北方农村固体废弃物治理中的多主体协同演化：三方演化博弈与系统动力学耦合模拟

《Membranes》：Multi-Stakeholder Co-Evolution in Rural Solid Waste Governance in Northern China: Coupled Tripartite Evolutionary Game and System Dynamics Simulation

　　

有效的农村生活垃圾分类对于改善中国农村居住条件和推进乡村振兴至关重要。本研究构建了涉及政府、垃圾收运处置企业（WCDEs）和农村居民的三方演化博弈模型，并将该模型与系统动力学（SD）模拟相结合，以考察策略演化、均衡结果及关键影响因素。基线情景依据内蒙古的实证证据、官方数据、实地访谈和专家评估进行校准。结果表明，系统演化由政府监管、WCDE实施和农村居民参与共同塑造。政府发挥着关键的协调作用，而合作均衡的出现取决于适当的制度激励和监管条件。政府策略对监管成本、公众宣传支出和配套基础设施投资尤为敏感。WCDE策略主要受额外运营成本及政府奖惩措施影响，其中补贴削减的影响强于罚款增加。农村居民参与受垃圾分类时间成本和经济成本制约，主要依靠政府激励予以促进，而WCDE提供的补贴作用有限。总体而言，有效治理需要在激励各主体参与与实施成本之间取得平衡，不同的补贴—惩罚组合可能引发各利益相关方异质性的策略响应。本研究的理论贡献在于：明确建模了政府与WCDE之间的宣传成本和配套设施成本分担机制，识别了各利益相关方对激励—惩罚工具的不对称响应，并为北方农村固体废弃物管理（RSWM）多主体治理提供了区域校准的模拟证据。在实践层面，本研究为中国北方农村固体废弃物管理差异化激励政策的设计提供了参考。

论文解读：北方农村固体废弃物治理中的多主体协同演化——基于三方演化博弈与系统动力学耦合模拟的研究

一、研究背景与问题提出

全球每年产生约20亿吨城市固体废弃物，其中至少33%未以环境可持续方式得到管理。相比之下，农村固体废弃物管理（RSWM）因收集、运输和处置基础设施不足而远落后于城市。农村固体废弃物在成分和空间分布上与城市废弃物存在显著差异：其产生于分散聚居区，常与农业污染物混合，且灰分含量较高。农村社区主要依赖就地堆肥和灰渣回填，而城市普遍采用集中焚烧和工业化分拣系统，因此直接将城市废弃物管理模式移植到农村面临诸多困难——分散聚居可使运输成本增加三至五倍，高灰分含量降低焚烧效率。

据估算，中国农村固体废弃物年产量约1.75亿吨。尽管乡镇卫生投资从2015年的146万元增至2022年的214万元，但2022年乡镇农村生活垃圾无害化处理率仅为62.30%，远低于城市的99.90%和县城的99.24%。现有研究多聚焦于行为驱动因素和管理策略，对废弃物管理中多主体间的策略互动关注不足。农村居民分类决策不仅取决于直接经济回报，还受社会责任感、集体行为期望等非经济因素影响，但这些因素难以量化并纳入动态收益框架。因此，本研究聚焦经济和制度机制，包括补贴、惩罚、治理成本和收益分配，作为影响利益相关方策略演化的主要驱动力。

在“污染者付费”和“受益者付费”原则下，农村居民承担RSWM的主要责任，但废弃物管理的公共物品属性决定了政府的关键保障作用，WCDEs则在政府政策激励下参与分类体系并依靠利润机制维持可持续运营。三方演化博弈模型为解析RSWM系统中的策略互动提供了有力分析框架，但其在捕捉复杂系统中参与者精细互动及决策者对参数变化的动态调整方面存在局限，需与系统动力学（SD）模拟相结合。本研究旨在弥补RSWM中有限理性条件下三方动态博弈研究的不足。

二、研究内容与核心结论

本研究首先厘清政府、WCDEs和农村居民三个核心利益相关方在农村生活垃圾分类治理中的利益与责任边界，构建相应博弈收益矩阵；其次推导复制者动态方程以描述有限理性下的策略演化；第三，基于中国北方农村的官方统计和半结构化实地访谈证据校准模型参数；第四，通过SD数值模拟识别关键参数如何塑造演化轨迹；最后，解读模拟输出以提出促进多主体协同RSWM的政策建议。

研究得出以下核心结论：第一，在既定模型假设和校准基线参数下，模拟轨迹向边界点（1,1,1）邻域演化，即政府积极监管、WCDE积极实施、农村居民遵守规则的情景。纯策略博弈模拟验证了政府在整个治理链条中的核心引导作用，直接主导WCDE策略选择并间接影响农村居民参与，同时WCDEs对农村居民行为也发挥显著调节和驱动作用。第二，各利益相关方的策略决策受不同关键因素约束，呈现明显的成本—收益导向特征：政府策略对监管成本、宣传成本和配套设施投资成本最为敏感，偏好低补贴低惩罚组合以维持长期稳定监管；WCDE策略主要受额外运营成本及政府奖惩影响，补贴削减的影响远大于罚款增加，企业高度依赖政府财政支持；农村居民参与的主要障碍是垃圾分类的时间成本和经济成本，其经济激励主要来自政府支持，WCDE提供的补贴驱动作用甚微。第三，政府补贴与惩罚组合对不同利益相关方呈现差异化效应：低补贴低惩罚组合最有利于维持政府积极监管策略，而高补贴高惩罚组合能最大程度调动WCDE积极实施和农村居民积极参与。政府与WCDE之间宣传和配套设施成本分配系数显著影响企业成本负担，但对农村居民策略选择无明显影响。

