低碳农业推广过程中相关利益主体的演化博弈分析
2016-01-19何小洲汤婉彭勇
何小洲+汤婉+彭勇
摘要：推广低碳农业是实现农业可持续发展的必然选择，建立各相关利益主体的均衡机制是发展低碳农业的关键。将低碳农业的三个主要利益主体纳入分析框架，构建“政府-农业企业”“农业企业-农户”两组演化博弈模型，探讨各主体低碳发展决策的动态演化过程、演化稳定策略及其对应条件。研究结果显示：三方的策略选择依赖于初始状态和关键参数选择;政府通过给予补贴、碳税返还等措施来鼓励农业企业实行低碳生产;农业企业通过传授低碳生产技术、改善低碳生产设施条件、分享低碳生产收益等途径来促使农户与其合作，最终可实现三方共赢以及低碳农业的持续发展。
关键词：低碳农业;相关利益主体;演化博弈
中图分类号：F124.5文献标识码：A 文章编号：1009-9107（2016）01-0059-07
引言
在气候变暖问题日益凸显的背景下，由于农业是温室气体的排放源之一，低碳农业近年来受到国内外的广泛关注。低碳农业是以减缓温室气体排放为目标、以“低能耗、低排放、高效率、高碳汇”为基础的一种新型农业发展模式，加快推广低碳农业是实现农业可持续发展的必然选择[1]。低碳农业在推广过程中涉及到众多相关利益主体，由传统农业向低碳农业的转变过程是众多主体从矛盾冲突、利益协调到实现各方互利共赢的动态博弈过程，其构成了低碳农业发展的内在动力。因此，探明各相关利益主体的内在关系、建立各主体的利益均衡机制是发展低碳农业的关键。
国外学者对农业低碳化及其相关政策机制较早进行了研究，较多围绕提高农地固碳功能、制定固碳政策展开。Tristram O West等认为减少农作物的产量会使农作物的碳吸附功能下降而引起碳排放量的增加，而增加农作物的产量、滥用土地也会使土地的碳吸附功能下降而导致碳排放量增加，总之农地政策的变化会影响土地的碳吸附能力[2]。Freibauer等在研究欧洲农地固碳功能时指出，禁止开发生物燃料、鼓励农民有机耕作、强化政府的低碳政策和理念等能促使农地固碳功能的提高[3]。John M Antle认为农地固碳功能的提高可以在一定程度上通过碳交易来实现，并且碳交易也能减少土壤的碳损失率、增加农民收入[4]。
国内对低碳农业的研究开始较晚，目前主要集中在低碳农业的内涵界定和基本理论[1，5]、发展现状[6]、模式及对策[7]等视角，而对于低碳农业涉及的利益主体的研究较少。漆雁斌、江玲利用静态博弈方法讨论了涉农企业之间、农户之间及地方与中央政府之间在低碳农业发展中的策略选择[8]。曾小艳、鲁德银针对农业产业化中政府、龙头企业、农户、消费者等主要利益相关者安全低碳行为的行动策略进行了理论上的分析，并从政府的角度提出了诸多政策建议[9]。鲁德银、王习春通过调查和分析发现，农户、企业和消费者对低碳技术与模式的预期收益不高，企业和农户不愿采用低碳技术与模式，消费者不愿为低碳农产品支付较高的价格[10]。
演化博弈理论在经济管理相关问题的研究中有着越来越重要的应用，国内对关于低碳问题相关利益主体间的演化博弈也展开了丰富的研究。王京安等通过演化博弈分析发现，政府政策的合理引导、企业自身技术条件的提高可促使企业逐步趋向于低碳生产[11]。何丽红、王秀建立了低碳供应链中政府和核心企业的演化博弈模型，研究发现，企业实施低碳供应链管理的收益和成本、政府对企业的奖惩力度都会直接影响博弈结果[12]。赵黎明等重点讨论了旅游产品碳排放核算制度与相应的激励政策下政府部门与旅游企业低碳策略的演化发展[13]。
随着低碳农业的进一步推广，相关利益主体间的博弈关系更加复杂，因此需要运用更成熟的理论和方法去探析内部利益关系。本文在上述相关文献的基础上，运用演化博弈论的分析方法，从低碳农业的三个主要利益主体——政府、农业企业和农户入手，构建“政府-农业企业”“农业企业-农户”两组演化博弈模型，探讨各主体低碳发展行为策略的稳定性以及优势稳定策略组合所需要的条件，以期建立各相关利益主体的均衡机制，为促进低碳农业的持续发展提供理论指导和决策建议。
一、“政府-农业企业”演化博弈分析
（一）模型的假设及建立
