中國生物經濟發展水平評價指標體系構建
——基于省級數據的實證研究

孟慶莊，劉 瑾，2

（1.中央民族大學經濟學院，北京 100081；2.國務院發展研究中心信息網，北京 100010）

進入21 世紀，生物領域技術不斷突破，催生出諸多新的產業模式，生物經濟也成為繼信息經濟后的一種新經濟形態。生物技術的大規模應用正有力推動著產業變革，許多在2016 年之前還未出現的生物技術已經被廣泛應用于重工業生產過程［1］。同時，生物制造產品比傳統石化產品平均節約能耗30%～50%，對環境的影響可以降低20%～60%，微生物及其組成成分被用于工業廢棄物清理和生態系統修復，生物質能成為推動能源生產和消費革命的重要力量［2］。經濟合作與發展組織（OECD）［3］強調要利用生物產品和生物技術提高生產力，更加高效和可持續地利用自然資源，并通過生物科學與其他產業的深度融合，為不同國家創造新的經濟增長機會。生物經濟已經成為推動世界經濟發展的重要動力［4］。2022年5月，國家發展改革委印發了《“十四五”生物經濟發展規劃》，更加系統和科學地制定了中國生物經濟的發展目標。我國是全球生物多樣性最豐富的國家之一，《中國生物物種名錄》（2022 版）共收錄物種125 034 個［5］。隨著中國人口老齡化加速，公眾對優質生態環境、食品、醫療資源的需求愈加旺盛，形成廣闊的生命健康消費市場，而生物經濟能夠促進區域經濟結構優化和增長動能轉換，對保障中國人民生命健康、構建綠色低碳循環經濟體系和實現高質量發展具有重要意義［6］。在此背景下，中國需更好發揮生物經濟的獨特優勢。

1 相關文獻回顧

已有相關文獻對中國生物經濟發展情況的研究主要從兩個視角出發。一方面，部分研究分析了中國生物經濟發展現狀及相關政策，并對未來發展提出具體建議。如，邱靈等［6］探討了生物經濟的定義，分析了中國發展生物經濟的優勢和短板，同時提出了面向2035的中國生物經濟發展戰略思路；高振等［7］和白京羽等［8］分別分析了中國生物制造業和生物產業的發展現狀，并提出相應的政策建議。另一方面，部分研究對中國生物經濟相關產業發展水平進行測度。一是對綠色經濟、生態經濟、生態農業等與生物經濟有交叉領域的經濟形態或產業發展水平進行測度，使用多準則分析方法、層次分析法、熵權法等方法來確定指標權重。二是對生物產業發展水平進行測度，如尹政清等［9］從生物醫藥、生物能源、生物農業和生物工業4 個細分產業角度構建了中國生物產業競爭力評價指標體系，但多選取地區生產總值、就業數量、森林覆蓋率等與生物經濟內涵不夠貼近的指標，且未給出省級的評價結果；同時，部分研究雖構建了生物醫藥、生物能源、生物農業、生物技術等生物產業評價指標體系，但缺乏實證研究。

中國各省份經濟發展水平和資源稟賦存在較大差異，如何根據各地區實際情況進一步推動生物經濟發展成為重要挑戰，而了解各省份生物經濟發展現狀是因地制宜的關鍵。但已有相關研究對生物經濟的定義及內涵并不明確，且鮮有研究對中國生物經濟發展水平進行實證分析。基于此，本研究對中國的區域生物經濟發展水平進行測度分析。