三、关键技术方法

研究人员采用三方演化博弈模型与系统动力学（SD）模拟耦合的研究范式。在博弈模型层面，构建政府、WCDE和农村居民三方的收益矩阵，推导复制者动态方程，并运用Lyapunov稳定性分析法通过雅可比矩阵判别均衡点局部稳定性。在SD模拟层面，使用Vensim PLE 9.3.5 x64软件建立存量—流量模型，以欧拉积分法数值求解三方复制者动态常微分方程组，模拟周期设为240个月。参数校准基于多源数据：2024年6月在内蒙古呼和浩特农村地区开展实地调研，受访者包括地方政府环境卫生与乡村振兴部门代表6人、WCDE管理代表7人（北京汇丰清轩公司）、村级干部18人及农村居民124人，同时结合官方统计数据、政策文件和专家评估。所有参数均归一化为无量纲值，生态效益（E_b）、分类回收经济效益（C_r）和社会效益（E_c）通过转换系数（1.82、0.84和0.64）与配套设施投资（S_f）和宣传支出（P_e）建立比例关系。

四、研究结果

4.1 初始数据模拟

在基线参数配置下，初始值设为α=0.5、β=0.2、γ=0.05，轨迹向边界点（1,1,1）邻域演化。该点是在基线参数下动态局部不稳定的鞍点边界均衡，近稳态行为源于单纯形边界约束而非真实渐近收敛。当政府初始策略为不监管时，若WCDE初始积极实施，政府更快稳定于监管策略，农村居民更快稳定于遵守规则；当农村居民初始参与分类时，WCDE初期实施率下降幅度显著减小。当政府初始策略为监管时，WCDE对政府策略的响应比农村居民更敏感，政府和WCDE的有效引导可加速农村居民转向遵守规则。

4.2 主要影响因素模拟分析

对政府而言，监管成本（R_c）增加会减缓积极监管策略的演化速率；宣传成本（P_e）和配套设施成本（S_f）增加反而促使政府更快采取监管策略，而分配系数对政府策略影响甚微；对WCDE和农村居民的奖惩对政府策略影响较小，补贴激励比惩罚更有效加速政府采用积极监管策略。

对WCDE而言，额外运营成本（A_c）是影响其策略的主要因素，成本增加导致其趋向消极实施；政府补贴（S_e）和罚款（F_e）均促进积极实施，但补贴的影响显著大于罚款；P_e增加延长WCDE达到积极实施的时间，S_f增加则加速积极实施；政府分担比例提高有效降低企业成本负担，促进更快转向积极实施；对农村居民的补贴（S_h）增加会延迟WCDE实施策略。

对农村居民而言，遵守规则的时间成本（T_c）和经济成本（E_i）高会阻碍其参与；P_e和S_f增加能有效激励农村居民遵守规则，分配系数影响可忽略；政府对农村居民的补贴激励和惩罚均能促进其遵守规则，政府对WCDE的补贴通过促进企业实施间接影响农村居民策略。

4.3 不同补贴与惩罚组合对三方策略的影响

四种组合中，最有力推动政府积极监管的依次为：低补贴低惩罚、高补贴低惩罚、高补贴高惩罚、低补贴高惩罚，政府偏好低补贴低惩罚组合。对WCDE和农村居民，最有效促进积极实施的排序为：高补贴高惩罚、高补贴低惩罚、低补贴高惩罚、低补贴低惩罚。±50%相对扰动下的归一化敏感性弹性指数分析表明，应优先考虑补贴工具。

五、讨论与结论

本研究发现与现有文献一致，政府监管在废弃物治理中发挥主导引导功能，WCDE额外运营成本是阻碍其积极实施的首要约束，农村居民分类行为与时间和经济成本负相关、与经济激励正相关。但研究也揭示了与城市情境不同的发现：WCDE策略对补贴削减比罚款增加更敏感，这源于农村WCDE利润空间狭窄、服务成本高、更依赖政府财政支持；不同补贴—惩罚组合对各方产生异质效应，不存在同时最优所有利益相关方的单一政策组合，体现了激励不相容的可能性；政府与WCDE间的成本分担机制能有效平衡多主体成本负担。

研究结论可概括为：第一，在既定模型假设和校准基线参数下，系统向（1,1,1）邻域演化，政府在整个治理链条中发挥核心引导作用，三方形成相互制约、协同演化的关系。第二，各主体策略决策受不同关键因素约束，呈现明显成本—收益导向：政府偏好低补贴低惩罚组合维持长期稳定监管；WCDE高度依赖政府财政支持，补贴削减影响远大于罚款增加；农村居民参与主要受时间和经济成本制约，激励主要来自政府。第三，补贴与惩罚组合对不同主体呈现差异化效应，政府应根据地方治理条件设计适当的补贴—惩罚组合，在主体参与与实施成本之间权衡。

研究存在以下局限：基线参数基于呼和浩特农村实地访谈校准，存在主观判断不确定性；模型假设完全信息且收益参数静态，未考虑信息不对称和随机冲击；农村居民被视为同质群体，未纳入异质性；模拟结果具有情景特定性，不能直接推广至其他区域。未来研究可收集大规模问卷数据、构建不对称信息演化博弈模型、引入时变收益参数和随机政策冲击、开展多区域比较案例研究，并探索异质农户和社会网络效应。