在低碳农业的推广过程中，政府部门试图通过各项监管措施来引导农业企业实行低碳农业生产，以此实现农业的低碳转型。农业企业会根据外部环境和自身条件的情况，选择是否进行低碳生产。假设政府和农业企业都以自身利益最大化为原则，两者之间的行为博弈在有限理性和信息不完全的条件下进行。政府对农业企业的有两个可选择的策略：监管和不监管;农业企业也有两个可选择的策略：实行低碳农业生产和不实行低碳农业生产（实行传统农业生产）。设初始状态下，政府选择监管的概率为p，选择不监管的概率为1-p;农业企业选择低碳生产的概率为q，选择传统生产的概率为1-q。
政府若选择对农业企业进行监管，监管成本为Cg，包括政府搜集农业企业碳排放情况等信息耗费的人力、财力、物力，政府监管采取的方式有罚款、补贴和碳税返还。其中，政府对实行低碳农业生产的企业给予的补贴为A，碳税返还为T，对实行传统农业生产的企业进行罚款F。在政府监管条件下，若企业实行低碳农业生产，政府将获得长期经济社会环境效益的增加，也包括政府声誉的提高，此部分效益记为Rg。若企业实行传统农业生产，政府要付出环境治理费用Pg。
设农业企业在传统农业生产方式下获得的收益为R0。若企业选择低碳农业生产，需要付出额外的成本Ce，包括对低碳原材料、低碳技术设备、清洁能源的投资购买等;同时企业也会获得额外收益Re，包括碳排放费用的减少、企业品牌价值的提升、获得的良好社会声誉等;同时，若政府选择监管，企业可获得低碳补贴和碳税返还。
根据以上假设，得到政府与农业企业的博弈收益矩阵如表1所示。
（二）模型的局部均衡点稳定性分析
根据矩阵，政府实行监管与不监管的期望收益Ug1、Ug2以及平均期望收益Ug分别为：
Ug1=q（Rg-Cg-A-T）+（1-q）（F-Cg-Pg）
Ug2=-（1-q）Pg
Ug=pUg1+（1-p）Ug2
得到政府实行监管的复制动态方程为：
F（p）=dpdt=p（Ug1-Ug）=p（1-p）[[q]（Rg-A-T-F）+F-Cg]]（1）
农业企业实行低碳农业生产与传统农业生产的期望收益Ue1、Ue2以及平均期望收益Ue分别为：
Ue1=p（R+Re+A+T-Ce）+（1-p）（R0+Re-Ce）
Ue2=p（R0-F）+（1-p）R0
Ue=qUe1+（1-q）Ue2
得到农业企业实行低碳生产的复制动态方程为：
F（q）=dqdt=q（Ue1-Ue）=q（1-q）[[p]（A+T+F）+Re-Ce]] （2）
令F（p）=0且F（q）=0，解得：
p1=0，p2=1，q*=Cg-FRg-A-T-F;q1=0，
q2=1，p*=Ce-ReA+T+F
由此得到博弈矩阵的5个局部均衡点A1（0，0）、B1（0，1）、C1（1，0）、D1（1，1）、E1（p*，q*）。其中，A1、B1、C1、D1四点为纯策略均衡点，E1为一个混合策略均衡点。
根据Friedman（1991）提出的方法，检验动态系统的雅可比矩阵的行列式和迹的符号可以分析该系统均衡点的稳定性[14]。由式（1）和式（2）可得，在政府-农业企业系统中，雅可比矩阵J及其对应的行列式detJ和迹trJ分别为：
J=[（1-2p）[q（Rg-A-T-F）+F-Cg]p（1-p）（Rg-A-T-F）
q（1-q）（A+T+F）（1-2q）[p（A+T+F）+Re-Ce]]
detJ=（1-2p）（1-2q）[q（Rg-A-T-F）+F-Cg][p（A+T+F）+Re-Ce]
-pq（1-p）（1-q）（Rg-A-T-F）（A+T+F）
trJ=（1-2p）[q（Rg-A-T-F）+F-Cg]+（1-2q）[p（A+T+F）+Re-Ce]
农业企业改变传统生产方式转向低碳生产，需要投入大量的人力、设备、技术，尽管从长远利益考虑，Re大于Ce是可能实现的，但在短期内获得Re>Ce是不现实的，因此在一定时期内，假定存在Ce>Re。此外，为充分说明博弈的经济含义，假定Rg>Cg+A+T，即在政府监管条件下，农业企业低碳生产而使政府获得的长期效益的增加大于其监管成本和对企业给予的补贴、碳税返还之和。根据5个局部均衡点对应的detJ和trJ结果，需要讨论Cg-F、Re+A+T+F-Ce和Rg-A-T-F是否大于零。若Cg>F，由于Rg>Cg+A+T，则恒有Rg>A+T+F;同理，若Rg
