考虑农产品绿色度的农业生产经营主体治污策略选择

王梦丹，杜建国，许玲燕

（江苏大学管理学院，江苏镇江 212013）

1 研究背景

近年来，我国农业经济实现了快速增长与全面发展，但由于农业现代化生产与规模化增长又过度依赖化肥、农药、农膜等农用化学品，使得农村生态环境遭到严重破坏，其中农业面源污染问题尤为突出［1-3］。由2014年全国土壤污染状况调查公报可知，我国耕地土壤点位超标率达19.4%。另据《中国统计年鉴》数据计算可知，我国化肥施用量已从2010年的265 kg/ hm2增长到2017年的434 kg/hm2，远超国际公认的安全上限225 kg/ hm2。目前，农业生产经营主体过度使用农药化肥、乱排乱放未经处理的农业废弃物等，已导致了严重的农业面源污染，致使农产品生产经营环境愈加恶劣，逐渐成为农产品质量安全问题的始作俑者，严重危害着人类健康与环境安全［4-5］。

当前，农业面源污染引发的农产品质量安全问题已受到我国中央政府的高度重视。2019年中央一号文件指出必须坚持质量兴农、绿色兴农，农业政策从增产导向转向提质导向，随后国内部分地区积极采取措施引导农业生产经营主体提高农产品质量安全意识和行动力。与此同时，随着我国人口素质和消费能力的不断提升，人们的消费需求和消费观念发生巨大变化，对安全、优质、绿色农产品的呼声越来越高，对农产品的绿色偏好也逐步形成［6］。

一般而言，产品绿色度是指产品对人和自然的友好程度［7］。基于此，本文将农产品绿色度定义为农产品的健康、优质及生态友好程度。综上可知，政府的源头把控与市场需求的末端倒逼在很大程度上决定了农业生产经营主体必须加强农业面源污染治理以提高农产品绿色度，因此，在考虑农产品绿色度的基础上研究农业生产经营相关主体的农业面源污染治理策略选择问题，具有一定的理论和现实意义。

我国的农业生态环境具有典型的准公共物品属性，因此需要政府介入以使农业面源污染的外部性内部化［8］。目前，已有较多学者从政府政策激励和行政干预入手探讨如何引导农业生产经营主体积极治理农业面源污染问题，如Camacho-Cuena等［9］设计了集体惩罚、随机惩罚及税收补贴3种机制以引导农户治污；Abler［10］对我国不同类型农业面源污染控制政策进行比较分析，指出我国政策的最佳选择是向农民提供补贴。此外，考虑到农业本身的弱质性与基础性，更多学者直接重点考察激励性政策对农业面源污染治理的影响［11-13］，但是这些研究尚未考虑农业生产经营主体本身的市场逐利性和消费市场对绿色农产品的需求，而事实上，绿色农产品的市场需求因素会直接影响农业生产经营主体污染治理策略的选择，因而也有学者开始关注消费市场因素对农产品质量的要求，以此倒逼农业绿色生产和农业面源污染治理，如Sun等［14］研究发现在环境污染水平上环境趋势会对绿色消费产生积极影响；吴绒等［15］从系统角度出发描述了绿色农产品业务量在生产子系统和消费子系统的作用下达到稳定的过程；曹裕等［16］基于“经济人”假设和外部性理论探究消费者对不同质量的农产品存在不同偏好下农户种植行为的选择问题；Polimeni等［17］通过问卷调查研究发现，消费者的绿色购买动机会增加绿色农产品的销售，从而促进罗马尼亚农村生态经济的发展；Biao等［18］基于问卷调查数据，采用Logistic回归方法研究了消费者为优质蔬菜支付高价的意愿，发现健康的生产环境是影响消费者支付意愿的重要因素；于荣等［19］运用微分博弈方法研究了绿色食品质量和声誉对绿色食品供应链收益产生的影响。

已有研究成果为本文的研究提供了重要的理论依据，但目前的成果在机制设计上通常将绿色农产品的生产端与消费端分开独立研究，即从生产端设计奖惩引导机制、从消费端研究消费者绿色偏好和支付意愿倒逼机制，缺乏将绿色农产品的生产系统与消费系统贯穿起来作为整体系统考虑，忽略了农产品绿色度作为系统桥梁对绿色农产品生产消费系统的连接作用和影响。基于此，本文从农产品绿色度出发，以农业生产经营主体的治污策略选择为研究对象，分析分别在非合作与协同合作情形下农业生产经营主体的行为策略及其收益、产生的污染量及农产品绿色度，并考虑消费者绿色选择偏好及政府绿色补贴对其策略选择的影响，运用微分博弈的方法动态分析如何更好地提高农产品绿色度，提升农业生产经营主体的治污努力和收益。

