低碳農(nóng)業(yè)發(fā)展中政府與農(nóng)戶的行為博弈

田香禾，蘇洋

（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052）

隨著全球氣候變化問題愈發(fā)嚴(yán)峻，嚴(yán)重威脅經(jīng)濟社會的永續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，溫室氣體排放已成為世界各國關(guān)注的重點，減少碳排放依舊是一個巨大的工程，面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。氣候問題是全球性問題，而不是區(qū)域性問題，因此，世界各國為了應(yīng)對全球氣候變化帶來的一系列連鎖反應(yīng)，簽訂了《聯(lián)合國氣候變化框架公約》 《京都議定書》 《巴黎協(xié)定》來共同緩解氣候變暖。我國作為全球氣候治理的重要參與者，將堅持以實際行動應(yīng)對全球氣候變化，加快節(jié)能減排的發(fā)展步伐，如期實現(xiàn)2030 年前碳達峰、2060 年前碳中和。人類各項活動帶來的碳排放增加是導(dǎo)致全球變暖的重要原因。雖然第二、第三產(chǎn)業(yè)是碳排放增加的主要來源[1]，但是農(nóng)業(yè)作為三大產(chǎn)業(yè)之一，擁有導(dǎo)致全球變暖的巨大因子，根據(jù)（IPCC）第五次評估報告，人類農(nóng)業(yè)活動所產(chǎn)生的碳排放量占全球碳排放總量的24%，已成為碳排放量的第二大來源[2，3]。在此環(huán)境背景下，低碳農(nóng)業(yè)發(fā)展理念逐漸出現(xiàn)在大眾視野，被認(rèn)為是一種追求低能耗、低污染、低排放和高能效的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的新模式，是應(yīng)對全球氣候挑戰(zhàn)的最佳選擇[4]。因此，低碳農(nóng)業(yè)是低碳經(jīng)濟時代傳統(tǒng)型農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變的必然之路，是減少碳排放的重要舉措，也是改善生態(tài)環(huán)境的有力之舉[5]。但是，在農(nóng)業(yè)低碳技術(shù)推廣方面，農(nóng)戶缺乏技術(shù)認(rèn)知、成本以及技術(shù)本身復(fù)雜性等因素面臨的巨大挑戰(zhàn)。

眾多學(xué)者和專家在農(nóng)戶低碳生產(chǎn)行為和低碳生產(chǎn)技術(shù)采納及推廣都做了大量的研究，農(nóng)戶個體特征、家庭特征、信息獲取、外部環(huán)境被認(rèn)為是影響農(nóng)戶生產(chǎn)行為的重要因素[6～10]；樊翔等[11]、胡保玲[12]、徐潤成等[13]認(rèn)為，專業(yè)知識獲取特征、社會關(guān)系網(wǎng)絡(luò)特征及低碳認(rèn)知等方面也是影響農(nóng)戶低碳行為的重要因素。在農(nóng)戶技術(shù)采納方面，有部分學(xué)者認(rèn)為效益認(rèn)知、政策認(rèn)知、新技術(shù)認(rèn)知、風(fēng)險規(guī)避及社會學(xué)習(xí)是制約農(nóng)戶采用新技術(shù)的主要因素[14～18]，并且在推動低碳農(nóng)業(yè)和推廣低碳生產(chǎn)技術(shù)策略等方面進行了深入研究。喬金杰等[19]和李立朋等[20]研究表明，政府補貼對農(nóng)戶采用低碳生產(chǎn)技術(shù)具有顯著影響。陳昌洪[21]研究表明，收入水平、參加低碳生產(chǎn)技術(shù)培訓(xùn)及售賣農(nóng)產(chǎn)品的價格對農(nóng)戶采用低碳生產(chǎn)技術(shù)有顯著影響。吳麗麗等[22]研究表明，技術(shù)推廣的有效性和操作的便利性顯著影響農(nóng)戶行為選擇的意向。大量的研究豐富了低碳技術(shù)推廣領(lǐng)域的理論與實踐成果，但是在農(nóng)戶低碳技術(shù)采用行為研究中，很少有學(xué)者通過研究政府與農(nóng)戶之間博弈關(guān)系來激勵引導(dǎo)農(nóng)戶低碳技術(shù)采用行為，而農(nóng)戶行為選擇的科學(xué)性又直接影響低碳農(nóng)業(yè)發(fā)展的轉(zhuǎn)型和持續(xù)[23]。因此，從農(nóng)戶視角出發(fā)，通過演化博弈分析農(nóng)戶低碳生產(chǎn)最優(yōu)策略的形成過程，并提出相關(guān)政策與建議。

