丹江口庫區(qū)化肥施用控制與農田生態(tài)補償標準

譚秋成

(中國社會科學院農村發(fā)展研究所，北京100732)

丹江口庫區(qū)化肥施用控制與農田生態(tài)補償標準

譚秋成

(中國社會科學院農村發(fā)展研究所，北京100732)

為保護丹江口水庫水質，減少氮、磷流入水體，可考慮以生態(tài)補償方式鼓勵農民將部分土地休耕或退耕。利用樣本調查的農戶微觀數據，估計了丹江口庫區(qū)主要農作物小麥、玉米、水稻產量與化肥施用量的經驗函數，計算了庫區(qū)農田平均生態(tài)補償標準。結果是:基于2008年的生產條件、技術水平和市場價格，種植小麥須補償259．69元/畝，玉米須補償331．64元/畝，水稻須補償567．31元/畝。為減少補償過程中的政府強制行為和信息租金，可考慮將農戶土地按歷年產量進行評估后分成多個等級，每一等級支付該等級土地最高凈收益。本文將每畝作物凈收益即每畝勞動收入和地租作為農田生態(tài)補償標準，這一計算標準是基于農民遭受的損失，屬于保留效用，是農民談判的起點。如果南水北調中線工程是有利可圖的，可進一步將工程的部分凈收益分配給維護生態(tài)系統(tǒng)、保護水質的庫區(qū)農民，具體分配的份額則取決于當地農民的談判力。

丹江口庫區(qū);化肥施用;生態(tài)補償;補償標準;補償機制

丹江口水庫作為南水北調中線工程的取水地，其水質狀況直接決定中線工程調水的成敗。然而，庫區(qū)流域水質不容樂觀。2004年在丹江口庫區(qū)流域42個評價河段中，20個屬于水質達標河段，占45．5%;22個屬于水質未達標河段，占54．5%。在流入丹江口水庫的14條主要河流中，只有淯河、金錢河、堵河、滔河4條河流的水質達到Ⅱ類標準，蛇尾河和天河2條河流達到Ⅲ類標準，而老灌河等7條河流的水質屬于Ⅴ類或劣Ⅴ類，污染極為嚴重。導致丹江口庫區(qū)流域水質惡化的因素主要有二:一為工業(yè)廢水和城鎮(zhèn)生活污水排放;二為化肥農藥使用、畜禽養(yǎng)殖、農村居民生活污水排放。工業(yè)排放的廢水和城鎮(zhèn)排放的污水雖是目前污染丹江口水質的第一位因素，但兩者屬點源污染，易于發(fā)現、治理和監(jiān)控。事實上，庫區(qū)周邊地方政府已開始對工業(yè)污染進行防治，關閉了一批嚴重污染環(huán)境的黃葁加工廠、小水泥廠、小造紙廠、小電鍍企業(yè)、石墨開采企業(yè)。在城鎮(zhèn)居民生活污水和垃圾處理方面，南水北調中線工程已計劃在丹江口庫區(qū)周邊城鎮(zhèn)興建19個污水處理廠，日處理能力86．85萬t;興建8個垃圾處理廠，日處理垃圾300 t。比較而言，化肥農藥、畜禽養(yǎng)殖、農村居民生活污水排放造成的面源污染由于分布面廣、農村環(huán)保基礎設施幾乎闕如、農業(yè)生產方式粗放等原因難以防治，成為今后威脅丹江口水庫水質的主要因素。丹江口庫區(qū)周圍多為山地，耕地面積狹少，人地關系緊張，為了提高作物產量，農民大量施用化肥。然而，庫區(qū)農民耕種的土地有相當大一部分是山坡地，屬沙石土壤，地力貧瘠，產量并不高。因此，通過農田生態(tài)補償的方式引導農民少施化肥，或將部分土地休耕、退耕還林還草，從而減少氮、磷流入水體，應是一條行之有效的防治農田面源污染途徑。

1 農田生態(tài)補償標準及數據來源

1．1 生態(tài)補償標準

按照“誰使用、誰付費”的原則，生態(tài)環(huán)境的使用者應支付補償資金。相應地，因生態(tài)環(huán)境過度利用而遭受損失的個人和企業(yè)應得到補償。

