基于Meta 分析的中國水資源價值移位研究

徐曉曄，黃賢金,2＊，趙 涵

（1. 南京大學(xué)國土資源與旅游學(xué)系，江蘇南京 210023；2. 自然資源部海岸帶開發(fā)與保護(hù)重點(diǎn)實驗室，江蘇南京 210023）

引言

水資源是區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)健康發(fā)展的戰(zhàn)略性基礎(chǔ)資源，是區(qū)域生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)持續(xù)良性循環(huán)的控制要素。我國水資源總量較豐，2016 年中國水資源公報顯示，我國水資源總量為32 466.4 億m3，但人均占有量只有世界人均的1/4，嚴(yán)峻的水資源問題已成為限制我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。對水資源價值①本研究所提到的水資源價值指水資源經(jīng)濟(jì)價值，對于水資源作為一類地球物質(zhì)環(huán)境或自然景觀等體現(xiàn)的價值暫不做討論。的研究作為水資源管理的基礎(chǔ)與核心，是解決我國水資源問題，緩解水資源危機(jī)的關(guān)鍵途徑。我國目前關(guān)于水資源價值的研究暫局限于部分計量方法的探討，尚未形成全面科學(xué)的理論體系[1]，故對水資源價值評價做大尺度系統(tǒng)性研究，對于保護(hù)水資源、落實水資源管理制度、完善水價定價機(jī)制以及促進(jìn)水資源合理分配和可持續(xù)利用具有一定現(xiàn)實意義。

做大尺度的水資源價值評價工作量巨大，受評價時間、評估成本以及其他各種限制條件的約束，研究者和決策者難以通過獲取第一手資料的方式[2]，對每個研究區(qū)的水資源價值做實證研究，且就較高的評價成本而言，并非所有實證研究均有必要[3]。隨著資源價值評價理論和方法的不斷發(fā)展創(chuàng)新，政策和理論研究的興趣點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)向效益移位方法（Benefit Transfer Method，BTF），研究人員希望在大量已有的資源價值評估實證研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，利用統(tǒng)計學(xué)和計量經(jīng)濟(jì)學(xué)方法，將已有地區(qū)水資源價值評估結(jié)果（研究區(qū)，Study Site）移位到人—水關(guān)系近似的待研究地區(qū)（靶向區(qū)，Target Site），以獲取靶向區(qū)的資源價值。需要指出的是，我國學(xué)者將BTF 方法翻譯為《效益轉(zhuǎn)移法》不夠貼切，因為這并非效益自身的轉(zhuǎn)移，而是基于對已有研究成果正確性的認(rèn)同，并通過地理空間分析，將研究區(qū)的效益或價值視同為具有類似或相似地理空間特征靶向區(qū)的價值，因此，本研究稱之為“效益（/價值）移位”法。

近年來，“效益移位”逐漸成為國際上自然資源價值評價領(lǐng)域關(guān)注的學(xué)術(shù)熱點(diǎn)，并有大量實證研究出現(xiàn)。但在我國，應(yīng)用該方法進(jìn)行相關(guān)自然資源價值評估的研究較少。本研究擬通過搜集我國水資源價值評估的實證研究結(jié)果，建立價值移位分析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，引入基于Meta 分析的函數(shù)效益移位方法（Meta-Regression Analysis Function Transfer），對我國水資源價值評價進(jìn)行實證研究。

1 水資源價值研究概況

20 世紀(jì)80 年代，我國水資源費(fèi)概念的提出對于水資源價值研究具有重要參考價值。由此，我國開始了自然資源價值核算研究。1995 年，姜文來[4]提出構(gòu)成水資源價值的因素包括自然因素、經(jīng)濟(jì)因素和社會因素，并構(gòu)建了水資源價值評估函數(shù)模型；辛長爽等[5]認(rèn)為，合理的水資源價格是實現(xiàn)水資源可持續(xù)發(fā)展的重要依據(jù)，并通過分析水資源價值內(nèi)涵，提出水資源價值包括其稀缺價值、產(chǎn)權(quán)價值以及凝結(jié)在其中的勞動價值。此后，學(xué)者采用模糊數(shù)學(xué)模型、可計算的一般均衡（Computable General Equilibrium，CGE）模型、影子定價等方法對不同地區(qū)水資源價值進(jìn)行了量化評估，這便構(gòu)成了本文研究的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

