科技投入對區域生態環境優化的影響評價研究

李冬冬 許正良 周慧廣

摘要：伴隨區域生態建設的不斷推進，生態環境優化型的科技投入日漸增多。文章將從區域生態建設的視角，對科技投入對環境排放和環境治理的影響作用進行評價。鑒于科技投入→環境排放→環境治理之間的串聯關系，利用加性兩階段DEA模型對我國30個區域中科技投入對污染排放及污染治理效率進行測算，與此同時，也獲得了科技投入與環境治理之間的影響關系。

關鍵詞：科技投入；兩階段DEA模型；環境承載力；生態環境建設

為推進我國經濟的飛速發展，依賴于資源消耗的傳統型生產模式成為區域經濟發展措施的首選，自1978年以來，這種模式的確在區域經濟發展中起到了巨大的推動作用。然而，能源消耗型的生產模式中忽略了城市的環境承載能力，犧牲了有限的資源與人類賴以生存的自然環境。眾所周知，科技是第一生產力，通過科技投入可轉化為先進的技術裝備，實現高技術產品的產值和培育有活力的技術市場環境，從而推動區域經濟的跨越式發展。在全球溫室效應、環境污染日益嚴重的警示下，區域建設者逐漸增強了生態環境建設意識，并努力構建經濟—環境—社會協調的區域生態系統。自1999年海南設定為環保部認定的第一個生態省至今，我國的生態省區域已擴展為15個。在區域生態建設的進程中，科技資源投入在增進區域經濟發展的同時，也在一定程度上影響了環境污染的排放和環境污染的治理。

本文將從投入—產出的視角對科技投入與區域生態環境建設的影響作用進行測度。首先，根據將科技資源和環境污染排放分別界定為環境排放子系統的投入、產出指標。將環境污染排放和環境污染治理分別界定為環境治理子系統的投入與產出指標。然而，兩個子系統間前后銜接，共同組成一個以科技資源為投入、環境污染治理為產出的綜合系統。通過測算各個系統的投入、產出效率，即可獲得科技投入對區域環境建設的影響作用及程度。本文將采用處理多投入、多產出系統效率水平的DEA模型方法作為研究工具。然而，傳統DEA評價中將決策單元視作"黑箱"，忽略了決策單元（DMUs）的內部結構。鑒于本文提出的子系統之間的串聯關系，本文將采用加性兩階段DEA模型對子系統影響效率及系統整體影響效率進行測度。

一、 國內外研究評述

科技投入對生態環境的影響問題早已引起學術界的關注。成金華，吳巧生（2005）研究了現代技術對資源環境的影響，并于（2007）建立了“成本內化”的科技創新體系用于促進區域生產環境建設。魏建兵等人（2006）研究了人類活動對生態環境的影響評價。然而，目前針對于科技投入與生態建設影響關系的量化研究還比較少。本文將試圖通過量化模型，測算科技資源投入對區域生態環境建設的影響及貢獻程度。

科技資源投入是推動區域經濟發展的重要動力。為清晰測度科技投入的影響程度及貢獻率，我國學者進行了多種方法的嘗試：侯風華、趙國杰（2008）利用索洛余值法推導了科技投入對經濟增長影響的速度方程。李兵等人（2009）利用C-D生產函數的基礎上引入科技投入變量構建了生產函數模型。韋鳳琴，黃佐钘（2012）采用基于投入型 Malmquist 生產率指數法量化了科技投入對能源效率的影響。謝友才，張紅輝（2009）利用數據包絡分析（DEA）方法測量了浙江省各地區的科技投入產出效率。鑒于DEA模型在處理多投入—多產出系統相對有效性的優勢，該方法在科技投入影響程度及貢獻率中被廣泛應用。

Charnes和Cooper于1987年首先提出了傳統的DEA模型與方法。然而，傳統DEA評價中將決策單元視作“黑箱”，忽略了決策單元（DMUs）的內部結構。伴隨系統內部結構復雜程度的提高，兩階段DEA模型方法已成為學術界研究的熱點。兩階段DEA模型的研究中，將整個評價系統劃分為相互關聯的兩個串聯子系統，并且前一個子系統的產出（全部或部分）對應為第二個子系統的投入。根據這種結構形式，Wang等人（1997）提出了序列型兩階段生產系統的DEA模型；Seiford，Zhu （1999）提出了兩階段DEA模型，并將其應用于美國商業銀行的盈利部門和市場部門的績效測算中。Zhu（2000），Sexton和Lewis（2003）又分別將該模型應用于世界500強企業和美國棒球隊績效測評中。以上研究主要基于傳統DEA模型的理論框架，將兩個階段分別作為多投入-多產出系統進行獨立效率測算。然而，現實評價中各個子系統與決策單元整體效率應考慮在同一模型體系中。為克服傳統DEA模型在科技投入影響測算中的缺陷，馮鋒等人（2011）將科技投入劃分為科技研究開發和科技應用改造兩個子系統，并利用兩階段DEA模型進行了投入-產出效率測算。馮志軍，朱建新（2011）、杜軍等人（2009）也采用兩階段DEA模型測算了科技投入對區域科技創新效率的影響。

綜上所述，雖然目前研究科技投入與生態環境建設影響的研究較多，但量化方法的研究較少。鑒于目前研究中，利用DEA方法測度科技投入的貢獻與影響的研究較多，然而真正從系統內部結構關聯中測算的研究較少。因此，本文將加性兩階段DEA模型應用于區域生態環境優化的影響評價中，以獲得科技投入對區域生態環境影響的量化評價結果。

二、 評價系統結構分級及兩階段DEA模型介紹

科技資源作為區域經濟發展系統的投入，會通過技術創新、科研人才研發、研發經費、研發項目、專利等投入轉化為區域經濟發展的經濟產出指標，與此同時，工業化發展中也會產生相應的環境污染排放。我們將區域生態環境建設作為研究系統，其中由科技投入產生環境污染作為第一個子系統，稱為“科技投入對污染排放影響子系統”。以環境污染指標作為投入、環境污染治理指標作為產出可以界定第二個子系統，稱為“環境污染治理子系統”。這兩個子系統并非互相獨立，其中，第一個子系統對應的產出指標恰好為第二個子系統的投入指標。因此，兩個子系統具有串聯鏈式結構關系，如圖1所示。

鑒于科技投入對區域生態環境建設的影響系統結構，我們將選擇加性兩階段DEA模型進行測算。下面我們將介紹該模型的基本形式。

假設評價系統中含有n個決策單元（記為：DMU，表示被評價對象），第一個子系統中，對于每一個DMUj（j=1，2，…，n）具有m個投入指標，記為xij（i=1，2，…，m）和D個產出指標，記為zdj（d=1，2，…，D）。與此同時，zdj（d=1，2，…，D）同時也是第二個子系統對應的投入變量。第二個子系統中含有s個產出指標，記為 yrj（r=1，2，…，s）。Chen 等人（2009）利用子系統的加權方式確定了兩階段DEA模型與方法。其中，第一階段的模型為：