基于SBM模型的江蘇省環境效率研究

馬 駿,張憶君

(1.河海大學 商學院，江蘇 南京 211100；2.南京大學 理論經濟學博士后流動站，江蘇 南京 210009)

基于SBM模型的江蘇省環境效率研究

馬 駿1，2,張憶君1

(1.河海大學 商學院，江蘇 南京 211100；2.南京大學 理論經濟學博士后流動站，江蘇 南京 210009)

通過引入考慮非期望產出的SBM模型與傳統DEA模型中的CRC模型，對比分析了2005～2014年江蘇省13個地級市的環境效率。結果表明：江蘇省環境效率整體呈上升趨勢，且蘇南地區環境效率最高，其次是蘇中地區，蘇北地區環境效率最低。環境污染的存在會降低環境效率，不同地區受環境污染的影響不同。效率最小的蘇北地區對環境污染排放量最為敏感，環境效率下降幅度最大，其次是蘇中地區，蘇南地區影響幅度最小。

環境效率；SBM模型；非期望產出

0 引言

2015年江蘇省GDP首次突破7萬億，達70116.4億元，排名全國第二，比上年增長了8.5%。全省人均生產總值87995元，高于全國水平，比上年增長8.3%。與此同時，江蘇省也面臨著巨大的環境壓力，經濟快速發展所帶來的副作用正在凸顯。以空氣污染為例，據《江蘇省環境狀況公報》顯示，2013～2015連續3年，13個省轄城市環境空氣質量均未達到國家二級標準要求。2015年江蘇省環境空氣中細顆粒物(PM2.5)、可吸入顆粒物(PM10)的年均濃度均未達標，南京、無錫、常州、蘇州、南通、淮安、揚州、鎮江和泰州9市監測到不同程度的酸雨污染，全省省轄城市酸雨平均發生率為28.3%，與2014年相比，酸雨平均發生率上升0.5個百分點。在如此嚴峻的環境形勢下，僅用經濟效率衡量江蘇省經濟發展情況已經不夠客觀準確，必須考慮環境因素影響，用環境效率來測度江蘇省的發展。

現有環境效率評價研究文獻多采用DEA模型，其中SBM模型是一種將環境污染排放量或產出量作為非期望產出考慮的模型。SBM模型多用于評價企業、地區、國家的環境效率。李靜[1]應用非期望產出的SBM模型分析了中國區域環境效率差異及演進規律，結果表明，考慮環境變量后，平均效率水平明顯降低且中西部地區對環境污染較東部地區更為敏感。王兵等[2]運用SBM模型測算了考慮資源環境因素下中國30個省份1998～2007年的環境效率及其影響因素，研究結果表明：東部省份的環境效率較高，中西部地區環境無效率，其主要原因是能源的過度使用和SO2、COD的過度排放。白永平等[3]基于SBM-Tobit模型，研究了2001～2010年沿黃九省(區)的環境效率和環境效率影響因素。最終結果表明：沿黃九省(區)上中游省份環境效率低于下游省份，環境效率有向好發展的趨勢。李靜等[4]引用DEA-SBM模型與CCR模型，對比分析了我國1990～2006年各省區環境效率狀況、差異以及演進規律，研究結果表明：東部地區環境效率值較高且受環境影響較小，中西部地區環境效率值較低且受環境效率影響大。

基于此，本文引用SBM模型將環境污染排放作為非期望產出納入環境效率評價的指標體系，分別計算了江蘇省蘇南、蘇中、蘇北三大區域2005～2014年的環境效率，并對地區差異進行了分析。

1 研究方法和數據

1.1 SBM模型

假定生產系統有n個獨立的決策單元(decisionmaking unit，DMU)，表示成DMUj(j=1，2，…，n)。x和y分別為輸入和輸出變量，m和r分別為輸入和輸出變量的個數。Si-為松弛變量，表示輸入超量。每個決策單元消耗m個投入Xij(i=1，2，…，m)，生產s1個期望產出Yg和s2個非期望產出Ub，則投入、期望產出和非期望產出3個向量可表示成x∈Rm，yg∈Rs1，Ub∈Rs2[5]。定義矩陣X，Yg，Ub如下：

