吳虹雨，毛德華，馮立攀

(1.湖南師范大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，長沙410081;2.天津理工大學(xué)管理學(xué)院，天津300384)

0 引言

為了應(yīng)對全球變暖的影響，低碳經(jīng)濟成為世界各國經(jīng)濟發(fā)展的轉(zhuǎn)型方向與共同發(fā)展戰(zhàn)略。已有研究表明，全球碳排放與人類活動特別是化石燃料燃燒和土地利用/覆蓋變化有著密切關(guān)系［1］。1850—1990年間土地利用變化導(dǎo)致的CO2排放大約為同期化石燃料燃燒導(dǎo)致CO2排放的一半［2］，因此，土地利用變化僅次于化石燃料燃燒成為全球大氣CO2含量增加的重要原因。城市作為人類活動的重要區(qū)域，不僅土地利用/覆蓋變化強烈，還是化石燃料燃燒集中的區(qū)域，全球CO2排放量80%以上來自于城市區(qū)域［3］。城市是區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的主體，擔負著低碳經(jīng)濟發(fā)展的領(lǐng)導(dǎo)者角色［4］。以城市土地作為主要研究對象，結(jié)合城市節(jié)能減排與土地利用，探究城市土地低碳利用的作用機制及其長期演化趨勢。

土地低碳利用是指實現(xiàn)土地利用的“低排放、高效率、高效益”。在城市土地利用過程中，政府、企業(yè)和消費者有著各自的利益追求和行為選擇，三者從自身利益出發(fā)，各自根據(jù)相應(yīng)行為主體的決策來采取自身策略，相互博弈，相互影響。對于企業(yè)而言，作為追求自身經(jīng)濟利益最大化的行為主體，企業(yè)的生產(chǎn)方式受政府政策導(dǎo)向以及消費者選擇態(tài)度的影響;對于消費者而言，政府政策引導(dǎo)以及企業(yè)生產(chǎn)對消費的決定作用，也會影響消費者的消費方式;同時，企業(yè)和消費者不同選擇帶來的不同社會福利，直接影響著政府收益。因此，如何引導(dǎo)企業(yè)逐步走向低碳生產(chǎn)，如何幫助消費者形成低碳的生活方式，是政府面臨的一項巨大挑戰(zhàn)［5-6］。

目前，國內(nèi)外學(xué)者對城市土地低碳利用進行了探索性研究。李國敏等［6］從低碳經(jīng)濟下城市土地利用存在的問題入手，探討了構(gòu)建城市低碳化土地利用模式及其實現(xiàn)途徑;王曉軍等［7］、王杰等［8］分別將低碳經(jīng)濟理念引入土地利用規(guī)劃和城市規(guī)劃當中，探索低碳經(jīng)濟理念在其中的具體應(yīng)用方式，在規(guī)劃制定的策略上提供新的依據(jù)。這些研究對中國城市土地低碳利用進行了定性分析，構(gòu)建了城市土地低碳利用概念模型并提出了可行性對策與建議，然而，對城市土地低碳利用中各利益主體的博弈行為缺乏定量化研究，對城市土地低碳利用中各利益主體的長期演化趨勢更是鮮有涉及。低碳經(jīng)濟領(lǐng)域中不同主體間博弈分析方法的運用驗證了博弈論在低碳利用中的可行性，如:黃幸婷等［9］、王京安等［10］、劉元［11］運用博弈論對政府和企業(yè)之間的博弈關(guān)系進行了模型分析;肖海燕等運用演化博弈理論對在政府參與下出行者出行方式選擇行為進行了分析［12］。這些研究多局限于建立兩方或者靜態(tài)博弈模型。鄭晶等［13］、劉元［14］把政府、企業(yè)和消費者三方主體都考慮到低碳經(jīng)濟發(fā)展博弈中，但依然是立足于兩兩博弈的方法，并沒有建立三方模型對三方利益主體進行統(tǒng)一研究。

