近郊开发背景下生态系统补偿市场生命周期动态的空间智能体模型

《Ecological Modelling》：A spatial agent-based model of ecosystem offset market lifecycle dynamics across peri-urban development contexts

　　

## 摘要

生态系统替代市场（Ecosystem Offset Markets, EOMs）被越来越多地用于协调土地开发与生态修复，但其跨区域发展背景的长期演化仍有待深入探索。本研究开发了一个空间智能体模型，在理想制度条件下（即完美执行和准确的生态核算）模拟不同经济增长模式和土地开发程度下的EOM演化，其中土地开发程度定义为已开发土地的比例。结果显示，EOM经历不同的生命周期阶段：形成期，即交易首次出现时；成长期，即交易和修复快速扩张时；以及成熟期，即市场活动趋于稳定或下降时。在这些阶段中，约束条件从修复供给（包括有限的提供方进入）转变为开发需求，因为盈利能力和购买力逐渐减弱。大部分修复活动发生在成长期，这使得该时期特别容易受到抑制市场活动和削弱长期保护成果的经济衰退的影响。区域发展条件通过不同机制塑造EOM表现。初始土地开发程度通过确定剩余开发压力与修复潜力之间的平衡来设定经济和生态结果的基本基线。经济增长进一步通过改变市场轨迹、影响开发和修复的盈利能力以及市场生命周期中扩张和收缩的时间来塑造这些结果。两者的组合产生了四种具有不同约束条件、性能边界和支持需求的诊断性制度类型。即使在理想化的制度条件下，单纯的市场机制在所有背景下也可能无法确保区域实现净零损失。本研究提供了一个基于生命周期的框架和制度类型分类，用于理解和比较城郊地区EOM轨迹。

## 引言

《2030年可持续发展议程》确立了双重使命：推动社会经济发展（例如，SDG 1-2关于消除贫困和饥饿）的同时保护环境完整性（例如，SDG 6、13-15关于水、气候和生态系统）。城郊地区的可持续性转型对该议程至关重要。这些地区面临为城市扩张提供空间同时维持基本生态系统服务的加剧压力（Dolley et al., 2020; Marshall et al., 2024）。然而，随着2030年的临近，近一半的可持续发展目标进展过慢，18%的目标出现倒退（联合国经济和社会事务部，2025年），这凸显了城郊地区调和开发压力与修复需求的紧迫性。实现这一目标需要大量投资，而仅靠财政预算无法弥补这一缺口，因此迫切需要利用私人投资（据Deutz等人（2020年）估计，保护融资缺口每年约为5980亿至8240亿美元）。生态系统替代市场（EOMs）作为一种有前景的机制出现，有助于弥合这些融资缺口并将生态修复纳入发展路径（Le Texier et al., 2024; Maron et al., 2025; OECD, 2025; Vaz et al., 2026）。EOMs是动态的社会生态系统，其中开发需求、修复供给和信用交易随时间共同演化。理解EOM演化并改善其实施需要能够捕捉长期市场动态、智能体异质性和区域背景影响的模型，而现有文献对此的表征不足。

EOMs是将可交易许可制度应用于生态修复领域。这一制度最早于20世纪70年代在美国引入，用于平衡区域开发与湿地保护，此后扩展至河流补偿、多生态系统替代以及用于物种和栖息地保护的保守银行（或生物多样性补偿）（Bonneuil, 2015; Maron et al., 2025; Theis and Poesch, 2022）。EOMs在减缓层级内运作，这是一种要求开发商首先避免、然后最小化、并在现场修复生态影响的顺序方法，之后才可使用替代。因此，EOMs解决的是不可避免的剩余影响，这些影响通过替代信用（Offset Credits, OCs）来量化，替代信用衡量修复带来的生态系统收益和开发造成的生态系统损失。开发商在进行破坏性活动前必须获得生态等价的OCs，而修复者可以通过修复项目产生和销售OCs。通过促进开发商与修复者之间的交易，EOMs旨在利用私人投资进行生态修复，从而在适应区域开发需求的同时实现生态系统的"净零损失"（NNL）甚至净收益（Maron et al., 2025; Thomas et al., 2024; Simpson et al., 2022; Hahn et al., 2022）。虽然近年来出现了自愿性EOMs，但由政府政策规定的监管性EOMs仍是主要实施形式（OECD, 2025），也是本研究关注的焦点。