生態(tài)補償標準的計算公式為:

S=Ct+λΔR

其中，Ct為項目受損者遭受的損失，是直接成本Cd、機會成本C0和發(fā)展成本Cp之和;ΔR=R－Ct，為項目收益與成本之差;λ 為項目受損者的談判力，λ∈［0，1］［1］。

1．2 農田生態(tài)補償標準

生態(tài)補償項目中存在著極為關鍵的兩方，這就是誰來補償以及誰應得到補償。

2002年國務院批準的《南水北調工程總體規(guī)劃》指出，中線一期工程的任務是向華北平原，包括北京、天津在內的19個大中城市及100多個縣(市)提供生活、工業(yè)用水，兼顧生態(tài)和農業(yè)用水。因此，丹江口庫區(qū)生態(tài)補償項目的受益者是華北受水區(qū)的居民和企業(yè)，而受損者則是為水庫建設和水質保護付出代價的庫區(qū)居民和企業(yè)。

就庫區(qū)農田生態(tài)補償而言，項目的收益為受水區(qū)城鎮(zhèn)居民、企業(yè)因調水后水價下降而增加的消費者福利和利潤，農民因調水后有更好的灌溉條件而增加的農業(yè)收入，受水區(qū)因調水后生態(tài)環(huán)境改善而增加的生態(tài)服務收益;項目的損失為庫區(qū)農民因化肥農藥施用受限制而導致的農業(yè)收入減少。項目收益在扣除工程建設、污水處理廠和垃圾處理廠建造等直接投入后可在受益者與受損者之間分配，分配的比例取決于談判力λ。由于項目的真實收益R和農民的談判力λ在目前不得而知;又由于丹江口庫區(qū)建設涉及移民、企業(yè)關閉、基礎設施損失等多個方面，因此本文計算的農田生態(tài)補償標準將基于農民遭受的損失Ct，暫不考慮凈收益ΔR的分配。Ct屬于農民的保留效用，是農民談判的起點。將生態(tài)補償標準確定在Ct之上意味著丹江口庫區(qū)化肥施用控制這一農田生態(tài)補償項目不是建立在剝奪農民利益的基礎上，符合帕累托效率原則。

1．3 數據來源

計算農田生態(tài)補償標準的基礎數據來自《生態(tài)補償關鍵技術開發(fā)與示范應用》課題組于2009年4月23日至5月9日做的入戶問卷調查。此次調查獲取有效樣本共計245份，其中河南省141份，湖北省104份。河南涉及鄧州、淅川、西峽3縣市、5鄉(xiāng)鎮(zhèn)、6村莊;湖北涉及丹江口、鄖縣、鄖西3縣市、5鄉(xiāng)鎮(zhèn)、6村莊(見表1)。樣本點都位于丹江口庫區(qū)周邊村莊，當地農業(yè)生產和農民生活直接影響水庫水質。為保證樣本能真實地反映總體情況，調查按不同經濟發(fā)展水平和農業(yè)生產規(guī)模所占的比重抽選農戶。

樣本戶主平均年齡51．2歲，平均受教育水平7．6年;樣本點平均每戶擁有人口4．8人，勞動力3．8人，其中常住勞動力2．4人;平均每戶擁有耕地7．9畝，人均耕地1．65畝(見表2)。除鄧州外，淅川、西峽、丹江口、鄖西、鄖縣屬于山區(qū)，可耕地包括部分旱田和坡地，土質差，人地關系緊張。樣本調查點2008年平均每戶家庭經營純收入10 453元，人均 2 177元，僅相當于全國平均水平的45．73%。家庭經營收入中來自第一產業(yè)的收入為5 471．6元，占 51．9%;來自第二產業(yè)的收入為2 023．9元，占19．4%;來自第三產業(yè)的收入為 2 957．2元，占 28．1%。農業(yè)仍是丹江口庫區(qū)農民收入的主要來源，這意味著控制農業(yè)面源污染、減少化肥農藥使用將是南水北調中線工程丹江口水庫水質保護的一項長期而艱巨的任務。

