公平偏好下基于投资者主导的流域生态补偿激励契约设计

姜 珂 强晨雪

1 引 言

党的十九届五中全会提出，要完善生态文明领域统筹协调机制，促进经济社会发展绿色转型，建立市场化、多元化生态补偿机制。近年来，国家也不断加大对生态补偿建设的投入，根据《2021年中央财政预算》显示，2020年中央对地方支付的生态补偿相关资金达2385.91 亿元，2021年补偿资金预算为2937.32亿元，为上年执行数的123.15%。流域作为空间整体性强、地区关联度高的生态系统和经济地域系统，在生态补偿机制的研究和实践方面都是比较活跃的领域（徐松鹤和韩传峰，2020［1］）。流域生态补偿方案允许投资者向流域上游购买生态系统服务，以改善下游的水环境污染。这一方案的提出，为减少流域水污染和保护流域生态系统提供了经济激励，成为全球环境管理的一个重要工具（王雨蓉等，2020［2］）。

流域生态补偿是一项涉及面广、政策性强的复杂系统工程，在推进政策落地过程中，需要兼顾流域生态系统多元参与主体的利益（马骏等，2021［3］）。然而，在流域水环境保护与管理上，流域的整体性与管辖权分割的矛盾一直存在，这种条块分割致使上下游水质保护长期单打独斗，各自为政，且缺乏合作共治的机制和平台，推进流域生态补偿政策的实施更是难度倍增（李正升和王俊程，2014［4］）。因此，如何统筹兼顾不同参与主体的利益，破解经济发展与流域环境保护之间的困境，确保流域生态安全，已成为理论界和实务界普遍关注的科学问题（Torres et al., 2013［5］）。

2 文献综述

生态补偿通常被定义为环境服务的使用者自愿向提供者支付费用的一种激励机制，旨在通过经济手段调节相关者之间的利益关系，提高生态保护效率，是实现绿水青山价值转化的重要机制（沈满洪和谢慧明，2020［6］）。由于流域具有的不同于其他生态环境的特性，使得流域生态补偿在生态补偿的实践中有着更为丰富的演绎，其一般是指在流域范围内，由流域生态系统服务的受益者对生态系统服务的提供者或利益受损者进行补偿，对流域生态的破坏者进行收费（Wu et al., 2018［7］）。由于研究视角和侧重点不同，且不同国家的流域生态补偿项目也不尽相同，目前学术界对于流域生态补偿的内涵界定并不统一（Wang et al., 2016;Shang et al., 2018）［8-9］。其中，科斯理论认为，环境物品可以通过权利的交易来实现配置的帕累托最优，将环境的外部性通过谈判机制被内部化，但忽略了流域生态补偿双方交易自愿度不高、信息不完全等关键影响因素（袁伟彦和周小柯，2014［10］）；而庇古理论则认为，流域作为公共物品，难以获得私人市场的自愿支付，所以生态补偿旨在以政府为主体，通过税收与补贴的形式来建立环境服务的激励，改变环境恶化行为（吴立军和李文秀，2019［11］）。但核心内涵都是以激励换取流域生态补偿的提供（牛志伟和邹昭晞，2019［12］）。

在流域生态补偿中，其涉及的利益相关主体一般包括流域生态系统服务的提供者与投资者。其中，流域生态补偿的提供者为生态服务的卖方，也即生态补偿的支付对象，包括水源依赖型企业、农业种植者等（郑云辰等，2019［13］）。已有研究表明生态效益、经济租金以及其他异质性因素将直接影响流域生态系统服务提供者参与补偿项目的意愿（覃琼霞，2017；张化楠等，2019）［14-15］。流域生态补偿的另一类主体为流域生态补偿的投资者，即流域生态补偿的支付者（龙开胜等，2015［16］），这其中既有公共部门的投资者，也有私营部门的投资者。公共部门的投资者主要是政府和非政府组织，而私营部门的投资者主要是企业和金融机构等。目前对于公共部门投资者的激励问题已有较多研究，且这些研究大多是从宏观的角度探讨如何设计激励机制。随着私营部门的参与，越来越多的研究开始关注于优化市场和激励私营投资者参与流域生态补偿项目（薄文广等，2018［17］）。其中，Barron和McDermott（2015）［18］认为私营投资激励不足是造成现有生态补偿项目大多由政府支付的一个重要原因。考虑到流域生态补偿机制未来的规模庞大而政府资金有限，私营部门投资者参与流域生态补偿项目有着巨大的潜力（周海炜等，2009［19］）。

