李昌峰　張孌英 趙廣川 莫李娟

摘要進入21世紀以來，在中國經濟快速發(fā)展的同時，生態(tài)環(huán)境也進一步惡化，轉變經濟增長方式、保護生態(tài)環(huán)境、實行環(huán)境污染問責制勢在必行，生態(tài)補償作為生態(tài)環(huán)境治理的有效手段被廣泛關注。流域水資源的整體性及資源外部性等特征要求上下游要共同承擔生態(tài)環(huán)境保護，如何建立合理的上下游之間生態(tài)補償標準模型，成為流域管理中急需解決的問題。本文以流域生態(tài)治理為研究對象，通過上下游地方政府博弈情景設定，建立演化博弈理論模型，說明在地方政府自主選擇過程中對于社會最優(yōu)的環(huán)境保護（保護—補償）策略不會達到穩(wěn)定均衡狀態(tài)，必須引入上級監(jiān)督部門約束因子，才能確定出最優(yōu)環(huán)保（保護—補償）策略狀態(tài)穩(wěn)定時的懲罰金范圍?；谠O定模型，以太湖流域為例，建立非參數回歸計量模型，通過局部線性回歸的方法，計算出超標每噸化學含氧量（COD）的懲罰金額至少為1.95萬元，說明在現有的1.50萬元的懲罰金額下最優(yōu)保護—補償策略是非穩(wěn)態(tài)均衡策略，對于流域生態(tài)環(huán)境治理具有較強的實際應用價值。

關鍵詞流域生態(tài)補償；演化博弈模型；太湖流域；非參數回歸模型

中圖分類號F062.2

文獻標識碼A

文章編號1002-2104（2014）01-0171-06doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2014.01.024

中國經濟社會的快速發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的影響日益劇烈，生態(tài)環(huán)境保護越來越受到重視。但是由于生態(tài)資源具有公共資源或公共物品的特性，人們對生態(tài)資源的利用會造成個人邊際成本和社會邊際成本的不相等現象[1]。生態(tài)補償機制就是主要通過機制設定，進而消除經濟的外部性（包括正外部性和負外部性），體現公平公正的原則。流域生態(tài)補償機制作為生態(tài)補償機制的重要組成部分，近年受到越來越多的關注[2]。國際典型案例有美國紐約市通過投資的方式來購買上游Catskills流域的生態(tài)環(huán)境服務獲得清潔的城市供水[3]、厄瓜多爾在Nature Conservancy，USAID和Fundacion Antisana的支持下成立了水資源保護基金來保護流域等[4]，國內典型案例有浙江省東陽市與義烏市之間達成上下游水權交易協(xié)議、福建省建立專項資金對九龍江上游治理等[5]。

生態(tài)補償機制的核心是如何解決經濟的外部性問題，也就是對于正的外部影響政府應予以補貼， 對于負的外部影響應處以罰款，從而提高整個社會的福利水平。補償標準的確定始終是生態(tài)補償研究的核心問題。目前流域生態(tài)補償的模式通常分為“上游受益下游損失”和“下游受益上游損失”的兩種模式[6]，補償主體（受益者與破壞者）與補償客體（保護者與利益受損者）之間在補償標準上進行著相互的博弈，也就產生了多種多樣的補償標準核算方法。在補償金額的核算上，主要有機會成本法、支付意愿法、費用分析法、水資源價值法[7-13]。在補償方式的選擇上，有生態(tài)補償保證金制度，財政轉移支付制度、市場交易體系等[14-20]。本文在上述研究的基礎上，以流域生態(tài)補償為研究對象，通過上下游地方政府博弈情景設定，對建立的流域生態(tài)補償演化博弈模型進一步拓展，引入了上級監(jiān)督部門約束因子。并以太湖流域為實證分析，將所建立的引入約束因子后的流域生態(tài)補償演化博弈模型與非參數局部回歸的計量方法相結合，探討了流域COD指標與上游地區(qū)經濟之間的邊際效應，得出了最優(yōu)的環(huán)境保護（保護—補償）策略狀態(tài)穩(wěn)定時的懲罰金范圍。

