土地資源生態效率時空差異及影響因素研究

洪開榮，李博

（中南大學商學院，湖南 長沙 410083）

·經濟論壇

土地資源生態效率時空差異及影響因素研究

洪開榮，李博

（中南大學商學院，湖南 長沙 410083）

當前土地資源利用效率不盡理想，對其效率評價亦不能很好地揭示土地生態系統的內部特征。故基于系統理論視角，將中國土地資源生態系統解構為三個子系統：經濟子系統、社會子系統和環境子系統。在此基礎上，構建基于矩陣型結構的網絡DEA模型，對2006—2013年中國各省市土地資源生態利用狀況進行效率評估，并進行收斂性檢驗和影響因素分析。研究發現：當前，中國土地資源生態效率處于較低水平且呈現出總體下降的趨勢，環境子系統效率低下是制約土地生態效率提升的瓶頸；土地資源生態效率和社會子系統效率具有收斂趨勢，經濟子系統呈現發散態勢，環境子系統較為穩定；土地資源生態效率與城鎮化水平、人均綠地和市場化進程呈正相關關系，與經濟規模呈負相關關系，區位因素影響明顯，土地執法水平影響不顯著。結合實證結果，提出了相應的政策建議。

土地資源；生態效率；時空差異

一、引言

土地資源作為經濟發展投入的寶貴要素［1］（p1-p4），正在快速被消耗，人地矛盾日益突出，嚴重制約人類可持續發展。推行土地資源循環高效利用，提升土地資源生態效率對于我國的生態文明建設乃至經濟社會的可持續發展具有重要的意義。生態效率能夠以最少的投入與非期望產出創造最大化價值［2］，是評價循環經濟發展水平的主要參考指標［3］（p5-p10）。在這一背景下，重新評價土地生態效率，協調土地系統內在耦合關系的重要性不言而喻。

學者對于土地效率的研究較為豐富。其中，非參數的數據包絡分析法（DEA）由于其可操作性強、不必事先主觀設定參數、可處理多投入—多產出等特點，在測算土地資源利用效率時具有獨特的優勢［4］（p159-p166），因而得到廣泛使用。早期研究大多只關注土地利用的經濟效率。例如，宋國軍，彭艷坤［5］（p40-p41），王筱明、閆弘文［6］（p573-p576），馮達等［7］（p51-p54），宋戈、高楠［8］（p185-p188）等在運用DEA-CCR模型研究中國的土地資源利用效率時，選取為土地使用面積、資本、勞動力等作為投入指標，而在產出指標的選取上，僅考慮經濟產出，忽略了土地利用過程中的環境問題。土地資源是經濟、社會、環境等多種因素相互耦合的生態統一體［9］（p42-p48），只評價土地利用的經濟效率而忽視其中的社會環境效益問題，將會造成土地效率的估計有偏，關注生態效率才更合乎情理。鑒于此，學者將能夠描述社會和環境的生態指標納入土地資源的效率評價系統。國外，Reith Guidry對農業可持續實驗區進行土地生態效率評價。［10］（p219-p229）Sorvari等對芬蘭污染土地修復的生態效率進行研究。［11］（p1715-p1727）國內，游和遠等（2011）［12］（p309-p315）和謝曼曼、李秀霞（2015）［13］（p225-p230）、王建良等［14］（p121-p128）將社會和環境指標納入DEA模型，對中國的土地資源生態效率進行了研究，并試圖在呈現土地資源生態效率現狀及成因。這些研究不但追求經濟效益最大化，同時也追求環境績效最優，這樣的能源效率評價就會顯得更加科學。

從現有文獻來看，土地資源生態效率的評價研究并未深入，方法上也只是將土地資源當作一個“黑箱”，采用傳統的DEA模型進行效率評估，忽視了內部各個子系統之間的相互作用關系，因而不能很好地揭示土地生態系統的內部特征。為克服該缺陷，本文將土地生態系統解構為三個子系統：經濟子系統、社會子系統和環境子系統。在此基礎上考慮非合意產出，構建可以“打開黑箱”［15］（p184-p195）的網絡DEA模型，基于2006—2013年中國省級面板數據，對中國土地生態效率進行測算和分析。試圖在呈現中國土地生態效率的基礎上，揭示其中的關鍵影響因素，為土地資源可持續開發利用政策方針的制定提供有效的理論依據。

