赵领娣,赵志博,李莎莎
(中国海洋大学 经济学院,山东 青岛 266100)
水环境是雄安新区构建水城共融、蓝绿交织、清新明亮的生态城市的重要基础[1]。白洋淀作为雄安新区(以下简称新区)规划的核心区域,是新区蓝绿空间的重要组成部分,是新区绿色发展的源泉与动力,白洋淀生态环境的治理和保护对新区的生态建设极端重要。然而,白洋淀淀内的水环境状况不容乐观。2016—2018年《保定市水环境质量状况月报》显示,白洋淀淀内枣林庄、王家寨、端村的监测点位水质长期保持在Ⅳ类与Ⅴ类,不符合水功能区划标准;圈头、采蒲台,南刘庄的监测点位水质除2018年5月—12月无测得数据外,其余时间均保持在Ⅴ类与劣Ⅴ类,也不符合水功能区划标准。过量的污染物主要包括化学需氧量COD、总磷和高锰酸盐指数,主要来自流域上下游及周边的企业污染、农业面源污染、城镇生活污染等[2]。这种严峻的水环境污染极大地影响着新区绿色生态城市的建设发展,成为创造“一淀、三带、九片、多廊”生态格局的极大阻碍。
自新区成立以来,政府根据《河北雄安新区规划纲要》,对淀边村、淀中村排污企业进行大力整治,经关停取缔、停产整改、搬迁等措施,工业污染源治理已取得了重大成效①源于中国雄安官网《严控外源整治内源白洋淀污染源整治显成效——白洋淀生态环境治理和修复情况报告(上)》:http://www.xiongan.gov.cn/2019-01/07/c_1210032307.htm。。由于农业面源污染具有碎片化、不易监测、不确定性及复杂性等特点,淀内农业面源污染问题仍较严峻[3]87。根据《白洋淀生态环境治理和保护规划(2018—2035年)》,白洋淀淀区部分纯水村在未来几年将分批有序实施外迁,这将有助于减少农业面源污染,但也还会保留下一些有历史文化价值、水乡特色的村庄,农业面源污染的治理仍极为必要。国务院关于《河北雄安新区总体规划(2018—2035年)》的批复中也再一次强调要有效治理农村面源污染、确保水质达标、打造优美自然生态环境②源于中华人民共和国中央人民政府网站 《国务院关于河北雄安新区总体规划 (2018—2035年)的批复》:http://www.gov.cn/zhengce/content/2019-01/02/content_5354222.htm。。因此,为使白洋淀水质达标、生态治理与修复全面完成,同时遵循“以淀兴城”的理念、发挥白洋淀生态治理与保护对新区生态建设的推动作用,更快实现天蓝、地绿、水清美丽新区的建设,白洋淀的农业面源污染治理成为紧要且艰巨的任务,研究白洋淀农业面源污染的治理成为关键而有价值的重要议题。
农业面源污染是指农业生产活动中的氮、磷、农药等有机无机污染物质,通过地下渗漏、农田排水或地表径流的方式进入接收水体所造成的环境污染,主要包括农药和化肥污染、禽畜粪便污染和生活垃圾污染等[4-6]。白洋淀水域的农业面源污染主要表现为农户在种植稻田中过度使用的农药化肥污染以及农村生活污水污染[3]90。农业面源污染已被认为是水质退化的主要原因之一,作为控制和管理水环境污染的关键得到了学术界的广泛关注[7-8]。
国内外农业面源污染研究主要体现在以下五个方面:(1)关于农业面源污染的经济影响研究。Alamdarlo等[9]利用空间距离函数探讨农业面源污染在时间和空间方面的经济影响;Zhang等[10]利用省级面板数据,研究中国的EKC,发现农业面源污染与收入的关系呈“倒U形”。(2)关于农业面源污染的影响因素研究。夏秋等[11]认为,农户兼业的挤出效应会增加农业面源污染,收入效应会减少农业面源污染;Lu等[12]认为,江苏省的土地使用权转让有利于降低农业面源污染,而劳动力资源变化使劳动力供应减少,增加了农业面源污染;杜雯翠等[13]研究了农业市场化、农业现代化对农业污染的直接效应、间接效应以及中介效应。