中國生態(tài)效率的測算與區(qū)域差異分析
——基于超效率SBM 和空間自相關(guān)分析

王艷萍

（蘭州大學(xué) 經(jīng)濟(jì)學(xué)院，蘭州730099）

改革開放以來我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，對能源資源的需求日益增加，但仍未實現(xiàn)向低能耗、低排放的集約型經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變，經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的同時也加大了資源環(huán)境的壓力。2017 年10 月召開的中共十九大再次強(qiáng)調(diào)了建設(shè)生態(tài)文明的必要性，在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時如何實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、資源、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展仍是目前有待解決的關(guān)鍵問題之一。1990年，Schaltegger 和Stum 首次提出生態(tài)效率的概念，世界可持續(xù)發(fā)展工商業(yè)聯(lián)合會（WBCSD）于1992 年發(fā)表的《改變航向：一個關(guān)于發(fā)展與環(huán)境的全球商業(yè)觀點》再次提到生態(tài)效率，這一概念開始被廣泛認(rèn)識和接受。生態(tài)效率能綜合反映經(jīng)濟(jì)、資源與環(huán)境之間的關(guān)系，因此對生態(tài)效率進(jìn)行測算并分析其區(qū)域差異，將有助于我國有針對性地制定適合各個區(qū)域發(fā)展的政策。

國外對于生態(tài)效率的研究多集中于企業(yè)層面。國內(nèi)對于生態(tài)效率的研究主要從測算方法及區(qū)域差異分析兩個方面進(jìn)行。生態(tài)效率的測算方法有數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（DEA）、在此基礎(chǔ)上更加完善的能區(qū)分有效決策單元的超效率DEA、基于非期望產(chǎn)出的SBM 模型及能區(qū)分有效決策單元的超效率SBM等，關(guān)于生態(tài)效率的測算方法目前已經(jīng)相當(dāng)成熟，選取基于非期望產(chǎn)出的超效率SBM 模型對生態(tài)效率進(jìn)行測算。對于生態(tài)效率的區(qū)域差異，主要是從時間和空間兩個維度進(jìn)行分析。成金華等（2014）運用超效率DEA 測算了我國30 個省份的生態(tài)效率并對其空間集聚現(xiàn)象進(jìn)行了分析。胡彪等（2016）在成金華的基礎(chǔ)上彌補(bǔ)了生態(tài)效率計算方法的不足，運用基于非期望產(chǎn)出的SBM模型測算中國30 個省份的生態(tài)效率并分析了全局及局域的生態(tài)效率差異。李佳佳、羅能生（2016）基于SBM模型計算了中國1998-2013 年30 個省區(qū)的效率值，對其空間擴(kuò)散效應(yīng)、收斂性及原因進(jìn)行了分析。目前生態(tài)效率的計算方法已相當(dāng)成熟，而同時進(jìn)行生態(tài)效率計算又進(jìn)行區(qū)域差異分析的研究在生態(tài)效率的計算處理上有待完善。

胡彪等（2016）分別運用基于非期望產(chǎn)出的SBM 模型和傳統(tǒng)的CCR 模型計算了中國30 個省區(qū)2004-2012 的生態(tài)效率，結(jié)果表明CCR 模型下的生態(tài)效率值高于SBM模型下的效率值，從而說明了環(huán)境變量的不同考慮將對生態(tài)效率值的計算產(chǎn)生較大的影響且更為合理的考慮必將產(chǎn)生更加符合實際的準(zhǔn)確的結(jié)果。基于這一分析，本文仍然選取了SBM模型進(jìn)行效率值的計算，但該模型計算出的結(jié)果最大為1，北京、上海、天津、江蘇、浙江等生態(tài)效率處于最優(yōu)前沿面的省區(qū)計算出的生態(tài)效率值均為1，無法對其進(jìn)行進(jìn)一步的區(qū)分。為了彌補(bǔ)這一不足，本文最終選取超效率SBM模型進(jìn)行生態(tài)效率的測算，將環(huán)境污染作為非期望產(chǎn)出考慮的同時計算出的效率值可以大于1，從而使得計算結(jié)果準(zhǔn)確的同時能夠有效區(qū)分處于最優(yōu)前沿面的省區(qū)，有利于生態(tài)效率的差異分析，彌補(bǔ)以往研究的不足，為各地區(qū)因地制宜地制定促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、資源、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展提供借鑒。