1流域生態(tài)補償演化博弈理論模型

伴隨著經濟體之間相互作用的日益加深，亞當斯密的“看不見的手”理論受到了越來越多的質疑。經濟的日益發(fā)展及資源的稀缺性，導致幾乎每個人的行為都會在某種程度上影響他人的利益。由于個人行為產生了外部性，個人在實現利益最大化的同時不會再導致集體利益的最大化，博弈理論便應運而生。博弈分析的目的是通過建立適當的激勵機制以及規(guī)則，進而達到理想的穩(wěn)定均衡狀態(tài)。傳統(tǒng)的博弈理論建立在完全理性的假設上，完全理性在理性意識、分析推理能力、識別判斷能力和準確行為能力等方面有苛刻要求，即總能按照機制設定的最優(yōu)策略行事。演化博弈理論與傳統(tǒng)的博弈理論相比，放寬了假定條件，屬于有限理性[21]。因此，演化博弈理論的有限理性更加貼近實際，主要研究長期反復博弈過程中的策略調整過程、趨勢及其局部的穩(wěn)定性。在流域生態(tài)補償研究中，上游與下游地方政府針對補償標準和補償形式的確定，博弈雙方都不可能一次達成一致，而是在博弈過程中不斷選擇和調整自己的策略，最終找到最優(yōu)策略。因此，運用進化博弈模型研究上游與下游地方政府之間的合作問題比較貼近現實。

1.1流域生態(tài)補償演化博弈情景設定

結合研究區(qū)域的具體情況，太湖流域是一個下游地區(qū)（上海、蘇州等）經濟社會比上游地區(qū)（湖州、鎮(zhèn)江等）發(fā)達的流域類型，生態(tài)補償的模式可以歸屬于“下游受益上游損失”的流域生態(tài)補償模式，在演化博弈情景的設定中主要有兩個利益主體：上游地區(qū)地方政府與下游地區(qū)地方政府。

（1）上游地區(qū)相對下游地區(qū)而言，流域河水質量的優(yōu)劣對人民生產與生活狀況的影響相對小于下游地區(qū)，其本身的直接用水質量相對較好，在地區(qū)經濟發(fā)展的選擇中，以損害其自然環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展能力為代價換取經濟快速發(fā)展的可能相對較大，易于對流域生態(tài)環(huán)境造成嚴重破壞。盡管流域生態(tài)環(huán)境保護的收益較高，但與生態(tài)環(huán)境保護中損失的地區(qū)經濟利益相比較，下游地區(qū)政府對流域生態(tài)環(huán)境改善的偏好相對較低，一般不會主動購買生態(tài)環(huán)境保護產品。上游地區(qū)地方政府是代表上游地區(qū)所有利益的相關者，在實施生態(tài)環(huán)境保護的過程中所選擇的策略是保護或不保護。

（2）下游地區(qū)的人民生產與生活狀況與流域河水質量關系與上游地區(qū)相比相對密切，其生產與生活用水水源的水質已經在某種程度上受到了上游地區(qū)人民生產與生活的影響，因而 下游地區(qū)人民對流域水環(huán)境改善的訴求要相對高于上游地區(qū)，他們在某種程度更愿意支付生態(tài)環(huán)境保護產品，對流域生態(tài)環(huán)境改善的偏好較高。下游地區(qū)地方政府是代表下游地區(qū)所有利益的相關者，在實施生態(tài)環(huán)境保護的過程中所選擇的策略是補償或不補償。

（3）上游地區(qū)與下游地區(qū)地方政府各自追求自身利益的最大化，保護-補償策略是社會所期盼的最優(yōu)策略。

1.2流域生態(tài)補償演化博弈支付矩陣

構建“下游受益上游損失”的流域生態(tài)補償演化博弈支付矩陣符號假定為：s：上游地區(qū)為保護生態(tài)環(huán)境而損失的機會成本；c：下游地區(qū)補償上游地區(qū)的貨幣金額；l：上游地區(qū)因為保護環(huán)境而獲得的生態(tài)效益；u1：上游地區(qū)保護生態(tài)環(huán)境時下游地區(qū)所獲得的總效益；u2：上游地區(qū)不保護生態(tài)環(huán)境時下游地區(qū)所獲得的總效益。上游地區(qū)和下游地區(qū)的收益矩陣如表1所示。

