江蘇省資源消費與經濟增長的協整分析

摘要 資源消費與經濟增長之間的關系是環境經濟學研究的重要領域。目前國內外研究主要集中于探討能源消費與經濟增長之間因果關系，而未有對區域資源總體消費與經濟產出二者關系開展實證研究。本文以江蘇省為例，運用協整理論和物質流分析方法首次嘗試對江蘇省1990～2007年資源消費和實際GDP二者因果關系進行檢驗和分析。研究結果表明，江蘇省經濟增長與資源消費之間存在協整關系，表現為資源消費拉動經濟增長的長期的單向格蘭杰因果關系。研究同時還對江蘇省經濟增長和資源保護戰略提出了政策建議。研究結果表明了當前資源是江蘇經濟增長的關鍵要素，江蘇在經濟增長和資源利用戰略等方面應當采取更加積極有效的對策。此外，研究提出的將基于物質流分析的資源消費核算方法與時間序列分析相結合的研究思路和研究方法集成具有較強的普適性，可以適用于同樣正在經歷。快速工業化和城市化的國家和地區關于資源消費和經濟增長的問題的討論和研究。

關鍵詞 經濟增長；資源消費；協整；物質流分析；江蘇

中圖分類號F205；17062.2 文獻標識碼A 文章編號1002-2104(2010)06-0047-06

基于對區域經濟發展和資源利用可持續性的關注，近30年來探求資源消費和經濟增長二者間關系引起了廣泛討論，然而關于二者關系的實證研究卻很缺乏。隨著近年來，時間序列分析方法以及物質流分析(MaterialFlow Analysis，MFA)方法的發展，使得我們有可能通過格蘭杰(Granger)因果檢驗技術來揭示二者的因果發生關系和類型。基于物質流分析方法特點以及應用的成熟性，本文試圖結合MFA方法和Granger因果關系檢驗方法以江蘇為例來揭示資源消費與區域經濟增長之間內在的因果發生關系和類型，研究將有助于區域資源保護與利用政策制定。

1 文獻綜述

資源消費和經濟增長相互關系的研究最早可追溯到1978年Kraft對美國GNP和能源消費因果關系的探討。隨后，其他工業國家包括英國、德國、意大利、加拿大、法國、日本和希臘也開展了相應的實證研究。近年來，雙變量和多變量的協整和誤差修正模型(Vector Error Correction Model，VECM)逐步應用到二者因果關系的討論中。綜合已有的實證研究，可以發現經濟增長與能源消費之間存在四種不同類型的因果發生關系。表1詳細列出了這四類因果發生關系及其政策涵義。

現有實證研究仍僅限于能源消費與經濟增長關系探討，并沒有擴展到整個資源消費與區域經濟增長因果關系的分析，這主要是由于缺乏衡量社會經濟系統中物質消費的統計和核算方法。本文試圖引入物質流分析方法在這方面做一嘗試。物質流分析是用來追蹤和衡量資源在系統內外流動和利用狀況的方法，包括了流經經濟系統開采、加工、生產、使用和作為廢棄物處置回到環境中各環節內自然資源的流向和通量。1995年，WRI的Wemiek和Aushel首先提出了國家尺度的物質流分析框架；2001年，歐洲統計局總結了物質流分析的研究進展，提出了更全面的物質流分析框架和技術指南，并用于計算歐盟(EU－15)及其成員國的物質投入研究。我國學者從20世紀90年代末開始對我國經濟系統物質輸入輸出開展了相關分析，獲得了許多有價值的研究成果。

2 研究區域和研究方法

2.1 研究區域概況

本文將以我國江蘇省為例，分析其1990～2007年間資源利用與經濟增長之間的關系。江蘇省位于中國東部，長江沿岸，全省面積102 600km2，人口約7600萬。江蘇省是我國經濟強省，至2007年底，江蘇省GDP已達25560億元，占全國總量的10.3％。但江蘇省也是資源消費大省，全省能源消費總量占全國的7.6％，人均消費能源2.48 t標準煤，是全國平均水平的1.33倍。全省能源消費中原煤使用量的約85％和原油使用量的約90％依賴省外進口。資源短缺和環境污染加劇，已成為其可持續發展的最大制約。因此，研究江蘇省經濟增長與資源消費之間存在的關系，將為江蘇省制定科學合理的資源利用和經濟發展戰略提供理論和方法指導。

