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    綠色農業生態資本運營收益的持續量:規律約束與動態控制

    來源:UC論文網2018-10-05 08:48

    摘要:

      摘要:運用生態經濟學和農業可持續發展的基本原理,探討綠色農業生態資本運營收益持續量的生態規律、動態變化與最優控制等問題。遵循生態規律是持續獲得綠色農業生態資本運營收益的前提,而綠色農業生態資本運營...

      摘要:運用生態經濟學和農業可持續發展的基本原理,探討綠色農業生態資本運營收益持續量的生態規律、動態變化與最優控制等問題。遵循生態規律是持續獲得綠色農業生態資本運營收益的前提,而綠色農業生態資本運營收益的持續量處在動態變化中,要獲得最佳持續量,即每次收獲量盡可能大,且在歷次收獲時都能獲得盡可能大的收獲量,就要求政府和綠色農業經營者加大投入,人為對綠色農業生態系統采取生物、化學及混合策略進行干預和控制。


      關鍵詞:綠色農業;生態資本運營;持續量;最優控制;


      作者簡介:嚴立冬,中南財經政法大學工商管理學院教授、博士生導師(湖北武漢430073),湖北師范學院資源枯竭型城市轉型與發展研究中心研究員;


      一、引言


      中國現代農業發展的關鍵問題是轉變農業生產方式、調整農業產業結構,在確保農產品質量安全、數量安全的前提下,促進農業資源安全和生態安全。現代農業的多功能性也要求農業生產必須兼顧生態環境保護與農業經濟增長,實現生態收益與經濟收益的統一。綠色農業生態資本是綠色農業生態可持續發展的基本要素,而持續獲得綠色農業生態資本運營的收益是綠色農業生態資本保值增值的前提和基礎。本文就綠色農業生態資本運營收益持續量的生態規律約束、動態變化及最優控制等問題展開論述,旨在使綠色農業生態資本運營每次收獲量盡可能大,且在歷次收獲時都能獲得盡可能大的收獲量。


      從理論研究來看,有學者將綠色農業基本理論與生態資本理論相結合,提出了綠色農業生態資本的概念[1](P333-362),初步探討了綠色農業生態資本化的條件、原則、機理和思路[2],認為綠色農業是以全面、協調、可持續發展為基本原則,以促進農產品安全、生態安全、資源安全和提高農業綜合效益為目標,充分運用先進的科學技術、工業裝備、管理理念,汲取人類農業文明成果,遵循循環經濟的基本原理,把標準化貫穿到農業整個產業鏈條中的新型農業發展模式[3];生態資本是所有能創造效益的自然資源、人造資源以及生態服務系統,具有生態服務價值或者生產支持功能的生態環境質量要素的存量、結構和趨勢[4];生態資本運營主要是通過對生態資本使用價值的有效運用,依據生態資本的消費及其形態的變化,實現生態資本長期收益整體最大化而進行的活動[5];綠色農業生態資本運營就是在保持甚至不斷提高綠色農業生態系統整體服務功能以及綠色農業生態環境質量的前提下,用最少的農業生態資源產生最大的經濟效益,實現綠色農業生態資本向貨幣轉化的一系列措施和方法[6]。綠色農業生態資本積累是綠色農業生態資本運營的基礎和前提,為了促進綠色農業生態資本存量的增加,維持綠色農業生態資本存量的非減性,需要建立綠色農業生態資本積累的機制、政策體系及選擇低碳化發展道路[3][4]。綠色農業生態資本運營是一種通過對綠色農業生態資本使用價值的有效運用,即對其運營過程進行有效的計劃、組織、實施和控制,利用對綠色農業生態資本的消費及其形態的變化,實現綠色農業生態資本長期收益整體最大化而進行的活動。這種活動需要不斷發現新的綠色農業生態要素資本化,發明新的綠色農業生態技術,降低成本,提高綠色農產品的生態位,維持較高的收益率,實現整個綠色農業生態經濟系統的生態化[2]。但是,從生態學、生態經濟學和農業可持續發展的角度看,持續獲得綠色農業生態資本運營收益會受到什么規律的制約?綠色農業生態資本運營收益最佳持續量的變化趨勢如何?為了持續獲取綠色農業生態資本運營收益,實現綠色農業生態系統規模最優,應采取怎樣的措施加以調控?這些問題既是綠色農業生態資本健康運營的客觀要求,也是本文擬解決的關鍵問題。


