黃河流域高質量發展效率的演變及耦合協調水平

沙德春，王茂林

（河南農業大學信息與管理科學學院，河南鄭州 450002）

黃河流域是我國重要的生態屏障和經濟發展帶，在國家生態文明建設和經濟發展建設戰略布局中占據重要地位。近年來，黃河流域多項建設工作已取得重要進展，但在生態保護、經濟發展、創新發展等方面仍面臨諸多難題；同時，流域內多數地區受自然、社會、歷史等條件制約，產業結構失衡，工業結構同質化現象嚴重，戰略性新興產業規模較小，在發展水平和發展質量上較東部沿海地區存在較大差距。此外，黃河流域當前創新投入短板顯著，根據《中國科技統計年鑒》數據，2020 年黃河流域九省區R&D 經費總支出占全國（未含港澳臺地區。下同）總量的20.56%，發明專利授權量僅占全國總量的15.62%［1］。因而，探討如何提升黃河流域高質量發展效率水平，對加速推進該區域高質量發展意義重大。結合黃河流域高質量發展內涵、國家戰略布局和創新驅動發展內涵，本研究采用Malmquist 指數模型對黃河流域高質量發展效率演變進行測度，并探究其中生態效率、經濟效率和創新效率間的作用強弱及協調程度，為推進流域高質量發展的政策制定提供參考。

1 相關研究回顧

有關黃河流域高質量發展的文獻中包含了高質量發展的理論內涵、水平測度、影響因素和發展路徑等研究主題，如石碧華［2］指出黃河流域當前呈現戰略性和全局性、綜合性和協同性、區域性和復雜性、動態性和示范性等發展特征，其核心本質在于可持續與協調；任保平等［3］指出應緊緊圍繞分類、協同、綠色、創新、開放5 個發展層面推進黃河流域高質量發展；韓君等［4］構建了黃河流域高質量發展評價指標，測算該區域高質量發展總體水平并探究其空間規律；朱永明等［5］從經濟發展、文化傳承、創新驅動、民生改善等多個層面探究影響黃河流域高質量發展的多元因素；徐輝等［6］圍繞經濟社會發展和生態安全兩大方面構建了評價指標體系，并對黃河流域9 個省區的高質發展水平進行了測度。

總體來看，目前學術界對黃河流域發展效率的研究尚處于初步探索階段。閻曉等［7］對黃河流域37個資源型城市的生態效率進行測度分析發現，黃河流域資源型城市生態效率分為先平穩、后上升兩個階段，生態效率空間格局向集聚分布演變；陳明華等［8］基于黃河流域生態效率測算結果對其空間差異和動態變化進行探究；李宏偉等［9］發現，區域一體化政策促進了黃河流域綠色經濟效率提升，但對中游地區影響程度較大，對其他地區均未產生顯著影響；董會忠等［10］對黃河流域73 個城市的科技研發效率和成果轉化效率進行回歸檢驗，探究其受到環境規制的區域異質性影響?？梢姡l展效率的測度成為黃河流域相關研究的重要內容。但目前有關研究側重于生態層面，對黃河流域經濟和創新效率的研究不足，尤其是對其子系統的耦合協調研究并不充分。

基于此，本研究構建黃河流域高質量發展效率理論分析框架，測度黃河流域九省區生態、經濟和創新效率動態變化，并對黃河流域高質量發展效率的生態效率、經濟效率和創新效率3 個子系統進行耦合協調分析，以期為黃河流域實現高質量發展提供參考。

2 分析框架構建與研究方法

2.1 分析框架構建

基于現有研究可知，黃河流域高質量發展內涵包括生態、經濟和社會等多個層面，需要強調黃河流域高質量發展的系統性和整體性；同時，國家重大戰略要求表明，實現黃河流域高質量發展需要同時提升生態和經濟發展效率。黃河流域橫跨我國東中西部地區，流域內地區間生態環境、經濟差距較大，因此推進黃河流域高質量發展需要從環境保護入手，同時必須解決好流域發展不充分和失調問題［11］。另外，在創新驅動發展時代背景下，黃河流域要實現綠色轉型發展，就需要充分發揮科學技術的支撐作用［12］。效率通常是對資源投入與產出關系的反映，而黃河流域高質量發展效率是指對黃河流域高質量發展具有主導作用的資源投入與高質量發展產出之間的關系結構，是衡量黃河流域高質量發展效果和水平的重要指標和表征。根據黃河流域高質量發展理論內涵，本研究認為，黃河流域高質量發展效率重點體現在流域生態效率、經濟效率和創新效率三大方面，是這三大子系統效率的耦合協調與有機統一?；诖?，構建如圖1 所示的分析框架。

