長江經濟帶生態效率空間異質性及其影響因素研究

馬 駿，周盼超

(1.河海大學商學院，江蘇 南京 211100； 2.沿海開發與保護協同創新中心，江蘇 南京 210098；3.南京大學理論經濟學博士后流動站，江蘇 南京 210009)

五大“經濟帶”是支撐中國經濟發展的脊梁，其中長江經濟帶涵蓋成渝經濟區、中游城市群和長江三角洲城市群等三大經濟集聚區，戰略地位十分顯著[1]。隨著《依托黃金水道推動長江經濟帶發展指導意見》出臺，長江經濟帶逐漸成為國內外學者相關課題和理論研究的熱點。長江經濟帶迅速發展的同時，依然面臨區域經濟發展不平衡和不協調、“三廢”等污染物排放量長期居高不下、跨流域和跨區域生態環境綜合治理機制尚不完善等現實困境，為實現經濟與資源環境的可持續發展，亟待加強生態環境保護工作[2]。2018年4月，習近平總書記主持召開了“深入推動長江經濟帶發展座談會”，強調實施長江經濟帶發展戰略要正確把握生態保護和經濟發展的關系，堅持在發展中保護、在保護中發展，摸索協同推進生態優先和綠色發展的新途徑。在此背景下，以最少的生產資源消耗和最小的生態環境影響換取最高的經濟產出，同時生產規模控制在環境承載力以內，最終達到最優的生態效率[3]，促成生態保護、資源集約和經濟增長三者協調發展是未來經濟建設的遠景目標。

自從Copeland等[4]提出國際貿易對生態環境存在結構效應影響，即產業結構調整會影響生態環境質量，國內外學者陸續對產業結構變遷與生態環境之間的作用機理和影響效果[5]進行深入探索。韓永輝等[6]從本地效應和溢出效應雙重視角探討了產業結構升級對生態效率的影響，結果表明產業結構高級化對本地區和其他地區生態效率水平的提升具有積極影響，而產業結構合理化僅對本地區生態效率水平提升具有顯著效果。環境庫茲涅茨(EKC)假說[7]拉開了國內外學者從理論和實證角度驗證經濟增長與環境污染間倒U形曲線關系合理性的序幕。王敏等[8]基于我國大氣污染濃度數據考察經濟發展水平與環境污染的關系，研究表明大氣污染濃度指標與經濟增長呈現U形曲線關聯，與傳統假說的倒U形曲線的結論大相徑庭，但也從側面說明經濟增長不一定導致環境質量惡化。關于貿易開放與環境的關聯性分析，學者多從經濟增長與技術進步等研究視角探討FDI影響東道國環境質量的作用機理，研究成果以“污染光環”假說(又稱“污染天堂”假說)為代表。許和連等[9]基于省域面板數據分析我國FDI與環境污染的空間分布格局和動態躍遷趨勢，結果表明FDI的空間集聚效應有利于環境污染狀況的改善，同時證實“污染光環”假說在中國整體空間上是成立的。此外，劉云強等[10-11]學者也分別從技術創新和城鎮化視角對生態效率影響因素進行了分析。

綜上所述，國內外學者對生態效率驅動因素的探討比較豐富。相比于已有文獻，本文的貢獻主要體現在：①采用探索性空間分析方法，從時間和空間雙重角度分析長江經濟帶生態效率的分布格局及演變趨勢；②在探討產業結構升級的二維指標影響生態效率的基礎上，進一步嘗試建立產業升級的二維交互項指標，探討產業結構高級化和合理化的交互效應對生態效率的影響，以深化產業結構升級對生態效率作用效果的認識。

1 生態效率測度及時空演變

1.1 生態效率測度指標構建

Kortelainen等[12-13]認為，生態效率等于經濟發展的增加值與其造成生態環境代價的比值。簡而言之，生態效率就是通過控制生態投入約束，達到最優經濟產出并伴隨經濟產出的廢水、廢氣、固廢等污染物排放負荷達到最低的經濟狀態。顯然，生態效率符合生態環境、自然資源和經濟增長三者耦合協調發展的內在要求，是衡量生態文明社會的重要標準。