2 问题描述与模型假设

当前我国的农业现代化水平、地形特点以及农民对土地的天然依附等诸多因素决定了传统小农户与规模化经营的新型农业生产经营主体将长期共存，因此假设在本研究系统中存在从事农业生产经营的m家新型农业生产经营主体和n个传统农户两类农业生产经营主体（以下简称“两类主体”），其平均的生产经营规模分别为个单位。假设在任意时刻t，第i家新型农业生产经营主体和第j个传统农户分别会产生的单位污染量，则总污染量分别记为参考胡震云等［20］的研究思想，假设产量和污染量有关，设两类主体的单位产量分别为和α为产出水平系数，根据成本的凸型特征，假定两类主体的单位生产成本分别为ν为生产成本系数，农业生产经营过程中残留的污染物会导致农业面源污染、对农产品绿色度造成损害，假设两类主体承担的污染损害分别为z为农业面源污染损害系数，为t时刻系统中的农业面源污染量；两类主体会通过科学施肥、秸秆资源化利用、提高治污技术等方式控制农业面源污染量、提高农产品绿色度，设其为此付出的单位努力程度分别为总努力程度分别记为参考赖苹等［21］的做法，单位治污成本采用二次函数分别表示为和，μ为治污成本系数，此外，为激励农业绿色生产，地方政府会对农产品绿色度超过最低标准的农业生产经营主体给予绿色补贴，假设单位补贴系数为

为方便研究，同时进一步作出如下假设：

（1）农业面源污染量会随时间发生动态变化，主要受两类主体生产经营活动产生的污染量、治污减少的污染量及环境自净能力消除的污染量影响，其动态表达式如下：

（2）一般的，农产品的绿色度与农业生产经营主体的治污努力程度和生产经营过程中的污染残留量相关，因而，假设第i家新型农业经营主体和第j个传统农户生产的某种农产品的绿色度分别为：

图1 农业生产经营主体治污决策过程

（3）农产品绿色度会影响农产品的消费决策，假设消费者倾向于购买绿色度高、价格低廉的农产品［22］，设第i家新型农业经营主体和第j个传统农户生产经营的某种农产品的单位市场需求函数分别为：

（4）绿色农产品的生产经营有助于提高区域农产品知名度，从而影响区域的农业生产经营效益，设两类主体由于农产品绿色度提高获得的社会效益分别为：

式（6）（7）中：ω为效益分配系数，λ表示农业生产经营主体提高农产品绿色度带来的区域农业生产经营效益系数，

根据以上模型描述与假设，将两类主体的治污决策过程绘制成图，如图1所示。

3 农业生产经营主体的治污策略分析

3.1 非合作情形下的治污策略

非合作情形下，两类主体相互独立，各自决定其生产经营的农产品绿色度，且都以无限时区自身效益最大化为目标同时作出理性决策，从而达到纳什（Nash）均衡状态。

命题1：非合作博弈情形下，两类主体的静态反馈Nash均衡策略分别为：

证明：为使式（1）存在唯一连续的解E，假设存在一个连续、有界、可微的效益函数对于所有的都满足哈密顿-雅可比-贝尔曼方程（HJB方程）：

将式（22）代入式（16）～（19），可得式（10）～（13），命题1得证。

命题2：非合作模式下，农业面源污染量的变化轨迹为：

（一）美欧保护主义倾向加剧。今年以来，特朗普政府在全球范围内制造贸易摩擦，对我国强化技术打压和投资限制，并对欧盟、加拿大、墨西哥等经济体挥舞贸易保护主义大棒，引发相关经济体采取相应报复措施。欧盟近期频繁发起对我国钢铁产品反倾销调查，保护主义倾向明显。此外，美欧均以“国家安全”为由加强外国投资审查，美国强调“国家经济安全”概念，欧盟正协调进行外商投资安全审查立法。美欧贸易投资保护主义使全球经济供应链面临调整压力。