2.2 研究方法和數據

2.2.1 物質流分析方法

根據歐盟導則，物質流分析提供了一系列指標來描述和量化經濟和環境系統之間的物質流動，其中最重要的物質輸入指標包括：直接物質投入(Direct Material Input，DMI)是指所有直接進入人類經濟系統的能用貨幣衡量的物質，包括研究區域內的本地采掘(Domestic Extraction，DE)和從其他經濟系統進口(Imports)的物質。本地采掘包括化石燃料(煤、石油、天然氣等)、礦物(金屬礦物、工業非金屬礦物、建材礦物等)、生物量(農業、林業、漁業等)。進口物質包括區域以外進入本區域的化石能源，金屬，工業礦產品以及對外經濟貿易的成品和半成品。物質需求總量(Total Material Requirement，TMR)是衡量一個區域的經濟系統動用整個自然界物質總量的指標，它包括DMI，以及在系統內無法衡量其經濟價值的隱藏流(Hidden Flow，HF)。隱藏流是指開采化石能源、開采提煉礦物、生物收獲過程中非直接使用的物質的量，如開采化石能源和礦物時的土壤和巖石挖掘、生物收獲后不能使用的部分等。以上指標的數據來源于江蘇省統計年鑒及環境統計資料并根據歐盟導則進行核算。綜合計算后，本文以江蘇省物質需求總量來表征江蘇省資源消費指標。

2.2.2 平穩性、協整和誤差修正模型

恩格爾和葛蘭杰指出兩個或兩個以上單整是同階的不平穩時間序列的線性組合可能是平穩的。這樣一個平穩線性組合若存在，序列將被視為存在協整關系。相應地，我們可以通過構建誤差修正模型來檢驗序列之間短期動態變化和長期均衡中的因果發生關系。本文將試圖引入誤差修正模型(Vector Error Correction Model，VECM)檢驗江蘇省實際GDP和資源消費(TMR)之間的因果關系。

建立誤差修正模型的步驟如下：首先，對GDP和TMR序列進行單位根檢驗，進行單根檢驗主要有ADF(AugumentDickey-Fuller)，pp[31](Dickey-FuUer)和KPSS檢驗法。若GDP和TMR序列都是同階單整，我們就可以對其進行Johensen協整檢驗分析。若二者存在協整關系，就可以引入誤差項，建立誤差修正模型來揭示二者短期動態變化和長期均衡關系：

△y1=a2+β2ECT1-1+∑az1(i)△yt-i+∑a22(i)△xt-i+ε2t (1)

△xt=a1+β1ECTt-1+∑a11(i)△yt-i+∑a12(i)△xt-i+εit (2)

這里，yt，xt分別表示實際GDP和TMR的自然對數值，相應的，△yt，△xt分別表示二者差分值，其反應了變量的短期波動；ECTt-1是誤差修正因子，表示了變量間的長期均衡關系。

2.2.3 數據說明

本文主要使用時間序列數據對1990～2007年間江蘇省實際國內生產總值GDP和資源消費(由物質流分析中TMR指標量化得到)進行了實證分析。名義GDP和相關TMR賬戶數據均來自江蘇統計年鑒(1991～2008)。本文中，實際GDP由名義GDP通過GDP平減指數(以1990年為基準年)計算得到，同時依據歐盟物質流分析導則計算了物質消費TMR賬戶。

