長江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)補(bǔ)償與經(jīng)濟(jì)增長多情景模擬

蘇湘媛，周李磊，官冬杰

（1.重慶交通大學(xué) 智慧城市學(xué)院，重慶 400074；2.重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院，重慶 400074）

生態(tài)和經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展是社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的前提，如何利用經(jīng)濟(jì)手段調(diào)節(jié)生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的利益關(guān)系成為影響社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展的關(guān)鍵問題。目前，隨著資源耗竭和生態(tài)破壞問題的凸顯，以經(jīng)濟(jì)手段介入生產(chǎn)生活，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)與建設(shè)成為實(shí)現(xiàn)生態(tài)與經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的常用手段。生態(tài)補(bǔ)償是通過利用經(jīng)濟(jì)激勵(lì)手段來調(diào)節(jié)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的利益關(guān)系，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)、恢復(fù)和改善，進(jìn)而達(dá)到生態(tài)與經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的一種手段或制度安排[1-2]。從生態(tài)建設(shè)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)目標(biāo)來看，生態(tài)補(bǔ)償有狹義和廣義之分。狹義的生態(tài)補(bǔ)償是指環(huán)境破壞者對(duì)已遭受破壞的自然環(huán)境進(jìn)行的補(bǔ)償行為，比如水污染治理、水土流失治理等；廣義的生態(tài)補(bǔ)償涵蓋了對(duì)因保護(hù)環(huán)境而失去發(fā)展機(jī)會(huì)的地區(qū)進(jìn)行的資金補(bǔ)助、技術(shù)支持、政策鼓勵(lì)等[3]。實(shí)施生態(tài)補(bǔ)償政策是國家生態(tài)文明建設(shè)的重要抓手，是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑，也是解決發(fā)展與環(huán)境之間矛盾的行之有效的方法[4-5]。對(duì)此，我國在生態(tài)補(bǔ)償方面進(jìn)行了眾多嘗試，并陸續(xù)出臺(tái)了多條相關(guān)政策，為我國生態(tài)補(bǔ)償工作的有序開展和研究奠定了重要基礎(chǔ)[6]。

近年來，國內(nèi)外學(xué)者就生態(tài)補(bǔ)償問題進(jìn)行了廣泛且深入的研究，主要集中于以下幾個(gè)方面。（1）生態(tài)補(bǔ)償?shù)睦碚撎接?。生態(tài)補(bǔ)償概念最初起源于生態(tài)學(xué)理論，后來逐漸引入社會(huì)經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域，其外部性原理成為生態(tài)補(bǔ)償主要的理論基礎(chǔ)[7-9]。（2）生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)核算。由于學(xué)界對(duì)生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)核算的方法和角度存在差異，目前關(guān)于生態(tài)補(bǔ)償核算標(biāo)準(zhǔn)難以達(dá)成共識(shí)[10]。針對(duì)不同的補(bǔ)償對(duì)象，國內(nèi)外學(xué)者從不同角度展開研究，探討適合于不同地區(qū)的生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)[11]，國內(nèi)相關(guān)學(xué)者在對(duì)比國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)后指出機(jī)會(huì)成本法最適宜用于我國的生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算[12]。（3）生態(tài)補(bǔ)償?shù)牟┺闹黧w行為以及生態(tài)補(bǔ)償意愿研究。在支付意愿研究方面，張化楠等[13]借助結(jié)構(gòu)方程模型并通過實(shí)證分析得出大汶河流域附近民眾自身的認(rèn)知水平與其補(bǔ)償意愿存在正向的關(guān)聯(lián)；在受償意愿分析方面，石涵予等[14]在將生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)租金引入農(nóng)戶的效用函數(shù)中，定量分析農(nóng)戶接受補(bǔ)償?shù)挠绊懸蛩?，提高了生態(tài)補(bǔ)償?shù)男?。通過梳理國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段生態(tài)補(bǔ)償與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的研究主要體現(xiàn)在生態(tài)扶貧即生態(tài)補(bǔ)償政策的減貧作用上。例如Pagiola等[15]探討了在當(dāng)?shù)貤l件允許的基礎(chǔ)上，政府合理地進(jìn)行環(huán)境服務(wù)付費(fèi)有助于上游貧困地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。Locatelli等[16]研究了哥斯達(dá)黎加北部地區(qū)開展的環(huán)境服務(wù)支付計(jì)劃，指出該區(qū)域?qū)嵤┑纳鷳B(tài)補(bǔ)償雖對(duì)植樹造林、文化建設(shè)等方面產(chǎn)生積極的影響，卻并未對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到幫助作用。李國平等[17]基于拉姆齊-卡斯-庫普曼宏觀增長模型，定量化地分析生態(tài)補(bǔ)償資金的投入對(duì)縣域經(jīng)濟(jì)增長的影響，并得出通過提高資本的增長率使得生態(tài)補(bǔ)償資金提高進(jìn)而推動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的增長。孟婷等[18]以安徽省大別山的貧困地區(qū)為例，通過定量化的數(shù)學(xué)方法探究當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)補(bǔ)償機(jī)制與經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)系，得出環(huán)境質(zhì)量的改善能促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益的提升。綜上，目前已有的研究側(cè)重于生態(tài)補(bǔ)償?shù)睦碚?、方法、?jīng)濟(jì)效應(yīng)評(píng)價(jià)等方面，缺乏生態(tài)補(bǔ)償與經(jīng)濟(jì)增長之間互相作用、互相影響的動(dòng)態(tài)變化分析和未來預(yù)測(cè)研究。生態(tài)補(bǔ)償與經(jīng)濟(jì)增長的變動(dòng)情況具有復(fù)雜性，涉及多個(gè)因素的共同作用，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)從復(fù)雜系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)出發(fā)，能綜合多個(gè)因素變動(dòng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響，在定性與定量研究方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)[19]。

