水生態(tài)安全下中國區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)效率時空分異與影響因素研究

夏海力，葉愛山

(蘇州科技大學 商學院，江蘇 蘇州 215009)

0 引言

水資源是社會經(jīng)濟發(fā)展中不可或缺的一部分，維系著人類文明與社會進步。然而，我國人均水資源量僅為世界平均水平的1/4左右，長期高強度的經(jīng)濟開發(fā)導致水資源短缺、浪費和水生態(tài)破壞問題日益凸顯，嚴重降低了國民社會福利、阻礙了綠色經(jīng)濟發(fā)展。2017年，我國用水總量達6 043.4億m3，耗水率達53.1%,廢污水排放總量達756億t，123個重要湖泊中水質(zhì)達標率僅占26.0%，24.5萬km的河流中水質(zhì)為劣Ⅴ類的河長占8.3%，多數(shù)城市存在水體黑臭現(xiàn)象。雖然2017年我國萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值用水量、萬元工業(yè)增加值用水量相比2008年下降約60%，但與國際先進水平仍存在較大差距，用水量約是國際先進水平的兩倍。要確保水生態(tài)文明建設穩(wěn)步推進，水生態(tài)安全成為綠色發(fā)展的重要前沿問題。從2015年“水十條”出臺到2016年“河長制”全面推行，再到2017年《“十三五”全國城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設施建設規(guī)劃》頒布，反映出我國政府部門對水資源可持續(xù)利用和水環(huán)境質(zhì)量的認知已提升至國家安全戰(zhàn)略層面。提高水資源利用效率與改善水環(huán)境質(zhì)量，必須堅持綠色發(fā)展理念，實施以水生態(tài)安全為核心的創(chuàng)新系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略。

1 文獻回顧

水生態(tài)安全概念衍生于生態(tài)安全,為了更準確地界定水生態(tài)安全內(nèi)涵，首先從生態(tài)安全定義著手。目前，關于生態(tài)安全的主流定義為生態(tài)系統(tǒng)既能保持自身安全又能實現(xiàn)持續(xù)支持人類生存發(fā)展的狀態(tài)[1-2]。這表明人類在使用生態(tài)系統(tǒng)提供的生態(tài)服務時不可避免地對生態(tài)系統(tǒng)的健康性與穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，但生態(tài)系統(tǒng)對外界干擾具有一定抵抗力和恢復力。據(jù)此，水生態(tài)安全是指在人們獲得安全用水過程中，既要滿足社會經(jīng)濟發(fā)展要求又使得水資源及自然環(huán)境得到妥善保護的狀態(tài)，這表明水生態(tài)安全內(nèi)涵涉及自然屬性、社會經(jīng)濟屬性、人文屬性等[3]。自然屬性是產(chǎn)生水生態(tài)安全問題的直接原因，主要包括水資源質(zhì)量、總量及時空分布特性；社會經(jīng)濟屬性反映出水生態(tài)安全問題波及或影響了包含人類群體的社會整體及其它各類資源等；人文屬性是指水生態(tài)安全不僅與水生態(tài)系統(tǒng)的資源有限性密切相關，還與人們對水生態(tài)安全的保障期望及認識有關。當前的水生態(tài)安全研究主要集中于水資源使用效率、水環(huán)境質(zhì)量影響因素、水生態(tài)安全指數(shù)評測等方面。如Hu等[4]基于DEA定義了全要素用水效率指標，發(fā)現(xiàn)中國節(jié)水潛力較大、全要素用水效率與人均收入呈U型關系等。同期，還涌現(xiàn)了大量相關研究[5-7]。隨后Deng等[8]將廢污水納入考慮，發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)部門增加值、人均用水量等對水環(huán)境質(zhì)量具有顯著負向影響；萬生新等[9]基于改進的群組AHP法，進一步明確了影響沂河流域臨沂段水生態(tài)安全的限制因素。還有一些研究聚焦于水生態(tài)環(huán)境破壞的經(jīng)濟損失[10]、水資源空間溢出[11]、水污染支付機制[12]、水污染許可證[13]等問題。由此可見，目前的水生態(tài)安全研究更多局限于其部分內(nèi)涵，未能從全局上真正把握水生態(tài)安全內(nèi)容。

