黃河流域省際生態效率時空演變分析

初麗霞 岳遠媛 黃夢瑤

(聊城大學商學院，252059，山東聊城 )

1 引 言

作為我國重要的經濟地帶，黃河流域的可持續發展是我國的一項重大國家戰略.黃河流域特別是上游區域由于環境及歷史原因，經濟發展滯后、生態環境脆弱、經濟與生態矛盾突出.黃河流域各大濕地保護區也具有生態涵養的功能，是我國重要的生態屏障，因此經濟發展的同時進行生態保護對于黃河流域來說是一項刻不容緩的任務[1].

2021年10月22日，在深入推動黃河流域生態保護和高質量發展座談會上，習近平科學分析了當前黃河流域生態保護和高質量發展的形勢，提出要堅定不移地走生態優先、綠色發展的現代化道路[2].同年11月16日，習近平強調，生態文明建設關乎中華民族永續發展，決不以犧牲環境為代價換取一時的經濟增長[3].2022年的政府工作報告中也提出，要加強生態環境保護，促進可持續發展，持續推進生態保護修復的重大工程[4].因此研究黃河流域各個省份的生態效率及其影響因素，是加快黃河流域經濟向高質量發展轉型的重要路徑，也是找出提高黃河流域生態效率的關鍵.

2 文獻綜述

生態效率作為當前社會發展的熱點問題，已經有不少學者對生態效率的概念描述、理論分析以及計算模型研究等幾個方面進行了一定的分析.

2.1生態效率概念界定生態效率能夠衡量經濟與環境之間的協調關系，其概念最初是由Schaltegger等人[5]提出，體現了經濟發展與資源環境利用之間的關系，即一定時期內增加的經濟價值與增加的生態環境影響的比值[6]；世界可持續發展工商理事會(WBCSD)[7]將生態效率描述成單位生態環境影響所對應的產品和服務價值；Hinterberger等人[8]也提出了相似的概念，即“生態效率是指在某個區域內，以較少資源消耗和環境污染，生產具有競爭力的產品和服務，以滿足人的需要和改善生活”.

中國也有部分學者定義了生態效率的概念，國內國外的論點相似，都在投入和產出方面進行論述，即投入與產出對于環境與生態的影響，且產出與投入的比值決定生態效率的大小.諸大建等人將生態效率概述為社會發展的價值量和資源環境消耗的實物量比值[9]；戴鐵軍等人認為生態效率的核心思想就是以少產多，即在生產過程中要用最少的資源和能源，生產最多的產品，并且對環境產生最小的影響[10].

2.2生態效率及其影響因素分析技術創新、政策法律、經濟發展水平、產業結構等因素會通過影響產出與投入，改變生產對于環境的影響，進而對一個區域的生態效率產生影響.華堅等人[11]、楊傳明等人[12]均認為產業結構的調整會對生態效率產生顯著影響；趙哲等人[13]發現技術進步、氣候變化、要素投入以及政策實施均會對當地的生態效率產生較大影響；屈小娥[14]、萬斯斯等人[15]、龐慶華等人[16]認為經濟發展水平會在一定程度上影響生態效率；夏骕鹔等人[17]發現旅游開發強度的不斷提升有利于改善當地的生態效率；陳超凡等人[18]認為創新是促進城市生態效率改善的重要途徑；李健等人[19]認為長期內高新技術產業集聚整體上會對生態效率具有促進作用.

2.3生態效率測算及回歸分析現有的大部分文獻中，生態效率的測度最為常用是數據包絡分析法(DEA)，同時也有較多學者使用SBM模型進行測算，由于SBM模型考慮了非期望產出，所以現在更多的是使用SBM模型.田偉[20]、張長江[21]在對生態效率進行研究時采用了SBM-Tobit的方法；李佳佳[22]、田澤等人[23]選擇DEA方法以及空間計量和雙門檻模型來測算生態效率及其影響因素；任宇飛[24]、杜克銳[25]、陳明華[26]、尚海潮[27]則使用了SBM模型對各個區域進行了生態效率的測算；也有部分學者利用模型和指數相結合的方法來進行生態效率的測算，比如：賈媛媛[28]采用非期望SBM模型和變異系數來測度生態效率；林江彪等人[29]采用基于非期望產出的SBM超效率模型和Malmquist-Luenberger指數相結合的方法，對資源環境效率進行測算.

通過對于文獻的查閱發現，當前雖然不乏對生態效率的研究，但是大多集中于概念界定以及各個領域與生態效率的關系方面，針對于某個區域的生態效率探究的文獻相對來說比較少.而且對于使用SBM模型和Tobit回歸分析的文獻所采用數據的年份較為靠前，時效性不足.探究黃河流域生態效率對其生態保護和高質量發展具有重要的意義，因此文章使用非期望產出的SBM模型對2004年到2020年黃河流域各區域的生態效率進行衡量，同時使用Moran′sI指數對生態效率的空間相關性及動態演化趨勢進行評價，并建立面板Tobit回歸模型對影響黃河流域各區域生態效率的影響因素進行分析，探究提高黃河流域生態效率的新途徑.

