基于演化博弈的农户节水集体行动参与策略分析——以“一提一补”水价改革模式为例

甄 鸣 涛

(河北农业大学 商学院，河北 保定 071001)

随着社会经济的发展，水资源短缺已成为我国可持续发展的主要瓶颈,“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”成为新时期水利工作方针。作为用水大户，农业是主要压力来源，也是节水潜力所在[1]。农业节水主要取决于农户的生产行为，宏观上则取决于农户节水集体行动的一致性。通过推进农业水价综合改革，解决农民节水主动参与性差、节水低效问题，纠偏农民短期图利行为与政府长期保障水安全战略目标之间的错位，对于实现农业节水、保护生态环境和区域经济良性发展具有重要的现实意义。

1 研究综述

水资源是农业生产中基础性要素，水资源可持续利用是实现农业安全目标的基础条件[2,3]。从农业水资源利用管理与现状的适应性上存在两个现象。一方面，农业用水利用效率低与水资源严重短缺的形势不相适应[4]。从农业水资源短缺影响因素及原因的研究看，水资源质与量、灌溉定额、产业比较效益、城镇化进程以及农业水价等因素都对农业用水量产生影响[5,6]。长期的低水价政策在减轻农民负担的同时，也造成了农民商品水意识弱、用水方式粗放，灌溉的单位用水量偏高、农业用水利用率不高，另外，农业用水量与作物种类密切相关，种植结构也是影响地下水开采量的主要因素之一[7,8]。

另一方面，一些缺水地区在推进节水灌溉上取得较好效果，反映出农户用水行为具有一定的主动适应性[9]。首先，从政策对农户节水影响的研究看，追求利润的农户用水行为受水价高低、补贴水平、可交易性等不同层面制度安排的影响[10]，较高的农业水价虽然会控制农业用水量，但是也会影响农业生产效益及意愿，威胁粮食安全[11]，不同农户的水费承受能力不同，提高农业水价的同时应通过补贴等方式减轻农民压力，必须建立精准补贴的技术经济手段、计算方法程序、资金监管及信息公开制度[12]。其次，从节水集体行动组织运行的研究看，不能仅靠单纯的价格机制来控制农业用水，用水户协会在制度运作层面对农户节水集体行动影响关键[13,14]，通过用水户协会改善水利工程，提高水资源利用率和水利工程的运行效率[15,16]，用水户协会对农户私人信息和政府政策更加了解，能够有效地避免信息不对称造成的分配不合理，提高服务水平，有助于节水政策的实施和监督管理[17]，但近些年用水户协会数量快速增长的同时，也伴随大量的低效和流于形式[18,19]。

我国的水资源短缺不仅是资源短缺，更是制度短缺，在推进现代农业的过程中应加强水资源的管理，既要保障粮食安全，也要保障农民利益，还要促进农业节水[20]，但农业用水总量受限条件下必然造成用水主体之间冲突加剧。为此，需要围绕农户节水行动策略这一核心问题，探究农户节水策略选择的影响因素、优先次序、演化机制、阶段行为特征等，通过激励相容的机制设计有效控制和减少农业用水量。

2 案例背景与模型构建

华北平原是我国的粮食主产区，为了确保粮食安全，保证农业稳产，农民生活稳定，前些年农业灌溉上大量超采地下水，造成区域性地下水位下降严重，导致了大量机井不能使用，用水成本急剧攀升[21]。面对紧迫的农业用水压力，2005年8月衡水市桃城区实施了“提补水价”节水方案，先后在八十多个行政村进行过试验，在缓解超采地下水问题上取得了一定成效。为进一步促进农业节约用水，推进深化农业水价综合改革，2015年10月，在前期实践的基础上，河北省印发《农业水价改革及奖补办法》，明确了“一提一补”、“超用加价”农业水价改革模式及奖补办法，建立起农业水价精准补贴和节奖超罚制度。

“一提一补”节水模式可概括为“提价+补贴”，“提”就是将农业灌溉用水的单位收费提高，以充分发挥价格杠杆的经济调节作用，在现行水价基础上，农业灌溉用水每立方米用水量加收0.2元；“补”即以行政村为单元，对实行“一提一补”农业水价改革的行政村，政府给予每立方米农业灌溉用水量补贴0.1元。在组织实施上，遵循分水到户、分水到地思路，按照“一井一表、一户一卡”要求，安装计量设施，以量计收水费，实现“先缴费、后浇地”。在机构运行上，县农民用水户协会委托金融机构建立水费收缴管理系统，设立水费专户，实行分村记账，发放自动刷卡取水的水电费存储卡，村农民用水户协会负责农业水费收缴，将其上缴县农民用水户协会，并将各户的用水量报乡、县农民用水户协会，经财政、水利部门审定后，将农业水价改革补贴资金拨入县农民用水户协会水费专户。在奖补资金使用上，一部分奖补资金作为灌溉工程维修养护补贴、灌溉用水计量设施补贴、农民用水户协会节水奖励、农业水价改革培训、管理、宣传费等；一部分作为精准补贴资金由县农民用水户协会核算到每一个用水户，按承包地面积平均补贴给农户，每年于夏收、秋收后分两次按耕地面积平均返还到每个用水户的水电费存储卡(如图1所示)。

