我國產業生態經濟系統生態—經濟相互作用關系的空間特征及演化規律研究

王文平，周甜甜

（東南大學經濟管理學院，江蘇南京210096）

一、引 言

改革開放以來，我國經濟保持三十年迅猛增長，但是粗放型的發展方式也造成了嚴重的資源枯竭和環境污染問題。《中國環境經濟核算報告（2004-2010）》指出，我國每年因經濟發展所帶來的環境污染代價呈現逐年升高的趨勢。在保持經濟快速增長的同時，如何協調好經濟發展與產業生態化之間的關系，成為我國經濟發展面臨的主要問題之一。

Grossman和Krueger首次系統地研究了人均收入水平與環境狀況之間的關系，Panayotou在此基礎上最早提出經濟發展與環境質量之間存在倒“U”型曲線，并從規模效應、技術效應和結構效應解釋該曲線存在的可能性［1］。Magnus對瑞典1870-1997年分時段檢驗二氧化碳排放與GDP增長的關系，并指出技術創新對不同時間段的環境庫茲涅茨（EKC）曲線具有不同程度的影響［2］。很多國外學者在此基礎上選取不同地區和不同的經濟環境指標進行實證研究，探索經濟增長與環境質量直接的關系［3-5］。Jalil等利用時間序列模型研究發現中國能源消耗與經濟增長存在倒“U”型關系［6］。Holtz-Eakin和Selden選取130個國家進行研究，結果發現經濟增長與環境污染存在直線型關系［7］。Onafowora和Owoye指出巴西、中國、埃及、墨西哥、尼日利亞和南非六國的經濟增長與二氧化碳排放呈現N型曲線軌跡，并且N型曲線轉折點高于六國人均GDP［8］。Jill L等研究發現，經濟增長與生態足跡之間不存在倒“U”型曲線［9］。Kijima等研究發現污染物是隨時間變化的倒“U”型曲線，卻與經濟增長無關［10］。但有一些學者對EKC的存在性提出質疑，Stern和Cleveland指出，EKC理論的假設前提是農業和服務業是和工業相比是低能耗產業，而服務業在長期的運行過程中均需要大量的的能源消耗、資源投入和綜合材料，其未必是低能耗的［11］。Bimonte從多方面質疑環境庫茲涅茨曲線理論，認為環境質量是公共物品，環境指標的提高并不意味著環境質量的改善［12］。

國內對環境庫茲涅茨曲線研究起步較晚，主要集中在選取不同的指標對不同地區、不同行業的生態—經濟關系是否符合EKC假說、拐點存在性等進行實證研究。現有研究中的經濟增長指標主要為GDP或人均GDP，環境質量指標主要包括總量指標和強度指標，如SO2排放量、COD排放總量和碳排放強度等［13-16］。蘇為華和張崇輝指出，人均GDP不能代表經濟發展水平，故提出采用城鄉混合基尼系數來調整人均GDP，從而探討經濟發展與環境之間的關系［17］。韓玉軍根據工業化水平和收入水平兩個維度將165個國家分成4組，研究發現“高工業—高收入”組二氧化碳庫茲涅茨曲線呈現出倒“U”關系，而“高工業—低收入”組則呈現線性關系［18］；張紅鳳指出嚴格系統的環境規制政策可以改變EKC的形狀和拐點，在一個相對較低的環境污染水平越過“倒U”型曲線的拐點并取得環境規制績效［19］。林伯強和蔣竺均對中國二氧化碳排放和拐點進行預測，并借助MLDI和STIRPA模型分析人均二氧化碳排放的主要影響因素為能源強度，產業結構和能源消費結構［13］。

綜上所述，國內外學者大多數在探對不同類型污染指標如：SO2排放量、COD排放量等與GDP或人均GDP間的關系，對在不同經濟發展階段，區域綜合生態化水平與經濟發展水平間的關系如何？隨著經濟水平的提高有什么演化規律？在不同經濟發展階段，影響生態化水平與經濟發展水平間相互關系的關鍵因素是什么等問題，尚缺乏深入研究。而對這些問題的探索，有利于針對處于經濟發展不同階段的東中西部地區實際，制定有效的產業生態協調發展政策。基于上述分析，本文試圖通過構建綜合評價指標體系對產業生態經濟系統中產業經濟發展與產業生態化水平進行績效評價研究，然后對生態—經濟相互作用關系進行研究，提取典型關系模式，即對應不同類型的擴展EKC曲線，最后借助多元Logit模型對不同類型擴展EKC曲線形成的關鍵影響因素進行識別，從而為改善經濟發展與生態的關系提供更有效的決策支持。