一、研究方法和數(shù)據(jù)來源

（一）研究方法

1.超效率SBM

傳統(tǒng)DEA 模型計算的效率值最大為1，有效決策單元（DMU）測算的效率值相同，無法進(jìn)一步區(qū)分這些單元的效率高低。針對這一問題，Andersen 和Petersen（1993）提出了超效率模型（Super Efficiency Model），被評價DMU 的效率參考其他DMU 構(gòu)成的前沿得出，計算出的有效DMU 的效率值一般大于1，從而可以區(qū)分有效DMU。Tone K(2002)進(jìn)一步提出了結(jié)合了超效率DEA 模型和SBM模型優(yōu)勢的超效率SBM模型，從而可以區(qū)分有效DMU。

假設(shè)有N 個評價對象，根據(jù)其異質(zhì)性將其劃分為H（h＞1）組，每組包括并假設(shè)每個評價單元有M 種投入x，R 種期望產(chǎn)出y及J 種非期望產(chǎn)出b，其中x={x1，x2，…，xm}，y={y1，y2，…yR}，b={b1，b2，…bJ}。則元前沿為：

pmeta={P1∪P2∪…∪PH}和εhn是元前沿下第n 組的權(quán)重變量。則模型表示為：

其中sx、sy和sb分別是投入、期望產(chǎn)出和非期望產(chǎn)出的松弛變量。

2.空間自相關(guān)

李佳佳、羅能生等（2016）運用空間收斂模型、偏微分效應(yīng)分析區(qū)域生態(tài)效率，發(fā)現(xiàn)其空間聯(lián)動性較強(qiáng)。屈文波（2018）用空間自相關(guān)分析2000-2014年中國30 個省區(qū)生態(tài)效率的時空差異，得出我國生態(tài)效率形成了東部的和長三角組成的高高集聚區(qū)及中西部的低低集聚區(qū)兩個不同的集聚區(qū)。成金剛、孫瓊（2104）等用空間自相關(guān)分析30 個省區(qū)2000-2011 年的生態(tài)效率，結(jié)果表明我國區(qū)域生態(tài)效率有空間集聚特征，大多地區(qū)存在著顯著的正空間自相關(guān)性。胡彪等（2016）測算2004-2012 年30個省區(qū)的生態(tài)效率并進(jìn)行空間自相關(guān)分析，指出我國區(qū)域生態(tài)效率存在著波動變化的空間集聚現(xiàn)象，且高生態(tài)效率區(qū)的擴(kuò)散效應(yīng)有利于改善極化現(xiàn)象。類似研究均表明我國生態(tài)效率存在著空間集聚現(xiàn)象，對于空間依賴性的分析主要采用空間自相關(guān)的計量方法。

空間自相關(guān)分析可以分為全局空間自相關(guān)和局部空間自相關(guān)。全局空間自相關(guān)衡量的是研究對象的整體空間集聚情況，用全局莫蘭指數(shù)I 度量，計算公式如下：

其中，n 為樣本容量，Wij為空間權(quán)重矩陣，本文選用0-1 鄰接空間權(quán)重矩陣，i 和j 相鄰時Wij=1，若不相鄰則取值為0。I 的取值介于-1 到1，大于0 表示空間正相關(guān)，即高高相鄰或低低相鄰；小于0 表示空間負(fù)相關(guān)，即高低相鄰。若莫蘭指數(shù)接近于0，則表示不存在空間自相關(guān)。

局部莫蘭指數(shù)可用來衡量局部空間自相關(guān)情況。若分析某區(qū)域i 附近的空間集聚情況，可計算局部莫蘭指數(shù)I，計算公式為：

區(qū)域空間自相關(guān)分析可以用莫蘭指數(shù)散點圖進(jìn)行。

（二）指標(biāo)體系和數(shù)據(jù)來源

生態(tài)效率是一個能夠綜合反映經(jīng)濟(jì)增長與環(huán)境狀況的指標(biāo)，應(yīng)同時考慮資源投入、經(jīng)濟(jì)利益與環(huán)境影響。本文參考羅能生、謝波、成金華、胡彪等的設(shè)置，選取2003-2016 年30 個省區(qū)的能源、水資源、土地及人力的消耗作為資源投入指標(biāo)，地區(qū)生產(chǎn)總值作為期望產(chǎn)出，三廢排放作為非期望產(chǎn)出，使用MAXDEA 基于超效率SBM 模型進(jìn)行計算，具體指標(biāo)體系如表1。