图1 “一提一补”农业水价改革模式示意图Fig.1 Schematic map of agricultural water price reform model of “increase price and allocate subsidy”

本文基于衡水市桃城区邓庄村农户调研数据，根据一提一补农业水价改革模式以行政村为实施单位现状，以农户为分析单元，建立农户节水种植的利润函数。农户从事农业生产更多地表现出经济理性，目标是个体行动利润的最大化，结合用水成本影响，从事农业生产的农户节水种植的利润函数关系式为：

Ni=f(Mi，Vi，Wi)，i=1、2、3、…n

式中：N为农户种植利润；M为农户种粮利润；V为农户种菜利润；W为农户获得的节水补贴；i为农户序数。

假设甲与乙两户的耕地面积一致，甲户是第18户，乙户是149户，在现有提补方案下，农户节水补贴占比只受农户的耕地面积直接影响，农户采用农业节水的方式、节水行动参与的时间点、种植结构调整的时间点、各户用水量等会对农户个体利润产生影响，但不会对各户节水补贴占比产生直接影响。

3 提补方案下种粮农户节水参与行动演化分析

3.1 种粮农户个体参与节水的策略选择

用水户协会与农户灌溉用水行为的福利存在相互依赖情况下，参与双方的选择如表1所示，其利益矩阵有两个策略组合存在纳什均衡，(无补贴，不节水)和(有补贴，节水)。在外部条件不变的前提下，没有一方改变其策略时，另一方也不会改变策略。在现实中，由于不同条件或者由于事物改变需要有一个学习过程，两种策略组合都存在。从竞争博弈的角度讲，即从参与者个人利益角度讲，个人的利益在现有外部条件不变，对方参与者选择不变情况下实现了收益最大；而从合作博弈的角度讲，即从博弈参与者整体角度讲，不但博弈参与各方在对方不改变策略情况下实现了收益最大，而且博弈参与者整体的集团利益也同时实现了最大。因此表1中的策略组合(有补贴，节水)在现有条件下是博弈的“核”，也是最有利于各方和整体的最优状态。因此，“一提一补”节水模式有利于农户采用节水措施，实现农户降成本增收入和政府节水的政策目标(表2)。

表1 农户节水策略收益矩阵Tab.1 Income matrix of Farmer's water-saving strategy

3.2 种粮农户节水收益的集体影响与个体行为演化

根据表2中甲乙两户在1～6阶段的数据变动得出，用水集团内其他农户的行动，会使自己的福利受到影响，这反映了集团内成员的福利水平是相互依赖的博弈特点。结合表2和图2的展示，从1～2阶段的变化反映出，在所有成员未改变种植数量和灌溉方式情况下，集团外部行动会影响集团内所有成员的福利水平，外部财政补贴的投入，降低了所有成员的用水成本，提高了所有成员单位的福利水平；从2～3阶段的变化反映出，节水农户的行动会给未采取节水措施的农户带来用水实际成本增加的变动趋势，从3～4～5阶段的变化反映出，采取节水行动会增加福利(降低实际用水成本)，不采取节水措施并不能保持原有福利水平，受其他成员节水行动影响，自身的福利水平会降低，从5～6阶段的变化反映出，在农户全部种粮情况下，提补方案客观上促成了农户个体节水选择的集体行动，从而形成一个“节水竞赛”式个体行动选择向整体尺度上节水集体行动的演进过程。

表2 节水集体参与阶段性对种粮农户用水成本收益影响Tab.2 Impact of water-saving collective participation on the cost of water for grain farmers

注：1：无提补政策、全部农户种粮前提下无节水；2：有提补政策、全部农户种粮前提下无节水；3：有提补政策、全部农户种粮前提下10户节水；4：有提补政策、全部农户种粮前提下20户节水；5：有提补政策、全部农户种粮前提下100户节水；6：有提补政策、全部农户种粮前提下所有户节水。

