環(huán)境約束下長三角經(jīng)濟效率及全要素生產(chǎn)率增長—基于Luenberger指數(shù)的實證分析

■ 段海嘯（1、河海大學商學院 2、河海大學產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟研究所 南京210098

問題的提出

近年來，長三角地區(qū)社會經(jīng)濟高速發(fā)展，已經(jīng)名副其實的成為強力推動我國經(jīng)濟發(fā)展的三大增長極之一（張慧文，2010）。2013年長三角地區(qū)生產(chǎn)總值（GRP）占全國GDP的23%，GRP增速12.2%，高于全國GDP平均增速。除此之外，長三角經(jīng)濟圈對我國內(nèi)陸地區(qū)尤其是中部省份的區(qū)域經(jīng)濟也具有較強的帶動作用和外溢效應(yīng)（潘文卿，2008）。然而隨著經(jīng)濟快速發(fā)展，長三角的環(huán)境問題也日益顯現(xiàn)。長三角地區(qū)單位面積污染物排放強度已經(jīng)達到了全國平均水平的5倍，揮之不去的霧霾以及水體污染問題已迫在眉睫。因此，如果不考慮環(huán)境承載力，僅將生產(chǎn)總值作為唯一指標考察長三角的發(fā)展績效，則既缺乏全面性，也不符合我國近年來提倡的科學發(fā)展觀。究竟長三角在考慮環(huán)境因素后的經(jīng)濟效率情況如何？經(jīng)濟增長的來源更多的是“量”的增加還是“質(zhì)”的提升？本文試圖從環(huán)境約束下的全要素生產(chǎn)率視角對以上問題進行探索。

目前，國內(nèi)外學者將環(huán)境因素納入分析框架對經(jīng)濟增長績效進行研究的成果已較為豐富。國外研究主要圍繞國家層面的環(huán)境全要素生產(chǎn)率測算比較展開。Kaneko et al（2004）對中國1987-2001年間基于省域數(shù)據(jù)的全要素生產(chǎn)率研究中發(fā)現(xiàn)，中國的環(huán)境管理出現(xiàn)惡化，全要素生產(chǎn)率增長中的環(huán)境產(chǎn)出下降了27%；Tzouvelekas et al（2007）基于面板數(shù)據(jù)研究了23個經(jīng)合組織成員國（OECD）在環(huán)境約束下的全要素生產(chǎn)率增長，認為不考慮環(huán)境因素的傳統(tǒng)估計方法會低估全要素生產(chǎn)率增長；國內(nèi)研究按研究對象不同主要分為省級層面的比較研究和行業(yè)內(nèi)的比較研究。如陳詩一（2009）、王兵（2010）、李玲（2011）和潘丹（2013）等分別以我國工業(yè)、火電行業(yè)、污染密集型產(chǎn)業(yè)以及農(nóng)業(yè)為研究對象，測度了以上產(chǎn)業(yè)在環(huán)境約束下的全要素生產(chǎn)率以及技術(shù)進步和效率改善，并進行了省際比較，從中觀經(jīng)濟層面將我國和諧社會構(gòu)建中的產(chǎn)業(yè)發(fā)展、資源節(jié)約以及環(huán)境保護聯(lián)系在一起。盡管如此，現(xiàn)有研究大部分仍過于宏觀，從市域數(shù)據(jù)著手研究我國長三角環(huán)境全要素生產(chǎn)率的文獻仍然鳳毛麟角。因此，本文的研究目的即在考慮環(huán)境因素影響下從市域數(shù)據(jù)角度出發(fā)，測算長三角的環(huán)境效率和環(huán)境全要素生產(chǎn)率增長并進行分析，并對現(xiàn)有文獻進行擴展。

研究方法

（一）環(huán)境技術(shù)的線性規(guī)劃形式

..

本文首先根據(jù)Fare（2007）的方法構(gòu)造包含長三角所有樣本城市（DMU）的生產(chǎn)可能性集合。假設(shè)每一個DMU的投入向量為期望產(chǎn)出向量非期望產(chǎn)出向量在某一時點的投入產(chǎn)出值為(xn，ym，bp)。

為解決資源環(huán)境條件約束下的聯(lián)合生產(chǎn)問題，環(huán)境技術(shù)在生產(chǎn)可能性集合滿足閉集和有界集，投入和期望產(chǎn)出要素具有強可處置性，各種環(huán)境污染物作為非期望產(chǎn)出具有弱可處置性，以及期望和非期望產(chǎn)出符合零結(jié)合公理等假設(shè)條件下可模型化為如下的線性規(guī)劃形式：