1 博弈支付矩陣的建立及相關(guān)假設(shè)

首先，農(nóng)戶作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的具體實施者，為了滿足家庭的需求和利益最大化而進行的各種投資、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等決策所獲得的收益，往往與集體利益存在沖突，而這種決策行為的實質(zhì)表現(xiàn)就是各類博弈活動，主要包括農(nóng)戶、地方政府、龍頭企業(yè)之間的博弈。而博弈理論就是通過分析博弈參與主體間行為決策，構(gòu)建相應(yīng)激勵機制和約束機制，從而達到最優(yōu)的策略均衡[24]。其次，農(nóng)戶所處的環(huán)境是復(fù)雜多變的，農(nóng)戶個人特征、家庭稟賦、外部環(huán)境、信息的可獲得性及完全性有所差異，可能會因為某個不確定因素（政府政策、風(fēng)險）而發(fā)生突然的轉(zhuǎn)變，其表現(xiàn)形式為可能突然采用或是突然放棄，所以現(xiàn)實情境中農(nóng)戶決策行為是“有限理性”的。再次，農(nóng)戶采用低碳生產(chǎn)技術(shù)是一個不斷學(xué)習(xí)和調(diào)整的過程，認(rèn)知能力可以通過后天的學(xué)習(xí)逐漸提升，由傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式向最優(yōu)決策轉(zhuǎn)變是一個漸變、不斷發(fā)展的過程。

1.1 模型設(shè)定

在低碳農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中，改變農(nóng)戶生產(chǎn)方式是發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)重要的一部分，存在政府集體利益與農(nóng)戶個體利益沖突。因此，通過雙方博弈來達到最優(yōu)選擇策略。

（1）農(nóng)戶在生產(chǎn)過程中，具有采用低碳生產(chǎn)技術(shù)與傳統(tǒng)生產(chǎn)方式2 種策略，其策略集合為A=｛低碳生產(chǎn)，傳統(tǒng)生產(chǎn)｝。政府以集體利益的社會福利為最大化目標(biāo)，存在發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)和不發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)2 種選擇策略，即B=｛發(fā)低碳農(nóng)業(yè)，不發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)｝。在博弈雙方?jīng)Q策時，政府與農(nóng)戶難以觀察到對方?jīng)Q策行為，基于雙方短期利益最大化，博弈結(jié)果不盡相同。因此，決策主體都是有限理性的。

（2）當(dāng)農(nóng)戶采用傳統(tǒng)技術(shù)時，初始收益為Q；采用低碳技術(shù)生產(chǎn)時，由于采用新技術(shù)存在一定的風(fēng)險，花費成本為Cq，可獲得的外部綜合收益為N，主要包括社會收益、環(huán)境收益、經(jīng)濟收益等。

（3）當(dāng)政府不發(fā)展或是消極發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)時，初始收益為P；政府積極發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)的人力、物力、財力等成本為Cp，可獲得的集體綜合效益為Ep（經(jīng)濟效益、聲譽、生態(tài)效益）。

（4）當(dāng)農(nóng)戶采用低碳生產(chǎn)技術(shù)時，政府為了積極發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)給予農(nóng)戶的生產(chǎn)補貼為S；對不采取低碳技術(shù)的農(nóng)戶收取直接或是間接附加在化肥、農(nóng)藥上的碳排放稅F。

（5）在發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)大環(huán)境下，基于利益最大化原則，只有保證農(nóng)戶綜合收益大于成本與補貼之和，且綜合收益大于政府約束與低碳技術(shù)成本之差，即Ep＞Cp+S，且Ep＞F-Cp時，農(nóng)戶才會考慮采用低碳技術(shù)。政府與農(nóng)戶動態(tài)博弈得益矩陣如表1 所示。

表1 政府與農(nóng)戶博弈得益矩陣Table 1 Revenue matrix of game between government and farmers

1.2 模型求解

根據(jù)上述的假設(shè)條件，運用進化博弈的復(fù)制動態(tài)方程求解，設(shè)政府發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)概率為x，不發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)概率則為1-x，農(nóng)戶采用低碳技術(shù)概率為y，采用傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)為1-y，則x、y∈［0，1］。

