王海斌
(陜西省水土保持勘測(cè)規(guī)劃研究所,陜西西安710004)
土壤侵蝕是我國(guó)嚴(yán)重的生態(tài)問(wèn)題之一,土壤侵蝕導(dǎo)致土地退化,流失的泥沙造成了下游河道嚴(yán)重淤積,使得區(qū)域干旱和洪澇災(zāi)害加劇,嚴(yán)重影響著水資源的持續(xù)利用[1]。如何計(jì)算土壤侵蝕對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)造成的損失是近年來(lái)我國(guó)水土保持科學(xué)和環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)研究的熱點(diǎn)之一,國(guó)外對(duì)這方面的研究起步較早,美國(guó)于1983年評(píng)估了土壤侵蝕對(duì)農(nóng)業(yè)造成的年經(jīng)濟(jì)損失約為5.25億美元[1]。20世紀(jì)90年代中期以來(lái),我國(guó)對(duì)這方面的研究逐步加強(qiáng),較早的有楊子生等對(duì)云南土壤流失造成的經(jīng)濟(jì)損失研究,他們將經(jīng)濟(jì)損失分為直接經(jīng)濟(jì)損失和間接經(jīng)濟(jì)損失兩種[2],也有根據(jù)土壤流失造成危害地點(diǎn)的不同將其分為場(chǎng)內(nèi)損失和場(chǎng)外損失的[3]。目前,我國(guó)對(duì)多種尺度的土壤侵蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失的研究均有所涉及,有大到全國(guó)尺度的[4],也有小到流域尺度的[5],還有一些涉及到省份的[6]。根據(jù)數(shù)據(jù)的可獲取性,不同的研究對(duì)土壤侵蝕經(jīng)濟(jì)損失估算的方法也不一樣。
西北溝流域位于冀北山區(qū),流域內(nèi)山高坡陡、降水集中且多暴雨,易產(chǎn)生水土流失。本研究以位于京津水源區(qū)的西北溝流域?yàn)檠芯繉?duì)象,采用環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)原理選取一些指標(biāo)將流域土壤侵蝕造成的損失以貨幣化的形式表現(xiàn)出來(lái),以期科學(xué)地認(rèn)識(shí)水土流失造成的經(jīng)濟(jì)損失,進(jìn)一步搞好水土保持生態(tài)建設(shè)。
西北溝小流域[7]位于河北省灤平縣虎什哈鎮(zhèn)西北溝村,流域總面積為9.31 km2,流域內(nèi)最高山峰海拔906 m,最低處海拔403 m;流域內(nèi)地貌以土石山地為主,地勢(shì)西高東低,地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜,部分山丘巖石裸露風(fēng)化嚴(yán)重,容易造成泥石流、崩塌等;土壤類型以棕壤、褐土及潮土等為主,主要土地利用類型為林地、退化荒草地及耕地等,植被以溫帶針葉闊葉混交林為主,木本植物主要有油松、落葉松、刺槐、楊樹(shù)、榆樹(shù)等;屬北溫帶半濕潤(rùn)半干旱大陸性季風(fēng)氣候,年平均氣溫7.2℃,多年平均降水量550 mm,降雨時(shí)空分布不均且年際、年內(nèi)變化大,一年中降雨主要集中在汛期6—9月份,占全年降雨量的80%,年均徑流深為102 mm。
土壤侵蝕量的確定是計(jì)算土壤侵蝕經(jīng)濟(jì)損失的基礎(chǔ)。土壤侵蝕量是指超過(guò)該區(qū)域自然侵蝕的那部分侵蝕量。自然侵蝕又稱正常侵蝕或地質(zhì)侵蝕,是指在不受人為活動(dòng)影響的條件下,自然營(yíng)力對(duì)地表物質(zhì)的分離、破壞和移動(dòng),是一切具有發(fā)生侵蝕條件地形的正常侵蝕現(xiàn)象。由于研究區(qū)沒(méi)有關(guān)于自然侵蝕的研究,故本研究應(yīng)用該區(qū)域的容許土壤侵蝕量來(lái)代替自然侵蝕量。我國(guó)的容許土壤侵蝕量是根據(jù)土壤中有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分對(duì)作物生長(zhǎng)是否產(chǎn)生影響來(lái)確定的[8],該流域地處北方土石山區(qū),土層薄,容許土壤侵蝕模數(shù)為200 t/(km2·a)。根據(jù)江青龍等[7]的研究成果,該流域年均土壤侵蝕模數(shù)為3816.92 t/(km2·a),用此值減去容許土壤侵蝕模數(shù)得3616.92 t/(km2·a),從而得到面積9.31 km2的西北溝流域年土壤侵蝕量為3.37 萬(wàn) t。
