基于網絡DEA 模型的三大經濟圈海洋復合系統(tǒng)效率研究

吳婉嫻

（黎明職業(yè)大學，福建 泉州 362000）

隨著社會經濟快速發(fā)展，對海洋資源的開發(fā)與利用也越來越多，并且開發(fā)進程也不斷加快。海洋具有獨特的自然屬性、社會屬性以及經濟屬性，海洋經濟在我國“十二五”規(guī)劃中已經被提升到國家戰(zhàn)略的地位，而其對人類居住環(huán)境、國家安全與文化風俗形成的影響重要性也是毋庸置疑的。但近年來不合理的海洋開發(fā)利用造成海洋經濟與生態(tài)環(huán)境保護的矛盾沖突加劇，社會經濟發(fā)展與生態(tài)承載力平衡被打破使得經濟發(fā)展的速度放緩。在國際貿易環(huán)境日益惡化，疫情影響下，國內國際雙循環(huán)的新發(fā)展格局下，如何打破資源環(huán)境的瓶頸制約，探索轉型發(fā)展的新途徑？因此，我國海洋經濟的發(fā)展與海洋生態(tài)的保護必須同步進行，海洋的開發(fā)利用必須要全面考慮經濟、社會和生態(tài)三者的關系，從而實現(xiàn)海洋復合系統(tǒng)效率的最大化。長三角經濟圈、珠三角經濟圈和環(huán)渤海經濟圈是國內區(qū)域經濟發(fā)展最好的區(qū)域，其海洋復合系統(tǒng)最為完整，也最具代表性，故本文選取這三個地區(qū)作為研究對象，探討當前國內海洋復合系統(tǒng)效率的現(xiàn)狀，為海洋區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展提出建議。

一、文獻綜述

當前國內外學者對海洋系統(tǒng)進行深入研究，通過隨機前沿分析法［1-2］、DEA 等各種方法進行測度［3-4］。趙林等（2016）基于SBM-Malmquist 模型分析中國海洋經濟效率的動態(tài)演變規(guī)律［5］；Wang 等（2019）通過不同海洋資源的屬性探究海洋資源利用產生效率差異的因素［6］；Ren 等（2018）在測算海洋經濟綠色效率的同時，將環(huán)境因素引入到模型中［7］。趙良仕等（2021）采用SBM 模型測算海洋經濟韌性和效率之間關聯(lián)［8］。此外不少學者通過不同維度構建各類海洋系統(tǒng)的評價指標體系。高強等（2013）基于AHP 理論方法圍繞經濟、社會和生態(tài)這三個維度構建了綜合發(fā)展評價指標體系［9］；狄乾斌等［10］與孫劍峰等［11］分別從五個層面構建了海洋生態(tài)文明的綜合評價指標體系；高升等從脅迫性等4 個角度闡述了海洋經濟系統(tǒng)的脆弱性［12］。

海洋復合系統(tǒng)方面的研究也取得較大突破。蓋美等（2018）對海洋環(huán)境與經濟系統(tǒng)承載力之間的協(xié)同水平進行測量［13］，李國柱等（2018）則對我國沿海海洋經濟與資源環(huán)境的耦合度與協(xié)調度進行分析［14］。張曉等（2018）則基于耦合協(xié)調度模型證明了海洋環(huán)境與經濟之間存在耦合協(xié)調關系［15］；王舉穎等（2021）運用復合系統(tǒng)協(xié)同度模型，對海洋生態(tài)文明系統(tǒng)和海洋科技創(chuàng)新系統(tǒng)進行有序度及協(xié)同度分析，并對兩系統(tǒng)未來演變趨勢進行預測［16］。

通過文獻梳理發(fā)現(xiàn)大多數(shù)學者對海洋系統(tǒng)更多側重于生態(tài)系統(tǒng)與經濟系統(tǒng)的研究，而較少關注海洋復合系統(tǒng)的探究。此外，現(xiàn)有海洋復合系統(tǒng)的研究更多以構建指標體系為主，并沒有通過數(shù)量模型來刻畫海洋復合系統(tǒng)的效率問題。考慮現(xiàn)有研究存在不足，選取三大經濟圈作為本文的研究區(qū)域，運用網絡DEA 模型從海洋生態(tài)、經濟、社會三個子系統(tǒng)進行深入的微觀研究，探析其系統(tǒng)效率發(fā)展的時空演變規(guī)律。

二、研究方法

（一）研究區(qū)域

本研究選擇長三角經濟圈、珠三角經濟圈和環(huán)渤海經濟圈這三個海洋區(qū)域發(fā)展較發(fā)達經濟圈作為研究區(qū)域。通過統(tǒng)計年鑒、海洋數(shù)據(jù)公報等方式得到2006-2020 年這15 年間三大經濟圈的海洋生產經濟情況，如表1 所示。