尽管全球实践快速增长（Barral et al., 2025; Bull and Strange, 2018; Swinfield et al., 2024），EOMs在不同时间表现各异，其有效性因背景和实施时期而异。例如，在美国，EOMs表现出显著的区域差异，更成熟的湿地替代市场和新兴的河流替代市场呈现出不同的增长趋势（Theis and Poesch, 2022）。此外，许多研究批评现有EOM实践未能确保开发-修复交易中的生态等价性，其长期有效性仍有争议（Damiens et al., 2021; Kujala et al., 2022; Swinfield et al., 2024; Tillman and Matthews, 2023）。学者们已识别出制度性障碍，包括保护目标不明确、替代核算标准不完整以及长期治理不足（BenDor et al., 2011; Salvesen et al., 2013; Levrel et al., 2017; Moilanen et al., 2024; Thomas et al., 2024）。对此，学者们正致力于在EOM目标、替代核算方法、制度框架等方面建立共识和标准化方法（Jones et al., 2019; Rossberg et al., 2024; Theis and Poesch, 2024）。虽然这些制度维度很重要，但EOM的演化与表现很大程度上受内生的市场动态影响，然而对此仍有待深入了解。

除了制度设计之外，EOM表现还取决于区域发展条件（BenDor et al., 2011; Le Texier et al., 2024; Theis and Poesch, 2022; van Teeffelen et al., 2014）。EOMs不是静态机制，而是通过不同的市场生命周期阶段发展的动态系统，包括形成期、成长期和成熟期，类似于经济学中的行业生命周期（Williamson, 1975; Klepper, 1997）。在这些阶段中，OC交易和修复活动分别出现、扩张，然后稳定或下降。开发活动对替代信用的波动需求驱动市场交易和修复活动（Duan et al., 2024; Salvesen et al., 2013）。反过来，修复活动和OC供给也会影响开发成本和需求（van Teeffelen et al., 2014）。因此，EOMs嵌入并响应外部经济条件和土地利用条件的周期性变化。技术创新推动产业升级和新的开发压力。人口结构变化影响城市建设周期。经济活动的空间重新分布（如工厂搬迁）形成土地转化的浪潮。产权转移改变土地利用决策和修复激励。

这些动态在城郊地带尤为突出。在此，快速城市化造成波动性开发模式和激烈的土地竞争，产生波动的OC需求。同时，这些压力通过改变土地价值和机会成本影响修复供给（Barral and Guillet, 2023）。因此，即使有标准化的制度框架和完美的监管执行，不同区域背景下的EOMs可能表现出不同的生命周期轨迹，面临不同的阶段性挑战，并实现不同的表现。

虽然共识和标准化为全球EOM发展提供了必要基础，但对于EOM在不同区域发展条件下如何经历不同生命周期阶段的演化仍有待深入了解。现有文献指出需要适应性制度设计（OECD, 2025），然而针对特定背景政策设计的定量研究和指导仍然稀缺。受数据可获得性限制，现有EOM评估主要依赖静态绩效分析，在理解长期演化动态方面存在显著空白。Theis and Poesch（2022）是定量报告EOM发展轨迹并分析未来趋势的罕见例外。然而，其分析主要依赖供给侧数据（例如，提供方数量和信用供给），侧重于趋势识别而非机制理解。它未能充分解决区域发展条件如何塑造EOM生命周期动态和阶段性挑战的问题。关键问题仍未得到解答：不同生命周期阶段的EOMs具有哪些特征和挑战？区域发展条件如何塑造EOM演化？随着EOM的演化，挑战是否发生变化？在不同区域条件下，EOMs可以达到什么理论绩效水平？