區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展離不開完善、高效的創(chuàng)新系統(tǒng)。Lundvall[14]于1985年首先提出創(chuàng)新系統(tǒng)，認為其是不同主體圍繞某個特定創(chuàng)新目標，通過運行機制聯(lián)系起來的有機整體，因此具有協(xié)同性特征。由此可見，創(chuàng)新系統(tǒng)分析旨在通過研究系統(tǒng)要素與運行機制認識創(chuàng)新規(guī)律及過程。在區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)研究過程中，學者們發(fā)現(xiàn)國家創(chuàng)新系統(tǒng)無法合理解釋區(qū)域?qū)用鎰?chuàng)新活動。在此情況下，Cooke[15]于1992年首次提出區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)，認為該系統(tǒng)支持并產(chǎn)生創(chuàng)新，國內(nèi)學者于1996年開始對區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)展開研究。隨著學者們研究的不斷深入，使得區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)理論框架和研究體系得以完善與發(fā)展，并針對區(qū)域創(chuàng)新能力及績效等方面展開豐富的實證研究。如Buesa等[16]研究發(fā)現(xiàn)，在西班牙生產(chǎn)力和創(chuàng)新環(huán)境比其它因素對創(chuàng)新系統(tǒng)能力更重要；Mattes等[17]借鑒RIS方法認為，區(qū)域發(fā)展主要源于相關子系統(tǒng)及其相互作用，如科學、政治、工業(yè)結構、公共管理、金融體系等，并以德國埃姆登和博特羅普兩市經(jīng)驗數(shù)據(jù)進行驗證。此外，還有學者從不同視角研究區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)。如Zhao等[18]從知識流視角提出創(chuàng)新系統(tǒng)協(xié)同發(fā)展機制，發(fā)現(xiàn)其可促進戰(zhàn)略聯(lián)盟創(chuàng)新系統(tǒng)演化；徐佳等[19]則從開發(fā)式創(chuàng)新視角對區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)演化動力、演化路徑、演化特征等進行研究。很多學者采用DEA相關模型，從空間分布、生態(tài)適宜度、生態(tài)環(huán)境效應等視角展開創(chuàng)新系統(tǒng)效率評價研究。如劉明廣[20]研究了2005-2014年我國區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)綠色效率，發(fā)現(xiàn)空間分布存在明顯的集聚效應且呈現(xiàn)出絕對收斂趨勢；孫麗文和李躍[21]在分析創(chuàng)新主體競爭演化、協(xié)同創(chuàng)新演化的基礎上，從生態(tài)適宜度及進化動力角度測度了創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)，并構建了京津冀協(xié)同創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)；丁緒輝等[22]研究了生態(tài)環(huán)境效應下的區(qū)域農(nóng)業(yè)創(chuàng)新系統(tǒng)效率，發(fā)現(xiàn)我國區(qū)域農(nóng)業(yè)創(chuàng)新系統(tǒng)效率呈現(xiàn)波動上升態(tài)勢。

綜上可見，目前多數(shù)研究成果集中在水資源利用效率、協(xié)同機制、水環(huán)境質(zhì)量影響因素及經(jīng)濟損失等方面，僅研究了水生態(tài)安全的局部內(nèi)容，同時，鮮有文獻從水生態(tài)安全視角進行區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)研究。這就導致該視角下對區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)的探析存在明顯不足，同時，也未充分考慮創(chuàng)新系統(tǒng)效率區(qū)域差距的形成機制及非期望產(chǎn)出。對此，本文將綜合考慮水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)的非期望產(chǎn)出，并基于超效率EBM和Theil指數(shù)分解法進行創(chuàng)新系統(tǒng)效率測度與區(qū)域差異結構性原因分析，同時借助Tobit模型對典型影響因素作用路徑及強度進行估計檢驗，以期為提升水生態(tài)安全下區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)效率提供政策參考。本文的理論貢獻為：①基于水生態(tài)安全視角對區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)展開研究，豐富了區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)內(nèi)容，并為我國實施水生態(tài)安全的綠色發(fā)展戰(zhàn)略提供政策建議；②綜合考慮了水生態(tài)安全內(nèi)涵、納入了非期望產(chǎn)出變量，并運用超效率EBM模型進行水生態(tài)安全創(chuàng)新系統(tǒng)效率測度；③借助Theil指數(shù)分解法對水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)效率存在區(qū)域差異的結構性原因進行分析，為我國區(qū)域間與區(qū)域內(nèi)創(chuàng)新系統(tǒng)效率協(xié)同提升找到突破口。

