效益及其占比的比較可知，當(dāng)植被覆蓋度增加時，既增加了土壤肥力又提高了土壤蓄水保土的能力，體現(xiàn)了其生態(tài)效益；另一方面，降低了洪水的發(fā)生幾率，減少了泥沙流入湖泊、水庫、河道的數(shù)量，體現(xiàn)了其社會效益；同時，減弱了土壤侵蝕強(qiáng)度，增加了水源涵養(yǎng)、土壤肥力，有助于農(nóng)林果業(yè)及糧食產(chǎn)業(yè)發(fā)展，從而增加了農(nóng)民的收入，體現(xiàn)了其經(jīng)濟(jì)效益。表明水土保持生態(tài)效益幾乎涉及了水土保持經(jīng)濟(jì)效益、水土保持社會效益的各方面，這一現(xiàn)象充分體現(xiàn)了水土保持生態(tài)效益的多樣性。因此，在看到水土保持經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的同時，應(yīng)該充分看到其生態(tài)效益。只有保證生態(tài)環(huán)境的健康可持續(xù)發(fā)展，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益才能更為凸顯。
根據(jù)結(jié)果可知，生態(tài)效益及社會效益中單純的保土效益與減少泥沙淤積效益并不高，這也是本研究與其他文章存在較大出入之處，之所以不高，筆者認(rèn)為其原因在于保土與減少泥沙淤積的價值主要取決于其對水源涵養(yǎng)、植物生長、農(nóng)作物增產(chǎn)等方面的衍生價值，而非實(shí)際意義的保土與減沙價值，本研究對各單項(xiàng)效益價值進(jìn)行嚴(yán)格區(qū)分，所以會造成保土及減沙效益較低。
5 結(jié) 論
(1) 江西陽坑小流域經(jīng)過水土保持治理之后，水土保持綜合效益總價值為12 445.42萬元。其中生態(tài)效益價值為10 240.65萬元，占82.29%；經(jīng)濟(jì)效益價值大小排序?yàn)?94.31萬元，占7.18%；社會效益價值為1 310.64萬元，占10.53%；生態(tài)效益幾乎涉及了經(jīng)濟(jì)效益、社會效益各方面，且是這兩者效益總和的4倍，表明水土保持生態(tài)效益在水土保持工作中占有決定性地位。
(2) 生態(tài)效益單項(xiàng)效益價值大小排序依次為：保水效益>凈化大氣效益>保肥效益>保土效益。經(jīng)濟(jì)效益單項(xiàng)效益價值為：糧食增產(chǎn)效益>經(jīng)果林效益>水保林效益。社會效益單項(xiàng)效益價值排序依次為：改善群眾經(jīng)濟(jì)效益>提高土地生產(chǎn)率效益>增加耕地效益>減少泥沙淤積效益。其中保水、凈化大氣效益是生態(tài)效益的主要組成部分；糧食增產(chǎn)、經(jīng)果林效益是經(jīng)濟(jì)效益的主要組成部分；改善群眾經(jīng)濟(jì)、提高土地生產(chǎn)率、增加耕地是社會效益的主要組成部分。
(3) 水土保持工作在重視生態(tài)效益的同時，還要使之與經(jīng)濟(jì)發(fā)展有機(jī)結(jié)合。從經(jīng)果林效益在經(jīng)濟(jì)效益中占比較高可以看出：在經(jīng)濟(jì)效益方面不僅要注重糧食生產(chǎn)，還要發(fā)展經(jīng)果林，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)多元化，從而達(dá)到改善群眾經(jīng)濟(jì)狀況的目的。只有這樣，才能通過生態(tài)效益促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、社會效益的發(fā)展，同時經(jīng)濟(jì)、社會效益反哺生態(tài)效益，使水土保持工作更加全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。
本研究結(jié)果清楚地表明了水土保持生態(tài)效益在水土保持綜合效益中的重要地位，同時也體現(xiàn)出水土保持生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會效益三者是相互依存、共同促進(jìn)的。但由于數(shù)據(jù)有限，本文對水土保持三大效益的計(jì)算只選取了一些比較重要的方面，且效益價值統(tǒng)一轉(zhuǎn)劃到2005年的效益價值，得出的結(jié)果可能要比實(shí)際值偏低；同時，本研究采用間接的價值替代方法，會與實(shí)際效益價值有一定的偏差，但所得結(jié)果基本能反映陽坑小流域水土保持三大效益的大小及各單項(xiàng)效益之間的關(guān)系。此外，本研究對水土保持效益評價是采用直接價值計(jì)算進(jìn)行的一種初步嘗試，此評價方法還有待于進(jìn)一步完善。隨著水土保持時間的增長,陽坑小流域水土保持綜合效益也將逐步發(fā)揮出來,水土保持治理工作將取得更大成效。
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AssessmentonComprehensiveBenefitofSoilandWaterConservationintheSmallWatershedoftheSouthernRedSoilHillyRegion—ACaseStudyinYangkengSmallWatershedinJingxiProvince
WANG Yiming1,2, GAO Peng1,3, MU Xingmin1,3, ZHAO Jianmin4, LUO Yuquan5
(1.StateKeyLaboratoryofSoilErosionandDrylandFarmingontheLoessPlateau,InstituteofSoilandWaterConservation,ChineseAcademyofSciencesandMinistryofWaterResources,Yangling,Shaanxi712100,China;2.UniversityofChinaAcademyofSciences,Beijing100049,China; 3.StateKeyLaboratoryofSoilErosionandDrylandFarmingontheLoessPlateau,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China; 4.NanchangInstituteofTechnology,Nanchang330099,China; 5.WaterConservancyBureauofWan′anCounty,Wan′an,Jiangxi343800,China)
