黃德春，于利華，程常高

(1.河海大學(xué)商學(xué)院，江蘇 南京 211100； 2.江蘇省“世界水谷”與水生態(tài)文明協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京 211100； 3.河海大學(xué)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)研究所，江蘇 南京 211100)

隨著城市化、工業(yè)化進(jìn)程的加快，人類社會(huì)對(duì)流域環(huán)境造成的壓力也日益增大，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)之間的矛盾日益突出。流域環(huán)境具有的非排他性、公共物品特征會(huì)導(dǎo)致流域主體缺乏環(huán)境保護(hù)的主觀積極性以及流域環(huán)境保護(hù)責(zé)任不明晰[1]，因此“公地悲劇”在流域開發(fā)進(jìn)程中時(shí)有發(fā)生。為解決這一問(wèn)題，中國(guó)政府頒布了一系列生態(tài)補(bǔ)償條例，覆蓋水資源、森林、礦產(chǎn)等多種自然資源領(lǐng)域，用行政力量來(lái)應(yīng)對(duì)環(huán)境開發(fā)進(jìn)程中出現(xiàn)的外部性問(wèn)題[2]。已有研究指出，生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)的確定是制定生態(tài)補(bǔ)償制度的重要前提[3]，流域環(huán)境治理成本的最優(yōu)分?jǐn)偸茄a(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)確定的核心影響因素[4]。因此，開發(fā)一種科學(xué)的流域環(huán)境治理成本分擔(dān)方法對(duì)于跨界生態(tài)補(bǔ)償尤為關(guān)鍵。生態(tài)補(bǔ)償是以經(jīng)濟(jì)手段來(lái)調(diào)節(jié)利益相關(guān)者之間的關(guān)系，進(jìn)而促進(jìn)生態(tài)保護(hù)積極性的各種制度安排[5-6]。生態(tài)補(bǔ)償理論可以追溯到庇古理論與科斯理論，前者強(qiáng)調(diào)以政府主體為主導(dǎo)，通過(guò)稅收、財(cái)政補(bǔ)貼等政策措施內(nèi)化環(huán)境服務(wù)的外部性[7-8]；后者強(qiáng)調(diào)通過(guò)明確財(cái)產(chǎn)權(quán)和減小交易成本來(lái)協(xié)調(diào)環(huán)境服務(wù)者和生產(chǎn)者的經(jīng)濟(jì)利益沖突[9-10]。因此，在跨界水污染治理實(shí)踐中，通過(guò)實(shí)施生態(tài)補(bǔ)償政策可以實(shí)現(xiàn)流域環(huán)境治理成本的合理分配，進(jìn)而促進(jìn)流域上、下游地方政府之間的協(xié)調(diào)與合作[11-12]。

另外，根據(jù)公共選擇學(xué)派對(duì)集體行動(dòng)理論的思考，流域環(huán)境管理不僅需要政府主體的強(qiáng)力干預(yù)，也需要流域居民的共同參與[13]。已有研究指出，居民強(qiáng)烈的環(huán)保意識(shí)對(duì)環(huán)境行為和環(huán)境政策設(shè)計(jì)具有激勵(lì)作用[14]。由于環(huán)境監(jiān)管政策成本高、效率低，培養(yǎng)和激發(fā)居民的環(huán)保意識(shí)使其自愿參與環(huán)境治理的方法，正逐漸被考慮用來(lái)改善流域環(huán)境治理效果[15]。近年來(lái)，中國(guó)政府投入大量資源來(lái)激勵(lì)公眾參與環(huán)?；顒?dòng)，取得了積極效果，為環(huán)境保護(hù)作出了巨大貢獻(xiàn)[16]，但總體形勢(shì)依然是公眾參與環(huán)保活動(dòng)較少[17]。當(dāng)前，公眾參與環(huán)?；顒?dòng)主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題：公眾參與環(huán)境保護(hù)活動(dòng)的渠道有限，公眾積極參與環(huán)境保護(hù)行動(dòng)的積極性低，公眾參與深層次的環(huán)境保護(hù)行為缺乏等[18-19]。在現(xiàn)有生態(tài)文明體系的背景下，通過(guò)制度設(shè)計(jì)將環(huán)保宣傳與生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制相結(jié)合進(jìn)而促進(jìn)流域環(huán)境的持續(xù)改善，值得研究者思考。