圖1 分析框架

（1）生態效率。生態效率優先、綠色發展是提升黃河流域高質量發展效率的基礎，生態環境建設是高質量發展的重中之重。為達成黃河流域內資源可持續化與可協調化一體的高質量發展目標，需全面貫徹“綠水青山就是金山銀山”的“兩山”理念。生態優先應作為推動高質量發展過程中不可逾越的“紅線”，切實做到以生態優先發展，為高質量發展保駕護航。

（2）經濟效率。實現經濟高效率運行、縮小省際經濟差距是實現黃河流域高質量發展效率的保障。當前，黃河流域面臨新形勢、新機遇以及國際合作競爭加劇等挑戰。堅持高水平引進來與高質量走出去相結合，拓展優化區域開放空間布局，形成陸海內外聯動、東西雙向互濟的開放型經濟［13］，是目前黃河流域工作的出發點與落腳點。

（3）創新效率。創新資源合理配置、創新體系有效運轉為黃河流域高質量發展效率提升提供直接動力，創新水平的提升能為黃河流域高質量發展強力賦能。科技是第一生產力，區域高質量發展離不開科技的支持，而創新又是推動區域發展的不竭力量之源，因此，科技創新為黃河流域經濟體系的轉型和產業結構的轉變注入新鮮活力，推動經濟增長由資源依賴型向創新驅動型轉變［14］。

2.2 效率指標設計

本研究在選取高質量發展效率指標時，主要遵循系統性原則、科學性原則以及可行、可操作、可量化原則。隨著工業化逐漸深入發展，黃河流域的生態環境變得脆弱，流域內九省區為解決環境問題進行了不同程度的資金投入，但資源尚未達到高質量投入水平，因而需要從投入和產出兩個角度更加重視生態環境的保護與改善。黃河流域的產業基礎薄弱、規模偏小，各個產業間要素分布不均勻，產業結構優化升級受阻，對經濟發展的促進作用尚不明顯［15］。創新是驅動經濟發展的第一動力，創新發展程度越高，對經濟高質量發展越有利［16］，但黃河流域的多數省區創新能力較弱、投入和產出效率不高，因此，提高科技創新能力不僅能夠促進黃河流域的產業結構升級和生態建設，而且有助于實現創新驅動經濟高質量發展。

考慮到數據可獲得性，針對不同類型的生態效率子系統選取相應的指標衡量投入和產出效果，具體如表1 所示。

表1 黃河流域高質量發展生態效率評價指標體系

2.3 研究方法

2.3.1 Malmquist 指數法

采用Malmquist 指數法分析黃河流域高質量發展效率演變，通過指數的分解進一步挖掘效率動態變化過程中的影響因素。Malmquist 指數法在20 世紀50 年代初由Malmquist［17］提出，后經Fare 等［18］學者完善成為測算全要素生產率變化的有效方法。假設有k個決策單元，每個決策單元有m種投入和n種產出，在測算期間，t期的投入向量為產出向量為期的生產技術和產出距離函數如下：

從t時期到t+1時期生產效率的動態變化模型如下：

Malmquist 指數可分解成技術進步變化（Techch）和技術效率變化（Effch），其中技術效率變化包含純技術效率變化（Pech）和規模效率變化（Sech）。各效率值之間關系如下：

式（4）（5）中：Tfpch 為生產率指數，Tfpch＞1說明t到t+1 時期整體生產率提高；Techch＞1 時，說明技術創新和進步對投入產出效率有明顯貢獻；Effch＞1 時，說明技術效率有所改善；Pech＞1 時，說明決策單元效率得到提升；Sech＞1 時，說明決策單元向最優規模接近。

