基于投入產出模型的湖北省貿易生態利益分析

■ 汪凌志 博士生（1、湖北理工學院經濟與管理學院 湖北黃石435003 2、華中科技大學經濟學院 武漢 430074）

引言

由加拿大生態經濟學家Rees（1992）提出，并由Wackernagel and Rees（1996）等進一步改進完善的生態足跡方法（ecological footprint EF），是學術界近20年以來定量評價可持續發展程度的重大進展。該方法將人類經濟活動所占用的自然資源劃分為耕地、草地、林地、水域、建筑用地、化石能源用地六種用地類型，以土地面積為單位進行測度。其中前五類用地反映商品生產實際占用的地表面積，稱為生物資源足跡；化石能源用地反映吸收能源消費所產生廢棄物排放所占用面積，稱之為能源足跡。EF綜合考慮了人類經濟活動的兩大類生態服務需求，具有概念新穎、形象直觀、可操作性強的諸多優勢，自問世以來，迅速得到廣泛應用。

目前EF的測算主要有兩種方法，一是Wackernagel and Rees（1996）提出的傳統計算模型，主要思路是通過引入產量因子和均衡因子，將商品量折算成單位面積具有同等生態生產力的土地面積，再加總求和，該模型計算簡單，易于接受，但只能測算最終商品的EF值，難以反映EF同經濟部門的內在聯系，而且在研究對象及產量因子選擇上缺乏統一標準；二是投入產出法，由Bicknell et al（1998）首次引入EF測算，該方法通過將各部門所直接占用的自然資源導入投入產出模型，利用投入產出表中所反映的部門之間的經濟數量關系，測算最終需求的EF值。投入產出法不僅能夠反映經濟系統中直接占用與間接占用的自然資源，并且能夠克服傳統計算模型忽略服務商品的局限，但同時也會受到投入產出表數據更新較慢的局限。

國內現有采用投入產出法測算貿易EF的研究主要有：曹淑艷、謝高地（2007）引入土地利用差異轉換系數改進了投入產出模型，核算了中國1997年三大產業的貿易EF值；邱東、席瑋（2008）討論了投入產出生態占用模型與傳統生態占用模型的區別，并利用中國2002年的投入產出數據估算了進出口貿易在土地占用和能源占用中的影響；賴力、黃賢金等（2006）基于投入產出技術，對2002年江蘇省國內外貿易EF進行了估算，結論顯示江蘇省貿易方式總體屬于生態逆差型。這些研究主要存在兩方面缺陷：一是大多從國家層面展開，基于省際層面的研究較少，而且主要集中于分析單一年份三大產業的貿易EF值，難以反映貿易EF的變化特征，研究相對粗略；二是主要停留在貿易EF的測算層面，而缺乏對其影響因素的深入分析。基于此，本文采用投入產出法測算并分析了湖北省2002、2007年的分部門貿易EF值及其變化特征，并通過結構分解法（SDA）量化分析該階段貿易EF主要影響因素的貢獻程度，以此揭示湖北省貿易生態利益，為構建湖北省可持續貿易發展體系提供指導。

研究方法與數據

（一）測算貿易EF的投入產出模型

投入產出技術的核心公式可以寫為：

式（1）反映了最終需求與總產出之間的關系，其中X表示總產出列向量，F表示最終需求列向量，A表示直接消耗系數矩陣。

式（2）中，U表示EF凈輸出列向量，反映貿易生態利益，若U大于零，意味著輸出的生態資源大于輸入的生態資源，貿易不利于湖北省生態資源保護；若U小于零，意味著輸入的生態資源大于輸出的生態資源，貿易有利于湖北省生態資源保護；E、M、Q分別表示輸出、輸入及凈輸出列向量，T表示里昂惕夫逆矩陣，定義為投入產出結構。需要強調的是，式（2）隱含一個重要假設，所有輸入品均按照湖北省的技術條件進行生產，即資源強度與直接消耗系數均相同，這種處理將輸入品所造成的生態資源流入理解為通過輸入所節約的生態資源，更加適合于評價貿易對單個地區的生態資源所產生的影響，具有一定的合理性。