2 研究方法與指標數(shù)據(jù)選取

2.1 EBM模型

DEA模型思路是基于評價對象相對效率的分析，其處理多投入、多產(chǎn)出問題具有獨特優(yōu)勢，且不受制于指定的具體函數(shù)形式及數(shù)據(jù)量綱處理。傳統(tǒng)的CCR存在未考慮松弛變量、導致DMU效率被高估的現(xiàn)象，而SBM模型存在DMU效率被低估的現(xiàn)象。在考慮到CCR和SBM不足的情況下，Tone & Tsutsui[23]提出了混合模型EBM。本文選取考慮非期望產(chǎn)出的超效率EBM-VRS模型，具體見式(1)。式中，將水生態(tài)安全創(chuàng)新系統(tǒng)中的多個非期望產(chǎn)出變量納入考慮，以提升決策單元效率測度的準確性。式(1)中，s-、s+分別表示投入與產(chǎn)出松弛變量，ε取值范圍為[0,1]，以反映效率測度過程中非徑向部分的重要程度，當取值為0時相當于徑向模型，當取值為1時相當于SBM模型。

(1)

2.2 Theil指數(shù)分解法

泰爾(Theil)指數(shù)作為廣義熵值指標體系的一種特殊形式，其突出優(yōu)點為可以科學衡量地區(qū)總體差距并將其分解為區(qū)域內(nèi)和區(qū)域間差距，由此能夠判斷它們在總體差距中的貢獻度。因此，本文利用泰爾指數(shù)衡量我國區(qū)域水生態(tài)下系統(tǒng)創(chuàng)新效率差距，泰爾指數(shù)值介于0～1之間，指數(shù)值越小表明區(qū)域差距越小，反之越大。本文借鑒李博等[24]關于泰爾指數(shù)結構分解的做法，得出我國區(qū)域水生態(tài)安全下系統(tǒng)創(chuàng)新效率的泰爾指數(shù)及分解，具體見式(2)-式(5)。

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2.3 Tobit模型

在測算得到我國各省市水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)效率值后，以其作為被解釋變量，各影響因素作為解釋變量，構建計量經(jīng)濟模型評價水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)效率驅(qū)動機制。由于各省市水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)效率值均大于0，屬于受限因變量，無法采用普通最小二乘法，為克服參數(shù)估計量有偏問題，選用Tobit回歸模型進行影響機制研究，且Tobit可以解決受限或截斷因變量建模問題。式(6)中，Yk為受限因變量；Xk為自變量向量；β為待估計參數(shù)；隨機干擾項μk～N(0,σ2)，其中，k為觀測值個數(shù)。

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2.4 樣本選擇與變量界定

為考察我國水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)效率的區(qū)域差異，參考《中國統(tǒng)計年鑒2018》中關于東部、中部、西部和東北的劃分(港澳臺和西藏地區(qū)因數(shù)據(jù)缺失嚴重，未計入)。其中。東部包括北京、江蘇、山東等10個省市；中部包括河南、湖北、湖南等6個省份；西部包括云南、四川、重慶等11個省市；東北包括遼寧、吉林、黑龍江3個省份。

關于創(chuàng)新系統(tǒng)評價投入指標，現(xiàn)有研究多集中于R&D人員與R&D經(jīng)費指標，也有選擇科研經(jīng)費投入作為投入指標。考慮到科研經(jīng)費投入指標易受主觀影響[25]，因此投入指標選取萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值R&D經(jīng)費內(nèi)部支出、萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值R&D人員全時當量衡量。對于區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)效率產(chǎn)出指標，科技創(chuàng)新成果可通過專利授權數(shù)體現(xiàn)，因此選用三類專利授權數(shù)作為期望產(chǎn)出。為更好突顯水生態(tài)安全，分別從水生態(tài)安全的自然屬性、社會經(jīng)濟屬性、人文屬性3個維度進行細化。如自然屬性選取人均水資源量表示，社會經(jīng)濟屬性選取環(huán)境污染治理投資總額占地區(qū)生產(chǎn)總值比重、萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值耗水量表示，人文屬性選取萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值廢水排放量、人均用水量表示，以此反映人們對水生態(tài)資源有限性的重視程度。其中，人均水資源量、環(huán)境污染治理投資總額占地區(qū)生產(chǎn)總值比重為水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)的投入變量，而人均用水量、萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值廢水排放量、萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值耗水量為水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)的非期望產(chǎn)出。以上指標能夠充分反映產(chǎn)業(yè)發(fā)展、城鎮(zhèn)化進程中的水資源使用與損耗情況。各指標基礎數(shù)據(jù)來自2009—2018年《中國統(tǒng)計年鑒》、《中國科技統(tǒng)計年鑒》、《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒》，或通過整理獲得，具體投入產(chǎn)出指標體系見表1所示。