      二、綠色農業生態資本運營收益持續量的生態規律約束


      收益,靜態上講是一種利益存在;而從動態的角度來講,它則是指利益的收獲過程與行為。綠色農業生態資本運營的收益是綠色農業生態系統獨特收益的體現,主要是指綠色農業生態系統給人類社會提供的生態、經濟和社會收益。其目的是激勵綠色農業生態資本投資行為、化解綠色農業生態資本投資收益沖突,通過對各種利益關系進行確認、協調,從而使綠色農業生態資本投資主體的收益權得到保障。對于不同的綠色農業生態系統,要想保有和利用其收益,就必須要求人類活動或自然侵蝕對綠色農業生態系統的干擾或破壞不能超過其所能承受的極限。如果超出這個極限,綠色農業生態系統就會受到破壞,它的部分或全部收益就會消失。例如,一定面積的森林可提供調節氣候、涵養水源等諸多的生態收益,如果人們的活動不斷破壞森林,使林地面積逐步縮小,當實際林地面積低于調節氣候或涵養水源所必需的林地面積的極限時,這些森林所提供的生態收益的總量不是減少,邊際量不是相對遞增,而是消失。綠色農業生態資本運營的這一特性可稱為其收益的生態約束。綠色農業生態資本運營收益的生態規律可通過圖1加以描述。


      圖1(a)表示一般物品的效用總量TU隨物品消費量Q的增加而增加,邊際效用MU(效用曲線切線的斜率)隨物品消費量的增加而減少。圖1(b)表示只有在綠色農業生態系統達到一定規模,即在極限QM以上時,綠色農業生態資本運營的收益總量TUE才會隨著綠色農業生態系統規模QE的增加而增加,邊際效用MUE(效用曲線切線的斜率)隨綠色農業生態系統規模的增加而減少;在極限QM以下時,收益就會不存在,相應的收益總量TUE就為零。由圖1(b)可知,在QM處曲線不是連續的,因此不存在導數,MUE也就不存在。


      綠色農業生態資本運營收益持續量的生態規律的啟示是,綠色農業可持續發展必須將綠色農業生態資本損耗控制在綠色農業生態系統可承受范圍之內。良性的綠色農業生態資本運營能增進綠色農業發展所損耗的生態資本量,并保持資本增量的可持續性,提升綠色農業生態資本的合理利用效率。為了保證人類社會可持續發展,代際之間對綠色農業生態資本的分配應以不傷害綠色農業生態資本的增殖功能為原則,一定量的綠色農業生態資本在代際間的分配可以通過簡單的數學模型得出:


      由式(6)可見,只有當同期或同代人的綠色農業生態資本消費的邊際效用相等時,綠色農業生態資本配置才能實現最優。綠色農業生態資本運營通過提升農業生態安全標準或改善農業生態資本消費質量,降低農業生態資本損耗量,這樣將使當代人的農業生態資本損耗水平降低到極限QM以下,從而為綠色農業生態資本運營收益的持續量提供生態基礎。


      三、綠色農業生態資本運營收益最佳持續量的動態分析


      由于綠色農業生態資本運營收益表現在生態收益、社會收益和經濟收益三個方面,且其運營收益是一個持續的過程,建立靜態的投入—產出模型顯然無法對其進行準確描述,故考慮從理論上建立動態的投入—產出模型來進行描述。


      其中,x=[x1,x2,…,xn]T,[x1,x2,…,xn]T為產值向量,y=[y1,y2,…,yn]T,[y1,y2,…,yn]T為最終產品向量,A={aij}為直接消耗系數矩陣,A矩陣表達了生產過程中各部門之間產品的消耗情況,同時也反映了生產的技術水平,因而也成為技術系數矩陣。


      由靜態模型可以推出:


      y=(I-A)x


      可以證明,(I-A)-1是存在的,于是


      列昂捷夫給出的動態投入—產出模型的形式為:


      他認為,下一年度各產業部門生產的擴大依賴于本年度的投資,投資的消耗為y的一部分,B[x(t+1)-x(t)]這一項表示第t年用于投資以便擴大再生產的那些產品,B成為“投資系數矩陣”。