（二）凈輸出EF的結構分解

結構分解技術的基本思想是通過將經濟系統中某因變量的變動分解為與之相關的各獨立自變量變動的和，以測度其中某一自變量變動對因變量變動貢獻的大小，目前在投入產出分析領域中應用非常廣泛。根據上述模型，可以將凈輸出EF（Q）分解為資源強度（R）、投入產出結構（T）及凈輸出規模（Q）三個獨立因素。

由于分解形式的不確定，在實際應用中，結構分解分析主要采用兩極分解法與加權平均法。兩級分解取首尾兩個因素開始分解所得到的影響結果的平均值作為各因素變化的影響結果，應用于變量較多的情形。而加權平均法則是各個因素所決定的分解方程中每個因素的變動對因變量影響的平均值來衡量該因素變動的最終影響，在變量較少的情況下更為實用，且結果更加精確，因此本文采用加權平均法進行結構分解，分解形式如下（李景華，2004）：

表1 2002-2007年湖北省各類用地凈輸出 單位：萬公頃

表2 2002-2007年湖北省分部門貿易EF凈輸出 單位：萬公頃

（三）數據來源與處理

湖北省2002、2007年投入產出表分別來自國家統計局公布的《2002年中國地區投入產出表》及《2007年中國地區投入產出表》，其中凈輸出＝省內調出＋出口－省外調進－進口，即本文研究涵蓋了國內貿易與國際貿易。土地利用數據來自各年份《中國統計年鑒》與《湖北省統計年鑒》，其中林地由園地與林業用地構成，水域以水產養殖面積表示。將耕地、林地、草地、水域劃歸為農林牧漁業，將建設用地分解為工礦用地、交通運輸用地、水利設施用地及其他服務業用地，以保證土地分類統計數據與生物資源足跡分類及投入產出表的部門劃分相匹配，根據上述處理，測算生物資源足跡采取5部門劃分。能源足跡以吸收能源消費所產生CO2占用的林地面積表示，能源消費數據來自各年份《中國能源統計年鑒》中的“湖北省能源平衡表”，取煤炭、石油、天然氣三種主要能源，將三類能源的實物消耗量分別乘以其平均低位發熱量（原煤：20908千焦/千克，石油：41816千焦/千克，天然氣：38931千焦/立方米）轉化為能源消耗釋放的熱量，進而通過Wackernagel et al（1999）提供的能地轉換系數（煤炭類55，石油類71，天然氣93，單位GJ/hm2）轉化為土地面積，根據能源平衡表提供的部門數據，測算能源足跡采取6部門劃分。所有數據在代入模型之前均通過各類用地的均衡因子（耕地2.17，林地1.36，草地0.48，水域0.36，建設用地2.17，化石能源用地1.36）統一為單位面積具有同等生產力的土地面積，以保證各類用地的可比性與可加性。

實證結果分析

（一）凈輸出EF分析

從各類用地凈輸出來看（見表1），2002-2007年，EF凈輸出總值從367.3萬公頃下降至41.55萬公頃，反映該階段湖北省總體處于生態資源流失狀態，但流失狀況已有較大改善。其中生物資源足跡與能源足跡凈輸出分別從243.47萬公頃、123.83萬公頃降至7.48萬公頃、34.07萬公頃。生物資源足跡中，除建設用地凈輸出有小幅增長外，其他四種用地均從凈輸出轉變為凈輸入，以耕地與林地的變化更為顯著，反映出湖北省農業生產用地以耕地與林地為主的結構特征。生物資源足跡凈輸出的下降幅度明顯超過能源足跡，導致EF凈輸出結構發生顯著變化，意味著湖北省生態資源流失特征正逐步從生物資源足跡拉動型轉變為能源足跡拉動型，能源消費的迅猛增長對生態資源所造成的負面影響不斷加劇。