摘要進入21世紀以來，在中國經濟快速發(fā)展的同時，生態(tài)環(huán)境也進一步惡化，轉變經濟增長方式、保護生態(tài)環(huán)境、實行環(huán)境污染問責制勢在必行，生態(tài)補償作為生態(tài)環(huán)境治理的有效手段被廣泛關注。流域水資源的整體性及資源外部性等特征要求上下游要共同承擔生態(tài)環(huán)境保護，如何建立合理的上下游之間生態(tài)補償標準模型，成為流域管理中急需解決的問題。本文以流域生態(tài)治理為研究對象，通過上下游地方政府博弈情景設定，建立演化博弈理論模型，說明在地方政府自主選擇過程中對于社會最優(yōu)的環(huán)境保護（保護—補償）策略不會達到穩(wěn)定均衡狀態(tài)，必須引入上級監(jiān)督部門約束因子，才能確定出最優(yōu)環(huán)保（保護—補償）策略狀態(tài)穩(wěn)定時的懲罰金范圍?；谠O定模型，以太湖流域為例，建立非參數回歸計量模型，通過局部線性回歸的方法，計算出超標每噸化學含氧量（COD）的懲罰金額至少為1.95萬元，說明在現有的1.50萬元的懲罰金額下最優(yōu)保護—補償策略是非穩(wěn)態(tài)均衡策略，對于流域生態(tài)環(huán)境治理具有較強的實際應用價值。

關鍵詞流域生態(tài)補償；演化博弈模型；太湖流域；非參數回歸模型

中圖分類號F062.2

文獻標識碼A

文章編號1002-2104（2014）01-0171-06doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2014.01.024

中國經濟社會的快速發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的影響日益劇烈，生態(tài)環(huán)境保護越來越受到重視。但是由于生態(tài)資源具有公共資源或公共物品的特性，人們對生態(tài)資源的利用會造成個人邊際成本和社會邊際成本的不相等現象[1]。生態(tài)補償機制就是主要通過機制設定，進而消除經濟的外部性（包括正外部性和負外部性），體現公平公正的原則。流域生態(tài)補償機制作為生態(tài)補償機制的重要組成部分，近年受到越來越多的關注[2]。國際典型案例有美國紐約市通過投資的方式來購買上游Catskills流域的生態(tài)環(huán)境服務獲得清潔的城市供水[3]、厄瓜多爾在Nature Conservancy，USAID和Fundacion Antisana的支持下成立了水資源保護基金來保護流域等[4]，國內典型案例有浙江省東陽市與義烏市之間達成上下游水權交易協(xié)議、福建省建立專項資金對九龍江上游治理等[5]。

生態(tài)補償機制的核心是如何解決經濟的外部性問題，也就是對于正的外部影響政府應予以補貼， 對于負的外部影響應處以罰款，從而提高整個社會的福利水平。補償標準的確定始終是生態(tài)補償研究的核心問題。目前流域生態(tài)補償的模式通常分為“上游受益下游損失”和“下游受益上游損失”的兩種模式[6]，補償主體（受益者與破壞者）與補償客體（保護者與利益受損者）之間在補償標準上進行著相互的博弈，也就產生了多種多樣的補償標準核算方法。在補償金額的核算上，主要有機會成本法、支付意愿法、費用分析法、水資源價值法[7-13]。在補償方式的選擇上，有生態(tài)補償保證金制度，財政轉移支付制度、市場交易體系等[14-20]。本文在上述研究的基礎上，以流域生態(tài)補償為研究對象，通過上下游地方政府博弈情景設定，對建立的流域生態(tài)補償演化博弈模型進一步拓展，引入了上級監(jiān)督部門約束因子。并以太湖流域為實證分析，將所建立的引入約束因子后的流域生態(tài)補償演化博弈模型與非參數局部回歸的計量方法相結合，探討了流域COD指標與上游地區(qū)經濟之間的邊際效應，得出了最優(yōu)的環(huán)境保護（保護—補償）策略狀態(tài)穩(wěn)定時的懲罰金范圍。

