黄河三角洲农业面源污染防控的生态补偿分区与价值参照核算

《Journal for Nature Conservation》:Ecological compensation zoning and value-reference accounting for agricultural non-point source pollution control in the Yellow River Delta

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月31日 来源:Journal for Nature Conservation 2.7

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   摘要黄河三角洲兼具高价值的河口湿地生态系统服务功能与农业面源污染(ANSP)带来的巨大压力,但仍缺乏一套在精细尺度上同时识别治理责任主体、受偿优先区域及补偿价值参考的一致化框架。本研究在1 km栅格尺度上,将农业面源污染的负外部性与生态系统服务价值(ESV)的正外部性相耦合,

  

摘要

黄河三角洲兼具高价值的河口湿地生态系统服务功能与农业面源污染(ANSP)带来的巨大压力,但仍缺乏一套在精细尺度上同时识别治理责任主体、受偿优先区域及补偿价值参考的一致化框架。本研究在1 km栅格尺度上,将农业面源污染的负外部性与生态系统服务价值(ESV)的正外部性相耦合,并基于六类高质量发展POI构建高质量发展支持差距系数(HDSGC);HDSGC仅用于调整补偿优先级。主模型采用TN/TP等权重(0.5/0.5),并保留0.7/0.3作为备选权重情景。结果表明:(1) ESV与ANSP在空间上呈负相关(双变量Moran's I = ?0.275),该格局主要被解释为土地利用与价值评估结构的共变,而非污染治理的因果效应;(2) 10,509个栅格被划分为1,044个重点付费单元、3,964个一般付费单元、3,743个补偿平衡单元、897个一般受偿单元及861个重点受偿单元;加入HDSGC后,相对仅基于外部性的基准,有1,904个栅格(18.12%)发生类别变化,表明其仅起到边际的优先级调整作用;(3) OPGD单因子q值范围为0.070至0.338,土壤侵蚀性与夜间灯光之间的交互作用最强(q = 0.494);空间分块置换与2/3/5 km多尺度检验表明关联方向与总体优先排序较为稳定,但类别边界具有尺度敏感性;(4) HDSGC不进入货币化公式,基准情景α = 0.10下,受偿区域基于ESV的年度理论补偿价值参考约为人民币34.43亿元。该框架为黄河三角洲开展空间化精准施策与生态补偿价值核算提供了可复现的基础。

引言

农业面源污染(ANSP)是源于化肥、农药等农业投入品过量施用以及城乡污染物粗放处理的环境负外部性问题,已成为全球水环境质量下降的重要原因。针对这一问题,世界各国探索了多种治理与补偿政策(Kaplowitz and Lupi, 2012, Hill, 2023, Zhu, 2016)。作为农业大国,我国农业面源污染防治形势更为严峻,黄河流域尤为突出,《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》明确要求统筹推进农业面源污染防治。然而,受限于面源污染源分散及空间异质性强的特点,如何精准识别补偿权责主体、如何建立与高质量发展相适应且具有可辩护性的补偿价值参考,仍是亟待解决的关键问题。
现有研究在农业面源污染风险识别与生态补偿分区方面已取得显著进展。在风险识别方面,相关研究在行政区与水流域尺度上应用了输出系数模型(Rao et al., 2022)、SWAT(Li et al., 2025a)、InVEST(Lu and Qin, 2024)以及基于高分辨率遥感的评价方法(Huang et al., 2022)。在生态补偿分区方面,已分别基于生态系统服务供需(Yu et al., 2023, Xu et al., 2022, Huang et al., 2025a)、生态足迹与承载力(Huang et al., 2025b)、碳平衡(Xiong et al., 2023, Zhang and Jin, 2024)等视角展开,采用补偿优先排序(Zhang et al., 2025b)、基于InVEST与成本收益的分区(Li et al., 2018)以及聚类方法(Wang et al., 2025)等技术手段。在补偿标准方面,一条研究路径基于生态系统服务价值评估与空间转移推导货币化价值尺度(Costanza et al., 1997, Zhou et al., 2022);另一条路径即支付生态系统服务(PES)研究,强调将非市场化的外部环境价值转化为对服务提供者的激励(Engel et al., 2008)。值得注意的是,基于等效因子或价值评估系数转移的ESV估计属于效益转移估计,可为补偿提供价值参考,但并不等同于基于保护成本、支付意愿(WTP)或接受意愿(WTA)等可执行支付(Richardson et al., 2015)。总体而言,现有研究多从生态系统服务供给端识别受偿方、以行政单元为界划区、依据生态价值或保护成本估算补偿标准;较少关注在同一精细尺度框架内联合权衡ANSP负外部性与生态系统服务正外部性,或检验发展支持条件的引入能为补偿优先级识别带来多少额外信息。
黄河三角洲是黄河下游典型的河口湿地生态功能区域,农业面源污染控制与高质量转型均面临迫切需求。在高质量发展与生态文明建设目标的指引下,本研究在栅格尺度上耦合ANSP负外部性与生态系统服务正外部性,识别治理责任与受偿优先区域;应用最优参数地理探测器(OPGD)检验其与自然及社会经济条件的空间关联;引入高质量发展支持因素可获得性差距的代理指标作为补充性优先级调整;并仅将年度ESV作为受偿区域补偿规模参考的理论依据。HDSGC不再作为货币金额计算的乘数使用。由此形成的分析链条为:环境外部性识别→发展支持差距调整→分区优先级→价值参考,为黄河三角洲农业面源污染控制的PES/生态补偿空间化精准施策提供了可复现的基础。

