生態可持續與經濟高質量發展耦合關系分析
——基于省際面板數據實證

魏振香，史相國

（中國石油大學（華東）經濟管理學院，山東 青島266580）

一、引言及文獻綜述

改革開放以來，經濟高速增長所付出的最大代價之一——環境污染與資源消耗問題逐漸受到越來越多的關注，三者之間的關系，尤其是經濟發展與生態穩定成為環境科學、經濟學及交叉領域的熱點研究問題之一［1］。其中以環境庫茲涅茨曲線假說為基礎的研究最為普遍［2-3］，柯文嵐等（2011）［4］通過模擬山西省環境庫茲涅茨曲線得出其環境污染正不斷惡化的結論，并分析其影響因素后提出解決環境污染問題的幾點建議。余亞東等（2011）［5］則利用解耦指數法對中國資源利用與經濟增長之間的關系進行了解耦分析，并得出加強資源管理的結論。在經濟高質量發展與生態環境發展方面，王育寶等（2019）［6］認為現有研究在經濟高質量發展與生態環境耦合關系實證方面存在不足，唐曉靈和杜莉（2020）［7］運用耦合協調度模型探討了陜西省經濟發展與生態環境耦合協調程度，但并未進一步研究其互動關系。鹿晨昱等（2015）［8］利用VAR 模型對慶陽市資源消耗、環境污染與經濟增長三者耦合關系進行研究，結果顯示三者存在相互促進的耦合作用關系。

生態可持續和經濟高質量發展是相互作用的，因此有必要從系統的角度出發分析生態可持續與經濟高質量發展之間的雙向互動關系。基于此，本文在深入分析生態可持續與經濟高質量發展的耦合機理前提下，構建耦合協調度模型，測算我國除西藏和港澳臺地區以外30 個省份耦合協調度，并結合面板向量自回歸（PVAR）模型對生態可持續與經濟高質量發展的互動關系進行分析，旨在促進生態可持續與經濟高質量協同發展。

二、生態可持續與經濟高質量發展系統耦合機制

耦合是兩個或以上系統以各種相互作用而彼此影響的關系的刻畫。生態可持續與經濟高質量發展作為兩個相互聯系的復雜系統，兩系統之間必然存在復雜的聯系機制，因此有必要分析兩系統耦合機制。參考符蓉和張麗君（2014）［9］、金碚（2018）［10］、徐瑞慧（1018）［11］以及黃順春和鄧文德（2020）［12］等的研究，本文分別從生態積累、生態消耗以及經濟質量、社會發展維度出發，分析生態可持續與經濟高質量發展的耦合機制，如圖1所示。

圖1 生態可持續與經濟高質量發展耦合機制

（一）經濟高質量發展促進生態積累

生態可持續發展離不開一定的社會物質條件，改革開放以來粗放式的經濟快速增長對生態造成較大損害，生態可持續發展不僅需借助自然本身的恢復能力，同時還要依賴外部的社會物質條件促進生態積累。通常情況下，改革意識越強、經濟發展質量越高的區域，其生態可持續發展水平越高。

首先，改革意識強，能夠促進完善生態保護相關法律法規，加強生態可持續發展體系建設，為生態積累提供良好的環境保障；其次，經濟高質量發展有利于為企業提供綠色創新研發資本與激勵環境，促進企業實現綠色經濟發展從而減少資源利用與能源消耗；最后，綠色經濟的發展勢必會促使科技金融向環保產業傾斜，進一步促進綠色創新，促進生態積累。

（二）生態可持續支持經濟高質量發展

生態可持續發展意味著生態得到改善并達到一定積累量，或者具有一定的生態環境優勢，因此對于經濟發展水平較低區域而言，其能夠憑借區域環境優勢吸引高附加值、低排放的旅游業、農業，推動經濟增長，促進經濟高質量發展。

對于經濟發展水平較高地區而言，生態可持續的發展能夠推動區域綠色經濟發展，促進產業結構調整與經濟發展方式轉型升級，從而支持經濟高質量發展；推動綠色創新，支持新技術和環保產業發展，提高資源利用效率，進一步降低生態環境壓力，達到雙向促進作用［13-16］。