2 生物經濟定義和領域

2.1 生物經濟定義和內涵

不同國家和國際組織均以生物技術等相關科學技術的應用與創新為基礎對生物經濟進行定義。其中，OECD［3］將生物經濟定義為利用生物技術和生物產品來為國家和居民獲得新增長機會和福利的經濟模式，并認為發展生物經濟能夠提高國家生產力水平和居民健康水平，同時提出生物能源還能夠替代化石能源、促進經濟可持續發展。歐盟委員會［1］于2018 年發布《生物經濟目標遠景》，將生物經濟定義為利用生物資源、生物技術和生物產品替代有限的自然資源、改造傳統工業流程、推動工業產業變革的經濟形態。歐盟［1］認為生物經濟未來將極大促進歐洲的技術創新和經濟增長，對歐洲經濟、社會和環境產生顯著影響，并且從長期來看，生物經濟也將有助于減緩氣候變化、促進全球循環經濟發展。2012 年，美國聯邦政府［10］將生物經濟定義為以生物科學研究和創新的實際應用為基礎，能夠創造經濟價值和公共利益的經濟形態。可以看出，美國政府更加注重生物技術的創新和研發。同時，美國政府也強調要重視信息、資源和技術的融合，并認為社會對食物和能源的需求逐漸增加，加之生物領域的新知識和新發現不斷涌現，生物經濟的未來發展潛力巨大。2020 年，德國聯邦政府［11］發布《國家生物經濟戰略》，將生物經濟定義為通過生物資源的生產、開發和利用，在未來經濟發展框架中為所有經濟部門提供產品和服務的經濟類型。德國的生物經濟戰略強調生物資源的充分利用，并且更加關注經濟的可持續發展。2017 年，中國國家發展改革委［2］印發《“十三五”生物產業發展規劃》，將生物產業作為中國戰略性新興產業的主攻方向。2022 年，中國首部生物經濟專項規劃《“十四五”生物經濟發展規劃》出臺，將生物經濟概括為：以生命科學和生物技術的發展進步為動力、保護開發利用生物資源為基礎，以廣泛深度融合各產業為特征，高度依賴技術驅動和創新驅動的新經濟形態［12］。

總體來看，各國對生物經濟的定義在本質上相近：第一，生物經濟起源于生命科學和生物技術的發展，其發展依賴于相關技術的突破與創新；第二，生物經濟與“節能環保”“循環經濟”“低碳發展”“可持續發展”等概念密切相關；第三，生物資源和生物技術的應用等對產業轉型發展具有重要意義，各產業深度融合發展是生物經濟的主要特征之一。

2.2 生物經濟領域

各國與有關國際組織對生物經濟領域和產業的分類較為相似，所涉及的重點領域均包括農業、醫藥、健康、環境和能源，但在具體細節上則因國情或生物經濟發展目標有所差別。OECD［3］在《生物經濟2030：制定政策議程》中強調了生物經濟應與遺傳學、基因學等學科的新技術融合創新。2020 年，OECD［13］擴展了生物經濟的范圍，將生物技術與化學、造紙、廢棄物管理等領域融合發展所形成的新生產方式囊括其中；同時，生物經濟的各個環節都在向數字化方向發展，包括原材料的提取和采購、中間產品的物流和銷售以及最終產品的再利用、維修和回收，生物經濟與數字經濟的融合將成為未來的發展趨勢。歐盟對生物經濟領域的界定與OECD基本相同。歐洲經濟嚴重依賴化石能源，易受安全問題、化石能源供應以及市場波動等因素影響，為減少對不可再生和不可持續資源的依賴，提升生物多樣性和資源利用效率，減緩氣候變化和生態環境惡化等方面的壓力，歐盟的生物經濟發展戰略更加注重發展循環經濟，重點關注海洋資源、水資源、林業資源和糧食安全等領域［14］。美國的《生物經濟發展藍圖》中將生物經濟領域歸納為健康、能源、農業和環境4 個主要領域［10］。2020 年，美國《護航生物經濟》報告強調生物經濟發展要依賴相關科學和技術的突破，包括生命科學、工程學、信息技術和生物技術等領域的技術進步、融合與創新［15］。德國生物經濟領域界定與歐盟具有一致性，但德國的生物經濟發展戰略更加關注能夠推動經濟可持續發展的一些交叉領域，如減輕土地壓力、保障生物原料可持續生產和供應、開發農村地區生物資源、挖掘生物經濟的數字化潛力等等，從而實現保障糧食安全、應對氣候變化和保護環境等目標［11］。中國的《“十四五”生物經濟發展規劃》將醫療健康、食品消費、綠色低碳、生物安全作為生物經濟四大重點發展領域，強調要加強生物材料和生物技術在醫藥產業中的應用，逐步推動生物飼料、生物農藥替代化學產品在現代農業中的使用，同時加大生物技術的研發力度，并圍繞生物基材料和生物質能構建生物質循環利用體系［12］。