当Cg>F且Ce>Re+A+T+F时，尽管政府对农业企业实行监管政策，但是采取的各种干预方式的力度均不足。政府对非低碳生产企业的罚款较小（F），不足以补偿其付出的较大的监管成本（Cg）;对低碳生产企业的补贴（A）和碳税返还（T）也较小，而企业的低碳生产的额外成本太大（Ce），导致其没有动力采取低碳生产决策，双方的策略选择将倾向于（不监管，传统农业生产）。为改变这种情况，首先要采取措施降低政府的监管成本，提高监管的积极性。政府可以借助并发挥公众、媒体和非政府组织的力量，让其参与到对农业企业生产的监督中来，同时创建良好的社会舆论机制，增加监管的声誉效益。
当Cg>F且Ce
演化博弈的最终均衡结果取决于博弈的初始状态，当初始状态位于区域A1C1E1B1时，系统将收敛于A1（0，0）;当初始状态位于区域C1D1B1E1时，系统将收敛于D1（1，1）。为了在更大的可能性上得到（监管，低碳农业生产）这个希望的均衡结果，需要扩大区域C1D1B1E1，同时减少区域A1C1E1B1。各区域的大小是由鞍点E1（p*，q*）决定的，如果要扩大区域C1D1B1E1，则要求鞍点E1（p*，q*）向左下方移动，这要求p*=Ce-ReA+T+F与q*=Cg-FRg-A-T-F的值变小。
从各个参数来看，政府降低监管成本、增加对企业的罚款、补贴和碳税返还;企业降低低碳生产成本、增加低碳生产收益，都会使p*和q*变小。
当RgRe+A+T+F时，政府对非低碳生产农业企业的罚款足够大，但是对低碳生产企业的补贴和碳税返还相对较小，企业同样倾向于传统生产，系统最终向（监管，传统农业生产）演化。
当Rg
为使系统更好地向（监管，低碳农业生产）演化，从政府的角度看，一方面要加大监管力度，另一方面要试图降低企业转向低碳农业生产的成本（向企业提供低碳技术、设备、人才支持等）、增加企业低碳生产的额外收益（帮助企业加大低碳产品和服务的宣传力度等）。
二、“农业企业-农户”演化博弈分析
（一）模型的假设及建立
农户是低碳农业的重要参与主体，其与农业企业之间的关系比较复杂，两者需要合作来实现各自的利益诉求，但又存在利益冲突。在“企业+农户”的农业经营模式中，农业企业通常是低碳农业生产的领导决策者，而农户是具体执行者。在农业企业选择低碳生产决策的前提条件下，为确保低碳农业的规范生产，假设双方通常会签订相关的低碳生产标准协议。农户在企业提供的低碳技术的指导下进行规范生产，农业企业则将低碳生产经营带来的利益分配一部分给农户。但是，由于实际经济活动的复杂性和利益联结机制的脆弱性，企业可能不愿意把低碳生产经营的利益分配给农户，农户出于自身利益考虑，也不一定会按规范低碳生产。
假设农业企业和农户都追求自身利益最大化，双方都是有限理性，且博弈是在信息不完全的条件下进行的。农业企业对农户的有两个可选择的策略：分配低碳收益和不分配低碳收益;农户也有两个可选择的策略：按规范生产和不按规范生产。设初始状态下，农业企业选择分配收益的概率为m，选择不分配的概率为1-m;农户选择按规范生产的概率为n，选择不按规范生产的概率为1-n。
设企业分配给农户的收益为W;农户按规范生产会使企业低碳生产的劳动力成本下降，此部分收益记为Rb;农户不按规范生产给企业带来的经济损失为D;当农户按规范生产，而企业不分配低碳收益给农户时，农户会向地方政府申诉，政府对企业实施罚款Fb，罚款补偿给农户。
农户若选择按规范生产，需要付出额外成本Cp，包括替换已有高碳技术而引致的产能减少、学习低碳农业技术的成本、劳动投入的增加等;同时会得到规范生产带来的额外效益Rp，包括文化技能素质的提高、农业生产设施条件的改善等。当企业分配低碳收益给农户，而农户不按规范生产时，农户要向企业支付违约金Fp。
根据以上假设，得到农业企业与农户的博弈收益矩阵如表3所示。
（二）模型的局部均衡点稳定性分析
参考政府-农业企业系统模型复制动态方程的推导方法，根据表3，得到农业企业选择分配收益、农户选择按规范生产的复制动态方程分别为：
F′（m）=dmdt=m（Ub1-Ub）=m（1-m）[[n]（Fb-Fp）+Fp-W] （3）
F′（n）=dndt=n（Up1-Up）=n（1-n）[[m]（Fp-Fb）+Rp+Fb-Cp] （4）
令F′（m）=0且F′（n）=0，解得：m1=0，m2=1，n*=W-FpFb-Fp;n1=0，n2=1，m*=Rp+Fb-CpFb-Fp
