生态服务价值评估方法的研究综述

  • 时间:2019-05-27

摘要: 生态服务作为一种在市场上不可交易的物品,如何通过需求偏好显示技术使其价值化一直是一个难题,在实践过程中产生了一系列方法。主要有间接显示方法、直接显示方法和实验方法三种。目前,相对成熟的是选择实验方法。作为一种对不可交易物品估值的前沿方法,选择实验已经被陆续运用到一些领域中。本文通过文献梳理,对选择实验的内在原理和使用方法进行了阐述,并简要介绍了相关实践的基本应用情况,同时指出其应用研究中的难点。

关键词: 生态服务;选择实验;需求偏好;属性水平

一 前言

主流经济学在“效用最大化”假设下存在偏好的一系列特征假设[1],其实质是为了对产权被界定且存在市场的商品所具有的偏好特征进行价值化并权衡,使用方法一般是计算消费者剩余来定价,如成本效率分析、成本效用分析、成本收益分析方法等。然而,需求并不仅仅产生于已经在市场上可以交易的商品上,对于不存在市场或产权界定不清甚至没有界定的对象,人们往往也有大量需求,如污染排放、生物多样性、景观、生态服务等。曾经被认为是不可量化的和相对不重要的无形之物,现在被认为是价值的重要来源,且适于经济测算;曾经没有认识到的重要性或被认为处于经济分析领域之外的,现在成为了政策分析的中心[2]。比如本文要讨论的生态服务价值评估。

 

  生态服务需求偏好显示研究方法的发展历程

1950年代始,国外便研究如何让社会显示对公共品需求偏好的方法,克服公共物品投入中的搭便车难题。Groves and Ledyard [4]基于政府与消费者之间不完全信息博弈,设计出让消费者真实表达偏好的激励相容机制。国外关于生态服务需求偏好显示技术的研究主要从1970年代开始,这些技术可分为间接显示技术、直接显示技术以及实验技术。

 

2.1 间接显示技术

尽管部分生态服务没有直接交易市场,但这些服务可能附着在其它商品或服务上。因此,社会对这些生态服务的需求偏好可间接度量。Rosen [5]认为,所谓不同的产品即是物品不同的特征,在完全竞争市场条件下,任何一个物品特征都对应着一个价格,不可交易的产品实际上存在一个由隐形市场决定价格。Rosen将隐形价格称之为享乐价格,认为享乐价格同样调节着生产和消费行为。如风景优美的地区可以吸引旅游者观光,空气清新、有山有水的地区的房价较高,旅游成本及房价差额便是度量景色、新鲜空气的享乐价格,显示了社会对这类生态服务的需求偏好。享乐价格法主要用于研究社会对水、空气、生物多样性、或其它综合性生态服务的需求偏好。它只是需求偏好间接显示的一种,利用了生态服务与某种有交易价格产品的互补性来测量社会需求偏好。其它需求偏好间接显示技术同样利用了生态服务与某类产品的互补或替代性。享乐价格等间接显示技术说明,部分无交易的生态服务是可以定价的,其需求偏好是可以显示的,这一技术在发达国家生态环境项目评估中得到广泛应用。当然间接显示技术仍待完善。如Bishop and Herblein [6]指出,如果消费者之间的偏好明显有差异,并且拥有的替代消费品不同,用旅游成本估计某类生态服务价格就容易产生偏误。而且,距离不同,消费者花在路上的时间不同,旅游成本必须考虑时间成本。Cropper, Deck, and McConnel [7]认为,享乐价格法的有效性取决于数据的完整性及函数形式。当估计物品某一属性增加或减少导致价格的边际变化时,如果该物品所有的属性都可以观察,采用线性和二次Box-Cox函数形式产生的误差最少。相反,如果该物品的部分属性不可观察或只能用代理变量替代,线性或线性的Box-Cox函数形式产生的误差最少。Epple [8]则提出了如何从供给和需求两方面改进享乐价格法估计的建议。

 