二、研究方法

（一）土地資源生態系統構建。

本文結合已有研究，［16］（p1657-p1661）［17］（p41-p44，p56）［18］（p160-p166）［19］（p153-p160）20］（p160-p171）從經濟、社會和環境三個維度構建土地生態系統，如圖1所示。為便于理解，本文進一步從經濟、社會、環境三大子系統對所選取的投入產出指標情況及數據來源進行描述。

圖1 土地資源生態循環系統示意圖

本文采用省際面板數據，樣本的時間區間為2006—2013年，區域跨度為中國內陸30個省、市、自治區（西藏、臺灣省、香港、澳門除外），并按照國家統計局所發布的東部11個省市，中部8個省市，西部11個省市為標準劃分區域。

1.經濟子系統。該子系統投入指標包括土地投入、固定資產投入以及勞動投入。其中經濟子系統中的土地投入指標用土地征收面積、土地劃撥面積來衡量，環境子系統的土地投入用土地整理面積衡量，這三項數據均來自于《中國國土資源年鑒》。固定資產投入通過全社會固定資產投資額（億元）表示。勞動投入指標通過各地區從業人員數（萬人）數量來衡量，數據來源于各地區的統計年鑒及其附錄。產出指標包括經濟增加量以及污染物排放。其中經濟發展速度用各地區產值（億元）和住房總面積（億平方米）來衡量，以上數據來源于《中國統計年鑒》和各省市統計年鑒。污染物排放指標用工業廢水（億噸）、工業廢氣（億立方米）和固體廢物產生量（萬噸）來衡量，數據來源于《中國環境統計年鑒》。考慮到DEA方法要求盡可能多的決策單元個數和盡可能少的投入產出指標，因此本文選用改進的熵值法將工業廢水、廢氣和廢固綜合成一個指標，具體算法可參考文獻。［21］（p3362-p3376）［22］（p322-p330）

2.社會子系統。土地經濟系統給社會子系統的投入以住房面積（億平方米）為衡量依據，數據來源于各省市統計年鑒；環境系統給其投入主要通過綠地面積（公頃）來衡量，額外的經濟投入為稅收投入（億元），指標均來源于《中國統計年鑒》。產出指標包括社會福利水平，文化傳播水平以及生活污染物排放。社會福利水平，文化傳播水平分別用各地用于社會保障和文化支出數目（億元）來衡量，以上數據分別來源于各地區統計年鑒、《中國統計年鑒》；而生活污染物排放利用熵值法將各地區城市污水排放量（億噸）、生活垃圾清運量（萬噸）、生活廢氣（生活二氧化硫排放量（萬噸）+生活煙塵排放量（萬噸））等3個污染物排放指標綜合成一個綜合指標，數據來源于《中國環境年鑒》和《中國環境統計年鑒》。

3.環境子系統。該子系統承載著生態凈化的職能，接受著另外兩個子系統非期望產出，即工業污染物排放、生活污染物排放，這兩項指標與前文一致。投入指標還包括環境污染治理，用投資額環境污染治理投資總額（億元）衡量，數據來源于《中國環境統計年鑒》。產出指標有對兩個系統污染物的處理，包括廢水處理情況、廢氣處理情況、工業固體廢物綜合利用、生活垃圾無害化處理。產出的各項指標分別以城鎮污水處理量、主要城市空氣質量達到二級及以上水平天數、工業固體廢物綜合利用量、生活垃圾無害化處理量來衡量，同時，采用改進的熵值法將廢水、廢氣、廢固等綜合成一個指標；各項指標的數據來源于《中國環境統計年鑒》、《中國統計年鑒》。除此之外，環境子系統還給社會提供綠地面積，有利于人民生活質量提高，以綠地面積（公頃）衡量；給經濟系統提供土地整理面積，使其進行再次經濟生產，以土地整理面積（公頃）衡量，這兩項指標來自于各地區統計年鑒和《中國國土資源年鑒》。

（二）考慮非期望產出的網絡生產可能集。

上節完成了土地生態系統構建工作，接下來考慮構造該網絡系統的生產可能集。沿襲文獻［19-20］的思路，用S1、S2、S3分別表示經濟、社會和環境三個子系統。假定有K個決策單元；P（x）為網絡生產可能集和分別為系統Sl的外部投入和產出表示第k個決策單元子系統Si的產出進一步作為系統Sl的投入的含義同理可得。