長江經(jīng)濟(jì)帶人口眾多、經(jīng)濟(jì)體量大、發(fā)展?jié)摿?qiáng)，作為我國生態(tài)文明建設(shè)的先行示范帶，在我國的發(fā)展中具有重要的戰(zhàn)略地位[20-21]。黨的十八大以來，長江經(jīng)濟(jì)帶開啟了“綠色發(fā)展”的新篇章，如何貫徹落實(shí)“共抓大保護(hù)、不搞大開發(fā)”的主題對(duì)推動(dòng)長江經(jīng)濟(jì)帶的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。生態(tài)補(bǔ)償政策的落實(shí)有利于推動(dòng)全流域生態(tài)環(huán)保的協(xié)同治理[22]，因此也成為實(shí)現(xiàn)長江經(jīng)濟(jì)帶綠色發(fā)展的有力保障之一。探究生態(tài)補(bǔ)償與經(jīng)濟(jì)增長的動(dòng)態(tài)關(guān)系，尋求生態(tài)補(bǔ)償?shù)淖顑?yōu)路徑以達(dá)到生態(tài)修復(fù)和經(jīng)濟(jì)增長的利益最大化值得進(jìn)行深入研究?；诖?，本文以長江經(jīng)濟(jì)帶為研究對(duì)象，依據(jù)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論，綜合考慮人口、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、技術(shù)、生態(tài)補(bǔ)償?shù)榷嘁蛩氐南嗷リP(guān)系，選取相關(guān)指標(biāo)，建立生態(tài)補(bǔ)償與經(jīng)濟(jì)增長的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，求得生態(tài)補(bǔ)償對(duì)經(jīng)濟(jì)增長的影響，然后預(yù)測(cè)未來不同情景下經(jīng)濟(jì)隨生態(tài)補(bǔ)償投入的變化趨勢(shì)，以期為后續(xù)長江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)補(bǔ)償工作的實(shí)施以及長江經(jīng)濟(jì)帶的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究對(duì)象與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究對(duì)象概況