基于以上分析，本文考慮流域環(huán)境質(zhì)量受上游污染治理效果和公眾環(huán)保宣傳力度的雙重影響，構(gòu)建了集中式、分散式和存在生態(tài)補(bǔ)償?shù)?種微分博弈模型，可能的邊際貢獻(xiàn)包括：①將政府補(bǔ)貼作為控制變量，認(rèn)為政府補(bǔ)貼在不同博弈結(jié)構(gòu)下是動(dòng)態(tài)調(diào)整的，并分析了中央補(bǔ)貼對(duì)地方政府合作環(huán)境管理決策的影響；②從動(dòng)態(tài)角度探討流域環(huán)境治理問(wèn)題，考慮到政府對(duì)環(huán)境管理的投資具有時(shí)期特征進(jìn)而構(gòu)建了連續(xù)差分博弈模型；③關(guān)注了公眾參與對(duì)環(huán)境質(zhì)量的驅(qū)動(dòng)效應(yīng)，對(duì)不同形式的政府行為和公眾參與進(jìn)行分析比較，從而有效改善和擴(kuò)大了政府行為和公眾參與對(duì)流域環(huán)境質(zhì)量的影響。

1 模型構(gòu)建

為研究流域上、下游治污減排與公眾環(huán)保宣傳的合作問(wèn)題，本文以進(jìn)行污染治理的上游和進(jìn)行公眾環(huán)保宣傳的下游組成的流域?yàn)檠芯繉?duì)象。中央政府對(duì)上游地方政府給予治污成本補(bǔ)貼，對(duì)下游地方政府給予公眾環(huán)保宣傳成本補(bǔ)貼。根據(jù)Chambers等[20]的研究，考慮上游地方政府治污減排成本和下游地方政府公眾環(huán)保宣傳成本均具有凸性特征，將t時(shí)刻上游地方政府治污減排成本和下游公眾環(huán)保宣傳成本函數(shù)表示為

(1)

式中：Cu為t時(shí)刻上游地方政府治污減排成本；Cd為t時(shí)刻下游公眾環(huán)保宣傳成本；Iu、Id分別為t時(shí)刻上、下游地方政府的治污投入；wu、wd分別為上、下游付出的成本系數(shù)。

流域污染治理量隨著上游地方政府治污投入的增加而增加，且隨著污染治理設(shè)備的老化等原因，污染治理量具有自然衰減特征，則污染治理量軌跡可表示為

z=αIu-γy

(2)

式中：z為污染治理量存量；α為污染治理量對(duì)上游地方政府投入的敏感系數(shù)；γ為污染治理量的自然衰減率；y為t時(shí)刻污染治理量。

隨著污染治理和公眾環(huán)保宣傳的推進(jìn)，流域生態(tài)環(huán)境持續(xù)改善，居民生活環(huán)境和區(qū)域投資環(huán)境得到顯著改善，流域的資本吸引力得到顯著提高且流域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展成本降低，則因污染治理和公眾環(huán)保宣傳所帶來(lái)的流域社會(huì)福利效應(yīng)為

E=sy+εId+E0

(3)

式中：E為流域社會(huì)福利；s為社會(huì)福利對(duì)污染治理量的敏感系數(shù)；ε為社會(huì)福利對(duì)公眾環(huán)保宣傳投入的敏感系數(shù)；E0為流域初始社會(huì)福利。

假設(shè)上、下游地方政府均基于完全信息進(jìn)行決策，在任意時(shí)刻的貼現(xiàn)率均為ρ(ρ>0)。由于流域上游為了向下游提供符合標(biāo)準(zhǔn)的水資源，投入資金進(jìn)行生態(tài)保護(hù)并失去了一定的發(fā)展機(jī)會(huì)，下游地方政府理應(yīng)對(duì)上游地方政府進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)償，假設(shè)下游地方政府對(duì)上游地方政府的補(bǔ)貼系數(shù)為θ。綜上可知，上、下游地方政府的目標(biāo)函數(shù)都是在無(wú)限區(qū)間內(nèi)尋求自身社會(huì)福利最大化的最優(yōu)污染治理方案和公眾環(huán)保宣傳策略。上、下游地方政府目標(biāo)函數(shù)分別為

(4)

(5)

式中：Ru、Rd分別為上、下游地方政府目標(biāo)函數(shù)；Πu、Πd分別為上、下游地方政府的邊際收益；φu、φd分別為t時(shí)刻中央政府對(duì)上、下游政府的補(bǔ)貼系數(shù)。

中央政府給予上游地方政府污染治理補(bǔ)貼，給予下游地方政府公眾環(huán)保宣傳補(bǔ)貼。中央政府的目標(biāo)是使流域整體獲得的福利最大化，其目標(biāo)函數(shù)可表示為

(6)

式中：Rg為中央政府的目標(biāo)函數(shù)。

2 模型求解

2.1 集中式?jīng)Q策(決策a)

在中央政府的約束下，流域上、下游地方政府形成有力的合作協(xié)議，建立了長(zhǎng)期合作關(guān)系，即上、下游作為一個(gè)協(xié)同控制的整體。在此情況下，上、下游地方政府以流域整體環(huán)境治理收益最大化為目標(biāo)進(jìn)行決策，此時(shí)博弈主體的決策目標(biāo)函數(shù)分別為

