低碳農業發展中政府與農戶的行為博弈

田香禾，蘇洋

（新疆農業大學經濟與管理學院，新疆 烏魯木齊 830052）

隨著全球氣候變化問題愈發嚴峻，嚴重威脅經濟社會的永續發展和生態環境的可持續發展，溫室氣體排放已成為世界各國關注的重點，減少碳排放依舊是一個巨大的工程，面臨嚴峻挑戰。氣候問題是全球性問題，而不是區域性問題，因此，世界各國為了應對全球氣候變化帶來的一系列連鎖反應，簽訂了《聯合國氣候變化框架公約》 《京都議定書》 《巴黎協定》來共同緩解氣候變暖。我國作為全球氣候治理的重要參與者，將堅持以實際行動應對全球氣候變化，加快節能減排的發展步伐，如期實現2030 年前碳達峰、2060 年前碳中和。人類各項活動帶來的碳排放增加是導致全球變暖的重要原因。雖然第二、第三產業是碳排放增加的主要來源[1]，但是農業作為三大產業之一，擁有導致全球變暖的巨大因子，根據（IPCC）第五次評估報告，人類農業活動所產生的碳排放量占全球碳排放總量的24%，已成為碳排放量的第二大來源[2，3]。在此環境背景下，低碳農業發展理念逐漸出現在大眾視野，被認為是一種追求低能耗、低污染、低排放和高能效的農業可持續發展的新模式，是應對全球氣候挑戰的最佳選擇[4]。因此，低碳農業是低碳經濟時代傳統型農業轉變的必然之路，是減少碳排放的重要舉措，也是改善生態環境的有力之舉[5]。但是，在農業低碳技術推廣方面，農戶缺乏技術認知、成本以及技術本身復雜性等因素面臨的巨大挑戰。

眾多學者和專家在農戶低碳生產行為和低碳生產技術采納及推廣都做了大量的研究，農戶個體特征、家庭特征、信息獲取、外部環境被認為是影響農戶生產行為的重要因素[6～10]；樊翔等[11]、胡保玲[12]、徐潤成等[13]認為，專業知識獲取特征、社會關系網絡特征及低碳認知等方面也是影響農戶低碳行為的重要因素。在農戶技術采納方面，有部分學者認為效益認知、政策認知、新技術認知、風險規避及社會學習是制約農戶采用新技術的主要因素[14～18]，并且在推動低碳農業和推廣低碳生產技術策略等方面進行了深入研究。喬金杰等[19]和李立朋等[20]研究表明，政府補貼對農戶采用低碳生產技術具有顯著影響。陳昌洪[21]研究表明，收入水平、參加低碳生產技術培訓及售賣農產品的價格對農戶采用低碳生產技術有顯著影響。吳麗麗等[22]研究表明，技術推廣的有效性和操作的便利性顯著影響農戶行為選擇的意向。大量的研究豐富了低碳技術推廣領域的理論與實踐成果，但是在農戶低碳技術采用行為研究中，很少有學者通過研究政府與農戶之間博弈關系來激勵引導農戶低碳技術采用行為，而農戶行為選擇的科學性又直接影響低碳農業發展的轉型和持續[23]。因此，從農戶視角出發，通過演化博弈分析農戶低碳生產最優策略的形成過程，并提出相關政策與建議。

1 博弈支付矩陣的建立及相關假設

首先，農戶作為農業生產的具體實施者，為了滿足家庭的需求和利益最大化而進行的各種投資、農業生產等決策所獲得的收益，往往與集體利益存在沖突，而這種決策行為的實質表現就是各類博弈活動，主要包括農戶、地方政府、龍頭企業之間的博弈。而博弈理論就是通過分析博弈參與主體間行為決策，構建相應激勵機制和約束機制，從而達到最優的策略均衡[24]。其次，農戶所處的環境是復雜多變的，農戶個人特征、家庭稟賦、外部環境、信息的可獲得性及完全性有所差異，可能會因為某個不確定因素（政府政策、風險）而發生突然的轉變，其表現形式為可能突然采用或是突然放棄，所以現實情境中農戶決策行為是“有限理性”的。再次，農戶采用低碳生產技術是一個不斷學習和調整的過程，認知能力可以通過后天的學習逐漸提升，由傳統的生產方式向最優決策轉變是一個漸變、不斷發展的過程。