本文生態效率指標體系借鑒侯孟陽等[2]采用的方法，根據國家統計局2005—2016年《中國城市統計年鑒》資料，考慮數據可得性、完整性，選取用水量、用電量、土地、勞動、資本等重要生產資源作為投入指標，以城市GDP、城市綠化作為期望產出指標，廢水、廢氣、固體廢棄物(三廢)排放量作為非期望產出指標，構建生態效率評價指標體系，如表1所示。表1中,固定資產投資、城市GDP等指標由于價格波動因素影響，分別根據固定資產投資價格指數和GDP平減指數以2005年為基期進行折算。三廢排放包含生活污染物排放和工業污染物排放兩部分，考慮數據完整性和可得性，生活污染物排放方面數據缺失，故選擇工業三廢排污數據近似替代。

表1 城市生態效率評價指標體系

1.2 城市生態效率測度方法

運用數據包絡分析法[14-15]測度生態效率已成為主流，相較于傳統的DEA方法，超效率SBM方法衡量生態效率不僅能夠有效解決輸入端造成的“擁擠”和“松弛”問題，還可以對處于前沿面的DMU做進一步分析評價，解決有效DMU間的效率差異。由于指標體系中存在非期望產出指標，因此，采用線性函數變換對非期望產出指標進行正向化處理[16]：

f(xit)=max(xt)+1-xit

(1)

式中：xit為i城市t年污染物排放量；max(xt)為t年所有城市單元中污染物排放量最大值，數據包絡分析法要求投入產出指標均大于0，故f(xit)保證三廢指標處理后為正值。

1.3 生態效率時空演變

1.3.1時序差異

運用DEA-Solver pro 5.0軟件，選擇超效率SBM模型可變規模報酬、投入角度測算2005—2016年城市生態效率。因城市數目過多，僅選取樣本期初和期末兩年情況進行對比分析，如表2所示。整體來看，2016年生態效率值較低的城市數量大幅減少，第一區間城市單元數量由14座縮減為3座，總體生態效率提升顯著；從時序角度看，2016年長江中上游(長江經濟帶上、中、下游分別以湖北省宜昌市和江西省九江市湖口縣為界限)地區生態效率值較高的城市數量相比于2005年明顯增加，而下游生態效率值較高的城市數量有所減少，表明下游生態效率存在下降趨勢，而中上游地區生態效率上升趨勢顯著。

1.3.2空間區位差異

圖1為107座城市(經濟帶地圖缺失荊州市地理數據)2005年和2016年的生態效率指數四分位圖分布結果：①樣本期內，城市生態效率水平總體呈上升趨勢，并且下游地區城市生態效率水平普遍較高，中上游地區生態效率普遍偏低，可喜的是流域間生態效率差距不斷縮減，中上游區域生態效率水平進步尤為顯著，這點與時序演變分析結論基本一致；②從空間格局看，城市生態效率呈現空間集聚現象并有不斷增強的趨勢，長江三角洲地區和成渝周邊區域正向集聚特征明顯，呈現“高-高”集聚態勢，具有負向集聚效應的區域主要分布在南昌、貴陽、昆明等周邊地區。

(a) 2005年城市生態效率

(b) 2016年城市生態效率

圖1 生態效率四分位

2 影響因素分析

2.1 模型和變量設定

為衡量長江經濟帶城市生態效率的驅動因素，建立動態面板模型：

(2)

式中：Eit-1為城市生態效率一階滯后項；A為產業結構高級化系數；R為產業結構合理化系數；G*為經濟發展水平系數，含其一次項和二次項；F為貿易開放系數；T為產業升級二維指標交互項系數；i為城市單元；t為年份；εit為隨機誤差項，假設服從正態分布。

