山東省區(qū)域生態(tài)效率研究——基于數(shù)據(jù)包絡(luò)分析的實(shí)證分析

○李棟雁 董炳南

（青島理工大學(xué)經(jīng)貿(mào)學(xué)院 山東 青島 266520）

近年來，世界范圍內(nèi)的資源枯竭和退化、環(huán)境嚴(yán)重污染和生態(tài)劇烈失衡等一系列問題，嚴(yán)重威脅和阻礙了人類的生存和發(fā)展。而如何正確認(rèn)識(shí)經(jīng)濟(jì)、資源和環(huán)境間的關(guān)系，也隨之成為了當(dāng)前學(xué)界研究的重要課題。自1992年世界可持續(xù)發(fā)展商業(yè)理事會(huì)（WBCSD）正式提出生態(tài)效率這一概念以來，生態(tài)效率已不僅僅是企業(yè)環(huán)境管理的哲學(xué)，事實(shí)上已成為衡量循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要指標(biāo)。WBCSD將生態(tài)效率定義為：“生態(tài)效率是通過提供能滿足人類需要和提高生活質(zhì)量的競(jìng)爭(zhēng)性定價(jià)商品和服務(wù)，同時(shí)使整個(gè)壽命周期的生態(tài)影響與資源強(qiáng)度逐漸減低到一個(gè)至少與地球的估計(jì)承載能力一致的水平來實(shí)現(xiàn)的”[1]。簡(jiǎn)單來說，生態(tài)效率就是“產(chǎn)多耗少”，用更少的資源，創(chuàng)造更多的價(jià)值。

當(dāng)前，國內(nèi)學(xué)界在生態(tài)效率研究已涉及到循環(huán)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)領(lǐng)域和企業(yè)層次等方面，采用的研究方法主要有模糊層次分析法、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法和因子分析法等。其中模糊層次分析法重于主觀性，對(duì)研究有失偏頗，因子分析法則無法真實(shí)反映各公共因子對(duì)整體環(huán)境影響的重要程度。而數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法（DEA）摒棄了傳統(tǒng)主觀的賦權(quán)方法，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法自動(dòng)賦權(quán)，可以有效地減小環(huán)境指標(biāo)賦權(quán)方法的主觀性影響，其測(cè)量也比較客觀。鑒于此，本文嘗試著將DEA方法測(cè)算2002-2008年山東省各地市的生態(tài)效率，重點(diǎn)分析東部半島城市群各城市的生態(tài)效率狀況，并深入分析比較造成生態(tài)效率DEA不足的原因，為各城市乃至山東省發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)提供參考。

一、研究方法與模型建立

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）：

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：其一，當(dāng)θ*＝1且s-*=s+*＝0時(shí)，稱第j個(gè)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)出已達(dá)到最優(yōu)；其二，當(dāng)θ*＝1且s-*≠0或s+*≠0時(shí)，則稱第j個(gè)地區(qū)的生態(tài)效率為DEA弱有效，即對(duì)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+*；其三，當(dāng)θ*＜1時(shí)，稱第j個(gè)地區(qū)的生態(tài)效率為DEA無效。

其一，當(dāng)k=1，表示規(guī)模收益不變，此時(shí)DMUj達(dá)到最大產(chǎn)出規(guī)模點(diǎn)；其二，當(dāng)k＜1，表示規(guī)模收益遞增，且k值越小規(guī)模遞增趨勢(shì)越大；其三，當(dāng)k＞1，表示規(guī)模收益遞減，且k值越大規(guī)模遞減趨勢(shì)越大。

二、指標(biāo)體系建立及數(shù)據(jù)說明

1、指標(biāo)體系的建立

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，這與DEA方法對(duì)投入與產(chǎn)出指標(biāo)的要求一致。鑒于此，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)，并在兼顧樣本數(shù)據(jù)的可比性、可得性及科學(xué)性的基礎(chǔ)上構(gòu)建了山東省生態(tài)效率評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系（表1）。

表1 生態(tài)效率評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2、數(shù)據(jù)說明

