基于生态系统服务流的中国横向生态补偿评估

《Environmental Impact Assessment Review》：Assessment of horizontal ecological compensation in China based on ecosystem service flows

　　

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  提出了基于生态系统服务流的生态补偿框架。
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  九个城市在水、粮、碳服务之间表现出高度协调性。
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  建模得到的流路径在水服务中增加，但在粮食和碳服务中减少。
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  提供方每城市收益增至29.0亿元，受益方每城市支付额增至36.1亿元。
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  到2020年，需要生态补偿的城市数量增至2000年的约2.9倍。

引言

全球气候变化和加剧的人类活动加速了生态系统退化，对各区域的可持续发展构成严重威胁（Summerhayes等，2024）。社会-生态系统目前正承受着巨大压力，生态系统服务（ESs）是连接人类社会与自然环境的关键纽带。平衡生态系统服务的供需对社会-生态系统的可持续发展至关重要（Su等，2025）。生态条件和区域发展的空间差异可能导致生态系统服务供需的不匹配。一个地区产生的效益可能跨越行政边界向其他地区延伸，产生跨区域溢出效应，引发环境公平性问题（Wang等，2023）。生态补偿（EC）利用经济机制解决生态效益相关的外部性问题（Chen等，2025），支持生态保护责任和效益的更公平配置。横向生态补偿涉及地区之间的补偿安排，而纵向生态补偿则指上级政府的财政转移支付（Shen等，2025）。

生态系统服务付费（PES）项目已在国际上实施，以支持生态系统保护（Salzman等，2018）。在中国，横向生态补偿通过区域间合作得以发展，包括上下游地区间的协议。安徽省与浙江省之间新安江机制是中央协调和资金支持下的跨省水补偿的典范（Yu等，2023；Yu和Liu，2023）。山东省与河南省之间在黄河流域也建立了类似的跨省安排（河南省人民政府，2025）。尽管横向生态补偿不断扩展，其实施在补偿核算和跨区域协调方面仍面临挑战。2024年颁布的《生态保护补偿条例》通过解决纵向财政补偿、区域间横向补偿和市场机制等问题，加强了生态补偿的制度基础（Shao等，2025）。核算跨区域生态效益差异以及经济条件和财政能力的差异，对于确定补偿责任和协商支付金额仍然至关重要（Gao和Yu，2024；Shan和Li，2025）。经济估值可以通过估算与保护相关的成本和收益来为生态补偿谈判提供参考（Liu等，2019）。生态系统服务价值（ESV）评估提供生态效益的货币化估算，可为补偿核算提供依据（Du等，2023）。然而，估算的ESV不应直接等同于应付补偿额，后者还取决于效益归属、财政能力以及协商的制度安排。

生态系统服务流（ESFs）为跨区域联系生态效益和制定生态补偿政策提供了基础（An等，2025）。当城市生态系统服务供给超过或低于本地需求时，会产生盈余或赤字（Gao等，2025）。自然过程和社会经济活动可以将某一区域的服务供给与另一区域的受益相联系，为识别区域间补偿关系提供依据（Lee等，2024）。通过将服务供给区（SPAs）与服务受益区（SBAs）联系起来，ESFs有助于识别生态效益的空间分布，并根据"谁受益、谁补偿"原则确定补偿关系（Fan等，2023）。现有的ESF量化方法包括基于实际使用的方法、空间关联方法和流过程方法。基于实际使用的评估方法从统计数据和调查数据中估算已实现的服务使用量，但其空间细节取决于将提供方和受益方联系起来的信息的可用性（Vallecillo等，2019）。空间关联方法刻画了SPAs与SBAs之间的连接关系，但传输路径和过程可能未被明确解析（Serna-Chavez等，2014）。流过程方法在指定路径上表征服务的移动，可以考察方向和量级。区域应用包括绘制长江三角洲的区域间服务价值流（Wang等，2021）。区域研究已将ESF量化与横向补偿标准的制定联系起来（Chi等，2024）。通过空气和水传输服务的差异也已纳入区域补偿框架（Wang等，2024）。这些应用为在补偿评估中使用ESFs提供了成熟的方法学基础。