表1 三大經濟圈的海洋生產總值

隨著經濟的快速發(fā)展，三大經濟圈沿海地區(qū)的人口密度也逐年增加，社會教育文化發(fā)展也快速發(fā)展。與此同時，沿海水域的海洋環(huán)境污染正在成為日益嚴重的問題，這給海洋經濟可持續(xù)發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)。

（二）海洋復合系統(tǒng)構成

在海洋復合系統(tǒng)中，生態(tài)系統(tǒng)內包含海洋資源、海洋環(huán)境等，可以為海洋社會系統(tǒng)、經濟系統(tǒng)提供資源支撐、環(huán)境清潔等功能；經濟系統(tǒng)是生產力和生產關系的協(xié)同，實現(xiàn)資源的開發(fā)與利用；社會系統(tǒng)是人類在與海洋相處過程中產生的具有海洋特性的思想觀念、道德精神、文化藝術等，是人類精神文明的依托。海洋復合系統(tǒng)之間各子系統(tǒng)構成及運作原理如圖1 所示。

圖1 海洋復合系統(tǒng)各子系統(tǒng)構成及運作原理式

（三）模型構建

在復合海洋系統(tǒng)模型中，各子系統(tǒng)會相互產生影響，即當子系統(tǒng)從其他兩個子系統(tǒng)獲得生產要素時，也為其他兩個子系統(tǒng)提供生產要素。在這種復合海洋系統(tǒng)模式中，生產要素有六個單向生產鏈，或三個生產要素的雙向鏈。生產要素包括勞動力，資本等。本文研究的時間以2006-2020 年這15 年作為時間跨度。

1.指數(shù)

由于本文研究所涉及決策數(shù)量單位較多，數(shù)據(jù)包絡分析（DEA）方法具有局限性，因此本文設定各子系統(tǒng)的模型只有一個輸入變量和產出變量。

其中從社會子系統(tǒng)向經濟子系統(tǒng)的投入包括從事海洋經濟的勞動力，向生態(tài)子系統(tǒng)的勞動投入是從事環(huán)境保護的勞動力；經濟子系統(tǒng)向生態(tài)子系統(tǒng)的投入主要體現(xiàn)為環(huán)境保護投資金額，向社會子系統(tǒng)的投入主要為社會福利、教育等投入；生態(tài)子系統(tǒng)向經濟子系統(tǒng)的投入體現(xiàn)在資源供給，向社會子系統(tǒng)的投入為社會生活環(huán)境的舒適度等，主要通過社會大眾、專業(yè)機構的調查評定衡量。

為將各子系統(tǒng)之間無法量化的投入要素進行數(shù)量化，本文采用人類發(fā)展指數(shù)（HDI）標準，從而反映各子系統(tǒng)投入與產出之間的關聯(lián)，HDI 的計算公式如下：

在該公式中，區(qū)域j 的HDI 等于該區(qū)域的平均值i（i=1，2，3），這代表了預期壽命，知識水平和生活質量變量。Xij是i 區(qū)域中j 的實際測量值表示i 變量的閾值的上限和下限。其中，預期壽命為2010年第六次人口普查數(shù)據(jù)和2020 年第七次人口普查數(shù)據(jù)計算的平均年值。知識水平根據(jù)高中入學水平（1/3的權重）。以人均國內生產總值的對數(shù)估計生活水平。按照UNDP（2020 年）的標準［17］的數(shù)據(jù)計算每個指數(shù)閾值的上限和下限。生態(tài)子系統(tǒng)不包括勞動力，可以作為其他兩個子系統(tǒng)的輸入。鑒于當前無法準確估計海洋海域的土地投資，本研究利用海洋生態(tài)資本投入作為生態(tài)系統(tǒng)對其他子系統(tǒng)的輸入。

2.網絡DEA 模型

本文中定義經濟效益為效率，經濟發(fā)展作為產出；社會效益定義為效率，社會進步作為產出；生態(tài)效益定義為效率，生態(tài)水平提高作為產出?；谙到y(tǒng)理論，將經濟、社會和生態(tài)子系統(tǒng)作為復雜海洋系統(tǒng)的一部分，并根據(jù)每個子系統(tǒng)的相互作用構建復合海洋系統(tǒng)的環(huán)形理論概念模型，如圖2 所示。為了便于計算，本文將環(huán)狀結構拆分為3 個部分研究即（1）以生態(tài)效率主導的經濟-社會-生態(tài)效率和社會-經濟-生態(tài)效率，（2）以社會效率為主導的經濟-生態(tài)-社會效率和生態(tài)-經濟-社會效率，（3）以經濟效率為主導的生態(tài)-社會-經濟效率和社會-生態(tài)-經濟效率。