      由動態模型可得:


      根據以上對動態投入—產出模型的分析可知,在建立綠色農業生態資本運營的動態投入—產出模型之前,首先要明確相應的投入與產出指標。在投入方面,分為政府和經營者兩方面,其中政府的投入主要有:(1)宣傳投入(綠色農業推廣投入的資金X1);(2)環境保護投入,分為水環境保護的投入(綠色農業集中式污水治理設施數X2)和土壤環境保護的投入(綠色農業土壤重金屬含量X3);(3)基礎建設投入,分為水利設施建設投入(綠色農業有效灌溉面積X4)、綠色農業機械設備投入(綠色農業農用機械總動力X5)和綠色農業耗電量(綠色農業用電量X6);(4)專項資金投入(綠色農業固定資產投資額X7、綠色農業直接財政支出X8)。經營者的投入主要分為四個部分:(1)生產要素投入,主要是土地(綠色農業耕地面積X9)、勞動力(綠色農業勞動力X10)和化肥(綠色農業化肥施用量X11);(2)資金投入(綠色農業生產的資金投入X12);(3)技術投入(綠色農業先進技術或工藝的投入X13);(4)管理投入(綠色農業經營管理投入X14)。


      在產出方面,綠色農業生態資本運營的收益是多目標的,分為生態效益、社會效益和經濟效益,其中生態效益主要是生態環境的改善,分為水環境的改善(綠色農業水源化學需氧量Y1)和土壤環境的改善(綠色農業土壤有機質含量Y2);社會效益主要是綠色農產品消費意識的提高(選擇綠色農產品消費者的占比Y3);經濟效益主要是綠色農產品產值的增加(綠色農產品年總產量Y4、年銷售額Y5和綠色農業經營者年純收入Y6)。


      結合綠色農業生態資本運營的整個環節,將投入方面的各個指標組合成為投入—產出模型的直接消耗技術矩陣,將產出方面的各個指標組合成為最終產品向量。綠色農業生態資本運營收益包含三個方面,因此可進一步建立一個多目標最優化理論模型,其基本形式如下:


      四、綠色農業生態資本運營收益持續量的最優控制


      明確綠色農業生態資本運營收益持續量的最優規模問題,對于綠色農業物種選育、綠色農業理性開發、蟲害和天敵的防治及流行病的預防十分重要。在綠色農業生態系統中,某些生物種類需要保護和繁衍,某些生物卻需要抑制其增長,歸根到底,這類問題都是綠色農業生態系統中的種類、種群規模控制問題,只有確定出綠色農業生態系統的最優規模,才能保證綠色農業生態資本運營持續獲得最佳收益。從各自特征來看,需要保護和抑制的生物迥異,但也有共同之處,可放在一起進行討論,其控制目標就是對應的種群規模的最大化(需要保護的生物種類)和最小化(需要抑制的生物種類)。下面利用生態學中的生物群落最優控制原理進行分析說明[7](P177-179)。


      假定一個綠色農業生態系統包含綠色農作物(物種N1)、有害昆蟲(物種N2)和有害昆蟲的天敵(物種N3)3個物種。在能夠對該綠色農業生態系統實施控制的前提下,向系統內引入農作物N1(食物、肥料、水等)的飼(種)養基層(N0)和抵御有害昆蟲N2的化學、生物方法。控制目標是確保綠色農作物健康生長,以實現綠色農業生態系統和綠色農業生態資本運營收益最大化,同時要考慮所有的實際支出。在綠色農業生態系統中,各物種間的相互作用路徑如圖2所示。


      綠色農業生態系統中群落的動態變化模型可寫成:


      其中,εi(i=1,2,3)表示物種的出生率(或死亡率),γij(i=0,1,2,3;j=0,1,2)表示綠色農業生態系統中物種間的相互作用,ui表示分級別控制量,i=1,2,3。ui的可能情況包括:u1的情況是綠色農業生態系統中飼(種)養基層的輸入率(食物、肥料、水等);u2的情況是綠色農業生態系統中殺蟲劑的輸入率,殺蟲劑可以提高害蟲的死亡率,即防治蟲害的化學方法;u3的情況是綠色農業生態系統中害蟲天敵數量人為增長的特定速率,即防治害蟲的生物方法。


