新型城鎮化視角下的江蘇省水資源利用效率研究

張鳳澤,宋 敏,鄧益斌

(河海大學商學院,江蘇 南京 211000)

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新型城鎮化視角下的江蘇省水資源利用效率研究

張鳳澤,宋 敏,鄧益斌

(河海大學商學院,江蘇 南京 211000)

隨著新型城鎮化的推進,水資源不足、水環境污染問題日益突出。以江蘇省為例,構建超對數函數模型,運用SFA測算江蘇省水資源利用效率,選取人口城鎮化、社會城鎮化、產業城鎮化指標來表示城鎮化水平,基于 STIRPAT 模型分析江蘇省水資源利用效率與新型城鎮化的關系。結果表明:①三大地區水資源利用效率為蘇中最高,蘇南最低,蘇北居中;②人口城鎮化水平對江蘇水資源利用效率影響最大;③社會城鎮化水平與水資源利用效率呈負相關關系,各區域的產業城鎮化水平對水資源利用效率影響差別較大。

新型城鎮化;水資源利用效率;人口城鎮化;社會城鎮化；產業城鎮化；江蘇省

隨著我國城市化和工業化的推進,水資源、水環境承載力不足的現象日益嚴重。城鎮化過程中,人口城鎮化、社會城鎮化、產業城鎮化越來越明顯,并帶來了不同程度的水資源短缺和水環境污染。為此,中央政府針對性提出“強化水資源節約保護工作”。在水資源總量既定、城鎮化增速加快的形勢下,水資源利用效率成為關鍵問題。

學者們關于水資源利用效率的測度研究大都從多投入-多產出角度采用數據包絡分析(DEA)方法。趙良仕等[1]用DEA測算了中國的省際水資源利用效率,認為水資源利用效率具有空間性及空間溢出效應。趙晨等[2]運用DEA中的CCR模型和BCC模型對江蘇省的水資源利用效率進行了評價,認為江蘇省水資源利用效率整體呈緩慢上升趨勢。夏蓮等[3]從農業產業化背景研究了農戶水資源利用效率。馬海良等[4]從城鎮化進程角度,采取用水效率指標,探討中國城鎮化率與全國用水總量、水資源利用效率與用水結構之間的關系,結果認為城鎮化率的提高使得我國水資源利用效率得到有效改善。錢文婧等[5]也從不同角度研究了水資源利用效率。

通過以上分析可以看出,已有文獻對水資源利用效率的測算大都使用非參數方法,筆者將定義基于水資源投入的謝潑德方向距離函數,構建超對數函數形式,運用SFA來測算江蘇省水資源利用效率,以克服傳統的利用效率中要求所投入各種要素按相同比例縮減,可能會存在短板效應和存在統計噪聲的缺點。同時本文選取人口城鎮化、社會城鎮化、產業城鎮化指標來表示新型城鎮化的程度,很好地擬合了STIRPAT模型的原始含義。

1 模型、指標及數據選取

1.1 水資源利用效率模型與數據

1.1.1 實證模型

首先對某個地區的經濟做出如下假定:如果該經濟的投入要素為勞動(L)、資本(K)、水資源(W),并且生產單一產品(Y),那么其生產技術為T={(L,K,W,Y)|(L,K,W)生產得到Y}。集合T為有界閉集且投入產出滿足強可處置性。

參考Zhou等[6]提出的基于能源投入的謝潑德方向距離函數,筆者定義了如下基于水資源投入的謝潑德方向距離函數:

(1)

由式(1)以及生產技術的強可處置性,可以得到以下兩個性質:(1)DE(L,K,W,Y)≥1;(2)基于水資源投入的方向性距離函數DE(L,K,W,Y)是水資源投入(W)的線性齊次函數。

與傳統相比,這一基于水資源投入的方向性距離函數反映的是在現行技術條件下該地區保持勞動力、資本投入和產出不變時水資源使用的最大可縮減比例,可以反映更真實的水資源利用效率。若1/DE(L,K,W,Y)的值等于1,實際的水資源投入量等于最優投入量,生產中所消耗的水資源是有效的;1/DE(L,K,W,Y)的值越小,表明實際生產越偏離最優水資源投入,水資源投入就越無效。這里定義1/DE(L,K,W,Y)為水資源利用效率WEI,即WEI=1/DE(L,K,W,Y)。

本文參照文獻[7],選擇下列超對數函數:

(2)

(3)

將式(3)帶回式(2)中,得式(4):

(4)

其中,uit=lnDW(Lit,Kit,Wit,Yit)≥0,反映地區i在第t年生產過程中水資源利用的無效率。假設uit服從特定的分布,式(4)就是典型的SFA模型。

運用Frontier 4.1軟件對方程(4)進行估計,可以得到各個地區每年水資源利用效率值。

1.1.2 變量與數據來源

對2004—2014年江蘇省13個地級市水資源利用效率進行測算。投入產出變量如下:

a. 經濟產出(Y),以實際GDP來表示。利用各個地級市的GDP及生產總值指數計算得到GDP平減指數,以1996年的價格作為基期對名義GDP進行縮減得到實際GDP。

b. 水資源投入(W)。用各市的水資源消耗量作為水資源投入,使用供水總量減去居民生活用水量得到具體的水資源投入量。

c. 勞動力投入(L)。各地級市的勞動力投入計算公式如下:

(當年年末單位從業人數+上一年年末單位從業人數)/2

d. 資本存量投入(K)。本文使用“永續盤存法”計算實際資本存量,由于宿遷和淮安在1996年才正式設市,所以本文選擇1996為基年來估計各地區資本存量。基于目前比較認可的結論,選取9.6%作為固定資產折舊率。數據來源于《江蘇統計年鑒》《中國城市統計年鑒》以及江蘇省各地級市統計年鑒。

1.2 IPAT模型構建與指標選取

1.2.1 模型構建

經典IPAT模型:

(5)

式中：I為因變量,可以是環境壓力、能源消耗以及環境影響狀況等變量；P為人口因素；A為富裕程度；T為技術水平。

該模型最早由20世紀70年代美國經濟學家Holdren等[9]提出,當時主要用于研究人類活動對環境變化的影響。Rose等[10]在IPAT模型基礎上提出STIRPAT模型:

I=aPbAcTde

(6)

式中:a為該模型的系數;b、c、d分別為各驅動力指數;e為誤差值。

該模型可以通過對人口、富裕程度和技術水平等因素進行回歸分析,得出各驅動力對環境的影響。

1.2.2 指標選取

選取江蘇省水資源利用效率(I)作為STIRPAT模型的因變量,用人口城鎮化(P)、社會城鎮化(A)、產業城鎮化(T)等變量作為自變量將STIRPAT模型擴展,為了弱化指標數據的異方差性,在擴展模型兩邊取對數,得到的線性回歸模型如下:

(7)

式中:i為地區;t為年份;α0,α1,α2,α3,α4分別為待估參數。

江蘇省水資源利用效率采用下一節實證測算出的結果,人口城鎮化用戶籍人口城鎮化水平來表示,由城鎮人口數除以總人口計算得出;社會城鎮化指標用人均可支配收入表示;產業城鎮化用第二、第三產業占比來表示。數據來源于《江蘇統計年鑒》《中國城市統計年鑒》以及江蘇省各市統計年鑒。

2 實證分析

2.1 效率評價結果

以式(4)為估計方程,利用Frontier4.1軟件對該方程進行回歸,參數估計結果為

ln(1/Wit)=0.513 5+0.526 4lnKit+0.327 0lnLit+

(-0.355 8)lnYit+0.295 1lnKitlnLit+

0.193 2lnKitlnYit+(-0.404 8)lnLitlnYit

(8)

(3.28) (34.92) (1.87) (-1.72) (1.78) (2.37) (-6.48)

(0.823 4) (0.024 6) (0.157 4) (0.174 9) (0.0429) (0.064 5) (0.038 2)

擬合優度檢驗結果為0.999 1,表明該模型擬合度較好;F檢驗值為1 387.34,Prob值為0.000 0,說明函數關系成立;corr(ui,X)=0(assumed),Prob>chi2=0.000 0,表示解釋變量與隨機誤差項之間不存在序列相關關系。此模型通過了各項參數檢驗,可以進行下一步分析。基于Frontier4.1軟件測算的江蘇省水資源利用效率結果如表1。