長江經(jīng)濟(jì)帶以長江干流為紐帶，走向與緯度呈平行狀，橫跨東西，連接我國東西部共11個(gè)?。ㄊ校?，分別是上海、江蘇、浙江、安徽、江西、湖北、湖南、重慶、四川、貴州、云南，總面積約2.05×106km2，占全國陸地面積的21.4%。截至2019年底，長江經(jīng)濟(jì)帶常駐總?cè)丝谶_(dá)6.01億人，地區(qū)生產(chǎn)總值45.8萬億元，人口和經(jīng)濟(jì)均超過全國總量的40%。長江經(jīng)濟(jì)帶氣候濕潤、降雨充足，具有豐富的水資源，西高東低的地勢(shì)造就了它巨大的水能資源；廣闊的陸地面積和宜人的氣候條件使其農(nóng)耕土地富足，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)雄厚[23]；長江流域的礦產(chǎn)資源、生物資源等在全國也是名列前茅；與此同時(shí)，長江經(jīng)濟(jì)帶也是我國最重要的工業(yè)走廊之一，鋼鐵、電子、石化及汽車等一大批現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)聚集于此。長江經(jīng)濟(jì)帶得天獨(dú)厚的地理位置和氣候條件使其在我國的發(fā)展中占據(jù)極其重要的生態(tài)和戰(zhàn)略地位。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

本文中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)主要源于2005—2019年《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國人口和就業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國科技統(tǒng)計(jì)年鑒》以及各省市政府發(fā)布的環(huán)境統(tǒng)計(jì)公報(bào)等，提取了2004—2018年的數(shù)據(jù)。為減少計(jì)算中的誤差，采用GDP平減指數(shù)，將所有數(shù)據(jù)折算到2004年。

2 研究方法

2.1 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)（system dynamics，SD）是一門通過定性與定量有機(jī)結(jié)合在一起反映復(fù)雜系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功能、相互關(guān)系以及影響機(jī)制的綜合管理性科學(xué)。通過對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行模型構(gòu)建，可以對(duì)動(dòng)態(tài)反饋問題進(jìn)行深入分析，并預(yù)測(cè)其未來在不同情景下的變化趨勢(shì)[24]。本文中生態(tài)補(bǔ)償與經(jīng)濟(jì)增長之間的內(nèi)部聯(lián)系錯(cuò)綜復(fù)雜，在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體框架分析后，選取具有代表性的環(huán)境污染指標(biāo)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行模型的構(gòu)建，以量化生態(tài)補(bǔ)償對(duì)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的影響情況。本文采用Vensim PLE軟件進(jìn)行模型的構(gòu)建，模型的時(shí)間界限為2004—2040年，仿真步長為1年，包括2個(gè)階段：2004—2018年為模型的模擬階段，此階段運(yùn)用已知的歷史數(shù)據(jù)對(duì)模型的精度進(jìn)行檢驗(yàn)；2019—2040年為模型的預(yù)測(cè)階段，此階段根據(jù)不同情景下的參數(shù)設(shè)定來預(yù)測(cè)未來生態(tài)補(bǔ)償與經(jīng)濟(jì)增長的動(dòng)態(tài)關(guān)系。

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

本文將長江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)補(bǔ)償與經(jīng)濟(jì)增長體系劃分為環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)兩大板塊，在此基礎(chǔ)上將模型劃分為人口、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、人力資本、生態(tài)補(bǔ)償五個(gè)子系統(tǒng)，具體如下。

2.2.1 人口子系統(tǒng)

人口數(shù)量的變動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的影響體現(xiàn)在兩方面，一方面會(huì)影響勞動(dòng)力就業(yè)人口的變化，側(cè)面影響受高等教育人數(shù)與科研人員的數(shù)量，進(jìn)一步對(duì)知識(shí)存量產(chǎn)生影響，從而反饋到GDP的變化上；另一方面人口數(shù)量的增加或減少又會(huì)造成生產(chǎn)生活中污染物排放的數(shù)量變化，從而進(jìn)一步影響生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量情況。

2.2.2 經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)

經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)貫穿于整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，勞動(dòng)力的增加會(huì)帶來GDP的增長，經(jīng)濟(jì)增長過程往往伴隨著廢水、廢氣和固體廢棄物的處理排放，對(duì)環(huán)境存量產(chǎn)生影響，故而又反作用于經(jīng)濟(jì)增長，同時(shí)經(jīng)濟(jì)增長水平又會(huì)影響固定資本、科研技術(shù)、環(huán)境污染治理等方面的投入，經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)與整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)密不可分、環(huán)環(huán)相扣。

2.2.3 環(huán)境子系統(tǒng)