本文相關(guān)數(shù)據(jù)來源于各年《中國統(tǒng)計年鑒》《中國能源統(tǒng)計》《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒》各省統(tǒng)計年鑒及各省每年國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會統(tǒng)計公報。考慮數(shù)據(jù)可得性，本文研究對象不包括西藏及港澳臺地區(qū)。

表1 區(qū)域生態(tài)效率評價指標(biāo)體系

注：其中2009 年-2012 年的建設(shè)用地面積數(shù)據(jù)來源于國土資源部http://tddc.mlr.gov.cn/.包括：城市+建制鎮(zhèn)+村莊+采礦用地+設(shè)施農(nóng)用地；鐵路用地+公路用地+機(jī)場用地+港口碼頭用地+管道運輸用地；水庫水面+水工建筑用地。

二、實證分析

（一）生態(tài)效率的測算

使用MAXDEA 7.9 測算了中國30 個省區(qū)的生態(tài)效率，根據(jù)國家發(fā)改委的解釋，可以將其劃分為東部、中部和西部三個區(qū)域進(jìn)行分析。為了明確判斷生態(tài)效率的變化趨勢并簡單分析區(qū)域差異，做出全國及三個地區(qū)14 年生態(tài)效率變化的折線圖（圖2）。觀察圖1 可以看出生態(tài)效率的全國平均水平較低，我國效率值整體偏低。東部生態(tài)效率高于全國平均水平，中西部均未達(dá)到全國平均水平，不同地區(qū)的生態(tài)效率差異較大，同時也說明了我國高生態(tài)效率區(qū)偏少。從時間上來看，中西部生態(tài)效率值一直以來呈現(xiàn)緩慢的上升趨勢，東部及全國平均水平則以2010 年為拐點由下降轉(zhuǎn)為上升，且2016 年生態(tài)效率水平低于2003 年，整體仍呈下降態(tài)勢。從空間來看，東部地區(qū)生態(tài)效率水平高于全國平均水平且在三個地區(qū)中也處于最優(yōu)，中西部地區(qū)生態(tài)效率值一直偏低且尚未達(dá)到全國平均水平，這也符合目前已有的研究結(jié)論“東部最優(yōu)，中部次之，西部最差”。一直以來，廣東、天津、上海、北京等地的生態(tài)效率值一直處于較高水平，高生態(tài)效率城市皆集中在東部地區(qū)，這與東部地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、技術(shù)水平等密切相關(guān)，隨著產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化等措施的推進(jìn)，東部各地的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)日趨合理，逐漸實現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。中部地區(qū)匯聚了有大量煙煤產(chǎn)業(yè)的山西、河南等地，資源利用水平低下，經(jīng)濟(jì)發(fā)展付出了沉重的環(huán)境代價。而西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)且生態(tài)環(huán)境脆弱，難以有效提高生態(tài)效率。

綜上，我國生態(tài)效率值整體偏低且高生態(tài)效率區(qū)較少。東部地區(qū)生態(tài)效率值一直處于最優(yōu)，而西部地區(qū)生態(tài)效率水平一直是最差的，各地的生態(tài)效率由東部向中西部遞減，呈現(xiàn)出“俱樂部趨同”現(xiàn)象。生態(tài)效率呈現(xiàn)出一定的空間集聚現(xiàn)象，生態(tài)效率較高的多聚集在東部地區(qū)，而生態(tài)效率偏低的多匯集在西部地區(qū)，因此采取空間自相關(guān)的計量方法進(jìn)一步分析生態(tài)效率區(qū)域空間差異。

圖1 2003-2016 年生態(tài)效率趨勢變化

（二）生態(tài)效率的區(qū)域差異分析

1.基于全局莫蘭指數(shù)的空間自相關(guān)分析

運用stata 14.1 基于地理鄰接型權(quán)重矩陣測算2003-2016 年生態(tài)效率的全局莫蘭指數(shù)，其中創(chuàng)建矩陣時為便于分析將海南省設(shè)定為與廣西省相鄰，計算結(jié)果見表2。