表1 水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)效率投入產(chǎn)出指標體系

3 水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)效率測度

3.1 效率測度

基于我國內(nèi)地30個省市水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)投入產(chǎn)出指標數(shù)據(jù)，采用產(chǎn)出導向下的超效率EBM-VRS模型進行效率測度。表2為部分年份測度的創(chuàng)新系統(tǒng)綜合技術效率值。

從省際層面看，水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)效率均值大于1的省市有6個，其中，北京、上海、浙江處于前3名，其創(chuàng)新系統(tǒng)效率均值分別為1.190 5、1.081 5、1.054 3，處于創(chuàng)新效率前沿面。可以發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)新系統(tǒng)效率較高的省市基本集中于東部，即東部依托其高經(jīng)濟水平及產(chǎn)業(yè)高端化等，以及在水資源利用和水污染防治等方面擁有先進技術且科研經(jīng)費相對充足，因此能夠在減排控污和高效使用水資源方面取得較好效果。此外，東部地區(qū)城鎮(zhèn)化程度高，利于聚集資源與提高資源使用效率，居民文化程度高，水環(huán)境治理政策較為齊備，政府部門的水生態(tài)安全管理職責明確。對于陜西、云南、甘肅等效率偏低省份，可以發(fā)現(xiàn)，上述地區(qū)在科研經(jīng)費、產(chǎn)業(yè)結構水平等方面存在明顯劣勢，同時承接了來自發(fā)達省域高耗能高污染產(chǎn)業(yè)的梯度轉移。2008年陜西、甘肅水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)效率分別為0.610 2、0.545 3，但隨著近年來高耗能高污染產(chǎn)業(yè)的轉移，加劇了這些省份的水資源消耗與污染排放，導致創(chuàng)新補償效應低于成本效應，2017年陜西與甘肅的創(chuàng)新系統(tǒng)效率分別降低到0.451 5和0.416 0。

表2 考慮非期望產(chǎn)出的水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)綜合技術效率

圖1 2008—2017年全國及各區(qū)域水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)效率均值

從區(qū)域間創(chuàng)新系統(tǒng)效率情況看(見圖1)，研究期內(nèi)我國水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)總體效率處于平緩上升態(tài)勢,2008—2013年在0.73～0.80之間上下波動，2014年后呈現(xiàn)效率提升趨勢，反映出我國環(huán)境規(guī)制政策取得較好效果，水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)效率得到較快增長。區(qū)域間水生態(tài)安全下的創(chuàng)新系統(tǒng)效率呈現(xiàn)出“東部>東北>中部>西部”的發(fā)展態(tài)勢，表現(xiàn)出明顯的階梯型分布以及差異化發(fā)展態(tài)勢。東部創(chuàng)新系統(tǒng)效率在0.95附近波動，這是因為東部多數(shù)省市為經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，具有優(yōu)越的區(qū)位稟賦與人才吸引政策，區(qū)域創(chuàng)新能力較強。2005—2016年由于經(jīng)濟下行與產(chǎn)能嚴重過剩等因素，東北3省創(chuàng)新系統(tǒng)效率出現(xiàn)驟降現(xiàn)象，隨后實施的供給側結構性改革逐步緩解該狀態(tài)，創(chuàng)新系統(tǒng)效率出現(xiàn)穩(wěn)步提升。中部、西部區(qū)域水生態(tài)安全下的創(chuàng)新系統(tǒng)效率低于全國平均水平，2009年西部效率值接近中部區(qū)域水平，隨后中部區(qū)域一直顯著高于西部區(qū)域，可能是中部區(qū)域開始意識到經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境并重。近年來隨著東部環(huán)境規(guī)制力度不斷增強，高耗能高污染企業(yè)開始向西部區(qū)域轉移，這也加劇了西部區(qū)域水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)效率的降低。