圖1 長三角環(huán)境效率及分解

圖2 2005-2012年長三角樣本城市平均環(huán)境無效率及其分解

上式中λtw是每個投入產(chǎn)出要素的權(quán)重變量。約束條件表示此時所有樣本城市構(gòu)成的生產(chǎn)前沿面是處在規(guī)模報酬可變（VRS）下的前沿面。如無此限制，假設(shè)所有經(jīng)濟體都在最優(yōu)規(guī)模下經(jīng)營，則生產(chǎn)前沿面為在規(guī)模報酬不變（CRS）下的前沿面。

（二）方向性距離函數(shù)

資源環(huán)境約束下的全要素生產(chǎn)率增長要求在保證經(jīng)濟增長的同時盡可能實現(xiàn)能源消耗的降低和污染物排放的減少，傳統(tǒng)的Shephard距離函數(shù)因為具有產(chǎn)出同比例增減的特性，從而不利于問題的研究。因此本文引入方向性距離函數(shù)，一則可以對環(huán)境效率做出評價，二則可以將其分解，找出導(dǎo)致環(huán)境無效的原因。根據(jù)Fukuyama&Weber（2009）和王兵（2010），本文定義資源和環(huán)境約束下的基于松弛向量的方向性距離函數(shù)（SBM）為：

表1 樣本城市環(huán)境全要素生產(chǎn)率指數(shù)及其分解

（三）Luenberger生產(chǎn)率指數(shù)及分解

本文采用差分形式的Luenberger指數(shù)對全要素生產(chǎn)率增長進行測度。1996年Chambers等在計算亞太經(jīng)合組織（APEC）成員國生產(chǎn)率增長時定義了跨期的Luenberger生產(chǎn)率指數(shù)。本文根據(jù)Grosskopf（2003）的分解框架進行多項式分解后得到t期到t+1期的Luenberger生產(chǎn)率指數(shù)的公式為：

公式中①式為effch，表示純效率變化；②式為techch，代表純技術(shù)變化；③式為pech，表示規(guī)模效率變化；④式為sech，代表技術(shù)規(guī)模變化。通過對Luenberger生產(chǎn)率指數(shù)做如上分解，可以通過在八個條件下解方向性距離函數(shù)，得出環(huán)境全要素生產(chǎn)率增長及其來源。

樣本和指標選取

本文分別選取江蘇、浙江和上海三個省市的上海、南京、杭州、蘇州、無錫、常州、鎮(zhèn)江、南通、揚州、寧波、嘉興、紹興和湖州等城市為研究樣本。具體指標選取如下：

勞動。作為投入要素之一的勞動應(yīng)該用每個決策單元一定時期的全社會勞動工時來計算，但是《中國統(tǒng)計年鑒》并未將各省勞動工時數(shù)據(jù)給出，為研究帶來一定困難。因此，本文用全社會從業(yè)人員數(shù)代替勞動工時作為勞動要素投入。

資本。測算全要素生產(chǎn)率所用的資本應(yīng)該是各決策單元在一定時期資本總額的平均值。本文采用永續(xù)盤存法，運用估算資本存量時被廣泛采用的公式（7）來估算各年資本存量：

上式中Kt-1代表t-1期決策單元的資本存量，δ代表每年存量資本的折舊率，It代表t年的全社會固定資本投資?？芍玫終t的值需要已知基年資本存量，折舊率δ以及每年固定資本投資額I。目前文獻中對上述未知量的取值以及對資本存量的估算各不相同，測算出的資本存量K也差距較大。本文選擇張軍（2004）的方法來確定上述變量。即基期資本存量K等于當年投資額I除以10%，折舊率δ取9.16%。每年的投資總額經(jīng)過固定資產(chǎn)投資指數(shù)調(diào)整變?yōu)榭杀葍r后帶入公式計算，即可得到每年的資本存量。本文在測算城市生產(chǎn)率時所選擇基期為2005年。

資源。本文將各種能源消耗折算成標準煤后的數(shù)量作為資源投入指標。

期望產(chǎn)出。本文選擇決策單元當年的地區(qū)生產(chǎn)總值作為期望產(chǎn)出。地區(qū)生產(chǎn)總值為按基期的可比價格持續(xù)計算得到的相對數(shù)值。