(3)关于农业面源污染的空间格局分布研究。鲁庆尧等[14]构建了空间计量经济模型,对省域农业面源污染的空间相关性进行了研究;Jiang等[15]结合遥感技术得到了九龙江口的网格景观对比度指数,研究该地的面源污染空间分布。(4)关于农业面源污染的治理政策研究。金书泰等[16]、杨林章等[17]、张维理等[18]均对结合研究主体的实际情况对农业面源治理与防控提出了对策建议。更进一步,Hansen等[19]、顾和军等[20]、Chen等[21]认为,严格的环境税、污染税征收机制有利于农业面源污染治理;于伟咏等[22]、叶初升等[23]认为,农资补贴不利于农业面源污染治理与改善;而Eva等[24]则认为,与集体或者随机罚款相比,税收补贴则更为有效。(5)关于农业面源污染的主体行为研究。张蔚文等[25]构建了污染制造者之间的博弈模型,陈红等[26]、Li[27]构建了地方政府之间的博弈模型,详细研究主体的行为策略。然而,杨丽霞[28]则站在政府监督与农户环保行为的角度展开双方主体的博弈分析,寻找演化主体的最优策略。
综上所述,已有研究为新区白洋淀农业面源污染治理提供了有益的启发,但由于新区设立时间较短,关于新区白洋淀农业面源污染治理的研究文献较少,应用演化博弈理论对新区白洋淀农业面源污染治理进行研究的文献更少,无法为白洋淀农业面源污染治理提供针对性的指导。同时,已有的博弈研究中,对政府环保政策执行力度以及公众关于农业面源污染治理的参与度关注不足,忽略了两者对主体决策的影响,分析具有一定的局限性。基于此,本文在已有研究的基础上进行了以下拓展:首先,基于演化博弈理论对雄安新区白洋淀农业面源污染治理中新区政府、农户的行为策略及影响因素进行定量探究,为白洋淀农业面源污染治理提供更具针对性的实践指导;其次,创新性地将政府环保政策执行力度、公众农业面源污染治理参与度作为影响主体决策的重要因素纳入白洋淀农业面源污染治理演化博弈分析框架,以消除研究的局限性,得到更为全面客观的研究结果,从而为促进白洋淀农业面源污染治理提供更具现实性的建议。
农户作为白洋淀农业生产活动的主要主体是白洋淀农业面源污染的制造者,在农业面源污染治理中,通常最大限度地寻求自身利益的最大化[29]。新区政府负责中央环境保护政策的具体实施,规制农户的污染行为,是农业面源污染治理的执行者。新区政府不只注重新区经济高质量发展,更加注重为民谋福利,得到群众的信任与拥护。目前由于新区环境治理的紧迫性,新区政府主要以生态环境改善为目标,寻求社会福利最大化。农户对新区政府的策略做出反应,新区政府又要根据农户的行为调整相关策略,两者之间的互动博弈是农业面源污染治理分析中的关键。公众是农户农业面源污染的监督者[30],随着环保意识的增强,公众追求绿色健康的生活环境,对农户的行为进行积极监督,检举揭发农户的污染行为,这在一定程度上可以弥补政府监督治理的不足,更快促进农业面源污染治理的实现。因此,将公众纳入新区政府与农户的演化博弈分析框架,更加符合经济实际,有利于提高模型的解释度和分析力。
假设1.新区政府和农户是博弈参与主体,且双方都是有限理性和有限信息的。新区政府根据自身对白洋淀农业面源污染的了解程度以及自身所掌握的信息做出使得社会福利最大化的决定。新区政府有两种策略选择,实施补贴或者实施惩罚。农户主体根据自身对农业面源污染治理政策的认知能力以及农户自身所掌握的信息做出使得自身利益最大化的决定。农户有两种策略选择,积极减污或者被动减污。
假设2.新区政府严格执行《河北雄安新区总体规划(2018—2035年)》,贯彻新区绿色发展理念,保证新区高质量发展,寻求新区社会福利最大化。新区政府在治理白洋淀农业面源污染的过程中,有利于水环境的改善,即社会福利增加。新区政府可根据土壤农药残留量、单位农作物播种面积内农药化肥使用量是否合格来选择有利于新区社会福利最大化的最优策略。新区政府对农业面源污染的治理有利于新区践行绿色发展理念,打造绿色生态宜居新城,促进经济转型,带来经济质量增长的正效应。但由于控制农药化肥的使用量会影响农户的农产品总量,增加农产品成本,间接对经济高质量增长产生负效应。
