中國生態效率的區域差異及動態演化研究

成金華 孫瓊 郭明晶 徐文赟

摘要采用2000-2011年的統計數據，首先運用超效率DEA模型對中國30個省份的生態效率進行測算，在此基礎上，運用空間自相關分析方法對中國省域生態效率的演化格局進行了實證分析，以此來探尋影響中國生態效率區域差異變化的空間機制。研究表明：我國生態效率平均水平處于0.854-1.050之間，整體呈現波動性變化趨勢。從區域層面看，東部地區、中部地區和西部地區2000-2011年生態效率的平均值依次為1.821，0.559 和0.381，生態效率呈現由沿海向內陸、由東部向中西部遞減的格局，具有明顯的“俱樂部收斂”現象。從省級層面看，生態效率較高的省區集聚于東部經濟發達地區，而生態效率較低的省區則集中于西部經濟欠發達地區；從全局空間自相關來看，2000-2011年中國各省份生態效率的全局Morans I值均顯著為正（指數取值范圍在0.236-0.400之間），表明中國各地區生態效率呈現出正的空間相關性特征，存在較明顯的空間集聚特征，近鄰效應顯著；從局域空間自相關來看，80%左右的省份表現為在地理空間上顯著的空間正相關（H-H集聚和L-L集聚），其中H-H集聚的沿海地區已成為中國生態效率的重要增長極，有著較強的正向輻射效應，有向周圍擴散的趨勢，而位于L-L集聚區的西部、中部地區的大部分省區及東北三省則在空間分布上較穩定。根據實證分析結果，提出政策建議：一是轉變經濟發展方式，鞏固節能減排效果；二是把握區域發展特征，因地制宜促進發展；三是加強區域合作與交流，尋求區域協調發展新渠道。

關鍵詞生態效率；區域差異；超效率DEA；空間自相關分析

中圖分類號F205文獻標識碼A文章編號1002-2104（2014）01-0047-08doi：103969/jissn1002-2104201401008

經過改革開放三十多年的發展，中國已經進入工業化中期階段。當前，中國經濟發展對能源資源的需求持續上升，然而受到思想觀念、管理體制與技術水平等多種因素的制約，高能耗、高污染、高排放的階段性經濟發展模式還未實現轉變。按照經濟持續高速發展的預期，在現有的發展方式下，中國的資源與環境壓力必然會繼續增大。在加快推進生態文明建設，全面實現新型工業化、城鎮化、信息化和農業現代化的背景之下，如何協調經濟發展、資源消耗、環境保護三者之間的關系，以最少的資源消耗、最小的環境損害來贏得最優的經濟產出，實現最高的生態效率，并結合我國廣袤領土中不同地區之間的經濟地理關聯，理解全國和各地區之間生態效率的時空差異與動態演化規律， 是現階段中國經濟實現科學發展的迫切而關鍵的問題之一。

1文獻綜述

生態效率是人類賴以依存的資源環境條件在滿足人類需要并創造社會財富時所發生的投入與產出對應關系。1990年，Schaltegger和Sturn以經濟活動產生的經濟價值與環境污染為基礎，首次在學術界提出“生態效率”的概念[1]。此后，一些研究集中于生態效率概念的界定、分析與拓展之上[2]。1992年，世界可持續發展工商業委員會（WBCSD）首次將生態效率作為一種商業概念加以闡述，即“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”[3]。1998年，經合組織（OECD）擴大了生態效率的概念，將其引入政府、工業企業以及其他組織[4]。此后，生態效率研究逐步拓展到指標體系的構建[5]、評價方法的選擇[6]等方面，其應用范圍也從企業[7]逐步延伸到行業[8]、區域[9]層次。

近年來，國內學者在引入生態效率概念和相關理論的基礎上，越來越多地從區域視角展開生態效率測度與評價的定量研究[10]。現有文獻主要從兩個層面展開：一方面，采用不同的測度方法對生態效率進行評價，如因子分析賦權法 [11] 、數據包絡分析法 [12]、超效率DEA方法 [13] 、三階段DEA方法 [14]等；另一方面，從靜態和動態不同的視角對生態效率區域差異進行分析。靜態評價層面主要基于因子分析法和DEA的評價結果，從空間維度上劃分東、中、西部區域，展開區域間和區域內的生態效率差異性分析[15-19]。動態研究層面則基于超效率DEA測算的結果，將空間和時間兩個維度結合起來，對生態效率變化趨勢進行動態研究[20-22]。