圖2 海洋復合環(huán)狀系統(tǒng)概念模型

運用網絡DEA 方法對復雜海洋系統(tǒng)各鏈模型的效率進行計算，具體如圖3、圖4、圖5 所示。模型中有L（L=1，2）個子進程，S1，S2和S3代表三個子系統(tǒng)。X(s)ij和Y(s)ri分別代表S 子系統(tǒng)的投入和產出，Z(s)ik表示中間投入或產出（第一階段的產出和下一個投資）。具體如圖6 所示。

圖3 海洋生態(tài)效率

圖4 海洋社會效率

圖5 海洋經濟效率

圖6 網絡DEA 流程圖

本文中，αs，βs和γs分別代表投入，產出和中間投入或產出的乘數(shù)，Ms表示子元素的權重值：

海洋復合系統(tǒng)的效率可用以下公式表示：

網絡DEA 模型具體表示如下：

當計算結果效率值大于0.8 時，則該區(qū)域系統(tǒng)被認為是相對有效的，效率值在0.4 至0.8 之間被認為是相對低效的，小于0.4 的區(qū)域系統(tǒng)被認為是無效的。

四、實證分析

本文運用MaxDEA 軟件計算公式（3）到公式（5）。由于研究的三個子系統(tǒng)在海洋復合系統(tǒng)中結構相似，故選擇非徑向SBM-DEA 模型。為更好地比較相對單位的效率，本文采用超效率DEA 模型，得到相應的結論，并進行數(shù)據(jù)分析。

（一）經濟效率

社會子系統(tǒng)和生態(tài)子系統(tǒng)的各自主導下的投入對經濟子系統(tǒng)效率影響如圖7-9 所示。

圖7 2006-2020 年長三角經濟圈社會-生態(tài)-經濟效率和生態(tài)-社會-經濟效率

圖8 2006-2020 年珠三角經濟圈社會-生態(tài)-經濟效率和生態(tài)-社會-經濟效率

圖9 2006-2020 年環(huán)渤海經濟圈社會-生態(tài)-經濟效率和生態(tài)-社會-經濟效率

其結論討論如下：

1.由社會子系統(tǒng)主導投入的社會-生態(tài)-經濟效率的海洋經濟效率趨勢走向圖可知：三大經濟圈的效率值整體呈上升趨勢。在時間維度看2015 年前三大經濟圈的效率值均保持平穩(wěn)上升，2015 年后上升幅度明顯加快。其中長三角和環(huán)渤海經濟圈上升幅度最為明顯，珠三角經濟圈上升速度相對較慢。從空間維度來看長三角經濟圈效率值從原先的低于0.4 的相對無效慢慢發(fā)展到0.4-0.8 的相對低效，到2020 年迅速提升到接近效率值1 的相對有效狀況。而珠三角效率值一直較低，2015 年以前效率值一直處于相對無效的狀態(tài)，2015 年之后維持在0.5 左右的效率值，是相對低效的。環(huán)渤海經濟圈的起點比較高，一直處于效率值0.6 以上，是由相對低效慢慢發(fā)展為相對有效的。

至于各個階段的效率，三大經濟圈的效率值在第一階段呈現(xiàn)上升趨勢，其基本走勢與總效率值相似。但是第二階段的趨勢具有較大的不同，三個經濟圈基本都是處于下降趨勢，由于第二階段高效率值大于第一階段，而整體效率值是兩階段的平均值，最終三條線段維持在一定的點上。

2.由生態(tài)子系統(tǒng)主導投入的生態(tài)-社會-經濟效率的海洋經濟效率發(fā)展趨勢圖可看出：從時間維度上看，珠三角和環(huán)渤海經濟圈的整體效率都保持相對穩(wěn)定的狀態(tài)，波動非常小，長三角經濟圈處于波動上升狀況。從空間維度看，珠三角和環(huán)渤海經濟圈效率值均低于0.4，處于相對無效狀態(tài)，而長三角經濟圈在2015 年以前的效率值在0.4 以下（除了2010-2011 年高于0.4 外），2015 年后效率值上升到0.5 左右，達到相對低效狀態(tài)。三大經濟圈的第一、第二階段的效率值走勢基本一致，且第一階段是相對有效或相對低效，第二階段是相對無效。