3 生物經濟發展水平評價指標體系構建

3.1 基本原則

第一，綜合性原則。生物產業不僅包括以往研究重點關注的醫療健康產業，還包括生物農業產業、生物能源產業等，同時生物經濟的發展還需要政府支持，這些都要體現在指標體系中。第二，科學性原則。評價指標體系的內容應具有科學性，要盡量選擇準確、客觀的指標來評價生物經濟。第三，特殊性原則。生物經濟發展具有特殊性，如高度依賴技術創新和政府支持等，必須結合生物產業的發展特點來選取指標。第四，可比性原則。為對各地區的生物經濟發展水平進行對比，幫助相對落后地區發現短板、因地制宜發展生物經濟，因此，重點考慮指標在各地區的可比性和通用性。第五，可操作性原則。構建指標體系的目的是了解現狀、指導實踐，因此，要從可操作的角度考慮，選擇能夠通過精確計算進行測量的指標。

3.2 數據來源與指標體系構建

3.2.1 數據來源

本研究以中國31 個省份為考察對象（未含港澳臺地區），數據源可以分為兩大類。第一類是傳統數據源，主要為年鑒和數據庫，包括《中國高技術產業統計年鑒》《中國工業統計年鑒》《中國科技統計年鑒》《中國農村統計年鑒》《中國統計年鑒》《中國衛生健康統計年鑒》以及萬德數據庫。第二類是非傳統數據源，包括從農業農村部網站獲取的“政策稱號”評選結果和各個地方政府搭建的公共數據開放平臺，以拓展指標體系維度，更加準確地刻畫各地區的生物經濟發展面貌。“政策稱號”主要是指國家級區域性良種繁育基地，農業農村部于2017、2019 和2022 年分別公布了3 批基地名單。

3.2.2 指標體系構建

在生物經濟的發展過程中，生物產業至關重要。根據國家《“十四五”生物經濟發展規劃》，我國的生物經濟支柱產業主要包括醫療健康產業、生物農業產業、生物能源與生物環保產業、生物信息產業。首先，中國醫療健康產業在生物產業中的占比最高，僅生物醫藥產業經濟這一項便占整個生物經濟的60%～70%［16］，因此，本研究重點考察醫療健康產業發展情況，包括醫藥制造業基本情況等。第二，本研究主要對中國各地區2020 年的生物經濟發展水平進行測度，因此選擇各地區2017 年、2019 年國家級良種繁育基地數量來衡量區域生物農業產業發展水平。第三，沼氣屬于生物質能，沼氣工程建設對于生物能源與生物環保產業發展具有重要意義，因此選取戶用沼氣池數量和沼氣工程數量來測度生物能源與生物環保產業的發展水平。第四，生物信息產業發展依賴信息技術與生物技術的進步，其中數據共享和開放十分重要，因此選擇省級政府公共數據開放平臺數量以及平臺上的醫療健康相關數據集數量兩個指標來衡量生物信息產業的發展水平。此外，生物產業的發展主要依賴技術創新、人才培養和政府支持，因此以高校科研情況來刻畫各地區的創新能力。生物產業尤其是生物醫藥產業的投入較高、回報周期較長，對政府支持的依賴更強［6］，因此加入對地方政府公共財政支出的考量。最終，從生物產業發展水平以及人才、創新、政府支持等生物領域的政策環境，構建包含3 個一級指標、6 個二級指標、17 個三級指標和60 個四級指標的中國區域生物經濟發展水平評價指標體系，如表1 所示。

