湖南省生態效率研究

(中南林業科技大學 湖南 長沙 410000)

一、引言

生態效率既表示經濟增長與環境壓力的關系，也反映了經濟效率與環境效益之間的和諧程度。強調以較小的環境影響即較少的資源能源投入和較低的污染排放量，創造較高質量的產品和服務。傳統的工業發展模式促進了中國經濟的快速發展，但也帶來了資源消耗和環境污染等嚴重生態問題，成為我國實現社會和諧進步和循環經濟發展的障礙。生態效率的提出與實踐，將有效地促進產業結構轉型，緩解經濟發展與環境保護的矛盾，達到經濟的綠色發展。目前國內對生態效率的研究有了一定的基礎，但實踐應用還有待進一步的推廣。

生態效率最早是由兩位德國學者Schaltegger和Sturm[1]在1990年提出的，兩位學者將生態效率定義為“經濟增加值與環境影響的比值”。隨著日后研究生態效率的學者的增多，生態效率的含義也日漸豐富起來，但本質上都是強調經濟效益與環境效益的統一，所以許多論文在評價生態效率時，都借鑒“經濟增加值/環境影響”這個公式。一般地，將區域GDP作為經濟增加值，環境影響則分為環境污染(廢水排放、廢氣排放、固體排放)和資源消耗(能源消耗、土地消耗、水資源消耗、人力消耗)，以此來分析某區域或某行業在自身發展過程中，是否對環境造成不良影響。

由于生態效率具有定量分析的優勢，是評價一個研究對象投入產出效益的量化工具，目前國內學者多用生態效率來評價區域的循環經濟、可持續發展的狀況以及能值分析，或對行業及工業園進行生態效率評價；國外已經將生態效率的研究拓展到全球變暖、生物多樣性、食物安全等全球性的生態問題領域。可見，國內對生態效率的研究還有很長一段路要走，目前國內學者結合中國自身情況，在推進生態效率的研究與發展方面，做出了許多突出貢獻，如：工園區企業生態效率評價；開展農業生態效率研究的必要性和意義；北京[2]、深圳[3]、吉林[4]、寧夏[5]、甘肅[6]、江蘇[7]、江西[8]、廣東[9]、廈門[10]、銅陵[11]、黑龍江[12]等省市的生態效率評價方法已經建立。由此可見，國內對生態效率的研究正處于蓬勃發展的階段，并且生態效率也在眾多方面發揮其重要作用，如果能將這些研究成果與政策有所結合，同時向大眾進行宣傳，人與自然和諧發展的平衡將指日可待。

關于生態效率的核算方法，國內學者采用DEA數據包絡分析法較多，也有采用賦值法，單一比值法的，這些方法有各自的優缺點，需要根據不同的研究對象來進行選取。DEA數據包絡分析法主要用于測算效率，可以對投入產出進行有效評價，其優點在于可以對無法轉化以及難以確定權重的指標進行分析，不需要統一指標單位，將測量過程有所簡化，保證了原始信息的完整，能夠避免人為確定權重的主觀影響。而賦值法在對變量指標進行賦值時，難免會有研究者自身的主觀性，使得同一個研究方向的不同研究對象之間缺乏可比性。單一比值法比較直觀，但在選取變量指標時可能會忽略一些無法直接數量化的影響因素，從而降低了結果的準確性。有鑒于此，本文嘗試著將DEA方法運用到生態效率的研究中，利用DEA相對效率代替傳統的比值，并以湖南省宏觀經濟層面作為研究視角，深入考察與分析2004到2014年以來湖南省經濟高速發展與環境壓力之間的分離關系。

二、研究方法與模型的建立

數據包絡分析(DEA)是由運籌學家Charnes和Cooper等以相對效率概念為基礎發展起來的一種效率評價方法。DEA方法以決策單元(Decision Making Unit，DMU)的投入、產出指標的權重系數為優化變量，借助于數學規劃將決策單元投影到DEA前沿面上，通過比較決策單元偏離DEA前沿面的程度來對決策單元的相對有效性做出綜合評價，并可獲得許多反映決策單元的管理信息。假設將對n個地區的生態效率進行評價，每個地區(DMU)都有m種投入變量和s種產出變量，Xij表示第j個地區的第i種投入的總量，Yrj表示第j個地區的第r種產出的總量。這樣，第j個地區的投入可表示為Xj=(x1j，x2j，……xmj)T，產出可表示為Yj=(y1j，y2j，……ysj)T。令V為投入向量X的權系數向量U為產出向量Y的權系數向量，以第j個地區的效率評價為目標函數，以全部單元的效率指數為約束，得到最優化C2R模型：

(1)

利用Charnes-Cooper變換，將上述非線性變換為與模型(1)等價的線性規劃模型(2)：

(2)

