跨学科共治农业面源污染

　　随着工业和城镇点源污染治理水平逐步提高，农业面源污染日益成为水环境污染的主要贡献源。学界对农业面源污染管控的研究多集中于自然科学领域，普遍存在重监测、重核算、重工程措施，忽视社会经济驱动因素、弱化政策设计的特点。但这些自然科学领域较少探讨的问题恰恰是社会科学研究的主要方向。如何在农业面源污染控制研究中发挥自然科学、社会科学研究方法的不同优势，实现从驱动因素到排放量、输移量核算、环境影响分析，直至政策干预效力的全过程分析是一个颇具挑战的学术命题。

　　营养盐污染排放是关键

　　目前各国对农业面源污染的控制政策类型较多。从干预方式和执行主体来看，主要可分为命令控制型、经济市场型和自愿协议型三类，其中又以前两者为主。命令控制型手段主要以法律、法规、标准为主，由政府通过行政命令的方式自上而下推动执行。我国农业政策以增长增收为主导，农业环境管理方面的法律法规不多。农业环境类的行业规范和技术又往往操作性不强、非强制性标准多，导致执行力弱。我国农户规模小、数量多、分布散，政策宣传、执行和监管困难。因此，采用命令控制型政策的管理成本过高。由于农业面源污染在农业生产、生活过程中产生，具有污染源面积广、分散度高、难以进行管网收集、距离集中处理设施远的特点，除规模养殖、集中居住区污染源外，直接采用工程措施进行治理的难度很大。因此，在我国采用经济市场型手段引导农户从经济理性出发，自觉采取环境友好型生产方式更具可行性。

　　从面源污染物类型分析，中国大部分流域的测算数据显示，按照等标污染负荷核算，在表征营养盐污染的总氮、总磷和表征还原性有机物污染的化学需氧量，这三类最有代表性的农业面源污染物中，营养盐污染负荷占了绝大比例（超过90%）。科学测量和控制营养盐污染排放是当前我国农业面源污染研究中应突破的关键环节。综合政策适用性和污染物特征，我们急需一种能有效分析营养盐污染经济市场型控制政策效力的方法平台。

　　自然科学的NEWS与社会科学的MAREM

　　自然科学领域对面源污染的研究始于20世纪60年代，先后经历了经验统计模型、机理模型和与GIS结合的集成模型等发展阶段。目前，全球流域营养盐输出模型（NEWS）是国际上用于模拟流域营养盐负荷及输出通量中较新颖的方法。NEWS能有效描述营养盐的流失、汇集、迁移转化、截留和输出（入海）过程，并分析其环境影响。

　　相比之下，社会科学领域的研究不关心污染物输移的物理、化学等自然过程，而是侧重根源的讨论，即社会经济过程如何造成面源污染物的排放，以及如何设计政策措施来调节这种排放。但常用于解决这一问题的农户模型存在难以表现不完全理性、缺乏异质性、缺少历史环境数据支持等弱点。MAREM模型是基于实验经济学理论，采用多主体建模技术开发的农村环境管理模型，通过在计算机中实现“人工村落”和“虚拟农户”，以及政府、市场、企业等多类主体的方式，模拟农户群体在有限理性条件下对不同农业政策的响应，以及农业污染物的排放。

　　比较NEWS和MAREM涉及农业面源污染的模型手段，两者侧重点大相径庭，但确有可互补之处。从农业面源污染物的产生到最终造成的环境后果，社会科学、自然科学领域的学者分别执着于前半程和后半程的研究。一个简单的例子是：如果我们发现某流域的水环境质量亟待改善，并提出了环境控制目标，那么NEWS模型给出的方案可能是流域化肥施用量下降30%。但是如何实现化肥施用量下降，NEWS模型则并不关心也无法分析。这就需要借助MAREM模型做前置分析，告诉我们怎样的政策设计和实施强度可以达到这一控制目标。反过来说，经济学的研究方法同样也很难告诉我们在不同的排放水平下流域环境质量究竟会发生怎样的变化。

　　NEWS和MAREM的全过程分析

　　NEWS和MAREM两种看似截然迥异的方法能否有效整合，实现对农业面源污染（特别针对营养盐污染）的全过程分析？

　　两类模型的整合应用，一个最难以克服的鸿沟是两者研究尺度完全不同。空间尺度方面，NEWS是流域级宏观尺度模型，而MAREM是村落级微观尺度模型。污染源范围方面，NEWS还包括了工业和城镇点源污染，而MAREM则仅探讨农业面源排放，导致数据难以匹配。因此，这两者的结合方向必然是实现输入输出数据的软连接，而不是整合成一个统一的模型。

　　匹配数据的一个简单思路是扩展MAREM的研究范围，使之具备一定的城镇分析功能。当把MAREM的“人工村落”视为一个方格时，如果同时实现多个“人工村落”，并在村落的包围中设计城镇，那么不仅能实现城乡互动的分析，还能将村落分组成多个不同种植养殖特色的板块。但是这种扩展方法操作难度大，而且虽然实现了污染源范围的统一，却无法实现空间尺度的匹配。事实上，依据多主体模型中不应追求完全再现现实世界的原则，不应依靠尺度扩展来实现从个体行为分析到流域空间尺度的跨越。

　　另一个思路是在两个方法之间搭建一座连接的桥梁。系统动力学可能是胜任这一任务的不错选择。系统动力学模型被称为政策仿真实验室。该模型由不同元素间的反馈回路组成，极易扩展，而且表函数的应用使之能较好地接受其他外部模型的输入数据。我们只需要建立一个包含农业、工业、城镇等子系统的流域尺度的系统动力学模型，并将农业部分按照MAREM的设计思路细化。系统动力学模型接受MAREM对各类农业政策的仿真结果，并将流域尺度的输出数据提供给NEWS。这不仅实现了MAREM研究尺度的扩展，同时也克服了系统动力学模型难以模拟缺乏历史相关数据的新型政策的缺点。

　　农户行为在经济和生态上的共生

　　当方法论的问题解决后，再回归到政策设计本身。当已经明确了环境质量和控制要求，要挑选怎样的政策来达到这一目标，MAREM模拟的对象更可能是什么类型的政策？

　　如前文所述，经济市场型的政策可能更符合我国农业发展和农业面源污染治理的要求。这类政策设计的基本前提是，既然环境问题的根源是市场失灵，那么引入市场机制或相似机制进行经济激励就可以纠偏。这类政策又可分为科斯规制和庇古规制。庇古规制主要是通过税费、补贴的方式，惩罚负外部性行为或奖励正外部性行为，从而使外部性内部化。科斯规制则是通过明确产权的方式，激励排污交易的产生来实现外部性的内部化。

　　比较两类经济市场型手段，科斯规制需要将可排污量产权化并实施配额交易，在工业点源中应用较多。但在农业面源中，面对的群体过于庞大、社会关系复杂，明晰农户的排污产权很难具备操作性。相对来说，庇古规制采用的税费和补贴方式更具实践性。其中对污染性农业生产要素征税和对采取环境亲和生产方式的农户给予补贴的政策，已经在欧洲国家施行。而且税收和补贴的手段常常被配合使用，补贴的资金可以源于相应的税费收入。

　　农业面源污染控制是我国极具现实性和紧迫性的问题。实现农户行为在经济和生态上的共生是解决农业污染问题的根本出路。经济学、环境学交叉学科的整合方法，可能为探索从政策设计、农户行为响应、污染物排放迁移，直至区域环境安全分析的连续性研究提供一个可行思路。