江蘇省水資源可持續利用問題研究

岳金桂, 游海霞

(河海大學商學院,江蘇 南京　211100)

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江蘇省水資源可持續利用問題研究

岳金桂, 游海霞

(河海大學商學院,江蘇 南京211100)

摘要：水環境保護和水資源循環利用問題已日益成為江蘇省經濟增長過程中亟待解決的任務,其核心是提高水資源利用效率。基于2000—2010年江蘇省13個市的統計數據,利用數據包絡分析方法研究江蘇省13個市水資源利用相對效率的時間序列發展情況,利用Malmquist指數法對江蘇省水資源全要素生產率進行橫向縱向分析,并重點分析了2001年、2005年和2010年江蘇省水資源全要素生產率的變化趨勢,同時借助空間相關性分析中的Moran指數研究了江蘇省13個市水資源效率在空間上的區域特征。結果表明:2000—2010年江蘇省水資源利用相對效率呈倒U形發展趨勢,11年來全要素生產率整體呈衰退趨勢,13個市水資源利用效率差異明顯。對此,江蘇省各市應根據實際情況采取不同的措施,促進節水型社會的建設。

關鍵詞：水資源利用;利用相對效率;全要素生產率;空間相關性;江蘇省

水資源是人類長期生存、生活和生產活動中所需要的不可替代的寶貴資源。隨著我國工業化進程的加快,經濟發展對水資源的需求日益增長,同時由于管理的落后,水資源的浪費和污染問題日益凸顯,中國面臨的水資源問題亟待解決。從經濟學角度科學地計算水資源利用效率,是促進水資源可持續發展的前提,對建設實踐中發現問題并尋找提高水資源利用效率的途徑和方法具有重要作用。

衡量水資源利用效率,最常見的是單要素指標評價體系,國內外不少學者對農業水資源利用效率進行了研究[1-5],并提出農業水資源的提高依賴于對農業生態環境的保護及農業產業結構的改變;少量學者通過對中國工業用水效率的研究[6-7]發現,經濟發展水平造成了中國水資源利用效率的區域差異。但是國內鮮有學者對低耗水的第三產業進行水資源利用效率的研究。另一方面,水資源與其他要素共同作用于產出,因此通過多要素的研究能夠全面評價水資源的利用效率。目前大量學者致力于研究國家級別水資源利用效率[8-12]。國內對水資源利用效率的研究并不充分,大多停留在省級級別,而忽視了對更詳細區域進行針對性的研究。

江蘇省是我國經濟大省, 2011年人均可用水資源量僅為9 025 m3,是嚴重缺水省份。因此,研究江蘇省水資源利用效率問題,有利于實現江蘇省經濟發展與水資源利用的絕對脫鉤,促進水資源的可持續發展。由于自然條件、經濟發展水平、產業結構、技術水平、管理方式等的差異,江蘇省的水資源利用效率存在區域差異,本文基于2000—2010年江蘇省13個市的統計數據,從水資源利用相對效率和水資源的全要素生產率兩個方面描述了水資源的時空分布情況,研究了13個市在水資源利用效率方面的空間相關性,并分析了13個市水資源利用效率的區域特征,找出江蘇省水資源利用效率差異的原因,為促進水資源的合理配置,實現經濟的穩步增長提供參考。

1研究方法

1.1數據包絡分析方法

1978年,運籌學家Charnes和Cooper提出數據包絡分析,即DEA(Data Envelopment Analysis),是根據同類型的決策單元(DMU)的多項投入和多項產出,借助線性規劃的內容,計算出各DMU相對效率的非參數研究方法[13-14]。本文重點研究的是投入要素,因此采用基于規模報酬不變 (CCR)的投入導向型DEA模型。

設有n個DMU,每個DMU有m項投入(輸入),s項產出(輸出),每個DMU的效率評價指數θ應滿足:

(1)

式中:λ為權重;xj為第j個地區的投入集向量,xj=(x1j,x2j,…,xmj)T;yj為第j個地區的產出集向量。yj=(yj1,yj2,…,yjs)T;xmj表示第j個單元的第m項投入;yjs表示第j個單元的第s項產出。