2.3.2 熵值法

運用熵值法求取高質量發展效率指標體系中各指標權重，通過無量綱化處理有效減少各指標數值差異過大等問題，為耦合協調度分析鋪墊。具體步驟如下：

設有m個評價對象、n個評價指標，得到評價系統原始數據矩陣表示第i個年份在第j項評價指標上的數值。進而得到決策矩陣如下：

分別對效益型指標和成本型指標進行標準化處理，使具有不同特性的指標可以共同組合進行發展評價。公式如下：

若為效益型指標：

若為成本型指標：

從而獲得規范化決策矩陣如下：

式（9）中，Yij代表第i個年份在第j項評價指標上的規范化數值。

（3）第j項指標在第i個年份所占的比重計算如下：

（4）第j項指標的熵值計算公式如下：

（5）第j項指標的差異系數單項指標的差異系數越大，對測度評價的影響就越大，熵值就越小。公式如下：

（6）確定各指標的熵值權重。公式如下：

2.3.3 耦合協調度模型

參考王淑佳等［19］的研究，運用耦合協調模型對黃河流域高質量發展效率3 個子系統進行耦合協調分析，探究3 個子系統相互依賴和制約的程度。構建的耦合度模型如下：

式（14）～（16）中：C為耦合度；U1、U2和U3分別為生態效率、創新和經濟效率子系統的綜合評價值；D為協調度；T為3 個子系統的綜合評價值；α、β、δ為各子系統的權重，本研究認為生態、經濟和創新3 個子系統同等重要，因此取其權重均為1/3。0 ≤C≤1，當C=1 時，系統間處于最佳耦合狀態；當C=0 時，系統間處于無關狀態，系統向無序發展。

3 黃河流域高質量發展效率演變分析

3.1 生態效率演變分析

基于2010—2019 年相關數據，對我國30 個省份（未含港澳臺地區和西藏）及黃河流域九省區的生態效率進行Malmquist 指數測算分解，數據來源于歷年的《中國統計年鑒》《中國科技統計年鑒》。具體測算結果見表2。

表2 2010—2019 年黃河流域九省區年均生態效率Malmquist 指數分解結果

從總體情況來看，九省區2010—2019 年間生態效率年均下降0.40%，與30 個省份生態效率年均降幅相比較小。其中，青海、甘肅、內蒙古和山東四省區的生態效率有所提高，尤其是內蒙古提升幅度最大，年均達到3.50%；山東的生態效率增幅最小，年均為1.20%。黃河流域的平均技術進步變動指數和平均純技術效率變動指數高于30 個省份，說明黃河流域九省區生態技術水平的提高速度在30 個省份中處于較為領先地位，但其平均技術效率變動指數和規模效率變動指數卻低于30 個省份平均水平。因此，在未來黃河流域發展中，應重視生態技術的革新與發展，堅持引進生態專業型人才，調整區域生態資源配置比例，實現高質量生態產出，提高生態產出規模，從而提升流域內整體生態效率。

從生態效率指數分解來看，九省區的技術效率變動指數均超過1，然而只有青海的技術進步變動指數超過1，說明生態效率尚未提升的主要原因在于生態技術進步不明顯，各省區未對技術發展給予足夠重視，因此各省區需要積極提升生態建設技術，生態技術水平提高對建設流域生態文明、實現流域高質量發展具有先覺導向作用；九省區的純技術效率變動指數均超過1，說明區域生態資源配置日趨合理，資源投入不足或浪費現象有所好轉，但四川、陜西和河南三省的規模效率變動指數低于1，表明這三省的生態產出轉化規模未達到相應期望，生態資源的投入與產出不對稱、不協調，因此需要拓寬生態產出渠道，加強政府監督力度，推動生態資源的投入與產出達到動態平衡，從而提升系統整體的生態效率。

3.2 經濟效率演變分析

2010—2019 年九省區的經濟效率測算結果如表3 所示。從總體情況來看，九省區2010—2019 年的經濟效率年均增長3.10%，低于30 個省份經濟效率年均增幅，除了山西的經濟效率呈下降趨勢，其余八省區均呈增長趨勢。其中，四川年均增幅最大，達8.20%；山東的年均增幅最小，為0.20%。在整體經濟效率指數分解上，九省區僅有平均規模效率變動指數能與30 個省份持平，其余3 個變動指數均低于30 個省份平均水平，表明九省區的經濟發展效率水平提高速度較慢，各省區應著手推進經濟技術的發展與革新，堅持引進和培養經濟建設型人才，調整區域內的經濟資源配置比例，實現高質量經濟產出，提高經濟產出規模，從而提升流域內整體經濟效率。