三、指標選擇以及處理

本文的研究對象為除西藏和港澳臺地區以外的我國30 個省（自治區、直轄市）的生態可持續與經濟高質量發展兩個系統的耦合關系，測算年份為2008—2018年。

（一）生態可持續評價指標體系

生態可持續的建設不僅要注重生態環境資源的合理開發與利用，同時也要注重增加生態積累、減少生態消耗，從開源節流的角度促進生態建設的可持續發展。本文參考符蓉和張麗君（2014）［9］、任海軍等（2014）［17］的研究，結合中國實際情況，從生態積累、生態消耗兩個大方面構建評價指標體系，其中生態積累包括綠化程度和治理程度，分別用森林覆蓋率以及生活垃圾無害化處理率來衡量。生態消耗作為近幾年重點關注指標主要包括環境污染程度、能源消耗程度以及資源消耗程度，其中環境污染程度包括廢水排放量、二氧化硫排放量，能源消耗包括煤炭、原油消耗，資源消耗則主要用水資源消耗來代替。

（二）經濟高質量發展指標體系

目前，對經濟高質量發展的內涵還沒有形成統一的標準，金碚（2018）［10］認為高質量發展應該是可持續發展的另一種形態，主要應該體現在“穩中求進”“人民共享”。參考徐瑞慧（2018）［11］、黃順春和鄧文德（2020）［12］的研究，并結合中國實際以及數據的可獲得性構建了包含經濟基本面維度、人文共享維度以及社會發展維度的中國省際經濟高質量發展指標體系。因此，本文主要從經濟質量、社會發展以及文化水平三個維度構建評價指標體系。經濟質量包括經濟強度、經濟穩定性以及經濟外向性；社會發展包括交通便利情況、城鎮化以及科研創新；文化水平主要由受教育程度和文化承載組成。具體指標見表1所列。

表1 經濟高質量發展與生態可持續評價指標

四、研究方法

（一）Index DEA

借鑒Cherchye等（2008）［18］的研究方法，對標準化的變量運用Index DEA 模型測算得出生態可持續系統以及經濟高質量發展系統的目標函數值，即兩個系統的綜合指標值。由于本文測算的兩個系統指標為綜合評價效率值，屬于沒有明確產出的多標準問題，故可以采用Index DEA 模型。模型如下：

其中：j表示第s個系統的第j個指標；i表示某省份或城市；r表示指標的個數；μij表示第i個省份第j項指標的權重值；相對效率值Ui表示被評價省份的綜合指標值。

（二）熵值法

“熵”最早是由德國物理學家Clausius K 于1865 年提出，被用于表示物質系統能量衰退程度的度量［19］。根據“熵”的原理，在指標評價體系中，借由各項指標初始值的差異程度可計算出Index DEA中所需的指標權重，步驟如下：

第一步，對收集到的原始數據進行標準化處理。

當指標為正，公式如下：

當指標為負，公式如下：

第二步，為了清除標準化之后“0”對后續計算的影響，因此令yij=yij?+10-4。指標特征比重計算公式如下：

第三步，計算信息熵ej及其冗余度dj。

第四步，計算各指標權重wj。

（三）耦合協調度模型

耦合（Coupling），最初是物理學中表示兩個或兩個以上體系或運動之間相互作用進而彼此影響的現象。協調（Coordinate），指主體或其內部各要素之間配合得當、和諧一致［20］。為更精準測度中國各區域生態可持續與經濟高質量發展之間的耦合協調關系，本文借鑒李冉等（2014）［21］的研究，構建以下模型：

其中：C為生態可持續系統與經濟高質量發展系統的協調度，據此可判斷兩者的相互關系；U1、U2分別為兩系統的綜合指標值；D為生態可持續系統與經濟高質量發展系統的耦合度；T為兩個系統的綜合指標發展度；α、β分別是待定權重系數，α+β=1，考慮兩個系統在本文研究中處于同等重要地位，因此選取α=β=0.5。參考廖重斌（1996）［22］的研究，運用均勻分布函數法劃分耦合度等級并確定其判斷標準，具體見表2所列。