1.1 模型設定

在低碳農業發展過程中，改變農戶生產方式是發展低碳農業重要的一部分，存在政府集體利益與農戶個體利益沖突。因此，通過雙方博弈來達到最優選擇策略。

（1）農戶在生產過程中，具有采用低碳生產技術與傳統生產方式2 種策略，其策略集合為A=｛低碳生產，傳統生產｝。政府以集體利益的社會福利為最大化目標，存在發展低碳農業和不發展低碳農業2 種選擇策略，即B=｛發低碳農業，不發展低碳農業｝。在博弈雙方決策時，政府與農戶難以觀察到對方決策行為，基于雙方短期利益最大化，博弈結果不盡相同。因此，決策主體都是有限理性的。

（2）當農戶采用傳統技術時，初始收益為Q；采用低碳技術生產時，由于采用新技術存在一定的風險，花費成本為Cq，可獲得的外部綜合收益為N，主要包括社會收益、環境收益、經濟收益等。

（3）當政府不發展或是消極發展低碳農業時，初始收益為P；政府積極發展低碳農業的人力、物力、財力等成本為Cp，可獲得的集體綜合效益為Ep（經濟效益、聲譽、生態效益）。

（4）當農戶采用低碳生產技術時，政府為了積極發展低碳農業給予農戶的生產補貼為S；對不采取低碳技術的農戶收取直接或是間接附加在化肥、農藥上的碳排放稅F。

（5）在發展低碳農業大環境下，基于利益最大化原則，只有保證農戶綜合收益大于成本與補貼之和，且綜合收益大于政府約束與低碳技術成本之差，即Ep＞Cp+S，且Ep＞F-Cp時，農戶才會考慮采用低碳技術。政府與農戶動態博弈得益矩陣如表1 所示。

表1 政府與農戶博弈得益矩陣Table 1 Revenue matrix of game between government and farmers

1.2 模型求解

根據上述的假設條件，運用進化博弈的復制動態方程求解，設政府發展低碳農業概率為x，不發展低碳農業概率則為1-x，農戶采用低碳技術概率為y，采用傳統生產技術為1-y，則x、y∈［0，1］。

那么政府發展低碳生產技術的期望得益（up1）、不發展低碳生產技術決策的期望得益（up2）和群體平均期望得益（ūp）分別為：

根據政府的期望得益，可以得出該博弈的復制動態方程：

將公式（1）～（3）帶入公式（4）中，化簡得：

令F（x）=0，可以得到博弈的一種相對均衡狀態，且可以得出3 個穩定狀態的解分別為：

同理可得，農戶選擇低碳生產（uq1）、低碳生產的收益（uq2）和平均收益（ūq）分別為：

根據農戶的期望得益，可以得出農戶生產行為的復制動態方程：

將公式（5）～（7）帶入公式（8），簡化得：

令F（y）=0，可以得到博弈的一種相對均衡狀態，且可以得出3 個穩定狀態的解：

1.3 復制動態分析

根 據 假 設Ep＞Cp+S，Ep＞F-Cp，得 出：0 ＜y*=可用于直接分析政府的決策。

當y=y*時，F（x）=0，即所有的x 都是穩定狀態，政府決策選擇是隨機的，可以發展低碳農業，也可以發展傳統農業。

當y＞y*時，x=0 和x=1 是x 的2 個穩定狀態，但由于F（0）＜0，F（1）＞0，故x=0 是演化均衡狀態，政府更傾向于不發展低碳農業。

當y＜y*時，x=0 和x=1 是x 的2 個穩定狀態，但由于F（0）＞0，F（1）＜0，故x=1 是演化均衡狀態，政府更傾向于發展低碳農業。

當y=y*時，F（y）=0，即所有的y 都是穩定狀態，農戶決策選擇時隨機的，可以發展低碳農業，也可以發展傳統農業。

當y＞y*時，y=0 和y=1 是y 的2 個穩定狀態，但由于F（0）＜0，F（1）＞0，y=0 是演化穩定點，農戶更傾向于發展傳統農業。

若y＜y*時，y=0 和y=1 是y 的2 個穩定狀態，但由于F（0）＞0，F（1）＜0，y=1 是演化穩定點，農戶更傾向于發展低碳農業。

1.4 均衡點穩定性分析

令F（x）=0，F（y）=0，可以得到5 個局部均衡點A（0，0）、B（0，1）、C（1，0）、D（1，1）、E（x*，y*），根據上述分析可知，A、B、C、D 點為純策略下相對平衡狀態，即E 穩定均衡點，則為混合策略下的穩定均衡點。

