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Rendon, o.r.， M. Dallimer和J. Paavola. 2016。复杂农业系统中水生态系统服务提供的流量和租金机会成本。生态和社会21(4): 36。
https://doi.org/10.5751/ES-08787-210436
复杂农业系统中水生态系统服务提供的流量和租金机会成本
摘要
不可持续的土地利用为确保生态系统服务提供带来了许多挑战。对于个别土地所有者来说，也很难估计过渡到更可持续的土地管理做法所需的费用。土地所有者的主要成本是机会成本，即为持续或增强生态系统服务提供而改变土地用途时放弃的收入。因此，准确估计机会成本并了解它们的分布是确定任何生态系统服务付费(PES)方案的经济可行性和设计的关键起点。我们比较了两种机会成本方法，并研究了改善洪都拉斯森林集水区复杂农业系统饮用水质量的成本分布。两种方法的数据都是通过对上游流域土地所有者的调查收集的。我们的结果表明，直接流量方法和代理租金方法提供了可比和一致的机会成本估计。平均净流量回报哈－1为1410美元，但这一估计是不正确的，主要是因为咖啡收益特别高，土地使用的负收益造成亏损。这一估计数意味着每年用于节约用水的开支超过200万美元，但订正估计数为每年257 057美元。机会成本根据土地利用和土地所有者特征的不同而不同。咖啡等高价值经济作物支撑着当地经济，其机会成本远高于放牧等。这些结果表明，区别对待PES支付，根据机会成本而变化，从而区别对待土地使用和土地所有者，是必要的。我们的案例研究地点的水质可以通过一个专注于高影响土地使用的方案进行可持续管理，机会成本更低，更接近水源。介绍
不可持续的土地利用做法对管理土地以提供生态系统服务提出了许多挑战(Wünscher等，2011)。特别是，由于需求和供应方面的一系列复杂威胁，确保安全饮用水在发展中国家是一个重大问题(Rangel Soares等人2002年，Jouravlev 2004年，Trevett等人2004年，联合国儿童基金会和世卫组织，2012年)。在农村地区，水污染通常源于不可持续的土地使用、恶劣的卫生条件和其他因素，涉及众多且分散的土地使用者(Olmstead 2010, Smith and Porter 2010, Smith et al. 2012)。因此，往往需要限制或改变目前的土地用途，以确保为受益人提供水。还需要建立有效的治理结构和鼓励机制，过渡到更可持续的土地管理做法。
生态系统服务付费(PES)计划是资助和激励发展中国家改善供水的一种方式。这些计划将财政资源从受益人转移到提供服务的人，以支付提供服务的费用。围绕PES方案的设计和实现还有许多有待进一步研究的问题。其中之一是如何用最佳方法准确估计提供成本(Wunder 2005, Wünscher et al. 2008)。其次，通过环境效益、减少生态系统服务损失风险，或者仅仅是土地所有者的参与成本(包括机会成本)来决定该计划的目标是什么(s) (Wunder 2005, Asquith等人2008,Bruijnzeel和Noordwijk 2008, Plumb等人2012)。第三个争论的问题是如何确定在PES计划中谁得到什么报酬(Wunder 2005, Wünscher等，2008)。同时使用了统一支付(所有参与者支付相同)和区别支付(参与者根据规定或其他因素支付不同)(Claassen et al. 2008, Pagiola 2008, Chen et al. 2010)。有针对性的方法可以使PES计划成为一种扶贫工具或使富人更富裕的手段(Pagiola和Platais 2002, Rosa et al. 2003, Pagiola et al. 2005)。
由于土地成本的异质性、多个利益相关者、方法的局限性以及项目成果的不公平分配，很难确定对服务提供者的精确和公平的补偿(Corbera et al. 2007)一个， Adams等2010,Dong等2011,Bryan 2013, FFI 2014)。土地所有者承担的主要成本是机会成本;当土地所有者改变土地用途以提供持续或增强的生态系统服务时所放弃的收入(例如，Sinden 2004, Naidoo和Adamowicz 2006)。机会成本基于稀缺性和排他性，因为一种行为会阻止另一种行为的发生(Sinden, 2004, Naidoo和Adamowicz, 2006, Pirard 2008)。准确估计机会成本并根据土地和土地所有者属性了解它们的分布是确定PES方案的经济可行性和设计的一个关键起点(Pagiola和Bosquet 2009, Plumb等人2012)。
