季節交替下農業廢棄物第三方治理穩定性研究

張浩，涂國平，莊道元

（1.淮北師范大學 經濟與管理學院，安徽 淮北 235000；2.南昌大學 管理學院，江西 南昌 330031）

受城鄉二元化制度的影響，中國農村環境治理存在法律制度缺失、資金技術缺乏、治理主體缺位的“三缺”問題，引入第三方治理則可有效解決上述“三缺”問題，農村環境第三方治理的對象包括農村生活污染、農村工礦業污染、農業廢棄物污染。其中，農業廢棄物的第三方治理是農村環境第三方治理的關鍵[1]104-108。

農業廢棄物第三方治理是保持人與自然和諧共生、走鄉村綠色發展、實現鄉村振興的必由之路。與工礦業生產活動相比，受季節影響是農業生產活動的顯著特征，由此造成了農業廢棄物第三方治理存在一定的獨特性，有必要研究季節交替對農業廢棄物第三方治理的影響機理，為全面推進農村環境第三方治理提供政策設計依據。

一、文獻綜述

農業廢棄物第三方治理主要有三方參與，第一方是政府，其需要向社會提供綠色的生態環境；第二方是農業生產者，其生產行為產生了大量的廢棄物；第三方是專業化的廢棄物資源化服務公司[2]107。農業廢棄物第三方治理的穩定運營依賴于各參與方的持續參與，本文中農業廢棄物第三方治理“穩定性”指的是“各參與主體合作的持續性”。當前針對農業廢棄物第三方治理穩定性的研究集中于以下三個方面：

1.對第三方治理企業的激勵和約束對穩定性的影響。在激勵方面，學者較多考慮如何進行政府補貼。王翠霞等[3]216-226運用系統動力學方法，研究了政府補貼對農業廢棄物集中治理大型沼氣工程可持續運營的影響，認為應提升補貼標準。Zheng等[4]認為，中國政府對大中型沼氣工程補貼應以產品為基礎而非建設投入補貼，制定補貼方案和模式應更具有針對性和科學性[5]。Federica等[6]888-897和Jean等[7]40-51計算了沼氣發電廠所需的政府補貼水平。Wang等[8]認為，政府需要根據沼氣集中生產（CBP）項目在能值投入產出、環境負荷、經濟價值等方面的優劣，提供相應的支持。第三方治理企業并非規模越大越好，Luo等[9]1131-1139研究表明，在中國分散的農業結構中，小型沼氣廠目前為綜合利用沼氣提供了一個合適的系統，因此要因地制宜地發展養殖污染第三方治理，并加強相關制度政策前瞻性研究[10]95-100。在約束方面，針對第三方治理企業存在的道德風險，郭志達等[11]37-44基于委托代理理論視角，研究了農業廢棄物第三方治理的機制設計問題。

2.第三方治理產業鏈對穩定性的影響。由于單純的農業廢棄物資源化利用不能帶來較理想的收益，因此還要通過全產業鏈循環來提升農業廢棄物資源化利用成果的附加值[12]116-121，例如華北平原部分縣區政府通過引導和宣傳，提高農村居民對“煤改氣”的“使用意愿”“購買意愿”，增加大中型沼氣集中生產（CBP）項目的收益[13]。王火根等[2]111認為，要整合農業廢棄物第三方治理上下游的產業資源，打造沼氣產業的“循環經濟產業鏈”，使沼氣工程的投資價值實現最大化。

3.農業生產者行為對穩定性的影響。鄭黃山等[14]1081-1089應用logistic回歸模型分析影響南平養豬污染第三方治理支付行為的關鍵因素，發現“污染者付費原則”在農村養殖污染第三方治理中難以執行，養豬戶繳費比例較低，嚴重影響了第三方治理的正常運轉。趙俊偉等[15]90-97+173-174運用Heckman兩階段模型分析生豬規模養殖戶對糞污處理社會化服務的支付意愿與支付水平及其影響因素，結果表明，文化程度、豬場與糞污消納地距離、養殖收益、對第三方治理的預期與支付意愿支付水平顯著正相關。