章节摘要

研究区

黄河三角洲位于黄淮海冲积平原东部沿海地带,北、东濒临渤海湾,南接莱州湾。该地区属暖温带半湿润大陆性季风气候,年均气温为11.7–12.6 ℃,年降水量约530–600 mm,河网密布,主要包括黄河、小清河、淄河等河流。随着国家黄河流域生态保护与高质量发展战略的实施

农业面源污染的环境外部性分析

利用ArcGIS 10.8对黄河三角洲农业面源污染负荷进行计算与空间可视化。污染强度在1 km × 1 km栅格尺度上提取。图3展示了氮、磷污染的空间分布。总体而言,2023年总氮与总磷负荷呈现明显的空间异质性,具体表现如下:
总氮(TN)负荷呈东高西低的空间格局,且

讨论

本研究在1 km栅格尺度上识别了黄河三角洲农业面源污染控制的生态补偿区域,并在同一内部一致的测算链条下评估了其空间关联与环境因子的解释力。单因子q值范围为0.070至0.338,DRS与SE最高,其次为DUA、NTL和SLP,但解释力总体仍处于中等水平。最强的双因子交互作用为SE × NTL(q = 0.494),表明组合

结论与建议

本研究基于2023年八个县级单元的数据,构建了一套面向高质量发展的黄河三角洲农业面源污染控制生态补偿分区与价值核算框架。ESV与ANSP指数呈空间负相关(双变量Moran's I = ?0.275),该结果被解释为与土地利用和价值评估相关的空间共变,而非因果性的污染治理效应。10,509个栅格被划分为1,044个重点付费、3,964个一般

伦理声明

本研究未涉及人类参与者或动物,因此不适用伦理审批、参与同意及出版同意。

CRediT作者贡献声明

刘金红:写作—审阅与编辑、监督、项目管理、方法论、资金获取、概念构思。张铮:写作—原稿撰写、可视化、验证、软件、方法论、调查研究、正式分析、数据整理。孔令锐:可视化、验证、调查研究、正式分析、数据整理。张学博:写作—审阅与编辑、验证、监督、项目管理。郭富友:写作—审阅与编辑、验证,

基金资助

本研究受国家社会科学基金会资助[项目编号22CJY055]。

利益冲突声明

作者声明,不存在已知可能影响本文所报告工作的竞争性经济利益或私人关系。
刘金红|张铮|孔令锐|张学博|郭富友
曲阜师范大学管理学院,中国 日照 276800
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