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源合理利用与环境保护是维护当今经济平稳、健康、较快发展的重要前提。生态补偿是缓解经济快速发展与环境污染、生态环境破坏之间利益矛盾冲突的重要手段。它是为了制止生态破坏而征收或补偿的费用，所以不同于一般排污费和资源补偿费。本文根据补偿的类型不同，将生态补偿分为资源型生态补偿和环境型生态补偿。本文以流域生态补偿为例，将流域上游政府的策略简化为保护或不保护河流，下游政府针对上游的情况，选择“自主型”或“接受型”，运用演化博弈的方法，分析流域生态补偿的特点和结果。结果表明：流域生态补偿需要中央政府的适度干预，而且关键点是保证上游地方政府收益始终最大化；中央政府干预的程度是使上游政府群的收益在保护的情况下比不保护的收益要大，而干预的结果则是使流域上下游的（保护，补偿）策略成为演化博弈的长期稳定均衡。最后本文针对我国现行流域管理体制，为我国流域生态补偿提供了政策建议，以推广我国生态补偿政策。
关键词 生态补偿；污染赔偿；流域；演化博弈；利益冲突
中图分类号 F062.2 文献标识码 A
文章编号 1002-2104(2012)02-0008-07 doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2012.02.002
生态补偿是调节相关方的利益关系，使保护、恢复、维持、改善和利用生态系统服务的行为外部效应内部化，以可持续利用生态系统服务的一种手段或制度安排[1]。根据生态补偿类型的不同，可以将补偿分为资源型生态补偿和环境型生态补偿。具体而言，资源型生态补偿费是指在有偿使用资源的过程中，对于资源使用而产生的破坏环境的行为征收的费用，例如矿产资源生态补偿、流域水资源生态补偿，土地资源生态补偿等；环境型生态补偿费是指在避免环境或生态被破坏而补偿的费用，例如退耕还林生态补偿、对保护生物的多样性的生态补偿。然而，两种类型之间在某种条件下也能够转化，流域生态补偿不仅仅涉及上、下游使用水资源补偿，还包含上游保护河流下游给予的环境补偿。但是由于我国地方政府的“建设财政”使得上下游政府之间的财政转移支付缺乏，这造成我国流域生态补偿严重不足，经济发展与环境问题矛盾日益突出。
如何执行流域生态补偿的关键是补偿政策，李琪等[2]、罗小娟等[3]、马莹等[4]学者讨论了流域生态补偿机制的政府补偿、市场补偿或是社会补偿等方案，完善了补偿政策和方法；它的难点是补偿标准，许晨阳等[5]、段靖等[6]、李怀恩等[7]，谭秋成等[8]学者基于准确性、科学性和可接受性原则，以成本为基础分析了流域生态补偿标准问题，得出了有意于补偿方案执行的方案；流域生态补偿的落脚点则是补偿方案的执行，苏芳等[9]、卢艳丽[10]、耿涌[11]等人则分别以黑河，大伙房水库、碧流河为案例计算补偿标准并执行补偿方案，为我国流域生态补偿提供了有力依据。分析现有研究，本文认为由于流域生态补偿的复杂性，学者从各个方面提出了方案和原则，但是如何提高流域生态补偿效率应是解决问题的前提。在策略分析上，卢方元 [12]用演化博弈论的方法对产污企业之间、环保部门和产污企业之间相互作用时的策略选择行为进行分析。陈志松等 [13]将演化博弈理论运用流域水资源配置中，分别通过对水资源生产商之间以及水资源生产商和政府水资源监管部门的复制动态及其进化稳定策略进行分析，求出了各自的复制动态方程以及进化稳定策略，并进行了稳定性分析。本文在上述研究基础上，力图通过建立流域生态补偿的非对称演化博弈模型[14]，分析上下游政府的演化稳定策略，提高流域生态补偿效率，期望为流域生态补偿政策的制定提供理论依据。
1 基本假设
本文做出以下假设：第一，在一个流域中，涉及到与河流相关的保护者、破坏者、受益者和受害者。通常情况下，一个流域中保护者与破坏者往往是上游有关利益主体，而受益者与受害者是下游有关的政府和企业。为了便于分析，本文将利益主体考虑为上游地方政府和下游地方政府。这样存在两个地方政府做与流域保护与补偿的决策，它们的目的是各自收益最大化[15]。第二，假设上游政府基于流域的政策可以选择保护河流，限制一些产业的发展，让下游使用到清洁的水资源。上游政府也可以选择不保护，充分的利用水资源而发展经济，向河流排污，这就会提高下游政府的使用成本；当上游政府做完决策后，下游政府面对上游政府的不同行为做出不同的反应。如果上游政府选择保护河流，那么下游政府可以选择做出相应的补偿，因为上游为此牺牲了一些经济。当然，下游政府也可以选择不对上游政府做出补偿，他们认为下游享有清洁的水资源是自己的权利。如果上游政府选择不保护，那么下游可以选择上诉。如果上诉成功，那么将获得上游因为污染河流而给下游政府法律上的赔偿，如果上诉失败则需要付出一定的成本，当然下游政府也可以选择不上诉而选择接受。第三，假设下游政府分成两种类型，分别为：基于“谁保护谁受益，谁污染谁赔偿”原则的自主型和基于“不作为”原则的接受型。自主型意味着如果上游政府选择保护河流，下游政府将选择补偿，如果上游政府选择不保护河流，那么下游政府将选择上诉；接受型则刚好相反，下游政府认为一切选择都是上游政府自主选择，与自己无关，即上游政府选择保护河流，下游政府选择不补偿，如果上游政府选择不保护，则下游政府选择不上诉。
