谭秋成

(中国社会科学院农村发展研究所，北京100732)

丹江口库区化肥施用控制与农田生态补偿标准

谭秋成

(中国社会科学院农村发展研究所，北京100732)

为保护丹江口水库水质，减少氮、磷流入水体，可考虑以生态补偿方式鼓励农民将部分土地休耕或退耕。利用样本调查的农户微观数据，估计了丹江口库区主要农作物小麦、玉米、水稻产量与化肥施用量的经验函数，计算了库区农田平均生态补偿标准。结果是:基于2008年的生产条件、技术水平和市场价格，种植小麦须补偿259．69元/亩，玉米须补偿331．64元/亩，水稻须补偿567．31元/亩。为减少补偿过程中的政府强制行为和信息租金，可考虑将农户土地按历年产量进行评估后分成多个等级，每一等级支付该等级土地最高净收益。本文将每亩作物净收益即每亩劳动收入和地租作为农田生态补偿标准，这一计算标准是基于农民遭受的损失，属于保留效用，是农民谈判的起点。如果南水北调中线工程是有利可图的，可进一步将工程的部分净收益分配给维护生态系统、保护水质的库区农民，具体分配的份额则取决于当地农民的谈判力。

丹江口库区;化肥施用;生态补偿;补偿标准;补偿机制

丹江口水库作为南水北调中线工程的取水地，其水质状况直接决定中线工程调水的成败。然而，库区流域水质不容乐观。2004年在丹江口库区流域42个评价河段中，20个属于水质达标河段，占45．5%;22个属于水质未达标河段，占54．5%。在流入丹江口水库的14条主要河流中，只有淯河、金钱河、堵河、滔河4条河流的水质达到Ⅱ类标准，蛇尾河和天河2条河流达到Ⅲ类标准，而老灌河等7条河流的水质属于Ⅴ类或劣Ⅴ类，污染极为严重。导致丹江口库区流域水质恶化的因素主要有二:一为工业废水和城镇生活污水排放;二为化肥农药使用、畜禽养殖、农村居民生活污水排放。工业排放的废水和城镇排放的污水虽是目前污染丹江口水质的第一位因素，但两者属点源污染，易于发现、治理和监控。事实上，库区周边地方政府已开始对工业污染进行防治，关闭了一批严重污染环境的黄葁加工厂、小水泥厂、小造纸厂、小电镀企业、石墨开采企业。在城镇居民生活污水和垃圾处理方面，南水北调中线工程已计划在丹江口库区周边城镇兴建19个污水处理厂，日处理能力86．85万t;兴建8个垃圾处理厂，日处理垃圾300 t。比较而言，化肥农药、畜禽养殖、农村居民生活污水排放造成的面源污染由于分布面广、农村环保基础设施几乎阙如、农业生产方式粗放等原因难以防治，成为今后威胁丹江口水库水质的主要因素。丹江口库区周围多为山地，耕地面积狭少，人地关系紧张，为了提高作物产量，农民大量施用化肥。然而，库区农民耕种的土地有相当大一部分是山坡地，属沙石土壤，地力贫瘠，产量并不高。因此，通过农田生态补偿的方式引导农民少施化肥，或将部分土地休耕、退耕还林还草，从而减少氮、磷流入水体，应是一条行之有效的防治农田面源污染途径。

1 农田生态补偿标准及数据来源

1．1 生态补偿标准

按照“谁使用、谁付费”的原则，生态环境的使用者应支付补偿资金。相应地，因生态环境过度利用而遭受损失的个人和企业应得到补偿。

生态补偿标准的计算公式为:

S=Ct+λΔR

其中，Ct为项目受损者遭受的损失，是直接成本Cd、机会成本C0和发展成本Cp之和;ΔR=R－Ct，为项目收益与成本之差;λ 为项目受损者的谈判力，λ∈［0，1］［1］。