土壤侵蝕對(duì)環(huán)境造成的損害是多方面的,首先是對(duì)侵蝕發(fā)生地帶來(lái)生態(tài)破壞,包括土地破壞、營(yíng)養(yǎng)元素?fù)p失(也叫場(chǎng)內(nèi)損失);其次是流失土壤被徑流帶到下游堵塞河道,或進(jìn)入水庫(kù)造成淤積,淤積在水庫(kù)中的泥沙由于攜帶了大量的營(yíng)養(yǎng)元素會(huì)造成水體的富營(yíng)養(yǎng)化。針對(duì)該區(qū)域土壤流失遷移的特點(diǎn),本研究將土壤侵蝕的經(jīng)濟(jì)損失按土地?fù)p失、肥力損失、泥沙淤積損失和富營(yíng)養(yǎng)化損失幾部分進(jìn)行計(jì)算。
2.2.1 土地?fù)p失的價(jià)值
土壤侵蝕對(duì)土地造成的損失采用機(jī)會(huì)成本法估算,其計(jì)算式[9]為
上二式中:SL為土壤侵蝕造成的土地經(jīng)濟(jì)價(jià)值損失,元;Sp為土壤侵蝕造成的土地面積損失,hm2;Z為年土壤侵蝕量,t;P為耕地每年單位面積的機(jī)會(huì)成本,元/hm2;ρ為土壤容重,根據(jù)流域土壤類型取值為1.3 t/m3;h為耕地土層厚度,取0.3 m。
根據(jù)灤平縣2009年國(guó)民經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒中的農(nóng)村住戶調(diào)查資料和每公頃耕地的種植業(yè)收入、化肥種子等生產(chǎn)資料支出等數(shù)據(jù),得到耕地?fù)p失的機(jī)會(huì)成本約為0.78萬(wàn)元/hm2。
2.2.2 土壤肥力損失的價(jià)值
土壤流失會(huì)帶走營(yíng)養(yǎng)元素造成土地貧瘠,隨土壤流失而損失的營(yíng)養(yǎng)元素主要有N、P、K。損失的N、P、K價(jià)值一般采用替代價(jià)格法估算,即將流失的N、P、K折算成等量化肥的費(fèi)用。土壤肥力損失價(jià)值的計(jì)算式為
式中:Ef為 N、P、K養(yǎng)分流失而損失的價(jià)值,元;Mi為 N、P、K 養(yǎng)分流失量,t;Si為 N、P、K折算成化肥的系數(shù),將N、P、K折算成農(nóng)民種植農(nóng)作物中施用的尿素、磷酸二銨和氯化鉀,折算系數(shù)分別為2.14、4.13 和 1.92;Pi為尿素、磷酸二銨和氯化鉀的購(gòu)買價(jià)格,當(dāng)?shù)氐馁?gòu)買價(jià)格分別為1000、1560和1980元/t。
從灤平縣農(nóng)業(yè)局收集的測(cè)定該流域土壤樣品中TN、TP和TK含量的資料,可以算出該流域每年流失的TN、TP和TK分別為 11.62、2.45 和 43.81 t。
2.2.3 泥沙淤積損失的價(jià)值
已有的研究表明,我國(guó)泥沙輸移中滯留泥沙、河道淤積泥沙和入庫(kù)泥沙分別約占流失泥沙總量的33%、24%和37%。利用影子工程法計(jì)算土壤流失造成泥沙淤積損失的價(jià)值,計(jì)算公式為
式中:Es為泥沙淤積損失的價(jià)值,元;Z為年土壤流失量,t;P1為水庫(kù)單位體積泥沙清淤的價(jià)格,根據(jù)《21世紀(jì)初期首都水資源可持續(xù)利用規(guī)劃》中2001—2002年完成官?gòu)d水庫(kù)清淤應(yīng)急供水工程,清淤約400萬(wàn)m3,總投資0.35億元,水庫(kù)清淤價(jià)格為8.75元/m3[9];P2為單位體積河流泥沙清淤價(jià)格,挖取1 m3泥沙的費(fèi)用大約為 6.5 元[9];ρ表示土壤容重,取 1.3 g/cm3。
2.2.4 富營(yíng)養(yǎng)化損失的價(jià)值
土壤流失與非點(diǎn)源污染是一對(duì)共生現(xiàn)象,特別是在農(nóng)業(yè)性非點(diǎn)源污染中,土壤流失是造成水體污染的主要形式,流失的泥沙所攜帶的N、P等營(yíng)養(yǎng)元素會(huì)造成水體富營(yíng)養(yǎng)化[10],它對(duì)下游水庫(kù)造成的環(huán)境經(jīng)濟(jì)損失用防護(hù)費(fèi)用法計(jì)算。假設(shè)水庫(kù)水體已受到N、P元素污染,消除這種污染損害最直接的辦法就是采取措施將破壞的水體系統(tǒng)恢復(fù)到原來(lái)的狀況[11],所需的費(fèi)用計(jì)算式為