表2 生態可持續與經濟高質量發展耦合度判斷標準

（四）PVAR模型

由于本文研究對象是生態可持續與經濟高質量發展兩者之間的互動關系，其存在的雙向作用機制往往會導致內生性問題。因此在耦合協調度分析的基礎上，為進一步探究生態可持續與經濟高質量發展之間的動態耦合關系，建立面板自向量回歸（PVAR）模型，該模型可以有效避免內生性和多重共線性。

PVAR模型步驟如下：

（1）在兩系統綜合指標數據平穩的前提下，對模型進行廣義矩（Generalized Method of Moments，GMM）估計，檢驗變量之間是否存在因果關系。

（2）利用脈沖響應分析和方差分解，分析變量在受到沖擊下的響應情況以及因素的影響程度。本文建立的PVAR模型如下：

其中：Y表示包含生態可持續和經濟高質量發展的列向量；θ0表示截距項；θj表示滯后j階矩陣；αi、βi分別表示個體效應和時間效應；u表示隨機誤差。

五、實證分析

由于2018年關于生態可持續系統的數項關鍵指標數據部分缺失，故采用移動平均法補齊。原始數據全部來自《中國統計年鑒》、各省份統計年鑒、《中國科技統計年鑒》以及《全國科技經費投入統計公報》。

（一）生態可持續與經濟高質量發展的耦合協調度分析

基于熵值法以及Index DEA 測算出生態可持續、經濟高質量發展兩系統各指標的權重及其綜合指標值U1、U2，并計算兩者耦合協調度D，結果見表3所列。現實中，同一省域生態可持續與經濟高質量發展水平不可能完全相同（ΔU=0,ΔU=U1-U2），因此本文參考祝小影等（2019）［23］的判斷標準，并在此基礎上進行改進，將協調類型劃分為3 類，即當ΔU＞0.255 時，該省協調類型為生態超前型（S）；當0.255 ≥ΔU≥0.155 時，該省協調類型為同步發展型（T）；當ΔU＜0.155時，該省協調類型為發展超前型（F）。

由表3 可知，2008—2018 年生態可持續與經濟高質量發展兩系統耦合協調度（D）主要分布在0.345～0.827 范圍內，涉及拮抗區、磨合區以及協調區，包含了輕度失調、瀕臨失調、初級協調、中級協調以及良好協調5 個協調等級。從時間發展來看，2008—2018 年生態可持續與經濟高質量發展耦合度的全國均值呈現出穩定上升的趨勢，在2008 年處于瀕臨失調狀態，但是隨著時間的推移2009 年達到正向耦合，并且2009—2016 年一直處于上升階段，持續呈現初級協調狀態，在2017 年實現突破，全國均值達到0.617，位于中級協調狀態。以目前狀況看，我國生態可持續與經濟高質量發展基本實現協調發展，但是距離實現優質協調發展仍舊存在較大差距。

2018 年兩系統耦合協調度最高的是廣東，為0.827，達到良好協調等級；最低的則是山西，為0.481，處于磨合區的瀕臨失調狀態。兩者差值為0.346，說明各省份之間存在發展不平衡問題。

表3 2008—2018年各省份耦合協調度及其均值

表4 數據顯示，就協調類型而言，2008—2018年，北京、天津先后由生態超前型逐步轉為同步發展型；上海、江蘇、山東、廣東一直處于發展超前型，且其ΔU逐年下降愈發呈現發展超前型特征，說明這些省份在運行過程中生態可持續占比略小于經濟發展占比；浙江、安徽、福建等省份ΔU逐年下降，向同步發展區間靠攏，說明這些省份正在合理調整資源利用結構加速發展步伐。

表4 重要年份各省份生態可持續與經濟高質量發展耦合協調度

續表4

（二）生態可持續與經濟高質量發展的互動關系分析

為進一步分析生態可持續與經濟高質量發展之間的動態互動關系，本文運用PVAR 模型，并利用StataMP 16 以及EViews 10 軟件對30 個省份2008—2018 年兩系統綜合指標值的互動關系進行進一步計算分析。