在实际经济活动中，受外界环境、心理作用、知识能力等多重复杂因素的影响，导致决策者存在“有限理性”，且往往表现在诸多行为偏好方面（张祎雪和张凤林，2021［20］）。其中，以诺贝尔经济学奖获得者Kahneman（1986）［21］等为代表的行为经济学家通过行为实验证实了人们不仅仅关心自己利益，还会考虑他人的收益及社会的效益。随后，Fehr和Schmidt（1999）［22］以博弈双方的利润分配作为公平参考点，通过公共品行为博弈证明了个体的公平感知会导致经济体之间展开竞争或合作。在此基础上，不同学者选取了不同的公平参考点。其中，国内杜少甫等（2013）［23］将相对公平引入理论框架，采用纳什均衡解作为参考点判断分配的公平与否；而张克勇等（2014）［24］采用参考点依赖描述，以对方获取的利润作为己方利润的公平参考点。在研究结果上也各有差异，Zhang et al.（2020）［25］和Jian et al.（2021）［26］将公平参考点引入绿色供应链，考虑了内部成员的努力水平与公平关切，前者发现零售商的公平偏好有助于缩小供应商与零售商之间的利润差距，后者发现制造商的公平偏好行为不利于产品的环境性能易造成资源的浪费。

通过对现有文献的回顾和梳理，可以看出国内外有关流域生态补偿激励问题的研究已形成较为丰富的成果。然而，对于流域生态补偿激励契约的设计，鲜有研究将个体的行为偏好纳入研究框架，致使这类机制设计在偏离理论假设的情形下，协调效果难以达到设计的总体目标。实践中，流域生态补偿交易双方在利益分配过程中，往往会触发其公平感知，进而影响其行为选择。基于此，本文从个体公平偏好的视角出发，剖析流域生态服务提供者与投资者之间的利益冲突与诉求。在此基础上，将不同利益主体的公平偏好纳入统一的分析框架，系统研究在不同公平偏好下流域生态补偿最优激励契约。研究结论为进一步完善我国流域生态补偿机制、实现效率与公平“双赢”提供了理论依据和建议。

3 基本假设

假设1 流域生态补偿项目的投资者和生态服务的提供者在合作过程中付出的努力成本记为且满足即流域生态补偿双方的治污成本均为其努力程度eh(h=i,s)的增函数。参照Jiang et al.（2019）［27］对于治污努力成本函数的设计，本文暂不考虑两类成本之间的相互影响，此时流域生态补偿双方的努力成本函数可表示为：

假设2 流域生态补偿市场的需求函数是关于流域生态补偿投资者的投入水平和生态服务提供者的治污水平的线性函数，满足：

其中，α表示流域生态补偿市场基础需求规模；β和γ分别为流域生态补偿双方投入水平和治污水平的影响系数。

假设3 流域生态补偿市场的交易价格为p，w为单位补偿支付，则流域生态补偿双方的收益函数分别为：

假设4 不失一般性，本文假设流域生态补偿投资者在项目实施过程中占据主导地位，率先决定其投资努力水平ei，流域生态补偿的提供者作为追随者在观察到投资者投入水平后再决定其治污努力es，且双方均是以自身收益最大化的理性人，由此形成一个典型的Stackelberg博弈关系。

4 模型构建

4.1 流域生态补偿投资者无公平偏好下的激励契约设计

在该情形下，作为主导者的流域生态补偿投资者为激励生态服务提供者提高其治污努力水平，往往会选择分担一定比例的治污成本（如资金或技术支持等），该比例用σ表示，满足0<σ<1。此时，流域生态补偿双方的效用函数可表示为（用上标S表示）：

将式（6）代入式（4），可分别求得σ和eiS的一阶导数为：

将式（7）代入式（6），可得流域生态补偿投资者无公平偏好下的最优投资努力为：

4.2 流域生态补偿投资者具有公平偏好下的激励契约设计

实践中，当占据主导地位的流域生态补偿投资者具有公平偏好时，投资者往往会在综合考虑自身实力和贡献（参照流域生态服务提供者）的基础上追求公平收益，从而形成公平效用。基于此，本节进一步假设流域生态补偿投资者具有公平偏好而提供者无公平偏好，通过引入参考点依赖来描述投资者的公平偏好效用函数，以对方利润作为己方收益的参考点。假设λi为流域生态补偿投资者的公平偏好系数，可得到投资者和提供者的效用函数为（用上标F表示）：