表1 中國生物經濟發展水平評價指標體系

4 實證分析

4.1 數據標準化處理

使用標準正態累積分布函數對數據進行標準化處理。具體3 個步驟如下：

（1）構建決策矩陣。設被評價的對象集為M=(M1,M2,,Mm)，指標集為P=(P1,P2,,Pn)，評價對象Mi對指標Pj的值記為xij，則決策矩陣X 為：

（3）為便于觀察，將結果均乘以100，使zij分布在（0，100）之間。

4.2 使用熵權法確定指標權重

參考陳文俊等［17］的研究，使用熵權法來確定評價指標體系中的底層指標權重，結果如表2 所示。可以看出，權重最高的5 個四級指標分別為醫藥制造業企業數、醫藥制造業企業平均用工人數、省級政府公共數據平臺數量、農林水支出占地方一般公共預算支出比例和高等學校數量，說明在這5 個指標上省份差異較大；醫療儀器設備及儀器儀表制造業技術改造經費支出這一指標的權重最低，說明在這個指標上省份差異最小。此外，各省份通過對比四級指標值了解本地生物經濟發展現狀，找到發展的優劣勢，從而有針對性地制定生物經濟發展政策。例如，在制藥、生物科技與生命科學上市企業數量指標上，得分最高的是浙江（99.91 分）、最低的是寧夏（15.19 分），因此，寧夏可以對照借鑒浙江推動相關企業上市的支持政策和先進經驗，結合本地實際出臺上市企業培育方案。

表2 中國生物經濟發展水平評價指標權重

表2（續）

4.3 測算結果分析

4.3.1 31 個省份測算結果

從31 個省份的生物經濟發展水平測算結果可以看出（見表3），江蘇的生物經濟總指數排名第一、西藏排在末位，總指數值超過80 分的僅有江蘇、廣東和浙江三地，超過60 分的也只有7 個省市；31 個省份的平均總指數值僅為46.29 分，其中有18 個省份的總指數值低于均值，排在前5 位的均為東部省份、排在后6 位的均為西部省份1）。總體來看，只有少數省份的生物經濟發展情況較好，生物經濟發展水平的地區差異較大。具體從分指標來看：

表3 2020 年中國31 個省份生物經濟發展水平評價結果

（1）各省份生物產業各指標得分排名與生物經濟總指數得分排名情況較為接近。其中，江蘇的生物產業指標值高達92.44 分，與廣東、浙江和山東排名前四，且得分均超過80 分；四川雖排名第五，但得分與前4 位相差甚遠。

（2）在創新能力方面，江蘇、廣東和北京的得分均超過90 分，遠高于排在第4 位的上海；前10名中，有6個東部省份、2個中部省份和2個西部省份，除四川和陜西分別位列第七和第九外，其他西部省份的排名靠后，西藏排在最后一位；而東北的遼寧、黑龍江和吉林分別排在第11、13 和17 位，在創新方面具有一定的基礎。

（3）政府支持方面。安徽、貴州、海南對生物經濟發展的支持力度較大，西部一些省份的政府支持得分排名靠前，而江蘇、上海等生物經濟總指數得分較高的地區在這一方面的得分卻排名靠后，說明部分經濟落后地區政府對生物經濟的投入力度較大，因而具備一定的發展潛力。

表2（續）

生物產業是生物經濟發展的重心，各省份生物產業的4 個支柱產業的得分及排名如表4 所示。醫療健康產業方面，江蘇、廣東、浙江的得分均超過90 分，排名第五的四川僅為60.08 分，第4、第5 名之間出現斷裂，排在末尾6 位的均為西部省份。生物農業產業方面，山東、黑龍江、河北排名前三，得分超過80 分的有7 個省份。生物能源與生物環保產業方面，四川和湖北超過90 分，僅有6 個省份超過60 分。生物信息產業方面，上海、北京、天津均超過80 分，西部的四川、貴州和寧夏分別排在第8、9、10 位，表現較好。