从而得到农业企业与农户组成的动态演化博弈矩阵的5个局部均衡点为A2（0，0）、B2（0，1）、C2（1，0）、D2（1，1）、E2（m*，n*）。
根据式（3）和式（4），在农业企业-农户系统中，雅可比矩阵J及其对应的行列式detJ和迹trJ为：
J=[（1-2m）[[n]（Fb-Fp）+Fp-W]m（1-m）（Fb-Fp）
n（1-n）（Fp-Fb）（1-2n）[[m]（Fp-Fb）+Rp+Fb-Cp]]
detJ=（1-2m）（1-2n）[[n]（Fb-Fp）+Fp-W][[m]（Fp-Fb）+Rp+Fb-Cp]-
mn（1-m）（1-n）
（Fb-Fp）2trJ=（1-2m）[[n]（Fb-Fp）+Fp-W]+（1-2n）[[m]（Fp-Fb）+Rp+Fb-Cp]
假设FpW，否则农户一般情况下不会愿意与企业签订协议，企业也不会把收益分配给农户，双方不存在合作的可能性。根据上述5个局部均衡点对应的detJ和trJ结果，需要讨论Rp+Fb-Cp与Rp+Fp-Cp的是否大于0。由于Fb>Fp，若Cp>Rp+Fb，必有Cp>Rp+Fp;同理，若Cp
当Cp>Rp+Fb时，农户按规范低碳生产带来的额外效益较小（Rp），或者政府对农业企业不分配收益而实施的罚款较小（Fb），二者之和小于农户选择低碳生产所要付出的额外成本（Cp），系统将会收敛于A2（0，0），即（不分配收益，不按规范生产）这一均衡状态，这是地方政府不愿看到的结果。从自身短期利益考虑，由传统生产方式和习惯转向新型的低碳生产方式付出的成本很大，农户宁愿支付违约金也不愿按规范低碳生产，但长远来看，这对农户自身和农业企业的发展都是不利的。为促使农户合作推广低碳农业，政府和农业企业必须着力降低农户的低碳生产成本、增加农户的低碳生产效益。可采取的具体措施包括引导农户改变生产观念、增加对农户的收益分配、对农户免费进行低碳种植生产技术培训、提供或改善低碳农业生产设施等等。
当Cp
三、结论
本文对低碳农业推广过程中相关利益主体的内部关系进行了分析，建立了政府与农业企业之间、农业企业与农户之间低碳决策行为的动态演化博弈模型，对各主体演化策略的稳定性进行了分析和讨论，得出以下主要结论：
1.政府部门对农业企业不监管或者采取的监管措施力度不够时，农业企业实行低碳农业生产的积极性会受到严重挫伤，系统会向（不监管，传统农业生产）演化。因此必须采取措施降低政府的低碳监管成本，增加监管收益。可以通过充分调动公众、媒体和非政府组织参与对农业企业生产的监督，降低政府的监督和管理费用;同时，建立良好的社会舆论机制体系，使得政府通过监管能获得较大的声誉效益，以此激励政府加大监管力度。
2.农业企业是否实行低碳农业生产主要受低碳生产成本、低碳生产额外收益、政府监管力度（包括高碳罚款、低碳补贴和碳税返还）三个参数的影响。因此，政府要加大对非低碳生产农业企业的惩罚力度，给予低碳生产企业合理的财政补贴和碳税优惠，同时可以对实行低碳生产的农业企业提供低碳发展技术设备、信息、人才等的支持，加大对企业低碳产品和服务的宣传。总之要采取各种措施来降低企业的低碳生产成本，使其获得更多的低碳效益，从而引导和帮助农业企业更好地开展低碳生产。
3.农户是否按规范低碳生产主要受低碳生产成本、低碳生产额外效益、企业分配的低碳收益、不按规范生产而支付的违约金几个参数的影响。农业企业要积极向农户传授低碳生产技术、改善低碳农业的基础设施建设、增加对农户的收益分配，同时通过加大宣传力度来增强农户的低碳意识和理念，提高农户的积极性和主动性，促使农户合作推广低碳农业。在引导农户从事低碳农业生产的过程中，农业企业要充分考虑到农户的切身利益，当农户不选择低碳生产时，农户自身和企业的长远利益都将受到不利影响。
总之，政府通过给予补贴、碳税返还等措施来鼓励农业企业实行低碳生产;农业企业通过传授低碳生产技术、改善低碳生产设施条件、分享低碳生产收益等途径来提高农户的积极性，促使农户与其合作，最终可实现三方共赢以及低碳农业的持续发展。
参考文献：
[1] 冉光和，鲁钊阳，王建洪.中国低碳农业发展的基本理论与可行路径[J].科技进步与对策，2011（20）：157160.
