中國區域環境效率與環境全要素的研究

黃永春+石秋平

摘要：資源環境對我國經濟增長的硬約束已開始顯現，鑒于此我國亟需向創新驅動增長模式轉型。本文基于研發驅動理論，構建了包含研發投入的SBM模型，測算了我國區域的環境效率和環境全要素增長率，并借助Tobit模型對區域環境全要素生產率的影響因素進行了實證分析。研究表明：①東部地區傳統要素和創新要素的利用效率均高于中、西部地區，但三大地區傳統要素的無效率來源有差異，東部地區主要來源于資本，中部主要來源于勞動力，西部主要來源于能源；②中部地區全要素增長率最高，西部次之，東部最低。東部地區技術進步對環境全要素增長率的貢獻最大，效率改善對中、西部地區環境全要素增長率的貢獻最大；③經濟發展水平與區域環境全要素生產率呈“U”型關系，產業結構、能源結構與區域環境全要素生產率呈負向關系，對外開放水平與區域環境全要素生產率呈正向關系。R&D來源和R&D結構對區域環境全要素生產率的影響具有地區差異性，其中東部地區企業研發投入的驅動作用較大，并應提高基礎研究投入。而中西部地區政府研發投入的驅動作用較大，并應強化應用研究。

關鍵詞：資源環境；經濟增長；創新驅動；環境效率；環境全要素

中圖分類號：F061.3；F062.1；F74 文獻標識碼：A

文章編號：1002-2104（2015）12-0025-10

改革開放以來，我國經濟發展取得了舉世矚目的成就，以年均9.5%的GDP增長率創造了“中國式奇跡”。但我國在取得經濟增長的同時，也面臨環境污染、資源消耗等困境。據估計，中國環境污染成本已占GDP的8%以上，發達地區環境成本更高達GDP的 10%。再如，世界經濟論壇（WEF）發布的《2014年世界環境績效指數報告》和《2014 年全球能源架構績效指數報告》顯示，中國環境績效在178個國家中排名118位，能源績效排名從2013年的74位跌落到85位。由此可知，我國經濟快速增長引致的“高能耗、高排放、高污染”問題已日益嚴重。由于資源和環境不僅是經濟發展的內生變量， 而且是經濟發展規模和速度的剛性約束。由此，嚴峻的資源環境形勢已對我國經濟增長形成硬約束。從2011年開始，我國經濟增速持續下滑，進入到次高增長階段的“新常態”[1]。面對粗放型發展模式引發的資源和環境雙重壓力，我國提出“和諧社會”、“科學發展觀”和“中國夢”等治國方略，并且著力推行資源節約型、環境友好型的生產和消費方式，旨在實現可持續發展。

為轉型經濟發展模式，實現向低碳經濟的轉型，我國“十二五 ”規劃綱要提出，在2010-2015年資源節約和環境保護方面，要實現單位GDP的能耗降低16%，單位GDP的CO2排放降低17%、COD（化學需氧量）和SO2分別減少8%。鑒于我國區域空間發展不均衡，區域要素稟賦結構迥異，區域產業結構差異也較大，由此我國各區域的環境效率和環境全要素也具有異質性。因此，如期實現上述目標，依賴于將上述指標科學地分解給各區域，更需要各區域認真貫徹落實。鑒于，環境效率和環境全要素的研究，有助于了解各區域環境效率之間的絕對差異，而且有助于分析各區域環境無效率來源的相對差異，從而有助于提高區域環境效率政策制定的針對性。與此同時，由于技術創新可通過改變能源、資本、勞動力等投入要素的邊際生產率來改變其使用量和比例，進而有助于降低能源消耗和碳排放，提高能源效率。特別是當技術進步偏向于在增長中更少使用能源時，技術進步就既能實現減排，又能促進經濟增長[2]。因此，本文基于研發驅動理論，構建了包含研發投入的SBM模型，測算了我國東、中、西三大區域的環境效率和環境全要素生產率，探尋了三大區域環境全要素生產率的影響因素，并結合區域差異性提出了相應的政策建議，旨在改善我國的生態環境，加速我國的綠色創新發展。