基于此，本研究通過建立三方博弈模型，并運用演化博弈動態(tài)思想來探討政府、企業(yè)和消費者3個主體行為在城市土地低碳利用中的相互關(guān)系，對博弈模型進行深入研究，分析達到博弈均衡的條件和結(jié)果。

1 基本假設(shè)與模型構(gòu)建

1.1 基本假設(shè)和相關(guān)定義

城市土地低碳利用需要政府、企業(yè)、消費者及社會多方面的重視和參與。為了方便分析，假定模型中包括政府、企業(yè)和消費者3個利益主體，同時，假定3個利益主體都是理性“經(jīng)濟人”，即以自身利益最大化為目標。

對于政府而言，有兩種策略，即調(diào)控和不調(diào)控。一是調(diào)控，即政府投入一定的成本對企業(yè)和消費者進行監(jiān)督，對于實行低碳生產(chǎn)的企業(yè)和選擇低碳產(chǎn)品的消費者給予補貼等鼓勵措施，而對于不實行低碳生產(chǎn)的企業(yè)則將對其懲罰;二是不調(diào)控，即政府不采取任何措施去影響和干預(yù)企業(yè)和消費者的行為。

企業(yè)也有兩種策略，即實行和不實行:一是進行技術(shù)創(chuàng)新，開發(fā)低碳產(chǎn)品，實行低碳生產(chǎn);二是以傳統(tǒng)高消耗、高污染的生產(chǎn)方式，而不實行低碳生產(chǎn)，但這種情況不符合城市土地低碳利用的要求，在政府監(jiān)管的狀態(tài)下，會受到政府的懲罰。

消費者的兩種策略分別是:選擇購買企業(yè)產(chǎn)品和不購買企業(yè)產(chǎn)品，無論企業(yè)是否選擇實行低碳生產(chǎn)，消費者都自愿選擇購買和不購買。

3個參與主體中任意一方的收益都會受到另外兩方策略選擇的影響。因3個參與主體都是有學(xué)習(xí)能力的有限理性參與人，所以，在信息不完全的情況下，三者在做出各自的決策時很難確認他們的選擇是否最大化自己的利益，但3個參與主體具有學(xué)習(xí)模仿能力，他們會不斷學(xué)習(xí)，不斷調(diào)整自己的策略。

為研究不同策略組合下三方主體的成本和收益，先設(shè)定一些相關(guān)參數(shù)。

1)政府的收益和成本:政府的調(diào)控成本記為c3，調(diào)控方式為補貼和罰款，其中，為進行低碳生產(chǎn)的企業(yè)給予的補貼記為s1，對不進行低碳生產(chǎn)的企業(yè)實施罰款記為f，為選擇低碳產(chǎn)品的消費者給予的補貼記為s2，同時，在政府進行調(diào)控的前提下，企業(yè)進行低碳生產(chǎn)，消費者購買低碳產(chǎn)品時給政府帶來形象收益及社會福利分別為r3和r3'。政府的策略集為S1=(A1，A2)。

2)企業(yè)的收益和成本:企業(yè)實行低碳生產(chǎn)時產(chǎn)生的低碳設(shè)備和技術(shù)成本記為c1，獲得的收益記為r1，在政府調(diào)控的情況下，獲得補貼s1;企業(yè)不實行低碳生產(chǎn)時，成本為c1'，收益為r1'，政府調(diào)控時，被罰款記為f，這里假設(shè)只要政府進行調(diào)控，必定會發(fā)現(xiàn)企業(yè)沒有實行低碳生產(chǎn)的行為。企業(yè)的策略集為S2=(B1，B2)。

3)消費者的收益和成本:根據(jù)消費者效用理論，其收益包括間接收益和直接收益。間接收益可以用消費者心理愿意支付價格與實際價格的差額表示即消費者剩余，假設(shè)消費者選擇低碳生活方式的間接收益為r2，選擇非低碳生活方式的間接收益為r2'，直接收益主要是消費者接受低碳產(chǎn)品時政府給予的補貼，用s2表示。消費者的策略集 S3=(C1，C2)。