環(huán)境子系統(tǒng)反映三廢污染物的排放和處理情況。經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平影響人口數(shù)量，人口數(shù)量情況又與三廢污染物的排放量關(guān)系緊密，同時(shí)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展能夠刺激環(huán)境污染治理資金的投入，從而使得環(huán)境質(zhì)量發(fā)生改變，環(huán)境質(zhì)量的提升或降低又將反饋到經(jīng)濟(jì)方面。

2.2.4 人力資本子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)分為三個(gè)部分，分別為勞動(dòng)人力資本、研發(fā)人力資本和人力資本部門人力資本。人力資本的多少影響經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)、技術(shù)的發(fā)展，而人力資本的多少取決于人口子系統(tǒng)，人口數(shù)量決定了參與社會(huì)勞動(dòng)的勞動(dòng)力數(shù)量，勞動(dòng)力數(shù)量反映出勞動(dòng)人力資本的多少，并影響研發(fā)人力資本和人力資本部門自身的人力資本。

2.2.5 生態(tài)補(bǔ)償子系統(tǒng)

我國的生態(tài)補(bǔ)償模式分為政府撥付和市場(chǎng)調(diào)控兩大類。政府撥付包括財(cái)政轉(zhuǎn)移支付、重大生態(tài)工程建設(shè)、專項(xiàng)基金；市場(chǎng)調(diào)控包括排污費(fèi)、資源費(fèi)、環(huán)境稅、水權(quán)交易等[7]。本文只探討政府撥付的生態(tài)補(bǔ)償資金對(duì)經(jīng)濟(jì)的影響。通過財(cái)政下?lián)艿馁Y金，對(duì)環(huán)境污染進(jìn)行治理，在一定程度上改善生態(tài)環(huán)境，引起環(huán)境存量的增加，而環(huán)境的改善又將對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到積極的作用，實(shí)現(xiàn)生態(tài)補(bǔ)償與經(jīng)濟(jì)增長的互相反饋。

2.3 因果反饋關(guān)系

為明確長江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)補(bǔ)償與經(jīng)濟(jì)增長系統(tǒng)中各子系統(tǒng)之間的聯(lián)系，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行因果關(guān)系分析。經(jīng)濟(jì)是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，一方面，經(jīng)濟(jì)發(fā)展使得人口數(shù)量增加，人口數(shù)量的增加帶來人力資本和污染排放量上升，人力資本上升對(duì)經(jīng)濟(jì)起積極的正反饋?zhàn)饔茫廴九欧帕康纳仙龑?duì)環(huán)境存量的影響呈負(fù)反饋?zhàn)饔?，進(jìn)而抑制經(jīng)濟(jì)的增長；另一方面，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展促使國家撥付更多資金進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)償，環(huán)境污染得到治理，環(huán)境破壞所造成的經(jīng)濟(jì)損失減小，環(huán)境存量增加，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到積極的正反饋?zhàn)饔?。各子系統(tǒng)之間相互影響、相互制約，共同實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整體功能。在定性分析各子系統(tǒng)因果關(guān)系的基礎(chǔ)上繪制系統(tǒng)的因果關(guān)系圖（圖1）。其中“+”表示正反饋，“-”表示負(fù)反饋。

圖1 長江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)補(bǔ)償與經(jīng)濟(jì)增長系統(tǒng)因果關(guān)系反饋圖Fig.1 Feedback diagram of the causal relationship between ecological compensation and economic growth systems in the Yangtze River Economic Belt

2.4 生態(tài)補(bǔ)償與經(jīng)濟(jì)增長系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型構(gòu)建與檢驗(yàn)

為使模型運(yùn)行的結(jié)果更加趨近于實(shí)際的數(shù)值，本文將環(huán)境污染要素作為生產(chǎn)投入的一種要素納入構(gòu)建的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型中[25]，并根據(jù)長江經(jīng)濟(jì)帶的實(shí)際情況對(duì)系統(tǒng)中各個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，通過系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析并結(jié)合因果關(guān)系圖建立長江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)補(bǔ)償與經(jīng)濟(jì)增長系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，如圖2。共選取81個(gè)變量構(gòu)建了系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，其中包括34個(gè)常量變量，24個(gè)輔助變量，15個(gè)速率變量和8個(gè)狀態(tài)變量。