表4 2020 年中國31 個省份生物產業發展水平評價結果

4.3.2 聚類分析

使用K-means 聚類方法進一步分析中國各地區生物經濟發展特征。如圖1 所示，可以看出可以分為5 個梯隊：第一梯隊僅有江蘇和廣東兩地。兩地總指數得分接近，且均超過87 分，其生物產業和創新能力以及醫療健康產業指標均排在前兩名，是中國生物經濟發展的“領頭羊”。兩地均位于東部地區，經濟基礎好，2020 年生產總值共計21.40 萬億元，占31 個省份生產總值的比重為21.19%2）。第二梯隊為浙江和山東，其生物產業、創新能力得分均排名前列，醫療健康產業分別排第三和第四，生物信息產業分別排第四和第五。值得注意的是，山東的生物農業產業得分排名第一。可見，兩地的生物經濟發展勢頭較好，具有較大的發展潛力。兩地均為東部省份，是中國的經濟大省，2020 年地區生產總值合計13.75 萬億元，占31 個省份生產總值的比重為13.61%3）。第三梯隊包括2 個東部省份、1 個西部省份和5 個中部省份。其中，北京比第二梯隊的山東的總指數得分低14.49 分，表明第三梯隊得分斷呈現崖式下跌，但北京和上海的經濟體量相比廣東、江蘇等省份較小，因此實際上北京和上海的生物經濟發展水平已經較高。西部的四川排在第7 位，主要是因為四川的生物產業發展較好，尤其是醫療健康產業、生物能源產業和生物信息產業，同時四川擁有高校較多，科研基礎較好，生物技術創新能力較強。第四梯隊包括5 個西部省份、3 個東北省份，雖然這些省份生物經濟發展水平較低，但具有發展潛力和優勢。例如，陜西高校眾多，創新能力得分排名第九；貴州的政府支持得分排名第二；黑龍江和云南的生物農業得分分別排名第二和第五；天津和福建的生物信息產業得分分別排名第三和第六。這些地區未來可以充分發揮優勢，對照其他先進地區逐漸補齊短板，進一步促進本地區的生物經濟發展。第五梯隊除山西和海南外都屬于西部地區，可見西部地區生物經濟總體發展水平較低。綜上，從單個地區角度看，江蘇、廣東、浙江、山東的生物經濟發展水平最高，具有十分明顯的優勢；從分區域角度來看，中國生物經濟發展水平按照從高到低順序排列，分別為東部、中部、東北和西部。

圖1 2020 年中國31 個省份生物經濟總指數值聚類分析結果

4.3.3 總指數變異系數計算

進一步對31 個省 份生物經濟總指數及其一級指標進行變異系數分析，考察各指標的變異程度。采用數列的標準差除以總指數均值得到變異系數，根據統計學中的判斷標準，若變異系數大于0.15，則說明不同主體之間存在較大差異［18］。如表5 所示，31 個省份的總指數以及3 個一級指標的變異系數均顯著超過0.15，說明省際生物經濟發展水平、生物產業發展水平、創新能力和政府支持力度都存在較大差距。其中，創新能力和生物產業的變異系數最高，說明這兩項是導致省際生物經濟發展水平差異較大的主要原因。如表6 所示，生物產業4 個二級指標的變異系數都很高，特別是生物農業產業。

表5 2020 年中國生物經濟總指數的變異系數

表6 2020 年中國生物產業二級指標的變異系數

4.3.4 四級指標可視化展示

將中國生物經濟發展水平評價指標體系拓展為標簽體系，并使用詞云圖進行可視化展示。具體而言，首先需要從底層指標中提取事實標簽。事實標簽必須能夠簡練、準確反映底層指標的核心內涵，因此，如醫療儀器設備及儀器儀表制造業R&D 經費內部支出企業數指標的事實標簽可以簡化為“醫療儀器設備R&D 經費內部支出企業數”。圖2（a）和圖2（b）分別為江蘇和云南的生物經濟詞云圖，圖中事實標簽文字的字體越大，說明該事實標簽對應內涵方面的發展水平越高，對地區生物經濟發展的貢獻越大。可以看出，“醫藥制造業R&D 經費內部支出”“醫藥制造業專利申請數”“醫藥制造業研發機構經費”是江蘇最為明顯的標簽，而國家級區域性良種繁育基地、沼氣工程、制藥上市企業市值、農林水支出占比、衛生健康支出占比等對于云南生物經濟的發展最為重要。未來，各地政府可以根據實際情況對該生物經濟評價指標體系進行調整，進一步拓展指標和標簽數量，應用大數據技術、可視化技術等對指標和標簽進行篩選和展示。

