Spatial targeting and compensation mode of win-win payments for ecosystem services in ecological function zones

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2024.00072

Journal of Desert Research ›› 2024, Vol. 44 ›› Issue (4): 262-274.DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2024.00072

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Spatial targeting and compensation mode of win-win payments for ecosystem services in ecological function zones

Xiaohong Deng¹(), Xueqing Wang¹, Jinhuang Mao¹, Zongxing Li²

^1.School of Economics，Lanzhou University，Lanzhou 730000，China
^2.Key Laboratory of Ecological Safety and Sustainable Development in Arid Lands / Qilian Mountains Eco-environment Research Center in Gansu Province，Northwest Institute of Eco-Environment and Resources，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China

Received:2024-04-08 Revised:2024-05-15 Online:2024-07-20 Published:2024-08-29

Abstract

Abstract:

Spatial targeting and compensation mode are the keys to solve the core content of Payments for Ecosystem Services （PES）： Who should be compensated and how. In order to realize a win-win PES on ecological conservation and sustainable livelihood， in this paper， we propose a research framework for projects of PES that combines ecosystem service assessment and livelihood capital evaluation， along with an analysis of the principles guiding spatial targeting and compensation modes for win-win PES. We took Tewo County， a national pilot and important ecological function zone， as a case study. A comprehensive index method was designed for spatial targeting. According to the principle "leveraging strengths and addressing weaknesses"， we put forward differentiated compensation modes. The results show that：（1）Areas with high levels of ecosystem services and low levels of livelihood capital are prioritized for win-win PES. （2）Utilizing a combination of composite index ranking and cluster analysis， we classified the townships in Tewo County into three regions with varying optimization levels. Among these， Dala Township emerged as the top priority for win-win PES. （3）Tewo County is characterized by abundant natural capital but a deficiency in the other four dimensions of livelihood capital. Therefore， the prudent development of natural capital， the promotion of eco-tourism， and the development of distinctive forestry and grassland economies are essential directions for PES. The research framework， the designed comprehensive index method， and the differentiated compensation modes presented in this paper can be extended to different scales and regions to promote the realization of win-win PES， fostering a harmonious relationship between ecological conservation and sustainable livelihood.

Key words: payments for ecosystem services, win-win framework, composite index method, spatial targeting, compensation mode

CLC Number:

F062.2

Xiaohong Deng, Xueqing Wang, Jinhuang Mao, Zongxing Li. Spatial targeting and compensation mode of win-win payments for ecosystem services in ecological function zones[J]. Journal of Desert Research, 2024, 44(4): 262-274.

Figures/Tables 10

Fig.1 Administrative divisions of the study area

Fig. 2 The framework for spatial targeting and compensation mode of win-win payments for ecosystem services

Table 1 Information summary for measuring ecosystem service values

类型	内涵和功能	物质量评估方法	物质量测算原理	价值量测算方法^[36]
固碳释氧	生态系统将碳储存在木材、其他生物质和土壤中，使二氧化碳固定在大气之外	InVEST模型	（1）InVEST模型通过测算地上生物量、地下生物量、土壤有机物、死亡有机物四大碳库的碳储量之和来近似表征陆地生态系统的碳储量（2）以植物光合作用方程式计算出释氧量	市场价格法、工业制氧成本法
水源涵养	主要表现形式包括生态系统的拦蓄降水、调节径流、影响降雨量、改变微气象等	ArcGIS空间分析	水量平衡方程，以降水量与蒸散量以及其他消耗的差值为水源涵养量	影子工程法
土壤保持	主要包括土壤侵蚀控制和沉积物保持	InVEST模型	InVEST模型以地块自身拦截的沉积物保留量、潜在土壤侵蚀量与实际土壤侵蚀量之差这两部分之和近似表征土壤保持量	市场价格法、影子工程法
水质净化	陆地生态系统的植被、土壤可以通过储存、转换等截留径流中的营养氮磷污染物，以达到净化水质的作用	InVEST模型	InVEST模型通过测算植被和土壤去除径流携带营养物质的量，模拟各地类的营养物截留量和最终输出量，评估区域的水质净化功能	工业除总氮、总磷成本法

Table 2 Indicator system for evaluating vulnerability-livelihood capital of ecosystems at the township scale

目标层	准则层	子准则层	指标层	指标方向	权重
科学评价区域生计资本水平	人力资本	人力资本数量	劳动力占农村人口比例（I₁）	正向指标	0.1
	人力资本	人力资本质量	受教育程度综合值（I₂） $I 2 = ∑ i = 1 5 W E i × Q i$	正向指标	0.1
	自然资本	土地生产潜力	人均生物生产性面积（I₃） $a a = ∑ i = 1 4 a l u i × P c i × E f i P$	正向指标	0.1
	自然资本	生态系统服务量	人均ES价值（I₄） $E S = ∑ i = 1 4 a l u i × V i P$	正向指标	0.1
	物质资本	基础设施水平	道路加权密度（I₅） $w r = ∑ i = 1 n w i × l r i a r$	正向指标	0.05
		物质生活水平	农村人均用电量（I₆）	正向指标	0.05
		农业生产条件	单位耕地面积化肥施用量（I₇）	正向指标	0.05
		牧业生产条件	年底大牲畜存栏量（I₈）	正向指标	0.0278
			年底猪存栏量（I₉）	正向指标	0.016
			年底羊存栏量（I₁₀）	正向指标	0.0056
	金融资本	金融资本流量	农村人均可支配收入（I₁₁）	正向指标	0.1
	金融资本	金融资本存量	农村人均财产净收入（I₁₂）	正向指标	0.1
	社会资本	主动与外界联系水平	交通通信费用（I₁₃）	正向指标	0.05
		主动与外界联系水平	百户计算机拥有量（I₁₄）	正向指标	0.05
		外界支持水平	农村人均转移性收入（I₁₅）	正向指标	0.1