最終經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)出函數(shù)采用柯布道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)，滿足以下公式：

圖2 長江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)補(bǔ)償與經(jīng)濟(jì)增長系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型Fig.2 System dynamics model of ecological compensation and economic growth in the Yangtze River Economic Belt

式中：Y為長江經(jīng)濟(jì)帶地區(qū)的總產(chǎn)值；A為知識(shí)存量；HY為最終投入生產(chǎn)中的勞動(dòng)人力資本；L為就業(yè)人口；K為物質(zhì)資本存量；P為環(huán)境污染要素對(duì)經(jīng)濟(jì)的影響值；η、α、β、γ、χ分別為知識(shí)存量、勞動(dòng)人力資本、就業(yè)人口、物質(zhì)資本和環(huán)境要素的彈性系數(shù)。

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的合理性、準(zhǔn)確性、有效性至關(guān)重要，因此，在進(jìn)行實(shí)際問題的模擬時(shí)需要對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的有效性檢驗(yàn)方式有三種，分別為理論檢驗(yàn)、運(yùn)行檢驗(yàn)和歷史仿真檢驗(yàn)[26]。本文采用歷史仿真檢驗(yàn)方式進(jìn)行模型驗(yàn)證，檢驗(yàn)原理如下：

2.5 多情景設(shè)置

為探究長江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)補(bǔ)償對(duì)經(jīng)濟(jì)增長以及環(huán)境質(zhì)量的影響情況，通過變更投入生態(tài)補(bǔ)償?shù)亩嗌賮韺?shí)現(xiàn)該目的。調(diào)整投入的生態(tài)補(bǔ)償系數(shù)并對(duì)不同情景下的生態(tài)補(bǔ)償與經(jīng)濟(jì)增長進(jìn)行模擬，為此設(shè)置了以下四種發(fā)展情景。

情景1：自然發(fā)展情景。維持現(xiàn)有的發(fā)展趨勢(shì)不變，不進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)償，模擬未來至2040年長江經(jīng)濟(jì)帶經(jīng)濟(jì)增長和環(huán)境質(zhì)量的變化情況。

情景2：低生態(tài)補(bǔ)償情景。以自然發(fā)展情景作為基礎(chǔ)，投入一定的生態(tài)補(bǔ)償，將生態(tài)補(bǔ)償?shù)耐度胂禂?shù)設(shè)置為0.5，表示投入較低的生態(tài)補(bǔ)償，模擬未來至2040年長江經(jīng)濟(jì)帶在該種模式下經(jīng)濟(jì)增長和環(huán)境質(zhì)量的狀況。

情景3：生態(tài)補(bǔ)償情景。以自然發(fā)展情景作為基礎(chǔ)，投入生態(tài)補(bǔ)償，將生態(tài)補(bǔ)償?shù)耐度胂禂?shù)設(shè)置為1，表示投入正常的生態(tài)補(bǔ)償，模擬未來至2040年長江經(jīng)濟(jì)帶在該種模式下經(jīng)濟(jì)增長和環(huán)境質(zhì)量的變化趨勢(shì)。

情景4：高生態(tài)補(bǔ)償情景。以自然發(fā)展情景作為基礎(chǔ)，投入一定的生態(tài)補(bǔ)償，將生態(tài)補(bǔ)償?shù)耐度胂禂?shù)設(shè)置為1.5，表示投入較高的生態(tài)補(bǔ)償，模擬未來至2040年長江經(jīng)濟(jì)帶在該種模式下經(jīng)濟(jì)增長和環(huán)境質(zhì)量的變化情況。

3 結(jié)果分析

3.1 模型精度檢驗(yàn)

本文將模型運(yùn)行得到的模擬結(jié)果與真實(shí)的歷史數(shù)據(jù)對(duì)構(gòu)建的模型進(jìn)行歷史仿真檢驗(yàn)，以2004—2018年15年的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)。由于模型涉及變量過多，因此選取最具代表性的人口和GDP兩個(gè)變量的檢驗(yàn)結(jié)果來進(jìn)行說明，得到如表1和表2的檢驗(yàn)結(jié)果。表1結(jié)果表明，2004—2018年期間的人口模擬值與真實(shí)值之間的相對(duì)誤差均小于2%；表2結(jié)果表明，2004—2018年期間的GDP模擬值與真實(shí)值之間的相對(duì)誤差均小于7%。整體上看，選取的兩個(gè)變量誤差比例均在合理范圍內(nèi)，滿足模型的精度要求，故認(rèn)為該模型具有較強(qiáng)的可靠性，能較為真實(shí)地反映長江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)補(bǔ)償與經(jīng)濟(jì)增長之間的關(guān)系。