X=[x1,…,xn]∈Rm×n；

Yg=[y1g,…,yng]∈Rs1×n；

Ub=[u1b,…,unb]∈Rs2×n；

X>0,Yg>0,Ub>0

不變規模報酬下的生產可能性集P定義為:

p={(x,yg,ub)|x≥Xλ,yg≤Ygλ,ub≥Ub,λ≥0}

依照Tone[6]提出的SBM模型，可處置性下的非期望產出的SBM模型為:

式中，s為投入、產出的松弛量；λ表示權重；ρ*是目標函數且0≤ρ*≤1，S-、Sg、Sb是嚴格遞減的。當決策單元固定且ρ*=1，即S-=0、Sg=0、Sb=0時決策單元是有效率的，若ρ*<1，則決策單元是無效率的，需要對投入產出進行改進。SBM模型的目標函數包含松弛變量,有效解決了非期望產出存在時的效率評價問題。

1.2 評價指標選取

本研究以2010～2014年江蘇省13個管轄市的面板數據為樣本，投入指標包括人力資源、資本投入、能源消耗，分別用從業人員數、固定資產投資總額、市區全年用電量表示；產出指標分為期望產出(Y)和非期望產出(U)，期望產出指標選擇地區GDP；非期望產出指標選擇“三廢”總量，包括廢水、廢氣、固廢。所有的數據均來自2011～2015年的《江蘇省統計年鑒》、《江蘇省環境年度公報》、《城市統計年鑒》。指標體系如表1所示。

表1 環境效率評價指標體系

2 江蘇省環境效率分析

利用2010～2014年江蘇省面板數據，并選取SBM模型，運用EMS軟件，依據上述模型和相關指標數據，計算環境效率值；基于不考慮環境污染的環境效率進行對比，應用CCR模型對不包含污染變量的效率情況進行對比分析(表2)。

2.1 平均環境效率變化趨勢

圖1顯示了2005～2014年江蘇省13市平均環境效率的變化趨勢。2種環境效率平均值基本保持同步變化，2005年環境效率值偏低，2007、2008年環境效率值上漲幅度加大，此后環境效率值持續保持遞增狀態，這說明江蘇省整體環境質量呈現逐漸變好趨勢。

由圖1也可看出：不含環境污染的環境效率線CCR明顯高于包含環境污染的環境效率曲線SBM。當不考慮環境污染時，環境效率曲線均值為0.770；當考慮環境污染時，環境效率均值為0.693，環境效率明顯下降，這說明環境污染會在較大程度上導致環境效率損失。在進行環境效率評價時，要考慮環境污染因素，否則會產生嚴重失真問題。

2.2 環境效率區域差異分析

以地理區位將江蘇省劃分為蘇南、蘇中、蘇北3個區域，其中蘇南包括南京、無錫、常州、蘇州、鎮江5個城市，蘇中有揚州、南通、泰州3個城市，蘇北有連云港、淮安、鹽城、徐州、宿遷5個城市。由表1可以得出蘇南區環境效率值最高，效率均值為0.855；其次是蘇中，效率均值為0.751，略低于三地區均值0.770；蘇北環境效率值最低為0.663。