從已有成果來看，水資源價值研究經(jīng)歷了由定性描述到定量估算的過程。但由于價值量核算研究涉及面廣，難度大，數(shù)據(jù)獲取難以齊備，故難以對每一個研究區(qū)進(jìn)行水資源價值的量化評價。因此，效益移位法便可發(fā)揮其優(yōu)勢作用，在已有實證研究的基礎(chǔ)上構(gòu)建水資源價值效益移位數(shù)據(jù)庫，以便合理有效計算不同靶向區(qū)的水資源價值，對我國水資源價值評價體系的完善也有一定現(xiàn)實意義。

2 研究方法與數(shù)據(jù)

2.1 效益移位方法及分析

效益移位方法最早被應(yīng)用于評估美國Hells 峽谷因建造水壩而造成的當(dāng)?shù)赜雾瑑r值的損失[6]，此后逐漸被廣泛應(yīng)用于自然資源及環(huán)境價值的評估中。目前，效益移位法主要包括數(shù)值移位方法（Value Transfer）和函數(shù)移位方法（Function Transfer），函數(shù)移位方法又包含了需求函數(shù)移位方法（Demand Function Transfer）和Meta 分析函數(shù)移位方法（Meta-Analysis Benefit Transfer）[7]。其中，數(shù)值移位和需求函數(shù)移位均需要假設(shè)研究區(qū)與靶向區(qū)之間在人口特征、地理位置等各方面具有較高相似性，而這些恰恰在實際操作中難以滿足，因而造成一些實證研究結(jié)果有較大誤差。Meta 分析函數(shù)移位方法可以通過價值移位函數(shù)有效控制靶向區(qū)與研究區(qū)在自然、社會經(jīng)濟(jì)環(huán)境和價值評估方法等方面的差異，故被認(rèn)為是一種相對嚴(yán)謹(jǐn)?shù)男б嬉莆环椒╗3]。效益移位方法可分為國內(nèi)和國際間效益移位[8]，本研究暫只考慮國內(nèi)效益移位。

Meta 分析是對具備特定條件的、同課題的諸多研究結(jié)果進(jìn)行綜合的一類統(tǒng)計方法，即通過對已有研究數(shù)據(jù)的整理分析，找出不同研究結(jié)果之間的統(tǒng)計關(guān)系。在國外，自20 世紀(jì)70 年代以來，Meta 分析被廣泛應(yīng)用于心理學(xué)、健康、教育等領(lǐng)域[9]。20 世紀(jì)90 年代后，該方法被逐步應(yīng)用于環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)和資源環(huán)境價值評價[10]。相較于評估成本較高的實驗測算方法，基于研究文獻(xiàn)整合的Meta 分析法逐漸在國外流行[11-15]。該方法又稱元分析或薈萃分析，有客觀、系統(tǒng)和定量的特點(diǎn)，在社會科學(xué)和自然科學(xué)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用[16]。我國在效益移位理論和應(yīng)用的研究上起步較晚，對Meta 分析函數(shù)移位方法的應(yīng)用研究較少。早期有學(xué)者嘗試?yán)眯б嬉莆环椒◤膰鴥?nèi)和國際的角度對景區(qū)和森林資源的游憩價值進(jìn)行評價[17,18]；直至目前，Meta 分析效益移位方法主要被運(yùn)用于研究森林、濕地、湖泊、土地利用類型等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的核算與轉(zhuǎn)移[2,3,6,19-22]。此外，該方法對在我國實行自然資源有償使用制度和國土空間用途管制或也具備一定啟示和借鑒意義[23,24]。

2.2 Meta 分析價值移位模型及設(shè)計

基于Meta 分析的資源價值移位是將大量已有自然資源價值評價的實證研究作為樣本，通過多元回歸估計出價值移位函數(shù)。Meta 價值移位模型的一般形式為：

式中，因變量V 是以2016 年為基期修正的水資源價值（元/m3）；c 為常數(shù)項；u 為殘差項；Xl、Xa、Xp和Xw與 bl、ba、bp和bw分別為自變量矩陣和自變量回歸系數(shù)矩陣；其中l(wèi) 為水資源的地理特征；a 為水資源價值評價的區(qū)域范圍；p 為參與水資源價值評價的人口、經(jīng)濟(jì)變量；w 為與水資源有關(guān)的變量。式（1）表明政策地水資源價值可通過回歸后的研究地價值移位函數(shù)得到。