With more attention paid to the soil and water conservation in China, more and more soil and water conservation measures have been implemented. In order to evaluate the soil and water conservation work situation, soil and water conservation comprehensive benefits evaluation has become particularly important. We set 2005 as the base year and take Yangkeng small watershed, where the water loss and soil erosion are serious, in southern China′s hilly red soil region as an example. We chose 13 evaluation indexes involving the ecological benefits, economic benefits and social benefits to analyze and evaluate the value of each single benefit, the three benefits and comprehensive benefits of soil and water conservation by market valuation method, alternative market price method, method of comparative analysis and so on. After soil and water conservation management in Yangkeng small watershed of Jiangxi Province, soil and water conservation comprehensive benefit values totaled about 124.454 2 million yuan in 2005. The ecological value was about 102.406 5 million yuan, accounting for 82.29%; single benefit value decreased in the order: the water conservation benefit>the purifying atmosphere benefit>the protecting fertilizer benefit>the soil conservation benefit. Economic value was about 8.941 3 million yuan, accounting for 7.18%; single benefit value decreased in the sequence: grain production efficiency benefit>the economic fruit forest benefit>the soil and water conservation forest benefit. Social benefit value was about 13.106 4 million yuan, accounting for 10.53%; single benefit value decreased in the order: benefit of improving the economic>benefit of improve land productivity>the benefit of add farmland>benefit of reducing sediment deposition efficiency. We analyzed the single benefit ratio and the soil and water conservation of the three big benefits, and indicated that ecological benefit occupied the decisive position in the soil and water conservation work, which will provide theoretical basis for the work of soil and water conservation in the future, and at the same time, promote people to understand and pay more attention to soil and water conservation work.
soil and water conservation; benefit evaluation; hilly red soil region
2016-10-17
：2016-11-08
國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專題計(jì)劃(2016YFC0501707);中國科學(xué)院西部之光項(xiàng)目;中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(2011289)
王一鳴(1993—),男,江西吉安人,碩士研究生,主要從事水土保持與水文生態(tài)效益評價研究。E-mail:wangyiming315@mails.ucas.ac.cn
高鵬(1976—),男,陜西扶風(fēng)人,博士,副研究員,主要從事水土保持和流域生態(tài)水文研究。E-mail:gaopeng@ms.iswc.ac.cn
S157
：A
：1005-3409(2017)05-0006-08
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