图2 全部农户种粮前提下农户用水提补金额阶段变化Fig.2 Stage change of water supplement amount of farmers under the premise of all farmers growing grain

4 提补方案下农户种植结构调整与节水的行动演化分析

4.1 节水成本收益核算角度，种粮农户节水策略下的行动选择

在水资源安全受到威胁的情况下，政府对农业节水进行补贴。在技术条件改变后，针对是否调整种粮结构农户有两个选择：高耗水的粮食作物还是低耗水的粮食作物。在表3中，政府与农户存在在两个策略组合(补贴多、低耗水)和(补贴少、高耗水)是纳什均衡，这两个策略在现实的农业生产中都可以见到，除了农户收益增加，农户自身技术上、能力条件的方面的原因当然也有影响。高耗水粮食作物与低耗水粮食作物的灌溉定额有差别，因此节水粮食作物品种调整是农户获取政节水补贴的途径之一。即使在不实施提补制度的情况下，也会产生一定的节水效益。但因水费水平低，且灌溉成本在种植成本中所占比例低，再考虑到成本与收益的比较，农户很少仅仅为节水而改变种植结构，更多的是为市场销售收入改变种植结构。而提补方案实施后，种植低耗水粮食作物的农户灌溉成本如果能大幅度降低，节水收益足够弥补调整成本，就会促使他们改变种植结构，但前提条件是农户改种低耗水粮食作物的市场机会成本小于从政府节水补贴所获收益。

表3 节水补贴下农户粮食种植结构调整利益矩阵Tab.3 Farmers' food planting structure adjustment interest matrix under water-saving subsidy

4.2 综合收益核算角度，农户节水与种植结构调整策略的复合选择

随着地下水位越来越低，农户的用水费用增多，政府部门的节水补贴费用越来越高；并且农产品消费市场价格改变和农户技术学习速度加快，在农户种菜带来的收益远远大于“一提一补”节水补贴的收益情况下，一些农户开始转变种植结构，种植一些市场价值高的蔬菜、果品等，从而使农业节水面临新的困境。

在表4中，种粮农户与种菜农户的策略组合(节水，不节水)为纳什均衡：即种菜农户不节水，种粮农户节水，虽然对种粮农户个体收入水平没有很大影响，但从所有农户角度看，种粮农户一方面获得的收入不如种菜农户收入多，另外一方面，超采地下水带来种粮农户用水费用的增加，甚至节水补贴金额不能弥补其收入的降低，也就是说，出现多用水还多收入的情况。而从政府的角度看，通过补贴没有降低集体农业用水量，其节水目标没实现。在市场条件转变后，种粮农户与种菜农户的策略组合(节水，节水)是有条件的，能否弥市场的机会成本是关键？在不能弥补农户用水成本，工程、农艺、管理节水不能有效降低生产成本，同时外界条件变化产业结构调整引起农户预期收益改变情况下，农户会采取种植结构调整来实现收益增加。可以通过表5反映出来。

表4 用水户协会软约束下农户利益矩阵Tab.4 Farmers' interest matrix under the soft constraint of WUA

表5 补贴弥补机会成本要求下农户利益矩阵Tab.5 Farmer's interest matrix under subsidies to compensate for the opportunity cost requirement

在表5中，并未有一个政府与农户的策略组合实现纳什均衡。因为在市场环境改变后，农户在技术允许条件下，即使有经济补助，但如果不能弥补种粮农户转变种植结构的机会成本，会有更多的农户从种粮转为种菜，以求通过收入增加弥补参加节水项目带来的机会成本，实现追求更多的种植利润目标。

在表6中，种粮农户、种菜农户、用水户协会间并未有一个稳定的策略组合实现纳什均衡。农民从增加收入的角度考虑，旱作小麦和玉米的收入远远不如种蔬菜经济作物的增收快，由于节水补贴相对于种菜收入的增加额度较低，针对种粮和种菜之间由于生产结构差异带来的收入水平的差距，目前多数农户不愿意因为节水补贴，而不去调整种植蔬菜，即使采用节水设施种菜，也会导致用水量大大超过农业用水定额；政府如果多补贴不但财政的压力加大，而且种菜户用水会导致总量控制超过预期；用水户协会也必然在节水效率和种粮、种菜农户节水补贴公平上遇到难题。在外部市场条件变化后，原来的节水竞赛也变为抽水竞赛，用水越多获得的单位用水量补贴越多，虽然种菜农户个体用水总费用增多，但其综合收益相应更多，随着越来越多农户种菜导致村级农业用水总量增加。这可以通过图3，也可通过表7比较得出。