2.3 數(shù)據(jù)收集和價值移位數(shù)據(jù)庫建立

本研究收集的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)來源于中國學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)絡(luò)出版總庫（CNKI），筆者以關(guān)鍵詞、主題詞等方式檢索自我國開展水資源價值評估工作以來，即1990—2016 年發(fā)表的實證研究文獻(xiàn)，共142 篇。其中，采用灰色理論方法和影子價格法計算水資源價值的文獻(xiàn)分別為13 篇和8 篇，采用模糊數(shù)學(xué)方法計算水資源價值的文獻(xiàn)121 篇?？紤]到另兩種方法與模糊數(shù)學(xué)方法在計算水資源價值時所選取的指標(biāo)差異較大，且模糊數(shù)學(xué)方法的使用較為主流，故本研究只選擇采用模糊數(shù)學(xué)方法計算水資源價值的文獻(xiàn)做數(shù)據(jù)收集。除去內(nèi)容重復(fù)及缺少具體實證研究數(shù)據(jù)和結(jié)果的文獻(xiàn)，共有50 篇相關(guān)文獻(xiàn)入選水資源價值移位數(shù)據(jù)庫。

將所收集文獻(xiàn)信息錄入Excel 中，建立Meta 分析價值移位數(shù)據(jù)庫，主要包括文獻(xiàn)題目、作者、出版日期、出處、評價對象、時間、范圍、指標(biāo)、結(jié)果等多項信息。由于各實證研究水資源價值評估的基準(zhǔn)年不同，不具可比性，假設(shè)水資源價值評估時期的人—水關(guān)系沒有發(fā)生本質(zhì)性改變，本研究使用消費(fèi)者物價指數(shù)（CPI）將不同年份的水資源價值統(tǒng)一修正到以2016 年為基期的物價水平。

2.4 價值移位模型的變量選取

經(jīng)過篩選和調(diào)整，提取出1992—2016 年共63 組樣本數(shù)據(jù)用于模型構(gòu)建。模型因變量為修正后的水資源價值，結(jié)合數(shù)據(jù)庫文獻(xiàn)提供的信息，參考已有研究經(jīng)驗，選擇地點(diǎn)、評價范圍、人口經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計、水資源四類共25 個變量作為Meta 函數(shù)的自變量。地點(diǎn)變量按中國地理區(qū)劃分為七大地理地區(qū)，具體分區(qū)及相應(yīng)氣候條件和水資源特征見表1。

整體看來，相同地理分區(qū)內(nèi)不同行政區(qū)劃下的水資源特征與人—水關(guān)系相近似，在此前提下可進(jìn)行價值移位。將變量信息“編碼”并賦值，價值移位模型的變量選取具體見表2。

3 模型結(jié)果、有效性檢驗及格局特征

3.1 Meta 分析函數(shù)模型的回歸結(jié)果

本文使用Stata14.0，應(yīng)用加權(quán)最小二乘法（Weighted Least Squares）對表2 中的因變量和自變量進(jìn)行多元線性回歸估計。在模型估計過程中發(fā)現(xiàn)以水資源價值作為因變量時模型的穩(wěn)定性更優(yōu)，故未對因變量做取對數(shù)的變換處理?；貧w方程的R2為0.63，F(xiàn) 值為6.54（P ＜0.001），說明回歸模型的擬合度較好，具有一定的線性關(guān)系?；貧w方程中未包括人們對現(xiàn)行水價滿意程度、人均供水量、萬元GDP用水量、每平方公里水資源量等變量，因為來源文獻(xiàn)中大多沒有提供這些變量的完整信息。最終共有13 個解釋變量被納入Meta 價值移位模型，回歸結(jié)果見表3。

表1 七大地理分區(qū)氣候條件及水資源特征

表2 Meta價值移位函數(shù)模型的變量選取

表3 Meta價值轉(zhuǎn)移模型回歸結(jié)果

地點(diǎn)變量中，入選數(shù)據(jù)庫的文獻(xiàn)未涉及對華南地區(qū)水資源價值的研究；另，為避免虛擬變量陷阱，在回歸時減去了西南地區(qū)這一變量，最終有5 個地點(diǎn)變量被納入模型。華東、西北和東北地區(qū)的回歸系數(shù)在統(tǒng)計上顯著，說明在其他因素不變的情況下，這三個區(qū)域的水資源價值與其余地區(qū)呈現(xiàn)顯著差異，某種程度上反映出水資源價值存在一定空間差異。