2.2 直接显示技术

生态服务需求偏好的直接显示技术是指,通过问卷调查的方式询问个人对某类生态服务的评价,然后用计量经济模型估计社会对该类生态服务的意愿支付额(WTP)和意愿补偿额(WTA)。直接显示技术又称条件价值(CVM)法。CVM法主要由三项关键技术构成:(1)准确、清楚地描述被评估的生态服务或提供服务的产品;(2)合适的出价技术;(3)合适的揭示答卷人真实评价的手段。通常,条件价值法在评估一项物品的价值时,问卷常采用是或否这样一种二分法,结果容易造成假设偏误,夸大答卷者的支付意愿。CVM法由于询问的是答卷人的主观价值判断,其有效性经常受到质疑。Brookshire et al. [9]认为,CVM这种直接揭示社会偏好的方法容易产生偏误。首先是策略性偏误。如果答卷者认为提供某项物品的成本由社会其他成员承担,他可能故意夸大该物品的价值和自己的支付意愿。相反,如果答卷者认为某项物品的成本将由自己承担时,他可能低估该物品的价值,降低自己的支付意愿;其二是信息偏误,即答卷者对评价物品的数量和质量有不同的信息和判断;其三是工具偏误,即调查中意在揭示社会偏好的机制产生的偏误。实验表明,征税方式得到的支付意愿明显不同于直接收费这种方式。此外,调查问卷中一般喑含有支付的起点和范围;其四是假设偏误,即答卷者可能并不相信问卷中关于某物品或资源的增加和减少趋势,也不相信自己的付出能改变这种增加或减少趋势。

 

2.3 实验技术

1980年代,随着实验经济学的兴起,生态经济学家开始采用实验技术揭示社会的生态服务需求偏好。Brookshire, Eubanks and Randall [10]将模拟交易市场置入一般的条件价值法,估计了在未来供给不确定的情况下,美国怀俄明州灰熊和大角羊的选择价值和存在价值。Coursey, Hovis, and Schulze [11]利用实验方法发现,如果拍卖只是一次,WTA大大高于WTP。然面随着拍卖次数增加,两者最终趋于一致。他们认为,用WTA得出的物品估价容易出现向上估计偏误,用WTP得出的物品估价可能更真实一致。此外,参加实验的人的市场交易经验对评估物品的价格准确性极其重要。Brookshire and Coursey [12]分别采取假设的条件价值法、田野史密斯拍卖程序、以及实验室史密斯拍卖三种方法,对美国科罗拉多福特科林斯一个供居民休闲娱乐的公园植树的价值进行了评估。他们发现,采取假设的条件价值法,WTA高出WTP估价的75倍;田野史密斯拍卖程序得出的结果与条件价值法一致,两者同样差额巨大;而采用实验室史密斯拍卖法,WTA的估价仅高出WTP估价的4倍。在实验室史密斯拍卖程序中,随着拍卖次数的增加,WTA明显减少,而WTP则增加。

概言之,国外关于生态服务需求偏好的显示技术有三种,分别是间接显示技术、直接显示技术和实验技术。间接显示技术比较成熟,应用普遍,但应用范围受到数据的可获得性限制,其准确性则取决于计量模型的选择。直接显示技术(CVM)不受经验数据的限制,应用范围广。但由于属于主观判断,没有实际数据检验,其准确性取决于问卷设计、研究者和答卷人的经历、调查的方式和计量模型的选取等多种因素。实验技术通过控制交易规则,更容易辨别偏好的真假。重复实验给了参加实验者学习的机会,而灵活的激励手段也有助于实验者显示自己真实偏好。但如何设计好实验交易规则、选择何种生态服务产品进行交易等,构成运用实验技术的巨大挑战。

 

2.4 国内现有研究情况

20世纪90年代后期,我国学者开始越来越多地关注生态服务价值的评估,成果逐渐丰富。以下根据评估对象的不同进行综述:一是对区域生态系统服务价值的评估;二是对单个生态系统的服务价值与生态系统单项服务价值的评估。