從分部門貿易EF來看（見表2），2002-2007年，在生物資源足跡中，農林牧漁業從凈輸出轉變為凈輸入，自225.1萬公頃降至-15.9萬公頃，在絕對數量與下降幅度上都處于主導地位，反映農林牧漁業貿易產生了生態資源凈流入，有利于湖北省生態環境的改善；電力、熱力、燃氣及水的生產和供應業、交通運輸及郵政倉儲業、其他服務業的凈輸出均表現為小幅上升，加劇了生態資源流失，從整體來看，除農林牧漁業外的其他部門由于所占用土地資源相對較少，對生態資源凈輸出的影響并不顯著。在能源足跡中，集中了主要高能耗部門的工礦業變化最為劇烈，自2002年的95.5萬公頃降至2007年的-62.9萬公頃，降幅達到1.7倍，對生態資源流失的抑制效應最強；與之鮮明對比的是，交通運輸及郵政倉儲業中，能源足跡凈輸出則從8.9萬公頃大幅攀升至84.2萬公頃，增長近10倍，反映出此階段該部門貿易所產生的生態資源流失最為嚴重，同時批發零售及住宿餐飲業、其他服務業的能源足跡凈輸出也出現了小幅上升。從兩類用地EF凈輸出的比較來看，以農林牧漁業和工礦業為主的貨物貿易改善了湖北省的生態環境，而服務貿易正成為造成生態資源凈流出的首要原因。

（二）凈輸出EF變化的結構分解

生物資源足跡凈輸出與能源足跡凈輸出變化的結構分解顯示（見表3、表4）：2002-2007年資源強度（包括土地與能源）導致兩類用地凈輸出分別減少59.20萬公頃和7.75萬公頃，貢獻率分別為25%和9%，土地強度相對于能源強度的抑制效應更為顯著；投入產出結構效應對兩類用地凈輸出表現出相反的影響，分別為3.69萬公頃與-9.59萬公頃，其貢獻率分別為-2%與11%，相比較而言對后者的影響更為顯著，而且綜合來看仍然有利于生態環境的改善。這兩種因素累積減少EF凈輸出72.85萬公頃，反映了資源強度與投入產出結構的變化對湖北省生態資源的改善產生了積極影響，意味著湖北省在改善資源利用效率與產業結構調整方面取得了一定成效。凈輸出規模的變化分別導致兩類用地凈輸出減少180.47萬公頃、73.43萬公頃，貢獻率達到76%與81%，合計減少EF凈輸出253.9萬公頃，在數量上和影響程度上均遠超過前兩種因素的影響，是影響生態資源流動的主要因素，對生態環境的改善起到了決定性作用。

分部門來看，2002-2007年，在生物資源足跡中，五大產業的土地強度效應分別為-43.54萬、0.47萬、-11.39萬、-1.35萬、-3.39萬公頃，除工礦業外，其他部門土地強度的提升均減少了生態資源的凈輸出。從數量上看，農林牧漁業最為顯著，從貢獻程度看，電力、熱力、燃氣及水的生產和供應業與其他服務業分別達到-237%和-672%，反映了這兩個部門的土地強度效應在不斷強化；投入產出結構在農林牧漁業、交通運輸及倉儲郵政業、其他服務業中表現為負效應，但整體來看影響程度有限；凈輸出規模效應在農林牧漁業中達到-201.09萬公頃，減少了生態資源輸出，反映農業貿易對生態資源流入的巨大拉動作用，而在電力、熱力、燃氣及水的生產和供應業、交通運輸及倉儲郵政業、其他服務業中增加了生態資源輸出。在能源足跡中，能源強度正效應體現在農林牧漁業與交通運輸及倉儲郵政業中，分別減少生態資源凈輸出2.69萬公頃、10.05萬公頃；除農林牧漁業外，投入產出結構效應在其他部門均為負值，有利于生態環境改善，其中在工礦業中達到-6.85萬公頃，表現更為顯著，這說明湖北省技術水平與產業結構具有低碳化的發展趨勢；凈輸出規模正效應體現在農林牧漁業、工礦業、建筑業和其他服務業中，其中在工礦業中達到-152.49萬公頃，遠超過其他部門；負效應則主要體現在交通運輸及倉儲郵政業，達到88.39萬公頃，貢獻率為117%。

