湖南省生態(tài)效率研究

(中南林業(yè)科技大學(xué) 湖南 長沙 410000)

一、引言

生態(tài)效率既表示經(jīng)濟(jì)增長與環(huán)境壓力的關(guān)系，也反映了經(jīng)濟(jì)效率與環(huán)境效益之間的和諧程度。強(qiáng)調(diào)以較小的環(huán)境影響即較少的資源能源投入和較低的污染排放量，創(chuàng)造較高質(zhì)量的產(chǎn)品和服務(wù)。傳統(tǒng)的工業(yè)發(fā)展模式促進(jìn)了中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，但也帶來了資源消耗和環(huán)境污染等嚴(yán)重生態(tài)問題，成為我國實(shí)現(xiàn)社會和諧進(jìn)步和循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的障礙。生態(tài)效率的提出與實(shí)踐，將有效地促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，緩解經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的矛盾，達(dá)到經(jīng)濟(jì)的綠色發(fā)展。目前國內(nèi)對生態(tài)效率的研究有了一定的基礎(chǔ)，但實(shí)踐應(yīng)用還有待進(jìn)一步的推廣。

生態(tài)效率最早是由兩位德國學(xué)者Schaltegger和Sturm[1]在1990年提出的，兩位學(xué)者將生態(tài)效率定義為“經(jīng)濟(jì)增加值與環(huán)境影響的比值”。隨著日后研究生態(tài)效率的學(xué)者的增多，生態(tài)效率的含義也日漸豐富起來，但本質(zhì)上都是強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益的統(tǒng)一，所以許多論文在評價(jià)生態(tài)效率時(shí)，都借鑒“經(jīng)濟(jì)增加值/環(huán)境影響”這個公式。一般地，將區(qū)域GDP作為經(jīng)濟(jì)增加值，環(huán)境影響則分為環(huán)境污染(廢水排放、廢氣排放、固體排放)和資源消耗(能源消耗、土地消耗、水資源消耗、人力消耗)，以此來分析某區(qū)域或某行業(yè)在自身發(fā)展過程中，是否對環(huán)境造成不良影響。

由于生態(tài)效率具有定量分析的優(yōu)勢，是評價(jià)一個研究對象投入產(chǎn)出效益的量化工具，目前國內(nèi)學(xué)者多用生態(tài)效率來評價(jià)區(qū)域的循環(huán)經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)發(fā)展的狀況以及能值分析，或?qū)π袠I(yè)及工業(yè)園進(jìn)行生態(tài)效率評價(jià)；國外已經(jīng)將生態(tài)效率的研究拓展到全球變暖、生物多樣性、食物安全等全球性的生態(tài)問題領(lǐng)域。可見，國內(nèi)對生態(tài)效率的研究還有很長一段路要走，目前國內(nèi)學(xué)者結(jié)合中國自身情況，在推進(jìn)生態(tài)效率的研究與發(fā)展方面，做出了許多突出貢獻(xiàn)，如：工園區(qū)企業(yè)生態(tài)效率評價(jià)；開展農(nóng)業(yè)生態(tài)效率研究的必要性和意義；北京[2]、深圳[3]、吉林[4]、寧夏[5]、甘肅[6]、江蘇[7]、江西[8]、廣東[9]、廈門[10]、銅陵[11]、黑龍江[12]等省市的生態(tài)效率評價(jià)方法已經(jīng)建立。由此可見，國內(nèi)對生態(tài)效率的研究正處于蓬勃發(fā)展的階段，并且生態(tài)效率也在眾多方面發(fā)揮其重要作用，如果能將這些研究成果與政策有所結(jié)合，同時(shí)向大眾進(jìn)行宣傳，人與自然和諧發(fā)展的平衡將指日可待。

關(guān)于生態(tài)效率的核算方法，國內(nèi)學(xué)者采用DEA數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法較多，也有采用賦值法，單一比值法的，這些方法有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，需要根據(jù)不同的研究對象來進(jìn)行選取。DEA數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法主要用于測算效率，可以對投入產(chǎn)出進(jìn)行有效評價(jià)，其優(yōu)點(diǎn)在于可以對無法轉(zhuǎn)化以及難以確定權(quán)重的指標(biāo)進(jìn)行分析，不需要統(tǒng)一指標(biāo)單位，將測量過程有所簡化，保證了原始信息的完整，能夠避免人為確定權(quán)重的主觀影響。而賦值法在對變量指標(biāo)進(jìn)行賦值時(shí)，難免會有研究者自身的主觀性，使得同一個研究方向的不同研究對象之間缺乏可比性。單一比值法比較直觀，但在選取變量指標(biāo)時(shí)可能會忽略一些無法直接數(shù)量化的影響因素，從而降低了結(jié)果的準(zhǔn)確性。有鑒于此，本文嘗試著將DEA方法運(yùn)用到生態(tài)效率的研究中，利用DEA相對效率代替?zhèn)鹘y(tǒng)的比值，并以湖南省宏觀經(jīng)濟(jì)層面作為研究視角，深入考察與分析2004到2014年以來湖南省經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展與環(huán)境壓力之間的分離關(guān)系。