3 數據與方法

3.1研究設計參考段慶林[30]的有關表述，結合黃河流域各區段的生態特點及生態效率的研究方向，將黃河流域分為上游生態涵養區、中游綠色發展區、下游城市化先行帶動區，并以此為研究對象進行研究.以黃河流域上、中、下游三個區域即九個省份——寧夏、四川、內蒙古、青海、甘肅、山西、陜西、河南、山東為研究對象，研究黃河上、中、下游區域及九省份的生態效率差異及其影響因素.研究所使用的數據來自于《中國統計年鑒》以及各省份《國民經濟和社會發展統計公報》《政府工作報告》.

3.2模型構建

3.2.1 SBM模型 數據包絡分析 (DEA) 是進行績效評價的一個有效分析工具. 為了解決DEA模型中對無效決策單元的測算僅僅包含產出或投入同比例增加或減少這一問題， Tone[31]考慮了非期望產出的基礎上提出了 SBM-DEA (Slacks-Based Measure，SBM) 模型.文章使用非期望的SBM效率測量方法進行測算.

模型如下：

(1)

(2)

其中：S-,S+,Sb為其第i個DMU的投入冗余量的對應向量，ρ*為目標函數即生產效率，嚴格遞減，且0≤ρ*≤1.當ρ*=1時，DMU才是有效率的，即ρ*越大越接近1，生態效率越高；當ρ*<1時，DMU是無效率的，存在著投入產出上改進的必要性.

3.2.2 Moran′sI指數 Moran′sI指數通常用于研究變量在同一個分布區內的觀測數據之間潛在的相互依賴性.文章采用Moran′sI指數以驗證生態效率是否存在空間相關性.Moran′sI指數可以表示為，

(3)

Moran′sI指數取值范圍是[-1,1]，當Moran′sI>0時，空間正相關，空間相關性隨數值的增加而升高；同理，當Moran′sI<0時，空間負相關性，空間差異隨數值的降低而升高；當Moran′sI=0時，空間呈現出隨機性，不存在空間自相關.

除此之外，采用Moran′sI散點圖反映某一區域或地區與周邊的擴散或極化作用是否顯著存在.Moran′sI散點圖第一象限表示高值與高值聚集，區域自身和周邊地區的觀測數據水平較高，空間差異程度較小.第二象限表示低值與高值聚集，區域自身觀測數據較低，周邊地區較高，空間差異程度較大.第三象限表示低值與低值聚集，區域自身和周邊地區的觀測數據水平較低，空間差異程度較小.第四象限表示高值與低值集聚，區域自身觀測數據較高，周邊地區較低，存在較大的空間差異.

3.2.3 面板Tobit模型 生態效率為截堵數據，有部分觀測值被限制在某個點上，在做回歸時只能選取一定范圍的值，對于生態效率來說其取值范圍為[0,1]，是一個截堵變量，其左側受限，因此使用規范審查回歸模型(面板Tobit模型).

模型設定如下：

(4)

(5)

當潛變量y*小于等于0時，被解釋變量y等于0； 當y*大于0時，被解釋變量y等于y*本身，同時假設擾動項ui服從均值為0，方差為σ2的正態分布.

3.3指標選取

3.3.1 生態效率測算指標 生態效率表示在一定時期、一定區域內，追求以最少的資源和環境投入來實現經濟效益產出的最大化，即產出和投入的比值.文章使用SBM-DEA模型對生態效率進行測算.測試結果表示，生產效率越大越接近1，生態效率越高；生態效率小于1則投入與產出的比例存在著改進的必要性.

模型中的投入由勞動力、資本、消耗來進行衡量.產出分為期望產出和非期望產出，期望產出為產生的經濟價值，以地區生產總值來衡量；非期望產出為增加的環境污染，以廢氣、廢水及固體廢物排放來衡量(表1).

表1 生態效率評價指標

3.3.2 生態效率影響因素變量選取 文章研究黃河流域及各區域生態效率發展水平差異，其中生態效率為被解釋變量，經濟水平、污染治理、開放程度、第二產業比重、第三產業比重、產業結構、政府干預、城市化水平為解釋變量，研究其對生態效率的影響.

表2 變量定義表

4 結果與分析

4.1生態效率測算結果根據SBM效率測算方法，使用非期望產出SBM模型，計算出黃河流域各省(區市)生態效率值(表3).