(7)

(8)

式中：RTa為決策a下的地方政府總體收益；Rga為決策a下的中央政府總體收益；Iua、Ida分別為決策a下上、下游地方政府對(duì)污染治理和公眾環(huán)保宣傳的最優(yōu)投入；φua、φda分別為決策a下中央政府對(duì)上、下游地方政府的最優(yōu)補(bǔ)貼系數(shù)。Iua、Ida及φua、φda的表達(dá)式分別如下：

(9)

(10)

φua=0

(11)

φda=0

(12)

流域整體目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)均衡解為

(13)

令RTa=e-ρtFT(y)，由最優(yōu)控制理論可知FT(y)對(duì)于?y≥0都滿足哈密頓-雅可比-貝爾曼方程(HJB)方程，即

(14)

對(duì)FT(y)分別求Iua、Ida的一階偏導(dǎo)并令其值為0，可得上、下游地方政府對(duì)污染治理和公眾環(huán)保宣傳的最優(yōu)投入Iua、Ida：

(15)

(16)

將式(15)(16)代入式(14)中整理可得

(17)

假設(shè)FT(y)具有如下線性形式：

FT(y)=k1y+b1

(18)

(19)

式中k1、b1均為常數(shù)。

此時(shí)將式(19)代入式(15)中可求得Iua，進(jìn)而由式(2)求得y，由式(3)求得E。由基本假設(shè)可得中央政府的最優(yōu)補(bǔ)貼系數(shù)φua、φda，將所求得φua、φda代入式(9)(10)可得Iua、Ida的均衡值，再代入式(13)可得y、RTa的均衡值。

2.2 分散式?jīng)Q策(決策b)

分散式?jīng)Q策下，上、下游地方政府以各自的環(huán)境治理收益最大化為目標(biāo)，下游地方政府未對(duì)上游地方政府污染治理提供補(bǔ)貼，即θ=0。中央政府及上、下游地方政府的博弈順序?yàn)椋褐醒胝却_定補(bǔ)貼系數(shù)φu及φd，隨后下游地方政府確定對(duì)公眾環(huán)保宣傳的投入，最后上游地方政府確定對(duì)污染治理的投入。決策b下中央政府和上、下游地方政府的目標(biāo)函數(shù)分別為

(20)

(21)

(22)

該決策下，上、下游地方政府對(duì)污染治理和公眾環(huán)保宣傳的最優(yōu)投入以及中央政府對(duì)上、下游地方政府的最優(yōu)補(bǔ)貼系數(shù)分別為

(23)

(24)

(25)

(26)

則上、下游地方政府的均衡解分別為

(27)

(28)

2.3 存在生態(tài)補(bǔ)償?shù)臎Q策(決策c)

下游地方政府作為環(huán)境保護(hù)受益方，為了提高上游的治污積極性，設(shè)計(jì)補(bǔ)貼系數(shù)為θ的污染治理成本分擔(dān)契約，對(duì)上游地方政府進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)償。中央政府及上、下游地方政府組成一個(gè)Stackbelg博弈模型。決策c下，中央政府和上、下游地方政府的目標(biāo)函數(shù)分別為

(29)

(30)

(31)

該決策下，上、下游地方政府對(duì)污染治理和公眾環(huán)保宣傳的最優(yōu)投入，中央政府對(duì)上、下游地方政府的最優(yōu)補(bǔ)貼系數(shù)，下游地方政府對(duì)上游的最優(yōu)補(bǔ)貼系數(shù)分別為

(32)

(33)

(34)

(35)

(36)

上、下游地方政府目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)均衡解分別為

(37)

(38)

在決策c中，上游地方政府獲得的中央政府補(bǔ)貼率與其邊際收益系數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系，與下游地方政府的邊際收益系數(shù)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，且該補(bǔ)貼系數(shù)為下游地方政府獲得補(bǔ)貼系數(shù)的一半。因此，中央政府應(yīng)根據(jù)流域中地方政府的博弈地位，選擇不同的補(bǔ)貼策略，通過(guò)轉(zhuǎn)移支付等再分配手段促進(jìn)地方政府在環(huán)境保護(hù)中的公平性，以保證其環(huán)保積極性。以上3種決策的均衡結(jié)果均可脫離時(shí)間成立，即最優(yōu)反饋策略是與時(shí)間無(wú)關(guān)的，說(shuō)明該策略在實(shí)踐中的操作性較強(qiáng)，具有較好的管理實(shí)踐意義。