二、研究方法與模型的建立

數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA)是由運(yùn)籌學(xué)家Charnes和Cooper等以相對效率概念為基礎(chǔ)發(fā)展起來的一種效率評價(jià)方法。DEA方法以決策單元(Decision Making Unit，DMU)的投入、產(chǎn)出指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)為優(yōu)化變量，借助于數(shù)學(xué)規(guī)劃將決策單元投影到DEA前沿面上，通過比較決策單元偏離DEA前沿面的程度來對決策單元的相對有效性做出綜合評價(jià)，并可獲得許多反映決策單元的管理信息。假設(shè)將對n個地區(qū)的生態(tài)效率進(jìn)行評價(jià)，每個地區(qū)(DMU)都有m種投入變量和s種產(chǎn)出變量，Xij表示第j個地區(qū)的第i種投入的總量，Yrj表示第j個地區(qū)的第r種產(chǎn)出的總量。這樣，第j個地區(qū)的投入可表示為Xj=(x1j，x2j，……xmj)T，產(chǎn)出可表示為Yj=(y1j，y2j，……ysj)T。令V為投入向量X的權(quán)系數(shù)向量U為產(chǎn)出向量Y的權(quán)系數(shù)向量，以第j個地區(qū)的效率評價(jià)為目標(biāo)函數(shù)，以全部單元的效率指數(shù)為約束，得到最優(yōu)化C2R模型：

(1)

利用Charnes-Cooper變換，將上述非線性變換為與模型(1)等價(jià)的線性規(guī)劃模型(2)：

(2)

令θ*，λ*，S-*，S+*為給定問題的最優(yōu)解，則利用DEA判斷區(qū)域生態(tài)效率的法則為：①當(dāng)θ*=1且S-*=S+*=0時(shí)，則稱第j個地區(qū)的生態(tài)效率為DEA有效，即它在原投入的基礎(chǔ)上所獲得的產(chǎn)出已經(jīng)達(dá)到最優(yōu)；②當(dāng)θ*=1且S-*≠0或S+*≠0時(shí)，則稱第j個地區(qū)的生態(tài)效率為DEA弱有效，即對于原投入可以減少S-*而保持原產(chǎn)出不變，或在投入不變的情況下可以將產(chǎn)出提高S+*；③當(dāng)θ*<1時(shí)，則稱第j個地區(qū)的生態(tài)效率為DEA無效，即對于原投入可以按θ比例減少而保持原產(chǎn)出不變。

三、研究指標(biāo)及數(shù)據(jù)選取

生態(tài)效率的基本思想是在最大化價(jià)值的同時(shí)，最小化資源消耗與環(huán)境污染，意味著以最少的資源投入和最少的環(huán)境代價(jià)(損失)獲得最大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，這與DEA方法對投入與產(chǎn)出指標(biāo)的要求一致。在具體的DEA應(yīng)用中，一般將收益型的指標(biāo)視為產(chǎn)出指標(biāo)體系，此類指標(biāo)的特點(diǎn)是指標(biāo)值越大越好；將成本型指標(biāo)作為投入指標(biāo)體系來處理，此類指標(biāo)的特點(diǎn)是越小越好。因此，本文將資源消耗與環(huán)境污染等作為投入指標(biāo)，而將經(jīng)濟(jì)價(jià)值作為產(chǎn)出指標(biāo)，同時(shí)，在兼顧樣本數(shù)據(jù)的可比性、可得性及科學(xué)性的基礎(chǔ)上構(gòu)建了區(qū)域生態(tài)效率評價(jià)的指標(biāo)體系。

(一)投入指標(biāo)

選取的投入指標(biāo)分為環(huán)境污染和資源消耗兩大類。其中，環(huán)境污染包括廢水排放、廢氣排放和固廢排放三類，具體選擇了廢水、化學(xué)需氧量、SO2、煙塵、工業(yè)固體廢物等主要污染物的排放總量作為環(huán)境投入指標(biāo)；資源消耗則包括能源消耗、水資源消耗和土地消耗三類，具體選擇了能源消費(fèi)總量、用水總量、建設(shè)用地面積作為資源投入指標(biāo)。

(二)產(chǎn)出指標(biāo)