1文獻綜述

環境效率指單位環境負荷下某一地區或企業產生的經濟價值大?。╓BCSD，世界可持續發展工商理事會），是將環境作為一種資源投入，力求環境資源的最小使用和最大產出[3]。基于此，張子龍[4]等學者構建了工業環境效率評價模型，并對我國以及東、中、西部地區環境效率的空間差異及其收斂性進行了研究。然而現有學者測算的環境效率僅反映了經濟發展所付出的環境代價，并沒有考慮資源代價。而經濟增長過程中，除了消耗環境資源外，還會消耗勞動、資本和能源等生產性資源。鑒于此，部分學者構建了綜合的環境績效指標，將生產資源、環境污染以及經濟增長納入同一個測度體系評價經濟增長績效。例如，Fare and Lovell[5]和 Fare and Pasurka[6]采用徑向的雙曲線型模型測算了環境效率指標。近年來，我國也有學者運用SBM模型測算各省份的環境效率以及環境全要素生產率[7-8]，認為能源使用和污染排放是我國環境無效率的主要原因。但現有研究對環境全要素生產率來源存在分歧，劉瑞翔等[9]認為我國環境全要素生產率的提高主要來源于技術進步，而匡遠鳳等[8]則認為生產效率改善才是我國環境全要素生產率提高的主要原因。

本文認為造成分歧的可能原因是這些研究將資本、勞動、能源生產要素納入環境績效的考察體系，但并未考慮研發等創新要素對我國經濟增長的貢獻，導致測算結果不一。Romer[10]、Grossman & Helpman[11]、Aghion & Howitt[12]等學者指出，R&D對技術進步具有顯著推動作用，能夠促進科研成果的轉化，加快新產品、新方法的實現，從而促進經濟增長。一些學者通過省際面板數據的研究發現，R&D投入對全要素增長率有顯著促進作用[13]；也有學者利用產業和行業數據，論證了研發能夠增強技術創新能力和促進生產率的增長[14-15]。與此同時，前人研究亦未從區域角度分析我國環境全要素。而我國區域發展不平衡，東中西部地區經濟結構以及技術實力不同，因此有必要從區域角度分析我國環境效率以及環境全要素生產率。

鑒于此，本文根據R&D驅動理論，結合我國資源環境實情，構建了包含研發投入的SBM模型，測算了我國東、中、西三大區域的環境效率；進而結合Luenberger指標測算了我國區域的環境全要素，分析了我國區域環境全要素的演變規律和區域差異。在此基礎上，運用Tobit模型對我國東、中、西三大區域全要素增長率的影響因素進行了實證分析，并提出了我國建設資源環境友好型國家的政策建議。

2統計分析

2.1我國區域環境污染的統計分析

近幾年我國區域經濟取得了長足發展，但區域經濟增長質量并未改善。廢水、廢氣和固體廢棄物三類污染物排放量巨大，使我國環境污染形勢日益嚴峻。①廢水排放量巨大導致水環境污染嚴重。2013年，東部地區廢水排放為366萬t，中部地區為190萬t，西部地區為100萬t。廢水排放使全國地表水受到大面積污染，IV類和劣V類水體比例占到38.9%，并產生水體富營養化、有機物污染等環境問題。②二氧化硫、粉塵以及氮氧化物等大氣污染嚴重。二氧化硫主要來源于煤和石油，而煤是我國的主導能源，占能源消費的60%以上。例如，2004到2013年間，東、中、西部地區二氧化硫平均排放量都超過了600萬t。再如，我國粉塵污染也不容樂觀， 2013年，東、中、西部均達到了400萬t，粉塵排放總量為1 278萬t。③固體廢棄物污染存在“排放量大、利用率低”雙重難題。2013年全國一般工業固體廢物產生量為32.8億t，綜合利用量為20.6億t。工業固體廢棄物的綜合利用率為62%，存在38%的利用空間。上述數據表明，我國粗放型經濟增長模式破壞了生態環境。近幾年各地區出現的霧霾、PM2.5等一系列環境問題表明，以犧牲環境為代價的經濟增長方式是不可持續的。