受季節影響是農業生產活動的顯著特征，從當前文獻來看，學界對農業廢棄物第三方治理穩定性的研究中，缺少對季節交替這一因素的考量，因此也缺乏針對季節變化提出的政策建議?；诖?，本文考慮季節交替這一客觀規律，在研究方法上，運用演化博弈理論，通過分析農業生產者和第三方治理企業多次交互作用下的策略選擇，來刻畫“各參與主體合作的持續性”的變化規律，為農業廢棄物第三方治理穩定性的提升提供理論依據。

二、演化博弈模型構建及分析

（一）模型構建

農業廢棄物是農業生產、農產品加工、畜禽養殖業等排放的廢棄物的總稱（狹義上指畜禽糞污、秸稈）。研究表明，當前農業廢棄物領域研究的熱點已經從種植廢棄物轉向養殖廢棄物，從未經處理的廢棄物到能源利用[16]。本文的研究對象是畜禽糞污的第三方治理。假定農業生產者群體和第三方治理企業群體具有一定的理性，均可以選擇參與或不參與廢棄物第三方治理。為便于表述，對參數做出如下設定：

1.農業生產者產生的廢棄物中含q單位的有機質（有機質是秸稈、畜禽糞污中可資源再利用的主要成分），由生產規模決定；在進行農業生產時，產生有機質同時還會產生其他非有機質物質，例如在進行生豬養殖時，產生豬糞尿等有機質的同時，還會消耗一定量的水用于清洗豬圈，假設非有機質產量與有機質產量比例關系為λ，則農業生產廢棄物總量為Q＝q（1+λ）。

2.當農業生產者不參與廢棄物第三方治理時，合規處理廢棄物途徑是在配套的種植業內消納廢棄物，即“養種結合”，設有機質處理量為n。在配套的種植業規模不變的情況下，季節變化通過影響作物生長周期進而影響廢棄物有機質合規處理量，例如作物在夏季生長旺盛，在冬季生長緩慢，因此夏季農業廢棄物消納量較大、冬季農業廢棄物消納量較低，這也是農業夏季水土污染減輕、冬季水土污染加重的主要原因。設農業生產者合規處理廢棄物有機質需付出單位成本C1，例如人工成本、設備維護成本等。

3.當配套的種植業無法完全消納廢棄物時，由于農業面源污染具有分散性、不確定性及時空分布的異質性特征，使得農業生產者極易產生機會主義污染行為[17]8-14，例如農業生產者偷排等違規處理廢棄物的行為，導致廢棄物二次污染，造成下游農戶作物燒苗減產，被發現后不僅需賠償農戶經濟損失，還需承擔一定的行政罰款[18]37-42。設農業生產者違規處理廢棄物的單位成本為C2。

4.廢棄物單位運輸成本為t，該費用由第三方治理企業支付；第三方治理企業生產廢棄物再制造產品的單位成本為d。

5.設第三方治理企業從農業生產者購買廢棄物的價格為a（a＜0則表示農業生產者委托第三方治理企業處理廢棄物所支付的費用）。

6.一單位廢棄物再制造產品市場價格為P；政府單位補貼為S；若農業生產者要加入到第三方治理需付出參與成本F1，例如信息搜尋成本、締約成本、監督履約成本等；同理，若第三方治理企業加入需付出參與成本F2。

結合上述假設和設定，農業生產者、第三方治理企業兩方博弈支付矩陣如表1所示。

假設農業生產者群體中采取參與策略的比例為P1，則采取不參與策略的比例為1-P1；第三方治理企業群體中采取參與策略的比例為P2，則采取不參與策略的比例為 1-P2；0≤P1，P2≤1。