1．2 农田生态补偿标准

生态补偿项目中存在着极为关键的两方，这就是谁来补偿以及谁应得到补偿。

2002年国务院批准的《南水北调工程总体规划》指出，中线一期工程的任务是向华北平原，包括北京、天津在内的19个大中城市及100多个县(市)提供生活、工业用水，兼顾生态和农业用水。因此，丹江口库区生态补偿项目的受益者是华北受水区的居民和企业，而受损者则是为水库建设和水质保护付出代价的库区居民和企业。

就库区农田生态补偿而言，项目的收益为受水区城镇居民、企业因调水后水价下降而增加的消费者福利和利润，农民因调水后有更好的灌溉条件而增加的农业收入，受水区因调水后生态环境改善而增加的生态服务收益;项目的损失为库区农民因化肥农药施用受限制而导致的农业收入减少。项目收益在扣除工程建设、污水处理厂和垃圾处理厂建造等直接投入后可在受益者与受损者之间分配，分配的比例取决于谈判力λ。由于项目的真实收益R和农民的谈判力λ在目前不得而知;又由于丹江口库区建设涉及移民、企业关闭、基础设施损失等多个方面，因此本文计算的农田生态补偿标准将基于农民遭受的损失Ct，暂不考虑净收益ΔR的分配。Ct属于农民的保留效用，是农民谈判的起点。将生态补偿标准确定在Ct之上意味着丹江口库区化肥施用控制这一农田生态补偿项目不是建立在剥夺农民利益的基础上，符合帕累托效率原则。

1．3 数据来源

计算农田生态补偿标准的基础数据来自《生态补偿关键技术开发与示范应用》课题组于2009年4月23日至5月9日做的入户问卷调查。此次调查获取有效样本共计245份，其中河南省141份，湖北省104份。河南涉及邓州、淅川、西峡3县市、5乡镇、6村庄;湖北涉及丹江口、郧县、郧西3县市、5乡镇、6村庄(见表1)。样本点都位于丹江口库区周边村庄，当地农业生产和农民生活直接影响水库水质。为保证样本能真实地反映总体情况，调查按不同经济发展水平和农业生产规模所占的比重抽选农户。

样本户主平均年龄51．2岁，平均受教育水平7．6年;样本点平均每户拥有人口4．8人，劳动力3．8人，其中常住劳动力2．4人;平均每户拥有耕地7．9亩，人均耕地1．65亩(见表2)。除邓州外，淅川、西峡、丹江口、郧西、郧县属于山区，可耕地包括部分旱田和坡地，土质差，人地关系紧张。样本调查点2008年平均每户家庭经营纯收入10 453元，人均 2 177元，仅相当于全国平均水平的45．73%。家庭经营收入中来自第一产业的收入为5 471．6元，占 51．9%;来自第二产业的收入为2 023．9元，占19．4%;来自第三产业的收入为 2 957．2元，占 28．1%。农业仍是丹江口库区农民收入的主要来源，这意味着控制农业面源污染、减少化肥农药使用将是南水北调中线工程丹江口水库水质保护的一项长期而艰巨的任务。

表1 样本数据来源Tab．1 Sources of samples

表2 调查样本户的基本特征Tab．2 Basic characteristics of sample households

2 化肥与农作物产量的经验关系

化肥虽不是农业生产的必要条件，但能显著提高产量。一般而言，农作物产量随化肥施用量增加而提高，但化肥的边际生产力递减。假定作物产量与化肥施用量存在函数关系Y=F(H，L，I，……)，其中 Y表示作物产量，H表示化肥投入，L表示劳动，I表示资本，则有Y=F(H，L，农作物产量与化肥的关系如图1所示。显然，估计出了化肥与产量的经验关系，也就估计出了控制化肥数量导致的农业产量损失，计算农田生态补偿也就有了依据。如果产量与化肥的关系处于A点附近，这时减少化肥施用将导致产量降低，对农户的补偿是必须的。相反，如果产量与化肥的关系处于C点附近，这时减少化肥施用将增加产量，没有必要补偿农户。B点则意味着化肥对产量的贡献已达极限，这时减少化肥施用将导致产量降低，但下降的幅度不如A点显著。

