随着社会经济的发展，生态环境保护与经济发展之间的矛盾日益凸显，一方面是日益增长的流域生态环境服务数量及质量的需求，另一方面由于不合理的利用水资源，导致流域水环境污染问题日益突出，保护生态环境与发展经济的协调问题以及流域上下游发展的公平性问题也进一步加深^[1]。在此深刻背景下，生态补偿成为各国经济学家和环境学家研究的热点^[2-4]，并且被作为一种有效的经济手段成功应用到解决生态环境保护与经济发展之间的矛盾中去^[5-6]。流域生态补偿受到我国政府的高度重视以及社会的广泛关注，党中央、国务院多次对建立生态补偿机制提出明确要求^[7-9]。我国相关部门陆续出台了一系列法律法规和政策，要求切实加强流域生态环境保护。建立流域生态补偿制度是当前国际和国内环境管理的发展方向^[10-12]，具有科学依据的流域水环境经济补偿确定方法既是资源环境领域的研究热点，也是环境管理工作中迫切需要解决的技术难点。

从整个流域层次来讲，流域生态环境保护的最大受益者往往是经济较为发达的下游地区，流域生态环境保护最大付出者是上游地区，而上游地区往往是经济贫困的地区，他们的付出却没有得到合理的补偿^[13-14]。因此，仅仅依靠上游地区来承担流域生态环境保护的责任，而没有给予相应的经济补贴，那么流域生态环境保护将很难达到预期的效果。因此，建立完善的生态补偿的机制，重视上游地区的付出，根据上游地区的环境保护投入测算补偿标准，从而提高上游地区保护流域生态环境的积极性，对于实现流域水资源的最优化利用具有极其重要意义。

根据不同流域特征和流域内面临的突出问题，总结国内的流域生态补偿地方试点的生态补偿模式，可以将流域生态补偿划分为三大类型：一是基于流域跨界水质监测断面水质目标考核的生态补偿和污染赔偿模式^[15-16]；二是基于跨界上下游超标污染物通量计量的生态补偿和污染赔偿模式^{[1, 17]}；三是针对生态环境建设投入成本、机会成本以及发展成本的生态补偿模式^[18-20]。针对第一、二种生态补偿模式，国内开展了较多的研究工作。但是，对于第三种模式国内仅开展了少量的研究，主要实施的流域有福建省闽江流域、广东省东江源等流域等。此外，已有的研究存在以下不足的地方：①补偿年限不完整，时间跨度不长，缺乏流域在实施流域生态补偿前后的对比。②较少开展机会成本分类计算的研究，不能很好的反映流域生态环境保护对上游地区不同产业的影响。③基于机会成本损失来测算补偿标准的相关研究较少。因此，本研究以闽江流域为例，将流域上游及下游地区分别看作两个独立的个体，从微观经济学角度出发对流域生态补偿进行分析，借助机会成本概念，分类统计上游地区不同产业由于流域生态环境保护的机会成本损失，测算出闽江流域上下游地区不同年限的生态补偿标准，为福建省乃至全国跨界流域补偿标准的测算提供参考借鉴。

1   材料与方法

1.1   研究区域概况

闽江作为福建省的第一大河，发源于建宁县均口镇，流经36个县、市，总长2872 km，干流全长577 km，其中在福建省内流域面积达59922 km²，占全省陆域面积的48.87%。闽江流域上中游地区多属于经济欠发达地区，包括三明、南平等部分县市，闽江流域下游福州市则经济较为发达。本研究将福州地区划分为闽江下游，将南平地区划分为闽江流域中游，将三明等地区划分为闽江流域上游。

1.2   基于机会成本的流域生态补偿模型

1.2.1   机会成本

机会成本(opportunity cost，OC)又称为替代性成本，是指做一个选择后所丧失的不做该选择而可能获得的最大利益。具体到流域生态环境保护，即上游地区保护水资源投入的成本以及为了维护流域生态环境而放弃的产业发展所可能获得的利益。在目前的流域生态补偿标准测算中，将流域上游生态环境保护的生态补偿标准分为直接成本与间接成本两个部分。直接成本是指流域上游在生态保护过程为维护生态稳定，保持流域水质水量所直接投入的费用。直接成本包括两大类^[18]：流域生态环境保护与建设的直接费用、环境保护与治理的直接费用，具体表现为流域上游为了涵养水源、净化水质、保持水土所进行的生态建设投入，包括林业建设、水利建设、流域水环境整治、农村环境综合整治等。间接成本即机会成本，是上游地区为了保护生态环境而限制产业发展所放弃的发展权以及相应发展可能获得的经济利益，主要是工业发展和农业发展损失的机会成本^[18]。