農業生產者群體采取參與策略的收益為

表1 農業生產者、第三方治理企業支付矩陣

農業生產者群體采取不參與策略的收益為

則農業生產者群體的平均收益為

第三方治理企業群體采取參與策略的收益為

第三方治理企業群體采取不參與策略的收益為

則第三方治理企業群體的平均收益為

進而可得農業生產者、第三方治理企業博弈的復制動態方程為

則式（7）的雅可比矩陣為

（二）均衡點穩定性分析

式（7）具有四個純策略均衡點（0，0），（0，1），（1，0），（1，1）及一個混合策略均衡點，其中。對五個均衡點處雅克比矩陣分析如表2所示。

表2 均衡點穩定性分析

根據Friedman提出的穩定性判別方法[19]637-666[20]21-28：若均衡點的雅可比行列式值 det J＞0、跡值 tr J＜0，則該均衡點穩定，對應演化穩定策略，若雅可比行列式值為負，則此均衡點為鞍點。由于F1F2＞0 且-（F1+F2）＜0，故均衡點（0，0）是演化穩定策略；由于F2＞0，對于任意的[nC1+（q-n）C2+Qa-F1]，都無法使得[nC1+（q-n）C2+Qa-F1]F2＞0 與 nC1+（q-n）C2+Qa-F1+F2＜0 同時成立，故均衡點（0，1）不可能為演化穩定策略；同理，均衡點（1，0）不可能為演化穩定策略；由于tr J=0，故均衡點也不是演化穩定策略。當滿足條件

均衡點（1，1）為演化穩定策略。式（8）表明，若要農業生產者和第三方治理企業達成合作，應保證“參與”均是兩方的最優策略，此時式（7）具有兩個演化穩定策略（0，0）和（1，1），即（不參與，不參與）和（參與，參與）。 由兩個不穩定演化策略（0，1）、（1，0）和鞍點所連接而成的線段可以看成是系統收斂于不同模式的分界線，如圖1所示。當農業生產者、第三方治理企業的初始策略選擇在區域①和區域④內時，最終將鎖定于“不良”狀態，即演化穩定策略（0，0）；當農業生產者、第三方治理企業的初始策略選擇在區域②和區域③內時，最終將收斂于“良好”狀態，即演化穩定策略（1，1）。

（三）參數分析

推論1.增大農業生產者違規處理廢棄物的成本，可以促使農業生產者加入到第三方治理中，提升第三方治理穩定性。

推論2.降低農業生產者和第三方治理企業的參與成本，有利于提升農業廢棄物第三方治理穩定性。

2013年，中國灌溉排水發展中心、水利部農村飲水安全中心按照部黨組總體部署，深入學習貫徹黨的十八大和十八屆三中全會精神,扎實開展以為民務實清廉為主要內容的黨的群眾路線教育實踐活動，緊緊圍繞農村水利發展目標任務，全力做好重點領域技術支撐和服務工作，為提高農業綜合生產能力、保障農村飲水安全發揮了重要支撐保障作用。

推論3.第三方治理企業向農業生產者購買廢棄物或是農業生產者向第三方治理企業支付廢棄物治理費用，價格的變動對第三方治理穩定性的影響都是隨機的。

推論4.若農業生產者違規處理廢棄物單位成本高于合規處理廢棄物單位成本，在廢棄物消納量較大的季節，農業廢棄物第三方治理穩定性較低，在廢棄物消納量較小的季節，農業廢棄物第三方治理穩定性較高；若農業生產者違規處理廢棄物單位成本低于合規處理廢棄物單位成本，在廢棄物消納量較大的季節，農業廢棄物第三方治理穩定性較高，在廢棄物消納量較小的季節，農業廢棄物第三方治理穩定性較低。

三、案例分析

生豬養殖廢棄物主要為豬糞尿，具備一定的污染性。養殖場消納生豬養殖廢棄物主要是采取“沼氣工程發酵+養種結合”模式，但該模式在實際操作中存在多個不足之處[21]153-156，導致大量廢棄物未得到良好的處理，廢棄物外排造成了嚴重的農業污染，因此，生豬養殖一直是環保部門的重點管控對象。與此同時，廢棄物可用于發電，其還富含氮磷等營養物質，是制作生物質有機肥的原料資源[22]12-17。當前，生豬養殖場已是農業廢棄物第三方治理的重要參與者。