1)区域生态系统服务价值评估。

国内这方面的研究文献较多,以下选取较典型的几篇文献来分析。袁吉有、段昌群等(2018[42] 采用市场价值法、替代市场法、影子工程法、碳税法等手段对科尔沁沙地4 种典型退化草地恢复方式下的生态系统服务经济价值进行估算。研究表明,科尔沁沙地东南缘营造防护林和稀疏林地有效提高了生态系统服务价值。潘华、刘晓艺(2018[41]通过构建评价指标和模型的间接显示方法,对云南森林生态系统的林产品、景观游憩、涵养水源等在内的八项服务功能进行经济价值评价。董佳宇、张心灵(2018[40]依据Alpizar13提出的方法,基于生态逻辑角度,对草原资源资产与负债的定义以及计量假设、方法及核算步骤等提出了新的尝试。范紫娟等 [46]使用陈述性显示方法,分析了三江平原湿地生态保护价值,结果表明:使用条件价值法的消费者平均支付意愿为每年134元,使用选择实验方法的消费者平均支付意愿为每年379元。

2)单个生态系统的服务价值与生态系统单项服务价值的评估。王恒颖(2014[45]参考Merino-Castello14的方法,构建生态系统服务功能价值评估指标体系,对西藏麦地卡自然保护区的湿地生态系统功能的直接经济价值和间接经济价值进行计算;王楚含、徐海量等(2017[44]以新疆阿尔泰山两河源自然保护区为研究对象,探讨了放牧的多寡与草地整体的生态服务价值的关系;银晓瑞(2017[43]要采用定点辐射状普查、线路踏查与特殊地区重点调查的直接显示方法对赫尔洪德沙地樟子松自然保护区野生植物资源物种组成、资源种类及其利用价值进行了分析。

 

2.5 评述

生态服务价值评估的关键点是如何确定各类生态服务的价格。至目前为止,国内已有的方法大体上可归为两类,其一是简单地寻找一个替代品价格,如用工业制氧成本作为森林释放氧气的价格、以国际市场上的碳税作为森林固定二氧化碳的价格,以市场上的化肥价格作为草地固定营养物质的价格,等等;其二是通过专家打分,以农田的食物生产为1,确定各生态系统中各类生态服务的当量因子,然后基于农田的地租折算出各类生态服务的价值。方法一是欠考虑的,因为植物释放氧气与工业制氧的成本明显不一样,而碳税也只是部分国家暂时作的政策试验,并不真正反映二氧化碳的价格;方法二是不妥的,因为生态学家的偏好并不能代表社会其他成员的偏好。而且,生态学家出于职业偏好可能夸大生态系统的服务价值。另外,使用3S等自然科学技术虽然能方便获取生态服务核算量,但由于数据的处理和价值估计方法上的发展不成熟,仍然不能推动生态服务价值评估研究快速发展 [22]

估值方法由于其测算各种种类价值的能力不同,具有各自的优缺点,因而在不同领域运用的程度不同。在卫生保健方面运用较多的估值方法是成本效率分析和成本效用分析,它们只能测量与健康相关的好处。成本收益分析首次用于19世纪50年代公共项目生产要素投入的净经济价值评价上,它除了可以测算研究对象带来的好处,还可以考察不健康、后悔和失望等带来的效用。而对于不能在市场上交易的物品,要测算它们的经济价值,必须要窥探消费者偏好,从而对货物属性价值化。总体而言,已经形成了两大类方法:一类是显示性偏好,即通过研究一个极其相关市场上的实际行为来获得非市场交易物品的价值,代表性方法是享乐价格法和旅行成本法,它们能测算物品具有的使用价值或选择价值;另一类是陈述性偏好,即通过研究假设背景下个体的陈述性行为来获得非市场交易物品的价值,代表性方法是条件价值法和选择实验,它们不仅可以测算物品的使用价值和选择价值,还能测算非使用价值[2,13-15]。虽然70%以上的文献都使用条件价值法、旅行成本法和享乐价格法,但是选择实验通过模拟多种情景,能够更详细显示消费者的偏好信息,更适用于复杂生态系统服务的非市场价值评估。且由于选择实验方法相比其它方法具有一些明显的优势,如能够估算单个属性的价值、解决共线性问题、同时对多个属性进行估值、能够估算非使用价值等 [25-27],已经被运用到多个学科领域中。