1.2.2   直接成本测算

流域生态环境保护的直接成本包括林业建设、水利建设、流域水环境整治、农村环境综合整治、废水治理费用等。直接成本测算公式如下：

式中：C_直为流域上游生态环境保护直接成本；C₁₁为流域上游林业建设费用；C₁₂为流域水利建设费用；C₁₃为流域上游水环境整治费用；C₁₄为流域上游农村环境综合整治费用。

1.2.3   间接成本测算

上游地区实施生态环境保护后，对产业的发展进行了限制，其中对上游地区农业、工业的发展影响较大，而对于第三产业的发展影响相对较小。对于农业来说，因植树造林、涵养水源等造成农业种植面积减少，限制了农业的发展。对于工业来说，由于对流域水环境的保护，一方面严格限制工业排污情况，加大节能减排力度，促使企业必须做好三废处理，另一方面严格限高污染、高耗水产业的发展，为保护流域生态环境而牺牲了部分的发展权，降低了上游地区工业总产值。

(1) 农业机会成本损失

由于上游区流域生态建设与保护导致了土地利用变化，从而引起的农业收益变化，由上游区农作物单位面积纯收入乘以农作物播种面积变化的数量来衡量，计算公式如下：

式中：C_2i为流域上游生态环境保护的农业机会成本损失；A_mn为第m种生态保护措施引起的种植第n种作物的播种面积变化；Q_n为进行土地利用方式改变以前种植第n种农作物的单位面积收益。

(2) 工业机会成本损失

工业机会成本损失通过流域实施生态环境保护前后，上游地区和某一参照地区的工业发展速度的之间存在的差异来衡量。流域上游地区在实施生态保护后某一年的工业损失成本C_3k为当年上游地区的人均第二产业增加值损失量GDP_k损与上游地区当年总人口数N_k、收益系数S_k的乘积，收益系数S_k为各个行政区内财政收入占该行政区当年GDP的比例。

式中：k为流域上游地区实施生态保护年限，k=1，2，3……。

上游地区的人均第二产业增加值损失量GDP_k损与上游地区实施生态环境保护前一年实际人均第二产业产值、实施生态环境保护第k年的实际人均第二产业产值与第二产业增速值、机会成本损失参数有关，具体计算过程如下：

式中：GDP_k为上游地区实施生态环境保护第k年的实际人均第二产业产值；GDP_k-1为上游地区上一年实际人均第二产业产值；a_k为上游地区实施生态环境保护第k年的第二产业增加值增长率；θ为机会成本损失参数，表示上游地区实施生态环境保护后损失的机会成本，即损失的人均第二产业年均增加值增长率。

设λ为上游地区未实施生态环境保护时，人均第二产业年均增速值；λ′为上游地区实施生态环境保护后，人均第二产业年均增速值；η为未实施流域环境生态保护时，参照区的人均第二产业年均增速值；η′为实施流域生态环境保护后，参照区的人均第二产业年均增速值。机会成本损失参数θ的计算公式如下：

(3) 间接成本总额

上游地区生态环境保护间接总成本OC为流域上游生态环境保护农业机会成本损失C_2i与由于流域生态环境保护丧失发展机会的工业损失成本C_3k之和，其计算公式为：

1.2.4   生态补偿额度测算

(1) 成本总额测算

根据以上成本分析可以得出总成本C_总由直接成本C_直和间接成本OC构成。其公式如下：

(2) 生态补偿系数

流域生态环境保护的总成本往往较大，而不同地区的经济发展水平并不一致，因此，按照流域生态环境保护总成本进行补偿不具备可操作性。上游地区的流域生态环境保护对下游产生正外部性影响，而下游地区往往是生态环境保护的受益者。经济发展水平相对高的地区对流域生态保护所产生的外部性利用程度比发展水平低的区域高。因此，生态补偿量应该是基于补偿主体经济发展水平的流域生态环境保护总成本的一定比例值。为此我们引入生态补偿系数R_f，以某个地区的GDP与全省GDP总值的比值为参数，经济发展水平以恩格尔系数来表示。根据改进R.Pearl生长曲线模型来确定R_f，具体表达如式^[21-23]：