（一）××環保工程有限公司被約談案例分析

江西××環保工程有限公司（以下簡稱××公司）2013年在江西省新余市渝水區開始探索整縣推進第三方集中資源化利用模式，全量化收集處理上游N家養殖企業產生的糞污及病死豬，連動下游N家種植園區。近年來該第三方治理在發展中暴露出了一些問題。2018年新余市環保局就畜禽糞污收集存在的問題約談了該公司負責人，并提出幾點要求：

××公司每月向地方環保部門報送畜禽糞便收集處置月報表，一方面，可以監督該公司是否做到了全量化收集豬糞污；另一方面，通過對養殖場應收納糞便數和實際收納數量的比對可以初步判斷養殖場是否存在違規處理糞污的可能性，進而決定是否對養殖場進行檢查，及時的檢查可以更好地將養殖場違規處理廢棄物行為的負外部性內部化，提升了養殖場違規處理廢棄物的成本，進一步完善了監管體系。由推論1可知，這項要求有利于××公司第三方治理的穩定性。此外，為防范可能出現的××公司利用信息優勢產生道德風險的問題，在地方政府的后續管理工作中，還有必要進行“令××公司如實上報養殖場應收納糞便數和實際收納數量”的機制設計。

第二，嚴格按照設計產能與養殖戶簽訂糞污收集清理合同，量力而行，無正當理由不得拒收養殖廠產生的糞污。

一方面，嚴格按照設計產能與養殖戶簽訂糞污收集清理合同，確?！痢凉灸軌驅⑹占募S污全部處理，避免出現因處理能力不足而拒收養殖戶糞污的現象，無正當理由不得拒收養殖廠糞污，進一步保障了合同的履約，降低了養殖場的參與成本；另一方面，簽訂合同確保了××公司獲取廢棄物的渠道、數量、規格等的穩定性，降低了××公司的參與成本，由推論2可知，該要求有利于××公司第三方治理的穩定性。

第三，嚴格按照市場價格區間設定畜禽糞污處理價格，不得隨意抬價加價。

該第三方治理是農業生產者委托第三方治理企業處理廢棄物，因此養殖場需向××公司支付糞污處理費用，由推論3可知，處理費用的變動對第三方治理穩定性的影響具有隨機性，需根據其他參數的取值才能具體分析，因此××公司在遵循市場規律、明確市場價格區間的基礎上，結合有機肥等產品的市場價格、生產成本等因素的變化情況，設定并及時調整畜禽糞污處理價格，將第三方治理穩定性保持在較高水平。

（二）××公司羅坊鎮大型沼氣發電項目案例分析

2017年××公司在新余市渝水區羅坊鎮南英懇殖場建成羅坊鎮大型沼氣發電項目，申請中央投資資金3 750萬元，地方投資750萬元，自籌資金5 802.37萬元，全量化收集處理區域內規模養豬場3萬多噸糞污以及周邊農田2萬多噸秸稈，采用混合發酵，年產沼氣超800萬立方米，年發電量超1 300萬千瓦·時，年產沼渣有機肥4.16萬噸，提純沼液年產沼液有機肥2.71萬噸，沼液提純后剩余的淡液可做稀釋水循環使用。本文以羅坊鎮大型沼氣發電項目為例，研究季節變化對××公司第三方治理穩定性的影響。

根據對羅坊鎮大型沼氣發電項目的調研，將數據列出如下：豬糞的有機質含量為20.4%，經換算可得一個季度內q=1 898.73噸，λ＝3.90，豬糞購買單價為65元/噸，在15千米經濟運輸范圍內，運輸費用約為原材料購買成本的40%；沼液有機肥市場售價約為50元/噸，沼渣有機肥市場售價約為350元/噸，發電上網價格為0.75元/千瓦·時。新余市政府未對發電上網、沼渣有機肥、沼液有機肥生產項目進行補貼，因此S＝0元；××公司生產單位成本d包含人工費、電費、固定資產折舊費等，其中建筑物按30年進行折舊，設備按20年進行折舊；市場價格P以總收入除以q計，該工程為環保新能源項目，享受新余市稅收免稅政策?？紤]到現實情況，對其他參數進行合理的假設，設養殖場合規處理廢棄物有機質的單位成本C1=400元/噸。羅坊鎮在2017年3月—10月以種植水稻、果樹為主，冬季種植蔬菜，根據作物的生長周期及施用有機肥節點，假設春、夏、秋、冬四季養殖場合規處理糞污的有機質的量分別為1 000噸、1 600噸、800噸、400噸。