      在綠色農業生態系統中,綠色農業生態資本運營收益持續量最優控制的突出特點就是要保證系統的穩定性。因此,最優化問題可表示為:求解未知量u1,u2,u3(0≤uI≤Ui,i=1,2,3)的值,其目的是保證綠色農業生態系統中種群間均衡狀態的存在性和穩定性,并獲得最優函數I的最大值[8]。為了達到綠色農業生態系統控制的目的,最優函數的形式可改寫成:


      其中,在綠色農業生態系統中有價值的作物的單位成本為k1,以單位速度人為輸入系統飼(種)養基層N0的支出為k0,使用殺蟲劑的單位支出為k2,全部天敵的單位支出為k3。根據兩物種種群的動態模型分析方法,其非均衡狀態的形式為:


      用含有Ni*(i=1,2,3)的表達式來表示未知量ui(i=1,2,3),對式(12)進行簡化可得:


      式(13)的約束條件為:


      這樣就將初始優化問題轉換成一個標準的二次規劃問題,利用適當的數值方法就可以求出此類問題的最優解。一般地,為了獲取綠色農業生態運營的最大收益,防治綠色農業生態系統中害蟲的最優策略是:當u3*>0時,選用生物防治方法較可行;當u2*>0時,選用化學防治方法較可行;當u2*>0且u3*>0時,選用生物防治與化學防治相結合的方法較可行。


      五、研究結論與展望


      從農業發展的演進階段來看,綠色農業是現代農業發展的主導模式。綠色農業生態資本實現貨幣轉化通常可獲得較高的生態、經濟和社會收益,但是不同的轉化途徑實現的價值不同,而且其價值和收益的實現會因為經濟地理區位差異和人們的生態意識而有所不同。綜合來看,綠色農業生態資本運營經濟效益和社會效益的形成都要依賴其生態價值和生態收益。本文運用生態經濟學和農業可持續發展的基本原理,探討了綠色農業生態資本運營收益的生態規律、最佳持續量的動態變化及綠色農業生態系統最優控制等問題。研究認為,由于綠色農業生態資本運營收益受到相應的生態約束,因此綠色農業可持續發展必須將綠色農業生態資本損耗控制在綠色農業生態系統可承受范圍之內,充分考慮綠色農業生態系統的承載能力,既要使綠色農業生態系統提供最多的產量,但又不影響和危害系統中種群的增長,從而實現綠色農業生態資本的長期持續利用。綠色農業生態資本運營收益持續量最優控制的突出特點就是要保證整個綠色農業生態系統的穩定性。


      土地、淡水、氣候等資源是綠色農業可持續發展的生態要素基礎,但是“人多地少、人多水少、資源相對匱乏”是中國的基本國情,由于掠奪性的開發、落后的粗放式發展模式,造成了“人口大國、資源小國、生態弱國”的嚴峻局面。中國現代農業生態化、綠色化發展要求運用生態學的整體觀,把綠色農業經濟系統與自然生態系統作為一個有機整體,重視生態環境和生態資源對綠色農業發展的重要意義,重新認識綠色農業系統的生態服務價值,注重實現綠色農業生態經濟復合系統整體收益的最大化。本文就綠色農業生態資本運營收益的生態規律、最佳持續量的動態變化及綠色農業生態系統最優控制等問題進行了理論分析,但還有不少問題待進一步深入研究。一是在綠色農業發展受到的資源環境約束日益趨緊的情況下,區域經濟社會發展水平和綠色農業生態基礎的差異導致綠色農業生態資本運營收益率不同,區域綠色農業生態資本運營的生態收益、經濟收益和社會收益具有較大的差異,需要因地制宜予以量化分析,這是有針對性地開展綠色農業生態補償和進行收益分配的前提。二是由于綠色農業生態資本運營收益受到多種因素的影響,綠色農業生態資本運營收益形成的績效評價將是繼續深化研究的重要方面,這是進行綠色農業生態資本運營收益績效管理的基礎。三是綠色農業生態資本豐富的地區往往是經濟社會發展水平較低的地區,同時也是重要的生態功能區,如何處理好綠色農業生態資本運營收益的分配機制與減貧的關系也是后續研究的重要內容,這是實現區域協調與區域生態協作的基礎。

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