表2 2003-2016 年區(qū)域生態(tài)效率全局Moran’s I 檢驗

從表2 可以看到，各年莫蘭指數(shù)的值在0.296-0.496 之間，均為正值，且通過了P-VALUE＜0.01 顯著性水平下的Z 統(tǒng)計檢驗，這說明各地生態(tài)效率存在著顯著的空間集聚現(xiàn)象。觀察莫蘭指數(shù)值的變動可以發(fā)現(xiàn)，生態(tài)效率的集聚在2003 年至2008 年整體呈現(xiàn)較大的減弱趨勢，從2008 年開始出現(xiàn)交替增強(qiáng)、減弱并趨于穩(wěn)定的態(tài)勢，說明效率相似水平下的區(qū)域在空間上的集聚現(xiàn)象是不斷變化的。

2.基于莫蘭散點圖的局部空間自相關(guān)分析

區(qū)域莫蘭散點圖被劃分為四個象限，第一象限表現(xiàn)為高高集聚，即高生態(tài)效率區(qū)與高生態(tài)效率區(qū)相鄰，呈現(xiàn)明顯的擴(kuò)散效應(yīng)；第二象限表現(xiàn)為低高集聚，即低生態(tài)效率區(qū)與高生態(tài)效率區(qū)相鄰，呈現(xiàn)過度特征；第三象限表現(xiàn)為低低集聚，即低生態(tài)效率區(qū)與低生態(tài)效率區(qū)相鄰，呈現(xiàn)低速增長的特征；第四象限為高低集聚，即高生態(tài)效率區(qū)與低生態(tài)效率區(qū)相鄰，呈現(xiàn)極化效應(yīng)。考慮篇幅有限，運用stata14.1 選取2003 年、2007 年、2011 年、2016 年四年做出相應(yīng)的生態(tài)效率局部莫蘭指數(shù)散點圖（圖2），以進(jìn)一步分析各地區(qū)附近的空間集聚情況。大多省份集中在第一象限（高高集聚）和第三象限（低低集聚），表明中國區(qū)域生態(tài)效率表現(xiàn)為顯著的正空間自相關(guān)性。比較分析各集聚區(qū)的省份變動有：第一，位于高高集聚區(qū)的主要是地處東部沿海地區(qū)、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的北京、天津、上海、浙江、江蘇、福建，它們具有明顯的區(qū)位優(yōu)勢，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理，技術(shù)水平先進(jìn)，資源利用效率高，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，在環(huán)境治理、綠色發(fā)展上更具優(yōu)勢，生態(tài)效率得以維持較高水平，且對周邊地區(qū)形成了正向帶動作用，擴(kuò)散效應(yīng)明顯。第二，低高集聚區(qū)主要是位于東部、中部的少數(shù)省份，包括河北、江西、安徽、廣西、海南，這些地區(qū)與沿海生態(tài)效率較高的地區(qū)相鄰，“被擴(kuò)散”效應(yīng)顯著，易被周邊地區(qū)輻射帶動使得生態(tài)效率提高。第三，低低集聚區(qū)的省份數(shù)量一直比較穩(wěn)定，所占比例超過我國省份總數(shù)的50%以上，包括了中部、西部的大多數(shù)省份。山西、河南、陜西等一些資源豐富的地區(qū)，由于資源利用效率低下，經(jīng)濟(jì)發(fā)展付出了沉重的環(huán)境代價，不利于生態(tài)效率的提高，亟需推動其經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式向集約型轉(zhuǎn)變。而甘肅、青海、貴州、新疆、云南等西部地區(qū)，位置偏遠(yuǎn)，資源匱乏，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平落后，生態(tài)環(huán)境脆弱，生態(tài)效率一直較低。第四，廣東省由高高集聚轉(zhuǎn)變?yōu)楦叩图郏靥幹槿恰⒐I(yè)發(fā)達(dá)、技術(shù)水平先進(jìn)等綜合作用下，其經(jīng)濟(jì)發(fā)展一直保持較高水平，但由于有效區(qū)域合作機(jī)制的缺乏及產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展布局的不合理等，無法對周邊低生態(tài)效率地區(qū)形成有效的輻射帶動作用，從而出現(xiàn)其生態(tài)效率高而周邊地區(qū)生態(tài)效率低的極化現(xiàn)象。

