可耗竭资源与经济增长：理论进展
内容提要对资源稀缺条件下经济增长的研究始于以马尔萨斯为代表的古典经济学家，20世纪70年的能源危机又引发了研究可耗竭资源的热潮，但此时，自然资源被引入了新古典经济学框架，并关注其对经济可持续发展的影响。该类研究采取固定储量与机会成本范式，因而形成了两种似乎冲突的结论。以Hartwick为代表的经济学家采用后一种范式，提出了维持经济
可持续发展的条件，即Hartwick准则。其后，该领域的研究深入到影响可持续发展的各个方面：人口增长、叠代经济以及国民经济核算体系等。本文对以上研究成果进行了系统回顾，并进行了简要评述。
作者于立宏，华东理工大学商学院副教授。(上海 200237)
一、引言
确保经济可持续发展是我国政府的长期目标。然而，这一目标的实现已经并将继续受到严重的资源与环境的双重约束，其中，资源约束表现为我国自然资源总量相对于其浪费性使用的严重不足；而环境约束则表现为因资源过度使用导致的污染日趋加重，以至于逼近了环境容量的边界。归根到底，两种约束都使我们面临如何最优开采与使用可耗竭自然资源的问题。显然，从理论上来讲，具有可耗竭资源的经济会产生不同于其它经济的特殊性。
可耗竭资源(亦称不可再生资源)是指以化石或岩石形式存在的资源。化石类资源包括石油、天然气、煤炭等，它们既是工业的投入品，也是人类生活中不可或缺的能源；岩石类资源包括各种矿物，如铁矿、铜矿等，是各种工业制成品的原材料。①这些资源的形成需要长达数百万年的地质演变过程，因此，其储量可视为一定的，而且具有“一朝开采，无法再生；只要开采，终将耗尽”的特性。
最早研究可耗竭资源问题的经济学家是Hotelling，他在1931年发表的《可耗竭资源经济学》一文奠定了可耗竭资源经济学的理论基础。其后，经济学家们从不同的视角对可耗竭资源进行的系统研究构成了日趋完整的可耗竭资源理论(例如，Dasgupta和Heal(1979)系统总结了具有可耗竭资源的经济理论)。为方便起见，我们简单地将该领域的研究分为四类。第一类是将可耗竭资源的最优开采与使用嵌入更一般的最优经济增长问题中，研究可耗竭资源对经济可持续发展的影响。这类研究跨越发展经济学、生态经济学、能源与环境经济学、产业经济学等多个领域，属于宏观层面的研究。第二类研究可耗竭资源价格随着时间的变化；第三类研究涉及可耗竭资源的最优开采与使用的各种内生或外生影响因素；第四类研究可耗竭资源的最优税收与补贴问题。显然，后三类研究更属微观层面。本文主要回顾第一类研究，即具有可耗竭资源的经济发展理论。
二、可耗竭资源约束下的经济增长：两个研究范式
对资源稀缺性的担忧可追溯至近两个世纪之前的马尔萨斯
以及其他古典经济学，他们提出了资源(主要是土地资源)消耗可能威胁下一代福利的悲观观点。20世纪70年代的石油危机进一步引发了人们对资源约束的关注，掀起了研究可耗竭资源的热潮。此时，可耗竭资源被引入了新古典经济学框架，并与最优经济增长联系起来，出现了众多的研究成果。从研究范式上来看，关于资源约束对经济增长的影响的争论形成了两个似乎对立的
派别(Tilton，1996)。一派由生态学家、环境学家和科学家组成，采取固定储量范式，他们认为，地球不能长期承受人类对自然资源目前和未来的需求水平。这以Meadows等(1972)的《增长的极限》为典型代表。而另一派主要是以经济学家为主，采取机会成本范式，他们坚定地宣称，在市场激励、合适的政策以及新技术的帮助下，地球能够为未来的社会需求提供充足的资源。这以Hartwick(1977，1978)为代表。这两种相悖的观点至少部分地与两派采取的不同研究范式有关。当然，不是所有经济学家都采取机会成本范式。Hotelling(1931)是在固定储量范式下建立起模型的，其后，Bohi和Toman(1983)放松了Hotelling的假设，不再关注个体厂商的最优行为，而是关注社会最优行为，并引入资源储量的新发现、技术进步、异质性的矿藏、不确定性、不完全知识、寡头垄断和其它非竞争市场条件等因素，且假定厂商的目标是净现值最大化，从而走向了机会成本范式。因此，从这一角度看，关注两种范式之间的差异并没有太大意义，虽然对于政策