1.2 三方博弈的策略組合及收益矩陣

政府、企業(yè)、公民三者之間的博弈組合共有8種，分別為(調(diào)控、實行、購買)、(調(diào)控、實行、不購買)、(調(diào)控、不實行、購買)、(調(diào)控、不實行、不購買)、(不調(diào)控、實行、購買)、(不調(diào)控、不實行、購買)、(不調(diào)控、實行、不購買)、(不調(diào)控、不實行、不購買)。通過分析，可以求得政府、企業(yè)和消費者在8種策略組合下的各自收益(表1)［15］。

表1 八種策略組合下三方主體的收益矩陣Tab.1 Pay-off matrix of three parties in eight kinds of strategy

2 模型分析

假設(shè)政府選擇“調(diào)控”策略的概率為x，選擇“不調(diào)控”的概率為1-x;企業(yè)選擇“實行低碳生產(chǎn)”的概率為y，選擇“不實行低碳生產(chǎn)”的概率為1-y;消費者選擇“購買”的概率為z，選擇“不購買”的概率為1-z;且x、y和z分別滿足0≤x≤1，0≤y≤1和0≤z≤1。

設(shè)政府選擇“調(diào)控”策略的期望得益及群體平均得益分別為u1和ˉu1:

設(shè)企業(yè)選擇“實行低碳生產(chǎn)”策略的期望得益及群體平均得益分別為u2和ˉu2:

設(shè)消費者選擇“購買”策略的期望得益及群體平均得益分別為u3和ˉu3:

2.1 政府采取“調(diào)控”策略的復(fù)制動態(tài)方程

構(gòu)造政府群體“調(diào)控”策略的復(fù)制動態(tài)方程為:

2)若y≠(c3-f-r3'z)/(r3-s1-f-s2z)，令F(x)=0，得到x=0和x=1兩個穩(wěn)定點。對f(x)求導(dǎo)，得到:

顯然，r3-s1-f-s2z＜0，此時又分為2種情況:

2.2 企業(yè)采取“實行低碳生產(chǎn)”策略的復(fù)制動態(tài)方程

構(gòu)造企業(yè)的復(fù)制動態(tài)方程為:

1)若 z= ［(c1-c1'-(s1+f)x］/(r1-r1')，則F(y)=0，所有水平都是穩(wěn)定狀態(tài)。

2)若z≠［(c1-c1'-(s1+f)x］/(r1-r1')，令F(y)=0，得到y(tǒng)=0和y=1是y的兩個穩(wěn)定點。對F(y)求導(dǎo)，得到:

由于r1-r1'﹥0，此時有2種情況:

2.3 消費者采取“購買”策略的復(fù)制動態(tài)方程

消費者群體采取“購買”的復(fù)制動態(tài)方程為:

1)若 x= ［(r2'-r2)y-r2'］/ys2，則F(z)=0，所有水平都是穩(wěn)定狀態(tài)。

2)若x≠［(r2'-r2)y-r2'］/ys2，令F(z)=0，得到z=0和z=1是z的兩個穩(wěn)定點。對F(z)求導(dǎo)，得到:

顯然，ys2﹥0(當y≠0時)，此時又分為2種情況:

2.4 演化博弈均衡的演化穩(wěn)定策略(ESS)分析

根據(jù)曾德宏學(xué)者關(guān)于多群體演化博弈均衡的漸進穩(wěn)定性分析方法的研究成果，三群體2×2×2非對稱演化博弈的博弈方記為:A，B和C。A的策略集為S1=(A1，A2);B的策略集為S2=(B1，B2);C的策略集為S3=(C1，C2)。三群體2×2×2非對稱演化博弈的收益矩陣如表2 和表3 所示［16-17］。

表2 C選擇策略C1時的收益矩陣Tab.2 Pay-off matrix when C choose C1

表3 C選擇策略C2時的收益矩陣Tab.3 Pay-off matrix when C choose C2

若演化博弈均衡X是漸進穩(wěn)定狀態(tài)，則X一定是嚴格納什均衡，而嚴格納什均衡又是純策略納什均衡，因此，對于上述動態(tài)復(fù)制系統(tǒng)只要討論 E1(0，0，0)、E2(1，0，0)、E3(0，1，0)、E4(0，0，1)、E5(1，1，0)、E6(1，0，1)、E7(0，1，1)、E8(1，1，1)這8 個點的漸進穩(wěn)定性，其他點都是非漸進穩(wěn)定狀態(tài)。顯然，這八個點是該動態(tài)復(fù)制系統(tǒng)的平衡點，它們分別對應(yīng)著一個演化博弈均衡。