1.當C1＞C2，即養殖場違規處理廢棄物有機質單位成本低于合規處理廢棄物有機質單位成本，假設C2=200元/噸，隨著春夏秋冬季節交替，鞍點的取值分別為（0.52，0.51）、（0.52，0.46）、（0.52，0.52）、（0.52，0.56），不變，取值減小，則鞍點與均衡點（1，0）、（0，1）鏈接所成的折線的右側區域（即圖1中區域②和區域③的總面積）變大，羅坊鎮大型沼氣發電項目運營的穩定性提升；反之，不變，取值增大，羅坊鎮大型沼氣發電項目運營的穩定性降低。隨春、夏、秋、冬四季交替，羅坊鎮大型沼氣發電項目運營的穩定性呈中—高—中—低的變化趨勢，如圖2所示。

2.當C1＜C2，即養殖場違規處理廢棄物有機質單位成本高于合規處理廢棄物有機質單位成本，假設C2=600元/噸，隨著春、夏、秋、冬季節交替，鞍點的取值分別為（0.52，0.41）、（0.52，0.43）、（0.52，0.41）、（0.52，0.40），隨春、夏、秋、冬四季交替，羅坊鎮大型沼氣發電項目運營的穩定性呈中—低—中—高的變化趨勢，如圖3所示。

對比兩種情況，其他參數取值不變，僅將養殖場違規處理廢棄物有機質單位成本從200元/噸增大到600元/噸，在同一季節下，不變，減小，羅坊鎮大型沼氣發電項目穩定性提升，這說明增大養殖場違規處理廢棄物成本可以提升羅坊鎮大型沼氣發電項目運營的穩定性，因此，新余市環保局還需進一步加強對養殖場違規處理廢棄物的監管，對養殖場的違規行為盡早發現、及時處理。此外，隨著季節的交替，羅坊鎮大型沼氣發電項目運營的穩定性也有所波動，建議新余市環保局不僅要對養殖場進行常規監管，還要針對季節變化開展養殖場廢棄物處理專項整治活動并出臺有針對性的補貼政策，改善某些季節內第三方治理穩定性較低的狀況。

四、結論與建議

本文考慮季節因素，構建農業廢棄物第三方治理演化博弈模型，分析雙方參與策略選擇，得到如下結論：（1）農業廢棄物第三方治理的穩定性與農業生產者違規處理廢棄物成本正相關，與農業生產者、第三方治理企業的參與成本負相關；（2）第三方治理企業向農業生產者購買廢棄物或是農業生產者向第三方治理企業支付廢棄物治理費用，價格的變動對第三方治理穩定性的影響都是隨機的；（3）農業廢棄物第三方治理穩定性受季節交替影響而存在兩種周期性變化規律，但具體表現出何種變化規律取決于農業生產者合規處理廢棄物與違規處理廢棄物成本之間的大小關系。

根據結論提出如下管理建議：（1）對于加入第三方治理的農業生產者，也不能放松監管，通過提高農業生產者違規處理廢棄物成本，強化農業生產者參與廢棄物第三方治理的意愿；（2）進一步降低雙方的參與成本，例如完善農業廢棄物第三方治理的法律法規，明確農業生產者和第三方治理企業的權責界定；（3）嚴格管控廢棄物處理價格或者廢棄物購買價格，避免價格過大波動導致農業生產者或者第三方治理企業參與意愿降低；（4）受季節交替影響，農業廢棄物第三方治理穩定性存在兩種周期性變化規律。該變化規律有助于政府識別出第三方治理穩定性較低的季節，進而制定具有針對性的短期政策，例如針對低穩定性季節開展短期財政補貼以及廢棄物處理專項整治活動。政府需要將常規性的長期政策與針對性的短期政策相結合，利用組合政策推動農業廢棄物第三方治理的長期穩定運營。