由此算出每個決策單元的相對效率,比較各DMU的相對效率大小,從而探究其資源利用程度。若θ=1,表示該DMU為DEA有效性,即消耗最少、產出最大,對資源實現充分利用。

1.2Malmquist生產率指數

1952年Malmquist提出Malmquist指數法,結合Fisher的最優化處理,得出綜合生產率指數,即為t期和t+1期Malmquist指數的幾何平均數[15],其體現的是生產率指數的變化情況。Malmquist指數由技術變動指數和技術效率指數共同構成。

基于DEA的Malmquist指數法如下

(2)

可作如下變換:

techch×pech×sech

式中:

C為規模報酬不變;v表示規模報酬可變;D為距離函數;Dct(xt,yt)表示第t期規模報酬不變時的距離函數;Dvt(xt,yt)表示第t期規模報酬可變時的距離函數;techch為技術變動指數;pech為純技術效率變化;sech為規模效率變化,其中技術效率指數effch為pech與sech的乘積,三者共同影響Malmquist指數。若M>1,則表示從t期到t+1期生產率水平提高,techch>1則表示技術進步,pech>1表示技術和管理水平改善,sech>1表示規模效益增加。

1.3全域空間自相關分析

空間自相關是指不同空間位置上的要素在同一變量上的相關程度,反應研究對象空間集聚的整體和局部結構特征,通常使用Moran指數[16]來衡量,可以用公式表示為

(3)

本文采用GEODA計算Moran指數來衡量空間自相關性,生成LISA聚類圖可直觀反映相鄰區域的空間聚集性。

1.4指標選取與數據來源

本文采取江蘇省13個市2000—2010年的數據作為樣本,在進行水資源利用相對效率和水資源全要素生產率時,由于DEA模型的客觀要求和數據的可獲得性,結合孫才志等[17]水資源利用效率的評價指標,采用的產出數據為各市實際GDP,投入數據為供水量、資本存量和就業人數。

為使數據具有可比性,輸出采用平減指數以2010年為基年計算得出的GDP,各市實際GDP數據來源于2000—2010《江蘇省統計年鑒》。為了更直觀地凸顯實際水資源投入對GDP的影響,采用各市供水量為輸入要素,供水量為地表水源供水量與地下水源供水量之和,供水量數據來源于《江蘇省水資源公報》。資本存量基于永續盤存法計算得出,參考張軍等[18]的研究,按2000年價格核算的2000年江蘇省資本存量為15 642億元。從業人數采用就業人數為輸入要素,就業人數為上年末與本年末從業人員的算數平均數,從業人數數據來源于2000—2010《江蘇省統計年鑒》。

2結果分析

2.1江蘇省水資源利用效率的時間進程分析

以時間序列為基礎,從水資源利用相對效率(TE)和水資源利用效率的全要素生產率及其分解兩個方面,縱向研究2000—2010年江蘇省水資源利用效率變化趨勢的影響因素,橫向分析江蘇省13個市2000—2010年水資源利用效率的差異并探究這種差異產生的原因。

表1　2000—2010年江蘇省水資源利用相對效率

2.1.1水資源利用相對效率分析

利用DEAP2.1,在公式(1)的條件下,計算出江蘇省13個市2000—2010年的水資源利用相對效率。

a. 水資源利用相對效率縱向分析。表1反映了2000—2010年江蘇省13個市的水資源利用相對效率。從縱向時間進程上分析,平均水資源利用相對效率成倒U型發展趨勢。自2000年0.787開始上升,到2005年上升到最高0.859,2006年開始出現了轉折點,并逐年下降。2006年江蘇響應“十一五”規劃實現經濟快速增長,卻遭遇干旱,且我國經濟增長與資源消耗存在相對脫鉤的關系,經濟發展對水資源壓力巨大,造成2007年太湖藍藻污染事件,從而降低了水資源利用相對效率。另一方面,2008—2010年全球性金融危機的爆發,資本要素市場發生動蕩,國家為了穩定經濟,增加基礎設施投資,造成資源配置的暫時扭曲,導致水資源利用相對效率大幅下降。

b. 水資源利用相對效率橫向分析。結合圖1,橫向考察江蘇省13個市水資源利用相對效率, 2000—2010年蘇州、無錫、揚州平均水資源利用相對效率均在0.95以上,且蘇州和無錫大多數年份均為DEA有效,即水資源配置最優。常州、泰州、鹽城平均水資源利用相對效率介于0.8～0.95之間,相對較高,南京、鎮江、徐州、宿遷平均水資源利用相對效率在0.7～0.8之間,相對較低。南通、宿遷、連云港水資源利用平均效率在0.5～0.7之間,屬于江蘇省水資源利用相對效率最低的城市。這說明江蘇省內區域間水資源利用相對效率區域差異明顯,仍有較大的提升空間。