由圖1不難發現，經濟子系統和社會子系統的產出指標既包含地區總產值GDP等期望產出，還包含環境污染物等非期望產出，例如經濟系統產生了工業三廢，社會子系統則產生了生活污水等。人們總是希望得到盡可能多地期望產出，非期望產出越少越好。為對這兩種性質完全不同的產出加以區別，設。其中表示第k個決策單元子系統Si的期望產出進一步作為子系統Sl的投入則表示第k個決策單元子系統Si的期望產出進一步作為系統Sl的投入。當非期望滿足可自由處置性時，即如果（y，v，w）∈P（x）且w′＜w，那么有（y，v，w′）∈P（x）。Chen和Delmas（2012）［23］（p1-39）指出，在這一情景中企業可在生產過程中排放環境污染物而不用付出代價。此時，生態循環系統的網絡生產可能集可以表示為：

然而，當非期望產出具有弱可處置性時，w滿足約束：如果（x，y，v，w）∈P（x）并且0≤θ≤1，那么有（θy，θv，θw）∈P（x）。這一約束條件表明，每一單位環境污染物的減排將引起期望產出的等比例的減少。［24］這一約束條件成功刻畫了經濟子系統和社會子系統為實現污染物減排所付出的努力，并將其有效地反映在系統的“成本”中。因為，不付出代價是不可能去除非期望產出（比如廢水、廢氣等），代價便轉換成相應的期望產出損失，環境治理所要求非期望產出的處置就是這樣的代價。［25］在這一情景下，生態系統的網絡生產可能集可以表示為：

對比公式（1）和（2）不難發現，生產可能集P（x）f與P（x）h的差別在于：P（x）f中關于的約束條件為，而P（x）f中這一相應的約束條件變為。這兩個約束條件分別表征系統Sl中非合意產出的可自由處置性和弱可處置性。需要說明的是具有可自由處置性是因為它是子系統的非合意產出，其作為一種投入進入到子系統Sl內部，對子系統Sl來說它是可自由處置的。

（三）基于方向距離函數的網絡DEA模型。

事實上，已有研究在構建生態系統時大多未能較好地解決系統中的非合意產出問題，如將非期望產出的權重設定為負數。顯然，這一做法沒有很好地契合最大化期望產出同時最小化非合意產出這一內在訴求。鑒于此，本文通過引入方向距離函數來達到同時最大化期望產出和最小化非期望產出的目的。基于方向距離函數的網絡DEA模型可以表述如下：

其中，β1表示子系統Sl期望產出增長和非期望產出縮減的比率；β為整個循環系統的效率期望產出增長和非期望產出縮減的比率；δ1表示各子系統對整體復合系統的權重，且有。張煊等［19］（p153-p160）、陳翔和肖序［20］（p160-p171）、程昀和楊印生［26］（p103-p109）的思路是將每個子系統的外部投入占外部總投入的比重作為其權重。然而，結合圖1，我們發現經濟、社會和環境三個子系統并不存在共同的、可比的外部投入。因而，將各子系統的外部投入占外部總投入的比重作為其權重的做法在此不可行。在經濟、社會和環境同等重要的假設下，本文設定權重δ=（1/3，1/3，1/3）。