生態(tài)效率的產(chǎn)出指標(biāo)主要反映經(jīng)濟(jì)體所提供產(chǎn)品或服務(wù)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因此在研究區(qū)域宏觀經(jīng)濟(jì)主體的生態(tài)效率時(shí)，選擇了各地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展總量即地區(qū)生產(chǎn)總值(GDP)作為效率評價(jià)的產(chǎn)出指標(biāo)。

(三)數(shù)據(jù)說明

本研究投入產(chǎn)出指標(biāo)數(shù)據(jù)均來源于相關(guān)各年的《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國環(huán)境年鑒》、《中國環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒》、《湖南省統(tǒng)計(jì)年鑒》，并經(jīng)計(jì)算整理組成2004—2014年湖南省11年的時(shí)間序列數(shù)據(jù)。

四、實(shí)證結(jié)果分析

運(yùn)用DEAP2.1軟件，將表1投入產(chǎn)出指標(biāo)的相關(guān)數(shù)據(jù)帶入求解，經(jīng)過計(jì)算分析得到2004—2014年湖南省的生態(tài)效率評價(jià)結(jié)果(表1)。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，2004—2014年，湖南省生態(tài)效率呈上升趨勢，這與2005年以來湖南省大力加強(qiáng)兩型社會建設(shè)是直接相關(guān)的。近年來，以長沙為龍頭，以長株潭為核心、帶動了周邊城市群切實(shí)加快低碳生態(tài)城市的建設(shè)步伐。以節(jié)能減排為切入點(diǎn)，以資源節(jié)約、環(huán)境友好、經(jīng)濟(jì)持續(xù)、社會和諧、創(chuàng)新引領(lǐng)為目標(biāo)，最終促使了整體生態(tài)效率的提高。在2004—2008年，湖南省整體的生態(tài)效率較低(處于0.4—0.7之間)，2009年以來，湖南省生態(tài)效率總體提高(處于0.7—1之間)，說明兩型社會建設(shè)的成效已經(jīng)凸顯出來。

表1 2004—2006年湖南省生態(tài)效率評價(jià)結(jié)果

就湖南的省會長沙而言，該市首先在城市發(fā)展的定位上就比較明確，就是要建設(shè)成自然和諧、社會公平、經(jīng)濟(jì)高效的生態(tài)化城市。尤其是該市長株潭城市群生態(tài)化進(jìn)程中的典范。另外，該市在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整方面也做了大量工作，關(guān)停并轉(zhuǎn)了一大批高污染、高耗能、高排放企業(yè)，轉(zhuǎn)而發(fā)展生物醫(yī)藥、動漫文化、生態(tài)旅游、軟件開發(fā)等一系列戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。種種舉措確保了該市的生態(tài)效率今年來始終獨(dú)占鰲頭。

五、結(jié)論與討論

通過運(yùn)用DEA模型對中國區(qū)域生態(tài)效率的評價(jià)與分析，可以得出以下結(jié)論：①2004—2014年湖南省生態(tài)效率呈逐漸遞增的趨勢。由此可見，在此期間湖南省的經(jīng)濟(jì)快速增長較好地兼顧了環(huán)境因素。在2008年之前生態(tài)效率較低，說明經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，主要依賴于“資源的高投入、低利用和高排放”的粗放生產(chǎn)模式來實(shí)現(xiàn)，是以消耗生態(tài)環(huán)境為代價(jià)的。2009年之后生態(tài)效率逐漸提高，而湖南省地區(qū)生產(chǎn)總值增速從2010—2014年是逐漸放緩的，說明產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整以及平穩(wěn)的經(jīng)濟(jì)增速對生態(tài)效率有較好的影響?？偟膩砜?，粗放型經(jīng)濟(jì)增長方式制約了區(qū)域生態(tài)效率的改善，推動經(jīng)濟(jì)增長方式向集約型轉(zhuǎn)變是提高生態(tài)效率、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的根本途徑。②從具體影響因素來看，工業(yè)固體廢物、煙塵等污染物的排放以及土地、電等資源的消耗是影響區(qū)域生態(tài)效率的主要因素，加強(qiáng)對這些環(huán)境影響因素的控制是生態(tài)效率的有效改進(jìn)方向。

由上述分析過程及結(jié)果來看，本文嘗試構(gòu)建的基于DEA模型的生態(tài)效率研究方法，不僅能夠?qū)^(qū)域生態(tài)效率進(jìn)行評價(jià)和比較，而且還能清楚地判斷影響一個地區(qū)生態(tài)效率的主要因素并為其提供效率改進(jìn)的明確方向。可見，DEA方法能夠?yàn)樯鷳B(tài)效率的定量研究提供新的嘗試，具有較好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

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