机会成本文献使用土地使用的净收益、从土地属性获得的代理和土地价格等方法来估计机会成本，最近也使用了筛选合同和采购拍卖(例如，Borrego和Skutsch 2014, Chomitz等人2005,Jack等人2009,Naidoo和Adamowicz 2006, Wünscher等人2011)。这些方法已被用于计算保护成本，评估土地分配中的权衡，并设计PES方案(Pagiola和Bosquet 2009)。然而，所有这些方法都有弱点。筛选合同需要了解土地所有者类型分布的详细信息，并需要环保从业者进行复杂的计算(Wünscher et al. 2011)。采购拍卖设计复杂，需要大量投标人(Ferraro 2008, Tóth et al. 2010)。土地属性信息的准确性取决于属性和土地所有者类型之间的相关性(Naidoo和Adamowicz, 2006)。土地利用净收益或流动方法有许多假设，需要昂贵和耗时的数据收集，必须考虑收益的短期变异性，并需要深入了解当地环境(Plumb等人，2012)。租金方法反过来需要现有的和良好运作的土地市场(Cattaneo 2002, Ferraro 2004, Grieg-Gran 2008)。
在理解不同机会成本方法之间的关系以及确定一种可靠、准确和经济有效的方法来确定节约的机会成本方面存在相当大的挑战(Wünscher et al. 2011)。一些研究使用了两种或两种以上的方法来获得更可靠的机会成本估计。例如，Corbera等人(2007年b)通过净农场回报估算机会成本，评估供应商接受PES价格的意愿(WTA)，以及三个中美洲国家的预期土地租金。他们发现，不同的方法和假设产生了相当不同的机会成本估计。Wünscher(2008)比较了使用假设的年土地租金、模型回归和农场净收益来确定哥斯达黎加的机会成本。他们推荐了在保护项目中实际应用的年度土地租金和模型回归方法。然而，他们也发现了进一步研究机会成本估算的必要性，尤其是用于确定农场净收益的流量方法，因为它并不总是表现良好。
机会成本估计的传统方法也倾向于假设机会成本可以通过代理进行估计，例如土地属性(Hunt 2010, Fisher et al. 2011)一个，b)和土地市场价格(Chomitz et al. 2005)。这通常是一种过度简化，因为机会成本可能在空间上有所不同(例如，土地使用、可达性、到水的距离、地块大小、海拔高度)，并根据土地所有者的社会人口统计数据(例如，年龄、性别、受教育程度、家庭规模)。特别是，土地所有者的家庭属性很少被纳入机会成本估计，我们需要了解它们对PES方案参与和有效性的影响(例外情况见Naidoo等人2006,Siikamaki和Layton 2007)。量化土地所有者和土地属性的影响是开发具有成本效益的PES方案必不可少的第一步，尤其是在没有强大土地市场的地区，因为提供者群体的机会成本和所提供的生态系统服务往往是异质性的(Tallis和Polasky 2009, Adams等2010,Badola等2010,Chen等2010)。
本研究旨在应用和比较两种不同的机会成本方法，为其使用提供支持。它还旨在了解土地所有者和土地属性解释机会成本异质性的程度。我们通过估算洪都拉斯森林集水区供水的机会成本来做到这一点，在这个集水区，多种土地用途并存，土地市场模糊。我们使用流法，这是最广泛使用的直接方法，但并不总是产生一致的结果，因此需要进一步研究;租金方法，一种代理方法，这是最具成本效益的方法，但据说需要一个运作良好的土地市场。我们在下面证明了估算机会成本的租金和流量方法提供了大致可比较的结果，这对设计节水措施(包括PES方案)很有用。
方法
研究网站
这项研究是在拥有800多万人口的中美洲国家洪都拉斯(面积112,492平方公里)的西部进行的。超过一半的人口生活在农村地区，三分之二的人口生活在贫困线以下(粮农组织2010年，2014年国际贫困线)。洪都拉斯水资源丰富，但利用的水文潜力不到其水文潜力的10% (GWP-Centroamerica 2011)。因此，水的可获得性不是问题，可获得性和质量才是问题。以保护区为基础的集中指挥与控制式的保护有着悠久的传统。然而，有限的政治意愿和实施保护政策的能力意味着大多数保护区都是“纸公园”(Martin and Blackburn 2009, Agulla Menoni 2012)。洪都拉斯的经济高度依赖自然资源、农业和林业(Jansen et al. 2006, Gareau 2007, Larson et al. 2007)。这意味着，为保护和生计管理土地面临重大挑战。当地的生计通常是不可持续的，因此经常与保护目标发生冲突(Rivera等人2013,Ericksen等人2002,Southworth等人2004)。