最后，借鑒Chung等（1997）［27］（p229-p240）的思路，定義各子系統和生態系統的效率為：

三、實證結果與分析

本文基于投入導向的規模報酬不變模型，設定權重均為1，分別對模型（3）、（4）進行求解，得出土地利用的經濟、社會、環境和整體的效率值，具體分析如下。

（一）三大子系統效率結果與分析。

土地生態效率是由經濟、社會、環境三大子系統同權重組成，本文根據三大子系統對整體效率的貢獻程度以及2006-2013年子系統效率變化量進行分析。

圖2 三大子系統效率趨勢圖

在對30個省市2006—2013年的研究可得出，除2013年外，經濟子系統所占整體效率的比例均最大，但呈明顯下降趨勢；社會子系統所占整體效率比例次之，從2010年起，比例逐漸增大，2013年所占比例超過經濟系統；環境系統占整體效率比例最小，在2008—2012年一直在緩慢上升，2013年急速下降。圖2右側是三大子系統所占整體效率比例變化趨勢圖，用各個子系統所占比例變化量表示。經濟子系統在2007—2011、2013年對整體效率出現負向拉動作用，這是因為經濟子系統過度利用土地，使得土地利用規模效益下降。社會子系統對整體效率總體具有正向推動作用，這是因為在土地產出具有一定經濟基礎的前提下，國家愈發重視人民的生活質量和幸福程度，對社會福利的保障和公共服務的提供使得社會效率提升。總體上環境子系統占整體效率逐漸變少，盡管人們已認識到環境形勢的嚴峻，并切實做出相應努力，由于經濟發展沿襲過久先污染后治理的模式，對土地生態破壞一時無法扭轉，這也是制約土地資源生態效率提升的瓶頸。

（二）區域效率結果與分析。

表1給出了我國三大區域土地生態整體效率及各子系統效率值。從整體效率值的相對大小來看，東部地區整體效率值為0.7913，位與首位，其次是中部和西部地區。

表1 各區域效率分布表

對于經濟子系統來說，中部地區效率排名第一，中部崛起戰略效果顯著和東部經濟輻射等原因使中部土地進入高效利用的狀態。東部地區經濟高速發展會帶來相應的環境污染，目前以產業轉型和提升環境質量為重點，西部地區身居內陸，缺少經濟起飛的基礎，資金、技術、勞動力等要素不如東中部先進，土地經濟效率均值較東中部落后；就各地區社會效率而言，東部和中部地區平均土地利用效率不盡如人意，出現與經濟系統排序相反的情況。很明顯，市場化程度較大的東部，也不能配置好非市場的社會產品。［28］（p134-p149）東部城市多人口帶來一系列問題使城市系統超負荷運行，超出城市基礎設施和資源環境容量，降低土地社會產出效率。西部地區地多人少，土地帶來的社會發展總體還處于規模遞增狀態，同時國家多項優惠政策也為西部的社會效率提高一個檔次。環境效率對整體效率貢獻最少，區域差異最大。根據表1能發現，經濟發達的東部其環境效率也高；西部遭受眾多條件限制，不能提高土地利用經濟效率，亦不能在污染物排放之后作妥善處理，導致其環境效率低下。

（三）省際效率結果與分析。

如下為省際土地資源生態系統效率排序圖。總體而言，我國土地生態整體效率值較低，無一省達到完全效率。東部地區在前3名中，海南、北京占兩席位，天津、河北、遼寧、山東均值卻排到20名開外，原因來自于工業大省的綜合評價遭到環境組成部分效率低下的影響。對于位于中部地區的河南、江西、湖南的土地利用整體效率較高，同位于中部地區的山西省整體效率卻最差。查找原始數據發現，山西省土地投資量較大，但是廢物處理量與環境治理投入、廢物排放量比例遠小于其他省份，可見資源高投入，低利用的方式嚴重制約著土地生態效率的提高。對于西部地區，四川作為西部大省，人口密集，旅游資源豐富，土地單位產值較高，而陜西、寧夏、新疆等地區則經濟水平和資源利用水平較低，土地環境效率過于低下，導致排名靠后，也影響了土地整體生態系統水平。

由測算結果可知，各省份整體效率低下主要是因為對于生態環境的保護力度不夠，土地利用環境效率低下，這也是加劇區域間效率差異化的重要因素。目前東部地區由“高投入、高污染、低效益”的粗放生產方式逐步轉變成“低能耗、低排放、高利用”集約型生產方式，土地利用的經濟效率和環境效率齊頭并進，中西部地區需要盡快向東部學習，跟進土地生態高效利用節奏，實現可持續發展的綠色道路。

（四）土地資源生態效率的收斂性檢驗。

由上表分析可知，不同區域之間各個子系統和整體的效率都存在顯著的差異。那么，隨著時間的推移，同一區域不同省市生態效率的離散程度如何，下面將用σ收斂檢驗進一步驗證結果。

