山東省區域生態效率研究——基于數據包絡分析的實證分析

○李棟雁 董炳南

（青島理工大學經貿學院 山東 青島 266520）

近年來，世界范圍內的資源枯竭和退化、環境嚴重污染和生態劇烈失衡等一系列問題，嚴重威脅和阻礙了人類的生存和發展。而如何正確認識經濟、資源和環境間的關系，也隨之成為了當前學界研究的重要課題。自1992年世界可持續發展商業理事會（WBCSD）正式提出生態效率這一概念以來，生態效率已不僅僅是企業環境管理的哲學，事實上已成為衡量循環經濟發展水平的重要指標。WBCSD將生態效率定義為：“生態效率是通過提供能滿足人類需要和提高生活質量的競爭性定價商品和服務，同時使整個壽命周期的生態影響與資源強度逐漸減低到一個至少與地球的估計承載能力一致的水平來實現的”[1]。簡單來說，生態效率就是“產多耗少”，用更少的資源，創造更多的價值。

當前，國內學界在生態效率研究已涉及到循環經濟評價領域和企業層次等方面，采用的研究方法主要有模糊層次分析法、數據包絡分析法和因子分析法等。其中模糊層次分析法重于主觀性，對研究有失偏頗，因子分析法則無法真實反映各公共因子對整體環境影響的重要程度。而數據包絡分析方法（DEA）摒棄了傳統主觀的賦權方法，采用統計學方法自動賦權，可以有效地減小環境指標賦權方法的主觀性影響，其測量也比較客觀。鑒于此，本文嘗試著將DEA方法測算2002-2008年山東省各地市的生態效率，重點分析東部半島城市群各城市的生態效率狀況，并深入分析比較造成生態效率DEA不足的原因，為各城市乃至山東省發展循環經濟，實現資源節約型和環境友好型社會提供參考。

一、研究方法與模型建立

利用Charnes-Cooper變換，將上述非線性變換為與模型

（1）等價的線性規劃模型（2）：

令 θ*，λ*，s-*，s+*為給定問題的最優解，則利用 DEA 判斷區域生態效率的法則為：其一，當θ*＝1且s-*=s+*＝0時，稱第j個地區的生態效率為DEA有效，即它在原投入的基礎上所獲得的產出已達到最優；其二，當θ*＝1且s-*≠0或s+*≠0時，則稱第j個地區的生態效率為DEA弱有效，即對于原投入可以減少s-*而保持原產出不變，或在投入不變的情況下可以將產出提高s+*；其三，當θ*＜1時，稱第j個地區的生態效率為DEA無效。

其一，當k=1，表示規模收益不變，此時DMUj達到最大產出規模點；其二，當k＜1，表示規模收益遞增，且k值越小規模遞增趨勢越大；其三，當k＞1，表示規模收益遞減，且k值越大規模遞減趨勢越大。

二、指標體系建立及數據說明

1、指標體系的建立

生態效率的基本思想是在最大化價值的同時，最小化資源消耗與環境污染，這與DEA方法對投入與產出指標的要求一致。鑒于此，本文將資源消耗與環境污染等作為投入指標，而將經濟價值作為產出指標，并在兼顧樣本數據的可比性、可得性及科學性的基礎上構建了山東省生態效率評價的指標體系（表1）。

表1 生態效率評價指標體系

2、數據說明

文章中投入產出指標數據均來源于《山東省統計年鑒（2003—2009年）》并經計算整理組成2002—2008年山東省17地市的面板數據集。另外，在分析的過程中，將山東省分為東部半島城市群和西部城市兩部分。

三、實證結果分析

運用DEA SOLVER3.0軟件，將投入產出指標的相關數據帶入求解，經過計算得到2002—2008年山東省17地市的生態效率測算結果（表2）。

從平均生態效率水平上看，山東省17地市之間的生態效率存在著一定的差異，生態效率變化跨度為0.4-1。從各地市2002—2008年間的生態效率測算結果來看，2002—2008年間生態效率一直為DEA有效的城市為：青島市、煙臺市、威海市、東營市，大多數城市的生態效率為上升趨勢，一些城市的生態效率有下降的趨勢（如臨沂市、菏澤市）。

1、山東半島城市群生態效率分析

山東半島城市群以濟南、青島為中心，包括煙臺、威海、日照、東營、濰坊、淄博等城市，此八個城市在現代產業、高素質人力資源、綜合服務、科技文化創新等方面均具備較強的競爭力，但在生態效率上存在著較大的差異。下面來具體分析一下八個城市的生態效率狀況。

表2 山東省17地市2002—2008年生態效率測算結果

2002—2008年中生態效率均為DEA有效的4個城市都分布在山東半島城市群中。省會濟南在2002—2005年間的生態效率為DEA有效，即投入和產出達到了最優，而在2006—2008年的生態效率為DEA無效，各投入要素的冗余率如下表3所示。工業廢氣排放量、工業固廢產生量、城市建設用地面積的冗余率在三年中一直處于較高的水平，另外，該市對水資源、能源的消耗力度也較大。