证明：将式（10）～（13）代入式（1）并求解微分方程，得证。

命题3：非合作模式下，两类主体的最优效益现值分别为：

证明：将式（10）～（13）及式（23）代入式（8）（9）并求解，得证。

3.2 协同合作情形下的治污策略

协同合作情形下，两类主体通过谈判达成协议，双方以农业生产经营的整体效益最大化为目标，共同确定各自的最优策略，此时，农业生产经营活动的总效益可表示为：

命题4：协同合作模式下，两类主体的最优均衡策略分别为：

协同合作模式下，命题4至命题6的证明过程与非合作模式下相应命题的证明过程类似，因此本文不再赘述。

命题5：协同合作模式下，农业面源污染量的变化轨迹为：

命题6：协同合作模式下，农业生产经营的总最优效益现值为：

3.3 治污策略的比较分析

在上述分析的基础上，得到关于非合作与协同合作情形下的治污策略比较分析的推论如下。

证明：由式（10）和式（27）可得：

推论1表明在协同合作情形下，两类主体从事农业生产经营活动产生的农业面源污染量和一定连续时间内累积的农业面源污染量均小于在非合作情形下，但其付出的治污努力程度大于非合作情形；同时，无论是非合作情形还是协同合作情形，农业生产经营活动产生的农业面源污染量和一定连续时间内累积的农业面源污染量都与绿色度偏好系数及补贴系数负相关，相反的，其付出的治污努力程度都与绿色度偏好系数及补贴系数正相关。也就是说，消费者绿色偏好和政府激励在农业生产经营主体治污过程中起到带动作用。消费者越偏向于选择绿色度较高的农产品，或是地方政府针对农产品绿色度的相关补贴越高，农业生产经营主体越有动力减少农业面源污染产生量并提高治污努力程度。

证明：由式（2）（3）和式（10）～（13），以及式（27）～（30）可得：

推论2表明在协同合作情形下两类主体生产经营的农产品绿色度均高于在非合作情形下，且农产品绿色度与消费者的绿色偏好系数及地方政府的补贴系数正相关。也就是说，消费者的绿色偏好和政府的绿色补贴能够直接影响农产品绿色度，因而需要市场和政府“两手抓”，从农产品末端倒逼农业生产经营主体积极治污。

推论3：农业生产经营整体收益可在协同合作情形下实现帕累托改进。

推论3表明农业生产经营主体的总效益值从非合作形式过渡到协同合作形式，实现了帕累托改进，这有利于使农业生产经营主体根据实际情况科学地选择生产经营策略，同时也有利于促使农业生产经营主体主动采取相关措施提升农产品绿色度，从而促进农业的可持续发展。

4 协同治污下的主体效益分配

推论3表明，若式（37）右端大于零，则协同合作模式能有效提升农业生产经营的整体效益，因此，为确保合作长期稳定，有必要对农业生产经营主体协同治污情形下的整体效益进行合理分配。Shapley值法是以参与人对联盟的边际贡献为依据进行利益分配的，可以较好地解决多人合作决策问题。在协同合作情形下，两类主体组成联盟I的任意子集S都对应一个效益函数当式（37）右端大于零时，满足以下条件：

两类主体在协同合作情况下的效益分配计算情况如表1所示。

表1 协同情形下农业生产经营主体的效益分配计算

5 案例分析

本文以江苏省镇江市丹徒区内种植水稻的相关农业生产经营主体为调研对象，并通过调研数据和公开资料展开案例分析，以验证本研究所构建的模型和相关结论的正确性。丹徒区地处长江和京杭大运河交界处，境内有长江岸线70.8 km、大运河岸线14.8 km，属于典型的鱼米水乡，以水稻种植为主。近年来，丹徒区在加快推进农业集约化经营和农业现代化的过程中，环境与发展的矛盾日益凸显，尤以农业面源污染问题为重，如2017年检测显示，丹徒区内60%的化肥、农药为污染源，这给区域内的农业可持续发展和生态文明建设带来了巨大挑战，因此丹徒区开始着力于以水稻绿色高质高效创建为抓手，提升稻米质量和效益，推进农业高质量发展。

表2 案例分析模型主要参数厘定

将表2中的参数分别代入式（10）～（13）、式（27）～（30）中，得到在非合作与协同合作情形下丹徒区两类主体从事农业生产经营活动的农业面源污染产生量与污染治理的努力程度结果，如表3所示，表明从非合作到协同合作，两类主体从事农业生产经营活动产生的农业面源污染量变少、付出的努力变多，农业面源污染量随着补贴系数与绿色偏好度的提高而减少，治污努力程度随着补贴系数与绿色偏好度的提高而增加，这与本研究提出的推论1一致。

表3 不同模式下两类农业生产经营主体的污染产生量和治污努力程度比较

为比较在不同情形下两类主体从事农业生产经营活动的农业面源污染量、农产品绿色度和主体效益值的变化情况及相关参数影响情况，将表2、表3中的数值分别代入式（23）（31）（2）（3）（24）（25）（32）中，并用MATLAB软件进行数值仿真，结果如图2至图7所示。

由图2可知，在非合作与协同合作情形下，农业面源污染量都随时间的累积而不断增加，但同时也会随消费者绿色偏好度的提高而减少，最终达到稳定。总的来说，非合作情形下的农业面源污染量在各时点的累积值最大，这与推论1一致；结合表3进一步观察可以发现，在非合作情形下，即使补贴系数较大，农业生产经营活动产生的农业面源污染量及整个区域在各时点累积的农业面源污染量也高于在协同合作情形下补贴系数较小时产生的农业面源污染量，以及各时点累积的农业面源污染量。由此可见，政府补贴在农业生产经营主体治污非合作情形下失灵，而在协同合作情形下能够发挥较大作用，促使农业面源污染量大幅度减少，从而使整个区域各时点累积的农业面源污染量大幅下降。