圖3 2006—2013年省際土地資源生態系統效率值

圖4 2006-2013年土地生態效率收斂檢驗結果

式中，Rm（t）表示第m個省市在t時期的效率值；N表示該區域的省市數量。當σt+1＜σt時，表示該區域不同省市的效率呈現收斂狀態，反之則呈現發散狀態。

由圖4a可知2006-2013年我國經濟子系統效率值的標準差基本不變，即全國不同省市之間的差異在2013年之前呈現相對穩定狀態。對比三大區域可知，東部差異性基本穩定；中部經過兩年較小趨勢收斂之后，又開始逐漸反彈；西部一直處于波動之中，無σ收斂之勢。由圖4b可知，2006-2013年我國社會子系統效率具有逐漸收斂之勢，即全國省市之間的差異逐漸減小。對于東部地區，2006-2011年之中各省市的差異性逐漸變小，而2011年之后則變大，發散程度高于中西部地區，發散狀態顯著；中部地區在2007年之后，各省市的社會效率差異開始在減小；西部地區社會子系統效率斂散狀態的變動趨勢基本與全國斂散狀態相似，這八年間呈現波動收斂趨勢，差異性逐漸變小。由圖4c可知，2006-2013年我國環境子系統效率值的標準差大體上不變，即全國不同省市之間的差異很穩定。橫向對比三大區域可知，東部和西部地區相似，均在2009年之后區域內發展程度差異性變小；而中部地區內部差異性原本小于其他區域，而2013年突然向上波動使得中部內部差異性最大。從這三個系統看來，西部地區差異程度整體比東中部地區大，這與西部地區經濟發展過程中存在輕重之分有關，使得“馬太效應”日益明顯。［29］（p121-p126）由圖4d可知，東部區域整體發展平穩，省市差異變化很小；中部地區明顯處于發散狀態，區域內部土地利用效率差異大；西部地區是最具有收斂性的區域，內部發展差異程度逐步變小。

四、土地資源生態效率影響因素分析

我國土地資源生態效率受到眾多因素的影響，找出哪些因素對于有效提升和正確把握土地生態利用有重要意義。本文以基于方向距離函數的網絡DEA模型測算出來的土地資源生態效率作為因變量，以各種影響因素為自變量，分別在全國范圍和三大區域建立回歸模型進行分析。

（一）變量選擇和研究方法。

在綜合考察了土地資源生態效率的現實情況，本文參照張軍濤［30］（p54-p63）、王良健［14］（p121-p128）、王麗娜［31］（p311-p315）等人的研究選取如下關鍵影響因素：

1.經濟規模。一般而言，經濟水平較高的地區，有資金和技術作為基礎條件去發展集約型經濟，對于土地利用效率有正向作用；但是經濟發展水平較高的地區往往存在城市擁擠，污染嚴重，土地超負荷運行等等不良狀態，反而降低了土地利用效率水平。這兩種情況在此進行驗證。

2.城鎮化率。城鎮化使產業向城市集中，產生集聚效益。而經濟活動的集聚有利于創新和產業結構的優化，提高土地產出水平。所以一般認為城鎮化率對于土地利用效率有促進作用。

3.人均綠地。在人類過分追求土地經濟效益時，往往會目光短淺，忽視人類生活環境和生態效益，破壞土地綠化附著物，影響到整個生態系統。將人均綠地面積引入其中，能恰當地衡量生態環境對土地利用率的影響。本文假設人均綠地對土地利用效率有正向影響。

4.違法執法率。土地管理部門對于土地違法處理率越大，一方面對土地違法行為會得到抑制；另一方面說明土地違法量過多，使土地不能正常發揮其該有的產出效率。因此，土地違法的執法率對于土地利用效率暫時未知。

5.市場化進程。市場化進程表示市場經濟的自由程度，利用市場機制配置經濟要素是一種較為高效的做法，而我國土地市場化綜合水平不高導致其利用效率低。［32］（p25-p32）所以在此假設，市場化程度越大，土地利用率越高。

表2 影響因素的變量說明

由于利用DEA方法測算出來的土地效率數據被截斷，處于0—1之間，本文采取因變量受到限制的Tobit分析模型對截斷數據進行回歸，避免使用普通最小二乘法可能會導致參數估計存在偏差。建立Tobit模型如下：