表1 樣本數據來源Tab．1 Sources of samples

表2 調查樣本戶的基本特征Tab．2 Basic characteristics of sample households

2 化肥與農作物產量的經驗關系

化肥雖不是農業(yè)生產的必要條件，但能顯著提高產量。一般而言，農作物產量隨化肥施用量增加而提高，但化肥的邊際生產力遞減。假定作物產量與化肥施用量存在函數關系Y=F(H，L，I，……)，其中 Y表示作物產量，H表示化肥投入，L表示勞動，I表示資本，則有Y=F(H，L，農作物產量與化肥的關系如圖1所示。顯然，估計出了化肥與產量的經驗關系，也就估計出了控制化肥數量導致的農業(yè)產量損失，計算農田生態(tài)補償也就有了依據。如果產量與化肥的關系處于A點附近，這時減少化肥施用將導致產量降低，對農戶的補償是必須的。相反，如果產量與化肥的關系處于C點附近，這時減少化肥施用將增加產量，沒有必要補償農戶。B點則意味著化肥對產量的貢獻已達極限，這時減少化肥施用將導致產量降低，但下降的幅度不如A點顯著。

圖1 化肥與作物產量的假設關系Fig．1 Hypothetical relation between fertilizer and production

用一般的柯布－道格拉斯生產函數Outp=ALαIβSγ來估計生產要素與產量的經驗關系。其中A表示技術效率，L表示勞動投入，I表示投資，S表示土地面積，α、β、γ為對應生產要素的產出彈性。由于實際的作物產量不僅與生產要素投入有關，而且亦取決于土地類型、生產者年齡、教育水平等;此外，由于我們要估計氮、磷、鉀對作物產量的影響，且土地面積已標準化為1。因此，采用以下經驗生產函數:

各變量的定義及解釋見表3。

等式(1)兩邊取對數得等式(2):

丹江口庫區(qū)小麥、玉米、水稻的生產函數估計結果見表4。

由表4可知:小麥lnN，lnP，lnK的系數雖為正，但都沒有通過顯著性檢驗，說明氮、磷、鉀對小麥仍有增產效果，但其作用已微乎其微。玉米lnN，lnK的系數為正，lnP的系數為負，說明氮肥和鉀肥對玉米有增產效果，磷肥由于施用過多，對玉米產量的影響為負;由于三者的系數都沒有通過顯著性檢驗，所以目前化肥施用水平對玉米增產和減產的作用已很少。水稻和玉米相似，氮肥和鉀肥仍有增產效果，磷肥則由于過度施用而出現了負面影響;不過，無論是增產還是減產的影響都較微弱，計算結果都沒有通過顯著性檢驗。

表3 估計函數中各變量的定義及解釋Tab．3 Definition and explanation of variables in estimated functions

柯布－道格拉斯生產函數所估計的是生產要素的產出彈性。以小麥為例，lnN，lnP，lnK的系數表示，當氮、磷或鉀肥施用量增加1%時每畝小麥產量增加的百分比。小麥lnN，lnP，lnK的系數未通過顯著性檢驗說明，農戶為最大化小麥產量已極大限度地施用了氮、磷、鉀肥，以至于3種化肥對小麥的邊際生產力幾乎接近于零，化肥與產量的關系已處于圖1的B區(qū)域。玉米和水稻也屬于同樣情形。

3 化肥施用控制與農田生態(tài)補償標準

如何利用估計的生產函數計算農田生態(tài)補償標準?我們考慮以下兩種控制農戶施用化肥的方式:其一，所有農戶減少每一種作物單位面積的化肥施用量，如每畝小麥施碳銨減少30%，每畝玉米施磷肥減少30%等;其二，讓部分地區(qū)農戶以休耕、退耕的方式放棄某種作物或所有大田作物的種植，如同一塊地上只種小麥，不再輪作玉米，坡地全部退耕還林等。

表4 小麥、玉米、水稻生產函數估計結果Tab．4 Estimated results of production function on Wheat，Corn and Rice