图2 不同补贴系数下两类主体生产经营活动随时间形成的农业面源污染量

图3和图4分别显示了在不同补贴系数下，第i个新型农业生产经营主体和第j个传统农户生产的农产品的绿色度随消费者绿色偏好度的提高而不断增加；当补贴系数相同时，在协同合作情形下的农产品绿色度均高于在非合作情形下，且农产品绿色度随着消费者绿色偏好度和政府补贴系数单调递增。这与推论2一致。

图3 不同补贴系数下新型农业生产经营主体的农产品绿色度

图4 不同补贴系数下传统农户的农产品绿色度

图5至图7分别显示了在不同情形下两类主体的效益现值和农业生产经营的总效益现值，及其在不同补贴系数下随消费者绿色偏好度的变化趋势，可知当补贴系数一定时，在协同合作情形下两类主体的效益现值及总效益现值均大于在非合作情形下，这与推论3一致；同时，两类主体的效益值和总效益值都随消费者绿色偏好度和政府补贴系数的提高而增加，且消费者绿色偏好度和政府补贴系数越高，效益现值增加幅度越大。但进一步分析可知，在非合作情形下，当政府补贴系数为50时，两类主体各自的效益值和总效益值都大幅度超过在协同合作模式下政府补贴系数为10时的效益值，可见当政府补贴系数较小时，从非合作情形到协同合作情形，两类主体各自的效益值和总效益值并不能达到帕累托改进。这是因为政府补贴系数较小时，补贴带来的政策引导力不足以诱使农业生产经营主体为提高农产品绿色度而付出治污努力、承担相应的成本，而农产品绿色度在较低的情况下会导致较低的社会效益与市场收益。

图5 不同治污策略下新型农业生产经营主体的效益现值

图6 不同治污策略下传统农户的效益现值

图7 不同治污策略下农业生产经营主体的效益现值

6 结论

本文在考虑农产品绿色度的基础上构建了新型农业生产经营主体和传统农户这两类农业生产经营主体关于农业面源污染治理的微分博弈模型，对比分析了两类主体分别在非合作与协同合作情形下的最优均衡策略、农业面源污染量、农产品绿色度及最优效益值，并运用Shapley值法对协同合作情形下的整体效益现值进行合理分配，最后借助案例分析对直接影响农产品绿色度的消费者绿色偏好度和地方政府补贴系数这两个关键参数对相关结果的影响作了进一步研究。研究结果表明：（1）无论是在非合作还是协同合作情形下，消费者绿色偏好度和政府补贴系数越高，两类主体从事农业生产经营活动产生的农业面源污染量越少、治污努力程度越高，进而减少农业面源污染量、提高农产品绿色度，但政府的高额补贴难以在非合作情形下较好地激励农业生产经营主体提高治污努力、改善污染结果；（2）从非合作情形到协同合作情形，两类主体从事农业生产经营活动产生的农业面源污染量和随时间累积的农业面源污染量均呈现下降趋势，治污努力程度和农产品绿色度均呈现上升趋势；（3）当政府补贴系数一定时，无论是新型农业生产经营主体的效益值，还是传统农户的效益值，亦或是两类主体的总效益值，从非合作情形到协同合作情形，均实现了帕累托改进；（4）在非合作情形下，只要政府补贴系数足够大，两类主体各自的效益值和总效益值也可能大于协同合作情形。

当前我国农业面源污染问题十分严峻，而从本文分析结果可以看出政府的补贴作用非常重要，可能在某种情形下失灵，也可能发挥超常作用，因此精准实施补贴政策才可以有效地促使农业生产经营主体提高治污努力水平、较大程度地改善农业面源污染现状。故本文立足于地方政府，提出治理农业面源污染的相关建议：（1）地方政府的工作重点不是一味地提高补贴金额，而应一方面在引导农业生产经营主体建立合作关系的基础上，根据农业生产经营主体的效益与成本关系设置合理的补贴系数，另一方面要逐步引导消费者树立绿色消费理念，使消费者形成绿色消费偏好；（2）要积极促进新型农业生产经营主体和传统农户合作治污，充分挖掘双方的利益交集，发挥新型农业生产经营主体对传统农户的带动作用。

本文的不足之处在于没有考虑到消费者的异质性，将消费者均假定为具有绿色选择偏好的行为特征，而现实中部分消费者对农产品绿色度并不敏感，因此未来可以进一步研究消费者异质性对农业面源污染治理的影响；其次，本文主要考虑了政府补贴对农业生产经营主体的影响，而政府惩罚作为一种重要的规制手段也会对农业面源污染治理产生重要作用，这两种作用的对比分析也可作为后续研究方向。