文章中投入產(chǎn)出指標(biāo)數(shù)據(jù)均來源于《山東省統(tǒng)計(jì)年鑒（2003—2009年）》并經(jīng)計(jì)算整理組成2002—2008年山東省17地市的面板數(shù)據(jù)集。另外，在分析的過程中，將山東省分為東部半島城市群和西部城市兩部分。

三、實(shí)證結(jié)果分析

運(yùn)用DEA SOLVER3.0軟件，將投入產(chǎn)出指標(biāo)的相關(guān)數(shù)據(jù)帶入求解，經(jīng)過計(jì)算得到2002—2008年山東省17地市的生態(tài)效率測(cè)算結(jié)果（表2）。

從平均生態(tài)效率水平上看，山東省17地市之間的生態(tài)效率存在著一定的差異，生態(tài)效率變化跨度為0.4-1。從各地市2002—2008年間的生態(tài)效率測(cè)算結(jié)果來看，2002—2008年間生態(tài)效率一直為DEA有效的城市為：青島市、煙臺(tái)市、威海市、東營(yíng)市，大多數(shù)城市的生態(tài)效率為上升趨勢(shì)，一些城市的生態(tài)效率有下降的趨勢(shì)（如臨沂市、菏澤市）。

1、山東半島城市群生態(tài)效率分析

山東半島城市群以濟(jì)南、青島為中心，包括煙臺(tái)、威海、日照、東營(yíng)、濰坊、淄博等城市，此八個(gè)城市在現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)、高素質(zhì)人力資源、綜合服務(wù)、科技文化創(chuàng)新等方面均具備較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，但在生態(tài)效率上存在著較大的差異。下面來具體分析一下八個(gè)城市的生態(tài)效率狀況。

表2 山東省17地市2002—2008年生態(tài)效率測(cè)算結(jié)果

2002—2008年中生態(tài)效率均為DEA有效的4個(gè)城市都分布在山東半島城市群中。省會(huì)濟(jì)南在2002—2005年間的生態(tài)效率為DEA有效，即投入和產(chǎn)出達(dá)到了最優(yōu)，而在2006—2008年的生態(tài)效率為DEA無效，各投入要素的冗余率如下表3所示。工業(yè)廢氣排放量、工業(yè)固廢產(chǎn)生量、城市建設(shè)用地面積的冗余率在三年中一直處于較高的水平，另外，該市對(duì)水資源、能源的消耗力度也較大。

表3 濟(jì)南市2006—2008年投入要素冗余率

淄博市2002—2008年的生態(tài)效率平均水平為0.6518，從其每年出現(xiàn)冗余的指標(biāo)來看，除化學(xué)需氧量排放、城市建設(shè)用地面積和平均從業(yè)人員指標(biāo)外，其余指標(biāo)均不同程度的影響了該市生態(tài)效率的提高。東營(yíng)市與淄博市2008年的地區(qū)生產(chǎn)總值均在2200億元左右，而前者的生態(tài)效率為1，后者的生態(tài)效率僅為0.6514。比較兩地的污染物排放和資源消耗情況（見圖1），不難發(fā)現(xiàn)淄博市的各項(xiàng)污染物排放與資源消耗均高于東營(yíng)市。因此，淄博市的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)更依賴于“資源的高投入、低利用和高排放”的生產(chǎn)方式來實(shí)現(xiàn)，而這種經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式會(huì)嚴(yán)重制約著生態(tài)效率的提高。

日照市2002—2008年地區(qū)生產(chǎn)總值在八個(gè)城市中都處于最后一位，而且生態(tài)效率平均水平僅為0.5013，這與同為海濱城市的青島、煙臺(tái)、威海相比，該市在城市規(guī)模、經(jīng)濟(jì)實(shí)力及生態(tài)環(huán)境方面都不占優(yōu)勢(shì)。2002年，日照市投入要素中除了廢水排放量冗余率達(dá)到11.3%、萬元GDP能耗冗余率達(dá)到11.7%、煙塵排放量冗余率達(dá)到10.2%，其余要素的冗余程度都比較低。2008年，廢水排放量冗余率和煙塵排放量冗余率仍維持在2002年的水平，萬元GDP能耗冗余率達(dá)到了37.8%，另外，工業(yè)廢氣排放量冗余率達(dá)到44.1%、工業(yè)固廢排放冗余率達(dá)到34.6%。各污染物排放力度的增大，在一定程度上阻礙了日照市的生態(tài)效率實(shí)現(xiàn)DEA有效。日照從2002—2008年的規(guī)模收益值分別為：0.91、0.87、0.69、0.73、0.74、0.37、0.56，該市的規(guī)模收益一直處于遞增狀態(tài)，而且規(guī)模收益遞增有增大的趨勢(shì)，即日照市生態(tài)效率有增大的趨勢(shì)。但是，當(dāng)前日照市政府仍需出臺(tái)一些經(jīng)濟(jì)和環(huán)境政策以逐步轉(zhuǎn)變這種粗放型經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式。