Güisayote生物保护区(图1)创建于1987年，是提供关键水文服务的37个雨林地区之一，即家庭和工业用水(ICF 1987)。生物保护区是最严格的保护区管理类别之一:
保护区:包含有科学价值的生态系统、各方面或动植物的不可触及的地区它的主要功能是保护、保存和维持未被改变的现象或自然过程，用于研究和科学研究(SRNA 1997)。
这意味着核心区禁止一切农业和采掘活动，缓冲区则限制一切活动。自2003年以来，该保护区一直由非政府组织Asociación Ecológica San Marcos de Ocotepeque (AESMO)管理。保护区海拔1140 - 2310米，平均气温18-22°C。年降水量高(1150-1300 mm)， 5 - 10月为雨季，11 - 4月为旱季。保护区的最高部分全年都有降雨，相对湿度为82 - 93%，并有大量的永久和临时溪流(AESMO 2010)。
我们的研究场地面积为4793公顷，上游集水区面积为2086.7公顷(其中243.6公顷为AESMO、市政府和一个社区所有)，地形崎岖，坡度非常陡峭，位于保护区内的Idolo河、El potreo河和El Chupadero河形成的分水岭(图1)。该场地包括保护区的核心地带和缓冲区，以及未受保护的土地。该流域为15个社区提供饮用水，估计人口达7725人(esnacfor和国际开发署，2002年)。该流域受到各种各样复杂问题的威胁，例如高度毁林，只有30-68%的保护区有森林覆盖(esnacfor和美国国际开发署，2002年)，森林退化，以及上游土地所有者为生存和商业开展的农业活动(相关的露天排便)。同样地，当地居民(非法)利用公共和私人森林用于电杆、医药、柴火、遮阳和放牧(AESMO 2010)。这些活动都因营养物质、农药、细菌和粪便大肠菌群过多而造成水源污染(区域公共卫生官员，2011年2月25日，未发表的数据)．圣马科斯奥科特佩克生态协会(AESMO)和德国GIZ公司目前正在研究在该地点开发水PES方案的可能性。
我们的研究考虑了一种用于提供水质的生态系统服务的土地预留支付(PES)方案。土地预留是指土地持有人在一段合约期内停止使用所有土地，包括监测未使用的土地，允许土地自然更新，并获得报酬。值得注意的是，通过扩大森林覆盖来提高水质和数量(尤其是后者)的目标备受争议，通常取决于特定地点的因素，如森林覆盖、降雨模式和侵蚀(Bruijnzeel 2004, Aylward 2005, Scott等人2005,Kosoy等人2007)。虽然土地预留不是唯一的PES选项，但AESMO正在考虑它，因此我们将其作为一种管理生物保护区的方法，以遵守严格的保护法规，并确保在多种非点源环境下的水供应，包括难以控制的与生产用地相伴随的露天排便。过去和现在的保护措施(如巡逻、围栏和立法)的经验表明，如果不留出土地，几乎不可能确保清洁水的供应。它不仅可以有效地改善水质，还可以有效地用于其他生态系统服务，如流量调节和栖息地保护(Postel和Thompson 2005)。
土地所有者和土地特征
上游的私人土地所有者(即土地所有者和租客)分散了土地，(自我报告)有保障的土地使用权主要用于咖啡、蔬菜和养牛场。咖啡主要种植在较低的高度，以满足国内和国际市场的需求，种植时很少使用农药，也没有灌溉。蔬菜(如土豆、卷心菜和胡萝卜)在海拔较高的地区种植，以供应全国市场，并充分使用农用化学品和夏季灌溉。在整个研究地点，为了生存和当地市场(牛奶和奶酪，很少有肉)，养牛场随处可见。种植一些玉米和大豆也是为了生存。咖啡和蔬菜种植是最有利可图的土地用途，但它们也受到市场价格波动的影响(例如，Charveriat 2001年和Mohan 2007年)，市场价格波动会影响机会成本估计。咖啡种植者属于几个生产者协会和合作社中的一个。
机会成本估计