对该模型属性进行修改，定义L_f为补偿能力；t为恩格尔系数的倒数；a、b为常数；e为自然对数的底数，其中L_f具体表达如式：

式中：GDP_f为f市生产总值；GDP为所在省生产总值(元/年)。

将模型简化，令a、b都取值为1^[22]，可得：

式中：ε为恩格尔系数。

(3) 生态补偿总额

根据式(10)得出补偿系数，就可以求出生态补偿总额C。

式中：Φ为水质判断系数，当上游供水水质优于Ⅲ类水质时，Φ=1；当上游供水水质部分时段位于Ⅳ~Ⅴ类时，Φ为供水水质优于Ⅲ类水质所占比例，Φ＜1；当上游供水水质劣于Ⅴ类水质时，Φ为供水水质劣于Ⅴ类水质所占比例，Φ＜0。

1.2.5   数据来源

相关数据来源于福建省环境状况公报(2001~2015年)、福建省环境统计年报(2010~2015年)、福建省统计年鉴(2001~2015年)、南平市统计年鉴(2010~2015年)、三明市统计年鉴(2010~2015年)、南平年鉴(2010~2015年)、三明年鉴(2010~2015年)，交界断面水质数据来源于据福建省环境保护厅。数据准确、规范，资料来源可靠。

2   结果与讨论

2.1   闽江流域生态补偿标准测算

2.1.1   直接成本

流域生态环境保护的直接成本主要由林业建设、水利建设、流域水环境整治、农村环境综合整治、废水治理等费用组成。三明市、南平市2010年至2015年的流域生态环境保护直接投入见表 1。

表  1  上游地区流域生态保护直接投入(单位：亿元)

Tab.  1  Direct investment of ecological protection in upstream area of Minjiang River Basin (×10⁸ Yuan)

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由表 1可以看出，三明、南平等地为保护闽江流域水环境，在植树造林、水利维护及修建、流域水环境整治及保护、农村综合整治、废水治理等方面做出了大量的努力。

2.1.2   农业机会成本损失

上游地区流域生态环境保护的农业机会成本主要指因植树造林、涵养水源等造成农业种植面积变化。研究过程中进行简化，仅考虑农业产值和农作物播种面积之间的关系。农业产值变化与机会成本损失之间存在相反的关系。三明市、南平市2010年至2015年的流域生态环境保护农业成本变化见表 2。

表  2  上游地区流域生态环境保护农业成本变化

Tab.  2  Agricultural costs changing of ecological protection in upstream area of Minjiang River Basin

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2.1.3   工业机会成本损失

由于三明、南平、宁德地区在地域上相接近、产业结构上相类似，因此，以宁德地区作为参照，以此来计算其机会成本损失参数θ。2005年以来，闽江流域开始实施生态补偿，2008年5月，闽江流域被列为全国首批开展生态环境补偿的6个试点地区之一。因此，以2001~2005年的平均值代表未进行流域生态环境保护时的经济发展水平；以2010~2015年代表开展流域生态环境保护后的经济发展水平。其中，根据收集到的有关数据，2001~2005年三明、南平、宁德等地的第二产值人均增速值分别为：0.09192、0.08727、0.09544；2010~2015年三明、南平、宁德等地的第二产值人均增速值分别为：0.14817、0.15194、0.20423。限于篇幅有限，将2001~2005年的三明、南平、宁德等地的第二产业指标值省略。上游及参照地区的第二产业指标值见表 3。

表  3  三明、南平、宁德第二产业指标值

Tab.  3  Second industry index value in Sanming, Nanping, and Ningde city

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根据收集到2001~2015年的三明、南平、宁德等地第二产业相关指标值，根据公式(5)计算出成本损失参数θ值，得到三明、南平等地市的机会成本损失参数，具体见表 4。

表  4  三明、南平机会成本损失参数

Tab.  4  Opportunity cost loss parameters in Sanming and Nanping city

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由计算出的成本损失参数θ值，结合公式(3)、(4)，可以测算出2010~2015年三明、南平等地工业机会成本损失值，具体见表 5。