定理1:當 m6＜ m8，n7﹤n8，l4﹤l8時，動態(tài)復(fù)制系統(tǒng)的平衡點E1是漸近穩(wěn)定的，此時E1為匯，否則，則為源或者鞍點。

定理2:當 m6﹥m8，n5﹤n6，l2﹤l6時，動態(tài)復(fù)制系統(tǒng)的平衡點E2是漸近穩(wěn)定的，此時E2為匯，否則，則為源或者鞍點。

定理3:當 m5﹤m7，n7﹥n8，l3﹤l7時，動態(tài)復(fù)制系統(tǒng)的平衡點E3是漸近穩(wěn)定的，此時E3為匯，否則，則為源或者鞍點。

定理4:當 m2﹤m4，n3﹤n4，l4﹥l8時，動態(tài)復(fù)制系統(tǒng)的平衡點E4是漸近穩(wěn)定的，此時E4為匯，否則，則為源或者鞍點。

定理5:當 m5﹥m7，n5﹥n6，l1﹤l5時，動態(tài)復(fù)制系統(tǒng)的平衡點E5是漸近穩(wěn)定的，此時E5為匯，否則，則為源或者鞍點。

定理6:當 m2﹥m4，n1﹤n2，l2﹥l6時，動態(tài)復(fù)制系統(tǒng)的平衡點E6是漸近穩(wěn)定的，此時E6為匯，否則，則為源或者鞍點。

定理7:當 m1﹤ m3，n3﹥ n4，l3﹥ l7時，動態(tài)復(fù)制系統(tǒng)的平衡點E7是漸近穩(wěn)定的，此時E7為匯，否則，則為源或者鞍點。

定理8:當 m1﹥m3，n1﹥n2，l1﹥l5時，動態(tài)復(fù)制系統(tǒng)的平衡點E8是漸近穩(wěn)定的，此時E8為匯，否則，則為源或者鞍點。

根據(jù)表1，可得政府、企業(yè)和消費者三方博弈的收益矩陣(表4，表5)。

表4 C選擇策略C1時的收益矩陣Tab.4 Pay-off matrix when C choose C1

表5 C選擇策略C2時的收益矩陣Tab.5 Pay-off matrix when C choose C2

分析可知:① E1(0，0，0)只能是源或鞍點，因為n7＜n8，l4＞ l8。② E2(1，0，0)也只能是源或鞍點，因為l2＞ l6。③ E3(0，1，0)也只能是源或鞍點，因為n7﹤n8，l3﹥l7。④ E4(0，0，1)可能為匯，由已知條件可知l4﹥l8，所以當 m2﹤ m4，n3﹤ n4時，E4(0，0，1)為匯，即ESS。即 -c3+f+r3'﹤0且 -c1+r1﹤ -c1'+r1';亦即f+r3'﹤c3且r1-r1'﹤ c1-c1'。⑤ E5(1，1，0)只能是源或鞍點，因為l1﹥l5。⑥ E6(1，0，1)可能為匯，由已知條件可知 l2﹥ l6，所以當 m2﹥ m4，n1﹤ n2時，E6(1，0，1)為匯，即ESS。即 -c3+f+r3'﹥0且 -c1+r1+s1﹤-c1'+r1'-f;亦即f+r3'﹥c3且r1-r1'+f﹤c1-c1'。⑦ E7(0，1，1)可能為匯，由已知條件可知l3﹥l7，所以當m1﹤ m3，n3﹥ n4時，E7(0，1，1)為匯，即 ESS。即 -c3-s1-s2+r3+r3'﹤0且 -c1+r1﹥ -c1'+r1';亦即r3+r3'﹤c3+s1+s2且r1-r1'﹥c1-c1'。⑧ E8(1，1，1)可能為匯，由已知條件可知l1﹥l5，所以當m1﹥m3，n1﹥n2時，E8(1，1，1)為匯，即 ESS。即 -c3-s1-s2+r3+r3'﹤0且-c1+r1+s1﹥-c1'+r1'-f;亦即r3+r3'＞c3+s1+s2且 r1-r1'+s1+f﹥ c1-c1'。