为填补这些空白，本研究探讨了区域发展条件如何影响EOM的长期演化与表现。我们开发了一个位于城郊过渡地带空间智能体模型。经济波动和开发压力在这些地区最为显著，为考察不同条件下EOM生命周期动态提供了合适的设置。该模型假设理想化的制度条件，具有完美的监管执行和合规性，同时纳入随机性的修复风险。这一设计将外部驱动因素的影响与制度失效的影响分离开来，使我们能够确定治理良好的EOMs的理论绩效边界并识别开发条件的影响。现有的替代市场模型通常假设均衡出清，缺乏对土地所有者异质性和动态环境的考虑（例如Kangas and Ollikainen (2019); Simpson et al. (2021)）。我们的模型纳入了更多复杂性，包括差别定价拍卖、适应性OC价格预期和跨越经济周期的长期模拟。这使得我们能够探索不同城郊条件下EOM生命周期演化。

我们具体考察两个关键区域发展维度。首先，经济增长率是控制土地价值和开发回报上升速度的时间速率，从而塑造OC需求和修复机会成本。其次，土地开发程度是空间存量，定义为已开发土地的份额。它决定了剩余可开发土地和可修复土地之间的平衡，进而决定市场的供给和需求潜力。通过模拟这些条件不同组合下的EOM动态，我们回答三个核心问题：（1）EOMs及其相关挑战如何在生命周期阶段中演化？（2）区域发展条件如何塑造EOM的阶段特定发展轨迹？（3）在何种区域条件下，EOMs在平衡开发与修复方面能取得更好的效果，在不同情景下出现哪些挑战？

本研究预计为文献提供三方面贡献。首先，提出一个纳入市场交易过程、适应性价格预期和多周期经济动态的智能体模型。其次，模拟结果揭示了不同的生命周期阶段和一个解释不同区域背景下EOM表现异质性的制度类型分类。第三，生命周期阶段和制度类型分类有助于适应性政策设计，以增强城郊地区EOM的实施。

## 章节片段

**理论分析**

本研究考察了EOMs在不同背景下平衡区域开发与生态保护的表现。本节首先介绍EOM的双重目标和净零损失机制。然后从理论上分析开发-修复动态如何在EOM生命周期阶段中演化。最后，我们理论探讨了两个区域发展条件（土地开发程度和经济增长率）如何塑造EOM表现。

**模拟实验**

模拟考察了不同开发背景下EOM的演化，包括土地开发程度和经济增长率。土地开发程度（DE0）是EOM实施前已开发土地的比例。它等于经济地块在所有非备用地块中的份额。我们考虑了三个DE0水平：30%（低）、50%（中）和70%（高）。例如，DE0=30%意味着30%的非备用地块最初为经济地块。

经济增长率（r）影响EOM生命周期动态

图4展示了模拟期间的OC交易量。基于此，EOM生命周期被分为三个阶段：形成期、成长期和成熟期。形成期从模拟开始到首次完成交易（即交易量首次超过零的那一年）。成长期从首次交易到交易量达到峰值的那一年。成熟期从该峰值到模拟结束，在此期间交易量

**讨论**

图10提供了本研究的概念性总结。5.1至5.4节分别讨论了EOM生命周期演化、区域条件对EOM轨迹的影响、EOM实施的区域条件，以及意义与局限性。

**结论**

我们开发了一个空间智能体模型，在理想化制度条件下模拟不同城郊开发背景下生态系统替代市场（EOM）的演化。该模型纳入了异质性的土地所有者智能体、差别定价拍卖机制、适应性价格预期和多周期经济动态，能够考察静态均衡模型无法捕捉的EOM生命周期轨迹。

本研究有三个关键发现。首先，模拟揭示了

## CRediT 作者贡献声明

周申贝：撰写—初稿、方法论、概念化。段叶清：撰写—初稿、可视化、形式化分析。Martin Drechsler：撰写—审阅与编辑、方法论。

周申贝 | 段叶清 | Martin Drechsler

河海大学商学院，南京，211100，中国