采取方式一時，如果減少的化肥施用量很少，比如5%或10%，直接利用表4中氮、磷、鉀肥的彈性系數便可算出作物損失的產量，進而計算出相應的農業(yè)收入損失。相反，如果需要減少的化肥施用量較多，比如30%或50%，直接利用各種化肥的彈性系數來計算產量損失便會產生較高的誤差。因為調查樣本來自丹江口庫區(qū)比較小的范圍，大部分農戶已經最大限度地施用了化肥，所估計的化肥和產量的經驗關系集中在B點比較窄的區(qū)域，不宜用于推測離B點較遠區(qū)域的化肥和產量關系。不過，進一步分析發(fā)現，方式一由于交易成本高昂而難以實施。丹江口庫區(qū)農業(yè)生產屬小規(guī)模經營，生產者眾多，每個農戶何時施肥、施何種肥、施多少肥等等，實在難以監(jiān)督，控制每個農戶在每畝耕地上的化肥施用量將因花費巨額的人財物力而得不償失。

采取方式二時，農田生態(tài)補償標準只需計算休耕或退耕地的機會成本。方式二不再考慮化肥的產出彈性，避免了方式一出現的計算誤差難題。然而，這并不意味著采取方式二時不需要估計作物的生產函數。事實上，正是從估計的經驗關系得知，小麥、玉米、水稻的氮、磷、鉀肥施用量已達到極限，才可能準確計算三種農作物的經濟收益，進而確定農民能接受的補償標準。假定估計的化肥與產量的經驗關系處于圖1中A區(qū)域而不是B區(qū)域，化肥的邊際生產力仍然較高，這時農作物的收益處于上升階段，如果將當年每畝農田的凈收益作為機會成本確定為農田生態(tài)補償標準，農戶是斷然不會接受的。

農民是否休耕和退耕是容易觀察到的，因此方式二也是可實施的。當采取方式二控制化肥施用量時，農田生態(tài)補償標準便是農戶因休耕或退耕遭受的農業(yè)凈收益損失Ct，它等于每畝農業(yè)總收入減去每畝在種子、化肥、農藥、雇工、耕地、收割等方面的投資，亦等于每畝地租和勞動收入之和。之所以將每畝勞動收入計入農戶損失Ct，是因為目前從事農業(yè)生產經營的主要是老年人和婦女，他們很難在農業(yè)外找到就業(yè)機會。

由表 5可知，種植水稻收益最高，平均達 567．31元/畝;玉米次之，平均為331．64元/畝;小麥最低，平均為259．69元/畝。所以，基于2008年的生產條件、技術水平和市場價格，丹江口庫區(qū)農田最低生態(tài)補償標準分別為:種植小麥259．69元/畝，種植玉米331．64元/畝，種植水稻567．31元/畝。進一步分析發(fā)現，氮肥在水稻田創(chuàng)造的凈收益是60．33元/kg，在玉米地創(chuàng)造的凈收益是29．21元/kg，在小麥地創(chuàng)造的凈收益是23．84元/kg。水稻施用氮肥創(chuàng)造的凈收益高出玉米 106．54%，高出小麥153．06%;玉米施用氮肥創(chuàng)造的凈收益高出小麥22．53%。磷肥在水稻田創(chuàng)造的凈收益為95．52元/kg，在玉米地創(chuàng)造的凈收益為87．48元/kg，在小麥地創(chuàng)造的凈收益為39．92元/kg。水稻施用磷肥創(chuàng)造的凈收益高出玉米9．19%，高出小麥139．28%;玉米施用磷肥創(chuàng)造的凈收益高出小麥119．14%。所以，為了減少氮肥和磷肥產生的面源污染，作物品種上首先應休耕或退耕的是小麥，其次是玉米，最后才是水稻。

表5 3種作物的凈收益及化肥投資收益率Tab．5 Net income and ratio of income to investment of Wheat，Corn and Rice

在河南:種植小麥每畝施氮肥15．7 kg，高出湖北31．93%;每畝施磷肥 6．5 kg，低于湖北 8．45%;種植小麥的平均凈收益是307元/畝，高出湖北65．95%。種植玉米每畝施氮肥17 kg，高出湖北23．19%;每畝施磷肥3．2 kg，高出湖北33．33%;種植玉米的平均凈收益是398元/畝，高出湖北72．29%(見表6)。所以，為了減少氮肥和磷肥產生的面源污染，在區(qū)域上首先應退耕或休耕的是湖北。