其中LIF表示土地利用效率；βi（i=l，2，…，5為待定系數），ζ為隨機誤差項。

（二）實證結果分析。

本次利用stata12.0軟件，采用2006—2013年數據作為回歸區間，為對方程（6）進行tobit模型回歸，結果見表3。

1.經濟發展水平（β1）對于全國及三大地區的土地利用效率具有反向作用，東部地區在1%的水平高度顯著，中西部地區不顯著。這說明由經濟發展帶來的負面因素降低了土地利用效率，東部地區經濟發展水平最高，反向作用最為明顯，幅度大于全國平均水平。

2.城鎮化率（β2）與土地利用效率正相關，在全國范圍和東部地區在1%水平上高度顯著。城鎮人口增加使城市形成更強的集聚經濟效益和規模經濟效益，土地利用效率相應提高。對中部和西部地區5%顯著水平上起負向作用，中西部地區城鎮化水平遠不如東部地區，城鎮化水平對土地利用效率的區域差異顯著。

3.人均綠地（β3）的提高對全國及東部、中部地區提升土地效率均有積極作用，且在1%的顯著性水平上高度顯著，西部地區暫時還不顯著。這表明在大力發展經濟時一定要把環境納入體系之內，從而達到經濟—社會—環境協調發展的目標。

4.從全國范圍來看，土地違法執法率（β4）對土地利用效率有反向影響（系數為-0.0224），系數檢驗不顯著，但是在東部和中部地區均在10%的顯著性水平上顯著。表明其對土地效率確實存在負面影響，但影響力度并不強，這并不能說明土地執法沒有取得很好成效，而是因為過多土地非法投入的事實存在，抑制土地違法利用的執法率只是“亡羊補牢”的手段，必須從源頭減少違法面積才是最好做法。

5.假設5的論斷成立。市場化進程（β5）在全國范圍及三大地區對于土地利用效率具有正向作用成立，且高度顯著。表明土地如果在市場上能夠更好的流通，將會避免計劃機制帶來的低效問題，加快市場化進程將會對土地利用效率有較高的提升作用。

表3 全國、東、中、西tobit模型回歸結果

五、結論與政策建議

本文構建基于方向距離函數的網絡DEA模型，對中國2006—2013年30個省市土地生態效率進行測算和分析。研究發現：（一）中國土地資源生態效率處于較低水平，并呈現出空間差異化特征，東部最高，其次是中部和西部。環境子系統低效是阻礙整體效率提升的瓶頸，也是區域差異的關鍵；（二）從σ收斂模型結果來看，雖然各地區間土地資源生態效率的差異性正逐步縮小，但內部各子系統的斂散性不盡相同。社會子系統效率具有收斂趨勢，經濟子系統呈現發散態勢，環境子系統較為穩定；（三）Tobit回歸結果表明，土地資源生態效率與城鎮化水平、人均綠地和市場化進程呈正相關關系，與經濟規模呈負相關關系，土地執法水平影響不顯著，幾大因素區域差異大。

為進一步提高中國土地資源生態效率，建設資源節約型社會，本文提出以下三點政策建議：（一）必須重視土地生態循環發展新方式。我國政府需制定相應土地生態利用規劃，應以生態環保的土地用途，節約、集約的用地機制，將經濟—社會—環境三大子系統融為一體，向土地生態循環利用方式轉變，從而提高土地生態效率；（二）提高中西部地區土地利用效率。根據“木桶原理”，要提高土地整體利用效率，必須中西部省市作為重點對象。當前中西部地區在經濟建設過程中缺乏有效的產業支撐是造成土地利用效率低下的主要原因，中西部地區應當合理配置生產要素，增強區域產業實力，推動土地集約化利用，實現土地利用效率生態化；（三）加快土地市場化進程。在我國人地矛盾突出的現有狀況下，提高土地利用率，就必須從源頭上采用市場化的方式對土地資源進行優化配置，促使資源向高效區流動。目前我國土地供求大多屬于國家調控，故需要通過不斷創新土地市場政策，使土地在市場上體現自身真正價值，提高土地利用效率。

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責任編輯 郁之行

F301.24

A

1003-8477（2016）10-0074-08

洪開榮（1964—），中南大學商學院教授、博士生導師；李博（1993—），中南大學商學院碩士研究生。

國家自然科學基金“房地產征用補償極端爭議的組合性均衡評價及其實驗研究”（71671187）；國家社會科學基金“產能過剩矛盾突出的行業發展趨勢和調整化解對策研究”（13&ZD024）。