图1 化肥与作物产量的假设关系Fig．1 Hypothetical relation between fertilizer and production

用一般的柯布－道格拉斯生产函数Outp=ALαIβSγ来估计生产要素与产量的经验关系。其中A表示技术效率，L表示劳动投入，I表示投资，S表示土地面积，α、β、γ为对应生产要素的产出弹性。由于实际的作物产量不仅与生产要素投入有关，而且亦取决于土地类型、生产者年龄、教育水平等;此外，由于我们要估计氮、磷、钾对作物产量的影响，且土地面积已标准化为1。因此，采用以下经验生产函数:

各变量的定义及解释见表3。

等式(1)两边取对数得等式(2):

丹江口库区小麦、玉米、水稻的生产函数估计结果见表4。

由表4可知:小麦lnN，lnP，lnK的系数虽为正，但都没有通过显著性检验，说明氮、磷、钾对小麦仍有增产效果，但其作用已微乎其微。玉米lnN，lnK的系数为正，lnP的系数为负，说明氮肥和钾肥对玉米有增产效果，磷肥由于施用过多，对玉米产量的影响为负;由于三者的系数都没有通过显著性检验，所以目前化肥施用水平对玉米增产和减产的作用已很少。水稻和玉米相似，氮肥和钾肥仍有增产效果，磷肥则由于过度施用而出现了负面影响;不过，无论是增产还是减产的影响都较微弱，计算结果都没有通过显著性检验。

表3 估计函数中各变量的定义及解释Tab．3 Definition and explanation of variables in estimated functions

柯布－道格拉斯生产函数所估计的是生产要素的产出弹性。以小麦为例，lnN，lnP，lnK的系数表示，当氮、磷或钾肥施用量增加1%时每亩小麦产量增加的百分比。小麦lnN，lnP，lnK的系数未通过显著性检验说明，农户为最大化小麦产量已极大限度地施用了氮、磷、钾肥，以至于3种化肥对小麦的边际生产力几乎接近于零，化肥与产量的关系已处于图1的B区域。玉米和水稻也属于同样情形。

3 化肥施用控制与农田生态补偿标准

如何利用估计的生产函数计算农田生态补偿标准?我们考虑以下两种控制农户施用化肥的方式:其一，所有农户减少每一种作物单位面积的化肥施用量，如每亩小麦施碳铵减少30%，每亩玉米施磷肥减少30%等;其二，让部分地区农户以休耕、退耕的方式放弃某种作物或所有大田作物的种植，如同一块地上只种小麦，不再轮作玉米，坡地全部退耕还林等。

表4 小麦、玉米、水稻生产函数估计结果Tab．4 Estimated results of production function on Wheat，Corn and Rice

采取方式一时，如果减少的化肥施用量很少，比如5%或10%，直接利用表4中氮、磷、钾肥的弹性系数便可算出作物损失的产量，进而计算出相应的农业收入损失。相反，如果需要减少的化肥施用量较多，比如30%或50%，直接利用各种化肥的弹性系数来计算产量损失便会产生较高的误差。因为调查样本来自丹江口库区比较小的范围，大部分农户已经最大限度地施用了化肥，所估计的化肥和产量的经验关系集中在B点比较窄的区域，不宜用于推测离B点较远区域的化肥和产量关系。不过，进一步分析发现，方式一由于交易成本高昂而难以实施。丹江口库区农业生产属小规模经营，生产者众多，每个农户何时施肥、施何种肥、施多少肥等等，实在难以监督，控制每个农户在每亩耕地上的化肥施用量将因花费巨额的人财物力而得不偿失。

采取方式二时，农田生态补偿标准只需计算休耕或退耕地的机会成本。方式二不再考虑化肥的产出弹性，避免了方式一出现的计算误差难题。然而，这并不意味着采取方式二时不需要估计作物的生产函数。事实上，正是从估计的经验关系得知，小麦、玉米、水稻的氮、磷、钾肥施用量已达到极限，才可能准确计算三种农作物的经济收益，进而确定农民能接受的补偿标准。假定估计的化肥与产量的经验关系处于图1中A区域而不是B区域，化肥的边际生产力仍然较高，这时农作物的收益处于上升阶段，如果将当年每亩农田的净收益作为机会成本确定为农田生态补偿标准，农户是断然不会接受的。