表6 用水户协会、种粮、种菜农户的三方利益矩阵Tab.6 Three-party interest matrix of water household association, grain planting and vegetable planting farmers

4.3 节水农户种植结构调整收益的集体行动影响与个体选择演化

在农户全部种粮且选择节水的情况下，农户若要进一步提高自身节水的收益，只有进一步提高节水强度，如采用节水品种、休耕、节水工程等，但面临的不确定性、增加的投入成本相应增加。而是否进一步增加节水投入要考量自身节水投入和产出之间的收益，还要关注其他农户行动带来的福利影响，或者是通过其他途径。根据表7中甲乙两户从6～10阶段的数据变动得出，除了关注节水的收益之外，农户也会关注农业生产种植结构调整后的收益，即市场销售收入扣除用水成本和种植成本后农户利润。从6～7～8阶段的变化反映出，节水种粮农户的种菜调整行动虽然会增加实际用水成本，但会实现其种植利润的大幅度提高，坚持种粮获得节水补贴与调整种植结构利润增加相比差距很大；从8～9～10阶段的变化反映出，农户调整种植结构后个体实际用水成本的增加会随种菜农户的增多而降低，因此，在节水的实际收益增加额与种菜的收益增加额之间的选择倾向十分明显，从而提补模式也将促使农户用水的个体选择从“节水竞赛”向“抽水竞赛”转变，从村级整体尺度上表现为对节水目标的偏离(如表7和图3所示)。

图3 全部农户节水前提下农户种植结构调整用水提补金额阶段变化Fig.3 Stage change of water consumption amount in farmer planting structure adjustment under the presupposition of water saving for all farmers

阶段农户户种植总收入/元户实际用电量/度户实际用水成本/元户用水总支出额/元户补贴额/元户电费提幅支出额/元户是否节水选择村节水总户数/户村总用电量/度6甲9736.22480263.78408.00144.2296.00否0103633乙9736.22480263.78408.00144.2296.00否01036337甲9746.06480254.94408.00153.0696.00否10109991乙9746.06480254.94408.00153.0696.00否101099918甲13843.84960656.16816.00159.84192.00是20114862乙9751.84480248.16408.00159.8496.00否201148629甲13921.12960578.88816.00237.12192.00是100170395乙9829.12480170.88408.00237.1296.00否10017039510甲13972.43960527.57816.00288.43192.00是全部207267乙13972.43960527.57816.00288.43192.00是全部207267

注：6：有提补政策、全部农户节水前提下所有农户种粮(有提补政策、全部农户种粮前提下所有户节水)；7：有提补政策、全部农户节水前提下10户种菜；8：有提补政策、全部农户节水前提下20户种菜；9：有提补政策、全部农户节水前提下100户种菜；10：有提补政策、全部农户节水前提下所有农户种菜。

5 结 语

农户种植利润是其节水行动选择的决定因素，制度安排是其参与节水集体行动的影响因素。“一提一补”节水机制的实施手段是“提价+补贴”，采取水费征收与补贴并举的方式，通过提高水费激励农民节水，通过水费补贴减轻农民压力，使农民更容易接受；提价是消极性的负激励约束，补贴是积极性的正激励，按耕地面积对农户节水补贴进行核算,如果农户灌溉用水(电)高于全村的每亩用水(电)平均值，所获节水收益则低于全村亩均分摊额度，即等于迂回方式的处罚，如果农户灌溉用水(电)低于全村的每亩用水(电)平均值，返还的节水补贴会则高于全村亩均分摊额度,即等于迂回方式的奖励，体现了激励相容理念，在一定条件下能实现成员利益冲突下的集体一致行动。

提补节水模式在实现节水整体目标上也存在一定的局限性，如需要集体行动成员在生产结构、方式等方面差异性较小，更为适合在种粮地区推广。而随经济发展环境的改善、外部市场条件冲击，如果高耗水作物种植能大幅提高收入水平，即使仍采用节水措施，农户用水行为将从“节水竞赛”异化为“抽水竞赛”，背离减少农业用水量的政策设计初衷。因此，要充分考虑提补节水模式发挥作用的阶段性，及时完善政策体系、创新机制设计，从水价逐步延伸到水权改革，加快建立农业水权制度，推进农业灌溉用水定额细化分解到村到户，并鼓励开展各层面水权水量交易，突破农户节水经济回报下降、节水动力弱化的制度瓶颈，同时要健全用水户协会的制度规则，加强相关政策的有效衔接，完善激励相容机制，实现农户用水与节水集体行动的公平性、一致性。