美國經濟學家Holdern等[17]提出的IPAT模型，詮釋了經濟發展對生態環境影響的認識框架，他們認為經濟增長對生態環境的影響與人口、富裕程度和科技水平等因素密切關聯。國內學者將該模型延伸到生態效率(E)影響因素的探索上，從產業變革、貿易開放與經濟發展等視角進行分析[11，17]。本文借鑒已有研究成果[9，18-19]，選取產業結構高級化(A)、產業結構合理化(R)、經濟發展水平(G)、貿易開放水平(F)作為驅動因素引入模型，另外，引入產業結構高級化與產業結構合理化的交互項(T)，衡量產業升級二維指標的交互作用對生態效率的影響效果。

a. 產業升級。產業升級是產業結構比例的調整和生產效率的提升。產業結構變遷是一個復雜的動態進程，需要從調整方向、幅度、質量等多個角度綜合衡量，因此，借鑒干春暉等[19]的研究成果，從產業結構高級化和產業結構合理化兩個維度衡量產業結構升級進程。產業結構高級化(A)表現為產業發展的服務化傾向和勞動生產率的提升，利用第三產業與第二產業產值比例表征產業結構高級化；產業結構合理化體現生產資源在產業內部的配置效率和資源利用效率，是衡量產業結構耦合協調發展程度的一種方式，定義為

(3)

式中：Yl為第l產業的產出值；Ll為第l產業的勞動力數量；l為產業部門；n為產業部門種類。

b. 經濟發展水平(G)。庫茲涅茨等[20]認為，經濟增長和城市環境污染并不是相互制約的關系，長期來看，依靠技術創新和產業升級實現減排效應的綠色發展模式是可行的。將經濟發展水平引入動態面板模型，分析經濟發展水平與生態效率的內在關聯性，采用各城市人均GDP及其二次項表征經濟發展水平，以此檢驗長江經濟帶是否支持環境EKC假說。

c. 貿易開放水平(F)。全面深化改革的不斷推進，對外開放對經濟發展的重要性愈發顯現，同時外商直接投資在空間區位上的集聚特征對于地區生態環境質量發揮著重要影響[9]。長江經濟帶以優越的地理位置和完善的立體交通網絡成為我國重要的外資集聚區。將外商直接投資作為生態效率的影響因素引入模型，以此驗證“污染光環”假說在長江經濟帶是否成立，用實際利用外資額占GDP比例表征貿易開放水平。

2.2 數據說明

由于個別城市在考察期內數據缺失，考慮數據的連續性，以長江經濟帶107座城市2005—2016年面板數據為研究樣本，觀測值總計1 284個。如無特別說明，數據均來源于《中國城市統計年鑒》和《中國環境年鑒》，個別年份數據缺失用加權平均數推算結果替代。由于存在價格波動因素和匯率調整影響，對模型中部分變量用CPI指數予以平減，各變量描述性統計如表3所示。為避免出現截面異方差問題，對人均GDP和實際利用外商投資額等指標進行對數化處理。

表3 2005—2016年各變量描述性統計

表4 動態面板估計結果

注：***、**、*分別表示變量系數值在1%、5%、10%水平上顯著。

2.3 結果分析

由于研究樣本屬于“大N小T”型，即城市單元數遠大于時間跨度，故分別采用LLC檢驗[21]和westerlund方法[22]進行單位根檢驗和協整分析，實證結果表明107座城市序列均呈平穩趨勢，生態效率與其驅動因素間亦存在長期穩定的協整關系，滿足進一步廣義系統GMM估計分析的前提。