Table 2 Indicator system for evaluating vulnerability-livelihood capital of ecosystems at the township scale

目标层	准则层	子准则层	指标层	指标方向	权重
科学评价区域生计资本水平	人力资本	人力资本数量	劳动力占农村人口比例（I₁）	正向指标	0.1
	人力资本	人力资本质量	受教育程度综合值（I₂） $I 2 = ∑ i = 1 5 W E i × Q i$	正向指标	0.1
	自然资本	土地生产潜力	人均生物生产性面积（I₃） $a a = ∑ i = 1 4 a l u i × P c i × E f i P$	正向指标	0.1
	自然资本	生态系统服务量	人均ES价值（I₄） $E S = ∑ i = 1 4 a l u i × V i P$	正向指标	0.1
	物质资本	基础设施水平	道路加权密度（I₅） $w r = ∑ i = 1 n w i × l r i a r$	正向指标	0.05
		物质生活水平	农村人均用电量（I₆）	正向指标	0.05
		农业生产条件	单位耕地面积化肥施用量（I₇）	正向指标	0.05
		牧业生产条件	年底大牲畜存栏量（I₈）	正向指标	0.0278
			年底猪存栏量（I₉）	正向指标	0.016
			年底羊存栏量（I₁₀）	正向指标	0.0056
	金融资本	金融资本流量	农村人均可支配收入（I₁₁）	正向指标	0.1
	金融资本	金融资本存量	农村人均财产净收入（I₁₂）	正向指标	0.1
	社会资本	主动与外界联系水平	交通通信费用（I₁₃）	正向指标	0.05
		主动与外界联系水平	百户计算机拥有量（I₁₄）	正向指标	0.05
		外界支持水平	农村人均转移性收入（I₁₅）	正向指标	0.1

Fig. 3 Results of modelling ecosystem services in Tewo County

Table 3 Ecosystem service values of townships in Tewo County （108RMB）

乡镇名称	固碳释氧价值	水源涵养价值	土壤保持价值	水质净化价值	总生态系统服务价值
合计	322.39	4.42	62.94	3.63	393.40
电尕镇	36.91	0.63	7.20	0.50	45.25
益哇镇	20.37	0.26	3.19	0.30	24.12
旺藏镇	37.36	0.50	7.89	0.38	46.12
腊子口镇	30.01	0.28	4.96	0.34	35.60
洛大镇	17.26	0.19	3.74	0.17	21.36
卡坝乡	22.85	0.35	4.87	0.31	28.38
达拉乡	59.66	0.97	11.57	0.59	72.79
桑坝乡	19.59	0.23	3.59	0.26	23.67
尼傲乡	15.56	0.24	3.22	0.16	19.19
阿夏乡	24.55	0.33	4.94	0.24	30.06
多儿乡	38.27	0.44	7.77	0.38	46.86

Fig. 4 Standardised value of capital for five types of livelihoods in Tewo County and townships

Table 4 Composite indices and classification of spatial targeting for payments for ecosystem services

乡镇名称	生态系统服务指数	四维生计资本指数	空间选择综合指数	分类
达拉乡	1.00	0.41	2.44	1
多儿乡	0.64	0.31	2.06	2
电尕镇	0.62	0.39	1.59	2
旺藏镇	0.63	0.43	1.47	2
腊子口镇	0.49	0.39	1.26	3
卡坝乡	0.39	0.36	1.08	3
洛大镇	0.29	0.28	1.04	3
桑坝乡	0.33	0.32	1.03	3
阿夏乡	0.41	0.43	0.95	3
益哇镇	0.33	0.43	0.77	3
尼傲乡	0.26	0.42	0.62	3

Table 5 Compensation methods of the townships in Tewo County

补偿方式分类	乡镇	自然资本	人力资本	物质资本
Ⅰ	达拉乡	十分丰富	良好	一般
Ⅰ	旺藏镇	十分丰富	良好	一般
Ⅰ	腊子口镇	十分丰富	良好	一般
Ⅰ	阿夏乡	十分丰富	良好	一般
Ⅰ	尼傲乡	十分丰富	良好	一般
Ⅱ	益哇镇	十分丰富	一般	良好
Ⅱ	电尕镇	十分丰富	一般	一般
Ⅱ	卡坝乡	十分丰富	一般	一般
Ⅲ	洛大镇	十分丰富	差	差
Ⅲ	桑坝乡	十分丰富	差	差
Ⅲ	多儿乡	十分丰富	差	差

Table 6 Ecosystem service values and livelihood capital indices of Tewo County in 2020

乡镇名称	生态系统服务价值 /亿元	生态系统服务价值同2006—2015均值比较/%	四维生计资本指数	四维生计资本指数同2018 年比较/%
达拉乡	96.40	32.44	0.42	2.44
多儿乡	53.78	14.76	0.32	3.23
电尕镇	61.68	36.31	0.39	0.00
旺藏镇	58.88	27.66	0.43	0.00
腊子口镇	44.18	24.11	0.40	2.56
卡坝乡	37.90	33.54	0.37	2.78
洛大镇	29.52	38.21	0.29	3.57
桑坝乡	40.17	69.69	0.33	3.13
阿夏乡	51.08	69.94	0.43	0.00
益哇镇	31.44	30.34	0.44	2.33
尼傲乡	27.91	45.44	0.42	0.00
迭部县	532.94	35.47	0.37	2.78

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