表1 2004—2014年江蘇省分地區水資源利用效率值

從表1中可以看出,蘇南地區水資源利用效率平均值為0.655,為三大地區中最低,其中南京市歷年平均水資源利用效率最低,為0.473,但其值在逐年平穩上升,與蘇南地區整體水資源利用效率增長趨勢較為接近。蘇州市平均水資源利用效率為最高,達到0.775的水平。無錫市水資源利用效率較高,且其年度波動較小。常州市與鎮江市在較為低下的效率起始水平上逐年穩步增長;蘇中地區平均水資源利用效率最高為0.785,說明相對而言蘇中在已有投入水平下實現了水資源利用效率的最大化,且其水資源利用效率在逐年增加,其中泰州市最高為0.823,揚州市最低為0.737;蘇北地區平均水資源利用效率略低于蘇中地區,整體水平較高,其中鹽城市水資源利用效率最高為0.847,且為13個地級市中最高。連云港效率水平最低,在0.7以下水平,其余都處于0.7～0.8之間,水資源利用效率較高。

從圖1中可以看出,三大地區水資源利用效率為蘇中最高,蘇南最低,蘇北居中,整體效率水平均在逐年提高。其中蘇南地區起點較低,但其增長較快,已逐漸接近其他地區水平,蘇中地區一直穩步增長,蘇北地區2006年水資源利用效率由0.767下降為0.728,下降幅度較大,其余年份基本平穩地增長。

圖1 江蘇省三大區域2004—2014年水資源利用效率變化趨勢

2.2 基于STIRPAT模型的分析

首先，利用Eviews 6.0對江蘇省水資源利用效率、人口城鎮化、社會城鎮化、產業城鎮化進行單位根檢驗(LCC檢驗和Fisher-ADF檢驗)。檢驗結果表明，除社會城鎮化外均存在單位根,因而需要對其一階差分值進行單位根檢驗,結果在5%的顯著性水平下通過了檢驗。其次，進行協整檢驗,表2顯示Panel ADF-Statistic、Group ADF-Statistic和ADF均通過了顯著性檢驗。Hausman檢驗選擇了固定效應,由于樣本期間較短,本文假定相同區域水資源利用效率基本一致,因而選擇不變系數模型建立模型進行估計,結果見表3。

表2 江蘇省2004—2014面板數據協整檢驗結果

表3 江蘇省水資源利用效率與新型城鎮化關系的回歸分析

注:***、**、*分別為1%、5%、10%的顯著性水平,系數下方的括號內為t值。

從表3可以看出,人口城鎮化水平對江蘇水資源利用效率的影響最大。全省、蘇南、蘇中的水資源利用效率與人口城鎮化水平呈U型關系,即水資源利用效率隨人口城鎮化水平的提高表現出先下降再上升的趨勢,蘇北則呈負相關關系且不顯著;社會城鎮化水平與水資源利用效率呈負相關關系,但蘇中和蘇北未通過顯著性檢驗;各區域的產業城鎮化水平對水資源利用效率影響差別較大。全省、蘇南、蘇北的關系為正相關,蘇中則為負相關,蘇南沒有通過顯著性檢驗。根據二、三產業的比重以及江蘇省水資源利用效率結果可以看出,南京、無錫、常州、蘇州產業城鎮化水平高,蘇北由于企業數量少、經濟發展落后,其產業城鎮化水平較低。產業城鎮化在空間的分布不均導致其對江蘇省水資源利用效率影響的差異。

3 結 語

傳統研究運用非參數的DEA方法進行測算,忽略了統計噪聲的影響,筆者定義了基于水資源投入的謝潑德方向距離函數,利用參數法測度了江蘇省2004—2014年的水資源利用效率,并選取新型城鎮化指標,借助STIRPAT模型分析新型城鎮化對江蘇水資源利用效率的影響,得到以下結論:三大地區水資源利用效率為蘇中最高,蘇南最低,蘇北居中,其中蘇南水資源利用效率在快速提高;人口城鎮化水平對江蘇水資源利用效率的影響最大,全省、蘇南、蘇中水資源利用效率與人口城鎮化水平呈U型關系,蘇北地區水資源利用效率與人口城鎮化水平呈負相關關系;社會城鎮化水平與水資源利用效率呈負相關關系,各區域的產業城鎮化水平對水資源利用效率影響差別較大。

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教育部人文社會科學研究規劃基金(15YJA790052)

張鳳澤(1993—),女,山西五臺人,碩士研究生,主要從事金融工程與投資管理研究。E-mail:931048063@qq.com

10.3880/j.issn.1003-9511.2016.05.004

F062. 1

A

1003-9511(2016)05-0014-04

2016-03-02 編輯：陳玉國)