令θ*，λ*，S-*，S+*為給定問題的最優解，則利用DEA判斷區域生態效率的法則為：①當θ*=1且S-*=S+*=0時，則稱第j個地區的生態效率為DEA有效，即它在原投入的基礎上所獲得的產出已經達到最優；②當θ*=1且S-*≠0或S+*≠0時，則稱第j個地區的生態效率為DEA弱有效，即對于原投入可以減少S-*而保持原產出不變，或在投入不變的情況下可以將產出提高S+*；③當θ*<1時，則稱第j個地區的生態效率為DEA無效，即對于原投入可以按θ比例減少而保持原產出不變。

三、研究指標及數據選取

生態效率的基本思想是在最大化價值的同時，最小化資源消耗與環境污染，意味著以最少的資源投入和最少的環境代價(損失)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一致。在具體的DEA應用中，一般將收益型的指標視為產出指標體系，此類指標的特點是指標值越大越好；將成本型指標作為投入指標體系來處理，此類指標的特點是越小越好。因此，本文將資源消耗與環境污染等作為投入指標，而將經濟價值作為產出指標，同時，在兼顧樣本數據的可比性、可得性及科學性的基礎上構建了區域生態效率評價的指標體系。

(一)投入指標

選取的投入指標分為環境污染和資源消耗兩大類。其中，環境污染包括廢水排放、廢氣排放和固廢排放三類，具體選擇了廢水、化學需氧量、SO2、煙塵、工業固體廢物等主要污染物的排放總量作為環境投入指標；資源消耗則包括能源消耗、水資源消耗和土地消耗三類，具體選擇了能源消費總量、用水總量、建設用地面積作為資源投入指標。

(二)產出指標

生態效率的產出指標主要反映經濟體所提供產品或服務的經濟價值，因此在研究區域宏觀經濟主體的生態效率時，選擇了各地區的經濟發展總量即地區生產總值(GDP)作為效率評價的產出指標。

(三)數據說明

本研究投入產出指標數據均來源于相關各年的《中國統計年鑒》、《中國環境年鑒》、《中國環境統計年鑒》、《湖南省統計年鑒》，并經計算整理組成2004—2014年湖南省11年的時間序列數據。

四、實證結果分析

運用DEAP2.1軟件，將表1投入產出指標的相關數據帶入求解，經過計算分析得到2004—2014年湖南省的生態效率評價結果(表1)。

結果發現，2004—2014年，湖南省生態效率呈上升趨勢，這與2005年以來湖南省大力加強兩型社會建設是直接相關的。近年來，以長沙為龍頭，以長株潭為核心、帶動了周邊城市群切實加快低碳生態城市的建設步伐。以節能減排為切入點，以資源節約、環境友好、經濟持續、社會和諧、創新引領為目標，最終促使了整體生態效率的提高。在2004—2008年，湖南省整體的生態效率較低(處于0.4—0.7之間)，2009年以來，湖南省生態效率總體提高(處于0.7—1之間)，說明兩型社會建設的成效已經凸顯出來。

表1 2004—2006年湖南省生態效率評價結果

就湖南的省會長沙而言，該市首先在城市發展的定位上就比較明確，就是要建設成自然和諧、社會公平、經濟高效的生態化城市。尤其是該市長株潭城市群生態化進程中的典范。另外，該市在產業結構調整方面也做了大量工作，關停并轉了一大批高污染、高耗能、高排放企業，轉而發展生物醫藥、動漫文化、生態旅游、軟件開發等一系列戰略性新興產業。種種舉措確保了該市的生態效率今年來始終獨占鰲頭。

五、結論與討論

通過運用DEA模型對中國區域生態效率的評價與分析，可以得出以下結論：①2004—2014年湖南省生態效率呈逐漸遞增的趨勢。由此可見，在此期間湖南省的經濟快速增長較好地兼顧了環境因素。在2008年之前生態效率較低，說明經濟的快速發展，主要依賴于“資源的高投入、低利用和高排放”的粗放生產模式來實現，是以消耗生態環境為代價的。2009年之后生態效率逐漸提高，而湖南省地區生產總值增速從2010—2014年是逐漸放緩的，說明產業結構的調整以及平穩的經濟增速對生態效率有較好的影響。總的來看，粗放型經濟增長方式制約了區域生態效率的改善，推動經濟增長方式向集約型轉變是提高生態效率、實現可持續發展的根本途徑。②從具體影響因素來看，工業固體廢物、煙塵等污染物的排放以及土地、電等資源的消耗是影響區域生態效率的主要因素，加強對這些環境影響因素的控制是生態效率的有效改進方向。

由上述分析過程及結果來看，本文嘗試構建的基于DEA模型的生態效率研究方法，不僅能夠對區域生態效率進行評價和比較，而且還能清楚地判斷影響一個地區生態效率的主要因素并為其提供效率改進的明確方向。可見，DEA方法能夠為生態效率的定量研究提供新的嘗試，具有較好的實際應用價值。

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