（二）社會效率

經濟子系統(tǒng)和生態(tài)子系統(tǒng)的各自主導下的投入對社會子系統(tǒng)效率影響如圖10-12 所示。其結論討論如下：

圖10 2006-2020 年長三角經濟圈經濟-生態(tài)-社會效率和生態(tài)-經濟-社會效率

1.由經濟子系統(tǒng)主導投入的經濟-生態(tài)-社會效率的海洋社會效率趨勢走向圖可知：三大經濟圈的效率值的發(fā)展趨勢各不相同，在時間維度上看，長三角經濟圈的總效率值呈現(xiàn)波動上升趨勢。珠三角經濟圈的效率值波動非常大，最高能達到1.2，最低降至0.7 左右。環(huán)渤海地區(qū)的效率值基本維持在比較穩(wěn)定的區(qū)域，在0.5 的效率值處上下微弱波動。從空間維度上看，長三角經濟圈的效率值在2010 年以前是低于0.8 的相對低效狀態(tài)，2013 年逐漸到達相對有效階段。珠三角經濟圈的效率值波動很大，2006-2010 年和2013-2017 年是下降趨勢，2010-2013 年和2017-2020 年都是上升狀態(tài)，但是無論上升還是下降，其效率值始終是低于0.8，故其是相對有效的。至于各個階段效率，長三角地區(qū)第一階段是上升趨勢而第二階段是處于下降趨勢。珠三角地區(qū)的第一階段與其總效率值的走勢相同，而第二階段正好相反。環(huán)渤海地區(qū)第一階段波動很小，而第二階段波動較大。三大經濟圈的第二階段效率值始終是同期最高的，而第一階段的效率值為同期最低。

2.由生態(tài)子系統(tǒng)主導投入的生態(tài)-經濟-社會效率的海洋社會效率發(fā)展趨勢圖可知：從時間維度上看，三大經濟圈整體效率都保持在相對穩(wěn)定的狀態(tài)，波動非常小，長三角經濟圈處于微弱的波動上升狀況。從空間維度看，珠三角和環(huán)渤海經濟圈效率值均低于0.4，處于相對無效狀態(tài)，而長三角經濟圈在2011 年和2017 年后效率值高于0.4，達到相對低效狀態(tài)，其他時間均為相對無效。三大經濟圈的第一、第二階段的效率值走勢基本相同，且第一階段是相對有效或相對低效，第二階段是相對無效。

圖11 2006-2020 年珠三角經濟圈經濟-生態(tài)-社會效率和生態(tài)-經濟-社會效率

圖12 2006-2020 年環(huán)渤海經濟圈經濟-生態(tài)-社會效率和生態(tài)-經濟-社會效率

（三）生態(tài)效率

經濟子系統(tǒng)和社會子系統(tǒng)各自主導下的投入對生態(tài)子系統(tǒng)效率影響如圖13-15 所示。其結論討論如下：

圖13 2006-2020 年長三角經濟圈經濟-社會-生態(tài)效率和社會-經濟-生態(tài)效率

1.由經濟子系統(tǒng)主導投入的經濟-社會-生態(tài)效率的海洋生態(tài)效率趨勢走向圖可知：從時間維度看，長三角經濟圈總效率值呈現(xiàn)下降趨勢。珠三角經濟圈效率值在1 的效率值上下水平波動。環(huán)渤海經濟圈效率值基本維持在0.6 的效率值處。從空間維度看，長三角經濟圈效率值在2017 年以前是高于0.8，即為相對有效狀態(tài)，2017 年后是處于相對低效狀態(tài)。珠三角經濟圈效率值均大于0.8，故其屬于相對有效。環(huán)渤海經濟圈是處于相對低效狀態(tài)。各階段效率值走向與總效率值相似。

2.由社會子系統(tǒng)主導投入的社會-經濟-生態(tài)效率的海洋生態(tài)效率發(fā)展趨勢圖可知：從時間維度看，三大經濟圈整體效率都保持低速上升狀態(tài)；從空間維度看，珠三角經濟圈效率值低于0.4，處于相對無效狀態(tài)，而長三角經濟圈從相對無效狀態(tài)慢慢提升到相對有效狀態(tài)。環(huán)渤海經濟圈則是一直是相對低效和相對有效狀態(tài)。

圖14 2006-2020 年珠三角經濟圈經濟-社會-生態(tài)效率和社會-經濟-生態(tài)效率

圖15 2006-2020 年環(huán)渤海經濟圈經濟-社會-生態(tài)效率和社會-經濟-生態(tài)效率

（四）第二階段檢驗

本文通過控制第三個變量來檢驗線性影響下兩個變量之間的部分線性相關性。為判斷第一階段與總體效率之間的投入的相關性，本文將第二階段效率設置為控制變量，總效率和第一階段效率作為因變量。為判斷第二階段效率與總體效率之間的投入相關性，本文將第一階段效率作為控制變量，總效率和二階段效率作為因變量。最終檢驗結果如表2所示。