2 流域生态补偿的演化博弈模型
在一个流域中，R11、R12表示上游政府保护河流情况下上游政府和下游政府的原有收益，P为下游政府选择对上游政府的补偿的金额；R21，R22表示上游政府不保护河流的情况下上游政府和下游政府的收益；T是上游政府在不保护河流的情况下，下游政府提出上诉时，下游政府上诉成功或不成功时的期望收益，如果上述成功概率大，则相应的T就大，反之相反。C是诉讼成本，只要下游政府提出上诉就必须承担的成本。对下游政府而言，当上游政府选择保护河流时，下游政府选择“自主型”的收益是R12-P，选择“接受型”的收益是R12；当上游政府选择不保护河流时，下游政府选择“自主型”的期望收益是R22-C+T，选择“接受型”的收益为R22。对上游政府而言，当下游政府为“自主型”时，上游政府选择保护河流的收益是R11+P，选择不保护河流的收益是R21-T；当下游政府为“接受型”时，上游政府选择保护河流的收益是R11，选择不保护河流的收益是R21。上游政府和下游政府的收益矩阵如表1所示。
3.1.2 下游政府策略的演化稳定分析
由式可得下游政府群体采取自主型策略的复制动态方程为：
dydt=y(μ21-2)=y(1-y)［xC-xP-xT+T-C］（9）
求解该方程关于y的一阶导数可得
F′(y)=(1-2y)［xC-xP-xT+T-C］（10）
令F(y)=0，根据复制动态方程，求得y*=0和y*=1两个可能的稳定状态点。
(1)当x*=(T-C)/(P+T-C)时，总有F(y)=0，即对于所有y水平都是稳定状态。在这种情况下，下游政府群体的复制动态如图2（a）所述。从图2（a）可以看出，当上游政府群体以(T-C)/(P+T-C)的水平选择“保护”策略时，下游政府选择两种策略的收益没有区别，即对于所有y都是下游政府群体的稳定状态。
（2）当x>x*=(T-C)/(P+T-C)时，y*=0和y*=1是y的两个可能的稳定状态点。由于F′(0)<0，所以y*=0是演化稳定策略，下游政府群体的复制动态如图2（b）所示。从图可以看出，当上游政府群体以高于(T-C)/(P+T-C)的水平选择“保护”策略时，下游政府群体逐渐由“自主型”向“接受型”策略转移，即“接受型”策略是上游政府群体的演化稳定策略。
综上所述，只有符合以下条件：R11+P>R11>R21>R21-T,即上游政府保护河流，下游政府为自主型时上游政府的收益大于上游政府不保护河流，下游为接受型策略时，该演化博弈才存在稳定均衡，为（1，0），即（保护，接受型）。这也说明 “谁保护谁受益”，但是却没有满足“谁受益谁补偿”，所以这种情况往往是难以实现的，这就需要中央政府加大转移支付力度，通过中央政府对上游的补偿来加大当上游政府保护河流情况下的收益，促使（保护、接受型）成为演化稳定策略。
（4）演化博弈和与承诺行动。以往的承诺行动，意味着参与人在博弈之前采取某种措施改变自己的行动空间或支付函数，原本不可置信的威胁就可能变得可置信，这样博弈的均衡就能得到改变。本文认为在演化博弈中同样存在一种承诺行动能够改变演化策略均衡。在该演化博弈中，如果上游政府群做出相应的行为，透露自己可能保护的信息大于可能的稳定状态点，即X>T-CP+T-C，此时下游政府群体选择自主型的比例将会扩大，此时博弈的稳定策略点将会移动到（1，1），即（保护，自主型）成为系统稳定的均衡解，例如上游增加环保产业的资金投入等，建立污水处理厂等。同样，对于下游政府群体也是如此。
（5）决策与策略。长时间内，任何理性人的策略都会转化为决策行动，因为任何策略都是依赖于相关群体的决策，所以本文认为是相关群体的决策决定另外相关群体的策略，所以如果上游政府确定做出保护河流的决策，下游政府的策略也会做出相应的改变，即选择一个符合自己长期利益最大化的决策，即选择自主型下的补偿策略。
4 结 论
本文运用了演化博弈理论研究了在流域生态补偿和污染赔偿中，经过相互的决策行为和互动机制，基于上游政府和下游政府有限理性的条件下，得出了以下结论：第一，在流域生态补偿中，无论是基于什么原则下的补偿或赔偿，仅仅依靠上游地方政府和下游地方政府是无法实现最优结果的，必须要依靠中央政府对相关群体做出收益上的补偿或处罚才能促使上游政府保护河流，下游政府对上游政府进行资金和物质上的补偿，实现社会最优。第二，由于流域的地理特殊性，上游政府往往在对双方结果具有决定性影响。所以如何确保上游地区的长期收益最大化是中央政府和下游地方政府必须首先考虑的。在中国各个案例分析中，本文认为要实现河流的长期可持续发展，下游政府必须依托中央政府和自身特点对上游政府进行各方面的补偿和优惠扶助政策，这样才能使得全流域的可持续健康发展。第三，在该演化博弈中，上游政府群体和下游政府群体的演化固然重要，但是在演化过程中给予一定的信息或实施一定的外部条件，这样就可以影响演化博弈的稳定策略均衡。例如上游政府可以通过透露自己将建立大型化工厂等讯息给下游政府以实施压力，这样下游政府将会更多的偏向选择自主型策略。第四、该演化博弈只有一个演化稳定策略均衡，如何确保该稳定均衡是中央政府必须考虑。所以，中央政府应该确保上游政府在保护河流而下游不补偿时的收益比自己不保护河流下游不上诉时的收益大，这时演化稳定策略才能成为一个长时间的稳定均衡，这就给我国流域生态综合管理提出了更高的要求。（编辑：温武军）