圖1　2000—2010年江蘇省水資源利用相對效率分布區域差異

從區域經濟角度進行分析,蘇南地區,無錫、蘇州兩大經濟發達城市水資源利用相對效率自2002年以來均為DEA有效,即水資源配置達到最優狀態;而南京水資源效率相對較低,可能是由于南京水資源投入替代了資本、勞動等要素,致使水資源利用相對效率降低;常州、鎮江仍處在經濟增長階段,基礎設施建設投入較大,對水資源的配置不合理,導致水資源利用相對效率低;蘇中地區,泰州、揚州水資源利用相對效率一直維持在0.95左右,與水資源充足,且經濟發展穩定,對水資源依賴性小等有關。南通經濟發展以重工業為主,對水環境造成壓力,導致水資源利用相對效率低下;蘇北地區,經濟相對落后,且鹽城、宿遷、連云港、淮安經濟發展中農業占較大比重,農業水資源利用屬于低效率、粗放型結構,而徐州以煤礦等重工業為主,水資源污染嚴重,這是導致水資源利用相對效率的低下的重要原因。

2.1.2水資源利用全要素生產率分析

基于Malmquist生產率指數將全要素生產率進行分解,計算江蘇省2000—2010年13個市技術變動指數、技術效率指數和全要素生產率,見表2。

表2　2000—2010年江蘇省水資源利用全要素生產率及其分解

a. 全要素生產率指數及其分解的縱向分析。從全要素生產率指數(TFP)變化來看,2000—2010年平均TFP是小于1的,這說明這11年水資源的整體利用效率是衰退的。其中2002—2005年均出現了增長,由于“十五”期間,國家擴大內需,同時2002年頒布與實施了《中華人民共和國水法》,江蘇省作為經濟大省和用水大省,積極響應國家號召,引進技術和人才,經濟增長的同時注重水資源的節約和可循環利用,從而這五年水資源利用效率呈現上升趨勢。2006—2010年呈現波動式上升趨勢,主要是因為金融危機的影響。

從技術效率變動指數來看,2000—2010年的水資源利用平均技術效率變動指數為1.001,說明這11年技術效率變動呈增長趨勢,而純技術效率為0.999,呈衰退趨勢,規模效率為1.002,呈現上升趨勢,因此規模效率是技術效率變動指數上升的主要原因,說明江蘇省應提高水資源與其他投入要素的匹配程度,調整產業結構,進口高耗水產品,以提高水資源利用技術效率。

從技術變動指數來看,2000—2010年的水資源利用平均技術變動指數為0.994,這也成為TFP衰退的主要原因,因此江蘇省應加大節水技術和人才等的引進和培養,以推動技術進步,從而提高水資源利用效率。

b. 全要素生產率指數及其分解的橫向分析。表3表示2001、2005、2010江蘇省各市的TFP,從表中可以看出,只有淮安出現持續性下降,2001年淮安發展相對落后,水資源豐富,對水資源的開發利用不大,出現TFP最高,從“十五”規劃以來以水資源的高投入為前提大力發展經濟,資源配置不合理導致其水資源利用效率持續下降;南京和無錫的TFP出現持續上升,表明這兩市在經濟發展的同時,有能力進行技術創新,生產設備創新,使水資源利用效率不斷增長;蘇州、鎮江、常州、南通出現波動上升趨勢,其中蘇州一直處于較平穩上升態勢,這與其區域經濟發展、交通便利、地理環境優越、已形成規模效應有關;而徐州、連云港、鹽城、揚州、泰州、宿遷波動下降,是由于農業用水方式得不到改善,水資源浪費較為嚴重。