3.2 創(chuàng)新系統(tǒng)效率區(qū)域差距形成機理

采用泰爾(Theil)指數(shù)分解法揭示水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)效率區(qū)域差異形成機理，依據(jù)式(2)-式(5)測算得出2008—2017年我國30個省市創(chuàng)新系統(tǒng)效率區(qū)域差距的泰爾(Theil)指數(shù)及分解貢獻率。圖2展示了我國30個省市水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)效率差異，可以看出，各省市差距呈現(xiàn)倒U型分布，2010年上升到峰值0.081 007，這可能是由于部分省份經(jīng)濟迅速發(fā)展，農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活廢水等未經(jīng)嚴格處理而排放，造成水資源過度開發(fā)和不合理開發(fā)利用，導致水生態(tài)環(huán)境嚴重破壞和趨于惡化。隨后2010—2013年呈現(xiàn)出較快下降，2013年后創(chuàng)新系統(tǒng)效率泰爾指數(shù)呈現(xiàn)波動上升后又平緩下降，2017年達到最低值0.049 564，反映出2013年后我國各省份間差距逐漸縮小，但仍存在顯著差距，這顯然不利于我國整體創(chuàng)新系統(tǒng)效率提升。

圖2 我國水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)效率泰爾指數(shù)變化趨勢

將上述泰爾指數(shù)反映的總體差距進行分解并轉換為差距貢獻率，見表3與表4所示。可以發(fā)現(xiàn)，東部、中部、西部及東北地區(qū)間的差距與各區(qū)域內(nèi)差距貢獻率隨時間推移不斷變化。平均來說，在我國水生態(tài)安全下的創(chuàng)新系統(tǒng)效率差距中，區(qū)域間貢獻占78.98%，區(qū)域內(nèi)貢獻占21.02%。可以看出，區(qū)域間差距是造成我國水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)整體效率差距的主要方面。從動態(tài)視角看，區(qū)域間差距的貢獻率呈現(xiàn)“先上升，后下降”的倒U型變化趨勢，2008—2012年區(qū)域間差距貢獻率由76.16%上升至84.98%，隨后逐漸下降至2017年的72.64%，但占比一直維持在72%以上。總體而言，區(qū)域間差距成為影響我國水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)整體效率差距的主要方面。

從各區(qū)域內(nèi)省市差距角度分析，可以發(fā)現(xiàn)，各區(qū)域內(nèi)差距貢獻率相對穩(wěn)定。如西部區(qū)域內(nèi)差距貢獻率由2008年的10.94%上升到2017年的15.62%，呈現(xiàn)出波浪式上升態(tài)勢，除個別年份外其差距貢獻率均高于其它區(qū)域。東北區(qū)域內(nèi)差距貢獻率最低，由2008年的0.39%逐步上升到2017年的0.47%，期間出現(xiàn)一定程度波動，2011年降低至最低值0.10%，隨后的2012—2017年呈現(xiàn)平穩(wěn)上升，這與近年東北3省內(nèi)創(chuàng)新系統(tǒng)效率差距逐漸擴大的現(xiàn)實相符。東部區(qū)域內(nèi)差距貢獻率由2008年的11.67%下降到2017年的9.39%，呈現(xiàn)波動式下降態(tài)勢。中部區(qū)域內(nèi)各省市差距呈現(xiàn)U型發(fā)展態(tài)勢，2017年達到最大值1.88%。總體而言，西部區(qū)域各省市差距貢獻率均值為10.70%，遠高于其它區(qū)域內(nèi)部差距，表明西部區(qū)域內(nèi)差距是影響總體差距的另一個主要因素。這可能是由于西部各省份經(jīng)濟發(fā)展水平、基礎設施、科技投入等方面存在顯著差距，諸如西部既包括經(jīng)濟與科技相對發(fā)達的省份四川、重慶等，但也擁有如青海、甘肅等欠發(fā)達省份。各省份在創(chuàng)新投入力度上差距較大，區(qū)域內(nèi)水生態(tài)安全下的創(chuàng)新系統(tǒng)效率也出現(xiàn)較大差距。東部區(qū)域內(nèi)各省份差距是影響總體差距的第二大重要因素，在總體差距占比中始終維持在6.58%～11.67%之間，而中部、東北區(qū)域內(nèi)的省市差距貢獻率較低且波動較為平緩。其中，中部區(qū)域內(nèi)的省市差距貢獻率始終保持在0.53%～1.88%之間，而東北3省差距貢獻率基本保持在0.10%～0.47%之間。