表3 2010—2019 年黃河流域年均經濟效率Malmquist 指數分解結果

從經濟效率指數分解來看，大部分變動指數大于1，說明經濟效率能夠提升的主要原因是各省區重視經濟技術進步、努力擴大經濟產出。其中，甘肅、山西和山東的純技術變動指數小于1，說明這三省經濟資源配置未達到理想水平，還存在或多或少的資源投入不足或浪費現象；內蒙古的規模效率變動指數小于1，表明其經濟產出轉化規模未達到相應期望，經濟產出規模與經濟資源投入不對等，需要優化經濟產出結構、加強政府宏觀調控，以提高經濟產出規模作為提升整體經濟效率的主要手段。此外，九省區的平均技術進步變動指數大于其他指數，可見經濟技術進步發展較快是近10 年間黃河流域經濟效率持續增長的重要因素。

3.3 創新效率演變分析

2010—2019 年九省區的創新效率測算結果如表4 所示。從總體情況來看，九省區的創新效率年均增長3.80%，比30 個省份創新效率年均增長率超出1.90%。其中，除四川、寧夏和山東三省區外，其余六省區的創新效率均有所提高，尤其是青海、陜西和山西三省的年均提升幅度最大，分別為19.10%、6.30%和6.70%；河南的年均增幅最小，為0.80%。就整體創新效率指數分解而言，九省區只有平均技術進步變動指數低于30 個省份平均水平，表明黃河流域技術增長幅度與30 個省份總體相比差距較大，因而各省區應深入落實創新驅動發展理念，充分發揮創新在促進區域發展中的導向型作用。

表4 2010—2019 年黃河流域九省區年均創新效率Malmquist 指數分解結果

就創新效率指數分解而言，流域內有8 個省區的技術效率變動指數超過1，7 個省區的純技術效率變動指數和規模效率變動指數均超過1，可見各省區已逐步認識到創新驅動發展的必要性，各項創新政策逐步完善，政府對于各項創新要素的投入日益增加、投入比例日趨合理，黃河流域的創新產出規模逐步擴大，但增速與純技術效率相比較慢，投入與產出存在一定滯后，因此需要擴展創新資源產出渠道、擴大創新產出結構規模。另外，九省區中僅有陜西的技術進步變動指數超過1，平均技術進步變動效率小于1，可見創新技術發展遲緩是目前黃河流域發展的短板，堅持以創新驅動發展、以創新助力高質量發展轉型是當務之急。

4 黃河流域高質量發展效率耦合協調分析

4.1 耦合度分析

借鑒已有相關研究，結合黃河流域發展實際情況，將黃河流域高質量發展效率耦合度劃分為4 個層級（見表5），測算得出各省區的耦合度如表6所示。

表5 黃河流域高質量發展效率耦合度層級劃分

表6 黃河流域九省區高質量發展效率耦合度

2010—2019 年，黃河流域九省區高質量發展效率耦合度變化曲線如圖2 所示。由測算結果可知，四川、陜西、河南和山東四省10 年間的耦合度均保持在0.8 以上，一直處于高水平耦合狀態，說明這4個省份高質量發展效率各子系統之間有較強的作用關系；內蒙古和山西兩地的耦合度在0.8 左右，部分年份達到0.8 以上，在高水平耦合附近波動；甘肅的耦合度在0.5～0.8 之間，高質量發展效率耦合度一般，處于從磨合階段向高耦合水平階段跨越的關鍵階段，表明其生態、創新和經濟三者的耦合強度不高；青海和寧夏多數年份的耦合度低于0.5，兩省區的高質量發展效率3 個子系統耦合強度較低。從空間上看，中下游地區的高質量發展效率耦合強度較高，上游部分省區由于生態、創新和經濟子系統間離散程度較大，耦合強度較低。

圖2 黃河流域各省區高質量發展效率耦合度的發展演變

總體上看，黃河流域高質量發展效率整體耦合度在上升，生態效率、創新效率和經濟效率3 個子系統的離散程度越來越小，耦合強度越來越高，其中河南3 個系統之間的耦合度最高，均值接近1，表明其3 個子系統實現了較為良性的耦合，達到有序狀態。

4.2 耦合協調度分析

參照魏奇鋒等［20］的研究，將高質量發展效率耦合協調度劃分為10 個檔次，如表7 所示。

表7 高質量發展效率耦合協調類型劃分

表7 （續）

從表8 測算結果可見，黃河流域高質量發展效率各系統間耦合協調度處于輕度失調狀態，主要原因在于各省區創新效率水平不高，創新效率與其他兩個子系統之間未形成較好的協調關系。盡管黃河流域高質量發展效率的平均耦合度已處于接近高耦合水平，但各子系統間相互作用水平較低，未達到系統內部協調發展的狀態。