二、省域產業生態經濟系統生態—經濟相互作用關系的空間特征研究

我國各省資源稟賦存在地域差異，生態環境退化成本、資源環境承載力、經濟發展水平在東部、中部和西部存在不平衡?，F有研究中選取單一的經濟或者生態指標不能全面反映經濟發展水平或者生態化水平，因此，在合理評價產業生態發展水平和產業經濟發展水平的基礎上，探討省域產業生態經濟系統生態—經濟相互作用關系的空間分布特征是十分必要的。

1.我國省域生態—經濟發展水平評價

根據產業生態經濟思想，本文將產業生態經濟系統定義為以產業為主體，產業活動在資源消耗、污染物排放最小化的原則下實現經濟效益最大化，使物質流、能量流、價值流在產業活動中實現閉路循環。因此，產業生態經濟系統綜合發展水平包括產業經濟發展和產業生態化兩個維度。

產業經濟發展不僅包括經濟總量、經濟增長情況，還包括經濟發展質量和內在經濟結構，故從經濟增長、經濟發展質量、產業結構三個方面構建產業經濟發展綜合評價指標體系。其中，經濟發展質量主要用產業經濟活動帶來的勞動就業數量來衡量。

表1 產業生態經濟系統發展水平績效評價指標體系

利用OECD和UNEP于1994年提出用來評價環境質量的PSR理論框架，提出產業生態化水平評價指標體系，包括產業發展過程中的“壓力—狀態—響應”三個方面。其中，壓力P包括資源消耗造成的資源壓力、污染物排放導致的環境壓力，狀態S主要用工業生態化水平來表示，響應R是為了改善現有的壓力和狀態而采取的產業環境政策。具體省域產業生態經濟系統評價指標體系如表1所示。

利用時序全局主成分分析方法分別提取產業生態經濟系統經濟發展水平和產業生態化水平的主成分，然后利用主成分的貢獻率作為權重，主成分加權和作為發展水平。時序全局主成分分析方法和主成分分析法的相比，優勢在于可以同時兼顧面板數據的截面特征和時序特征，從而使不同省域不同年份的計算結果均具有可比性。

設定主成分選取標準為累計貢獻率達到95%，產業經濟發展需選取四個主成分，分別為勞動力投入主成分、經濟結構主成分、經濟產出主成分和經濟增長主成分。從圖1中可以看出，2007年經濟發展水平出現下滑，2011年開始回升，但2007-2010年間保持平穩發展，說明金融危機對產業經濟發展水平有一定程度的影響。借助方差來研究相同年份的30省產業經濟發展水平的波動狀況，研究發現，2006年30省產業經濟發展水平波動最小，2010年波動最大，方差分別為0.0013和0.0286。

圖1 省域產業經濟發展水平變動趨勢圖

圖2 省域產業生態化水平變動趨勢圖

同理，利用時序全局主成分分析方法對省域產業生態化水平進行績效評價，得到產業生態化水平變動趨勢圖，如圖2所示。2005—2011年各省產業生態化水平和變動趨勢相似，說明產業生態化水平和產業經濟相比，前者受金融危機的影響較小。東部和中部的產業生態化水平普遍高于西部地區，但東部地區中海南省的產業生態化水平也較低，原因在于海南省三次產業的單位產值能耗均高于全國平均水平，仍然為高能耗、高污染的粗放型發展方式。西部地區中的內蒙古、甘肅、青海、寧夏、新疆五省沿襲傳統的農業耕種方式和高污染、高排放的工業發展模式，導致自然生態遭到破壞，其生態化水平較低。

2.省域生態—經濟相互作用關系的空間分布

利用EKC理論對省域生態—經濟相互作用關系進行研究，從而探索其空間分布特征。利用上文綜合評價結果，選取自變量為產業經濟發展水平，因變量為產業生態化水平，生態—經濟相互作用關系稱為擴展EKC。因此，擴展EKC模型可以表示為：Eco=β0+β1IE+β2IE2+β3IE3+β5Z+ε，其中IE為產業經濟發展水平，Eco為產業生態化水平，ε為誤差項，Z其它影響因素。以往研究中最高次數為3，在本文中最高次數設為4，同時，其他影響因素在計算中通常忽略不計，故可以得到簡化的擴展EKC模型為：Eco=β0+β1IE+β2IE2+β3IE3+β4IE4+ε。