本文建立個體和時間雙固定的動態面板模型，采用Davidson-Mackinnon方法檢驗模型是否存在內生性問題。結果顯示D-M估計值為13.56，P值為0.000 2，可認為模型中解釋變量和干擾項存在相關性，拒絕模型無內生性的原假設。為解決內生性問題導致模型參數估計的不一致，嘗試采用廣義系統GMM估計-兩步法對該模型進行二次檢驗。利用水平變量的滯后項作為差分方程的工具變量，差分變量的滯后項作為水平方程的工具變量，檢驗結果如表4所示，表中LE代表生態效率E取一階滯后項；AR(1)和AR(2)分別為干擾項的一階和二階自相關檢驗；Sargan test是驗證工具變量的有效性檢驗。AR(1)、AR(2)、Sargan test檢驗了擾動項二階的自相關性和工具變量的有效性，結果表明隨機擾動項不存在二階自相關，所有工具變量選擇也較為有效。

a. 城市生態效率存在正向時間滯后效應。表4顯示，生態效率時間滯后項LE回歸系數均為正，且至少在10%的水平顯著，其系數值介于0.136～0.169，說明城市生態效率在過去的提升會顯著推動當前和未來的生態效率水平，即生態效率發展存在“反饋效應”。

b. 產業結構高級化抑制了生態效率的發展。4個模型均顯示產業結構高級化指數至少在5%水平上對生態效率影響為負，說明樣本期內，產業結構高級化趨勢對長江經濟帶生態效率進步產生消極的影響，這與傳統研究結論不符[22]，可能因為當前長江經濟帶工業化進程仍處于第二產業主導期，第三產業發展相對滯后，技術水平相對薄弱，產品競爭力優勢不突出，尤其以技術和資本密集型為代表的高端服務業尚處于初步發展階段，第三產業的規模報酬優勢暫未顯現。綜合以上因素，長江經濟帶產業結構高級化阻礙了整體生態效率水平的提升。

c. 產業結構合理化促進了生態效率的進步。產業結構合理化衡量各產業的關聯協調程度，若生產要素在產業間的有效流動和合理配置促進經濟增長和生態環境改善，那么產業結構合理化必然帶來生態效率的提升；若生產資源的配置促進經濟增長而惡化了生態環境，則要綜合衡量經濟增長和環境惡化的影響大小，才能確定產業結構合理化對生態效率的影響大小。考察期內，長江經濟帶利用豐沛的自然資源和地理區位優勢吸引勞動、資本等要素大量集聚，促進了產業組織內部的資源有效利用和產業間的協調良性發展，提高了產業發展的經濟效益。表4實證分析表明，產業結構合理化帶來的經濟增長效應大于環境惡化的影響，總的來說產業結構合理化促進生態效率水平的提高。

d. 產業結構高級化與產業結構合理化指標對生態效率存在替代關系。表4模型(4)實證結果顯示，產業結構高級化與合理化的交互項系數T在5%的水平下顯著為負，表明在產業結構升級的二維指標間存在相互制約的關系，這可能是因為長江經濟帶以第二產業為主導的趨勢長期未變，雖然近些年來第三產業發展勢頭迅猛，卻仍以較低端的基礎服務業為主，產業結構高級化趨勢仍處于初步發展階段，實現與產業結構合理化相輔相成、有機協調發展尚有距離。

e. 經濟增長降低了生態效率水平。經濟發展水平指標G至少在10%的水平上顯著為負，說明經濟增長并沒有顯著改善長江經濟帶生態環境質量，反而加劇了地區環境污染壓力。另外發現，考察期內經濟發展水平處于U形曲線左側，說明經濟增長短期不一定能提高要素資源利用率和改善生態環境質量，經濟增長方式的不恰當可能給當地生態環境帶來負面影響。

f. 長江經濟帶支持環境EKC假說。經濟發展水平二次項(G2)回歸系數為正，并在10%的顯著性水平通過檢驗，說明經濟發展和生態效率間存在U形曲線關聯，即伴隨經濟發展水平的提高，長江經濟帶生態效率存在先下降后上升的趨勢，這與環境EKC假說的內涵是一致的。從長期來看，隨著地區經濟發展水平的提高，資本、技術等要素對企業規模的擴張性作用增強。這一階段企業會利用長期的資金和技術積淀，主動改進原有生產技術水平并加大技術研發力度，探索節能環保的創新性產品，逐步提高能源利用效率，減少污染物排放負荷。