在丹江口庫區(qū)，具體應退耕或休耕多少土地、何種作物，在哪里退耕或休耕等等，既取決于允許流入丹江口水庫的氮、磷的數量，也取決于耕作地與丹江口水庫的距離。離丹江口水庫越遠，進入河流的氮、磷經自然分解后其含量漸次降低。相反，在水庫周邊農田施用的化肥經雨水沖刷或土壤滲漏后直接進入水庫水體，這部分地區(qū)的農田即使產量和凈收益較高也可能要休耕或退耕。

表6 分地區(qū)小麥、玉米在施肥和凈收入方面的差別Tab．6 Regional difference in fertilizer application and net income of Wheat and Corn

4 補償機制與補償標準

由于生產條件、技術水平、個人技能不同，不同農戶的農業(yè)產量和凈收益呈明顯差異。以小麥為例，凈收益最低的為－252元/畝，最高的為1 210元/畝。如果補償采用行政命令方式，將補償標準一刀切地定為259．69元/畝，低于平均水平的農戶將被過度補償，而高于平均水平的農戶則補償不足。遭受損失的農戶將抵制化肥施用控制方案。這時，政府要么采取強制措施，要么將小麥補償款定在1 210元/畝這一最高水平上，以保證每一農戶滿意。顯然，后者將使政府每畝多支付950元的補償款。這種額外支付是由于政府不掌握每一農戶種植小麥的真實凈收益的信息，屬于信息租金。

政府一方面希望減少強制，另一方面希望減少信息租金支付?？煽紤]將農戶土地按歷年產量進行評估后分成劣、中下、中、中上、上5個等級。為避免強制，每一等級支付該等土地最高凈收益。5個等級土地的小麥凈收益分別是 100元/畝、216元/畝、300元/畝、408元/畝、1 210元/畝。采取這種補償方式后，政府最終平均每畝支付給農戶的補償款是446．8元。這一方式仍須支付信息租金，但信息租金已降至每畝186．8元。

可進一步將土地分成10等。同樣，為避免強制，每一等級支付該等土地最高凈收益，每等級土地的小麥凈收益分別是 27 元/畝、100 元/畝、158．5 元/畝、216 元/畝、247元/畝、300 元/畝、350 元/畝、408 元/畝、460 元/畝、1 210元/畝。這時平均每畝補償額為347．65元，信息租金再次降至每畝87．7元。土地等級無疑可以無限細分。極端地，可以將每個農戶的每塊土地進行評估，然后按真實凈收益補償每個農戶，這時政府勿須支付任何信息租金。但是，這種評估和補償方式存在高昂的交易成本。所以，實際的補償標準是某種行政強制和信息租金的權衡。

5 結論性評論

為保護丹江口水庫水質，減少氮、磷流入水體，可考慮以生態(tài)補償方式鼓勵農民將部分土地休耕或退耕。本文利用樣本調查的農戶微觀數據，估計了丹江口庫區(qū)主要農作物小麥、玉米、水稻產量與化肥施用量的經驗函數，計算了庫區(qū)農田平均生態(tài)補償標準。結果是:基于2008年的生產條件、技術水平和市場價格，種植小麥須補償259．69元/畝，玉米須補償 331．64 元/畝，水稻須補償 567．31元/畝。

具體到實際操作，農田生態(tài)補償標準也取決于休耕或退耕地的多少、地方政府所采用的補償機制及當地農民的談判力，本文提供了進一步計算的程序和方法。

在計算過程中，將每畝作物凈收益即每畝勞動力收入和地租作為農田生態(tài)補償標準，這一計算標準是基于農民遭受的損失Ct。Ct屬于保留效用，是農民談判的起點，將生態(tài)補償標準確定在Ct之上意味著丹江口庫區(qū)化肥施用控制這一農田生態(tài)補償項目不是建立在剝奪農民利益的基礎上，符合帕累托效率原則。如果南水北調中線工程是有利可圖的，可進一步將工程的部分凈收益ΔR分配給維護生態(tài)系統(tǒng)、保護水質的庫區(qū)農民，具體分配的份額則取決于當地農民的談判力λ。