建议来说，固定储量范式难以避免地导致更谨慎和悲观的情绪，而机会成本范式则形成了更乐观的景象。这仅仅告诉我们，可持续发展既不是不可能的，也远非那么乐观的。更重要的是，经济学家应该试图寻求一致的范式，从而给出协调的、合乎现实的政策建议。
三、可耗竭资源与可持续发展：Hartwick准则
作为世界主要能源的可耗竭资源是推进各国经济增长的动
力之一，其最优开采与使用关乎经济发展、环境保护、人民生活水平的提高、产业发展等终极目标的可实现性，这就是所谓的可持续发展问题。关于可持续性的定义相当多，本文只采用其中两个典型的。根据Pezzey(1997)的定义，如果总是CtCtMAX，则发展是可持续的，其中，Ct为t时的消费，CtMAX为在给定t时的生产机会下可以永远保持的最大消费。与此相关的，最著名的可持续性概念是“保存机会”的定义，即可持续发展是既满足当代人的需求，又不损害后代人满足他们需求的能力的发展。② 自Hotelling始，可耗竭资源理论就关注自然资源与可持续发展之间的关系。这一领域的模型将社会总资本储量划分成人工资本和自然资本。可耗竭资源是自然资本的一部分，其开采导致自然资本的储量随着时间而下降。直觉上，这可能导致经济发展受到刚性约束。那么，自然资源的约束是否必然导致经济发展不可持续呢?研究发现，即使可耗竭资源是生产过程的必要投入品，可持续发展也是可以实现的。因为在生产过程中，用人工资本替
代自然资本肯定是可能的，尽管人工资本所需要的每单位自然资本的数量可能随着自然资本储量的下降而上升。
Hartwick(1977，1978)探讨了在可耗竭资源约束下实现可持续发展的两个条件。第一，特别储蓄准则，即所谓的Hartwick 准则，是指将从有效率的不可再生资源开采活动中获取的租金(收入超过边际成本的部分)储蓄下来，全部用于再生产(物质资本和人力资本等)的资本投入。在这一条件下，产出和消费水平不会随着时间改变。类似地，Solow(1974)认为可持续状态旨在满足代际公平的相关准则，也即人均消费的非贴现效用在无限时间上是常数。此后，“消费在代际间非下降”这一条件通常被称为Hartwick-Solow可持续性准则。第二，与经济生产技术相关的条件。然而，可以证明，简单地满足Hartwick准则是难以实现可持续性的，其可行性在很大程度上取决于资本与资源之间替代可能性的大小。
Dasgupta和Heal(1974)、Solow(1974)和Stiglitz(1974a，b)证明，可持续性的实现要求资本与资源之间具有相当高的替代性，或者要求足够高的、持续的技术进步率，或者要求有持久的、支撑性的技术(后来，这三篇成果被统称为
Dasgupta-Heal-Solow-Stiglitz模型，简称为DHSS)。Hartwick(1977)也证明，所有来自可耗竭资源开采的稀缺租必须以人工资本投资以维持产量和保护可持续发展，其实现程度取决于人工资本对自然资本的替代弹性。Pearce， Atkinson和
Dubourg(1994)将这种情形称为“弱”可持续性。
Dasgupta(1993)进一步分析了各种替代可能性，并认为人工生产资本与自然资源的替代具有相当大的局限性，因为生产中的固定资本与资源，尤其是能源资源是互补的，其替代弹性小于1。但他又认为，未来获得利润的潜力可能导致技术进步，而技术进步将能克服这些限制性因素。Reynolds(1999)通过引入“熵(entropy)”的概念证明③，熵使投入品和产出都退化了，这改变了Cobb-Douglas函数，并且，在某些点上导致任何两种投入品之间的替代弹性变成零，技术进步也不能阻止这一趋势。这一结论的主要意义仍是说明替代是有限的。也许人类降低污染和能源使用的惟一手段就是实质性地减少工业生产与消费本身。