2.2我國區域能源消耗的統計分析

粗放型經濟增長模式雖促使我國成為全球GDP第二大國，但也存在能源消耗大和利用率低等問題，由此我國面臨嚴峻的能源約束形勢：①高耗能式經濟增長，能源消耗總量不斷增加。2010年，我國已成為世界第一大能源消耗國，能源消費總量為32.49億t標準煤，占全球總量的20.3%。這主要是由于2000年以來，投資的高速增長拉動了鋼鐵、水泥、電解鋁、石化等高耗能產業的迅速擴張，從而使我國能源消耗呈增長態勢。②能源利用效率低，能源消耗強度大。能源消耗強度（tce/萬元）是反映能源利用率的直接指標。2011年，我國東、中、西部地區的能源消耗強度分別為0.72∶0.95∶1.17，全國的能源消耗強度為0.86。而日本、英國、法國等發達國家能源消耗強度小于0.3。由此可見，我國能源利用水平偏低，與世界先進水平還有較大差距。③能源消費不合理，以煤炭消費為主導。煤炭是我國主導能源，2013年煤炭消費量為247 500萬t（標準煤），占能源消費總量的66%。與此同時，我國能源消費結構呈現區域差異性。例如，2012年僅東部地區的煤炭消費比重小于50%，而中、西部地區都接近于60%。由此可知，我國經濟增長過程中存在能源消耗總量增加，能源利用效率低，以及能源結構不合理等問題。

2.3我國區域創新要素的統計分析

隨著創新型國家戰略的提出，我國研發投入逐年遞增，但區域間研發活動不平衡，并且存在創新動力不足，創新效率偏低等問題。①我國R&D規模和強度逐年遞增，見圖1所示。2001年至2013年間，我國R&D經費從1 043.6億元攀升到11 846.6億元，增長了近11倍。與此同時，我國研發強度也從2001年的0.95%增長到2013年的2.08%，達到了創新型國家標準。②區域間研發活動不平衡（見圖2所示）。東部地區在研發活動規模和強度方面，都顯著高于中西部地區。例如，2013年，東、中、西部地區的研發經費支出比例為5.89∶1.44∶1；東部地區的研發強度為23%，而中、西部地區分別是1.3%和 1.1%。③創新動力不足，創新效率偏低。由于創新資源的錯配、創新動力的不足，以及創新機制的不完善，我國創新效率偏低。例如：2005到2009年間，我國有效PCT僅占世界的2.5%，而美國、日本占20%以上。再如：我國高科技產品出口總量占世界第一，但其中自主品牌產品不到10%，而外資產品高達80%。

由上統計分析可知，盡管我國經濟增長取得了顯著成效，但我國污染排放、能源消耗問題日益嚴重。為提高經濟增長質量，實現可持續發展，我國應強化創新要素的驅動作用，即通過技術變革降低資源環境的消耗，促進經濟的高效增長[16]。鑒于我國創新效率偏低，自主創新能力薄弱。因此，各區域在加強研發投入的同時，更要提高研發效率，提升技術轉化能力，以增強區域經濟的科技競爭力。

3我國區域環境效率與環境全要素分析

3.1研究方法與數據收集

3.1.1包含研發的SBM模型

自Tone[17-18]和Fukuyama & Weber[19]構建出基于松弛變量的SBM模型之后，該模型就普遍被應用于效率測度問題，其中一種是用于環境效率和環境全要素的測度。眾多學者通過環境效率的測算分析了環境污染給生產效率帶來的損失，或通過環境全要素的測算分析了污染排放是否給環境全要素帶來損害。在上述研究中，眾多研究將資本、勞動和能源等傳統要素作為投入，但并未涉及R&D等創新要素的投入。由于SBM模型具有從多投入和多產出進行效率分析的優點，因此本文將創新要素和傳統要素作為投入變量共同納入測度模型中，并將GDP作為期望產出變量，污染排放作為非期望產出變量，測算環境效率和環境全要素的增長率。根據加入R&D變量的SBM模型，每一個決策單元（DMU）面臨Z種投入要素，其中M種傳統要素投入