結合雅克比矩陣進一步分析均衡點演化的穩定性。如果某點滿足矩陣的跡Tr（J）＜0，且矩陣行列Det（J）＞0，則該點為復制動態方式演化穩定點[25]；若某點滿足矩陣行列式Det（J）＞0，矩陣的跡Tr（J）＞0，則表示相應的均衡點性質均不穩定。

政府和農戶的復制動態方程演化的雅可比矩陣為：

矩陣行列式為：

矩陣跡為：

將以上5 個平衡點分別代入雅克比矩陣，計算雅克比矩陣在各個平衡點Tr（J）和Det（J）的符號，由此來判斷各個平衡點的穩定性（表2）。

表2 5 個均衡點的穩定性判斷Table 2 Stability judgment of 5 equilibrium points

2 演化穩定策略分析

當Cq-N＜0 時，可以得出x*＜y*；當Cq-N＞0 時，不易判斷x*與y*的關系，需進行一系列假設方可判斷出x*、y*與1/2 位置均衡點大小。由上述計算可知，x*＜1，0＜y*＜1，因此，為了進一步分析討論政府與農戶動態演化狀態，假設0＜x*＜1/2＜y*＜1，得到政府與農戶博弈模型的動態演化圖（圖1）。政府與農戶行為選擇在經過復制動態系統演化后有2 個納什混合策略下的均衡點，即A（0，0）、D（1，1），A 點表示政府不發展低碳農業，農戶采用傳統技術；B 點表示政府發展低碳農業，農戶采用低碳技術。B（0，1）和C（1，0）為不穩定點，E（x*，y*）為鞍點，將政府與農戶決策選擇狀態情況劃分為4 個區域，若行為選擇初始階段在①和③區域內，經過動態演化博弈，最終穩定在A 點；若初始狀態為②和④，經過動態演化穩定于D 點。

圖1 政府與農戶博弈動態演化圖Fig.1 Dynamic evolution of game between government and farmers

考慮到為了應對氣候變化，順應時代發展需求，結合社會效益、生態效益、經濟效益等綜合因素，政府與農戶博弈動態演化最佳決策應趨向于D 點，即政府發展低碳農業，農戶采用低碳生產方式，而劃分區域關鍵點取決于鞍點E，鞍點越趨近于A 點，則選擇目標最佳策略組合概率越大。由于可以通過改變S、F、Ep、Cq、N 等參數值來改變x*和y*的大小。從農戶視角來看，若采用低碳農業成本越小，政府補貼越高，可以獲得的綜合收益越大，x*值越小；從政府視角來看，加大對沒有采用低碳技術農戶的約束，增加對采用低碳技術農戶的補貼，y*值越小，可以達到最優決策選擇。

3 主要結論與建議

通過對政府與有限理性農戶決策選擇博弈，分析主體間關系演化過程和路徑，得到以下主要結論：

（1） 低碳農業是實現農業可持續發展的必經之路，作為新的農業發展形勢，政府應在保證農戶基本利益的前提下，才能在農戶間進行廣泛推廣與應用。

（2）就目前而言，消費市場對低碳農產品認識不足，消費潛力有待進一步挖掘，農戶需要時間成本學習新技術并應用到實際生產中，導致低碳農業生產技術成本較高。政府應加大對采用低碳技術、低碳生產方式和低碳模式的農戶及企業的政策補貼力度，不斷創新低碳技術、低碳生產模式，提高農產品產量，降低成本，調動農戶低碳生產積極性的同時提高綜合收益。

（3）低碳農業的環境屬性具有公共品性，而農戶普遍只顧眼前利益，因此不能充分理解發展低碳農業的重要性。由于短期效益不明顯，在推廣過程中會打消原本采用或是即將采用低碳技術農戶的積極性。政府應頒布相關政策文件及法律，向采用高碳技術或不采用低碳技術的農戶征收一定的碳稅、環境治理費等，提高農戶生產約束性，促使農戶共同發展低碳農業，提高環境綜合效益；加大實施各項節水、清潔生產、環境治理等節能減排工程建設；持續發揮農技推廣部門作用，開辦農技院校、建設農技站等，促使農戶深入了解、認識農業發展方向及各種生產技術，提高農戶對低碳農業的認知。