分析上述文獻可見，關于生態效率區域差異的研究靜態分析較多，動態演化的成果則相對較少。現有的動態化研究也均是采用σ收斂系數、Malmquist指數等傳統的數量統計模型，這些模型均是建立在區域空間實體之間是相互獨立的，不存在任何空間關聯的假設前提之下。事實上，生態效率在區域之間存在的擴散（涓滴）和極化（回波）效應，可以縮小或擴大生態效率的區域差異，由此，以往的相關研究在真正反映生態效率區域差異的變化與機制時存在一定的難度。同時，當前研究在計算生態效率的方法上大多采用DEA模型，而該模型得出的結果范圍在0到1之間，這樣就很難再對有效決策單元（效率值為1）進行進一步比較分析。而超效率DEA模型則能夠很好的克服這一弊端。

基于此，本文將采用超效率DEA模型對中國省域生態效率值進行測度，同時采用空間自相關分析法，通過定義空間權重矩陣來克服以往關于生態效率區域差異研究對空間因素忽視的弊端，以此對中國生態效率的區域差異問題進行重新審視，并探討中國各地區生態效率的時空關聯和演變趨勢，以期對今后生態效率在空間上的溢出效應與收斂機制研究奠定基礎。

2研究方法及數據說明

2.1研究方法

2.1.1超效率DEA模型

數據包絡分析（DEA）由 Charnes，Cooper 和Rhodes[23]提出，主要用來評價具有多輸入多輸出的決策單元之間的相對有效性。超效率DEA模型是在DEA模型的基礎上，針對有效決策單元效率值的比較問題提出來的[24]。另外，超效率DEA模型有助于了解連續時間段內決策單元動態效率變化情況和導致效率變化的因素。其表達式為：

式中θ表示決策單元的效率值；x，y分別為輸入和輸出變量；λ表示有效DMU中的組合比例，且∑λ>1、∑λ=1和∑λ<1分別表明規模效益遞減、不變和遞增；S-和S+均為松弛變量，分別為輸入超量和輸出虧量。當θ<1時，如果S-≠0和S+≠0中至少有一個滿足，則表明決策單元非有效，需要改進。當θ≥1時，且S-=0和S+=0同時滿足，說明該決策單元的投入產出水平達到效率最佳。

2.1.2空間自相關性分析

空間自相關是檢驗某一要素的屬性值是否顯著地與其相鄰空間點上的屬性值相關聯的重要指標，分為全局空間自相關和局域空間自相關。在度量空間自相關程度方面，Morans I指數是最常用的統計指標。

（1）

全局空間相關性用來分析研究對象在全局空間內表現出的分布特征，一般通過全局Morans I指數來衡量區域總體的空間關聯和空間差異程度。計算方法如下：

式中：I為全局Moran指數，xi、xj分別為區域i、 j中的觀察值，x為各區域的平均值；Wij是單元i和j的空間關系測度（相鄰為1，不相鄰為0）。Morans I的取值范圍為[-1，1]，大于0表示空間正相關，小于0表示空間負相關，等于0表示空間不相關。同時，用標準化統計量Z來檢驗空間自相關的顯著性水平：

Z=I-E（I）VAR（I）

（2）局域空間自相關。

基于空間聯系的局部指標（Local Indicators of Spatial Association，LISA）是Morans I指數的局部形式，它用來檢驗局部地區的集聚、離散效應，以全面反映區域經濟空間差異的變化趨勢，揭示局部直至每個空間單元同其相鄰單元之間的空間自相關程度。其表達式為：

其中S=∑Nj=1，j≠iX2j/（N-1）-X2。Ii的顯著性可以采用Bonferroni標準加以判斷。正的Ii值表示該區域單元周圍相似值（高-高或低-低）的空間集聚，負的Ii值表示該區域單元周圍非相似值（高-低或低-高）的空間集聚。

通過局部Morans I測算，可以得到Moran散點圖和地區聚集圖。Moran散點圖常被用來反映某一區域與周邊地區之間的擴散或極化作用是否顯著存在[25]。其中，橫軸對應變量x的所有觀測值，縱軸對應空間滯后向量（Wx）的所有取值。

2.2研究指標和數據選取

生態效率的本質是以最少的資源投入和最小的環境代價獲得最大的經濟價值，這與DEA 方法對投入與產出指標的要求相符。本文以2000-2011年間中國30個省、直轄市、自治區的資源消耗和環境污染等為投入要素，以各省GDP作為產出要素來進行生態效率分析，具體構成指標見表1。

所有指標數據來源于相關各年《中國統計年鑒》、《各地區統計年鑒》、《中國環境統計年鑒》以及《中國能源統計年鑒》，考慮到數據的一致性和可獲得性，西藏以及臺灣、香港、澳門不包括在研究之內。