3.1.2數據來源

本文采取國家統計局的東、中、西三大區域劃分標準：東部地區包括北京、天津、河北、遼寧、上海、江蘇、浙江、福建、山東、廣東、海南，中部地區包括山西、吉林、黑龍江、安徽、江西、河南、湖北、湖南，西部包括內蒙古、廣西、重慶、四川、貴州、云南、陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆；由于西藏數據缺失較多，故不在研究范圍。在此基礎上獲取2000-2012年間我國省際面板數據，構造了包含傳統要素和創新要素的SBM模型。其中，傳統要素包含資本、勞動以及能源，創新要素包括R&D經費與R&D人員，期望產出為GDP，非期望產出為污染排放。

變量收集處理情況具體如下：①資本（K），參照以往研究，以固定資本存量代替。從《中國統計年鑒》獲取每年固定資產投資數據，采取永續盤存法計算，公式為：Kt=（1-δ）kt-1+It-1，同時借鑒張軍等學者[20]的思路，假設各個省份資本折舊率均為0.096。②勞動（L），根據統計局網站數據，以每年就業人員總數代替。③能源投入（E），我國能源消費品主要有煤炭、石油、天然氣，但煤炭在我國處于主導消費結構，并且是非期望產出二氧化硫的主要來源，因此本文選擇煤炭消費量作為能源投入的代理變量。④研發投入，我國的創新要素投入主要體現在研發經費和研發人員的投入。因此，本文以R&D經費支出（簡稱RDK）和研發人員（簡稱RDL）全時當量作為研發投入的代理變量。⑤期望產出，選取各省份的GDP作為期望產出。⑥非期望產出，由于SO2和COD是我國節能減排的重點目標，同時是環境管制的主要監控對象。因此，本文將SO2和COD作為非期望產出的代理變量。

數據來源情況如下：資本、勞動和GDP的數據來自于《中國統計年鑒》（2000-2012），能源投入的數據來自《中國能源統計年鑒》（2000-2012），研發投入的數據來自《中國科技統計年鑒》（2000-2012），污染排放的數據來自《中國環境統計年鑒》（2000-2012）和各省歷年的環境統計公報。

3.2環境效率地區差異分析

3.2.1全國的環境效率分析

測算結果顯示，環境污染和要素投入的無效率是我國環境無效率的主要來源，這也驗證了我國現階段仍然是“高投入、高排放”的粗放型經濟增長模式。由表1可看出，2000-2012年間我國環境效率為0.234 2，說明我國經濟增長過程中損失了23.42%的資源投入。其中，污染排放是我國環境無效率的主要來源，從測算結果看出，SO2與COD排放的無效率水平達到了0.139 0。嚴重的污染排放，不但造成環境破壞，也導致環境效率的降低，這與我國以犧牲環境為代價的經濟增長模式密切相關。與此同時，投入的無效率是我國環境無效率的第二大來源，全國可以減少9.20%的要素投入。在要素投入中，雖然創新要素的無效率水平為1.83%，低于傳統要素的無效率水平7.37%。但在加入創新要素后，本文測得的環境無效率水平有所偏高，說明創新要素利用不足導致我國環境效率水平的下降。

3.2.2區域傳統要素和創新要素無效率來源分析

（1）傳統要素無效率來源分析。東部地區主要來源于資本，中部地區主要來源于勞動力，西部地區主要來源于能源。東部地區傳統要素中資本無效率水平最高，這與東部地區投資驅動經濟增長模式有關。投資需求是拉動中國經濟增長的主要因素[21]，國家在改革開放以來，就制定了有利于東部的投資鼓勵政策，推動了資金要素向東部的集聚，為東部地區經濟發展提供了優越的政策環境，但也帶來投資過高等問題。2000年到2013年間，東部人均固定資產投資平均增長率為19.1%，人均固定資產增長了9.53倍。而過度投資導致居民消費不足和資本深化，并引致資本邊際生產率的降低[22]，不利于經濟增長。中部地區勞動力投入的無效率水平最高，其原因在于高素質勞動力的流失。通常，高技能或高學歷人才的流動性較強[23]。受東部地區高勞動報酬的吸引，中部地區高素質勞動力往往會向東部轉移和集聚，由此造成中部匱乏高素質勞動力。相對而言，西部地區的能源無效率水平最高，這是因為西部地區煤炭、石油等資源稟賦相對豐富。鑒于地理位置劣勢和資源稟賦優勢，為促進地區經濟發展，當地政府傾向于引進一些高耗能項目，以致能源利用效率不足，不利于經濟發展。例如近幾年來，西部地區高耗能產業的產值增長了近6倍，全要素出現負增長[24]。