1流域生態(tài)補償演化博弈理論模型

伴隨著經濟體之間相互作用的日益加深，亞當斯密的“看不見的手”理論受到了越來越多的質疑。經濟的日益發(fā)展及資源的稀缺性，導致幾乎每個人的行為都會在某種程度上影響他人的利益。由于個人行為產生了外部性，個人在實現利益最大化的同時不會再導致集體利益的最大化，博弈理論便應運而生。博弈分析的目的是通過建立適當的激勵機制以及規(guī)則，進而達到理想的穩(wěn)定均衡狀態(tài)。傳統(tǒng)的博弈理論建立在完全理性的假設上，完全理性在理性意識、分析推理能力、識別判斷能力和準確行為能力等方面有苛刻要求，即總能按照機制設定的最優(yōu)策略行事。演化博弈理論與傳統(tǒng)的博弈理論相比，放寬了假定條件，屬于有限理性[21]。因此，演化博弈理論的有限理性更加貼近實際，主要研究長期反復博弈過程中的策略調整過程、趨勢及其局部的穩(wěn)定性。在流域生態(tài)補償研究中，上游與下游地方政府針對補償標準和補償形式的確定，博弈雙方都不可能一次達成一致，而是在博弈過程中不斷選擇和調整自己的策略，最終找到最優(yōu)策略。因此，運用進化博弈模型研究上游與下游地方政府之間的合作問題比較貼近現實。

1.1流域生態(tài)補償演化博弈情景設定

結合研究區(qū)域的具體情況，太湖流域是一個下游地區(qū)（上海、蘇州等）經濟社會比上游地區(qū)（湖州、鎮(zhèn)江等）發(fā)達的流域類型，生態(tài)補償的模式可以歸屬于“下游受益上游損失”的流域生態(tài)補償模式，在演化博弈情景的設定中主要有兩個利益主體：上游地區(qū)地方政府與下游地區(qū)地方政府。

（1）上游地區(qū)相對下游地區(qū)而言，流域河水質量的優(yōu)劣對人民生產與生活狀況的影響相對小于下游地區(qū)，其本身的直接用水質量相對較好，在地區(qū)經濟發(fā)展的選擇中，以損害其自然環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展能力為代價換取經濟快速發(fā)展的可能相對較大，易于對流域生態(tài)環(huán)境造成嚴重破壞。盡管流域生態(tài)環(huán)境保護的收益較高，但與生態(tài)環(huán)境保護中損失的地區(qū)經濟利益相比較，下游地區(qū)政府對流域生態(tài)環(huán)境改善的偏好相對較低，一般不會主動購買生態(tài)環(huán)境保護產品。上游地區(qū)地方政府是代表上游地區(qū)所有利益的相關者，在實施生態(tài)環(huán)境保護的過程中所選擇的策略是保護或不保護。

（2）下游地區(qū)的人民生產與生活狀況與流域河水質量關系與上游地區(qū)相比相對密切，其生產與生活用水水源的水質已經在某種程度上受到了上游地區(qū)人民生產與生活的影響，因而 下游地區(qū)人民對流域水環(huán)境改善的訴求要相對高于上游地區(qū)，他們在某種程度更愿意支付生態(tài)環(huán)境保護產品，對流域生態(tài)環(huán)境改善的偏好較高。下游地區(qū)地方政府是代表下游地區(qū)所有利益的相關者，在實施生態(tài)環(huán)境保護的過程中所選擇的策略是補償或不補償。

（3）上游地區(qū)與下游地區(qū)地方政府各自追求自身利益的最大化，保護-補償策略是社會所期盼的最優(yōu)策略。

1.2流域生態(tài)補償演化博弈支付矩陣

構建“下游受益上游損失”的流域生態(tài)補償演化博弈支付矩陣符號假定為：s：上游地區(qū)為保護生態(tài)環(huán)境而損失的機會成本；c：下游地區(qū)補償上游地區(qū)的貨幣金額；l：上游地區(qū)因為保護環(huán)境而獲得的生態(tài)效益；u1：上游地區(qū)保護生態(tài)環(huán)境時下游地區(qū)所獲得的總效益；u2：上游地區(qū)不保護生態(tài)環(huán)境時下游地區(qū)所獲得的總效益。上游地區(qū)和下游地區(qū)的收益矩陣如表1所示。