三、結(jié)論與建議

本文運用超效率SBM 模型對2003-2016 年中國30 個省區(qū)的生態(tài)效率進(jìn)行測算并對計算結(jié)果進(jìn)行簡單分析，然后運用空間自相關(guān)的計量方法對區(qū)域生態(tài)效率的空間分布差異進(jìn)行實證分析。相關(guān)結(jié)果表明：第一，中國生態(tài)效率水平整體偏低且區(qū)域差異顯著，由東部向中西部遞減，呈現(xiàn)出“俱樂部趨同”現(xiàn)象。第二，全局自相關(guān)分析可得，中國區(qū)域生態(tài)效率存在顯著的空間集聚現(xiàn)象，且相似水平效率下的區(qū)域集聚現(xiàn)象是不斷變化的，結(jié)合局部空間自相關(guān)分析可知，高高集聚區(qū)多為東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，而中西部省區(qū)多集中在低低集聚區(qū)，區(qū)域生態(tài)效率多表現(xiàn)為顯著的正空間自相關(guān)性，具有相似水平生態(tài)效率的地區(qū)會相互影響。第三，由于合作機(jī)制的缺乏、產(chǎn)業(yè)布局的不合理等因素，會造成高生態(tài)效率區(qū)難以發(fā)揮對周邊地區(qū)的輻射帶動作用，從而產(chǎn)生極化現(xiàn)象。基于實證結(jié)果及相關(guān)結(jié)論，本文提出如下建議。

圖2 2003 年、2007 年、2011 年、2016 年生態(tài)效率局部莫蘭指數(shù)散點圖

第一，經(jīng)過不斷努力，中國關(guān)于環(huán)境保護(hù)實施的措施已經(jīng)頗有成效，但目前我國生態(tài)效率水平仍有待提升，要進(jìn)一步實現(xiàn)環(huán)境經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，推動中國高耗能、高污染的粗放型經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式向低能耗、低排放的集約型經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，按照我國生態(tài)文明建設(shè)的要求，出臺更加嚴(yán)格的環(huán)境規(guī)制措施，強(qiáng)化環(huán)境規(guī)制約束，引導(dǎo)各地區(qū)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，提升技術(shù)水平，提高資源利用效率，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、資源的協(xié)調(diào)統(tǒng)一發(fā)展。

第二，根據(jù)不同地區(qū)的特征，有針對性地制定各地區(qū)的發(fā)展方針。對于生態(tài)效率較高的地區(qū)，政府應(yīng)當(dāng)加以引導(dǎo)，各地區(qū)充分利用現(xiàn)有優(yōu)勢，進(jìn)一步提高生態(tài)效率，并嘗試輻射帶動周邊地區(qū)發(fā)展，通過空間擴(kuò)散效應(yīng)解決生態(tài)效率的發(fā)展不平衡問題；對于生態(tài)效率較低的中西部偏遠(yuǎn)地區(qū)，政府應(yīng)加大扶持力度，鼓勵各地區(qū)發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢，堅持發(fā)展生態(tài)產(chǎn)業(yè)、特色產(chǎn)業(yè)，在維護(hù)脆弱的生態(tài)環(huán)境的同時提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，進(jìn)而實現(xiàn)生態(tài)效率的提高。

第三，加強(qiáng)區(qū)域間的合作交流，充分發(fā)揮高生態(tài)效率區(qū)的輻射帶動作用。政府應(yīng)引導(dǎo)各地區(qū)間建立有效的區(qū)域合作機(jī)制、產(chǎn)業(yè)鏈布局，使得高效率區(qū)能實現(xiàn)與周邊地區(qū)的有效交流，充分發(fā)揮擴(kuò)散效應(yīng)。引導(dǎo)人才、技術(shù)、信息等市場要素由生態(tài)效率較高的東部地區(qū)向生態(tài)效率較低的中西部地區(qū)流動，發(fā)揮高生態(tài)效率區(qū)的輻射帶動作用，促進(jìn)中西部地區(qū)生態(tài)效率的提高。同時，中西部地區(qū)應(yīng)當(dāng)積極學(xué)習(xí)高生態(tài)效率區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展及環(huán)境管理經(jīng)驗，發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢，發(fā)展適合本地區(qū)發(fā)展的綠色產(chǎn)業(yè)，努力提高生態(tài)效率水平。