表3 黃河流域各區域及省份生態效率值

圖1 黃河流域各區域歷年生態效率均值

從2004年到2020年的生態效率圖表(表3、圖1)中可以看出，黃河流域區域間發展不平衡，各省由于在經濟基礎、資源環境、政策執行力和資源配置方面存在較大差異，從而使得黃河流域上、中、下游生態效率差距較大.從整體變動趨勢來看，黃河流域的生態效率處于在波動中上升的的趨勢，雖然近年來有所增長，但還是沒有達到較高水平，2004-2008年呈現上升趨勢，而在2009-2013年呈現波動下降趨勢，2013年以后呈現波動上升趨勢；上、中、下游生態效率變動趨勢與整體變動趨勢相似，在2008年以前黃河流域下游生態效率大于黃河流域中游，2008年之后黃河流域下游生態效率小于黃河流域中游并逐漸趨于一致，黃河流域上游的生態效率居于末位，僅在2012年超過黃河流域下游.主要原因與黃河流域本身的自然條件和歷史因素有關，黃河流域上游由于環境的脆弱性，經濟發展與環境矛盾較大，轉型條件、通信網絡、能源基礎設施較差，經濟來源多為資源消耗較大、污染較高的第一產業和第二產業，整體上生態效率處于較低水平；黃河流域中游的山西和陜西，雖然技術落后、產業結構不合理，但由于近年來對生態環境保護的重視以及積極參與“一帶一路”的建設，使其生態效率一路向好；黃河流域下游的山東及河南兩地，相較于中游和上游兩區域，地理位置極其優越，出口貿易活躍，開放優勢顯著，是重要的人口大省、經濟大省和文化資源大省，綜合實力增長強勁，城市化率較高，容易吸引投資和先進技術，能夠降低制造生產過程中的能源消耗并減少污染排放，使生態效率處于較高水平.

4.2區域生態效率差異的空間分析從黃河流域及其上、中、下游區域劃分來分析生態效率的變動趨勢，不難看出各區域及各省份之間生態效率的關聯性，因此通過計算全局Moran′sI指數進一步從空間上分析區域內生態效率的相互作用關系.

表4 Moran′s I指數檢驗值

根據表4檢驗結果，黃河流域Moran′sI指數均大于0，且在5%顯著性水平成立，Z值均大于1.65，生態效率區域間存在顯著的空間正相關性.生態效率空間集聚特征顯著，黃河流域各區域之間的生態效率相互關聯，Moran′sI呈現多次先下降再上升的趨勢，近幾年上升可能是由于黃河流域的生態保護及高質量發展越來越被重視，黃河流域各省份之間加強交流合作、技術擴散、人員流動的同時，科技的進步也將各區域聯結起來，強化了各區域生態效率的空間關聯性.

表5 黃河流域各省份生態效率演化路徑

圖2 2020年黃河流域生態效率Moran′s I指數散點圖

根據表5進一步驗證了黃河流域省級生態效率具有空間集聚性的特征.2004-2020年，各省份雖然部分發生遷移，存在波動，但基本上保持一定的范圍，呈現出低流動的空間穩定性.落于第一象限的省份基本為山西、陜西、河南、山東，即黃河流域的中、下游，四個省份生態效率值均較高；落于第二、三象限的省份基本為寧夏、內蒙古、青海、甘肅四個省份，即黃河流域的上游，生態效率較低；四川多落于第四象限，四川在黃河流域上游生態效率與其他四省相比較高.黃河流域中、下游相對發達地區生態效率水平較高，上游生態效率較低，可能原因在于黃河流域中、下游的經濟實力以及先進的科學技術能夠帶動生態文明建設.雖然黃河流域中上游省份多位于第一象限，但其余五省份基本上處于二三象限，出現生態效率低值現象，需要進一步提升.

4.3面板Tobit回歸結果及生態效率影響因素分析從回歸所得結果分析對于黃河流域各區域生態效率的影響因素(表6).

表6 Tobit模型回歸結果

經濟水平對于黃河流域及各區域的生態效率的影響均呈現正相關，經濟水平的提高能夠使更多的資金投入到產業升級、技術創新、環境保護等領域，為生態效率改善提供必備條件.污染治理對黃河流域的影響呈正相關，對上、中、下游區域呈現負相關.污染的治理雖然能夠在一定程度上改善環境、提高生態效率，“但先污染，后治理”的方式所帶來的效益與投入并不成正比，對于污染的治理要花費比治理污染本身所帶來收益更多的成本，投入并不能帶來相應的產出，造成生態效率下降.開放程度對于黃河流域中、下游區域呈顯著負相關關系，理論上擴大開放程度、增加對外貿易有利于降低投入及非期望產出，使生態效率上升.但回歸結果表明，開放對生態效率沒有發揮應有的作用，上、中游地區開放發展程度還有較大的提升空間.產業結構呈正相關關系，且在黃河流域及上、中游顯著，同時第三產業比重呈現顯著正相關，第二產業比重呈顯著負相關，第三產業的比重越高，產業結構越協調，對于生態環境就越友好，生態效率數值越高.政府干預均呈現顯著負相關，政府的財政政策偏向可能使環境投資流向基礎設施等領域，偏好扶持提升經濟幅度大的產業，忽視了生態保護，從而抑制了生態效率的提升.城市化水平對黃河流域的生態效率呈現正相關，對于上、中、下游區域呈現負相關關系.城市化進程雖然使勞動力人口流入城市，提高勞動力供給，但同時會加重城市各種資源的壓力，大量人口的轉移造成的污水、垃圾、尾氣等污染，使得生態環境惡化，降低生態效率.