假设3.新区农户对政府策略做出反应,新区政府通过控制农药化肥使用量来促进白洋淀水环境改善,农户为避免农产品产量降低,一方面会选择较为高效清洁的农药化肥来替代传统的农药化肥,增加农药化肥支出;另一方面会加大土壤等促进农户生产条件改善的资金投入,进而造成农产品成本增加,带来一定的经济损失。农户通过权衡取舍后,在保证农产品产量的前提下,可能为避免过多的资金投入而接受使用传统农药化肥的惩罚,进行被动减污。
假设新区政府对中央环保政策的执行强度为I,由于在中国目前的政策执行过程中,受政策执行主体、政府组织机构以及客观制度环境的影响,完美的政府政策执行强度难以实现,所以0<I<1。理想的完美政策执行力度条件下政府治理成本为C0;实际治理成本为IC0;δ1、δ2分别表示政府政绩考核中经济效益指标与环境效益指标的权重系数,0<δ1,δ2<1。新区政府主要根据土壤农药残留量、单位农作物播种面积内农药化肥使用量判断农户的生产行为是否达标[31],从而决定对农户实施补贴或者实施惩罚。
农户的行为选择包括积极响应环保号召的绿色生产(积极减污)与投机取巧下的原方式生产(被动减污)。当农户积极减少农药化肥使用量时,为避免农产品产量降低,农户会选择高效清洁的农药化肥或改善农户生产条件,进而发生一定的减污成本C1;由此带来的经济效益损失为B1,具体指由于农产品生产成本的提升而导致的经济利润减少,因此B1≥C1;水环境的改善为E1即社会福利的增加,由白洋淀周边的居民、农户及政府享有;实现水质达标后农户可以得到的新区政府补贴为S,为实现对农户的最大激励,设定S≥B1≥C1。当农户被动减污时,被新区政府发现的概率为P(P=nI),n表示新区政府各监管部门之间的协调配合程度(0<n<1),发现时受到严格的资金惩罚为Q;同时,被动减污得到的经济效益为B2,具体指由于农户减少了必要的减污支出,与那些积极减污的农户生产的农产品相比,产品可能因为成本优势获得较高的经济利润。为实现对农户的积极减污的最大激励,设定Q≥B2;产生的水环境污染为E2,代表社会福利降低。
随着环保意识的提升,公众对环境质量的要求逐渐提高且白洋淀水质的改善与公众的生活息息相关,因此公众会自觉地监督并检举农户使用农药化肥的情况,所以本文不设置公众监督奖励。具体而言,可通过日常观察农户行为、白洋淀农业面源污染的改善情况来进行监督。本文设定公众参与农业面源污染治理的程度(即对农户实施的监督)为L,0≤L≤1。在公众参与监督下,农户被动减污的行为更容易被发现,被发现的可能性为P1-L[32]。此外,本文假定公众参与农业面源污染治理过程中所产生的监督成本由公众承担。
根据上述变量假设,所能建立的博弈收益矩阵如表1所示。
表1 政府与农户之间的收益矩阵
假设新区政府实施补贴政策的概率为x;实施惩罚政策的概率为1-x;农户实施积极减污行为的概率为y;实施被动减污行为的概率为1-y。根据新区政府与农户两个主体之间的收益矩阵,可以得到两者的期望收益函数。
补贴时新区政府的期望收益为
惩罚时新区政府的期望收益为
新区政府关于两者选择的平均收益为
农户积极减污的期望收益为
农户被动减污的期望收益为
农户关于两者选择的平均收益为
农户积极减污的复制动态方程[33]为
同时可以得到新区政府与农户的复制动态系统为
根据Friedman[34]的研究,可以通过分析系统的雅可比矩阵的局部渐进稳定性来判定以上五个可能的演化均衡解的稳定性。具体而言,首先计算雅可比矩阵的行列式(det J)和迹(tr J),如果某个平衡点满足det J>0且tr J<0,则该平衡点为复制动态方程的渐进稳定点,即演化稳定策略(ESS)。