摘要進入21世紀以來，在中國經濟快速發(fā)展的同時，生態(tài)環(huán)境也進一步惡化，轉變經濟增長方式、保護生態(tài)環(huán)境、實行環(huán)境污染問責制勢在必行，生態(tài)補償作為生態(tài)環(huán)境治理的有效手段被廣泛關注。流域水資源的整體性及資源外部性等特征要求上下游要共同承擔生態(tài)環(huán)境保護，如何建立合理的上下游之間生態(tài)補償標準模型，成為流域管理中急需解決的問題。本文以流域生態(tài)治理為研究對象，通過上下游地方政府博弈情景設定，建立演化博弈理論模型，說明在地方政府自主選擇過程中對于社會最優(yōu)的環(huán)境保護（保護—補償）策略不會達到穩(wěn)定均衡狀態(tài)，必須引入上級監(jiān)督部門約束因子，才能確定出最優(yōu)環(huán)保（保護—補償）策略狀態(tài)穩(wěn)定時的懲罰金范圍?；谠O定模型，以太湖流域為例，建立非參數回歸計量模型，通過局部線性回歸的方法，計算出超標每噸化學含氧量（COD）的懲罰金額至少為1.95萬元，說明在現有的1.50萬元的懲罰金額下最優(yōu)保護—補償策略是非穩(wěn)態(tài)均衡策略，對于流域生態(tài)環(huán)境治理具有較強的實際應用價值。

關鍵詞流域生態(tài)補償；演化博弈模型；太湖流域；非參數回歸模型

中圖分類號F062.2

文獻標識碼A

文章編號1002-2104（2014）01-0171-06doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2014.01.024

中國經濟社會的快速發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的影響日益劇烈，生態(tài)環(huán)境保護越來越受到重視。但是由于生態(tài)資源具有公共資源或公共物品的特性，人們對生態(tài)資源的利用會造成個人邊際成本和社會邊際成本的不相等現象[1]。生態(tài)補償機制就是主要通過機制設定，進而消除經濟的外部性（包括正外部性和負外部性），體現公平公正的原則。流域生態(tài)補償機制作為生態(tài)補償機制的重要組成部分，近年受到越來越多的關注[2]。國際典型案例有美國紐約市通過投資的方式來購買上游Catskills流域的生態(tài)環(huán)境服務獲得清潔的城市供水[3]、厄瓜多爾在Nature Conservancy，USAID和Fundacion Antisana的支持下成立了水資源保護基金來保護流域等[4]，國內典型案例有浙江省東陽市與義烏市之間達成上下游水權交易協(xié)議、福建省建立專項資金對九龍江上游治理等[5]。

生態(tài)補償機制的核心是如何解決經濟的外部性問題，也就是對于正的外部影響政府應予以補貼， 對于負的外部影響應處以罰款，從而提高整個社會的福利水平。補償標準的確定始終是生態(tài)補償研究的核心問題。目前流域生態(tài)補償的模式通常分為“上游受益下游損失”和“下游受益上游損失”的兩種模式[6]，補償主體（受益者與破壞者）與補償客體（保護者與利益受損者）之間在補償標準上進行著相互的博弈，也就產生了多種多樣的補償標準核算方法。在補償金額的核算上，主要有機會成本法、支付意愿法、費用分析法、水資源價值法[7-13]。在補償方式的選擇上，有生態(tài)補償保證金制度，財政轉移支付制度、市場交易體系等[14-20]。本文在上述研究的基礎上，以流域生態(tài)補償為研究對象，通過上下游地方政府博弈情景設定，對建立的流域生態(tài)補償演化博弈模型進一步拓展，引入了上級監(jiān)督部門約束因子。并以太湖流域為實證分析，將所建立的引入約束因子后的流域生態(tài)補償演化博弈模型與非參數局部回歸的計量方法相結合，探討了流域COD指標與上游地區(qū)經濟之間的邊際效應，得出了最優(yōu)的環(huán)境保護（保護—補償）策略狀態(tài)穩(wěn)定時的懲罰金范圍。