本文計算的最低農田生態(tài)補償標準不考慮作物在釋放O2、固定CO2等方面的生態(tài)服務價值。謝高地等指出:“目前我國統(tǒng)計系統(tǒng)計量的年度種植業(yè)總價值僅計量了人類種植業(yè)活動過程中產生的經濟價值和部分由自然生態(tài)過程產生的生態(tài)服務價值，得到計量和反映的僅為64．7%，未計量生態(tài)服務價值為35．3%，年達6 881．06億元。因糧食生產過程伴隨產生的生態(tài)服務屬公共服務范疇，國家為糧食生產提供公共財政的額度高限可達5 140元/hm2·a”［2］。謝高地等無疑認為農作物提供的其它生態(tài)服務價值應由休耕或退耕的農民所得。我們認為這種觀點似是而非，因為農民擁有耕地的使用權主要界定在經營和出售糧食、經濟作物、畜產品等方面的收益權上，法律上排除了農民獲得在生產過程中產生的諸如釋放O2、固定CO2等副產品的價值。正如最嚴格的土地私有產權也排除了所有者擁有地面上的空間使用權一樣。

致謝:感謝周海林研究員、謝高地教授、唐勇智博士、付靜塵博士、韓德梁博士、王興杰博士提出寶貴意見。

References)

［1］譚秋成．關于生態(tài)補償標準與機制［J］．中國人口·資源與環(huán)境，2009，19(6):1 － 6．［Tan Qiucheng．On Eco-Compensation Standard and Mechanism ［J］．China Population，Resources and Environment，2009，19(6):1 －6．］

［2］謝高地，肖玉，甄林，等．我國糧食生產的生態(tài)服務價值研究［J］．中國生態(tài)農業(yè)學報，2005，(3):10 －13．［Xie Gaodi，Xiao Yu，Zhen Lin，et al．Research on Value of Ecological Services from China's Grain Production ［J］．Journal of China's Ecological Agriculture．2005，(3):10 －13．］

Control of Chemical Fertilizer Application and Eco-compensation Standard of Croplands in Danjiangkou Reservoir Area

TAN Qiu-cheng
(Rural Development Institute Chinese Academy of Social Sciencies，Beijing 100732，China)

For protecting Danjiangkou Reservoir water from being polluted by too much nitrogen and phosphor，eco-compensation can be used to encourage farmers to fallow parts of lands or return them to forest．By using micro data of rural households from questionnaire，this paper estimates the empirical functional relation between the output of major crops like wheat，corn and rice and chemical fertilizer application in Danjiangkou Reservoir Area，and computes the average eco-compensation standard of croplands．The results are as follows:Based on production conditions，technologies and market prices of 2008，wheat land，corn land，and paddy field per mu(1 ha=15 mu)should be compensated 259．69，331．64，and 567．31 Yuan(RMB)on average respectively．To reduce the government's coercion and information rent in compensation，we suggest that farmers'land can be further graded in terms of output through past several years，and lands of the same grade can be paid the highest net income of that grade．The paper takes net income of crops，namely the labor income and land rent per mu ，as eco-compensation standard of croplands．This compensation standard is based on farmers'loss．It belongs to reserve utility and is just a jumping-off point of farmers'negotiation．If the middle route project of transferring water from south to north is profitable，parts of net income of the project can be further distributed to the farmers who maintain ecosystem and protect water quality in reservoir area．The real distributive share depends on farmers'negotiation power．

Danjiangkou Reservoir Area;chemical fertilizer application;eco-compensation;compensation standard;compensation mechanism

F062．2:X196

A

1002－2104(2012)03－0124－06

10．3969/j．issn．1002－2104．2012．03．021

2011－11－20

譚秋成，研究員，博導，主要研究方向為農村發(fā)展與農村政策。

國家“十一五”科技支撐計劃重點項目(編號:2006BAC18B04)。

(編輯:李 琪)