表  5  三明、南平工业机会成本损失值

Tab.  5  Industrial value of the loss of opportunity cost in Sanming and Nanping city

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2.1.4   生态补偿额度

生态补偿额度应该是基于经济发展水平的流域生态环境保护总成本的一定比例值，需要结合下游地区的经济发展水平来确定。因此，根据福州、南平的恩格尔系数、GDP和全省的GDP，以及式(5)可以得出补偿系数R_f，具体见表 6。

表  6  福州、南平生态补偿系数

Tab.  6  Ecological compensation coefficient of Fuzhou and Nanping city

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根据交界断面水质周报数据可知，2010~2015年水汾桥及竹岐断面水质总体上看较好，部分时段的水质位于Ⅳ~Ⅴ类，两个断面水质超标的主要原因为溶解氧浓度低于标准值。上游来水水质优于Ⅲ类水质标准所占比例见表 7。

表  7  闽江流域2010~2015年水质判断系数

Tab.  7  Determine coefficient of water quality in Minjiang River Basin from 2010 to 2015

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根据式(11)并结合判断系数可以求得闽江流域上下游支付/获取生态补偿额度，详见表 8。

表  8  闽江流域上下游支付/获取生态补偿额度

Tab.  8  Eco-compensation of the upstream and downstream area in Minjiang River Basin (payout and reception)

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从流域生态补偿支付情况来看，作为补偿对象的上游地区三明市获得南平市的补偿额分别为0.5694~0.9407亿元。对于中游地区南平市，一方面作为生态环境保护的保护者，应得到下游地区福州市的经济补偿，获得的补偿额分别为2.5797~3.4913亿元；另一方面作为生态环境保护的受益者，需要向上游三明市支付生态补偿费用0.5694~0.9407亿元；最终，南平市获得的补偿额分别为2.0104~2.7061亿元。下游地区福州市单纯作为生态环境保护的受益者，应向中游地区南平市支付生态补偿额2.5797~3.4913亿元，研究结果与林秀珠^[23]等研究结果较为一致。

2.2   讨论

从2005年开始，福州每年新增1000万元资金用于上游地区生态补偿，对比表 7中的测算值，补偿力度明显不够。因此，建立合理的闽江流域上下游跨界生态补偿机制，改变现有的单一补偿模式，引入市场经济杠杆，引导社会各方参与，明确上下游区域的权责利、兼顾上下游之间发展与污染之间的利益平衡，拓展补偿资金筹措渠道，建立市场机制与政府主导相结合的补偿模式。

(1) 通过对三明、南平地区流域生态环境保护投入成本的构成分析，可以发现三明、南平生态环境保护投入成本在总成本中所占的比例最大，表明三明、南平等地为保护闽江流域水环境付出了大量的努力。工业发展限制的机会成本损失也表明三明、南平等地区在流域生态环境保护过程中严格限制了工业的发展，导致目前其工业基础薄弱。因此，上游地区应进一步改善产业布局，调整产业结构，加大力度引入高技术发展节水型、低排污企业。此外，流域生态环境保护的农业机会成本损失表明三明、南平等地区在植树造林、涵养水源等土地利用方式改变方面仍然有较大的提升空间。为降低农业面源对流域水环境的影响，上游地区一方面应进一步提高森林覆盖率，另一方面应改变农业耕作方式、减少农药化肥施用量。

(2) 基于机会成本的闽江流域生态补偿标准研究从直接成本和间接成本两个方面分类统计总额，并结合生态补偿系、水质判断系数来来测算最终的生态补偿标准。如果闽江流域上游地区水质满足Ⅲ类水质要求，则下游地区应该向上游地区支付获得优良水质的补偿费用。如果上游地区水质部分时段为Ⅳ~Ⅴ类，则根据水质优于Ⅲ类水质标准所占比例来进行补偿。反之，上游地区水质劣于Ⅴ类水时，上游地区有责任对下游进行补偿。这种补偿方式主客体明确，流域上下游地区各级政府需对行政区域内的交界断面水环境质量负责，根据断面水环境质量来确定上下游生态补偿关系。