其中，λi>0表明公平偏好程度越强。当时，流域生态补偿投资者的效用随着收益差异的增加而增加；当时，投资者效用随着收益差异的增加而减少。值得注意的是，当λi=0时，投资者无公平偏好，此时

将式（14）代入式（12），可求得σF和eiF的一阶导数分别为：

4.3 对比与分析

4.4 扩展性分析

在前文着重讨论了投资者具有公平偏好下的流域生态补偿最优激励契约设计问题，实际问题中，当流域生态补偿投资者具有公平偏好时，其他成员也可能具有公平偏好。为此，本文进一步假设流域生态补偿投资者和提供者均具有公平偏好，且流域生态服务提供者的效用函数为（用上标G表示）：

其中，λs为流域生态补偿提供者的公平偏好系数，且λs>0表明公平偏好程度越强。当时，流域生态补偿提供者的效用随着收益差异的增加而增加；当时，流域生态补偿提供者效用随着收益差异的增加而减少。值得注意的是，当λs=0时，流域生态补偿提供者无公平偏好，此时

将式（22）代入式（20），可求得σG和的一阶导数分别为：

5 案例应用分析

5.1 案例描述

吴淞江（也称苏州河）是“太湖三江”之一，发源于太湖瓜泾口，自西向东流经吴江、苏州、昆山、嘉定、青浦以及上海市区，连接太湖与江南运河，发挥着江南地区和上海的水上交通航运、泄洪排涝、灌溉等重要职责。流域两岸集中了众多纺织厂、钢铁厂、石油化工厂等工业加工厂，经济活动发达。然而，过渡地开发和资源的无限制利用导致吴淞江流域生态环境需求和供给不均衡，直接造成中游河湖关系失调、湿地退化严重，下游地区资源环境超载问题突出，各利益主体间存在着经济效益与环境保护的矛盾，需要通过生态补偿机制进行激励与协调。2019年，中共中央政治局会议审议了《长江三角洲区域一体化发展规划纲要》，将太湖吴淞江河段的整治确定为流域性综合治理的骨干工程和省际重大水利项目，力求进一步改善区域水资源、水环境，保障长三角地区高质量一体化发展。但由于流域生态补偿系统的复杂性，上游产业发展与下游用水安全之间仍存在着利益冲突与诉求，具体而言：

（1）吴淞江流域下游地区人口密集，以工业和农业种植为主，流域主要为其提供水源及灌溉功能。水质影响因素主要包括：①生活垃圾，上海人口急剧增长，生活垃圾、污水排放入河道；②农业面源，种植业农药与有机肥料残留，导致水源污染；由于经济水平以及流域功能的不同，上下游间存在着不同的利益诉求与冲突。下游为确保生活饮用、种植灌溉等用水安全，期望上游加大对水源保护。

（2）吴淞江上游为吴江、昆山等地区，主要承担航运，纺织、化工等功能，工业经济发达。上游存在以下水质影响因素：①化工产业，流域工业发达，存在工厂偷排废水，严重影响水质安全；②航运污染，船只生活污水、废油排放，运输繁忙、交通堵塞导致水源新陈代谢负担重；③淤泥堆积，淤泥中所积累的污染物逐渐释放，但清理成本高，且运输过程中易造成二次污染；④富营养化，水体中富含氮、磷等营养物质，引起水生生物、植物大量繁殖，造成水源污染。上游因船运交通枢纽、工业园区发展、吴江生态廊道建设等问题的存在，导致产业发展受到影响，经济利益降低，因此需要下游对其进行相应补偿。