從表2 結果可看出，第一階段和總效率的相關系數(shù)小于0.5 的比例較低，第一階段和整體效率的相關性顯著增強，第一階段效率的結果能準確地反映總體效率。三組總體效率和第一階段效率相關系數(shù)基本大于0.5，第一階段與總效率的相關性很高。因此，從圖7-15 看，無論效率值的變化趨勢或效率值大小如何，第一階段效率與第二階段效率有較強的相關性。

表2 部分相關性檢驗結果

五、結論和建議

（一）結論

本文將海洋復合系統(tǒng)的環(huán)形結構分解為鏈式結構，并運用網絡DEA 模型對2006-2020 年間國內三大經濟圈的海洋復合系統(tǒng)鏈結構的進行實證分析，從整體來看，三大經濟圈不同鏈式結構的趨勢都不一樣，有的鏈條呈上升趨勢，有的鏈條維持穩(wěn)定，有的鏈條則呈現(xiàn)下降趨勢，具體結論如下：

1.從經濟效率角度看，社會-生態(tài)-經濟效率與第一階段的效率非常接近，可以從第一階段開始提高經濟效率，繼續(xù)增加環(huán)保投資，確保良好的海洋生態(tài)環(huán)境能夠提供更多有形和無形的價值。

2.從社會效率角度看，經濟-生態(tài)-社會與生態(tài)-經濟-社會兩者系統(tǒng)效率均與第一階段吻合，因此，可以通過加強社會子系統(tǒng)同經濟、生態(tài)子系統(tǒng)的關聯(lián)，突出兩者的投入產出，進而實現(xiàn)社會效率的提升。

3.從生態(tài)效率角度看，社會-經濟-生態(tài)海洋符合系統(tǒng)效率在兩個階段波動都比較大，因此在兩階段據(jù)需要加強投入，實現(xiàn)整體效率的提升。

（二）建議

根據(jù)以上分析可知，目前國內三大經濟圈的海洋復合系統(tǒng)的整體效率還很低，故提出相應建議：

一是推動海洋經濟產業(yè)轉型升級。提升海洋鏈的長度，獲取更多增值價值。在“一帶一路”倡議、長三角一體化和國內國際雙循環(huán)的政策推動下，三大經濟圈協(xié)同聯(lián)動發(fā)展，不斷整合區(qū)域的海洋資源，推進產業(yè)布局合理，區(qū)域優(yōu)勢互補、產業(yè)集群效益明顯，搭建以海洋產業(yè)為主體的各類平臺進行海洋產業(yè)的推廣、共享與合作，加大海洋科技研發(fā)力度，研發(fā)各類高端海洋系列產品，促使高新科技發(fā)明的產生，提升海洋經濟發(fā)展的內生動力。

二是不斷加大海洋生態(tài)環(huán)境保護力度。三大經濟圈的人口不斷聚集，經濟體量不斷增大，因此對海洋生態(tài)的壓力越來越大。第一，源頭上遏制損害海洋生態(tài)的行為產生，實行生產制造過程全面質量管理，通過海洋生物技術、化學技術、人工智能和信息技術等打造綠色海洋生態(tài)發(fā)展體系。對已經出現(xiàn)的生態(tài)污染，則通過綜合治理手段對環(huán)境污染進行治理和修復。第二，不斷完善保護海洋生態(tài)方面的法律法規(guī)政策，建立相應的組織推動海洋生態(tài)保護措施的有效開展，并培養(yǎng)掌握相應的法律、政策、制度的人才成為具體執(zhí)行人員。第三，推動海洋生態(tài)經濟的發(fā)展，將生態(tài)建設，助推海洋生物醫(yī)藥、海洋新能源等綠色生態(tài)的運用。

三是在社會管理層面，通過相關組織與機構，宣傳海洋的法律法規(guī)與政策，完善海洋保護的相關加強海洋保護的宣傳和教育，不斷提高民眾海洋保護意識。同時在國家權力部門的引導和支持下，構建和諧海洋關系，推進海洋社會管理體系的發(fā)展，解決海洋社會中發(fā)展變化中的新問題。做好海洋經濟發(fā)展、社會管理以及生態(tài)保護多層次人才培養(yǎng)梯隊的建設，通過各種措施提升海洋生態(tài)、經濟以及社會各個系統(tǒng)的效率，進而達到海洋區(qū)域開發(fā)的可持續(xù)發(fā)展。