式中:Ee為富營(yíng)養(yǎng)化損失價(jià)值,元;ZN為土壤攜帶TN進(jìn)入下游水庫(kù)的量,t;P3為去除 TN 投資,取 2.66 萬(wàn)元/t[12];ZP為土壤攜帶TP進(jìn)入下游水庫(kù)的量,t;P4為去除TP投資,取5.86萬(wàn)元/t[12]。西北溝流域流失土壤中有37%的泥沙會(huì)進(jìn)入密云水庫(kù),因此該流域每年帶入下游水庫(kù)的TN、TP分別為4.3 t和0.91 t。
(1)根據(jù)前面所述的土壤侵蝕對(duì)環(huán)境造成的經(jīng)濟(jì)損失進(jìn)行逐項(xiàng)計(jì)算,西北溝流域年土壤流失量為3.37萬(wàn)t。按照這個(gè)土壤流失量計(jì)算,每年損失的耕地面積為8.64 hm2,根據(jù)耕地的潛在收益,因土地?fù)p失每年造成的經(jīng)濟(jì)損失為6.74萬(wàn)元;因土壤流失流域每年帶走的營(yíng)養(yǎng)元素所損失的經(jīng)濟(jì)價(jià)值為20.72萬(wàn)元;每年隨著徑流被帶入河流和水庫(kù)的泥沙因淤積而造成的經(jīng)濟(jì)損失為12.44萬(wàn)元;每年因泥沙攜帶的營(yíng)養(yǎng)元素造成水體富營(yíng)養(yǎng)化的損失為16.77萬(wàn)元。以上4項(xiàng)合計(jì)為56.67萬(wàn)元。
(2)在所有的損失中,肥力損失所占的比例最大,占了36.56%,但與其他地區(qū)[7]相比還是偏小的。本研究將土壤侵蝕造成的富營(yíng)養(yǎng)化損失納入了計(jì)算范疇,使由土壤侵蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失的分配結(jié)構(gòu)與其他地區(qū)有所不同。
(感謝西北農(nóng)林科技大學(xué)江青龍、呂明權(quán)對(duì)論文的指導(dǎo)與幫助。)
[1]楊愛(ài)民,龐有祝,李鐵錚,等.水土流失經(jīng)濟(jì)損失計(jì)量研究評(píng)述[J].中國(guó)水土保持科學(xué),2003,1(1):108 -110.
[2]楊子生,謝應(yīng)齊.云南省水土流失直接經(jīng)濟(jì)損失的計(jì)算方法與區(qū)域特征[J].云南大學(xué)學(xué)報(bào),1994,16(z1):99 -106.
[3]楊志新,鄭大瑋,李永貴.北京市土壤侵蝕經(jīng)濟(jì)損失分析及價(jià)值估算[J].水土保持學(xué)報(bào),2004,18(3):175 -178.
[4]馬國(guó)霞,石敏俊,李玫.中國(guó)水土流失經(jīng)濟(jì)損失的貨幣化評(píng)價(jià)[J].中國(guó)人口·資源與環(huán)境,2009,19(1):162 -168.
[5]黃和平,楊劼,智穎飆.皇甫川流域封育植被土壤保持功能及服務(wù)價(jià)值研究[J].水土保持通報(bào),2008,28(3):173-177.
[6]鄧培雁,屠玉麟,陳桂珠.貴州省水土流失中土壤侵蝕經(jīng)濟(jì)損失估值[J].農(nóng)村生態(tài)環(huán)境,2003,19(2):1-5.
[7]江青龍,謝永生,張應(yīng)龍,等.京津水源區(qū)小流域土壤侵蝕及其空間分異[J].水土保持通報(bào),2011,31(1):249 -255.
[8]焦菊英,賈燕鋒,景可,等.自然侵蝕量和容許土壤流失量與水土流失治理標(biāo)準(zhǔn)[J].中國(guó)水土保持科學(xué),2008,6(4):77-84.
[9]杜麗娟.水土保持補(bǔ)償機(jī)制研究——以灤河流域?yàn)槔跠].北京:北京林業(yè)大學(xué),2008.
[10]王曉燕,王曉峰,汪清平,等.北京密云水庫(kù)小流域非點(diǎn)源污染負(fù)荷估算[J].地理科學(xué),2004,24(2):227-231.
[11]王浩,陳敏建,唐克旺.水生態(tài)環(huán)境價(jià)值和保護(hù)對(duì)策[M].北京:清華大學(xué)出版社,2004:89-90.
[12]熊鷹,王克林,藍(lán)萬(wàn)煉.洞庭湖區(qū)濕地恢復(fù)的生態(tài)補(bǔ)償效應(yīng)評(píng)估[J].地理學(xué)報(bào),2004,59(5):772 -780.