3 均衡結(jié)果分析

建立政府、企業(yè)和消費者在城市土地低碳利用中的演化博弈模型，比較不同的均衡結(jié)果，得出:

1)由公式(1)可知:當企業(yè)實行低碳生產(chǎn)的初始概率小于某一數(shù)值，政府采取調(diào)控策略的概率逐漸增加到1;當企業(yè)實行低碳生產(chǎn)的概率大于某一數(shù)值時，政府采取調(diào)控策略的概率逐漸減少到0。

2)由公式(2)可知:當消費者選擇購買策略的初始概率大于某一數(shù)值時，企業(yè)傾向于實行低碳生產(chǎn);而當消費者選擇不購買策略的概率小于某一數(shù)值時，企業(yè)傾向于不實行低碳生產(chǎn)。

3)由公式(3)可知:當政府采取干預(yù)的初始概率大于某一數(shù)值時，消費者采取購買策略的概率逐漸增加到1，尤其是當企業(yè)采取實行低碳生產(chǎn)策略時，政府進行干預(yù)，就會對選擇購買低碳產(chǎn)品的消費者進行補助，所以此時消費者更加傾向于選擇購買策略。

4)當 f+r3'﹤c3且r1-r1'﹤c1-c1'時，E4(0，0，1)是演化穩(wěn)定策略(ESS)，即當政府調(diào)控的成本較大，大于對企業(yè)不實行低碳生產(chǎn)的罰款與消費者購買低碳產(chǎn)品的政府的收益之和時，政府最終會采取不調(diào)控策略;當企業(yè)實行低碳生產(chǎn)和不實行低碳生產(chǎn)的收益差小于成本差時，企業(yè)最終會不實行低碳生產(chǎn)。

5)當f+r3'﹥c3且r1-r1'+s1+f﹤c1-c1'時，E6(1，0，1)是演化穩(wěn)定策略(ESS)，即當政府調(diào)控的成本較小，小于對企業(yè)不實行低碳生產(chǎn)的罰款與消費者購買低碳產(chǎn)品的政府收益之和時，政府最終會采取調(diào)控策略;而當企業(yè)實行低碳生產(chǎn)和不實行低碳生產(chǎn)的收益差與企業(yè)的補償和罰款之和都小于成本差時，企業(yè)最終會不實行低碳生產(chǎn)。

6)當 r3+r3'﹤c3+s1+s2且r1-r1'﹥c1-c1'時，E7(0，1，1)是演化穩(wěn)定策略(ESS)，即當政府采取調(diào)控策略使得企業(yè)和消費者采取B1和C1時政府的收益較小，小于政府的調(diào)控成本以及對企業(yè)和消費者的補貼之和時，政府最終會采取不調(diào)控策略;而當企業(yè)實行低碳生產(chǎn)和不實行低碳生產(chǎn)的收益差大于成本差時，企業(yè)最終會實行低碳生產(chǎn)。

7)當r3+r3'＞c3+s1+s2且r1-r1'+s1+f﹥c1-c1'時，E8(1，1，1)是演化穩(wěn)定策略(ESS)，即當政府采取調(diào)控策略使得企業(yè)和消費者采取B1和C1時政府的收益較大，大于政府的調(diào)控成本以及對企業(yè)和消費者的補貼之和時，政府最終會采取調(diào)控策略;而當企業(yè)實行低碳生產(chǎn)和不實行低碳生產(chǎn)的收益差與企業(yè)的補償和罰款之和都大于成本差時，企業(yè)最終會實行低碳生產(chǎn)。