那么政府發(fā)展低碳生產(chǎn)技術(shù)的期望得益（up1）、不發(fā)展低碳生產(chǎn)技術(shù)決策的期望得益（up2）和群體平均期望得益（ūp）分別為：

根據(jù)政府的期望得益，可以得出該博弈的復(fù)制動態(tài)方程：

將公式（1）～（3）帶入公式（4）中，化簡得：

令F（x）=0，可以得到博弈的一種相對均衡狀態(tài)，且可以得出3 個穩(wěn)定狀態(tài)的解分別為：

同理可得，農(nóng)戶選擇低碳生產(chǎn)（uq1）、低碳生產(chǎn)的收益（uq2）和平均收益（ūq）分別為：

根據(jù)農(nóng)戶的期望得益，可以得出農(nóng)戶生產(chǎn)行為的復(fù)制動態(tài)方程：

將公式（5）～（7）帶入公式（8），簡化得：

令F（y）=0，可以得到博弈的一種相對均衡狀態(tài)，且可以得出3 個穩(wěn)定狀態(tài)的解：

1.3 復(fù)制動態(tài)分析

根 據(jù) 假 設(shè)Ep＞Cp+S，Ep＞F-Cp，得 出：0 ＜y*=可用于直接分析政府的決策。

當(dāng)y=y*時，F(xiàn)（x）=0，即所有的x 都是穩(wěn)定狀態(tài)，政府決策選擇是隨機的，可以發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)，也可以發(fā)展傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)。

當(dāng)y＞y*時，x=0 和x=1 是x 的2 個穩(wěn)定狀態(tài)，但由于F（0）＜0，F(xiàn)（1）＞0，故x=0 是演化均衡狀態(tài)，政府更傾向于不發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)。

當(dāng)y＜y*時，x=0 和x=1 是x 的2 個穩(wěn)定狀態(tài)，但由于F（0）＞0，F(xiàn)（1）＜0，故x=1 是演化均衡狀態(tài)，政府更傾向于發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)。

當(dāng)y=y*時，F(xiàn)（y）=0，即所有的y 都是穩(wěn)定狀態(tài)，農(nóng)戶決策選擇時隨機的，可以發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)，也可以發(fā)展傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)。

當(dāng)y＞y*時，y=0 和y=1 是y 的2 個穩(wěn)定狀態(tài)，但由于F（0）＜0，F(xiàn)（1）＞0，y=0 是演化穩(wěn)定點，農(nóng)戶更傾向于發(fā)展傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)。

若y＜y*時，y=0 和y=1 是y 的2 個穩(wěn)定狀態(tài)，但由于F（0）＞0，F(xiàn)（1）＜0，y=1 是演化穩(wěn)定點，農(nóng)戶更傾向于發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)。

1.4 均衡點穩(wěn)定性分析

令F（x）=0，F(xiàn)（y）=0，可以得到5 個局部均衡點A（0，0）、B（0，1）、C（1，0）、D（1，1）、E（x*，y*），根據(jù)上述分析可知，A、B、C、D 點為純策略下相對平衡狀態(tài)，即E 穩(wěn)定均衡點，則為混合策略下的穩(wěn)定均衡點。

結(jié)合雅克比矩陣進一步分析均衡點演化的穩(wěn)定性。如果某點滿足矩陣的跡Tr（J）＜0，且矩陣行列Det（J）＞0，則該點為復(fù)制動態(tài)方式演化穩(wěn)定點[25]；若某點滿足矩陣行列式Det（J）＞0，矩陣的跡Tr（J）＞0，則表示相應(yīng)的均衡點性質(zhì)均不穩(wěn)定。