表3 2002-2007年湖北省生物資源足跡凈輸出變化結構分解

表4 2002-2007年湖北省能源足跡凈輸出變化結構分解

結論及建議

本文基于湖北省2002、2007年投入產出表考察了湖北省貿易活動所導致的生態資源流動，得到以下結論：2002-2007年，湖北省貿易特征表現為生態逆差，但生態逆差的程度已有較大改善。通過結構分解發現，產生這一現象產生的主要原因在于在該階段湖北省商品和服務的貿易凈輸出規模出現了明顯下降，同時資源強度與投入產出結構對生態資源凈輸出也表現為抑制作用，但影響程度有限。基于此，本文提出如下建議：

第一，優化產業結構，大力發展“綠色產業”。作為中部地區的老工業基地，湖北省擁有比較好的工業基礎，但如機械、冶金、化工、建材和輕紡工業等占據優勢的出口行業基本都是高耗能產業，是湖北省環境污染主要來源，因此應通過產業轉型帶動貿易結構優化，引導內外資向高端制造業、高新技術產業、現代服務業、新能源和節能環保等資源節約型與環境友好型產業轉移。加快推進武漢城市圈“兩型社會”建設，著力構建鄂西生態文化旅游圈。與此同時，要充分利用現有資源優勢，通過必要的政策扶持，大力發展“綠色產業”，促進具有特色的綠色技術項目產業化，擴大綠色農產品的深加工與出口，有效緩解貿易增長與資源環境惡化之間的矛盾。

第二，改善資源利用效率，提升技術水平。湖北省農產品資源豐富，但農業生產結構仍以種植業為主，農業發展無論在土地資源集約化程度還是技術含量上，均停留在較低水平，土地利用與結構不夠協調。而在傳統工業中，能源消費結構不合理，能源利用效率低下也表現地較為突出。因此，發揮農業科技優勢，組織開發具有推廣意義的資源節約和替代技術，加速技術成果轉化，提升農業科技對農業增長的支撐作用，同時要積極挖掘能耗水平高、污染嚴重的重點工業企業在新技術、新工藝、新裝備等方面的需求，努力尋求與省外發達地區與發達國家在相關領域的合作，通過引進國外先進的清潔技術和裝備，推進生產環節的資源節約，實現環保節能改造，逐步實現產業的高端化發展。

第三，加大生態資源保護，提升林業生態價值。生態資源保護不僅是實現湖北省“生態立省”戰略的重要舉措，也是實現地區經濟社會可持續發展的必然要求。因此首先要通過加強生態保護立法，努力探索適合本省的生態補償機制，通過法律和制度安排實現生態功能在不同經濟主體間的公平性，保障生態功能的投資者得到合理回報。其次要多渠道地爭取國家政策和資金扶持，擴大與國際社會及國內其他省份在環境治理與生態資源保護等領域的交流合作，科學統籌，合理規劃，逐步構建資源環境治理保護的多省聯動機制。最后要通過加大土地整治力度，健全耕地考核激勵機制，加強農田保護基礎設施建設，劃定自然生態保護區等多種手段強化土地利用管理，提升土地質量，尤其要充分利用本省林業資源豐富的優勢，進一步加大依法治林的工作力度，提升森林管理水平，重視森林固碳技術的研究，提升森林固碳能力。

1.Rees，W.Ecological footprint and appropriated carrying capacity：what urban economics leaves out [J].Environment and Urbanisation，1992，4（2）

2.Wackernagel，M.，Rees，W.Our Ecological Footprint Reducing Human Impact on the Earth [M].New Society publishers，1996

3.Bicknell，K.B.，Ball，R.J.，Cullen，R.，et al.New methodology for the ecological footprint with an application to the New Zealand economy [J].Ecological economics，1998，（27）

4.曹淑艷，謝高地.基于投入產出分析的中國生態足跡模型[J].生態學報，2007，27

5.邱東，席瑋.投入產出生態占用模型及在中國的應用[J].財經問題研究，2008，8

6.賴力，黃賢金，劉偉良等.基于投入產出技術的區域生態足跡調整分析：以 2002年江蘇省經濟為例[J].生態學報，2006，26（4）

7.Wackernagel，M.，Onisto，L.，Bello，P.，et al.National natural capital accounting with the ecological footprint concept[J].Ecological economics，1999（29）

8.李景華.SDA模型的加權平均分解法及在中國第三產業經濟發展分析中的應用[J].系統工程，2004，22（9）