人口密度、人均可支配收入、人均年生活用水量和最大水費(fèi)承受指數(shù)的回歸系數(shù)在統(tǒng)計上顯著，而水質(zhì)、人均水資源量、人均GDP 和供水成本及利潤的回歸系數(shù)在統(tǒng)計上不顯著，但也與水資源價值呈現(xiàn)某種相關(guān)關(guān)系。這其中，經(jīng)濟(jì)變量的回歸系數(shù)接近0，說明在保持其他影響因素不變時，人均GDP 或人均可支配收入對水資源價值基本沒有影響，究其原因，可能是目前水價普遍較低，均在居民可承受范圍內(nèi)。而水資源相關(guān)變量的變化則會對水資源價值產(chǎn)生正向或負(fù)向的影響。

3.2 Meta 分析價值移位模型的有效性檢驗

為了明確價值移位方法在多大程度上可以作為實證研究的替代或輔助研究，需要檢驗?zāi)Ｐ皖A(yù)測的水資源價值（預(yù)測值）與模糊數(shù)學(xué)方法計算出的水資源價值（真實值）間的一致性。為了進(jìn)行效益移位的有效性分析，在63 組樣本中采用“留出法”，按照水資源所在地理分區(qū)所占比例挑選出15 個作為靶向區(qū)（Target Site），剩下48 組作為研究區(qū)（Study Site）進(jìn)行Meta 函數(shù)效益移位的模型估計，樣本地數(shù)據(jù)庫被劃分為兩個互斥的集合。本研究主要從三個方面來檢驗Meta 分析水資源效益移位模型的有效性：

① 效益移位誤差檢驗。用移位誤差（TE）來反映價值移位模型的有效性，移位誤差越小，模型有效性越好，具體公式為：

式中，Vest為通過模型預(yù)測的水資源價值；Vact為實證研究中通過模糊數(shù)學(xué)方法計算得到的水資源價值。

結(jié)果顯示，有37.01%的觀察值移位誤差小于20%，41.28%的觀察值移位誤差在20%～40%間，極少部分觀察值誤差大于60%。參考國外相關(guān)研究，實踐中自然資源價值移位誤差在20%～40%之間是可以接受的[25]。本研究樣本外價值移位平均移位誤差為17.08%，且預(yù)測值與真實值的均值均為2.95 元/m3，標(biāo)準(zhǔn)差分別為2.06 和1.57，在統(tǒng)計上沒有顯著差異，說明Meta 分析函數(shù)價值移位模型的有效性較好。

② 配對T 檢驗。效益移位的有效性檢驗要求配對T 檢驗不能拒絕效益移位的真實值與預(yù)測值相等的原假設(shè)。結(jié)果上，t 值為1.860，P=0.086 ＞0.050，不能拒絕原假設(shè)，說明在95%的置信區(qū)間內(nèi)，預(yù)測值和真實值在統(tǒng)計上沒有顯著不同。

③ 單樣本K-S 檢驗。效益移位的有效性檢驗要求單樣本K-S 檢驗假設(shè)真實值和預(yù)測值來自總體分布和正態(tài)分布無顯著差異。從結(jié)果來看，真實值和預(yù)測值的Asymp.sig 值均為0.180，大于0.05 的顯著性水平，說明真實值和預(yù)測值的分布相同，均服從正態(tài)分布。

3.3 我國水資源價值空間的格局特征

利用所構(gòu)建的Meta 分析水資源價值移位模型，對2016年我國31 個省區(qū)市（不包括中國香港、澳門和臺灣地區(qū)）及其對應(yīng)省會城市的水資源價值進(jìn)行估算?；谟嬎憬Y(jié)果，利用ArcGIS 形成我國水資源價值的空間格局（表4、表5）。

表4、表5 表明，我國省級層面水資源價值存在較明顯的空間分異，呈現(xiàn)出沿海高于內(nèi)陸，華北、華東和西南地區(qū)普遍高于其他地區(qū)的分布規(guī)律。全國均值為6.53 元/m3。華北地區(qū)平均水資源價值為8.88 元/m3，為全國最高；其次為西南和華東，平均水資源價值分別為6.85 元/m3和6.76元/m3；西北地區(qū)最低，為4.38 元/m3，低于全國平均水平。這與區(qū)域水資源豐富程度以及供求關(guān)系關(guān)系密切。