非期望產(chǎn)出。要測算經(jīng)濟發(fā)展中的環(huán)境全要素生產(chǎn)率增長，環(huán)境污染物排放指標應(yīng)能較好反映出在經(jīng)濟發(fā)展中各行各業(yè)排放入環(huán)境的污染物總和。但受制于數(shù)據(jù)的可獲得性，本文將最能綜合反映空氣污染的二氧化硫（SO2）排放量和最能綜合反映水體污染的化學需氧量（COD）排放量作為非期望產(chǎn)出指標納入模型。

數(shù)據(jù)處理及實證分析

（一）環(huán)境效率及其分解

本文采取由全部樣本城市的投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)構(gòu)建生產(chǎn)技術(shù)前沿面的方法。經(jīng)過實證驗算后發(fā)現(xiàn)，在“過去掌握的技術(shù)不被遺忘”假定條件下（Henderson，2001；林毅夫，2003），通過序列DEA的方法能夠?qū)⒉豢尚薪饨档椭?0%左右，并且出現(xiàn)不可行解的決策單元隨著年份的不同而有所差異。因此，本文用序列DEA的方法對樣本城市的投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)進行處理（本文數(shù)據(jù)處理采用matlab2012軟件）。

長三角地區(qū)環(huán)境效率。從2005年到2012年間，長三角環(huán)境非效率值逐年降低（見圖1），說明長三角地區(qū)整體環(huán)境效率處于持續(xù)改善的過程中。從指標分解來看，長三角環(huán)境無效率的主要原因是其具有較高的SO2排放非效率值以及資本投入非效率值。如果按傳統(tǒng)的變量同比變化來解釋，長三角城市圈要達到環(huán)境有效需要減少5.4%的人員投入，6.6%的資本投入，5.8%的能源消耗以及8.3%的SO2排放和5%的COD排放。長三角在資本投入和COD排放方面的無效率值最高，揭示出區(qū)域內(nèi)資本過度深化已成為環(huán)境無效率的重要因素。因此，淘汰落后產(chǎn)能，提高資本使用效率，控制污染物排放等措施的執(zhí)行會在很大程度上提高長三角的環(huán)境效率。

在樣本城市層面，環(huán)境效率最高的3個城市依次為常州、湖州和無錫，而環(huán)境效率最低的3個城市依次為南京、杭州和蘇州（見圖2）。環(huán)境效率高的城市均具有較低的污染排放非效率值和較低的單位能耗，而環(huán)境效率低的城市均呈現(xiàn)出高能耗和高排放的特點。能源的消耗和對環(huán)境的透支具有消費理論中的“棘輪效應(yīng)”，即增長容易，下降困難，并且能源過量消耗和環(huán)境破壞會對經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展留下較大隱患。正如近年來籠罩在我國長三角地區(qū)上空的霧霾，即是多年來粗放型經(jīng)濟發(fā)展方式所導(dǎo)致的惡果。目前花費在治理污染方面的投入可認為是以前年份為支撐經(jīng)濟快速增長而對環(huán)境的透支。但是本文的研究也顯示出一個樂觀的結(jié)果，即所有城市的污染物排放非效率和能源投入非效率值都呈現(xiàn)逐年下降趨勢。

（二）全要素生產(chǎn)率指數(shù)及其分解

t期到t+1期的Luenberger指數(shù)的含義為從t期到t+1期全要素生產(chǎn)率的增長。本文分別在如下兩種條件下構(gòu)建生產(chǎn)可能性集合進行測算：

TPset為只投入資本K、勞動力L，產(chǎn)出生產(chǎn)總值Y的生產(chǎn)可能性集合，其計算出的全要素生產(chǎn)率指數(shù)，本文稱為傳統(tǒng)全要素生產(chǎn)率指數(shù)；EPset為投入資本K、勞動力L和資源E，產(chǎn)出生產(chǎn)總值Y、SO2和COD的生產(chǎn)可能性集合，其計算出的全要素生產(chǎn)率指數(shù)為加入資源環(huán)境約束下的全要素生產(chǎn)率指數(shù)，本文稱為環(huán)境全要素生產(chǎn)率指數(shù)。

兩種條件下所有樣本城市全要素生產(chǎn)率均出現(xiàn)幅度不等的提高。傳統(tǒng)全要素生產(chǎn)率的提升主要來自于技術(shù)進步，而在資源環(huán)境約束下則變?yōu)榧夹g(shù)進步或效率進步混合驅(qū)動（見表1）。傳統(tǒng)全要素生產(chǎn)率增長最快的3個城市依次為無錫、上海和鎮(zhèn)江，無錫在2005年到2012年間，累積技術(shù)進步達到34.6%，上海為32.2%，鎮(zhèn)江為28.9%。全要素生產(chǎn)率增長最慢的3個城市為揚州、嘉興和杭州。三個城市的累積技術(shù)進步率分別為18.3%、16.9%和22%?？梢?，技術(shù)進步是推動全要素生產(chǎn)率增長的主要力量。