数据收集于2011年2月21日至10月29日。对流域的几次初步访问和对农民的非正式采访有助于绘制土地所有权地图，因为没有耕地登记。在集水区共确定了95个上游土地所有者，并试图联系他们所有人参加研究。在调查开始前，通过在该地区生活和工作五个月来获得对研究其他方面的信任。在此期间，与农民进行了焦点小组讨论，参加了有农民在场的市政会议，并与农民进行了正式和非正式的对话。这段时间还包括由当地非政府组织工作人员陪同进行多次访问，并与农民本人一起测绘农场和土地使用情况。
两种机会成本方法的使用形成了一个三角测量过程，因为得到了四个值:机会成本和三个土地价值。我们从社区水源(即为每个社区提供水的基础设施的山泉)附近的土地所有者开始采访，然后向外工作。三分之二(62/95)的土地持有人完成了流动方法的调查，39人完成了愿意出租价值的调查，74人完成了愿意出售价值的调查，56人根据(非)提供土地价值的意愿完成了实际土地购买价值的调查。只有10个地主拒绝参与，其余23个地主在3次尝试后都联系不上。大多数土地所有者(84%)是用水社区的居民，使他们成为服务的受益者和提供者(在本文的其余部分中称为双重土地所有者)。
我们的调查旨在估计通过流动和租金机会成本方法将土地从生产中取出的成本，并在主要作者的要求下提供西班牙语。调查是面对面地与地主或佃农进行的。询问了2010-2011年所有生产性土地用途的土地所有者和土地特征、土地价值、投入(如化肥、疫苗)和产出(如作物产量)等问题。研究发现，劳动力的工资在整个研究网站上都相当均一。受访者还被要求绘制他们的地块地图，并突出其主要特征，如土地使用模式、邻居、道路、水道和基础设施。调查中未提及森林资源利用的合法性，以避免影响反应;虽然有些答复者可能已经意识到在保护区开采森林资源所涉的法律问题。每当报告自我消费收益时，都将其归为被调查者所述的市场价值或所有土地所有者的平均价值。所有数值均在洪都拉斯伦皮拉斯以当地土地面积单位manzana计算(等于0.7公顷)，并折算为美元公顷－1以1美元对Lps的汇率计算。18.8951(2011年值)。
流量机会成本法
流量法估计土地使用在地方层面的净收益。机会成本是通过从每次土地使用的总收益中减去总成本，再乘以使用的面积，得到净收益公顷来估算一年的每个土地所有者和每公顷土地的机会成本－1．继Fisher等人(2011b)得到的总机会成本如下:
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(1） |
在哪里V为每公顷土地的净农业收益，单位为美元，是所有土地用途的总和;一个我土地用途是否以公顷为单位我；y我是土地利用的产量吗我；P我是土地使用的价格吗我以每产量单位美元计算;而且Cx是投入的成本，包括劳动力、工具和农业材料。
利用流动方法对机会成本进行了估计。首先，个人和家庭劳动的价值是当地劳动者(“日薪”)工资的50%。这被认为是合理的，因为在合理的距离内，对于土地所有者来说，很少有非农收入获得的机会(关于家庭劳动力价值的进一步讨论见Wünscher 2008, Wünscher等人2011)。其次，在初始分析中加入了损失作物的负净收益，以了解机会成本的局部异质性。然而，农业回报每年都不一样。因此，在最后的分析中，估计了正值和不含咖啡的正值。由于历史机会成本不存在，因此假定这些正估计代表了进一步分析所需的适当的长期平衡值。牛和农作物市场的低价格的负值和咖啡的极高的正值(十年来最高)都被移除，使流动机会成本与更稳定的土地租金价值相当。
在土地所有者和地块水平上分析了机会成本的决定因素。检验土地所有者和地块机会成本的变量是基于文献和数据的可用性(例如，Grieg-Gran 2008, Wünscher et al. 2011, Curran et al. 2016;表1).连续变量采用Spearman ρ相关检验，分类变量采用Mann-Whitney U检验。每个生产性土地利用的存在概率然后使用二元逻辑回归检验。测试的自变量包括海拔、到主要道路的时间、全年到土地的通道、坡度和到水的时间。
租金机会成本法
为了估计租金机会成本，受访者被要求说出三种不同的土地经济价值:“会租”价值、“会卖”价值和“购买价格”。这三个值是研究地点的最佳选择，因为当地土地市场是非正式的，没有土地交易记录。假设一块农业土地的年度“将租”价格等于其年度净收入流量，而一块土地的“将卖”和“购买价格”等于该地块未来有望产生的净收入的折现流量(Weersink et al. 1999, Cavailhes and Wavresky 2003, Goodwin et al. 2003)。“将租用”和“购买价格”除以地块面积，得到每公顷租金价值。土地“购买价格”包括1961年到2011年之间的交易，因此它们是通过乘以购买当年的消费者价格指数(CPI)，再除以2011年的CPI(从洪都拉斯中央银行获得)来调整通货膨胀的。因此，确定2011年“购买价值”的公式为:
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（2） |
“购买价值”和“将出售”价格乘以5.25%，洪都拉斯2011年的平均一般利率(BCH 2011)，以获得土地市场价值，因为洪都拉斯没有资本化率。土地市场价值是土地租赁价值，减去土地税，除以资本化率。资本化率是市场决定的回报率，它会吸引个人投资于土地使用，考虑到所有可能实现的风险和收益(Gwartney 1999)。被调查者的纳税报告高度不一致，因此被排除在这些估计之外。对所有地块使用一次性利率会影响土地估值的绝对值，但不会影响相对值，因此不会影响我们的研究结果。我们承认，除了生产力之外，还有许多其他因素可以影响土地所有者出租或出售土地的意愿，包括市场、经济或环境政策的变化，以及人类偏好或文化(Naidoo和Adamowicz, 2006年)。
流量和租金接近
流动方法是一种直接的机会成本估计方法，可详细了解当地异质性、市场动态和个别土地使用者群体的影响。租金方法是一种对机会成本的代理估计，它提供了一个不太详细，但更稳定和更长期的观点，排除了极端和多变的市场动态的影响。具体来说，对于租赁方法:“愿意租赁”的价值相当于在不失去所有权或潜在的不使用利益的情况下将土地拨出的声明愿意接受(WTA)。“可能出售”的价值是丧失土地未来所有收入流和非市场利益的代价。“实际购买价格”是实际市场价值(尽管土地退化和其他因素可能降低其购买后的价值)。对这两种方法进行了比较，以评估它们之间的权衡以及它们在估计准确的机会成本方面的有效性。为了使流量估计数与租金估计数相比较，前者的负值和极值(表明市场动态变化)被去掉。这两种方法的使用增加了评估的稳健性，从而增加了基于这些评估的索赔。
机会成本异质性
为了了解决定高机会成本和低机会成本的因素，使用每个土地所有者和土地使用的流量方法评估净收益。一个双尾斯皮尔曼的rho被用来关联土地所有者净收益哈－1用地块数和土地用途数。Mann Whitney U检验用于比较土地所有者的机会成本与性别以及每种土地使用的存在情况(即分类自变量)。最后，进行了二元逻辑回归，以评估5个变量对受访者报告种植咖啡、作物和牛的可能性的影响。
结果
土地所有者和土地特征
受访者以男性居多(89%;n = 62)，平均年龄56岁(SD = 12.76)。他们平均接受了四年的教育(标准差= 4.93)，有5个家庭成员(标准差= 2.74)。农民平均进行了1.5次生产活动(SD = 0.95)，其中一些是专家(咖啡种植和牧牛从小就由父亲教给儿子)，其他人则受到土地特性的限制或缺乏农业培训。农户收入来源较少(2.53,SD = 1.71)，农户收入主要来源为土地所有者(75%，SD = 34.21)。土地所有者平均拥有一个地块(SD = 0.58)，地块拥有多年(18,SD = 11.32;见附录1)。
受访者拥有的土地数量差异很大(平均= 15 ha，范围在0.7-126 ha之间;表2)。地块面积与总土地拥有面积的范围相似，为0.18公顷至126公顷，但平均值为9公顷。森林是最常见的土地覆盖，土地所有者报告的平均森林年龄为32年。养牛是最常见的生产性土地用途，其次是咖啡和农作物。一小块土地(15%)也用于出租、出租和休耕。
机会成本估计
流机会成本
平均净回报哈－1是1410美元，中位数是19美元每公顷－1(表3)这些估计是扭曲的:(1)由于非常好的市场价格，咖啡的高回报，(2)土地使用的负回报造成损失，和(3)未使用的森林。虽然负值反映了真实的市场动态，但它们给数据带来了很大的差异。因此，我们估计了流量方法的两种变化，“流量正”，只包括正值，和“流量正-没有咖啡”，不包括咖啡值。流量和流量积极手段的机会成本意味着每年要花费200多万美元用于节约用水。然而，流量和流量正估值受到机会成本的影响，不太可能代表长期成本。没有咖啡的水流提供了一个小得多但更现实的估计，在研究地点每年节约用水的费用为257,057美元。
图2显示了净收益的息差ha－1对每一种生产性土地利用采用流动方法。养牛场和森林显示的数据和中心值分布最小，因为报告的森林利用率很低，养牛场农民报告的年份很糟糕。据报道，在研究年度的52个森林地块中，只有10个被使用。咖啡和蔬菜的数据分布最广，数值最高，因为这两种作物都是丰年。但是，由于市场价格低，牛和农作物都报出了几个负值。此外，咖啡的净收益中位数比第二高的作物(261美元)高出两个数量级。也就是说，咖啡提供了最高的回报，并主导了节约用水的机会成本。