借助Matlab對30?。ㄊ校?005—2011年產業經濟發展水平和產業生態化水平的面板數據進行面板多項式擬合，擬合采用多項式次數依次遞增的方法，選擇通過顯著性檢驗并且擬合優度最好的擬合方式。其中，面板多項式擬合優度最好的為山西省，R2達到0.9441并且通過1%顯著性檢驗；除貴州、陜西、青海、寧夏和新疆五省外，其余25省均通過顯著性檢驗。根據β0～β4的取值不同，可以將生態—經濟相互作用關系模式分為六種，分別為U型、倒U型、N型、倒N、M型和W型，具體見表2。河北、山西、江蘇、河南、湖北、廣東處于擴展EKC曲線的下降階段，說明隨著經濟綜合發展水平的提高，產業生態化水平并未好轉，反而有惡化趨勢。六種典型擴展EKC模式下分別選取山東、上海、黑龍江、安徽、內蒙古和海南繪制相應的擴展EKC曲線，具體如圖3所示。

表2 產業生態經濟系統生態—經濟相互作用關系（擴展EKC）

圖3 典型省份的擴展EKC曲線示意圖

三、省域產業生態經濟系統生態—經濟相互作用關系的演化規律

不同省域之間經濟發展水平存在差異，試圖找到省域在不同經濟發展階段，生態化水平與經濟發展水平相互作用關系的演化規律，從而為制定合理的產業政策提供重要的決策支持。根據產業經濟發展水平對30省進行聚類分析，根據聚類結果，可以將30省分為四大類，對應經濟發展水平的四個階段，即高水平、中高水平、中低水平和低水平四個階段，其中，北京和上海處于高水平發展階段，天津、廣東、山東、江蘇和浙江五省處于中高水平發展階段，河南、云南、甘肅和青海四省處于低水平發展階段，其余省份處于中低水平發展階段。處于高水平發展階段的北京和上海擴展EKC曲線為倒U型，中高水平發展階段的五省擴展EKC為U型，中低水平發展階段省份的擴展EKC為N型和倒N型，低水平發展階段的擴展EKC主要為M型。因此，產業經濟發展水平從低到高發展時，擴展EKC從M型向N型和倒N型，然后向U型，最后向倒U型動態演化。

四、省域生態—經濟相互作用關系的關鍵影響因素分析

現有關于EKC曲線形成的影響因素研究中，并沒有將不同類型的EKC進行區別分析，而是簡單的將經濟增長或者單一污染物排放作為因變量進行回歸分析或者分解分析，但是多元離散選擇模型可以識別不同類型擴展EKC曲線形成的關鍵影響因素。借鑒現有研究成果的基礎上，試圖從產業結構、能源消費結構、自主研發能力、環保政策、經濟發展、國際貿易、外商投資等方面來分析在經濟不同發展階段擴展EKC曲線的關鍵影響因素。其中，產業結構不單純用三次產業占比來表示，而是采用低能耗產業產值占GDP的比重和重工業企業產值占工業總產值之比來表示，分別記為IS和HI，兩者可以更全面的表征低能耗產業結構和工業產業結構現狀；能源消費結構用煤炭消費占總能源消費的比重來表示，記為ECS；用研發投入占企業投入資本的比重（RD）和工業企業發明專利數量（UP）來表示企業自主研發能力；經濟發展用人均GDP（p）來表示；環保政策用工業污染治理投資額（PCI）來表示；用外貿依存度（出口額/GDP，記為DFT）和FDI來表示對外開放水平。

發明專利數量與外貿依存度、FDI的相關系數分別為0.8046和0.7370，而外貿依存度與FDI的相關系數為0.6434，故刪除發明專利數量消除線性共線性。剩余八個影響因素兩兩之間的Pearson相關系數均沒有超過0.7的高度相關門檻。本文采用多元Logit模型考察不同類型擴展EKC曲線的關鍵影響因素，多元離散選項回歸模型如下：