3 江蘇省資源消費分析

本節主要應用物質流分析方法對江蘇省1990—2007年資源投入和消費情況進行分析。重點研究了江蘇省物質需求總量TMR指標。自1990年起江蘇省物質需求總量TMR呈逐步上升的趨勢，至2007年已達4.44×109 t，是1990年的5倍左右(見圖1)。期間直接物質輸入DMI、區內隱藏流DHF和進口隱藏流IHF三個組成部分均呈逐年增長趨勢。其中，進口隱藏流增幅最大，達10.5倍，占物質需求總量的比重也從1990年的31％迅速上升至2007年的70％；直接物質輸入量增長了約3.6倍，占物質需求總量的比重則從11％下降至10％；區內隱藏流增幅相對較小，為82％，其占物質需求總量的比重也從58％顯著下降到20％。以上數據表明18年來江蘇省資源消費的數量和結構均發生了明顯的變化，區外物質在江蘇省社會經濟發展中作用日益顯著，其中能源和成品進口量的增加是關鍵因素，說明隨著江蘇省經濟規模的擴大和居民消費能力的提高，自然資源相對貧乏的江蘇省在經濟發展過程中對省外生產和生活物質資源的依賴程度顯著增加。

4 實證分析結果與討論

4.1 單位根檢驗

為了對GDP和TMR時間序列進行協整分析，首先要對各個時間序列對數值進行平穩性檢驗，本文采用了ADF，PP，KPSS檢驗確定各時間序列的單整性，結果如表2所示。

ADF和PP檢驗結果表明GDP和TMR序列，不能拒絕的原假設，即存在單位根；兩序列一階差分則拒絕原假設，即不存在單位根，說明GDP和TMR一階差分序列是平穩的。同樣，KPSS檢驗結果表明GDP和TMR兩序列一階差分不能拒絕原假設，即一階差分序列是平穩的。因此，無論從ADF，PP和KPSS檢驗結果都表明時間序列GDP和TMR都是單整的I(1)過程。

4.2 協整檢驗

對于服從I(1)過程的變量的協整檢驗，從檢驗的手段可以采用基于回歸系數的Johamen檢驗。Johamen和Juselius提出了一種在VAR系統下用極大似然估計來檢驗多變量間協整關系的方法，即Johamen協整檢驗。

單位根檢驗結果可知，1990～2007的時間段中GDP和TMR都是單整的，(1)過程，因此我們對該時間段中的序列作協整檢驗。在運用Johansen協整分析方法來檢驗GDP和TMR之間是否存在協整關系之前，還要確定VAR模型的最優滯后期。考慮到研究數據時間段范圍，本文設定最大滯后期為2，進一步根據AIC和Sc信息準則來確定最優滯后期。研究發現，當滯后期為1時，MC和Sc的數值最小，因此，這里的VAR模型的最佳滯后期為1。表3表示出了GDP和TMR序列Johansen協整檢驗結果。跡檢驗結果和最大特征值檢驗結果都一致顯示出在1％的顯著性水平下拒絕了并不存在協整方程的原假設而接受了存在一個協整方程的原假設。這表明GDP和TMR在1％的顯著性水平上存在一個協整方程，說明它們之間存在著長期穩定的均衡關系；并且從標準化的協整系數符號中可以看出，它們之間存在著正方向關系，這與常理比較相符。

4.3 因果關系檢驗

從上述協整檢驗的結果中可以知道，實際GDP和資源消費TMR之間存在著顯著的正方向變動的關系，即它們之間存在著長期穩定的相互依賴關系。因此，我們可以進一步研究它們之間的因果聯系，這里本文采用當前被廣泛使用的基于誤差修正模型的格蘭杰因果關系檢驗。基于前文3.2節提出的GDP和TMR的誤差修正模型，我們可以揭示：①短期因果關系(short－nm causality)，主要通過Wald檢驗每個解釋變量滯后項整體顯著性來反映；②長期因果關系(long－run causality)，主要通過t－檢驗誤差修正因子ECT顯著性來反映；③整體因果關系(strongcausality)，主要通過Wald檢驗解釋變量全體滯后項與誤差修正因子ECT的聯合顯著性來反映。

因果關系檢驗結果如表4所示，我們得出如下檢驗結論：①在GDP的誤差修正模型中，誤差修正因子ECT的系數在1％的顯著性水平下異于0。這表明ECT小的擾動，序列TMR和GDP可以相互作用重新回復長期均衡關系。TMR滯后項與誤差修正因子ECT的系數聯合顯著性檢驗也達到1％的顯著性水平。這表明從長期來看，TMR的變動是GDP變動的Granger原因，系統如果受到一個小的波動，TMR通過短期調整使整個系統重新建立長期均衡關系。②相反地，在TMR的誤差修正模型中，相關的檢驗均不顯著。這表明無論從短期還是從長期來看，GDP的變動都不是TMR變動的Granger原因。