3實證結果分析

3.1區域生態效率的測算

根據EMS1.3軟件可以計算得到中國30個省區2000-2011年的生態效率超效率值，如表2所示。

注：限于篇幅，結合中國區域經濟發展的階段特征，表2只列出了2000年、2004年、2007年和2011年的評價結果。鑒于2000年中國“九五”計劃勝利完成、西部大開發進入實施階段，2004年中國踐諾WTO，對外資新開放金融、信息產業、教育等9大領域，2007年“十七大”召開，2011年是實施“十二五”規劃的開局之年，下文空間自相關分析將基于這4個時間節點進行典型分析。

低污染、高效益”的集約型經濟增長方式轉變已取得了一定的成果。從變動趨勢看，東部地區整個趨勢線呈現“M”型特征，2005年和2009年的生態效率值分別為兩個波峰值，2008年的生態效率為波谷值，其中2003-2011年的生態效率年平均變化幅度較大，為11.6%。2005年之前，東部地區一直處于上升趨勢，且在2004年出現明顯的提高，增幅達到19.1%，而中部和西部地區一直處于小幅下降趨勢。2005年之后東部地區呈現出波動性下降趨勢，其中2005-2008期間年均下降幅度達到9.0%，中部和西部地區則相反，呈現小幅上升趨勢，且在2011年出現了明顯的增長，增幅分別為35.6%、21.8%和61.6%。

從省級層面看，天津、江蘇、上海、北京、廣東、浙江、山東及海南為代表的東部經濟發達地區在上述12年間生態效率一直處于全國前十列。2000-2011年北京和天津的GDP全國排名處于中下等水平，但其生態效率值卻排名靠前，究其原因，當前北京已經完成了從工業為主導的現代產業體系向現代服務業為主導的新型現代產業體系的轉型，能耗大幅下降，節能減排全國領先，天津則調整優化產業結構，制造業趨向高端化，現代服務業大發展。由此可知，轉變經濟發展方式，促進產業結構優化升級對生態效率的提高非常關鍵。另外值得注意的是，東部的河北生態效率均值只有0.564，處于中等水平，這與其毗鄰北京有一定的關聯。中部地區以煤炭產業為核心的資源型大省山西的生態效率值最低，處于全國后7位，由于資源的豐富，在產業發展過程中忽略技術的發展，從而造成資源的利用效率低下，也對生態效率產生不利影響。而西部經濟欠發達的寧夏、廣西、貴州和甘肅在12年間生態效率排名靠后，這說明西部地區因經濟發展相對落后，在趕超動機下仍以為粗放型經濟增長方式為主。

綜上，中國各地區的生態效率呈現由沿海向內陸、由東部向中西部遞減的格局，區域生態效率差異呈現邊緣化特征和“俱樂部趨同”現象并存。東部地區的天津、江蘇、上海、北京、廣東歷年生態效率都是最高的，而西部地區的貴州、云南、廣西、甘肅、青海、寧夏是最低的。同時，各地區生態效率的空間分布表現出一定的空間集聚的特征，東部生態高的省份呈現出一定的集聚，西部地區生態效率低的省區也是連片分布。因此有必要利用空間相關性的分析方法對中國生態效率的區域空間差異時空格局演化規律進行探討。

3.2區域生態效率差異的空間分析

3.2.1全局空間自相關測度

引入rook一階鄰接權重矩陣，本文運用GeoDa1.4.1軟件對2000-2011年中國各省份生態效率的全局Morans I指數進行計算，并對其顯著性進行了檢驗，所得結果反映在表3中。可以看出，各年份中的Morans I值均顯著為正（指數取值范圍在0.236-0.400之間），且通過了p值小于0.01的顯著性水平的Z統計檢驗，這表明中國生態效率均存在著顯著的全局空間集聚效應。進一步觀察還可以發現，隨著時間的演進其集聚程度呈波動變化態勢，說明中國生態效率水平相似的地區在空間上呈現出不斷變化的集聚現象。