5 結 語

5.1結 論黃河流域各區域生態效率存在差異，由于歷史、環境、經濟基礎等因素，黃河上游一直處于生態效率極低的水平，而黃河下游和中游生態效率則明顯優于前者.各區域的生態效率均處于波動上升狀態，但上升幅度不大，生態效率水平仍有待提高.同時，經過Moran′sI指數檢驗發現，黃河流域不同區域的生態效率結果存在一定客觀的空間相關性，生態效率在黃河流域各省份之間呈現空間上的正相關，各省份間相互作用影響彼此的生態效率數值.在影響因素方面，經濟水平、產業結構對生態效率呈正向促進作用；污染治理、開放程度、政府干預、城市化水平對生態效率呈負向影響.

5.2政策建議

5.2.1 促進區域協同合作發展 黃河流域上、中、下游三個區域，由于自然環境、資源稟賦等原因存在著明顯的發展不平衡現象，呈現發展程度下游最高、中游次之，上游落后的現狀，也導致生態效率不同區域呈現出不同的特征，對于下游區域，山東、河南處于生態效率高值地區，生態效率水平大于上、中游，區域發展形勢較好.對于上、中兩區域各省份城市規模普遍較小，經濟實力偏弱，發展動力不足，經濟環境矛盾較大，導致生態效率低于下游地區.因而具有高聚集特點的下游地區應該充分發揮經濟優勢和引領作用，讓下游區域的技術、資源、人才流向其他兩個區域，提升區域間協同效率，使區域間學習互助，打破區域邊界，縮小各區域間的差距，帶動鄰近區域生態效率發展.推動下游的新技術、新產業往上、中游轉移，以上、中游更大的發展空間為基礎，突破中、上游生態環境限制，經濟發展與生態保護共同推進，進一步實現生態效率的提升.

5.2.2 發展環境友好型產業 生態效率的提高要求我們在降低投入的同時最大程度的不對環境產生影響，下游地區要加快產業轉型，改變第二產業高投入、低效率、污染嚴重的粗放經營模式，發展數字經濟等信息產業，加快高技術、高知識型產業落地，降低污染排放量、提高資源使用效率.中游區域的山西和陜西，地處汾渭平原，土壤肥沃、氣候適宜，要在繼續保持“國家糧倉”的同時，改進當前的農業技術，引進新的設備，形成農業規?；?，發展對于環境破壞較小的生態農業.而且黃河中游區域的山西和陜西部分河段多經高山峽谷，水流迅急，天然具有水利發電基礎和優勢，要重視水利這一綠色資源的使用，發展清潔能源產業，以較低的環境破壞和投入，實現高經濟產出.上游區域，生態環境脆弱，易受破壞，難以支撐高污染高能耗產業的發展，因此要堅持生態優先的理念，以生態環境保護為主，依托于上游得天獨厚的生態區、自然景觀以及源遠流長的民族文化等，發展旅游業等對環境破壞較小的行業，進一步降低投入與污染，提升生態效率.

5.2.3 提高全流域對外開放水平 黃河流域的陜西 、寧夏、甘肅、青海、內蒙古五個省份處于“一帶一路”的規劃內，對外開放是提高當前經濟效益，引進高新技術及高素質人才、降低資本投入的一個有效路徑.尤其是規劃內的五個省份要積極響應政策，融入“一帶一路”建設，借助“一帶一路”實現自身的開放發展，大力引進國外企業帶動國內外貿易交流，加快建設對外合作基礎，積極的建設國際經濟合作走廊，加快內向型經濟向外向型經濟轉變，吸收國外優良人才，引進領先的高新技術，提高國內產業的生產效率.同時，也要從“一帶一路”規劃的黃河流域五個省份開始，由點及面逐漸擴散到整個黃河流域，使全流域的對外開放程度不斷擴大，逐步提高黃河流域對于“一帶一路”建設的利用程度，提高對外貿易在地區生產總值中的比例，不斷增加產出，進而提高生態效率.