流域农村面源污染生态补偿模型的研究

1流域农村面源污染的生态补偿模型

1.1系统因果关系分析

将生态基金用于治理污染的长期措施与短期措施。对于流域的农村而言，长期措施一般主要包括生态养殖、生态农业、生态渔业、生态湿地建设以及农村自来水改造;短期措施一般主要包括垃圾回收、对民众的宣传教育以及垃圾集中处理。虽然在实施生态养殖、生态农业、生态渔业、生态旅游过程中也会产生污染，但包括生态养殖、生态农业、生态渔业、生态湿地在内的长期措施与作为短期措施的垃圾回收可以产生经济效益，并且政府由此得到的税收与国家项目补偿资金和民间资本等其他资金，可以再投入到生态基金，形成污染治理与经济发展的良性循环，从而实现资源利用与经济效益的可持续发展。于是，利用Vensim软件绘制流域农村面源污染的生态补偿模型的系统因果。通过因果关系图可以看出，流域农村面源污染的生态补偿不仅仅是单一化的政府补偿，其生态补偿基金的来源除了国家项目资金，还有生态基金投入的生态养殖、生态农业、生态渔业、生态旅游和垃圾回收带来的收益，以及民间资本等其他资金。这种多元化的补偿方式使生态补偿由“输血型”补偿变为“造血型”补偿，使流域农村面源污染的治理和社会经济得到可持续的发展。

1.2系统流图绘制与系统方程式

根据收集到的数据，考虑生态农业方式下，运用系统动力学的方法分析污染治理量与资金补偿量的变化趋势及交互影响。为了简化模型，不妨只考虑化肥造成的污染，其他污染源情形可类似处理，污染的治理方式为减少化肥使用量。基于上述分析，可构建污染治理总量、补偿资金总量以及相关变量之间的系统，没有箭头指入的变量均为辅助变量，包括最大污染治理量(化肥使用量)、初始污染治理量、化肥单价、治理污染固定费用、普通水稻单价、普通水稻产量、有机水稻单价以及有机水稻产量，需赋予辅助变量常数值。模型的实证分析中，辅助变量的初始值来源于实地考察调研。相应的辅助方程数量繁多而且也比较简单，这里不一一列出。系统流图中有2个关键的速率方程:污染治理速率方程与资金补偿速率方程。速率方程的建立一般是系统动力学模型中较难部分，笔者用微分方程的方法建立速率方程。

2流域农村面源污染生态补偿模型的实证研究

2.1模型数据来源

通过对湖北省荆州市的实地考察调研，获取了模型基本数据。数据是在正常天气条件下以荆州市每亩的水稻为例，模拟上述模型获得。根据调研材料《荆州绿色农产品发展情况》，荆州市有机稻种植面积为2000亩。

2.2模拟结果分析

利用本模型模拟了时间期限100a(1200月)污染治理量以及资金补偿总量，基准年为2010年。最大污染治理量就是化肥使用量，这里取表1中的数据50kg/(亩•季);初始污染治理量可视作开始污染治理第一季时污染治理的数量，亦即第一季化肥使用的减少量;化肥单价、普通水稻单价等数据。

2.2.1污染治理总量的模拟结果及分析

当初始污染治理量分别取1，2，3kg时，利用Vensim软件可得污染治理总量随时间变化的趋势。污染治理总量曲线先单调增加，然后趋于平缓。随初始污染治理量的上升，污染治理总量急剧上升。初始污染治理量若为1kg，治理时间为100a(1200月)时，污染治理量远远未达到最大污染治理量50kg;初始污染治理量提高2kg，大概在100a(1200月)时，污染治理总量几乎达到了50kg;初始污染治理量进一步提高到3kg时，大概在840月(70a)，污染治理总量几乎达到50kg。在污染治理的初始时刻，污染治理量分别为1，2，3kg，而在60月时，污染的治理总量分别达到了1.215689，2.923002，5.198264kg。由此可见，污染的初始治理量决定了治理的效果，在污染治理的后期，初始污染治理量为3kg时治理的污染几乎是初始污染治理量为1kg时的5倍。污染治理的效果随着时间的增加更加明显，所以应该在污染治理的初期增加投入，提高污染治理量。