新区政府与农户复制动态系统的雅可比矩阵为
则雅可比矩阵的行列式为
雅可比矩阵的迹为
将每个平衡点代入雅可比矩阵的行列式与迹,结果如表2所示。
由于平衡点(x*,y*)的迹为0,(1,1)的迹大于0,所以这两个点一定不会是渐进稳定均衡点,下面只讨论平衡点(0,0)、(0,1)与(1,0)的稳定性。
1.对于平衡点(0,0),分两种情况讨论
当 M2-M1>0 时,det J<0,此时该点不是渐进稳定点。
当 M2-M1<0 时,满足 det J>0 且 tr J<0,该点是唯一渐进稳定点,(实施惩罚,被动减污)是演化稳定策略,新区政府倾向于实施惩罚政策,农户倾向于被动减污。出现这种结果的原因是:由于C1+B1+B2代表一个农户被动减污不被发现情况下的总收益;(nI)1-LQ代表农户被动减污被发现情况下的经济损失,当C1+B1+B2>0(nI)1-LQ时,农户被动减少污染的净收益为正;作为一个寻求自身效益最大化的经济人,必然选择被动减污的行为策略;农户的被动减污行为为新区政府实施惩罚提供了激励,新区政府为追求优美自然生态环境,必然加强环保政策执行力度,提高惩罚金额,依法对农户的被动减污行为进行惩罚,强制农户积极减污,最终实现土壤农药残留量、化肥农药使用量达标。所以演化策略最终趋于均衡(实施惩罚,被动减污),就农户最后的稳定策略而言,这并不是实际上所期望的理想情形。
表2 雅可比矩阵行列式和迹
2.对于平衡点(0,1),分两种情况讨论
当 M2-M1<0 时,det J<0,此时该点不是渐进稳定点。
当M2-M1>0时,满足det J>0且tr J<0,此时该点为唯一渐进稳定点,(实施惩罚,积极减污)是演化稳定策略,新区政府倾向于实施惩罚,农户倾向于积极减污。出现这种结果的原因是:由于M2=(nI)1-LQ>M1=C1+B1+B2,农户被动减污被发现所承担的经济损失大于不被发现所能获得的总收益,农户被动减污的净收益为负,仍选择被动减污策略是不理性的,农户会选择积极减污。尽管农户趋向于采用环境友好型技术积极减污,土壤农药残留量以及单位播种面积内农药化肥使用量均会减少,但实际可能存在并没有减少至政府要求的达标标准的情况。以追求社会福利最大化为最终目标的新区政府,为进一步督促农户积极减污、尽快实现农药化肥使用量以及土壤农药残留量完全达标,仍然选择实施惩罚。演化策略最终趋向于(实施惩罚,积极减污),农户最后的稳定状态正是实际所期望的理想情形。
3.对于平衡点(1,0),分两种情况讨论
当 M3-M1>0 时,det J>0,tr J>0,此时该点不是渐进稳定点。
当 M3-M1<0 时,det J<0,此时该点不是渐进稳定点。
经过分析,得到了新区政府与农户在农业面源污染治理的博弈过程中可能会实现的两种渐进稳定状态:(实施惩罚,被动减污)与(实施惩罚,积极减污)。
由稳定性分析可知,系统可能会实现两种渐进稳定状态,(实施惩罚,被动减污)是不良稳定情形,(实施惩罚,积极减污)是理想稳定情形,政府环保政策执行力度、公众农业面源污染治理参与度、政府惩罚金额以及农户减污成本等参数决定着系统最终实现的稳定均衡状态。为详细探究各变量参数对演化过程以及演化结果的影响,用MATLAB R2016b软件进行仿真分析,为实现博弈的理想稳定状态提供依据,以加快实现水质达标,建设天蓝、地绿、水清美丽新区。
根据前文损益变量选取与设定部分以及表2可知,在仿真模拟时若要达到农户积极减污的理想效果,必须满足S≥M1,M2≥B2。由于(nI)1-L较小,所以Q的取值要足够大,即Q≥B2。本文假定农户积极减污获得的经济效益损失与被动减污获得的经济效益相等,令固定变量B1=B2=2,政府各部门间的协调合作程度为平均水平,即n=0.5,政府对积极减污的农户补贴为S=6,系统演化的初始点定为(0.5,0.5),对应的各个参数的初始值设定为:L=0.5,Q=10,C1=2,I=0.5。