租金的机会成本
3个租金值是根据39个“会租”值、74个“会卖”值和56个实际土地购买值估算的，这些都是基于受访者(un)提供价值的意愿。“将租用”价值的总平均值哈－1为245美元，“拟出售”为546美元，实际购买价格为425美元(表3)。上述数值合计为“拟租赁”节水成本278,308美元，“拟出售”节水成本731,711美元，“购买”节水成本294,896美元。
流量和租金接近
平均公顷－1流量和租金估计值之间差异很大，但这些估计值是相关的(表4)。具体来说，“流量正”和“流量正-没有咖啡”的回报与租金值相关，但原始流量回报(即那些包括负回报和咖啡回报)与租金值无关。虽然系数很低，但高水平的置信度(95-99%)表明土地所有者对三个租金值的反应是一致的。“流量正-不喝咖啡”的估计比“流量正”的估计与所有租金的相关性更强。因此，流量和租金估计都是研究地点土地所有者机会成本的可比性和可互换的衡量指标。
机会成本异质性
为了了解决定高机会成本和低机会成本空间分布的因素，我们评估了每个土地所有者和土地利用的流量净收益。土地所有者净收益ha之间存在显著相关－1(n = 59)、使用地块数量(p = 0.412, p < 0.001)和土地利用数量(p = 0.459, p < 0.001)。没有咖啡的土地所有者的机会成本(中位数= 0.00,n = 36)和有咖啡的土地所有者的机会成本(中位数= 23,718.48,n = 23;U = 223, z = -2.97, p < 0.001, r = -0.39)。因此，机会成本高的土地所有者更有可能种植咖啡，使用更多的地块，拥有更多的土地用途。
咖啡的土地利用回归模型(df = 6, n = 101) = 65.19, p < 0.001)解释了48% ~ 74%的方差，正确分类了92%的案例;作物(df = 6, n = 101) = 37.01, p = 0.00)解释了31% ~ 42%的方差，正确分类了75%的病例;和牛((df = 6, n = 101) = 15.31, p = 0.02)解释了14%-19%的方差，正确分类了67%的病例，都具有统计学意义(表5)。四个变量预测了咖啡的存在，特别是升高和进入;四个变量预测了作物的存在，特别是浇水的时间;两个变量预测了牛的存在，尤其是可达性。
土地使用变量最能预测咖啡的存在，其次是作物，在较小程度上预测牛。在海拔较低、全年无路、离公路较远、离水源较近的地区，更有可能找到咖啡。在距离水源较远、海拔较高、靠近道路、平坦或中等坡度的土地上，更有可能出现农作物。在整个研究地点，在不同的海拔和不同的地形上，牛的分布更广泛，因为它们对土地规格的要求更少，而且因为水的广泛可用性。
讨论
关于机会成本估计的不同方法及其稳健性仍有很多争论(Corbera et al. 2007)b， Wünscher 2008)，以及确定一种可靠、准确和具有成本效益的方法来确定节约的机会成本的相当大的挑战(Wünscher等人，2011)。在一个多土地利用的农业系统中，我们使用流量法和租金法估算供水的机会成本。我们发现，这两种方法提供了广泛的可比性和一致的机会成本值，尽管每一种方法都有优点和缺点，需要告知它们的使用。
量化和理解机会成本的异质性是开发具有成本效益的PES方案必不可少的第一步(Tallis和Polasky 2009, Adams等人2010,Badola等人2010)。在本研究中，不同的土地所有者、土地和土地利用特征明确地决定了机会成本的空间分布。我们讨论了我们的结果如何证明，在一系列异质因素的区别支付是PES方案设计的关键。
机会成本估计
我们估计了机会成本，作为一种评估通过使土地停产来改善饮用水质量的成本的方法。该集水区所有土地用途的平均流量净利为1410美元公顷－1中位数是145美元每公顷－1．在其他研究结果的上限上，平均估计偏高。例如，Fisher等人(2011b)发现坦桑尼亚农业的政府普查数据平均为1188美元。Naidoo和Adamowicz(2006)报告称，根据二次资料，巴拉圭姆巴拉卡尤生物圈保护区的小农农业净收益为770美元，养牛净收益为1124美元。流量估算中值代表了研究地点更稳定和长期的数据。这一估计也与类似土地利用类型(Cacho等人2005年，Chomitz等人2005年，Börner和Wunder 2008年，Wünscher等人2008年，Bottcher等人2009年)报告的机会成本(在39美元到509美元之间)一致。