1流域生態(tài)補償演化博弈理論模型

伴隨著經濟體之間相互作用的日益加深，亞當斯密的“看不見的手”理論受到了越來越多的質疑。經濟的日益發(fā)展及資源的稀缺性，導致幾乎每個人的行為都會在某種程度上影響他人的利益。由于個人行為產生了外部性，個人在實現利益最大化的同時不會再導致集體利益的最大化，博弈理論便應運而生。博弈分析的目的是通過建立適當的激勵機制以及規(guī)則，進而達到理想的穩(wěn)定均衡狀態(tài)。傳統(tǒng)的博弈理論建立在完全理性的假設上，完全理性在理性意識、分析推理能力、識別判斷能力和準確行為能力等方面有苛刻要求，即總能按照機制設定的最優(yōu)策略行事。演化博弈理論與傳統(tǒng)的博弈理論相比，放寬了假定條件，屬于有限理性[21]。因此，演化博弈理論的有限理性更加貼近實際，主要研究長期反復博弈過程中的策略調整過程、趨勢及其局部的穩(wěn)定性。在流域生態(tài)補償研究中，上游與下游地方政府針對補償標準和補償形式的確定，博弈雙方都不可能一次達成一致，而是在博弈過程中不斷選擇和調整自己的策略，最終找到最優(yōu)策略。因此，運用進化博弈模型研究上游與下游地方政府之間的合作問題比較貼近現實。

1.1流域生態(tài)補償演化博弈情景設定

結合研究區(qū)域的具體情況，太湖流域是一個下游地區(qū)（上海、蘇州等）經濟社會比上游地區(qū)（湖州、鎮(zhèn)江等）發(fā)達的流域類型，生態(tài)補償的模式可以歸屬于“下游受益上游損失”的流域生態(tài)補償模式，在演化博弈情景的設定中主要有兩個利益主體：上游地區(qū)地方政府與下游地區(qū)地方政府。

（1）上游地區(qū)相對下游地區(qū)而言，流域河水質量的優(yōu)劣對人民生產與生活狀況的影響相對小于下游地區(qū)，其本身的直接用水質量相對較好，在地區(qū)經濟發(fā)展的選擇中，以損害其自然環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展能力為代價換取經濟快速發(fā)展的可能相對較大，易于對流域生態(tài)環(huán)境造成嚴重破壞。盡管流域生態(tài)環(huán)境保護的收益較高，但與生態(tài)環(huán)境保護中損失的地區(qū)經濟利益相比較，下游地區(qū)政府對流域生態(tài)環(huán)境改善的偏好相對較低，一般不會主動購買生態(tài)環(huán)境保護產品。上游地區(qū)地方政府是代表上游地區(qū)所有利益的相關者，在實施生態(tài)環(huán)境保護的過程中所選擇的策略是保護或不保護。

（2）下游地區(qū)的人民生產與生活狀況與流域河水質量關系與上游地區(qū)相比相對密切，其生產與生活用水水源的水質已經在某種程度上受到了上游地區(qū)人民生產與生活的影響，因而 下游地區(qū)人民對流域水環(huán)境改善的訴求要相對高于上游地區(qū)，他們在某種程度更愿意支付生態(tài)環(huán)境保護產品，對流域生態(tài)環(huán)境改善的偏好較高。下游地區(qū)地方政府是代表下游地區(qū)所有利益的相關者，在實施生態(tài)環(huán)境保護的過程中所選擇的策略是補償或不補償。

（3）上游地區(qū)與下游地區(qū)地方政府各自追求自身利益的最大化，保護-補償策略是社會所期盼的最優(yōu)策略。

1.2流域生態(tài)補償演化博弈支付矩陣

構建“下游受益上游損失”的流域生態(tài)補償演化博弈支付矩陣符號假定為：s：上游地區(qū)為保護生態(tài)環(huán)境而損失的機會成本；c：下游地區(qū)補償上游地區(qū)的貨幣金額；l：上游地區(qū)因為保護環(huán)境而獲得的生態(tài)效益；u1：上游地區(qū)保護生態(tài)環(huán)境時下游地區(qū)所獲得的總效益；u2：上游地區(qū)不保護生態(tài)環(huán)境時下游地區(qū)所獲得的總效益。上游地區(qū)和下游地區(qū)的收益矩陣如表1所示。