四、具有可耗竭资源的增长理论：几个研究方向
自1970年代以来，在具有可耗竭资源的经济中，对最优增长的研究主要涉及拓展Hartwick准则、扩展经济环境(例如，叠代经济)、区分影响因素(例如，对人口增长的假设)以及调整国民经济核算等内容，可划分为四个研究方向。
第一个方向是对Hartwick准则的拓展。例如，Farzin(1999)在小规模的可耗竭资源出口经济(ERE)中研究了最优储蓄政策。他发现，在范围和时间两个维度上，ERE的最优储蓄政策完全不同于非开采经济，以及从以上传统的具有可耗竭资源的增长模型推导出来的结论。其它的研究成果还有，Dixit， Hammond和Hoel(1980)从资本积累和资源消耗的角度对Hartwick准则的研
究；Solow(1986)的自然资源的代际配置；Gutes(1996)关注具有可耗竭资源的增长理论与弱可持续性概念的联系；Asheim，Buchholz和Withagen(2003)对Hartwick准则的验证；Hamilton(1995)关注的可持续发展、Hartwick准则与最优增长的关系；Hamilton和Hartwick(2005)研究投资可耗竭资源租和消费路径；Hamilton和Withagen(2004)储蓄、福利和可持续性原则；Buchholz， Dasgupta和Mitra(2004)在可耗竭资源模型中的跨期公平与Hartwick准则；Mitra(2002)的跨期公平与有效的资源配置；Withagen， Asheim和Buchholz(2003)关于Solow 模型中的可持续规划的研究；Withagen和Asheim(1998)从与Hartwick准则的相反的方向刻画可持续性，等等。
第二个方向是研究具有可耗竭资源的叠代(Overlapping Generation，OLG，每代只生存有限的时期)经济中的最优增长问题。Pexxey(1992)在一般均衡模型中证明，即使所有自然资源的竞争市场都已建立，而且产权系统都已引入，严重的环境恶化仍可能存在。Mourmouras(1993)、Krautkraemer和Batina(1999)也在具有“祖父化”(grandfathering)的叠代模型中发现了同样的问题。在该模型中，人工资本与自然资本初始以排他性产权被给予现存一代，并出售资本给其继承者为晚年做准备，在每个阶段都如此往复。他们证明，这一储蓄机制可能难以防止福利的逐步减少。
然而，以上研究是在具有可再生资源的经济中的得出结论。
进一步，Gerlagh和Keyzer(2001)在具有一种可耗竭资源的叠代经济中比较了三种政策的效果。第一，强制储存的“零开采”政策以避免环境恶化，但可能以跨期效率为代价。第二，“祖父化”政策，即赋予当前一代所有资源并确保有效性，但不能防止从这一代到下一代在生命周期效用上连续的下降。第三，“信托基金”政策，即赋予当前一代和下一代的所有成员对自然资源具有同样的权利。在三个政策中，只有信托基金政策能够确保有效性并保护所有代的福利。
这说明，在叠代经济中，仍有可能通过一定的政策和满足必要的条件来确保稳定增长。例如，Babu， Kumar和Murthy(1997)使用叠代框架分析了资源耗竭和污染外部性之间的关系。在每代存在很多代理人进行生产的有限水平模型中，由于缺乏代际协调而导致Pareto无效性的出现，并在代间被传播开来。他们刻画了纠正这一外部性的必要税率，并得出修正的Hotelling原则(亦可参见Grimaud和Rouge，2003)。Olson和Knapp(1997)分析了在叠代经济中一种可耗竭资源的竞争性配置，给出了均衡的开采原则的存在条件，以使得开采与在未来储量上的投资都是增长的，在目前储量上都是连续的。在此基础上，Agnani，Gutierrez和Iza(2005)进行了扩展，研究了在使用不可再生资源作为生产必需投入品的叠代经济中正的稳态增长的可行性。他们发现，具有足够高的劳动力份额是经济呈现正稳态增长率的必要条件。他们也证明，唯一的平衡的增长路径是Pareto意义上
