多层级决策框架下的保护区优先规划：制度约束对生物多样性保护效率的影响机制研究

这篇开创性研究通过理论建模、代数案例和数值模拟（以美国西部联邦-州拨款体系为原型），系统揭示了多层级决策体系（multilevel hierarchies）对保护区空间优先规划的影响机制。研究创新性地提出"理想化规划"（idealized formulation）与"制度约束现实规划"（realized considers institutions formulation）的量化对比框架，证实层级决策会导致保护效率损失（efficiency cost），其程度取决于联邦目标（U）与州级目标（uk）的空间优先序对齐程度。研究为优化跨尺度保护伙伴关系（如SWAP物种保护与碳存储/游憩服务的协同）提供了量化决策工具。

　　

多层级决策与保护区优先规划

理论框架

研究构建了两级决策模型：联邦规划者（higher level decision-maker）通过预算分配B_T给K个州（state agencies），各州再选择县域（counties）建立保护区。联邦目标函数U关注濒危物种（ESA名录）和州野生动物行动计划（SWAP）物种的持久概率P_j，而州级目标u_k可能叠加游憩或碳存储等生态系统服务价值。通过比较"理想化规划"（联邦直接选址）与"制度约束现实规划"（需经州级决策），揭示了层级决策的固有效率损失。

关键方程显示，联邦最优预算分配需满足边际效益均等条件：??/?B_k=??/?B_m，其中?为嵌套决策下的联邦效用函数。代数案例证明，当州级对替代环境效益（如游憩）的偏好参数a₂增加时，效率损失可从15%升至30%（图2b）。

数值模拟应用

以美国西部四州（内华达、犹他、怀俄明、爱达荷）113个县为案例，量化了不同决策场景的差异：

1. 成本驱动：联邦优先区多位于地价低廉的乡村县（如Esmeralda County），其边际效益-成本比（MB/MC）与地价呈强负相关（ρ=-0.88）
2. 目标冲突：当州级同时优化SWAP物种与游憩价值时，联邦-州优先区空间错位显著（如怀俄明州Carbon County），导致30%效率损失；而优化碳存储时因成本协同效应，损失降至15%以下
3. 预算重分配：联邦通过调整州际拨款（如减少怀俄明州拨款转投犹他州）可挽回1/3效率损失，但受制于县级优先序差异（图5c）

机制解析

效率损失源于三个维度：

1. 控制维度缩减：决策变量从县域级（x_ik）压缩至州级（B_k）
2. 边际效益路径偏离：州级按?u_k/?x_ik路径投资，而非联邦期望的?U/?x_ik路径（图1c）
3. 生态替代性：SWAP物种在小生境（如Microdipodops pallidis）的保护需求与州级大尺度效益难以兼容

政策启示

研究建议保护规划应：

1. 前置共识构建：通过州野生动物行动计划（SWAP）协同多重目标
2. 动态拨款机制：根据州级优先序与联邦目标的对齐度（如碳存储vs游憩）调整拨款
3. 信息对称设计：建立跨尺度保护数据库（如IUCN物种分布数据）减少决策摩擦

该研究为理解环境联邦主义（environmental federalism）中的激励相容问题提供了量化框架，对实现"30×30"全球保护目标具有方法论意义。