圖2 2020 年區域生物經濟詞云圖

5 結論和政策建議

5.1 研究結論

本研究通過分析國內外生物經濟領域的重要政策和報告，給出了生物經濟的定義、內涵和領域，然后遵循綜合性原則、科學性原則、特殊性原則、可比性原則以及可操作性原則，結合生物經濟發展特征構建了包含生物產業、創新能力、政府支持3個一級指標及其下6 個二級指標、17 個三級指標和60 個四級指標在內的中國生物經濟發展水平評價指標體系，并結合有關傳統數據和非傳統數據進行實證分析，對2020 年中國31 個省份生物經濟發展水平進行測度。實證結果表明，中國生物經濟總體發展水平較低且省際差距較大，整體上可以分為5 個梯隊，其中只有江蘇、廣東、浙江和山東等少數省份的生物經濟發展情況較好，其他省份與這四地差距明顯；從區域角度來看，生物經濟發展水平按照從高到低順序排列分別為東部、中部、東北和西部。

5.2 政策建議

根據以上分析結果，提出以下有關政策建議：

第一梯隊的江蘇和廣東應繼續發揮醫療健康產業發展水平高和創新能力強的優勢，進一步加大在生物經濟領域的政府財政支出，引導資金流向相關產業；同時，繼續加強政府公共服務平臺建設，促進相關數據開放和共享，充分發揮技術和數據要素的作用，促進信息技術與生物產業融合發展。此外，兩地也應繼續發揮經濟大省優勢，積極鼓勵生物經濟相關企業上市，充分發揮資本市場對生物經濟發展的促進作用。

第二梯隊的浙江和山東中，山東作為農業大省，應繼續發展生物農業產業、促進農業產業現代化；兩地未來需進一步加大相關財政投入，才能繼續保持在生物產業方面的優勢。此外，浙江和山東都屬于沿海地區，因此應充分發揮區位地理優勢，積極發展海洋生物醫藥產業，打造特色產業集群。

第三梯隊中的北京和上海一是可以繼續發揮企業總部優勢。北京和上海的基礎設施優勢、區位優勢、經濟優勢明顯，是眾多生物醫藥企業和生物經濟相關跨國公司總部基地，未來兩地應對生物經濟企業總部落地等提供優惠政策，吸引更多生物產業相關企業落地，形成產業集聚。二是繼續發揮人才資源優勢和研發優勢。北京和上海高等院校集聚，“雙一流”建設高校的數量最多，培養了大量生物領域人才，在技術創新方面也極具優勢。第三梯隊的其他5 個中部省份應打破行政邊界的限制，推進產業集群的橫向一體化；同時，湖北、湖南的高校較多，具有一定的研發和創新優勢，政府應采取措施促進政府、企業高校及科研機構合作，形成政產學研聯動發展的局面。

第四梯隊中的陜西西安和重慶、四川形成了西三角經濟區，該經濟區是西部經濟最為發達的區域，也是西部地區發展生物經濟的核心，三地應進一步深化生物人才、產業方面的合作機制，促進生物經濟產業協同發展；同時，西部地區未來要加強生物技術的研發，將具有豐富生物資源和能源資源的優勢轉化為產業優勢和經濟優勢。此外，東北三省未來也應繼續加大力度發展生物醫藥、健康保健等產業。

第五梯隊的大部分省份隨著區域經濟的發展，其生物經濟發展潛力將逐漸釋放。一方面，這些省份可以積極參與到西三角經濟區的生物產業發展中；另一方面，要注重培育當地特色生物產業，如西藏的藏藥、內蒙古的蒙藥都具有較高的知名度，具備發展生物醫藥產業的一定基礎。

注釋：

1）根據國家統計局2011 年發布的《東西中部和東北地區劃分方法》，將31 個省份劃分為東部、中部、西部和東北四大地區。東部包括北京市、天津市、河北省、上海市、江蘇省、浙江省、福建省、山東省、廣東省和海南省；中部包括山西省、安徽省、江西省、河南省、湖北省和湖南省；西部包括內蒙古自治區、廣西壯族自治區、重慶市、四川省、貴州省、云南省、西藏自治區、陜西省、甘肅省、青海省、寧夏回族自治區、新疆維吾爾自治區；東北包括遼寧省、吉林省、黑龍江省。

2）筆者根據國家統計局公布的相關原始數據計算而得。

3）筆者根據國家統計局公布的相關原始數據計算而得。