 

三 选择实验的内在原理、方法及应用

选择技巧(choice techniques)起初是在19世纪60年代被心理学家使用,后来在70年代初期被引入市场营销领域,称为联合分析法(conjoint analysis)。离散型选择的模型化促使新方法出现了 [25]。为了区分这些方法,开始了对选择技巧的划分,最终形成了一个共识,即根据理论假设、分析方法和实验程序的不同,运用选择技巧的方法可以分为三类[28-30]:(离散型)选择实验((discretechoice experiment)、条件排名(contingent ranking)、条件分级(contingent rating)。由于在选择复杂性上的优势,选择实验要优于条件排名和条件分级。选择性试验方法在众多方法中脱颖而出,是源于其内在的理论基础和使用方法。

 

3.1 内在原理

选择实验具有一个复杂的理论基础,它是以概率选择理论、随机效用理论、兰彻斯特价值理论以及新古典经济学为理论基础的一种方法[25,31-33],其核心理论基础是兰彻斯特价值的特征理论和随机效用理论[23,26]。兰彻斯特价值的特征理论表明,个体从商品的特征或属性上获得效用;随机效用理论则表明,个体获得的效用由两部分组成:一个可以确定的部分和一个不确定的部分(即需要进行概率选择的部分)。概率选择理论就是针对现实中的不确定因素,它分为随机决策规则和随机效用两部分,前者是指每个选项的效用都是确定的,最后的选择是所有选项的概率分布形式,具有代表性的是the Luce model(1959)the Tversky model(1972);后者是指每个选项的效用都是不确定的,最后的选项是选择效用最大化者,如the Thurstone model(1927)以及对随机效用的经济解释 [32]。这种不确定性主要是因为不同来源的随机性(randomness)造成的,如测量误差和不完全信息、工具变量、不可观测的属性以及不可观测的偏好异质性等 [34]。另外,选择实验还以新古典经济理论为基础,新古典经济理论认为个体具有完全的辨别能力和不受限制的信息处理能力,选择实验以此为基础的目的是表明个体是理性的且会以效用最大化为目标。因此,选择实验的内在原理是:在理性经济人的假设下,个体通过满足物品的特征或属性上的需求来获得效用,在面对现实不确定因素的干扰下,在不同物品的属性上进行权衡,最终实现效用最大化的过程。

基于以上理论基础,便形成了选择实验的经济模型,即离散选择的消费者需求模型。一般而言,个体的决定可以分为两步:一是选择消费的对象;二是决定消费该种对象的数量水平[35-36]。根据这一步骤,个体对于不具有市场的物品,也可以通过对物品属性的偏好来获得效用,形成一个纯离散选择的模型[23]

                    1

 

式(1)中,为拟凹效用函数;为对属性进行组合的一系列选项的选择;为不具有市场物品的属性向量;为每个选项的价格;是其它普通商品,且价格已经标准化为1是收入。由实验设计中的选项、属性数量和属性水平决定。则非条件性间接效用函数为:

       (2)

由于观测缺陷、测量误差和偏好异质性等原因,可能会出现不一致性(inconsistence)问题。McFadden [33]通过引入一个随机扰动来解决这一问题。则选择的概率为:

   3

将此经济模型转化为实证分析的计量模型需要考虑两方面:其一是效用函数的规定;其二是误差项概率分布的规定。效用函数规定中考察的是属性的权重赋予以及定性属性的处理方式[28]、是否包含交叉作用项等问题。误差项规定则是根据误差项的不同分布选择不同的实证模型,主要分为三类[25]:(1)误差项是独立同分布或极值分布时,为二项(多项)logit模型或嵌套logit模型;(2)误差项是正态分布时,为二项(多项)probit模型;(3)误差项中一部分为研究者所确定,另一部分为IID极值分布时,为混合logit模型(又叫随机变量logit模型)。

 