綜上可知，縮小區(qū)域間差距和西部、東部區(qū)域內(nèi)省市差距是在我國水生態(tài)安全下優(yōu)化與提升創(chuàng)新系統(tǒng)效率的關鍵。

表3 2008-2017年水生態(tài)安全創(chuàng)新系統(tǒng)效率泰爾指數(shù)值

4 水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)影響因素

4.1 變量選擇與數(shù)據(jù)來源

為更好地了解創(chuàng)新系統(tǒng)效率差距形成機制，有必要對其典型影響因素進行實證分析。在水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)效率影響因素眾多，結合已有研究并基于數(shù)據(jù)可獲得性，采納以下典型影響因素，具體指標選取如下：①地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平，以各地區(qū)人均實際GDP衡量。為減少異方差帶來的負面影響，采用對數(shù)化處理后引入回歸方程；②產(chǎn)業(yè)結構，選用各產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值在總產(chǎn)值中占比經(jīng)加權計算后的結果衡量產(chǎn)業(yè)結構水平，三次產(chǎn)業(yè)權重分別為1、2、3；③教育水平，以各階段受教育人數(shù)比重乘以相應權重衡量各省市教育水平，將各省市文盲、小學、初中、高職、大專及以上教育程度分別賦值0、6、9、12、16；④水資源稟賦，以各省市人均水資源擁有量衡量；⑤城鎮(zhèn)化水平，以城鎮(zhèn)人口占區(qū)域人口比重衡量；⑥外商直接投資，選用各省市外商投資額的對數(shù)衡量；⑦對外開放度，選取進出口額占GDP比重衡量；⑧技術進步，選用各省市R&D投入強度衡量。上述變量指標的基礎數(shù)據(jù)主要源于2009-2018年《中國統(tǒng)計年鑒》、《中國科技統(tǒng)計年鑒》、Wind資訊，個別缺失數(shù)據(jù)采用估算法補充。

4.2 回歸分析

遵循兩階段分析思路，以2008-2017年我國水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)效率作為被解釋變量，以各地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結構、教育水平、水資源稟賦、城鎮(zhèn)化水平、外商直接投資、對外開放度、技術進步等8個指標作為解釋變量，建立面板計量經(jīng)濟模型，考察創(chuàng)新系統(tǒng)效率影響因素的作用路徑及強度。由于回歸方程被解釋變量值均大于0，為受限因變量，因此構建受限因變量Tobit回歸模型進行影響機制研究。

采用Stata 15.1對以上變量數(shù)據(jù)進行Tobit回歸分析，回歸結果見表5所示。

依據(jù)表5回歸結果，各影響因素分析如下：

(1)地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平對水生態(tài)安全下的創(chuàng)新系統(tǒng)效率具有正向影響，回歸模型系數(shù)為0.038 853且通過5%水平下的顯著性檢驗。即在其它因素不變情況下，經(jīng)濟發(fā)展水平每提高1個單位，水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)效率將會提升0.038 853個單位。經(jīng)濟發(fā)展水平較高的地區(qū)，其節(jié)水減排設備與技術更先進，能夠有效降低非期望產(chǎn)出。同時，企業(yè)和政府在水污染治理方面的資金相對充足，從而使得水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)效率處于前沿水平。