1.單位根檢驗

為確保回歸結果真實可靠，首先對生態可持續（KCX）以及經濟高質量發展（GZL）兩系統綜合指標進行單位根檢驗，采用Levin，Lin&Chu（LLC檢驗）、Im，Pesaran and Shin W-stat（IPS 檢驗）、ADF-Fisher Chi-square（ADF 檢驗）以及PP-Fisher Chi-square（PP 檢驗）四種方法，檢驗結果見表5所列。

由表5 可知，KCX 與GZL 變量不平穩，而經過一階差分之后兩者都通過了1%的顯著性水平檢驗，即經過一階差分處理之后，所得變量皆平穩。

表5 單位根檢驗結果

2.協整檢驗

協整檢驗的前提是同階單整，由于變量數為2且兩變量在經過一階差分后均達到平穩，因此選用Kao 檢驗以及Johansen 檢驗。Kao 檢驗的t=-4.625 568，p= 0.000 0 ＜0.01，即拒絕原假設。Johansen檢驗計算結果見表6所列，由表6可知，因此生態可持續與經濟高質量發展之間存在穩定均衡關系。

表6 Johansen檢驗結果

3.格蘭杰因果檢驗

本文采用赤池信息準則（Akaike information criterion，AIC）值、貝葉斯信息準則（Bayesian information criterion，BIC）值和漢南-奎因信息準則（Hannan-Quinn informa-tion criterion，HQIC）值最小的選擇標準，發現其最優滯后階數為1。

運用格蘭杰因果檢驗（Granger Causality Test）來檢驗30個省份生態可持續（KCX）和經濟高質量發展（GZL）之間的因果關系，結果顯示：在1%的顯著性水平下拒絕了“經濟高質量發展不是生態可持續的格蘭杰原因”（p= 4.461E-7），同時在10%的顯著性水平下拒絕了“生態可持續不是經濟高質量發展的格蘭杰原因”（p= 0.083 1），這表明經濟高質量的發展能夠顯著促進生態可持續的發展，生態可持續發展在一定程度上也能促進經濟高質量的發展。

4.脈沖響應與方差分解分析

脈沖響應圖能夠精準分析生態可持續與經濟高質量發展之間短期的互動關系，本文借鑒Love和Zicchino（2006）［24］的方法，得到兩系統的脈沖響應結果如圖2 至圖5 所示。圖2、圖3 顯示，在生態可持續與經濟高質量發展系統在對自身的影響上，當受到自身一個單位正向標準差沖擊之后，即期產生正向影響，且影響值達到最大，隨著期數的推移，影響逐漸變小，并在第6期消失。圖4顯示，生態可持續受到經濟高質量發展的一個正向沖擊，短期內為負值，但在第一期達到最大值，隨著期數推移逐漸趨于平穩，說明在初期經濟高質量發展會對生態可持續發展產生制約作用，但是隨著時間的推移經濟高質量發展會促進生態可持續發展。圖5顯示，經濟高質量發展受到生態可持續的一個正向沖擊，會產生先上升后下降的正向效應，并在第一期達到最大值最后逐漸趨于平穩。圖4、圖5表明，經濟高質量發展與生態可持續之間存在正向的相互作用關系，即兩者的發展會相互促進，脈沖響應結果與格蘭杰因果檢驗結果基本一致，進一步體現了兩者的互動發展關系。

圖2 經濟高質量發展對自身的沖擊

圖3 生態可持續對自身的沖擊

圖4 經濟高質量發展對生態可持續的沖擊

圖5 生態可持續對經濟高質量的沖擊

為更精確地反映生態可持續與經濟高質量發展兩者相互影響的程度，本文使用方差分解進一步評價各種沖擊所產生作用的重要性，表7分別給出了第10、20、30預測期的方差分析結果。