参考文献（References）
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Interest Conflict of River Basin Ecological Compensation Based on Evolutionary Game Theory
XU Dawei1,2 TU Shaoyun1 CHANG Liang1 ZHAO Yunfeng1
(1. School of Economics, Dalian University of Technology, Dalian Liaoning 116024, China;
2. Center for Human & Economic Development Studies, Peking University, Beijing 100871, China)
Abstract
It is crucial to make rational use of resources and protect environment so as to maintain a stable, healthy and rapid development of economy. Ecological compensation is an important means to ease the contradiction between the rapid economic development, environmental pollution and ecological damage to the environment. It is a cost charged or compensated so as to prevent ecological damage, which is different from the sewage charges and resource compensation. On the basis of different types of compensation, it is divided into ecological resources and ecoenvironment compensation. Based on the example of river basin ecocompensation，this paper simplifies strategies of government in upstream watershed to whether to protect the river or not, while downstream government selects ‘autonomous’ or ‘receptive’according the circumstances in the upperstream. Under such an assumption, river basin ecological compensation characteristics and results are analyzed by means of evolutionary game theory approach. The results show that: watershed ecocompensation requires appropriate intervention of the central government, and the key point is to ensure maximal profits of the upper reaches of the local government;the central governments intervention efforts are to gain more profits of the upper reaches of the government group in the case of protection than without the protection. The result is to make the intervention (protection, compensation) as a longterm stable equilibrium evolutionary game. Finally, aiming at Chinas current system of watershed management, suggestions are given for watershed ecological compensation in order to promote Chinas ecological compensation policy.