表1 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型人口檢驗(yàn)Table 1 System dynamics model population test單位：萬人

表2 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型GDP檢驗(yàn)Table 2 System dynamics model GDP test單位：萬元

3.2 環(huán)境系統(tǒng)情景分析

生態(tài)補(bǔ)償對(duì)環(huán)境的影響作用體現(xiàn)在進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)償能一定程度減少環(huán)境污染，提升環(huán)境質(zhì)量。通過上述情景設(shè)置，得到四種不同情景下三廢污染總量、環(huán)境損失價(jià)值以及環(huán)境存量的未來變化趨勢(shì)，如圖3所示。

圖3 環(huán)境系統(tǒng)情景模擬結(jié)果比較分析Fig.3 Comparative analysis of scenario simulation results for environmental systems

四種不同情景下三廢污染總量的變化趨勢(shì)是一致的，在2019—2030年平穩(wěn)上升，至2030年左右三廢污染排放總量達(dá)到峰值，之后呈下降的趨勢(shì)。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因主要有兩個(gè)：一方面，未來一段時(shí)間內(nèi)長江經(jīng)濟(jì)帶總?cè)丝谌匀粫?huì)緩慢增加，人口的擴(kuò)大將增加三廢污染總量的排放；另一方面，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定階段，伴隨環(huán)境污染治理進(jìn)一步加強(qiáng)，污染物的排放最終得到控制。從結(jié)果中可以看出，自然發(fā)展情景與投入生態(tài)補(bǔ)償?shù)钠渌N情景相比三廢污染總量要更多，且投入越多的生態(tài)補(bǔ)償，污染總量越少。

四種不同情景下的環(huán)境損失價(jià)值均呈上升的趨勢(shì)，其中不投入生態(tài)補(bǔ)償?shù)淖匀话l(fā)展情景環(huán)境損失價(jià)值均高于其他情景下的環(huán)境損失價(jià)值，且生態(tài)補(bǔ)償投入越多，環(huán)境損失價(jià)值越少。不同情景下的環(huán)境損失價(jià)值由高到低分別為：自然發(fā)展情景＞低生態(tài)補(bǔ)償情景＞生態(tài)補(bǔ)償情景＞高生態(tài)補(bǔ)償情景。

在四種發(fā)展情景下，環(huán)境存量均呈上升趨勢(shì)。自然發(fā)展情景下環(huán)境存量上升的程度十分緩慢，其他三種情景下環(huán)境存量呈指數(shù)型增長。其中低生態(tài)補(bǔ)償情景下的環(huán)境存量低于生態(tài)補(bǔ)償情景，高生態(tài)補(bǔ)償情景最高，說明投入的生態(tài)補(bǔ)償對(duì)環(huán)境質(zhì)量的改善起到了積極的作用，并且這種作用在加大生態(tài)補(bǔ)償?shù)耐度肓Χ群蟊憩F(xiàn)得更為明顯。

3.3 社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)情景分析

生態(tài)補(bǔ)償對(duì)經(jīng)濟(jì)的影響主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面實(shí)施生態(tài)補(bǔ)償進(jìn)行環(huán)境改善后對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到積極的作用，使得因環(huán)境污染造成的經(jīng)濟(jì)損失降低；另一方面生態(tài)補(bǔ)償又會(huì)引起物質(zhì)資本的減少，對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起一定程度的抑制作用。通過上述對(duì)生態(tài)補(bǔ)償系數(shù)的設(shè)置，得到了不同情景下GDP、物質(zhì)資本以及知識(shí)存量的變化趨勢(shì)，如圖4所示。