5 結論與建議

本文主要應用向量誤差修正模型嘗試對江蘇省1990～2007年期間經濟增長和資源消費的動態關系開展了實證分析。首先應用物質流分析方法考察了江蘇省1990～2007年間物質投入和消費，重點分析了衡量區域資源消費的關鍵指標——TMR，以及其組成和結構。在協整檢驗的基礎上，通過誤差修正模型揭示經濟增長和資源消費之間的各類因果關系。研究結果表明經濟增長和資源消費之間存在長期穩定的均衡關系，二者之間有著正向的關系。研究有力支撐了資源是經濟增長的關鍵因素這一觀點，即從長期而言，資源利用和消費對江蘇的經濟增長有著正向的因果影響。

研究發現存在著資源消費對經濟增長長期的單向格蘭杰因果關系，表明了當前江蘇是個資源依賴型的經濟體。這點我們可以從江蘇的經濟結構和資源消費結構得以解釋。自20世紀80年代以來，江蘇省正經歷快速工業化和城市化進程，區域經濟發展主要依賴工業的增長。“十五”以來，江蘇省工業化發展進程進一步加速，重化工業特征日益凸顯，重工業在工業總產值的比重由2600的57.0％上升到2006年的67.2％。資源需求強度也隨之增大，能源消費總量呈現快速增長，工業能耗比重不斷加大，“十五”以來工業能耗年均增長14.79％，2006年工業能耗占全省總能耗的比重高達82.2％。這樣一個經濟結構和資源消費分配結構反映出資源消費拉動工業產值增加，進而推動區域的經濟發展。一旦，資源供應出現緊張將減緩和抑制工業產值和區域經濟增長。另一方面，資源消費增長不但受到GDP以及工業產值增長的影響，同時還會受到工業結構以及資源利用效率等因素的影響。因此，研究未發現從經濟增長到資源消費的格蘭杰因果關系。

本文關于資源消費與區域經濟增長因果關系的研究結論對江蘇省乃至同樣正在經歷快速工業化和城市化的華東地區的經濟增長和資源保護戰略均具有重要政策的指導。資源消費到經濟增長的單向因果關系表明，保持現有的經濟結構，本地資源供應的短缺將會一定程度阻礙區域經濟產出。而保障資源供給是保持區域當前經濟增長的必要條件，為此，江蘇省應當保持資源進口增長，以維持區域經濟的穩定發展。另一方面，區域經濟產出不單關系到資源等要素投入量，同時還關系到資源等要素的生產率。從這點上，江蘇省應當在冶金、化工、建材、電力、紡織等五大重點耗能行業進一步推行清潔生產、物質循環利用、余熱余壓綜合利用、能量系統優化等措施提高資源能源的利用效率。同時加快發展核電、風電，積極開發利用太陽能和生物質能等新能源、可再生能源和替代能源，調整和優化能源供給結構。

然而，江蘇省要成功實現經濟的長期可持續發展，必須盡快推進產業結構優化調整與升級進程，特別是加快發展先進制造業和現代服務業的優化升級，從而逐步替代傳統高耗能高污染行業。通過大力發展高技術、高效益、低消耗、低污染的“兩高兩低”產業發展，轉變經濟發展模式，實現產業層次的跨越發展，從而形成資源節約、環境友好的經濟結構和發展模式，保證區域經濟發展質量的提升。

綜上所述，本文首次對江蘇省資源消費和經濟增長的動態關系進行了全面細致的觀察和分析，拓展了以往相關研究對能源消費與經濟增長因果關系的研究。盡管本研究的發現是面向江蘇省的經濟、社會等方面特征和規律，但是研究提出的將基于物質流分析的資源消費核算方法與時間序列分析相結合的研究思路和研究方法集成具有較強的普適性，可以適用于同樣正在經歷快速工業化和城市化的國家和地區關于資源消費和經濟增長的問題的討論和研究。由于本文研究數據時間范圍有限，研究結論進行政策闡釋仍要保持一定的謹慎和客觀。

(編輯：劉呈慶)