（2）創新要素無效率來源分析。東部地區相對于中、西部地區具有顯著優勢，而中、西部地區差異不大。東部地區創新要素利用效率較高，其原因是，相對于中西部，東部地區是我國生物醫藥、信息技術等高技術產業的前沿陣地，擁有雄厚的技術實力，以及眾多科研院所，這為東部地區創新發展提供了優越的平臺。其次，東部地區創新要素的投入力度比中、西部地區更大。例如，2013年東部地區的研發經費是中部地區的4倍，是西部的7.41倍；研發人員是中部的4倍，是西部的7.25倍。創新要素的投入不僅能激發創新主體的研發動力，而且能幫助創新主體吸引和集聚外部創新要素，從而帶動經濟發展，即形成“研發促進經濟，經濟帶動研發”的良性循環，從而促進研發效率的提高。而中、西部不僅研發經費投入相對不足，而且人力資本匱乏。如，2013年，東部地區每十萬人口高等學校平均在校生人數達3 000人，而中部只有2 500人，西部僅有2 000人左右。其次，西部地區教育水平落后，東部地區普通高校達1 084所，而西部僅有610所。鑒于此，技術水平的落后，產業基礎的薄弱，創新人才的匱乏，制約了中、西部經濟的增長。

3.2.3區域傳統要素與創新要素無效率水平時間演變分析

（1）傳統要素無效率水平時間演變分析。東、中、西部地區對傳統要素的利用效率并不穩定，依次經歷了發展期、粗放期和效率改善期（如圖3所示）。 2000-2002年是傳統要素投入效率的穩定時期，在該時期，除了2000年西部地區的無效率值偏高，其它年份東、中、西部地區都比較穩定。這主要得益于90年代中后期的國有企業改革，并且政府關閉了10多萬家高耗能、高污染的小企業，使一些能源依賴型和排放密集型小企業的無序生產得到了遏止[25]。但自2002年以后，三大區域傳統要素投入的無效率水平迅速攀升。2004與2005年是我國經濟發展最黑暗的時期，資源浪費現象嚴重，經濟效率跌至低谷。在該時期，汽車工業迅速發展，并且采掘、石油、化工、鋼鐵等重工業也迅猛發展，由此我國經濟增長質量面臨重大威脅。但緊隨其后，我國又迎來效率改善期。2006-2008年我國傳統要素無效率水平逐步下降，2008年是我國資源利用效率最高的年份。2008年以后，雖然我國傳統要素的無效率水平小幅攀升，但總體趨好。這與十一五期間政府提出的節能減排政策密不可分。

（2）創新要素無效率水平時間演變分析。三大區域創新要素無效率水平的變化趨勢比較平緩，呈遞減趨勢，說明我國區域的創新效率在逐漸提高（如圖4所示）。近些年來，我國為加強自主創新能力，提出建設創新型國家的戰略規劃，并不斷地加強研發投入，提高了區域創新效率。從圖8可以看出，我國東部地區創新要素的無效率水平呈現穩步下降趨勢，創新效率在不斷提高。這是因為，一方面，東部地區是我國高新技術前沿陣地，代表著我國技術前沿。一些企業通過技術模仿和再創新活動，實現了技術進步。另一方面，東部地區市場化程度高，FDI的引入和激烈的競爭壓力迫使企業加強研發和創新，從而提高了研發效率。通過對中、西部地區無效率水平變化趨勢分析可知，盡管中、西部在2005年之前，創新要素投入效率改善不明顯；但2005年以后，創新要素投入的無效率水平也呈現不斷下降趨勢。另外，從時間趨勢圖可以看出，在分析期間，中、西部地區的創新效率逐漸向東部收斂。這可能是由于，中、西部地區雖然自主創新能力落后于東部，技術基礎也較薄弱，但可以借助東部地區的產業轉移和技術外溢實現對東部的追趕。