有效的。
在具有可耗竭资源作为生产必需投入品的经济中，外生的人口要么被处理为指数型增长，要么被处理为按固定比率增长。然而，在古典效用目标下，指数型人口增长的假设导致最优规划不存在，且每个可行规划中的人均消费都收敛于零，这意味着，固定比率的人口增长更有普遍意义。因此，在具有可耗竭资源的经济中，最优增长研究的第三个方向继续沿用DHSS模型，研究具有常数(总的和净人口增长)储蓄率的情况下的最优增长问题。Mitra(1983)系统研究了可耗竭资源约束对人口增长的限制。他发现，在其它条件相同的情况下，具有常数人口(等于给定的初始人口，即零人口增长率)的经济的福利将至少与任何其它人口随着时间非减的经济(具有同样的初始人口)一样好。Asheim，Buchholz， Hartwick， Mitra和Withagen(2005)扩展了
Mitra(1983)的模型，在具有资本积累和资源消耗的DHSS模型中证明了有效路径与常数储蓄率的等价性，即如果一个有效路径具有常数(总的和净人口增长)的储蓄率，那么人口增长必须是以准算术级数(即在时期t，人口为Lt=(t+1)λ，t0，λ>0)上升的；相反，如果在准算术级数的人口增长下路径是最优的，那么，储蓄率将渐近收敛于常数。
现实世界总是比理论假设更复杂。在具有可耗竭资源的经济中，运作良好的市场机制不足以引发正确的激励以确保可持续发展的实现，④政府还必须使用公共政策手段加以调整，例如，构
建一套国民经济核算体系以度量经济、环境和它们之间的关系。这就是第四个方向所关注的最优经济增长的核算问题，成果包括Hartwick(1990，1992，2000)对自然资源(如森林)与国民核算的关系进行的系统研究；Hamilton(1994)对GDP的绿色调整；Nico 和Withagen(1996)对绿色国民收入的概念的研究；Asheim(2000)的绿色国民核算；Asheim和Buchholz(2004)通过国民收入核算测量福利的一般方法；Asheim(2004)的变化人口下的绿色国民核算；Carins(2000，2002)的可持续性核算与绿色核算；
Pezzey(2004)在双曲线的经济中收入的确切测量，等等。
五、简要评述
从以上研究中可以归纳，在具有一种或多种可耗竭资源的经济中，根据机会成本范式，最优增长是可能实现的，但其可行性取决于各种内生和外生因素，包括人工资本与资源之间的可替代程度、技术进步、人口增长、代际间的收入分配机制、市场机制是否完善、政府的作用，等等。特别是，经济学家在以下方面达成了共识：完全依靠市场力量并不能很好解决经济与自然资源的关系问题，关键是政策措施的有效性以及政府与市场的界限的明确划分。对此，我们需要进一步的研究。
注释：
①在经济学研究中，一般将化石资源与矿物资源区别对待，因为化石资源通常被作为能源来产生热能，无法被循环利用，且产生环境污染；而用于生产原料的矿物资源则可以循环利用，环
境污染要小得多。从这一意义上，如果给定初始存量和使用率，化石资源的消耗期要短于矿物资源。
②这一定义是世界环境与发展委员会在其1987年的报告《我们共同的未来》中提出的。
③在这里，“熵”的概念被解释为退化(degradation)。
④尽管Nordhaus，Houthakker和Solow(1973)认为，利用市场机制而非政府配置资源可能解决资源使用的无效率。但这一结论基于的前提条件是资源的产权明晰，资源市场的价格能够反映真正的社会成本和收益。