农民是否休耕和退耕是容易观察到的，因此方式二也是可实施的。当采取方式二控制化肥施用量时，农田生态补偿标准便是农户因休耕或退耕遭受的农业净收益损失Ct，它等于每亩农业总收入减去每亩在种子、化肥、农药、雇工、耕地、收割等方面的投资，亦等于每亩地租和劳动收入之和。之所以将每亩劳动收入计入农户损失Ct，是因为目前从事农业生产经营的主要是老年人和妇女，他们很难在农业外找到就业机会。

由表 5可知，种植水稻收益最高，平均达 567．31元/亩;玉米次之，平均为331．64元/亩;小麦最低，平均为259．69元/亩。所以，基于2008年的生产条件、技术水平和市场价格，丹江口库区农田最低生态补偿标准分别为:种植小麦259．69元/亩，种植玉米331．64元/亩，种植水稻567．31元/亩。进一步分析发现，氮肥在水稻田创造的净收益是60．33元/kg，在玉米地创造的净收益是29．21元/kg，在小麦地创造的净收益是23．84元/kg。水稻施用氮肥创造的净收益高出玉米 106．54%，高出小麦153．06%;玉米施用氮肥创造的净收益高出小麦22．53%。磷肥在水稻田创造的净收益为95．52元/kg，在玉米地创造的净收益为87．48元/kg，在小麦地创造的净收益为39．92元/kg。水稻施用磷肥创造的净收益高出玉米9．19%，高出小麦139．28%;玉米施用磷肥创造的净收益高出小麦119．14%。所以，为了减少氮肥和磷肥产生的面源污染，作物品种上首先应休耕或退耕的是小麦，其次是玉米，最后才是水稻。

表5 3种作物的净收益及化肥投资收益率Tab．5 Net income and ratio of income to investment of Wheat，Corn and Rice

在河南:种植小麦每亩施氮肥15．7 kg，高出湖北31．93%;每亩施磷肥 6．5 kg，低于湖北 8．45%;种植小麦的平均净收益是307元/亩，高出湖北65．95%。种植玉米每亩施氮肥17 kg，高出湖北23．19%;每亩施磷肥3．2 kg，高出湖北33．33%;种植玉米的平均净收益是398元/亩，高出湖北72．29%(见表6)。所以，为了减少氮肥和磷肥产生的面源污染，在区域上首先应退耕或休耕的是湖北。

在丹江口库区，具体应退耕或休耕多少土地、何种作物，在哪里退耕或休耕等等，既取决于允许流入丹江口水库的氮、磷的数量，也取决于耕作地与丹江口水库的距离。离丹江口水库越远，进入河流的氮、磷经自然分解后其含量渐次降低。相反，在水库周边农田施用的化肥经雨水冲刷或土壤渗漏后直接进入水库水体，这部分地区的农田即使产量和净收益较高也可能要休耕或退耕。

表6 分地区小麦、玉米在施肥和净收入方面的差别Tab．6 Regional difference in fertilizer application and net income of Wheat and Corn

4 补偿机制与补偿标准

由于生产条件、技术水平、个人技能不同，不同农户的农业产量和净收益呈明显差异。以小麦为例，净收益最低的为－252元/亩，最高的为1 210元/亩。如果补偿采用行政命令方式，将补偿标准一刀切地定为259．69元/亩，低于平均水平的农户将被过度补偿，而高于平均水平的农户则补偿不足。遭受损失的农户将抵制化肥施用控制方案。这时，政府要么采取强制措施，要么将小麦补偿款定在1 210元/亩这一最高水平上，以保证每一农户满意。显然，后者将使政府每亩多支付950元的补偿款。这种额外支付是由于政府不掌握每一农户种植小麦的真实净收益的信息，属于信息租金。