2、山東省西部地市生態(tài)效率分析

由表2可以發(fā)現(xiàn)，濟(jì)寧市、德州市的生態(tài)效率都達(dá)到0.9以上，處于較高的水平，而棗莊市和萊蕪市的生態(tài)效率僅為0.4左右。棗莊市2002—2008年的規(guī)模收益值分別為：1.53、1.53、1.55、1.37、1.08、0.96、1.18，除 2007 年外，其他年份均為遞減狀態(tài)。臨沂市2002—2008年的規(guī)模收益值分別為：1.02、1、1.08、1.4、1.25、1.16、1.01，即該市從2004年起規(guī)模收益一直處于遞減狀態(tài)，這對(duì)于城市的可持續(xù)發(fā)展無疑是一個(gè)消極的信號(hào)。

當(dāng)DEA＜1時(shí)說明投入產(chǎn)出未能達(dá)到最優(yōu)，考察投入要素的冗余狀況能明確生態(tài)效率改進(jìn)的方向。表4列出了2008年生態(tài)效率DEA無效的山東省西部城市的投入要素冗余率。2008年投入要素冗余程度較高的有煙塵排放量、萬元GDP能耗、工業(yè)廢氣排放量、工業(yè)固廢排放量、平均從業(yè)人員數(shù)，各投入要素的平均冗余率都在30%以上。說明這些污染物的過度排放及能源的過度耗費(fèi)影響了非生產(chǎn)前沿面的地市實(shí)現(xiàn)投入和產(chǎn)出的最優(yōu)規(guī)模。因此，加大對(duì)冗余率較高的投入要素的減排降耗力度，能有效提高生態(tài)效率，即為這些地區(qū)生態(tài)效率的改進(jìn)指明了方向。

表4 2008年山東省西部城市各投入要素冗余率

3、山東省半島城市群生態(tài)效率與西部地市生態(tài)效率差異性檢驗(yàn)

表5 Mann-Whitney U檢驗(yàn)結(jié)果

從Mann-Whitney U檢驗(yàn)結(jié)果（表5）來看，東部半島城市群和西部城市的生態(tài)效率并沒有顯著性差異。從表2中能夠看出，在東部半島城市群的八個(gè)城市中，淄博市和日照市的平均生態(tài)效率水平偏低而影響了整個(gè)半島城市群的生態(tài)效率水平。但是，檢驗(yàn)結(jié)果沒有明顯差異也可以說明，山東省西部城市在生態(tài)效率的平均水平上落后于東部城市，但是這種差距并不顯著，這對(duì)于提高整個(gè)山東省的生態(tài)效率水平是有利的。

四、結(jié)論

通過運(yùn)用DEA模型對(duì)山東省區(qū)域生態(tài)效率的評(píng)價(jià)與分析，可以得出以下結(jié)論：第一，2002—2008年山東省各地市的生態(tài)效率在整體上變化不大，大部分地市的生態(tài)效率呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)。說明各地市在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，也注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。第二，處于東部半島城市群的日照市和淄博市，環(huán)境壓力比較大，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式是其可持續(xù)發(fā)展的主要途徑。第三，對(duì)于西部城市，從具體影響因素來看，煙塵排放量、萬元GDP能耗、工業(yè)廢氣排放量、人員的冗余等是影響其生態(tài)效率的主要因素。加強(qiáng)對(duì)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。第四，東部半島城市群與西部城市間的生態(tài)效率不存在顯著差異，這有利于山東省從整體上提高生態(tài)效率水平。

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