1.考虑新区政府环保政策执行力度的影响
新区政府对白洋淀农业面源污染治理的环保政策执行力度,代表了新区践行绿色发展理念的决心,对白洋淀水环境改善发挥了重要作用。根据前文稳定性分析可知,新区政府环保政策执行力度越大,对农户积极减污有正向促进作用,因此本文分别选取不同的环保政策力度即I=0.3,I=0.8,I=0.9,以此寻求新区政府与农户的演化路径及演化结果。
由图1所示,不同的新区政府政策执行力度对新区政府的策略演化没有产生实质性影响,x→0。但农户的行为策略却因此发生了明显改变,当新区政府对白洋淀农业面源污染治理的环保政策执行力度较低时,农户最终选择被动减污行为,y→0,如图1a所示。当新区政府环保政策执行力度较高时,农户向积极减污收敛,y→1,如图1b、图1c所示。对比发现,新区政府的环境保护政策执行力度越大(0.8~0.9),农户就越快地实现积极减污。图1c中农户收敛至积极减污的时间约为图1b中所需时间的1/2。说明在当前新区白洋淀农业面源污染治理问题复杂严峻的情况下,政府采用惩罚政策对超标污染的农户进行严抓整治,加强环保政策执行力度,更有利于尽快促进农户的积极减污、实现水质达标。
2.考虑新区政府惩罚金额的影响
当新区政府发现农户所使用的农药化肥使用量未达标时,政府将通过惩罚金额来约束农户的行为,力求控制白洋淀农业面源污染,使得水环境得到改善,增加社会福利。通过前文稳定性分析可知,新区政府惩罚金额增加,有利于农户向积极减污的演化发展。因此,本文分别选取不同的新区政府惩罚金额即Q=9,Q=12,Q=14,模拟不同惩罚金额下新区政府与农户的演化路径及演化结果。
由图2所示,不同的惩罚金额对新区政府的策略演化没有产生实质性影响,x→0。但农户的行为决策却因此发生了显著变化。当新区政府的惩罚金额较低时,农户不必承担因被动减污而造成的较高利益损失,因此愿意实施被动减污行为,y→0,如图2a所示。当惩罚金额提高时,农户的行为趋势较图2a发生了改变。随着时间推移,行为表现出不确定性,选择两个行为的概率均为0.5,如图2b所示。当惩罚金额再度提高时,理性的农户不再铤而走险,最终向积极减污行为收敛,y→1,如图2c所示。说明新区政府实施惩罚政策时,提高惩罚金额、加大惩治力度,将有助于农户更快地实现积极减污,确保水质早日达标。
3.考虑公众农业面源污染治理参与度的影响
随着环保意识的提升,公众对环境质量的要求逐渐提高,且白洋淀水环境的改善有助于公众追求绿色健康、生态宜居的生活环境。因此公众愿意自发地参与白洋淀农业面源污染治理过程中。公众对农户污染行为的监督与揭发可以弥补政府监管不严等行为,这有利于新区政府积极践行新区绿色发展理念。公众农业面源污染治理参与度的提升有助于正向激励农户行为向积极减污收敛。因此,本文分别选取不同的公众农业面源污染治理参与度即L=0.3,L=0.7,L=0.8,模拟新区政府与农户的演化路径及演化结果。
由图3所示,不同的公众农业面源污染治理参与度对新区政府的策略演化没有产生实质性影响,x→0。但农户的行为策略却因此发生了明显改变,较低的公众农业面源污染治理参与度促使农户向被动减污行为收敛,y→0,如图3a所示。而较高的公众农业面源污染治理参与度使农户最终趋向于积极减污,y→1,如图3b、图3c所示。同时对比发现,公众农业面源污染治理参与度越高(0.7~0.8),越有利于农户更快实现积极减污。图3c中农户收敛至积极减污的时间约为图3b中所需时间的2/5,说明在新区政府对农户严抓惩罚、大力整治的情况下,公众农业面源污染治理参与度的提高,以及对农户行为监督的加强,是更快促进新区白洋淀农业面源污染治理、实现水质达标的有效途径。