政府一方面希望减少强制，另一方面希望减少信息租金支付。可考虑将农户土地按历年产量进行评估后分成劣、中下、中、中上、上5个等级。为避免强制，每一等级支付该等土地最高净收益。5个等级土地的小麦净收益分别是 100元/亩、216元/亩、300元/亩、408元/亩、1 210元/亩。采取这种补偿方式后，政府最终平均每亩支付给农户的补偿款是446．8元。这一方式仍须支付信息租金，但信息租金已降至每亩186．8元。

可进一步将土地分成10等。同样，为避免强制，每一等级支付该等土地最高净收益，每等级土地的小麦净收益分别是 27 元/亩、100 元/亩、158．5 元/亩、216 元/亩、247元/亩、300 元/亩、350 元/亩、408 元/亩、460 元/亩、1 210元/亩。这时平均每亩补偿额为347．65元，信息租金再次降至每亩87．7元。土地等级无疑可以无限细分。极端地，可以将每个农户的每块土地进行评估，然后按真实净收益补偿每个农户，这时政府勿须支付任何信息租金。但是，这种评估和补偿方式存在高昂的交易成本。所以，实际的补偿标准是某种行政强制和信息租金的权衡。

5 结论性评论

为保护丹江口水库水质，减少氮、磷流入水体，可考虑以生态补偿方式鼓励农民将部分土地休耕或退耕。本文利用样本调查的农户微观数据，估计了丹江口库区主要农作物小麦、玉米、水稻产量与化肥施用量的经验函数，计算了库区农田平均生态补偿标准。结果是:基于2008年的生产条件、技术水平和市场价格，种植小麦须补偿259．69元/亩，玉米须补偿 331．64 元/亩，水稻须补偿 567．31元/亩。

具体到实际操作，农田生态补偿标准也取决于休耕或退耕地的多少、地方政府所采用的补偿机制及当地农民的谈判力，本文提供了进一步计算的程序和方法。

在计算过程中，将每亩作物净收益即每亩劳动力收入和地租作为农田生态补偿标准，这一计算标准是基于农民遭受的损失Ct。Ct属于保留效用，是农民谈判的起点，将生态补偿标准确定在Ct之上意味着丹江口库区化肥施用控制这一农田生态补偿项目不是建立在剥夺农民利益的基础上，符合帕累托效率原则。如果南水北调中线工程是有利可图的，可进一步将工程的部分净收益ΔR分配给维护生态系统、保护水质的库区农民，具体分配的份额则取决于当地农民的谈判力λ。

本文计算的最低农田生态补偿标准不考虑作物在释放O2、固定CO2等方面的生态服务价值。谢高地等指出:“目前我国统计系统计量的年度种植业总价值仅计量了人类种植业活动过程中产生的经济价值和部分由自然生态过程产生的生态服务价值，得到计量和反映的仅为64．7%，未计量生态服务价值为35．3%，年达6 881．06亿元。因粮食生产过程伴随产生的生态服务属公共服务范畴，国家为粮食生产提供公共财政的额度高限可达5 140元/hm2·a”［2］。谢高地等无疑认为农作物提供的其它生态服务价值应由休耕或退耕的农民所得。我们认为这种观点似是而非，因为农民拥有耕地的使用权主要界定在经营和出售粮食、经济作物、畜产品等方面的收益权上，法律上排除了农民获得在生产过程中产生的诸如释放O2、固定CO2等副产品的价值。正如最严格的土地私有产权也排除了所有者拥有地面上的空间使用权一样。

致谢:感谢周海林研究员、谢高地教授、唐勇智博士、付静尘博士、韩德梁博士、王兴杰博士提出宝贵意见。

References)

［1］谭秋成．关于生态补偿标准与机制［J］．中国人口·资源与环境，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］谢高地，肖玉，甄林，等．我国粮食生产的生态服务价值研究［J］．中国生态农业学报，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

谭秋成，研究员，博导，主要研究方向为农村发展与农村政策。

国家“十一五”科技支撑计划重点项目(编号:2006BAC18B04)。

(编辑:李 琪)