Key words ecological compensation; pollution compensation; river basin; evolutionary game theory; interest conflict
关键词 生态补偿；污染赔偿；流域；演化博弈；利益冲突
中图分类号 F062.2 文献标识码 A
文章编号 1002-2104(2012)02-0008-07 doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2012.02.002
生态补偿是调节相关方的利益关系，使保护、恢复、维持、改善和利用生态系统服务的行为外部效应内部化，以可持续利用生态系统服务的一种手段或制度安排[1]。根据生态补偿类型的不同，可以将补偿分为资源型生态补偿和环境型生态补偿。具体而言，资源型生态补偿费是指在有偿使用资源的过程中，对于资源使用而产生的破坏环境的行为征收的费用，例如矿产资源生态补偿、流域水资源生态补偿，土地资源生态补偿等；环境型生态补偿费是指在避免环境或生态被破坏而补偿的费用，例如退耕还林生态补偿、对保护生物的多样性的生态补偿。然而，两种类型之间在某种条件下也能够转化，流域生态补偿不仅仅涉及上、下游使用水资源补偿，还包含上游保护河流下游给予的环境补偿。但是由于我国地方政府的“建设财政”使得上下游政府之间的财政转移支付缺乏，这造成我国流域生态补偿严重不足，经济发展与环境问题矛盾日益突出。
如何执行流域生态补偿的关键是补偿政策，李琪等[2]、罗小娟等[3]、马莹等[4]学者讨论了流域生态补偿机制的政府补偿、市场补偿或是社会补偿等方案，完善了补偿政策和方法；它的难点是补偿标准，许晨阳等[5]、段靖等[6]、李怀恩等[7]，谭秋成等[8]学者基于准确性、科学性和可接受性原则，以成本为基础分析了流域生态补偿标准问题，得出了有意于补偿方案执行的方案；流域生态补偿的落脚点则是补偿方案的执行，苏芳等[9]、卢艳丽[10]、耿涌[11]等人则分别以黑河，大伙房水库、碧流河为案例计算补偿标准并执行补偿方案，为我国流域生态补偿提供了有力依据。分析现有研究，本文认为由于流域生态补偿的复杂性，学者从各个方面提出了方案和原则，但是如何提高流域生态补偿效率应是解决问题的前提。在策略分析上，卢方元 [12]用演化博弈论的方法对产污企业之间、环保部门和产污企业之间相互作用时的策略选择行为进行分析。陈志松等 [13]将演化博弈理论运用流域水资源配置中，分别通过对水资源生产商之间以及水资源生产商和政府水资源监管部门的复制动态及其进化稳定策略进行分析，求出了各自的复制动态方程以及进化稳定策略，并进行了稳定性分析。本文在上述研究基础上，力图通过建立流域生态补偿的非对称演化博弈模型[14]，分析上下游政府的演化稳定策略，提高流域生态补偿效率，期望为流域生态补偿政策的制定提供理论依据。
1 基本假设
本文做出以下假设：第一，在一个流域中，涉及到与河流相关的保护者、破坏者、受益者和受害者。通常情况下，一个流域中保护者与破坏者往往是上游有关利益主体，而受益者与受害者是下游有关的政府和企业。为了便于分析，本文将利益主体考虑为上游地方政府和下游地方政府。这样存在两个地方政府做与流域保护与补偿的决策，它们的目的是各自收益最大化[15]。第二，假设上游政府基于流域的政策可以选择保护河流，限制一些产业的发展，让下游使用到清洁的水资源。上游政府也可以选择不保护，充分的利用水资源而发展经济，向河流排污，这就会提高下游政府的使用成本；当上游政府做完决策后，下游政府面对上游政府的不同行为做出不同的反应。如果上游政府选择保护河流，那么下游政府可以选择做出相应的补偿，因为上游为此牺牲了一些经济。当然，下游政府也可以选择不对上游政府做出补偿，他们认为下游享有清洁的水资源是自己的权利。如果上游政府选择不保护，那么下游可以选择上诉。如果上诉成功，那么将获得上游因为污染河流而给下游政府法律上的赔偿，如果上诉失败则需要付出一定的成本，当然下游政府也可以选择不上诉而选择接受。第三，假设下游政府分成两种类型，分别为：基于“谁保护谁受益，谁污染谁赔偿”原则的自主型和基于“不作为”原则的接受型。自主型意味着如果上游政府选择保护河流，下游政府将选择补偿，如果上游政府选择不保护河流，那么下游政府将选择上诉；接受型则刚好相反，下游政府认为一切选择都是上游政府自主选择，与自己无关，即上游政府选择保护河流，下游政府选择不补偿，如果上游政府选择不保护，则下游政府选择不上诉。
2 流域生态补偿的演化博弈模型