表2 2005～2014年江蘇省13市環境效率值

地區2010年SBMCCR2011年SBMCCR2012年SBMCCR2013年SBMCCR2014年SBMCCR南京0.8930.9320.8210.8650.8730.9060.8920.9530.9381.000無錫0.8260.8950.8450.9620.8940.9970.9051.0000.9281.000常州0.6770.7170.7270.7650.7320.7790.7380.8110.7590.846蘇州0.7920.8500.8290.9430.8310.9570.9050.9840.9491.000鎮江0.8030.8930.8100.8910.8110.9150.8090.9080.8160.896蘇南0.7980.8570.8060.8850.8280.9110.8500.9310.8780.948揚州0.8320.9650.8410.9650.8370.9250.8260.9450.8420.965南通0.7600.6020.7830.7120.8370.6480.8090.7530.8680.664泰州0.7770.8750.7820.8810.7950.8880.7910.9070.8080.877蘇中0.7900.8140.8020.8530.8230.8200.8090.8680.8390.835連云港0.6550.7710.5670.6350.6050.6960.6110.6670.5960.689淮安0.5670.6020.5770.7120.5810.6480.5780.7530.5940.664鹽城0.5820.6820.5870.7010.6010.7540.5890.6360.5910.697徐州0.7020.6850.7330.7030.7210.7430.7360.8090.7430.847宿遷0.6030.7110.6290.7090.6430.7320.6120.6490.6050.707蘇北0.6220.6900.6190.6920.6300.7150.6250.7030.6260.721平均0.7280.8000.7330.8170.7510.8340.7540.8400.7720.853

圖1 平均環境效率變化趨勢圖

在考慮非期望產出的條件下，環境效率值依舊是蘇南最高，蘇中第2，蘇北最低。其中蘇南區環境效率排名依次是蘇州、無錫、南京、鎮江、常州，5市均值為0.780。蘇州、無錫、南京3市環境效率均值超過0.800，環境質量較好，污染排放水平都能合理控制。常州和鎮江環境效率小于5市均值，但2市環境效率增長幅度較快，環境質量呈現逐年變好趨勢。整體而言，蘇南地區環境質量最優。

蘇中地區環境效率均值排名依次是揚州、南通、泰州，3市均值為0.720。揚州在2005～2008年階段環境效率低于南通，2008以后環境效率超過南通，且2005～2014年揚州環境效率增長率最大。2005～2008年泰州環境效率增長速度超過揚州和南通，但2008年以后泰州環境效率增長速度減緩，小于蘇中其他2市。

蘇北5市環境效率值整體低于蘇中、蘇南。蘇北5市中徐州、連云港環境質量較好，環境效率均值高于5市均值0.592。宿遷、鹽城、淮安3市環境效率值均小于0.592，僅維持在0.560左右水平，且2005～2014年3市環境效率呈現微增長趨勢，增長幅度小于徐州、連云港兩市。2005～2014年蘇北地區環境質量雖有逐漸變好趨勢，但整體環境質量依舊較差，污染排放量未能得到有效控制。

2.3 污染排放對區域環境效率影響差異分析

由圖1可以看出：隨著環境效率的提高，污染排放對區域環境效率的影響在逐漸縮小。分區來看，污染排放量或產生量對區域環境效率的影響存在一定程度的差異。增加污染變量后蘇南、蘇中效率值變化很小，有的年份甚至沒有變化，分別下降2.2%和4.1%，而蘇北環境效率變化最大，下降率高達10.7%，這表明污染排放量或產生量對區域環境效率影響的敏感程度各有不同，效率值高的區域受影響程度較小，而效率值低的區域受影響程度較大。

3 結論

本文運用SBM模型研究了考慮非期望產出情況下的江蘇省13個地級市的環境效率問題,研究結果得出：(1)運用考慮環境污染的SBM模型測算的環境效率明顯低于未考慮環境污染情況下的效率，但測算環境效率時應考慮環境污染，否則會造成結果失真。(2)江蘇省13市歷年平均環境效率總體呈上升趨勢，這表明江蘇省的環境質量呈變好趨勢，其中蘇南、蘇中環境質量優于蘇北。(3)當考慮非期望產出時，不同地區受環境污染的影響不同。效率最小的蘇北區對環境污染排放量最為敏感，環境效率下降幅度最大，其次是蘇中，蘇南影響幅度最小。