[2]Tristram O West，Gregg Marland.Net Carbon Flux From Agriculture：Carbon Emissions，Carbon Sequestration，Crop Yield，and Landuse Change[J].Biogeochemistry，2003（63）：7383.
[3]Annette Freibauer，Mark D A Rounsevell，Pete Smith，et al.Carbon Sequestration in the Agricultural Soils of Europe[J].Geoderma， 2004，122（1）：123.
[4]John M Antle.Agricultural Carbon Sequestration，Poverty，and Sustainability[J].Environment and Development Economics，2008（13）：327352.
[5]王青，郑红勇，聂桢祯.低碳农业理论分析与中国低碳农业发展思路[J].西北农林科技大学学报：社会科学版，2012，12（3）： 17.
[6]张莉侠，曹黎明.中国低碳农业发展现状与对策探讨[J].经济问题探索，2011（11）：103106.
[7]秦军.低碳农业发展的障碍、模式及对策[J].西北农林科技大学学报：社会科学版，2014，14（6）：7075.
[8]漆雁斌，江玲.我国农业低碳发展参与主体的博弈行为与困境化解[J].农村经济，2013（10）：812.
[9]曾小艳，鲁德银.农业产业化主要利益相关者安全低碳行为的博弈分析[J].农业经济，2014（12）： 1315.
[10]鲁德银，王习春.农业产业化低碳技术预期与策略的调查与博弈分析[J].农业经济， 2015（2）：1315.
[11]王京安，韩立，高翀，等.低碳经济发展中政府与企业之间的博弈分析[J].科技管理研究， 2012（22）：234238.
[12]何丽红，王秀.低碳供应链中政府与核心企业进化博弈模型[J].中国人口·资源与环境，2014（1）： 2730.
[13]赵黎明，陈喆芝，刘嘉玥.低碳经济下地方政府和旅游企业的演化博弈[J].旅游学刊，2015（1）： 7282.
[14]Friedman D. Evolutionary Games in Economics[J].Econometrica，1991，59（3）：637666.
[15]谢识予.经济博弈论[M].3版. 上海： 复旦大学出版社，2002：237241.
Evolutionary Game Analysis of Respective Stakeholders
During Promotion Process of Lowcarbon Agriculture
HE Xiaozhou， TANG Wan， PENG Yong
（College of Economics and Business Administration， Chongqing University， Chongqing 400044， China）
Abstract：The promotion of lowcarbon agriculture is the inevitable choice for the realization of sustainable development of agriculture， and the key to develop lowcarbon agriculture is to establish balancing mechanism of interests among respective stakeholders. This paper builds an evolutionary game framework which contains the governments， agricultural enterprises and farmers， establishes two groups of evolutionary game models： government and agricultural enterprise， agricultural enterprise and farmer， and discusses the dynamic evolution processes of their decisions in lowcarbon development， evolutionary stable strategy and its corresponding conditions. The results showed that three stakeholders choices of strategy were dependent on the initial state and their choices of some key parameters. Tripartite benefit and sustainable development of lowcarbon agriculture will be finally realized by following ways： for the government， encouraging agricultural enterprises to implement lowcarbon production by giving them subsidies， carbon tax returns and other measures; for agricultural enterprises， imparting lowcarbon production technologies， improving conditions of production facilities and sharing profits to spur farmers to cooperate with them.
Key words：lowcarbon agriculture; respective stakeholders; evolutionary game