3.2.2局域空間自相關測度

本文對2000-2011年中國各省份生態效率的局域Morans I指數進行了計算。從計算結果可以看出，河北、福建、廣東和黑龍江等省份局域自相關系數均小于零，據此判斷其生態效率水平內部差異性和外部差異性顯著。從自相關系數在0-0.2的地區來看，其數量由2000年的7個增加至2011年的13個，在最初的內蒙古、吉林和遼寧，中部的河南、湖北、湖南等省份上，拓展了浙江、山東、陜西等，這些地區表現為自身生態效率水平較高，內部差異較小，與外部的差異較大。與此同時，天津、北京、上海和江蘇等東部經濟發達的省份的自相關系數遠大于0.2，相應的局域Morans I值自2004年后逐年增加，2007年北京、天津的局域Morans I指數更是高達2.37和2.40，這說明東部高水平生態效率地區不僅對周邊省區能夠產生積極輻射效應，且輻射帶動能力也在增強。此外，甘肅、青海、寧夏、新疆、云南、貴州等少數西部地區的自相關系數也大于0.2，這些地區自身生態效率水平較為穩定，內部差異性和外部差異性均較小。從整體上看，中國生態效率在空間分布上呈現非均衡性，同時也反映出中國各區域生態效率水平的高低與其地理位置、資源稟賦、經濟發展水平和區域間經濟聯系密切相關。

3.2.3局域空間自相關聚類

選擇2000年、2004年、2007年和2011年4個典型年份，繪制中國區域生態效率的局域Morans I散點圖，可以直觀地描繪各個地區局部空間相關性的類型及其空間分布。在Moran散點圖中，地理單元被劃分為四個象限：第I象限為高高聚集區，表明本地區生態效率值高且鄰接地區也高，在空間關聯中體現出擴散效應；第II象限為低高聚集區，表明本地區生態效率值低鄰接高，在空間關聯中屬于過渡區；第III象限為低低聚集區，表明本區和相鄰空間的生態效率均低，屬于低速增長區；第IV象限為高低聚集區，表明本地區生態效率值高鄰接低，在空間關聯中體現出極化效應。

由此，可以把中國30個省（市、區）劃分為4種類型，分別是高高集聚區（H-H）、高低集聚區（H-L）、低高集聚區（L-H）和低低集聚區（L-L），如表4所示。結果顯示，大多數省份表現為在地理空間上顯著的正的空間自相關性（H-H和L-L），4個時期中國30個省域中分別有80.0%，86.7%，80.0%，80.0%的區域顯示正向空間關聯，其空間集聚的顯著性表現為先不斷擴大后維持穩定的態勢，說明中國區域生態效率存在較顯著的空間溢出效應。同時，L-H集聚區在空間上有明顯的擴展，H-L集聚區則略有減縮。

（1）高高集聚區（H-H）。

H-H集聚區主要集中在東部沿海地區，其中北京、天津、上海、浙江和江蘇5個省份一直排在H-H集聚區的前5名，它們分布于東部的京津地區和長三角地區。該類地區在較高的經濟發展水平、產業結構層級、外資利用水平、技術先進水平、人口素質水平、環境管理標準水平、能源資源環境效率水平等綜合作用下，生態效率水平得以不斷提升，對周邊的正向帶動作用也較大，輻射效應較強，易于表現出擴散效應。相反，福建則發生了由H-H到L-H的躍遷，近年來福建的經濟得到了快速的發展，但其經濟發展帶來的資源消耗和環境代價也較大，所以生態效率水平并不高，需要在今后的發展中，進一步優化產業結構，處理好經濟發展與生態環境建設的關系。

（2）高低集聚區（H-L）。

H-L集聚區主要包括廣東和黑龍江，海南則同時跨了H-H和H-L兩個集聚區，易受外界因素影響發生空間位移。廣東長期位于H-L集聚區，作為中國沿海開放的先驅省份和工業大省，其經濟社會發展取得了巨大的成就，但由于缺乏區域合作機制和分工合理的產業鏈布局，并未對鄰接低值省區形成有力的輻射帶動，甚至可能產生極化作用。黑龍江自國家提出振興東北老工業基地戰略后，重點發展重工業和基礎設施建設等耗能產業，致使其生態效率水平逐年下降，發生了由H-L到L-L的躍遷。

（3）低高集聚區（L-H）。

L-H集聚區主要分布在東部和中部地區的少數省份中，且在空間上表現出較明顯的擴展，2000-2004年主要分布在河北和安徽，到2007-2011年逐漸分布到東部的河北、福建和中部的安徽、江西及河南。此類型區鄰近生態效率高的北京、天津、上海、江蘇、浙江、山東等省市，具有有利的“被擴散”的區位優勢，因此，此類型的生態效率上升的速度較快，且提升空間較大。