雖然江蘇省環境質量近幾年有所改進，但環境效率沒有達到有效值，投入產出存在改進的空間。為了加快環境改善速度,應改變江蘇省目前主要以煤炭為主的能源消費結構[7]，減少環境污染氣體排放。此外,要調整生態環境建設要素的投入比例,逐步提高生態環境指標值,區域生態環境質量也將顯著改善[8]。最后對于經濟水平不同的蘇南、蘇中、蘇北三大地區，要根據其對環境污染的敏感程度實施不同的環境規制政策，如對經濟相對發達的蘇南地區可實行嚴格的環保政策；對經濟落后的蘇北地區應實行寬松的環保政策，且蘇北環境效率低、改進余地大，應作為節能減排的重點對象[9]。

[1] 李靜.中國區域環境效率的差異與影響因素研究[J]．南方經濟，2009(12)：24-35.

[2] 王兵,吳延瑞,顏鵬飛.中國區域環境效率與環境全要素生產率增長[J].經濟研究2010(5)：95-109.

[3] 白永平，張曉州，郝永佩，等.基于SBM-Malmquist-Tobit模型的沿黃九省(區)環境效率差異及影響因素分析[J].地域研究與開發,2013(2):90-95.

[4] 李靜,程丹潤.基于DEA-SBM模型的中國地區環境效率研究[J].合肥工業大學學報：自然科學版,2009，32(8):1209-1211.

[5] Tone K. A slacks-based measure of efficiency in data envel-opment analysis[ J]. European Journal of Operational Re-search, 2001, 130(3): 498- 509.

[6] Tone K. Dealing with undesirable outputs in DEA: a slacks-based measure(SBM) approach (DEA(1))[EB/OL].[2007-04-01]http://scienc-dinks.jp/j-east,2007-04-10.

[7] 徐夢潔,吳韋麗,陳慧中,等.江蘇省節能減排戰略研究[J].環境科技,2007(2):60-63.

[8] 馬育軍,黃賢金,肖思思,等.基于DEA模型的區域生態環境建設績效評價：以江蘇省蘇州市為例[J].長江流域資源與環境,2007(11)：770-774.

[9] 楊俊,邵漢華,胡軍.中國環境效率評價及其影響因素實證研究[J].中國人口·資源與環境,2010，20(2):49-55.

(責任編輯：管珊紅)

Study on Environmental Efficiency of Jiangsu Province Based on SBM Model

MA Jun1,2, ZHANG Yi-jun1

(1. School of Business, Hohai University, Nanjing 211100, China; 2. Postdoctoral Research Station of Theoretical Economics, Nanjing University, Nanjing 210009, China)

By introducing the SBM model which considers undesired output and the CRC model in traditional DEA model, the paper comparatively analyzed the environmental efficiency of 13 prefecture-level cities in Jiangsu province from 2005 to 2014. The research results showed that the environmental efficiency of Jiangsu province was on the rise as a whole. The southern Jiangsu had the highest environmental efficiency, followed by the middle Jiangsu, while the northern Jiangsu had the lowest environmental efficiency. The existence of environmental pollution could reduce the environmental efficiency, and the environmental efficiency in different regions was affected differently by the environmental pollution. The northern Jiangsu which had the lowest environmental efficiency was most sensitive to environmental pollution, and its environmental efficiency dropped biggest, followed by the middle area and south area in order.

Environmental efficiency; SBM model; Undesired output

2017-01-03

江蘇省社會科學自然基金項目(12EYB008)；江蘇省博士后基金項目(1202987C)；中央高校基本科研業務費項目 (2015B10114)。

馬駿(1970—)，男，江蘇淮安人，副教授，碩士生導師，博士后，研究方向：環境與自然資源經濟、技術與循環經濟。

X21

A

1001-8581(2017)06-0121-04