3.2 使用方法

选择实验使用方法中的核心部分是设计选择实验,主要包括四大部分 [23,25,27]

1)属性和属性水平的选择及定义。属性的选择需结合政策制定者的需求和属性对消费者的重要性进行。以往的经验是通过相关文献综述的阅读、小组讨论、访问政策制定者以及询问专家意见等来获得信息,使用最多的方法是通过典型群体研究(focus group studies)来选择属性。可能会出现互为关系属性和偶尔相关属性的问题,为了满足单个属性之间不相关的原则[26],需进行相关处理。属性水平值的确定可以通过定量化和定性化的方法来进行,定量化考虑的是选择使用绝对数值还是相对数值(相对于现实状态status quo而言),定性方法可以通过影响编码(effects coding)和虚拟编码(dummy coding)两种方式来处理[28]。属性水平值设计的一种方法是实际值上下15%,实际值通过典型群体来确定[37]。属性水平值的选择是否成功,可以通过判断实验对象对于水平值是否易于理解、是否可操作和实行以及是否满足激励相容原则[38]。同时,还需要考虑属性的数量、水平值的范围以及水平值的数量等问题。

2)实验设计。实验设计是指如何有效地把属性水平组合成选项(alternatives),生成选择集(choice sets)的过程。标准的方法是使用因素设计,即先将属性水平进行排列组合,列出所有情况,然后根据一些控制性原则选择选项,如每个选择集中的属性值水平是不相关的、不存在占优情况、满足激励相容原则等。对于线性模型,正交性(orthogonality)是一个主要的设计标准;对于非线性模型,则使用最优D标准[1]D-optimal criteria),通过D效率的计算来衡量。Huber and Zwerina [39]认为,有效设计的非线性选择实验模型需要满足四个原则,即正交性、水平平衡、最小重合和效用平衡。

3)实验背景及问卷的准备。实验背景和问卷是进行实验的工具,在设计问卷时要考虑诸多问题,如任务复杂性与设计完善性之间的权衡、词典编纂决策规则的问题、学习和疲劳效应问题、复合作用问题以及是否包含基底情景等。这些问题如果处理不当,则不能通过有效性检验和误差检验。如任务复杂性会影响偏好的稳定性,进而影响模型中的误差项,而设计完善性要求实验包括全部情况,这无疑加大了任务的复杂性。经验研究表明,一个选择集中属性的个数多于四或五个则会严重损害调查数据的质量[13]。同时,偏好的稳定性与选择集的顺序之间还会产生复合作用,为了解决这一问题,Carlsson and Martinsson [40]将实验设计成一半人进行选择集的一种排序实验,另一半人进行前一种选择集排序的倒序实验。

4)样本选择和抽样策略。样本的选择和抽样策略首先要根据研究的目的和视角来考虑,即根据实验估算价值的种类来确定样本人群和抽样策略。在样本规模的选择上,也存在一些规定,主要是关于最小样本规模的规定,Louviere et al. [18]给出了一个最小样本规模的公式,但也有学者认为,这种方式只适合于随机抽样样本且选择之间是独立的情况 [41]Bennett & Blamey [32]认为,子样本的最小规模为50人。

 