此外，省會城市水資源價值相對高于全省平均值，呼和浩特、廣州、北京、杭州和天津的水資源價值高于10 元/m3；呼和浩特水資源價值最高，為12.19 元/m3；西寧最低，僅5.03 元/m3。城市間水資源價值差異較大，半數(shù)城市的水資源價值低于平均水平的7.89 元/m3。這與不同城市的水資源稀缺程度及經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平存在一定關(guān)系。

4 結(jié)論與討論

4.1 主要結(jié)論

本研究基于50 篇國內(nèi)水資源價值評價的實證研究文獻(xiàn)，建立資源價值移位數(shù)據(jù)庫，應(yīng)用Meta 分析函數(shù)效益移位方法構(gòu)建中國水資源價值移位模型，對其有效性進(jìn)行評估，并利用該模型對我國目前的水資源價值進(jìn)行實證研究。本文主要結(jié)論如下：①水資源所在地理區(qū)域、地區(qū)人口密度、水質(zhì)、供水成本及利潤以及人們對最大水費(fèi)承受程度的差異會影響到地區(qū)水資源價值；②Meta 分析價值移位模型樣本外價值移位的平均移位誤差為17.08%，在可接受范圍內(nèi)，故Meta 分析價值移位方法可作為評估水資源價值的一種快速可行的方法；③我國省級層面水資源價值存在較明顯的空間分異，呈現(xiàn)出沿海高于內(nèi)陸，華北、華東和西南地區(qū)普遍高于其他地區(qū)的分布規(guī)律，且省會城市水資源價值普遍高于全省平均值。

表4 中國各省級行政區(qū)2016年水資源價值 單位：元/m3

表5 中國各省會城市2016年水資源價值 單位：元/m3

相比于現(xiàn)有基于Meta 分析的自然資源價值、湖泊生態(tài)服務(wù)價值等相關(guān)成果，本文在模型構(gòu)建上，更充分地引入了研究文獻(xiàn)中的數(shù)值型變量，并取得了較好的有效性檢驗結(jié)果；同時，揭示了我國地理空間格局的水資源價值差異性，并為深刻認(rèn)知效益移位法的應(yīng)用價值提供了進(jìn)一步的借鑒。

4.2 相關(guān)討論

Meta 分析需基于一定數(shù)量和質(zhì)量的文獻(xiàn)建立資源價值移位數(shù)據(jù)庫。雖然我國目前有大量關(guān)于水資源價值的實證研究，但研究方法相對單一，可用于資源價值移位研究的研究數(shù)量很少。從本研究收集到的樣本文獻(xiàn)來看，研究區(qū)主要集中在華東、西北和華北地區(qū)，很少涉及華中和華南地區(qū)，在指標(biāo)選取和具體計算方法上的差異使得不同研究所得結(jié)果間的可比性有待進(jìn)一步考量，導(dǎo)致很多文獻(xiàn)不適合被選入價值移位數(shù)據(jù)庫。此外，由于受到基礎(chǔ)文獻(xiàn)數(shù)量的限制，相比國外成熟的研究，本文在構(gòu)建價值移位模型時涉及的解釋變量較少，從而導(dǎo)致模型擬合精度較低，影響對水資源價值影響因素分析的準(zhǔn)確性。

Meta 分析函數(shù)移位方法可以在評估自然資源價值的過程中節(jié)省大量研究成本和時間，還可以將對自然資源價值的評估建立在相對合理且統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)上以避免獨(dú)立研究中過多的主觀因素干預(yù)。此外，這種快速的資源價值核算方法可以使以往不被關(guān)注的自然資源價值在大量資源開發(fā)利用的環(huán)節(jié)中得到重視，對自然資源的保護(hù)有一定現(xiàn)實意義。

應(yīng)用Meta 分析函數(shù)移位方法研究不同尺度下自然資源價值移位逐漸成為國外資源價值評價領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)，并對Meta 分析價值移位模型的有效性進(jìn)行了探討。在國內(nèi)，對該方法的應(yīng)用仍處于起步階段，理論方法尚未成體系，需要展開進(jìn)一步的研究以探索Meta 分析價值移位方法在我國自然資源價值評估領(lǐng)域的可應(yīng)用性及發(fā)展前景。