(3) 上游地区为保护流域生态环境，工农业发展受到了限制，中下游地区是流域生态环境保护的受益者，双方均拥有平等分享流域生态环境效益的权利，以及共同承担维护生态环境的义务。基于机会成本法所测算出来的补偿数额较大，甚至超出下游地区的承受能力，并且上游地区因保护流域生态环境的发展损失全部由下游地区承担也有违公平原则。因此，引入生态补偿系数，结合下游地区的经济发展水平，生态补偿量应该是基于经济发展水平的流域生态环境保护总成本的一定比例值。采用基于机会成本的流域生态补偿测算方式，开展跨界流域生态补偿，承认上游地区为保护流域生态环境所做出的努力，对于增强上游地区流域生态环境保护的积极性具有重要意义，同时也兼顾了下游地区的利益。

(4) 目前闽江流域生态补偿的实施途径主要为政府之间直接补偿资金支付以及财政转移支付。补偿对象仍然以政府对政府为主，测算的补偿量远大于实际补偿量，对于上游地区进行流域生态环境保护的积极性无法起到刺激作用。因此，转变现有的单一补偿模式，一方面拓展补偿资金筹措渠道，积极引导社会各方参与，构建政府主导与市场机制相结合的补偿模式；另一方面应逐渐加大财政投入。此外，在补偿资金的同时还应辅助以项目补偿，如下游地区可以通过资金与技术投资等方式帮助上游地区发展旅游业、生态工业和无污染农业，缓解上游地区发展经济与保护生态环境的矛盾。从而建立闽江流域生态环境的统一保护机制，实现流域利益最大化。

(5) 结合我国的流域生态补偿政策，建立闽江流域生态补偿长效机制。根据机会成本分类统计结果并结合交界断面每年的水质情况，确定上下游生态补偿关系，并对流域上下游的生态补偿标准进行动态核算。以期通过上游地区的产业结构调整转型及节能减排力度的加大，逐步实现闽江流域水资源的可持续发展。

(6) 补偿模型不确定分析。①机会成本的测算方式缺乏统一的标准与规范，并且以间接核算为主，因此，存在一定的争议性和不确定性，从而影响到补偿标准的准确性和科学性。②上游地区经济的发展受多种因素的制约，仅仅考虑流域生态保护对经济发展制约，夸大了流域生态保护的制约作用；选用2001~2005年的平均值代表未进行流域生态保护时的经济发展水平，忽略了以上时段研究区域在生态环境保护方面所做出的努力；参照地区与上游地区之间的经济发展水平要相当，因此在选取上存在一定难度，在实际情况中该假设难以实现。此外，选取的参考地区不同，也会造成模型参数的不同。③补偿金额的测算存在不确定性。通过分类统计计算补偿金额，将直接成本分解成上述几种费用，不能完全反映上游地区在流域生态保护方面所做的努力，使得直接成本的估算偏小；研究仅考虑农业产值和农作物播种面积之间的关系，而没有对农业产值进行细分，导致农业机会成本测算存在一定的不确定。此外，由于直接成本方面的数据缺乏，使得2006~2009年的直接成本无法准确测算，造成2006~2009年补偿金额缺失。

3   结论

(1) 总结了基于机会成本的生态补偿标准研究存在的问题，建立基于机会成本的闽江流域跨界生态补偿标准测算模型，对上游地区生态保护的成本进行了分类统计，并根据下游地区的经济发展水平以及交界断面Ⅲ类水质所占的比例来确定受益主体应支付的补偿费用。该方法数据获取相对容易，测算过程相对简单，拓展了机会成本的应用领域，对传统的流域生态补偿标准测算方法进行了发展和补充。

(2) 以闽江流域为例，测算闽江流域2010~2015年的生态补偿金额。上游地区三明市获得南平市的补偿额分别为0.5694~0.9407亿元；中游地区南平市最终获得的补偿额分别为2.0104~2.7061亿元；下游地区福州市需要向中游地区南平市支付生态补偿额为2.5797~3.4913亿元。

(3) 从机会成本的角度来理解生态补偿问题，为我们提供了一种新的方法，有助于我们提出明确的政策路径来有效解决发展经济和流域生态环境保护的矛盾问题，为流域生态共建共享补偿的进一步实施提供一种新的思路，为跨行政区生态补偿标准测算的推广实施提供借鉴。

(4) 建立基于机会成本的闽江流域跨界生态补偿标准测算模型，但是在模型参数的确定以及补偿金额的测算等方面存在不确定性，可能导致补偿标准的测算存在偏差。