表3 濟南市2006—2008年投入要素冗余率

淄博市2002—2008年的生態效率平均水平為0.6518，從其每年出現冗余的指標來看，除化學需氧量排放、城市建設用地面積和平均從業人員指標外，其余指標均不同程度的影響了該市生態效率的提高。東營市與淄博市2008年的地區生產總值均在2200億元左右，而前者的生態效率為1，后者的生態效率僅為0.6514。比較兩地的污染物排放和資源消耗情況（見圖1），不難發現淄博市的各項污染物排放與資源消耗均高于東營市。因此，淄博市的經濟增長更依賴于“資源的高投入、低利用和高排放”的生產方式來實現，而這種經濟增長方式會嚴重制約著生態效率的提高。

日照市2002—2008年地區生產總值在八個城市中都處于最后一位，而且生態效率平均水平僅為0.5013，這與同為海濱城市的青島、煙臺、威海相比，該市在城市規模、經濟實力及生態環境方面都不占優勢。2002年，日照市投入要素中除了廢水排放量冗余率達到11.3%、萬元GDP能耗冗余率達到11.7%、煙塵排放量冗余率達到10.2%，其余要素的冗余程度都比較低。2008年，廢水排放量冗余率和煙塵排放量冗余率仍維持在2002年的水平，萬元GDP能耗冗余率達到了37.8%，另外，工業廢氣排放量冗余率達到44.1%、工業固廢排放冗余率達到34.6%。各污染物排放力度的增大，在一定程度上阻礙了日照市的生態效率實現DEA有效。日照從2002—2008年的規模收益值分別為：0.91、0.87、0.69、0.73、0.74、0.37、0.56，該市的規模收益一直處于遞增狀態，而且規模收益遞增有增大的趨勢，即日照市生態效率有增大的趨勢。但是，當前日照市政府仍需出臺一些經濟和環境政策以逐步轉變這種粗放型經濟增長方式。

2、山東省西部地市生態效率分析

由表2可以發現，濟寧市、德州市的生態效率都達到0.9以上，處于較高的水平，而棗莊市和萊蕪市的生態效率僅為0.4左右。棗莊市2002—2008年的規模收益值分別為：1.53、1.53、1.55、1.37、1.08、0.96、1.18，除 2007 年外，其他年份均為遞減狀態。臨沂市2002—2008年的規模收益值分別為：1.02、1、1.08、1.4、1.25、1.16、1.01，即該市從2004年起規模收益一直處于遞減狀態，這對于城市的可持續發展無疑是一個消極的信號。

當DEA＜1時說明投入產出未能達到最優，考察投入要素的冗余狀況能明確生態效率改進的方向。表4列出了2008年生態效率DEA無效的山東省西部城市的投入要素冗余率。2008年投入要素冗余程度較高的有煙塵排放量、萬元GDP能耗、工業廢氣排放量、工業固廢排放量、平均從業人員數，各投入要素的平均冗余率都在30%以上。說明這些污染物的過度排放及能源的過度耗費影響了非生產前沿面的地市實現投入和產出的最優規模。因此，加大對冗余率較高的投入要素的減排降耗力度，能有效提高生態效率，即為這些地區生態效率的改進指明了方向。

表4 2008年山東省西部城市各投入要素冗余率

3、山東省半島城市群生態效率與西部地市生態效率差異性檢驗

表5 Mann-Whitney U檢驗結果

從Mann-Whitney U檢驗結果（表5）來看，東部半島城市群和西部城市的生態效率并沒有顯著性差異。從表2中能夠看出，在東部半島城市群的八個城市中，淄博市和日照市的平均生態效率水平偏低而影響了整個半島城市群的生態效率水平。但是，檢驗結果沒有明顯差異也可以說明，山東省西部城市在生態效率的平均水平上落后于東部城市，但是這種差距并不顯著，這對于提高整個山東省的生態效率水平是有利的。

四、結論

通過運用DEA模型對山東省區域生態效率的評價與分析，可以得出以下結論：第一，2002—2008年山東省各地市的生態效率在整體上變化不大，大部分地市的生態效率呈現出上升的趨勢。說明各地市在經濟快速發展的同時，也注重生態環境的保護。第二，處于東部半島城市群的日照市和淄博市，環境壓力比較大，轉變經濟增長方式是其可持續發展的主要途徑。第三，對于西部城市，從具體影響因素來看，煙塵排放量、萬元GDP能耗、工業廢氣排放量、人員的冗余等是影響其生態效率的主要因素。加強對這些環境影響因素的控制是生態效率的有效改進方向。第四，東部半島城市群與西部城市間的生態效率不存在顯著差異，這有利于山東省從整體上提高生態效率水平。

[1]WBCSD.Eco-efficient Leadership for Improved Economic and Environmental Performance[M].Geneva:WBCSD，1996.

[2]OECD.Eco-efficiency[R].Paris，Organization for Economic Co-operation and Development，1998.

[3]段顯明、宗接亮：基于DEA的中國工業各行業生態效率分析[J].新西部，2009（22）.

[4]劉華波、楊海真、顧國維：基于生態效率建立我國循環經濟評價指標體系的思考[J].四川環境，2006（2）.

[5]張曉華、汪長勇、李瀅.用生態效率和數據包絡分析法計算環境績效[J].安全、健康和環境，2009（12）.

[6]楊斌：2000—2006年中國區域生態效率研究——基于DEA方法的實證研究[J].經濟地理，2009（7）.