就个人土地使用而言，咖啡的平均机会成本为5710美元，虽然很高，但在以往研究的范围内(2247- 12750美元公顷)－1)其他高价值作物，如油、棕榈和大豆(Naidoo和Adamowicz 2006, Bottcher等人2009,Börner等人2010,Fisher等人2011一个)．咖啡是当地和全国主要的农产品出口产品(IHCAFE 2012)，在研究期间，咖啡的价格达到了十年来的最高水平(纳斯达克2014年)。蔬菜作物也可以产生高净收益，但由于与市场可变性、准入和大量前期投资相关的高交易成本，风险更高(Blandon et al. 2009, Hellin et al. 2009)。另一方面，养牛和收集林产品主要是为了维持生计或研究地点的当地市场，其净收益要低得多。
市场的时空反馈影响农民收益的分布(Wells 1992, Chan et al. 2007, Tallis and Polasky 2009)。在研究年，咖啡价格很高，但牛和农作物的价格很低。由于这些值会随时间变化，因此在未来的研究中需要考虑这些长期反馈数据的可用性和空间异质性。尽管如此，总体土地利用机会成本和个体土地利用机会成本之间的显著差异证实了需要分别考虑每一种土地利用及其相关的土地和土地所有者特征，以理解空间和社会异质性(Adams等，2010)。
流量和租金机会成本方法
我们应用流量和租金方法来了解它们的准确性和可靠性。流动方法是应用最广泛的方法，因为它提供了关于农民净收益的局部异质性的详细信息。然而，它需要几个假设(例如，劳动价值)，昂贵和耗时的数据收集，考虑回报的短期可变性，以及对当地环境的了解。租金方法被认为不太可靠，并且依赖于土地市场的存在(Grieg-Gran 2008)。然而，租金方法是具有成本效益的，可以根据自我报告的土地价值，并只需要调整土地价值的研究年。
尽管数据需求不同，但两种方法都提供了大致可比较和一致的估计数。当机会成本异质性的详细信息是设计保护策略的关键因素时，流动方法是合适的。对于流域服务来说尤其如此:了解整个流域(不仅仅是上游和下游)的成本和收益分布对于确定可行的支付方案非常重要。尽管租金方法不提供异质性信息，但它确实有助于处理流量估计的波动性，它提供了单位面积值，在资源有限的情况下很有用，并用于对更复杂方法获得的结果进行三角测量。
机会成本异质性:生态系统服务付费(PES)方案订约的影响
为了设计有效的PES方案，我们需要了解供应商签订潜在合同的使能者和挑战(Michael 2003, Knight et al. 2011, Raymond and Brown 2011)。有效的方案确保上游土地所有者的补偿至少等于他们使用土地的机会成本。然而，重要的是要承认，在某些情况下，土地所有者会接受低于其全部机会成本的原因，例如使自己遵守土地使用的社会规范，以确保土地保有权，或因为供应方面的高水平竞争(Kosoy和Corbera 2010, Muradian等人2010)。支付金额也必须低于任何环境外部性的经济价值(Kosoy et al. 2007)。然而，对于PES方案的设计来说，如何准确分配补偿是一个根本性的挑战，尤其是在研究地点，因为AESMO和德国GIZ公司一直在研究在该地点开发水PES方案的可能性。
由于上游每公顷土地在水源、土地利用、土地所有者和土地特征方面的位置不同，因此不能认为它们具有相同的机会成本和提供生态系统服务的能力。计划的支付可以基于最有利可图的土地使用，或他们可以区别地与每个土地使用对齐(Pirard 2008)。在我们的案例中，在研究地点使用最高的机会成本将使支付变得非常昂贵。例如，1公顷咖啡的平均机会成本相当于4公顷农作物或20公顷养牛。因此，差别支付是一个更好的选择，而且人们发现差别支付大大提高了成本效益和公平性，可以保护更多的土地，并将资源分配给更多的提供者(Börner et al. 2010)。然而，当机会成本很高时，即使是歧视办法在经济上和实际上也不可行。