在一个流域中，R11、R12表示上游政府保护河流情况下上游政府和下游政府的原有收益，P为下游政府选择对上游政府的补偿的金额；R21，R22表示上游政府不保护河流的情况下上游政府和下游政府的收益；T是上游政府在不保护河流的情况下，下游政府提出上诉时，下游政府上诉成功或不成功时的期望收益，如果上述成功概率大，则相应的T就大，反之相反。C是诉讼成本，只要下游政府提出上诉就必须承担的成本。对下游政府而言，当上游政府选择保护河流时，下游政府选择“自主型”的收益是R12-P，选择“接受型”的收益是R12；当上游政府选择不保护河流时，下游政府选择“自主型”的期望收益是R22-C+T，选择“接受型”的收益为R22。对上游政府而言，当下游政府为“自主型”时，上游政府选择保护河流的收益是R11+P，选择不保护河流的收益是R21-T；当下游政府为“接受型”时，上游政府选择保护河流的收益是R11，选择不保护河流的收益是R21。上游政府和下游政府的收益矩阵如表1所示。
3.1.2 下游政府策略的演化稳定分析
由式可得下游政府群体采取自主型策略的复制动态方程为：
dydt=y(μ21-2)=y(1-y)［xC-xP-xT+T-C］（9）
求解该方程关于y的一阶导数可得
F′(y)=(1-2y)［xC-xP-xT+T-C］（10）
令F(y)=0，根据复制动态方程，求得y*=0和y*=1两个可能的稳定状态点。
(1)当x*=(T-C)/(P+T-C)时，总有F(y)=0，即对于所有y水平都是稳定状态。在这种情况下，下游政府群体的复制动态如图2（a）所述。从图2（a）可以看出，当上游政府群体以(T-C)/(P+T-C)的水平选择“保护”策略时，下游政府选择两种策略的收益没有区别，即对于所有y都是下游政府群体的稳定状态。
（2）当x>x*=(T-C)/(P+T-C)时，y*=0和y*=1是y的两个可能的稳定状态点。由于F′(0)<0，所以y*=0是演化稳定策略，下游政府群体的复制动态如图2（b）所示。从图可以看出，当上游政府群体以高于(T-C)/(P+T-C)的水平选择“保护”策略时，下游政府群体逐渐由“自主型”向“接受型”策略转移，即“接受型”策略是上游政府群体的演化稳定策略。
综上所述，只有符合以下条件：R11+P>R11>R21>R21-T,即上游政府保护河流，下游政府为自主型时上游政府的收益大于上游政府不保护河流，下游为接受型策略时，该演化博弈才存在稳定均衡，为（1，0），即（保护，接受型）。这也说明 “谁保护谁受益”，但是却没有满足“谁受益谁补偿”，所以这种情况往往是难以实现的，这就需要中央政府加大转移支付力度，通过中央政府对上游的补偿来加大当上游政府保护河流情况下的收益，促使（保护、接受型）成为演化稳定策略。
（4）演化博弈和与承诺行动。以往的承诺行动，意味着参与人在博弈之前采取某种措施改变自己的行动空间或支付函数，原本不可置信的威胁就可能变得可置信，这样博弈的均衡就能得到改变。本文认为在演化博弈中同样存在一种承诺行动能够改变演化策略均衡。在该演化博弈中，如果上游政府群做出相应的行为，透露自己可能保护的信息大于可能的稳定状态点，即X>T-CP+T-C，此时下游政府群体选择自主型的比例将会扩大，此时博弈的稳定策略点将会移动到（1，1），即（保护，自主型）成为系统稳定的均衡解，例如上游增加环保产业的资金投入等，建立污水处理厂等。同样，对于下游政府群体也是如此。
（5）决策与策略。长时间内，任何理性人的策略都会转化为决策行动，因为任何策略都是依赖于相关群体的决策，所以本文认为是相关群体的决策决定另外相关群体的策略，所以如果上游政府确定做出保护河流的决策，下游政府的策略也会做出相应的改变，即选择一个符合自己长期利益最大化的决策，即选择自主型下的补偿策略。
4 结 论
本文运用了演化博弈理论研究了在流域生态补偿和污染赔偿中，经过相互的决策行为和互动机制，基于上游政府和下游政府有限理性的条件下，得出了以下结论：第一，在流域生态补偿中，无论是基于什么原则下的补偿或赔偿，仅仅依靠上游地方政府和下游地方政府是无法实现最优结果的，必须要依靠中央政府对相关群体做出收益上的补偿或处罚才能促使上游政府保护河流，下游政府对上游政府进行资金和物质上的补偿，实现社会最优。第二，由于流域的地理特殊性，上游政府往往在对双方结果具有决定性影响。所以如何确保上游地区的长期收益最大化是中央政府和下游地方政府必须首先考虑的。在中国各个案例分析中，本文认为要实现河流的长期可持续发展，下游政府必须依托中央政府和自身特点对上游政府进行各方面的补偿和优惠扶助政策，这样才能使得全流域的可持续健康发展。第三，在该演化博弈中，上游政府群体和下游政府群体的演化固然重要，但是在演化过程中给予一定的信息或实施一定的外部条件，这样就可以影响演化博弈的稳定策略均衡。例如上游政府可以通过透露自己将建立大型化工厂等讯息给下游政府以实施压力，这样下游政府将会更多的偏向选择自主型策略。第四、该演化博弈只有一个演化稳定策略均衡，如何确保该稳定均衡是中央政府必须考虑。所以，中央政府应该确保上游政府在保护河流而下游不补偿时的收益比自己不保护河流下游不上诉时的收益大，这时演化稳定策略才能成为一个长时间的稳定均衡，这就给我国流域生态综合管理提出了更高的要求。（编辑：温武军）
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Interest Conflict of River Basin Ecological Compensation Based on Evolutionary Game Theory