3.3 选择实验的应用

运用选择实验对市场上不可交易物品估值的经典研究是Adamowicz et al. [33],他们将选择实验应用到环境管理问题上,对环境带来的舒适感进行估值。同时还对选择性试验和或有估值方法进行了比较,他们的研究表明,与或有估值方法相比,选择实验具有一些优点:(1)可以减少或有估值方法中的一些潜在偏误;(2)可以发掘出更多的信息;(3)可以检测内在连续性。在发展的初期,选择实验主要应用于环境经济学领域中,而后逐渐扩散到交通、健康经济学等领域中。如Hanley et al. [16]使用选择实验,从实验设计、目前经验和未来发展的角度,以英国一个森林景观为例,对环境进行了估值分析。Carlsson et al. [34]将选择实验运用到湿地属性的估值上,使用随机变量logit模型,以生物多样性、鱼类、小龙虾等为属性,考查了湿地带来的福利变化,研究表明,生物多样性和步行设施会增加福利,小龙虾会降低福利。Garrod et al. [35]运用选择实验,使用条件logit和混合logit估计,研究英国三个镇的居民对交通减速措施的支付意愿,这些措施可以带来减速、减噪和减少行人等待过马路的时间。分析结果显示,居民愿意支付更多去减少道路交通的负效应。Kj?r [15]从理论的角度,介绍了离散型选择实验的背景、理论基础、使用方法、可能遇到的问题以及它在健康护理上的应用。同时,选择实验还可以运用到考察消费者需求的市场营销中,如Hanley et al. [36]通过带有场所特征和登山者特征的函数,运用选择实验估计了登山者对于登山场所选择的偏好;Alfnes et al. [37]运用选择实验,使用混合logit模型分析了消费者对大马哈鱼颜色的偏好。另外,对于实施的项目和政策的影响,也可以通过选择实验进行估算。如Scarpa et al. [38]运用选择实验,评估了爱尔兰农村环境保护计划的实施所带来的非市场性好处(如提高农村景观美感、提高水的质量等)。Vega and Alpizar [17]用选择实验方法评价了哥斯达黎加Toro 3 工程的建设带来的河流量减少对Recreo Verde游客中心的影响,并为补偿方案提供指导。除此之外,选择实验还可以应用在生态补偿、流域管理、生态服务、珍稀物种保护、自然景观的开发等方面的价值评估 [39]。如Pasicha etc. [39]使用邮件调查方式的选择实验,分析了弗罗里达州萨旺尼河流域家庭对于固碳、水质、农业和林业生产力这些生态服务的支付意愿,研究表明,水质是最重要的,其次是农业和林业生产力,固碳是最不重要的。被调查居民的平均边际支付意愿非常低,为每年小于2美元。进行生态服务价值评估的关键是揭示消费者在生态服务上的偏好,即必须寻找一个由市场决定的成本属性,并揭示生态服务与成本属性在消费者个体偏好上的相关性[51]。如袁惊柱 [52]使用门票价格作为成本属性的选择实验方法测算了消费者对东江湖雾景的支付意愿,研究表明,每张80元的门票中,消费者对雾景的平均支付意愿为67.55元。

 

  结语

    生态服务作为一种在市场上不可交易的物品,如何通过需求偏好显示技术使其价值化一直是一个难题,在探讨的过程中产生了直接显示技术、间接显示技术和实验技术几种技术。运用直接显示技术对生态服务需求偏好进行揭示的方法主要是条件价值法,运用间接显示技术对生态服务需求偏好进行揭示的方法主要是享乐价格法和旅行成本法,运用实验技术对生态服务需求偏好进行揭示的方法主要是选择实验法。从现有文献资料的分析结果表明,选择实验是在一系列与其理论基础相关的研究上发展起来的。以兰彻斯特特征价值理论和随机效用理论为理论基础使其对生态服务这种在市场上不可交易的物品价值化成为可能,即通过分析和估值不可交易物品所具有的多属性偏好。在生态服务需求偏好显示研究上,与其他同类方法相比,其突出的优势性使其越来越受研究分析和政策制定等领域的亲睐。但是,这种方法并没有被普遍运用。不论是在理论研究方面,还是在实践应用上,主要都集中在国外,国内只有近几年有少量应用选择实验来分析非生态服务对象的非市场价值,主要使用的还是那些与选择实验相比具有明显劣势的方法。另外,对于选择实验自身的研究,理论方面要略显成熟,实践应用上仍存在许多问题。由于其假设性质的存在,观测到的偏好与真实偏好之间可能存在差异,从而导致偏误。混合使用选择实验和显示性偏好方法可能解决这一问题[43]。应用研究中,属性和水平值选择仍是一个难点,且不同环节由于其实验环境和背景的差异应关注的重点不同,容易产生偏误,这就要求使用者对选择实验的理论知识和实证研究的目的及内容充分理解,并在实验过程中全面考虑可能存在的问题并进行相关处理,确保研究结论的可信性与有效性。

 

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