2.2.2资金补偿总量的模拟结果及分析

当初始污染治理量分别取值1，2，3kg时，利用Vensim软件得到资金补偿总量随时间变化的趋势，初始污染治理量大时，补偿的资金较多。这意味着污染治理需要专项经费做保障，生态基金的建立将有效地治理污染。另外，初始污染治理量为3kg时，资金补偿总量的曲线在治理的前期上升较快，后期逐渐平缓，而随着时间的增加，三者的资金补偿量将趋于一致。这说明在污染治理的后期，不管初始污染治理量为多少，补偿的资金都趋于稳定且一致。表3给出了初始污染治理量分别为1，2，3kg时，从污染治理的初始时刻到60月，每隔12月的补偿资金的模拟结果。从表3可以看到，在初始时刻，污染的治理量由1kg提高到2kg时，补偿资金由37.34元提高到49.68元，增加了33.05%;污染治理量提高到3kg时，补偿资金为62.02元，相对于污染治理量1kg时增加了66。09%。

2.2.3资金补偿总量与污染治理总量的关系

当初始污染治理量分别为1，2，3kg时，利用Vensim软件得到资金补偿总量与污染治理总量的关系，代表初始污染治理量为1kg时的曲线在最上方，说明初始污染治理量低的资金补偿总量反而高。导致该结果的原因是:初始污染治理量较小时，治理的速率低，花费的时间多，增加了时间成本，如果治理同样多的污染，初始污染治理量较小时所需资金补偿总量较多。

3结论

综上可知，加大污染治理初期的投入，提高污染初期的治理量是提高污染治理效果的关键。初始投入少，初始污染治理量少，在后期看来，不但效率低下而且也不能节省资金。另外，污染的治理需要有专项资金如生态基金作为保障，增加污染初期治理的投入，治理污染将事半功倍。生态基金的来源不仅仅是政府为主导的一元化投入，还有生态基金投入的生态养殖、生态农业、生态渔业、生态旅游和垃圾回收带来的收益，从而实现“四湖”流域农村经济发展与污染治理的良性循环与可持续发展。值得说明的是，该模型还可以用于分析其他的辅助变量取值变化所产生的影响，譬如有机稻价格的增加对污染治理的影响等，而且不必改变模型结构，只需改变相应辅助变量的取值，利用Vensim软件即可获得相应结果，这也是利用系统动力学方法分析生态补偿问题的优势所在。由于数据缺乏，该模型的建立是在一定的假设下进行的，但是利用系统动力学方法是研究流域农村面源污染的多元生态补偿问题的一个新思路。事实上，所有变量的数据均可获得，图1可以作为系统流图，相关的方程均可建立，也可以利用Vensim软件进行模拟分析，模拟结果将更接近现实。不足之处在于实证分析只模拟了单纯的化肥造成的污染，而现实情况则比较复杂。

4政策建议

保护水资源，任重而道远，需要近期手段和远期措施并重，常抓不懈。通过模拟分析可以看出，流域农村面源污染的管理重在公共治理机制的建设和发挥。面源污染防治资金的短缺，单靠政府、企业、居民任何一方都难以完全解决，建议流域所在地的政府引入多元的生态补偿机制:财政补贴一部分，生产者承担一部分，消费者补偿一部分，长期措施与短期措施并重，具体措施如下。1)政府利用财政与金融手段提高环保投资的回报率，譬如提供低息贷款。2)培育市场机制，譬如有机农药和化肥的规模使用以降低成本。3)生态农业产业化，完善绿色农产品认证和标识工作，譬如普及绿色农产品质量认证。4)成立专项基金———生态基金，从而保证多元补偿措施的实施。5)数据的缺乏使相关研究难以展开，应在生态补偿措施实施过程中注意收集数据，建立数据库。

作者：曾霞 侯兵 单位：中南财经政法大学 湖北经济学院