g. 長江經濟帶支持“污染光環”假說。貿易開發水平(F)回歸系數至少在5%水平上顯著為正，表明深化貿易開放會改善長江經濟帶生態環境質量，促進城市生態效率水平提升，同時也驗證了長江經濟帶支持“污染光環”假說。這可歸因于以下兩點：①相較于國內投資，FDI本身擁有較先進的生產技術，在要素資源利用效率和廢棄物凈化處理上均發揮了優勢，對生態環境的破壞力度相對減輕。目前，獲得中國環境標志認證的企業中，外資企業占比超過50%。②地方政府在加大對FDI引資結構重視的同時，通過各項行政性手段，逐步限制非生態友好型FDI進入審批資格，并積極倡導生態環保型FDI在長江流域“安家落戶”。

3 結論與建議

3.1 結論

本文以長江經濟帶107座城市為研究樣本，利用超效率SBM方法對生態效率指標進行測度；構建動態廣義系統GMM估計模型實證分析產業升級、經濟發展、貿易開放等因素對生態效率的影響效果。

a. 樣本期內生態效率整體呈波動上升趨勢，下游區域生態效率水平普遍較高，中上游城市次之。流域間生態效率的差距不斷縮減，中上游城市生態效率進步顯著，部分區域空間集聚特征明顯。此外，生態效率存在正向時間滯后效應，生態效率在過去的提升會促進當前生態效率的進步。

b. 產業結構高級化和產業結構合理化對生態效率存在異質性作用。產業結構高級化抑制了生態效率水平，產業結構合理化則有利于生態效率發展，產業升級的二維指標間存在相互制約關系，促進二者耦合協同發展是實現長江經濟帶經濟增長和環境改善的有效路徑。

c. 其他解釋變量的實證結果表明，環境EKC假說和“污染光環”假說在長江經濟帶是成立的，經濟增長尚未能發揮提升生態效率的優勢，貿易開放促進生態效率進步。

3.2 政策建議

a. 為解決城市生態效率的空間異質性，地方政府需要深化生態環境相關事務的交流與合作，“因城施政，因地施策”，同時長江三角洲地區和成渝地區等生態效率較高區域須積極發揮輻射引領作用，帶動周邊城市生態效率水平的進一步提升。中央政府要加強跨流域、跨區域環境污染聯合治理的協調和監督，實現長江經濟帶環境監測信息城市間實時共享，增強污染防治預警應急處置能力，提高整體防污治污水平。

b. 產業結構合理化和產業結構高級化的異質性作用表明，盲目追求第三產業比例提升，而技術創新能力薄弱的“大而不強”的產業結構高級化并不能帶來環境質量的改善和生態效率的進步。需要以政策、資金等福利性待遇鼓勵企業增大研發投入，推動傳統產業內部技術升級改造，同時以各城市優勢產業為基礎，優化產業鏈資源整合，切實推進節能減排工作，探索循環經濟發展新模式。另外，綜合利用產業政策規劃等行政性手段，增強第三產業信息化和高新技術化，對新能源、光伏發電等高科技環保產業給予政策和資金扶持，著力打造戰略性新興支柱產業和高端服務業，構建資源-環境-經濟三者耦合協調發展的產業布局，最終實現集約型經濟增長路徑。

c. 經濟增長帶來人民生活水平的提高會充分釋放居民對文化、健康等高層次服務的需求，以市場高層次需求為導向倒逼產業結構轉型升級，間接實現生態效率進步。建立嚴格的外商投資準入制度,利用政府環境規制手段，限制生態污染型FDI的審批資格，積極引進生態友好型FDI“安家落戶”。