4.考虑农户减污成本的影响
农户减污成本涉及多个方面,例如为避免农产品产量减少而选择高效清洁的农药化肥或改善农户生产条件而产生的资金成本。减污成本的大小是影响农户策略选择的核心因素,也是控制白洋淀农业面源污染治理效果的关键。由稳定性分析可知,农户减污成本越低,对农户收敛至积极减污越有正向激励作用。因此本文选取不同的农业减污成本取值即C1=0.5,C1=2,C1=3,模拟新区政府与农户的演化路径及演化结果。
由图4显示,不同的减污成本对新区政府的策略演化没有产生实质性影响,x→0。但农户的行为决策却因此发生了显著变化。当农户减污成本较低时,农户更愿意积极主动地减少污染,以避免被动减污被发现所受到的惩罚,y→1,如图4a所示。当减污成本增加时,农户更愿意冒险进行被动减污,如图4b、图4c所示。而减污成本越高,农户收敛至被动减污的速度就越快,图4c中农户收敛至被动减污的时间仅为图4b中所需时间的3/5。说明在新区政府实施惩罚的情况下,进一步降低农户的减污成本,将有助于更快促进农户积极减污、实现水质达标,恢复白洋淀“华北之肾”功能。
在已有研究的基础上,本文基于公众参与下的演化博弈模型为白洋淀农业面源污染治理提供了一种更加合理化的定量分析。在新区政府惩罚金额、农户减污成本的基础上创新性地将政府环保政策执行力度、公众农业面源污染治理参与度两个因素纳入博弈模型,分析博弈主体的行为策略及其影响因素,进一步仿真模拟变量变动对主体演化路径的具体影响。研究表明,新区政府实施惩罚、农户积极减污是博弈双方可以实现的理想稳态。新区政府环保政策执行力度的增加,有助于农户向积极减污的演化发展,且当环保政策执行力度由0.8变成0.9时,农户收敛至积极减污的时间减少至1/2。公众农业面源污染治理参与度的提升有助于正向激励农户行为向积极减污收敛。同时对比发现,公众农业面源污染治理参与度越高(0.7~0.8),越有利于农户更快实现积极减污,且农户收敛至积极减污的时间约减少至2/5。本文进一步地仿真模拟变量变动对主体的行为策略与演化轨迹的影响,发现提高新区政府惩罚金额(12~14)可加快农户收敛至积极减污的速度,农户减污成本的增加(0.5~3)可加快农户向被动减污的行为收敛的速度。据此,本文提出加快新区白洋淀农业面源污染治理的相关政策建议:
第一,重点加强新区政府对农户农药化肥使用的监管力度。新区政府成立监管部门,完善农药监管机制,对重点区域、重点门店实施专人负责的管理模式,建立和落实农药监管责任制;同时,在新区环保政策执行过程中,应通过实地调查设置合理的化肥农药使用量标准,适时监测农户的化肥农药投入量、土壤农药残留量,将监视结果公示,对超标污染的农户设置严厉的惩罚金额,强制其整改、达标。
第二,高度重视农户减污成本对白洋淀农业面源污染治理政策的响应意愿。首先,从新区政府对农户的知识培训着手丰富农户的文化积累,可通过培训讲座、田间现场讲解等方式,向农户介绍可根据天气等因素确定农作物打药施肥最优频次、剂量、浓度,科学合理引导农户清洁生产、合理用药,减少农户农药化肥的使用成本;其次,新区政府应采取竞价招标的方式筛选出既满足环保要求且价格具有市场竞争力的农药化肥企业清单并引导农户购买,帮助农民节约时间成本和资金成本。
第三,积极建立公众参与农业面源污染治理的管理机制。目前,公众的环保意识逐渐增强,愿意自觉地参与到农业面源污染治理过程中。然而新区政府应完善公众监督及处理反馈机制,切实保护举报人的合法权益,设定农业面源污染举报奖励基金,鼓励更多的人参与到农业面源污染治理过程中,促使农民更加主动地发挥积极减污的作用。
本文仅针对农业面源污染主要来源中的化肥农药使用进行了分析,并未考虑农户生活污水、水产养殖、禽畜粪便等,结合这些方面,对农业面源污染治理展开更全面系统的研究将是下一步的研究方向。