令logitPi/Pi0=gi（x），i=1，2，…6，x=（IS，HI，ECS，RD，PCI，p，FDI，DFT）。當給定x的取值時，可以計算屬于類i的概率Pi，當i≠i0，可以得到各地區根據各變量的取值可以計算其形成不同類型擴展EKC曲線的概率，從而為地區經濟與生態化關系的變化趨勢提供參考。利用stata7軟件對多元離散選擇模型的參數進行估計，具體結果見表3。

從表3計算結果可以看出，經濟發展處于高水平發展階段與中高水平發展階段相比，倒U型擴展EKC形成的關鍵影響因素為能源消費結構、人均GDP、外商投資和外貿依賴度；經濟發展處于中低水平發展階段與中高水平發展階段相比，N型擴展EKC曲線形成的關鍵影響因素為能源消費結構、環保政策和人均GDP，倒N型擴展EKC曲線形成的關鍵影響因素為重工業占比、能源消費結構和外商投資；經濟發展處于低水平發展階段與中高水平發展階段相比，M型擴展EKC形成的關鍵影響因素為產業結構、能源消費結構和環保投入。

表3 擴展EKC的多元logit模型參數估計結果

考慮經濟發展水平從低水平發展階段向中低水平發展階段、中低水平發展階段向中高水平發展階段、中國水平發展階段向高水平發展階段轉變時，生態—經濟相互作用關系演化的關鍵影響因素。利用公式)即可求出表示i類與j類相比的logit。若滿足logitPi j＞0，即對應Pi＞Pj，表示i類概率大于j類，若優勢比對數越大，表明相等變化量對概率的影響越大。利用該理論即可得經濟發展水平從低到高提升時，不同類型擴展EKC之間演化的關鍵影響因素。經濟發展水平從低水平發發展階段向中低水平發展階段轉變時，生態—經濟相互作用關系演化的關鍵影響因素為產業結構、能源消費結構和人均GDP；經濟發展水平從中低水平發展階段向中高水平發展階段轉變時，生態—經濟相互作用關系演化的關鍵影響因素為產業結構、研發投入和人均GDP；經濟發展水平從中高水平發展階段向高水平發展階段轉變時，生態—經濟相互作用關系演化的關鍵影響因素為產業結構、人均GDP和外貿依賴度。

五、結論及政策建議

本文基于PSR模型和時序主成分分析方法對30省份2005-2011年產業經濟發展水平和產業生態化水平進行綜合評價，然后對經濟發展與產業生態化發展水平進行面板數據回歸，得到經濟發展不同階段下的生態—經濟相互作用關系的空間特征及演化規律，最后對經濟發展不同階段生態—經濟相互作用的關鍵影響因素進行分析，研究結果表明：

首先，經濟發展水平與生態化水平的空間特征存在差異，其中，東部和中部省份產業生態化水平明顯優于西部。2005—2011年間產業經濟發展水平的波動大于產業生態化水平，主要原因在于國內生產總值增長率持續走低和失業人口的增加導致經濟下滑。

其次，我國省域產業生態經濟系統生態—經濟相互作用關系呈現U型、倒U型、N型、倒N型、M型和W型等不同的空間特征。河北、山西、江蘇、河南、湖北和廣東六省處于擴展EKC曲線的下降階段，急需進行產業轉型。經濟發展階段可以分為高水平、中高水平、中低水平和低水平四個階段。高水平和中高水平發展階段的省份主要位于東部，中低水平和低水平發展階段的省份主要位于中部和西部地區。隨著經濟發展水平的提高，擴展EKC有從M型向N型和倒N型，然后向U型，最后向倒U型轉變的動態演化規律。

最后，在經濟不同發展階段，決定生態—經濟相互作用關系的關鍵影響因素不同。高水平發展階段，決定生態—經濟相互作用關系的關鍵影響因素為能源消費結構、人均GDP、外商投資和外貿依賴度，中低水平發展階段關鍵影響因素為能源消費結構、環保政策和人均GDP，而低水平發展階段的關鍵因素為產業結構、能源消費結構和環保投入。在經濟的不同發展階段，能源消費結構對生態—經相互作用關系均有顯著性影響。而我國現在依然是以煤炭為主的能源消費結構，因此，轉變能源發展方式迫在眉睫。在這個過程中，不僅要開發新能源，也要提高清潔能源在終端消費的比重，積極實現能源的節約、高效、清潔消費，支撐經濟社會實現可持續發展。

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