四種不同情景下GDP的變化趨勢(shì)均呈指數(shù)型增長，四種發(fā)展情景之間的模擬值差距較小，其中GDP最小的為高生態(tài)補(bǔ)償情景，GDP最大的為自然發(fā)展情景，投入較多的生態(tài)補(bǔ)償會(huì)在一定程度上減少GDP，但這種影響十分微弱，說明投入的生態(tài)補(bǔ)償并未對(duì)長江經(jīng)濟(jì)帶的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起較大作用。

圖4 社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)情景模擬結(jié)果比較分析Fig.4 Comparative analysis of socio-economic system scenario simulation results

四種發(fā)展情景下模擬得到的物質(zhì)資本發(fā)展趨勢(shì)均呈指數(shù)型增長，其中自然發(fā)展情景＞低生態(tài)補(bǔ)償情景＞生態(tài)補(bǔ)償情景＞高生態(tài)補(bǔ)償情景，但不同情景間的差距較小，投入的生態(tài)補(bǔ)償對(duì)物質(zhì)資本的影響微弱。

四種發(fā)展情景下知識(shí)存量的變化趨勢(shì)同物質(zhì)資本相似地呈指數(shù)型增長，并且不同情景間的知識(shí)存量差距十分小，這種較小的差距同GDP和物質(zhì)資本一樣，說明生態(tài)補(bǔ)償并未對(duì)知識(shí)存量有較大的影響。

3.4 最優(yōu)化情景選擇

通過對(duì)比環(huán)境系統(tǒng)情景分析（圖3）和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)情景分析（圖4），可以看出，改變生態(tài)補(bǔ)償?shù)耐度胂禂?shù)，即改變生態(tài)補(bǔ)償金額投入的大小，對(duì)環(huán)境系統(tǒng)，特別是環(huán)境存量有較大的影響。三廢污染總量和環(huán)境損失價(jià)值均呈現(xiàn)高生態(tài)補(bǔ)償情景＜生態(tài)補(bǔ)償情景＜低生態(tài)補(bǔ)償情景＜自然發(fā)展情景，而環(huán)境存量呈現(xiàn)高生態(tài)補(bǔ)償情景＞生態(tài)補(bǔ)償情景＞低生態(tài)補(bǔ)償情景＞自然發(fā)展情景，并且生態(tài)補(bǔ)償值越高環(huán)境存量越大，環(huán)境存量之間的差異也更為明顯。社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中，雖然提高生態(tài)補(bǔ)償金額在一定程度上使得GDP、物質(zhì)資本和知識(shí)存量降低，但相較而言環(huán)境系統(tǒng)的改善效果更為凸出。因此，根據(jù)本文采用的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)果來看，提高生態(tài)補(bǔ)償?shù)耐度霑?huì)極大限度地改善環(huán)境，而對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響較小。在一定范圍內(nèi)，適當(dāng)?shù)靥岣呱鷳B(tài)補(bǔ)償資金的投入更有利于實(shí)現(xiàn)長江經(jīng)濟(jì)帶經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

4 結(jié)論

本文通過構(gòu)建的長江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)補(bǔ)償與經(jīng)濟(jì)增長的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)長江經(jīng)濟(jì)帶不同發(fā)展情景下的生態(tài)補(bǔ)償與經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)行探討，主要得出以下結(jié)論。

1）對(duì)長江經(jīng)濟(jì)帶實(shí)施生態(tài)補(bǔ)償會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生較大的影響，投入的生態(tài)補(bǔ)償越多，環(huán)境污染總量越少，環(huán)境存量增加越明顯，環(huán)境質(zhì)量總體提升。

2）生態(tài)補(bǔ)償投入的改變對(duì)長江經(jīng)濟(jì)帶經(jīng)濟(jì)的增長影響較小，說明在一定合理范圍內(nèi)增加補(bǔ)償?shù)耐度肓Χ炔粫?huì)抑制經(jīng)濟(jì)的增長。

3）通過對(duì)比分析四種不同發(fā)展情景下GDP的增長趨勢(shì)與環(huán)境變化趨勢(shì)，適當(dāng)提高生態(tài)補(bǔ)償金額，能較大程度改善環(huán)境，因此，本文選取高生態(tài)補(bǔ)償情景作為長江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)補(bǔ)償與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最優(yōu)實(shí)現(xiàn)路徑。