5.2 数值模拟

为验证前文模型假设的有效性和普适性，本文结合吴淞江流域生态补偿的现实情况，通过对外生变量进行差异化赋值，首先针对不同公平偏好下补偿系数的变化对流域上下游双方效用函数的影响展开数值仿真分析；在此基础上，重点模拟分析吴淞江下游公平偏好系数对流域生态补偿双方努力水平及其整体效用函数的影响情况。根据2016年Investing.com中有关排放权期货的平均价格，本文将生态补偿市场交易价格 p设为6，单位补偿支付w为3；市场基础需求规模a设为50；根据流域生态补偿机制的内在要求，流域上下游付治污努力影响系数β和γ分别取为1和0.5。基准情形下，流域生态补偿双方公平偏好系数λi和λs均设定为0.5。为便于分析，本文将流域生态服务的提供者和投资者统称为吴淞江流域生态补偿的上游和下游地区。

在下游地区无公平偏好情况下，补偿系数σs对上下游双方整体效用的影响呈相反方向，如图1所示。具体来看，当σs为1时，下游地区的效用为155，但随着σs增至5，其效用下降至145；相反，当σs为1时，上游地区的效用约为162，当σs增加至5时，其效用同时增加至172。双方整体效用变化趋势相反的原因在于：当σs增加时，补偿成本将随之增大，此时吴淞江下游将支付更多上游水资源生态补偿金额，进而造成其效用的整体下降。另一方面，上游吴江地区由于获得了更多补偿金额，效用会有所增加。实践中，自吴淞江流域生态补偿机制实施以来，上游苏州地区累计整治各类高污染企业961家，优化了土地面积700多亩，整体效用有所提升，2019年实现地区生产总值117.96亿元，同比增长6.3%。

图1 σs对流域生态补偿双方整体效用的影响

在下游地区具有公平偏好情况下，补偿系数σf对上下游双方整体效用的影响呈相反方向，如图2所示。具体来看，当σf为1时，下游的效用为153，上游的效用为155；当σf为5时，下游的效用逐渐下降至141，此时上游的效用则逐渐增至165。这一变化趋势与下游无公平偏好情形下相同，但具有公平偏好时的整体效用低于自身无公平偏好时的整体效用，这一结果验证了命题2中的结论。其原因可能在于当下游具有公平偏好时，其为上游进行成本补贴的意愿降低，此时上游可能获得补偿将相对减少，易导致其存在通过后验概率（如水质、水量改善的情况）修正流域水质水量标准的行为，进而造成下游可获得的预期效用相对减少。

图2 σf对流域生态补偿双方整体效用的影响

在流域上下游双方均具有公平偏好情况下，补偿系数σg对上下游双方整体效用的影响均呈现递增趋势，如图3所示。具体来看，当σg为1时，下游的效用约为142，此时流域上游的效用约达到155；随着σg的增大，上游与下游双方的效用在显著增长后呈现逐渐趋缓的趋势，并在补偿系数σg为5时，分别达到157和152.5。流域上下游双方的效用均呈现增长趋势的原因在于：当流域上下游均具有公平偏好时，上游如昆山地区等，通过加大对污染的治理力度，减少工业、船运等主要污染，对工业园区进行整改，提供优质水源；此时下游如嘉定、青浦地区通过为上游污染治理成本直接给予相应地补偿，不仅有利于保障水资源利用的公平性，同时有助于进一步鼓励上游加强对水资源的源头治理，实现长期稳定优质水资源供给。根据江苏省生态环境厅发布数据，2018年由下游嘉定、闵行主导地吴淞江生态廊道建设正式开展，长达40公里、总投资近7000万元，打通上游苏州地区与下游上海地区沿江一线生态长廊，国考断面从劣Ⅴ类提升为Ⅲ类。这一工程的建设，使上下游双方整体效用显著提升，一方面完善了吴淞江流域水环境质量，另一方面提高了上游苏州园区企业环保技术、有效释放产能，实现上下游间环境与经济发展共赢，对于生态系统的构建与保护发挥着至关重要的作用。

图3 σg对流域生态补偿双方整体效用的影响

下游地区的公平偏好系数λi对自身及上游地区努力水平的影响，如图4所示。具体而言，当λi为1时，上下游双方的努力水平均为1.5；当λi为5时，上下游地区努力水平均呈现显著递减趋势，上游的努力水平为1，下游下降趋势更为明显，努力水平约为0.5。这一结果与命题1的结论相吻合。产生这一结果的原因在于作为“理性经济人”的下游地区，一旦自身感到不公平时，参与环境治理的积极性不足，会降低自身努力水平并减少对上游的支付，且公平偏好系数越大，所愿意付出的努力越低。与此同时，上游由于所获得的补偿减少进而导致经济效益降低，从而也会降低自身的努力水平，对于流域废水排放量与污染治理缺乏积极性。实践中，单项的正外部性输出在短期内可以维持水域环境的稳定状态，但随着流域上下游地区民众或企业等利益主体参与生态补偿合作意愿的下降，都无法使流域环境质量总体达到最优目标。因此，为了更好的缓解和改善流域环境质量，流域地区政府可依据不同的合作模式，结合相关参数制定差异化的补偿方案。