表8 黃河流域九省區高質量發展效率耦合協調度

根據表8 結果繪制出2010—2019 年黃河流域高質量發展效率耦合協調度變化曲線圖（見圖3）。從各省區具體情況來看，山東的耦合協調度持續保持最高水平，但協調值在0.5 左右波動，并未得到穩步增長，結合以上分析可知，山東的生態效率較低，影響了各子系統之間的協調水平，抑制了高質量發展效率提升；四川、陜西和河南的耦合協調度處于輕度失調狀態，且均呈上升趨勢，表明這三省逐步重視高質量發展，逐漸改善高質量發展效率的低協調水平狀況，其中河南和四川在2019 年均已從輕度失調狀態轉變為瀕臨失調狀態；甘肅、內蒙古和山西的耦合協調度較低，山西和內蒙古甚至呈波動性下滑趨勢，這3 個省區在今后發展中應協調好生態、創新和經濟三方面的高質量發展；青海和寧夏兩地耦合協調度極低，處于嚴重失調水平，這兩個省區應當優先發展自身較為有優勢的領域，以優勢領域逐步帶動落后領域，改善協調水平過低的現狀。

圖3 黃河流域各省區高質量發展效率耦合協調度的發展演變

5 結論與建議

5.1 研究結論

通過對2010—2019 年間黃河流域高質量發展效率的實證分析，得到結論如下：

（1）黃河流域生態效率水平呈現下降趨勢，年均下降幅度為0.40%，主要是由純技術效率低所導致的，但平均技術進步變動指數和平均純技術效率變動指數高于30 個省份平均水平，表明黃河流域生態效率尚未提升的主要原因在于生態技術進步不明顯，生態技術有較大的改進空間。

（2）黃河流域經濟效率增速落后于30 個省份平均水平，九省區大部分經濟效率指數分解變動指數大于1，說明黃河流域經濟效率能夠提升的主要原因是各省區重視經濟技術進步、努力擴大經濟產出。

（3）黃河流域創新效率水平增長較為迅速，超出30 個省份年均增長水平，其中純技術效率與規模效率的提高貢獻較大，青海、甘肅等地在整體創新效率提高中發揮了顯著作用，然而一半以上省區的技術進步變動指數小于1，可見技術進步發展勢頭緩慢是提高黃河流域創新效率的主要障礙。

（4）黃河流域高質量發展效率耦合協調度處于較低水平，生態、創新和經濟3 個子系統間整體耦合協調度處于輕度失調狀態，主要原因在于各省區創新效率水平不高，一方面是由于單個子系統的評價值較低，另一方面是子系統間的相互作用強度較低，因此黃河流域的高質量發展不僅需要提升單一系統發展水平，還要實現多系統共同發展、協調發展。

5.2 發展建議

（1）實施因地制宜、按需開發的生態環境保護措施。黃河流域要結合各區段各省區實際情況因地制宜、按需開發。上游地區應利用水資源豐富的優勢，把提高水源涵養能力作為生態效率提升的關鍵，重點建設生態保護工程和生態修復工程；中游地區水土流失現象嚴重、水源泥沙淤積生態問題頻出，需要調控水沙和治理污染，充分利用工程設施防止生態環境被進一步破壞；而下游地區要重點關注減排以及水資源保護工作，加快清潔能源發展使用。

（2）推動黃河流域市場化改革，促進各省區經濟高質量發展?，F階段盡管黃河流域整體經濟效率增幅較大，但整體市場化程度較低、資源利用率不足，為此，應充分發揮政府在要素資源中的協調分配作用，同時注重技術、資金、環境等要素在發展中的交互性與協調性，實現區域之間的優勢互補、互惠互利。

（3）充分發揮創新引領作用，加快創新成果轉化。充分發揮黃河流域生態保護和高質量發展國家戰略優勢，積極凝聚各方有利創新資源，保持流域創新效率高位增長；同時，堅持引進創新人才、優化流域創新體系、加強流域創新資源供給，強化創新對流域高質量發展的根本驅動作用。

（4）優化流域多方聯動機制，增強部門協同發展。兼顧全流域資源，制定具體規劃與相應推進措施，建立省區間相互作用、相互關聯的跨省區協同發展機制，保障黃河流九省區實現高質量協同發展。