方差分析的結果顯示，選取第10、20、30 個預測期進行方差分析的結果基本一致，說明在10 個預測期之后系統基本已經達到穩定狀態，對結果沒有影響。經濟高質量發展受自身影響程度為85.512 972%，受生態可持續影響程度為14.435 682%，說明經濟高質量發展在一定程度上是依賴生態可持續的發展水平。生態可持續在第10 預測期之后主要受自身影響，這與脈沖響應分析結果基本一致，在初期會受到經濟高質量發展的負面影響，隨后達到正響應值，隨著時間推移響應逐漸消失。結合方差分析結果說明，經濟高質量發展對生態可持續的發展的影響的滯后效應有限，其主要還是受自身影響。

表7 方差分解結果

六、結論及政策建議

（一）結論

本文分析了生態可持續與經濟高質量發展兩系統的耦合機制，以此為基礎構建兩系統綜合指標體系，利用2008—2018 年除西藏和港澳臺地區以外30 個省份的數據，測算生態可持續與經濟高質量發展兩系統的綜合水平、耦合協調程度，實證研究兩系統互動發展情況，主要結論如下：

（1）2008—2018 年，生態可持續與經濟高質量發展水平均保持持續上升趨勢，但區域發展協調性有待進一步提高。

（2）各省份生態可持續與經濟高質量發展系統耦合度為0.345～0.827，隨著時間的推移各省份均呈現穩定上升趨勢，其中廣東生態可持續與經濟高質量發展耦合協調度在30 個省份中處于最高水平。在協調類型方面，截至2018 年，北京、天津以達到同步發展型，浙江、安徽、福建等省份正逐年向同步發展型靠近，而上海、江蘇、山東、廣東一直處于發展超前型，且在生態可持續水平上升的同時愈發呈現發展超前型特征，說明這幾個省份發展迅猛且發展重心仍然集中于經濟發展。

（3）運用PVAR 模型，研究生態可持續與經濟高質量發展的互動關系，發現經濟高質量發展受生態可持續的促進作用較為顯著，同時經濟高質量發展對生態可持續也有一定促進作用，但其影響的滯后效應有限。模型證明，生態可持續與經濟高質量發展之間存在正向的相互作用，即兩者的發展會相互促進。

（二）建議

上文已將30 省份協調類型分為同步發展型、發展超前型和生態超前型，結合三種類型有針對性地提出生態可持續與經濟高質量發展的對策建議。

（1）同步發展型城市包括北京和天津，這2 市生態可持續與經濟高質量發展處于較高水平且耦合協調度較高，說明兩城市在發展過程中能夠合理分配生態與發展的投入，并取得較好的產出。未來該類型城市在良好發展的基礎上，應進一步利用京津冀優越區位條件與有利的政策支持，進一步加強技術、人才的投入，穩步加快產業結構調整，推進經濟發展方式轉型升級；同時也要提高城市綠化水平和加強環境污染的治理程度，作為帶頭城市，進一步加強資源、能源利用效率，保持經濟高質量與生態環境同步發展。

（2）發展超前型城市包括上海、江蘇、山東和廣東，這4 個省份經濟高質量發展水平較高且其耦合協調度也處于較高水準，根據本文研究結論，生態可持續能夠顯著促進經濟高質量的發展，因此這些城市現階段可適當加強城市生態可持續治理的投入，利用經濟高質量發展的科技創新、教育程度等優勢，充分發揮創新在生態治理與綠色經濟發展中的驅動性作用，順應時代創新發展潮流，進一步激發自主創新的積極性與活力，起到帶頭作用，輻射周邊地區實現綠色創新與綠色經濟發展。

（3）生態超前型城市包括除北京、天津、上海、江蘇、山東、廣東以外的其他24 個省份，這些省份中只有浙江、重慶、福建耦合協調度處于較高水準，其余大部分處于中級協調級別。這些省份生態發展程度較高或者原本就具有一定生態環境優勢，如海南、吉林等，所以未來這些城市應該努力將生態環境優勢轉化為經濟增長優勢，一方面圍繞區域生態環境優勢吸引資金、項目，另一方面積極接受周邊發展超前型或者同步發展型城市的輻射，走高科技、高附加值、低污染、低能耗的綠色經濟可持續發展道路。