图4 λi对流域生态补偿双方努力水平的影响

下游地区的公平偏好系数对自身及上游地区整体效用的影响，如图5所示。具体而言，当λi为1时，上游地区的整体效用为90；当λi增至5时，下游地区的效用下降至40。而下游地区的整体效用则一直保持在154。流域生态补偿双方整体效用呈现这一变化趋势的原因在于：一方面，上游由于所获成本补贴降低，难以承担环境治理费用，导致整体效用有所下降。另一方面，由于上游地区的努力水平高于下游，但效用却低于下游地区，也导致了下游地区整体效用的下降。此时，上游的经济收益与环境损失失衡，会更倾向于发展经济而逃避环境保护责任，最终陷入“马太效应”的困境。而对于下游来说，一方面，上游地区的行为会造成水质的进一步恶化，影响下游地区用水安全，导致下游效用降低。另一方面，下游地区所付出的努力水平降低了，支付的成本相应减少，因此效用也会有所提升。所以，两种影响相互抵消，最终下游地区的整体效用维持不变。

图5 λi对流域生态补偿双方整体效用的影响

6 结论与对策

本文从个体公平偏好的视角出发，分析以流域生态补偿投资者为主导的补偿激励契约设计问题，通过数理分析和案例应用，研究结果可为流域生态补偿激励契约的有效设计提供一定的补充和借鉴意义，研究具体结果包括：

首先，补偿系数将显著影响流域生态补偿投资者与提供者的效用水平。具体而言，相较于投资者不具有公平偏好的情形，在其具有公平偏好时，补偿双方的整体效用均随补偿系数的增加而有所降低。即一旦投资者在补偿实施过程中感到不公平，会通过减少对流域生态服务提供者的成本补偿来维护自身利益。此时，流域生态系统服务的提供者也会因所获补偿的减少随之降低努力水平，从而导致水资源提供者污染治理投入水平的下降。可以说，由于一方具有公平偏好，会减少另一方的收益，从长远来看，将不利于流域整体环境的可持续发展。因此，当投资者具有明显的公平偏好时，补偿力度对提供者的适度倾斜，将有助于激励双方共同合作推进流域生态补偿的实施。

其次，当流域生态补偿双方均具有公平偏好时，双方的整体效用会随着补偿系数的增加而增加。显然，这一系数的增加有助于激励流域生态服务提供者提高污染治理水平加大污染治理力度，且投资者在获得优质水源后，自身效用会相应提高，进一步加大对成本补贴的提供，最终形成流域双方持续良性发展的循环。实践过程中，具有公平偏好的投资者或提供者也可主动寻求与同样具有公平偏好的利益相关者进行合作，从而有效地激励彼此共同努力参与水环境治理，实现补偿双方的互利共赢。

最后，流域生态补偿投资者公平偏好系数的增大，不会对自身整体效用产生直接影响，但会导致流域生态系统服务提供者的整体效用以及补偿双方努力水平的双重下降。这也表明流域生态补偿投资者的公平偏好是确保自身效用最大化的一种手段。因此，为确保流域生态补偿激励契约的有效执行，对于具有公平偏好的投资者来说，应尽量降低对于公平的关注度，提高对于流域污染治理的努力程度；同样地，对于流域生态服务的提供者而言，可通过公平偏好较低的投资者建立合作契约，以期获得更高的成本补贴，进而实现流域生态补偿供给双方的利益的与均衡。

本文的不足之处在于主要关注对流域生态系统服务提供者的单向激励问题，尚未同时考虑向流域生态系统服务提供者和投资者提供双向激励；其次，本文考虑由单一的投资者和提供者达成的流域生态补偿契约，而流域生态补偿实施过程中涉及多个投资者和多个生态系统服务的提供者。此类问题将在未来的研究工作中进行更深入的探讨。