Balmford和Whitten(2003)强调了了解多少土地可以从生产中移除的重要性，同时仍然允许收入的维持和增长。虽然没有进行水质测试，但土地利用调查显示，每一种土地利用都有不同的环境影响(另一个异质性因素)。林产品采集对水质影响较小，经济价值较低。咖啡和蔬菜占土地的比例很小(不到10%)，经济价值很高。蔬菜是唯一集约化管理的作物，它的农药用量很高，由于地处高海拔地区，使其成为对环境影响最大的土地用途。与蔬菜作物相比，咖啡含有较少的农药，因此对环境的影响较小。养牛场广泛分布在陡峭的山坡上，但不需要种植改良的牧草，因此它可能是第二种最影响水质的土地用途，因为它直接通往溪流/河流(例如，Conroy et al. 2016)。因此，水质保护应以核心区的蔬菜作物、养牛场和整个集水区的已造林地区为目标。然而，需要注意的是，养牛是一种生存和商业活动，因此将其纳入PES计划需要考虑其对当地生计策略的影响(Plumb et al. 2012)。
小而有利可图的咖啡地往往位于偏远和难以到达的地区，海拔低于其他用途的土地。Wünscher et al.(2011)则认为一年四季可达性高、路况好、运输成本低的作物收益较高。利用可达性等因素作为土地价值和机会成本的代理的研究表明了同样的关系(例如，Jacoby 2000, Naidoo和Adamowicz 2006, Börner和Wunder 2008)。这些论点在一种土地使用中可能是正确的，但在多种土地使用的土地价值差异中就不那么适用了。无论如何，咖啡是最高价值的作物，通常生长在保护区缓冲区的偏远地区，这将很难在PES计划中监测。所有这些都表明，咖啡最好以一种不同于其他土地用途(如树荫咖啡)的方式管理，同时仍然提供生态系统服务。如果将咖啡排除在合同之外，总机会成本将降至最初估计的四分之一以下。因此，理想的PES方案应该更好地针对高环境影响、中低回报的土地使用，并提供足够的奖励来改变或停止它们。
水服务被认为可以提供从上游供应商到下游受益人的定向效益(Fisher等，2009年)。然而，服务的大多数提供者居住在整个集水区(不一定在他们的地块)，使他们也成为服务的受益者;这在文献中很少被提及。这种角色的二元性对PES方案中的合同具有潜在的重要性，需要进一步研究，因为它可以影响提供商签订合同的意愿。识别和定位具有双重角色的土地所有者可能是PES方案的一个良好起点。这样的目标可以节省时间，有助于环境意识工作的个性化，而且，如果管理得当，可能是确保该计划获得接受的关键。确保未使用土地的挑战和大多数土地所有者的双重角色，强调了一种完全留出土地的方案的必要性，因为管理和监测土地(非)使用的挑战。
只要提供生态系统服务的机会成本存在很大的异质性，服务的买家和供应商之间的隐藏信息将是一个问题。如果计划支付只补偿土地所有者的机会成本，社会将会受益更多。有几种针对或区别对待PES方案合同的方法，如空间定位(Wendland等人2010年，Wònscher等人2008年)，基于成本效益比的成本效益定位(Chen等人2010年)，针对特定群体，如穷人(Gauvin等人2010年，Kaczan等人2013年)，保护目标(Schroter等人2014年)，以及最近的采购PES拍卖(Ferraro 2008年)。这些选择都可以在研究现场使用，以考虑机会成本异质性和指导方案设计。
结论
在财政资源往往有限的情况下，确定土地所有者的机会成本是确定公平和有针对性的支付方案(如PES)的关键。然而，机会成本的估计是复杂的，关于不同的估计方法、它们的稳健性以及解释它们分布的因素仍存在很大争议。我们比较了流量和租金方法的机会成本估计，发现他们是广泛的可比性和一致的。流程方法有助于理解机会成本的异质性，这是为支付分配和设计一个可行的PES方案所需要的。租金方法有助于处理流量估计的波动性，提供单位面积值，在资源有限的情况下很有用。
我们发现，在以复杂的土地使用模式和不同机会成本为特征的环境中，统一支付可能会导致低参与率，因此需要差别支付。在我们的案例中，这意味着根据一系列因素区分支付给供应商是PES方案设计的关键。这些因素包括上游和下游地块、核心和缓冲区之间的空间异质性，土地与水源之间的距离，以及机会成本如何因土地使用差异(例如，环境影响)和土地所有者特征(例如，既是提供者又是受益者的双重土地所有者)而变化。研究结果表明，针对低机会成本和高影响的双重土地所有者，并通过特定的治理结构确保未利用土地的保护，是研究地点可行方案的关键。
致谢
由英国利兹大学全额资助的国际研究奖学金资助。这项工作是在拉丁美洲和加勒比环境经济学家项目(LACEEP)的资助下进行的。我们感谢AESMO (Asociaci Ecol o - gica San Marcos de Ocotepeque)和当地研究助理的支持，以及研究现场所有居民和农民的宝贵参与。
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