3 算例分析

以新安江流域?yàn)樗憷M(jìn)行分析。新安江干流長(zhǎng)373 km，流域面積約為11 000 km2，是華東地區(qū)的重要水源地和綠色生態(tài)屏障。自從實(shí)施跨省生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制以來(lái)，新安江上游的供給水質(zhì)年年達(dá)優(yōu)，符合供給標(biāo)準(zhǔn)，并帶動(dòng)下游浙江段水質(zhì)與上游安徽段水質(zhì)變化趨勢(shì)保持一致。結(jié)合安徽省、浙江省實(shí)際調(diào)研結(jié)果，設(shè)Πu=50，Πd=80;wu=11，wd=22；α=0.8，ε=0.6，γ=0.2，r=0.1；參考已有研究，假設(shè)ρ=0.9。將相關(guān)參數(shù)代入決策模型，結(jié)合Matlab軟件進(jìn)行參數(shù)敏感性分析。

圖1為3種決策下，ε對(duì)流域整體收益的影響。當(dāng)中央政府未進(jìn)行補(bǔ)貼時(shí)，存在生態(tài)補(bǔ)償政策的流域整體收益小于集中式?jīng)Q策下的流域整體收益，小于中央政府補(bǔ)貼下的生態(tài)補(bǔ)償決策，說(shuō)明中央政府對(duì)地方的補(bǔ)貼可以有效促進(jìn)流域整體收益的帕累托改善。圖2反映了在3種決策下，參數(shù)ε對(duì)有無(wú)中央政府補(bǔ)貼的流域整體收益差值的影響。總體來(lái)說(shuō)，除了集中式?jīng)Q策，其余兩種決策的流域整體收益增量均與參數(shù)ε呈正相關(guān)，這說(shuō)明社會(huì)福利對(duì)污染治理量的敏感系數(shù)越大，引入中央政府補(bǔ)貼之后，分散式?jīng)Q策和生態(tài)補(bǔ)償決策下的流域整體收益均得到增加，且分散式?jīng)Q策的流域整體收益增加更多，說(shuō)明政府補(bǔ)貼對(duì)3種決策收益的影響程度隨著博弈主體的合作緊密度上升而降低。在中央政府采取補(bǔ)貼政策前后，集中式?jīng)Q策下的流域整體收益不變，這與本文基本假設(shè)(集中式?jīng)Q策下中央政府對(duì)上、下游地方政府不提供補(bǔ)貼)一致。

圖1 3種決策模式下ε對(duì)流域整體收益的影響

圖2 ε對(duì)流域整體收益差值的影響

4 結(jié)論與建議

本文構(gòu)建了微分博弈模型，在計(jì)算污染治理量時(shí)引入自然衰減率和污染物回用率，考慮時(shí)間因素得到3種決策模式下的均衡解，并以新安江流域作為算例進(jìn)行驗(yàn)證和分析。研究得出以下結(jié)論：①中央政府的補(bǔ)貼政策改變了上、下游地方政府的最優(yōu)投入和各自收益的大小關(guān)系。社會(huì)福利對(duì)上、下游地方政府投入的敏感系數(shù)越大，政府補(bǔ)貼策略對(duì)分散式?jīng)Q策和存在生態(tài)補(bǔ)償決策下流域整體收益提升效果越好。②污染治理量受到上、下游地方政府的邊際收益，社會(huì)福利對(duì)污染治理量的敏感系數(shù)等因素的多重影響，污染治理量最優(yōu)軌跡呈現(xiàn)多樣化變動(dòng)趨勢(shì)。③相較于分散式?jīng)Q策，集中式?jīng)Q策和存在生態(tài)補(bǔ)償決策下的流域整體收益獲得提升，且各主體的收益凈現(xiàn)值大小受到具體的分配協(xié)議影響。

根據(jù)上述結(jié)論，提出如下政策建議：①中央政府可以根據(jù)不同的博弈策略和收益分配協(xié)議，結(jié)合相關(guān)參數(shù)制定差異化的補(bǔ)貼方案，以此來(lái)更好地提升我國(guó)目前的流域環(huán)境治理效果；通過(guò)征收排污稅，組建排污權(quán)許可交易市場(chǎng)等方法提高生產(chǎn)部門排污門檻，實(shí)現(xiàn)跨區(qū)污染的外部效應(yīng)“內(nèi)部化”。②制定科學(xué)合理的橫向成本分擔(dān)契約，有效發(fā)揮生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，協(xié)調(diào)各方利益平衡，促進(jìn)流域長(zhǎng)期環(huán)境治理合作。③下游地方政府可通過(guò)采取形式多樣的環(huán)保宣傳活動(dòng)來(lái)增強(qiáng)公眾環(huán)保意識(shí)，使環(huán)保宣傳活動(dòng)更有針對(duì)性，效果更佳。