在上述区域应用的基础上，本研究重点关注模型选择如何影响补偿关系、估算金额以及补偿伙伴的结构可及性。首先，城市级服务供需的表征方式会影响补偿核算中生态盈余和赤字的识别。与土地利用挂钩的当量因子法简化了ESV评估，但通用系数可能无法捕捉服务供给和需求的空间变异（Li和Lei，2023）。单价估值法允许将单项服务的物理估算量以货币形式表达。然而，所得价值仍对基础生物物理估算以及单价的选择和空间代表性敏感。其次，服务传输机制的差异需要适当的模型表征。一个重要的问题是替代模型如何改变提供方与受益方之间的关系以及由此产生的补偿估算。这可以通过在每种服务和研究年份中保持供需输入和补偿系数不变来进行考察（Chang等，2025；Men和Pan，2025；Zhou等，2025）。此类比较可以阐明模型选择对跨区域补偿核算的影响。第三，建模的ESF关系需要与补偿责任的分配联系起来。ESF值可以为补偿估算提供参考（Yang等，2022）。网络分析可以刻画连通性、结构可及性以及各城市在建模补偿关系中的作用。在将估算的生态效益转化为补偿参考值时，还应考虑区域经济差异（Chen和Pei，2025）。

本研究选择了三种生态系统服务以应对与水安全、粮食安全和碳中性相关的国家战略需求：产水量（WY）、粮食产量（GP）和碳固存（CS）。WY代表与水资源安全相关的区域水资源供给的一个方面，GP表征与粮食安全相关的粮食供给，CS代表与碳中性相关的生态系统碳吸收。在以往区域ESF研究的基础上，该框架将城市级供需、单项服务建模、网络分析和覆盖全中国的横向生态补偿估算联系在一起。分析包括三个相互关联的组成部分：（1）使用单价法估算了2000年、2010年和2020年三种ESs的供需值，并评估了水粮碳（WGC）系统的耦合协调度和供需格局。（2）分别采用水文路由法和增强型两步浮动集水区法对WY和GP关系进行建模。CS关系采用断点重力模型表示，该模型在距离衰减假设下描述空间关联，并不明确解析大气传输。WY和GP的基准比较用于考察在共同核算条件下模型选择如何影响补偿关系和估算金额。对所得网络进行分析以表征其时空格局和结构特性。（3）根据人均GDP和恩格尔系数确定的调整系数，从建模的ESFs中估算补偿参考金额。根据各城市的建模支付和受益关系对城市进行分类，以指导差异化补偿安排。估算金额被解释为谈判参考值，最终支付安排取决于财政能力和制度条件。

章节摘要

数据来源

考虑到研究结果的适用性和相关数据的可获得性，选取2000年、2010年和2020年作为主要研究时段。汇编了基础数据集，包括土地利用数据、气象数据、河流水系数据、各类ESs价格指数以及一系列社会经济指标。详细数据来源见表1。

基于ESF的社会-生态网络框架（ESF-SCN）

针对中国可持续发展面临的挑战，准确刻画

中国ESV的时空分布及空间匹配格局

研究期间供给总体呈增加趋势，而需求方面WY和CS有所上升，但GP相对平稳，同时伴随显著的空间变异。三个研究年份中，本地供给超过本地需求的城市比例，WY平均约为80%，GP平均约为86%。相比之下，CS服务在大多数城市中供给低于需求，三个研究年份中仅平均22%的城市表现出供给盈余

与已有研究成果的比较分析与差异评估

基于ESFs构建了跨区域横向生态补偿框架，并按照ESV-ESF-EC的逻辑进行了补偿量化。（1）量化了三种ESs供需的时空分布格局，并评估了CCD。（2）构建了基于WGC的ESF网络模型以表征EC关系，并分析了网络的结构特性。（3）估算了补偿优先序和补偿金额，并根据

结论

本研究评估了中国WGC系统中三种ESs的供需平衡情况，分析了CCD特征，揭示了ESV的区域间流动，并识别了城市间的横向生态补偿关系，估算了补偿参考金额。主要发现如下：

（1）研究期间供给总体增加，而WY和CS的需求上升，GP的需求相对平稳。WY和GP总体上表现为本地供给超过

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金委员会（资助号：52394232）、国家重点研发计划（资助号：2024YFC3014100）和中央高校基本科研业务费（资助号：2243300007）的资助。本工作属于联合国教科文组织"科学促进可持续发展十年"（2024-2033，IDSSD）认可倡议项目"气候变化与系统性风险治理"的一部分。

张继旺|王明|刘凯|庄林美|赵占鳌