4 啟示及策略建議

要實現(xiàn)城市土地低碳利用的目標，需從政府、企業(yè)和消費者三方面采取措施。

4.1 政府角度

在市場經(jīng)濟條件下，如何使用好政策逐步引導(dǎo)企業(yè)走向低碳生產(chǎn)，引導(dǎo)消費者養(yǎng)成低碳消費方式，成為目前政府面臨的重要挑戰(zhàn)。

1)政府要運用經(jīng)濟手段進行調(diào)控，如采取罰款、補貼等政策，補貼包括對低碳生產(chǎn)、低碳產(chǎn)品的補貼和低碳消費的補貼，這有利于降低企業(yè)低碳產(chǎn)品單位成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，也能有效促進消費觀念的改變，鼓勵消費者積極購買低碳產(chǎn)品。

2)政府需要制定限制碳排放等政策，加大對不實行低碳生產(chǎn)和碳排放超標企業(yè)的懲罰力度，采取行政手段進行調(diào)控。充分發(fā)揮“胡蘿卜”加“大棒”的雙重效果，才能有效地實現(xiàn)土地低碳利用的目標。

4.2 企業(yè)角度

企業(yè)是追求自身經(jīng)濟利益最大化的行為主體，同時企業(yè)自身的生存和發(fā)展離不開自然環(huán)境和社會環(huán)境的支持，所以企業(yè)在追求自身合理利潤的同時也應(yīng)該承擔相應(yīng)的低碳責任。

1)積極研究低碳生產(chǎn)技術(shù)，開發(fā)低碳產(chǎn)品，降低企業(yè)進行低碳生產(chǎn)的相關(guān)成本。大力推進科技自主創(chuàng)新，對現(xiàn)有技術(shù)進行改造和升級，建立低碳技術(shù)支撐體系，從而降低成本，增加收益，實現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。積極開發(fā)低碳產(chǎn)品也能為消費者提供品種多樣的低碳節(jié)能產(chǎn)品，為低碳消費提供載體，刺激新的消費需求，從而引導(dǎo)消費者養(yǎng)成低碳消費方式。

2)企業(yè)要正確面對低碳轉(zhuǎn)型，搶占先機，爭取政策支持。國家實行低碳發(fā)展，政府會采取一系列激勵和懲罰等措施，所以企業(yè)在加強自身努力、進行技術(shù)創(chuàng)新的同時，也要充分利用政策導(dǎo)向，爭取政府的扶持，抓住契機，把實現(xiàn)企業(yè)的低碳生產(chǎn)納入企業(yè)未來發(fā)展規(guī)劃中。短期來看，企業(yè)實行低碳生產(chǎn)需增加投入，降低經(jīng)濟收益，但從長期來看，低碳生產(chǎn)能創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益，為企業(yè)創(chuàng)造持久價值，提升競爭力。

4.3 消費者角度

馬克思指出:“消費的需要決定著生產(chǎn)。不同要素之間存在著相互作用。每一個有機整體都是這樣?！保?8］消費者的行為選擇對于企業(yè)和自身的發(fā)展都起著至關(guān)重要的作用。

1)積極響應(yīng)國家低碳政策號召，轉(zhuǎn)變消費觀念，樹立綠色低碳消費觀，加強節(jié)能環(huán)保意識，增強社會責任感，養(yǎng)成良好的消費行為習(xí)慣和低碳消費方式，用實際行動倡導(dǎo)低碳生活方式，促進節(jié)約型社會的建設(shè)。

2)在企業(yè)有低碳產(chǎn)品的情況下，積極選購低碳節(jié)能產(chǎn)品，充分發(fā)揮低碳消費對低碳生產(chǎn)的塑造和引導(dǎo)作用。當?shù)吞枷M成為一種時尚以及低碳消費市場一旦形成時，企業(yè)為了適應(yīng)低碳消費的形式，必然將持續(xù)生產(chǎn)低碳產(chǎn)品作為企業(yè)發(fā)展方向，從而從生產(chǎn)和消費兩個角度真正實現(xiàn)節(jié)能減排。

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