表3　2001年、2005年、2010年江蘇省各市水資源利用全要素生產率

表4是2010年各市的水資源利用全要素生產率及其分解,13個市平均TFP僅為0.970,除無錫、南京和蘇州外,均呈衰退趨勢,即大多數城市2010年水資源利用效率低于2009年。究其原因,無錫、南京、蘇州技術效率指數和技術變動指數均大于1,表明這3個城市資源配置較為合理,產業結構優化,形成了規模效益,對水資源經營和管理水平逐漸成熟,有效地提高了純技術效率,節水技術、水資源治理和人才的引進卓有成效,共同實現了水資源利用效率的上升。

2.2水資源利用的空間相關分析

以相對效率為橫坐標,全要素生產率為縱坐標,描繪水資源利用相對效率和全要素生產率的二元空間自相關Moran散點圖,經統計檢驗Moran’sI=0.315,z=2.559 5,p<0.05,具有統計學意義,即研究區域的空間自相關性顯著,且Moran指數為正,說明江蘇省各市水資源利用相對效率和全要素生產率表現為正的空間自相關。

表4　2010年江蘇省各市水資源利用全要素

如圖2所示,13個觀測區域分別位于四個象限,第一象限是蘇州、揚州、常州、無錫、泰州,代表了高高集聚(H-H)的正自相關關系;第二象限是鎮江,代表低高集聚(L-H)的負自相關關系,是非典型的局部區域;第三象限是南通、宿遷、徐州、淮安、連云港,代表低低集聚(L-L)的正自相關關系;第四象限是南京、鹽城,代表高低集聚(H-L)的負自相關關系,是非典型的局部區域。由于資源配置方式、技術和管理水平以及人才引進等諸多因素的影響,江蘇省13個市表現出明顯的區域差異,而空間上相互集聚的區域基本都是經濟實力相當的區域。

圖2　2010年水資源利用相對效率與全要素生產率的二元空間自相關Moran指數散點圖

圖3　2010年水資源利用相對效率與全要素生產率的LISA聚類圖

水資源利用相對效率與全要素生產率的分布特征可以更形象地從圖3看出,水資源利用相對效率和全要素生產率都較低的區域有徐州、連云港、宿遷、淮安,這4個市對應的技術效率指數和技術變動指數都較低,說明二者均是水資源利用相對效率和全要素生產率的影響因素,技術效率指數較低,說明其城鎮化水平低,管理水平低,水資源利用方式多為粗放型,技術變動指數低,說明其節水技術低下,人才引進不夠。

3結語

2000—2010年,水資源利用相對效率受到金融危機和水環境破壞的影響,呈現倒“U”形發展趨勢。全要素生產率指數受技術落后、規模效應和硬件條件的限制,對技術變化指數和技術效率指數的依賴均明顯。因此江蘇省在經濟高速發展的前提下,應優化經濟增長方式,適當調整產業結構,加大人才引進,注重節水措施的開發,實現水資源的合理配置,提高水資源利用效率,促進水資源可持續發展。

從空間整體來看,江蘇省水資源利用效率存在明顯的區域差異,經濟發達地區的水資源利用效率相對較高,經濟欠發達地區的水資源利用效率相對較低。因此應根據各市的具體情況,因水制宜,發揮水資源利用效率相對較高地區的區域優勢,加強區域間合作,靠技術進步推動水資源利用效率的增加同時,調整產業結構,積極發展低耗水的第三產業。對于高耗水的農業、工業產業,應注重節水技術的使用,科學利用水資源,加強水資源政府監管,重視水資源的循環利用,促進水資源管理流程再造,從而提高水資源利用效率,促進水資源可持續發展。

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基金項目：人文社科重點發展領域科研專項(2015B09914)

作者簡介：岳金桂(1965—),男,湖南邵陽人,副教授,博士,主要從事技術和水利經濟研究。E-mail: jgyu@hhu.edu.cn 通信作者：游海霞(1990—),女,江蘇泰州人,碩士研究生,主要從事技術經濟及管理研究。E-mail:jstzjyhai@163.com

DOI：10.3880/j.issn.1003-9511.2016.03.010

中圖分類號：F407.9

文獻標識碼：A

文章編號：1003-9511(2016)03-0041-05

(收稿日期：2015-10-14編輯：陳玉國)