表5 面板Tobit回歸結果

(2)產(chǎn)業(yè)結構水平提高對促進我國水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)效率提升具有顯著的積極作用，其回歸系數(shù)為0.070 113，表明每提升1個單位產(chǎn)業(yè)結構水平將會促進創(chuàng)新系統(tǒng)效率提升0.070 113個單位，且通過1%水平下的顯著性檢驗。產(chǎn)業(yè)結構水平不斷提高說明農(nóng)業(yè)及工業(yè)比重逐漸降低，第三產(chǎn)業(yè)比例增大及產(chǎn)業(yè)層次不斷優(yōu)化，相應地，用水結構也因此發(fā)生轉變，高耗水高污染的低端產(chǎn)業(yè)減少。第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展較好也能側面反映出地區(qū)技術創(chuàng)新水平提高，因此也將帶動創(chuàng)新系統(tǒng)效率提升。

(3)教育水平提高有助于促進水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)效率提升，其作用系數(shù)為0.064 829且通過1%水平下的顯著性檢驗。這表明隨著受教育年限增加，人們的文化素質(zhì)不斷提高，知識儲備更加豐富，因此能夠逐步形成良好的生態(tài)安全意識，從而促進區(qū)域水生態(tài)下創(chuàng)新系統(tǒng)效率逐步提升。

(4)水資源稟賦會阻礙水資源創(chuàng)新系統(tǒng)效率提升，回歸系數(shù)為負，且通過10%水平下的顯著性檢驗。水資源稟賦也即人均水資源擁有量，水資源充沛地區(qū)的節(jié)水意識相對薄弱，而水資源相對匱乏的省市會比較注重提高水資源利用率及節(jié)水技術研究，這間接反映出水資源稟賦會在一定程度上阻礙水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)效率提升。

(5)城鎮(zhèn)化水平與水生態(tài)安全下的創(chuàng)新系統(tǒng)存在正相關性，其作用系數(shù)為0.001 916。城鎮(zhèn)化水平提升會促進城市管理體系完善，水污染預防治理體系也更為健全。具有較高城鎮(zhèn)化水平的地區(qū)往往擁有較高的經(jīng)濟發(fā)展水平，對專業(yè)型人才吸引力較大，更加注重科研創(chuàng)新投入，因此水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)效率也較高。

(6)外商直接投資對水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)具有積極作用。外商直接投資每提升1個單位，將會帶動創(chuàng)新系統(tǒng)效率提高0.002 894個單位，且通過10%顯著性水平檢驗。外商直接投資有利于積累大量先進技術與管理理念，同時，促進高技術人才資源集聚與管理水平提高。因此，在經(jīng)濟發(fā)展期內(nèi)外商直接投資對區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)效率提升具有重要貢獻。

(7)對外開放度的非線性作用。對外開放度對水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)效率的作用系數(shù)為-0.034 024，但未通過10%的顯著性水平檢驗。一般而言，對外開放度提升有利于引進國外先進技術及設備，創(chuàng)新系統(tǒng)效率值理應表現(xiàn)較佳，但回歸結果中對外開放度的作用系數(shù)為負，很大程度上是由于對外開放度對創(chuàng)新系統(tǒng)影響具有非線性影響。隨著對外開放度不斷提高，會出現(xiàn)發(fā)達地區(qū)向欠發(fā)達地區(qū)進行低端產(chǎn)業(yè)梯度轉移，隨即帶來更多高污染企業(yè)進入，導致創(chuàng)新補償效應不及成本效應，致使創(chuàng)新系統(tǒng)效率降低。

(8)研發(fā)投入的促進作用。以增加R&D經(jīng)費投入為代表的技術進步能夠顯著促進水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)效率提高，回歸系數(shù)為0.110 394且通過1%的顯著性水平檢驗，這表明技術進步能夠帶來明顯的創(chuàng)新系統(tǒng)效率提升。R&D經(jīng)費投入強度提升能夠帶動技術創(chuàng)新，特別是短期內(nèi)引入先進節(jié)水設施和技術，能夠長期促進節(jié)水和水污染防治領域的技術革新。因此，加大研發(fā)投入能夠有效提升創(chuàng)新系統(tǒng)效率。