XU Dawei1,2 TU Shaoyun1 CHANG Liang1 ZHAO Yunfeng1
(1. School of Economics, Dalian University of Technology, Dalian Liaoning 116024, China;
2. Center for Human & Economic Development Studies, Peking University, Beijing 100871, China)
Abstract
It is crucial to make rational use of resources and protect environment so as to maintain a stable, healthy and rapid development of economy. Ecological compensation is an important means to ease the contradiction between the rapid economic development, environmental pollution and ecological damage to the environment. It is a cost charged or compensated so as to prevent ecological damage, which is different from the sewage charges and resource compensation. On the basis of different types of compensation, it is divided into ecological resources and ecoenvironment compensation. Based on the example of river basin ecocompensation，this paper simplifies strategies of government in upstream watershed to whether to protect the river or not, while downstream government selects ‘autonomous’ or ‘receptive’according the circumstances in the upperstream. Under such an assumption, river basin ecological compensation characteristics and results are analyzed by means of evolutionary game theory approach. The results show that: watershed ecocompensation requires appropriate intervention of the central government, and the key point is to ensure maximal profits of the upper reaches of the local government;the central governments intervention efforts are to gain more profits of the upper reaches of the government group in the case of protection than without the protection. The result is to make the intervention (protection, compensation) as a longterm stable equilibrium evolutionary game. Finally, aiming at Chinas current system of watershed management, suggestions are given for watershed ecological compensation in order to promote Chinas ecological compensation policy.
Key words ecological compensation; pollution compensation; river basin; evolutionary game theory; interest conflict