在加入環(huán)境因素進行分析后，從2005年到2012年環(huán)境全要素生產(chǎn)率增長率最高的3個城市為無錫、紹興和南通。在EPset下大多數(shù)城市環(huán)境全要素生產(chǎn)率情況發(fā)生了變化，并且推動環(huán)境全要素生產(chǎn)率增長的主要因素也發(fā)生了改變，由單純的技術(shù)進步推動變?yōu)榧夹g(shù)進步和效率進步雙重驅(qū)動。其中，上海、蘇州、無錫等為效率改善推動型，嘉興為技術(shù)進步推動型，其他城市環(huán)境全要素生產(chǎn)率增長則為技術(shù)進步和效率改善混合推動。

另外，所有樣本城市在TPset下的全要素生產(chǎn)率指數(shù)均小于在EPset下測算出的值，這和王兵（2010）以及白雪潔（2009）得出的結(jié)論相同，即支持波特關(guān)于“環(huán)境管制促進生產(chǎn)率提升”的假說。但是從分解指標來看，卻存在一些差異。在加入資源環(huán)境約束后，樣本城市純技術(shù)變化均出現(xiàn)下降而純效率變化出現(xiàn)較大增加。純效率進步和規(guī)模效率增加的一個可能解釋是在約束條件增強后，即資源環(huán)境等管制增強時，企業(yè)成本增大，導(dǎo)致一些規(guī)模小，效率低的中小企業(yè)和小作坊退出市場，從而提升了純效率和規(guī)模效率。在加入約束條件后純技術(shù)變化出現(xiàn)降低的情況，可能是由于在環(huán)境管制與技術(shù)效率存在的“U”型關(guān)系中，本文所選樣本目前仍處于U型曲線的下降階段，即隨著環(huán)境管制變嚴，技術(shù)效率降低。在達到最低點后，技術(shù)效率將會隨著環(huán)境管制繼續(xù)變嚴格而出現(xiàn)上升。

結(jié)論

本文在2005年到2012年長三角市域數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，分析了長三角地區(qū)環(huán)境效率以及環(huán)境全要素生產(chǎn)率增長情況。首先，從環(huán)境效率值看，長三角城市環(huán)境效率由高到低依次為常州、湖州和無錫。導(dǎo)致長三角環(huán)境無效的兩個主要因素是SO2排放非效率以及資本投入非效率值偏高，說明長三角除面臨SO2排放過多的問題外，還出現(xiàn)了較為突出的資本投入無效率，應(yīng)注意控制資本的過度深化，提高資本的利用效率。另外，從2005年到2012年間，長三角各樣本城市單位生產(chǎn)總值能耗以及單位生產(chǎn)總值污染物排放均實現(xiàn)了較大幅度的下降，這與國家近年來加大對經(jīng)濟發(fā)展質(zhì)量的重視程度有關(guān)。

其次，從Luenberger生產(chǎn)率指數(shù)看，在TPset下，長三角全要素生產(chǎn)率年均增長率最高的城市分別為無錫、上海和鎮(zhèn)江。所有樣本城市全要素生產(chǎn)率增長都由技術(shù)進步作為主要推動因素。在EPset下，全要素生產(chǎn)率增長最快的為無錫、紹興和南通。樣本城市全要素生產(chǎn)率增長變?yōu)橛尚矢纳坪图夹g(shù)進步雙重驅(qū)動，且效率改善的貢獻大于技術(shù)進步。環(huán)境全要素生產(chǎn)率指數(shù)比起無約束時出現(xiàn)上升，也主要來自于生產(chǎn)效率改善而不是技術(shù)進步。因此結(jié)論支持“波特假說”中環(huán)境管制可能提高生產(chǎn)效率的論斷，但不支持“波特假說”中關(guān)于環(huán)境管制刺激技術(shù)進步的論斷，說明長三角地區(qū)現(xiàn)階段環(huán)境管制并沒有促進技術(shù)進步，仍應(yīng)繼續(xù)加大環(huán)保產(chǎn)業(yè)投入，鼓勵環(huán)保技術(shù)研發(fā)以及推廣應(yīng)用，持續(xù)深化集約型經(jīng)濟轉(zhuǎn)型實踐。

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