基于演化博弈理论的农田面源污染防治研究

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农业面源污染是我国水体主要污染源,已成为影响农业农村经济发展和农村生态可持续的重要因素。种植业排放的氮磷污染在整个农业源中占有较大的比例,控制好农田面源污染是实现农业面源污染有效防治的必经之路。在农田面源污染防治中,政府和农户之间存在互动的博弈关系,农户所追求的自身经济效益最大化与政府所追求的整个社会利益最大化之间存在利益冲突,这是农田面源污染防治乏力的一个重要原因。因此,本文基于演化博弈理论,对农田面源污染防治进行了探讨。首先,将一个笔者所参与构建的农田面源污染防治模式作为案例,对其进行介绍。其次,在总结国内外相关研究成果和实践观察的基础上,做出理想假设,建立地方政府与农户之间关于面源污染防治中源头减量技术(SRTs)采用的演化博弈模型,以及在地方政府的持续引导下,考虑信息不对称和从众心理影响的农户群体内部关于SRTs采用的演化博弈模型。最后,分析利益主体的在SRTs推广中的演化稳定策略(ESS)和演化过程,通过灵敏度分析讨论关键参数对系统演化的影响。研究结果不仅有助于农业面源污染长效治理内生机制构建,也可为政府制定相关政策提供科学参考。本文主要结果如下:(1)介绍了适宜丘陵区粮菜轮作农田面源污染综合防治的“全流程—全时段—全循环”模式(简称“三全”模式),该模式在各防治环节因地制宜集成关键技术,突出区域特色,成本低,易推广。“三全”模式在渠溪小流域示范应用后,氮磷污染负荷均削减了40%以上,主要农药用量(草甘膦、稻瘟灵和吡虫啉)明显减少,但通过实地观察以及与农户的交流发现,仅靠技术手段可能难以实现农田面源污染的长效控制,从管理上让多方利益主体都参与到农田面源污染防治中来极其重要。(2)在地方政府与农户之间关于SRTs采用的演化博弈模型中,系统共存在四种可能的情境,共三种不同的ESS,提出了四种情境各自的限制条件。SRTs的推广中存在“囚徒困境”,在此时,地方政府和农户都选择了对自己更有利的不参与农田面源污染防治的策略,结果却是双方都获得的不是最优的收益。此时补贴的大小也仅略微改变演化的速率,不影响最终ESS。要想实现在没有地方政府引导的情况下农户自发采用SRTs的最理想情况,需满足农户感知的SRTs采用的间接收益大于其采用成本。因此,提高农户相关科学知识水平和环保意识至关重要,但这需要长期努力才能达到质变。而目前地方政府持续的引导是破解SRTs的推广中的“囚徒困境”和确保农户长期采用SRTs的关键。当引导成本大于不引导被施加的额外惩罚时,地方政府倾向于不引导。因此,建立完善的SRTs引导工作体系十分重要,需包括降低地方政府的引导成本和加大其不引导的监管和处罚力度。在地方政府持续引导的情况下,补贴将对最终的ESS产生较大的影响,需合理设置,避免因补贴过少而导致农户丧失采用SRTs的积极性。(3)在农户群体内部关于SRTs采用的演化博弈模型中,共有三种不同的ESS,提出了其各自的限制条件。在更易接受SRTs的农户(定义为农户A)最终选择采用SRTs的前提下,其他农户最终才有可能选择采用SRTs。因此,首先必须确保农户A有足够的意愿去采用SRTs,至少应保障在农户A单独采用SRTs时并不会遭受过多的利益损失。随后在从众心理效用下,通过指导或培训等方式,提升其他农户对采用SRTs所带来的非直接利益的感知,使尽量多的其他农户去跟随农户A选择采用SRTs,以达到良好的推广效果。农户初始策略选择比例的不同会直接影响演化到稳定状态的速率。此外,在一定条件下,系统可能同时存在所有农户都采用SRTs和都不采用SRTs这两种截然相反的ESS。此时农户初始的策略选择比例和关键参数值的略微变化都可能会造成最终ESS的不同。因此,在推广一开始就要尽可能的增加农户采用SRTs的比例。
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