政府和農(nóng)戶的復(fù)制動態(tài)方程演化的雅可比矩陣為：

矩陣行列式為：

矩陣跡為：

將以上5 個平衡點分別代入雅克比矩陣，計算雅克比矩陣在各個平衡點Tr（J）和Det（J）的符號，由此來判斷各個平衡點的穩(wěn)定性（表2）。

表2 5 個均衡點的穩(wěn)定性判斷Table 2 Stability judgment of 5 equilibrium points

2 演化穩(wěn)定策略分析

當(dāng)Cq-N＜0 時，可以得出x*＜y*；當(dāng)Cq-N＞0 時，不易判斷x*與y*的關(guān)系，需進行一系列假設(shè)方可判斷出x*、y*與1/2 位置均衡點大小。由上述計算可知，x*＜1，0＜y*＜1，因此，為了進一步分析討論政府與農(nóng)戶動態(tài)演化狀態(tài)，假設(shè)0＜x*＜1/2＜y*＜1，得到政府與農(nóng)戶博弈模型的動態(tài)演化圖（圖1）。政府與農(nóng)戶行為選擇在經(jīng)過復(fù)制動態(tài)系統(tǒng)演化后有2 個納什混合策略下的均衡點，即A（0，0）、D（1，1），A 點表示政府不發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)，農(nóng)戶采用傳統(tǒng)技術(shù)；B 點表示政府發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)，農(nóng)戶采用低碳技術(shù)。B（0，1）和C（1，0）為不穩(wěn)定點，E（x*，y*）為鞍點，將政府與農(nóng)戶決策選擇狀態(tài)情況劃分為4 個區(qū)域，若行為選擇初始階段在①和③區(qū)域內(nèi)，經(jīng)過動態(tài)演化博弈，最終穩(wěn)定在A 點；若初始狀態(tài)為②和④，經(jīng)過動態(tài)演化穩(wěn)定于D 點。

圖1 政府與農(nóng)戶博弈動態(tài)演化圖Fig.1 Dynamic evolution of game between government and farmers

考慮到為了應(yīng)對氣候變化，順應(yīng)時代發(fā)展需求，結(jié)合社會效益、生態(tài)效益、經(jīng)濟效益等綜合因素，政府與農(nóng)戶博弈動態(tài)演化最佳決策應(yīng)趨向于D 點，即政府發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)，農(nóng)戶采用低碳生產(chǎn)方式，而劃分區(qū)域關(guān)鍵點取決于鞍點E，鞍點越趨近于A 點，則選擇目標(biāo)最佳策略組合概率越大。由于可以通過改變S、F、Ep、Cq、N 等參數(shù)值來改變x*和y*的大小。從農(nóng)戶視角來看，若采用低碳農(nóng)業(yè)成本越小，政府補貼越高，可以獲得的綜合收益越大，x*值越小；從政府視角來看，加大對沒有采用低碳技術(shù)農(nóng)戶的約束，增加對采用低碳技術(shù)農(nóng)戶的補貼，y*值越小，可以達到最優(yōu)決策選擇。

3 主要結(jié)論與建議

通過對政府與有限理性農(nóng)戶決策選擇博弈，分析主體間關(guān)系演化過程和路徑，得到以下主要結(jié)論：

（1） 低碳農(nóng)業(yè)是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路，作為新的農(nóng)業(yè)發(fā)展形勢，政府應(yīng)在保證農(nóng)戶基本利益的前提下，才能在農(nóng)戶間進行廣泛推廣與應(yīng)用。

（2）就目前而言，消費市場對低碳農(nóng)產(chǎn)品認(rèn)識不足，消費潛力有待進一步挖掘，農(nóng)戶需要時間成本學(xué)習(xí)新技術(shù)并應(yīng)用到實際生產(chǎn)中，導(dǎo)致低碳農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)成本較高。政府應(yīng)加大對采用低碳技術(shù)、低碳生產(chǎn)方式和低碳模式的農(nóng)戶及企業(yè)的政策補貼力度，不斷創(chuàng)新低碳技術(shù)、低碳生產(chǎn)模式，提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量，降低成本，調(diào)動農(nóng)戶低碳生產(chǎn)積極性的同時提高綜合收益。

（3）低碳農(nóng)業(yè)的環(huán)境屬性具有公共品性，而農(nóng)戶普遍只顧眼前利益，因此不能充分理解發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)的重要性。由于短期效益不明顯，在推廣過程中會打消原本采用或是即將采用低碳技術(shù)農(nóng)戶的積極性。政府應(yīng)頒布相關(guān)政策文件及法律，向采用高碳技術(shù)或不采用低碳技術(shù)的農(nóng)戶征收一定的碳稅、環(huán)境治理費等，提高農(nóng)戶生產(chǎn)約束性，促使農(nóng)戶共同發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)，提高環(huán)境綜合效益；加大實施各項節(jié)水、清潔生產(chǎn)、環(huán)境治理等節(jié)能減排工程建設(shè)；持續(xù)發(fā)揮農(nóng)技推廣部門作用，開辦農(nóng)技院校、建設(shè)農(nóng)技站等，促使農(nóng)戶深入了解、認(rèn)識農(nóng)業(yè)發(fā)展方向及各種生產(chǎn)技術(shù)，提高農(nóng)戶對低碳農(nóng)業(yè)的認(rèn)知。