（4）低低集聚區（L-L）。

中國西部、中部地區的大部分省區及東北三省主要位于L-L集聚區，數量基本沒有發生變化，但占到全國省份總數的50%以上。自然資源豐富的內蒙古、山西、陜西等省份，盡管經濟發展處于全國前列，但高能耗、高污染的生產方式對其生產效率產生了極其不利的影響，亟須推動經濟增長方式由粗放型向集約型的轉變。近年來，江西、安徽、湖南、湖北以及山西等省份的生態效率都有不同程度的排名上升，體現了其在調整產業結構、轉變經濟發展方式，促進生態文明建設等方面的進步，同時還可以形成一個地處內陸的新增長極，不斷縮小和東部地區的差距。而西部地區的甘肅、青海、寧夏、新疆、云南、貴州等地區，由于地理位置偏內陸，資源獲取缺乏優越性，產業結構層次低下、素質效益較低，基本以傳統的資源型產業為主，雖然在電力、煤炭、石油等特色產業上有所發展，但技術水平相對落后，資源利用效率低下，從而一直表現出較低的生態效率。

圖1主要描述了中國區域生態效率水平四分位圖概況，反映了2000-2011年間中國區域生態效率的空間演變格局。這從總體上揭示了中國區域生態效率在空間分布上“東高西低”的非均衡性，即生態效率水平較高的省份主要集中在東部沿海地帶，生態效率水平較低的省份主要集中在西南和西北地區。

4結論與政策建議

基于2000-2011年中國30個省份面板數據，運用超

效率DEA模型計算出中國省域生態效率并對結果進行分析，其次利用空間自相關方法對中國各省區生態效率的空間格局演化進行了系統闡述，并探討了各省區生態效率的集聚效應和輻射效應。研究結果表明：第一，中國生態效率水平區域差異明顯，東中西部三大經濟帶生態效率呈遞減趨勢，表現出明顯的“俱樂部現象”；第二，中國生態效率具有較明顯的聚集特征，近鄰效應顯著，具有相近生態效率狀態的地區相互影響；第三，中國區域生態效率存在顯著的空間溢出效應，極化效應在逐漸減弱，空間差

異呈現不斷縮小態勢。基于全文的研究，本文提出如下政

策建議：

第一，轉變經濟發展方式，鞏固節能減排效果。轉變經濟發展方式，使中國經濟發展實現由高物耗、高能耗、高污染向低消耗、低排放和高產出的模式轉變，是加快提高生態效率的基本要求。經過幾年的努力，中國的節能減排已顯示了一定的成效，但是，要進一步提高全國范圍的生態效率，必須進一步按照生態文明建設的要求，出臺更加嚴格有效的資源環境管理政策，引導全國不同地區，通過深化制度改革、調整產業結構、加快科技進步、完善資源環境稅制等方式，有效調控能源、土地和水資源利用的結構和規模，提供單位資源的經濟產出，并加強對廢水、廢氣和固體廢棄物排放的約束和監管，鞏固節能減排的成果，實現經濟發展、資源節約和環境保護的融合與統一。

第二，把握區域發展特征，因地制宜促進發展。生態效率較高的集聚區，需要在政府引導下，充分利用現有的經濟技術優勢，構建省域間的生態經濟合作聯盟，堅持以產品為紐帶、以市場為導向，促進相鄰省份之間產學研的有效合作，完善適合這些地區生態文明需要的整體技術經濟創新體系；就生態效率水平較低的中西部地區而言，應該從利益協調、援助扶持及空間組織等方面挖掘資源集約利用、生態環境管理創新方面的潛力，加大資金與政策支持力度，引導和鼓勵這些區域抓住承接產業轉移的契機，引進先進技術及設備、構建有利于資源節約、環境友好的生產體系，促進節能技術的推廣利用，使生產消費活動向高效清潔方向發展。

第三，加強區域合作與交流，尋求區域協調發展新渠道。不同省域之間可以根據既定的經濟地域關聯、資源稟賦與經濟社會發展特點，尋求開展促進省域之間資源節約、環境保護、生態建設、社會服務與管理等領域的合作方案，并不斷建立和完善合作框架內的體制機制。一方面，要通過完善要素市場的流通機制，引導生態效率較高的東部地區，實現資金、技術、人才、信息等要素向生態效率相對較低的中西部進行合理的流動、轉移和擴散，發揮好中心城市和重要經濟區域對中西部鄰接省區形成輻射帶動的作用，以加速西部地區生態效率提升的步伐。另一方面，中西部地區應在承接產業轉移的過程中發揮積極性、主動性和創造性，認真實施地區主體功能區劃，有效借鑒生態效率較高區域的經濟社會發展與資源環境管理經驗，并利用對口援助、合作幫扶等形式，科學甄別和選擇有利于循環經濟和清潔生產的重大產業項目，創造后發優勢，發展戰略性新興產業、先進制造業和現代服務業，為生態效率的提高提供良好的外在條件。

（編輯：李琪）

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