5 結論與對策建議

在梳理現(xiàn)有文獻的基礎上，運用EBM-Tobit對我國水生態(tài)安全創(chuàng)新系統(tǒng)效率進行兩階段分析。第一階段，采用非期望超效率EBM模型測算2008—2017年我國水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)效率，并借助泰爾指數(shù)法對區(qū)域差異結構性原因進行分析；第二階段，借助Tobit模型對典型影響因素作用路徑及強度進行估計檢驗。研究表明：水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)效率呈現(xiàn)東部>東北>中部>西部的階梯式分布，區(qū)域間表現(xiàn)出差異化發(fā)展態(tài)勢；我國各省市間水生態(tài)下安全創(chuàng)新系統(tǒng)效率差距逐漸縮小，但仍然顯著，不利于我國整體創(chuàng)新系統(tǒng)效率提升。區(qū)域間差距和東部、西部區(qū)域內(nèi)差距是我國縮小創(chuàng)新系統(tǒng)效率差距的關鍵點；經(jīng)濟發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結構、教育水平、外商直接投資、技術進步變量對創(chuàng)新系統(tǒng)效率具有不同程度的促進作用，而水資源稟賦、對外開放度對其存在負向影響。基于以上研究結論，提出以下對策建議：

(1)因地制宜實施創(chuàng)新系統(tǒng)政策，避免政策“一刀切”。鑒于我國水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)效率呈現(xiàn)階梯式分布，且區(qū)域間表現(xiàn)出差異化發(fā)展態(tài)勢，對此，為保障政策實施的可行性，需依據(jù)各區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)效率特征匹配相應的政策措施。西部地區(qū)水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)效率值僅為0.646 1，且創(chuàng)新系統(tǒng)效率提升平緩。這意味著西部區(qū)域應該注重學習水資源利用先進技術與管理理念，同時在承接產(chǎn)業(yè)轉移時確保生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟并重。東北區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)效率值為0.800 4，遠落后于東部地區(qū)，因此東北區(qū)域應積極優(yōu)化與調(diào)整現(xiàn)階段發(fā)展方向，著力產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化升級與經(jīng)濟質(zhì)量發(fā)展，從而實現(xiàn)創(chuàng)新系統(tǒng)效率提升。東部區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)效率值為0.953 1，雖處于發(fā)展前沿面，但考慮到其耗水量占比最大，因此需在注重社會經(jīng)濟發(fā)展的同時進一步推進節(jié)水措施和激勵機制規(guī)范化。

(2)落實區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略。在我國水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)效率總體差距中，區(qū)域間與區(qū)域內(nèi)貢獻率分別為78.98%、21.02%，且東部、西部區(qū)域內(nèi)創(chuàng)新系統(tǒng)效率差距貢獻率分別為9.15%、10.70%。這意味著要縮小我國水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)效率的區(qū)域差異，省域間應在水生態(tài)安全管理方面打破行政壁壘，尤其是跨省、跨地市重要江河流域的行政部門。地區(qū)間應注重深化區(qū)域交流與合作，實現(xiàn)水資源先進技術交流與共享，促進水生態(tài)安全創(chuàng)新技術的全流域分享與創(chuàng)新系統(tǒng)協(xié)同發(fā)展。此外，考慮到東部、西部區(qū)域內(nèi)各省市水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)效率存在顯著差距，東部、西部地區(qū)應避免區(qū)域內(nèi)優(yōu)勢省份對劣勢省份的“虹吸現(xiàn)象”，切實把握省際創(chuàng)新系統(tǒng)效率的協(xié)同發(fā)展。

(3)著力推動產(chǎn)業(yè)結構升級，全面實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展。技術進步與產(chǎn)業(yè)結構升級對水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)效率提升的作用系數(shù)分別為0.110 394、0.070 113，且均通過1%的顯著性水平檢驗。這表明技術進步與產(chǎn)業(yè)結構升級是促進水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)效率提升的主要動力。政府應加大綠色技術創(chuàng)新補貼力度，加快新舊產(chǎn)能轉換，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構，鼓勵企業(yè)通過前沿追趕和突破技術瓶頸實現(xiàn)技術梯度進步。同時，鼓勵企業(yè)積極嵌入全球價值鏈，通過價值鏈攀升加快向前沿技術靠攏。這就意味著需要對高質(zhì)量產(chǎn)出、低污染排放的新興產(chǎn)業(yè)予以扶持，激勵企業(yè)進行節(jié)水減排技術革新，對現(xiàn)行排污制度再設計，促使企業(yè)形成持續(xù)的內(nèi)生動力，最終實現(xiàn)政策倒逼技術創(chuàng)新，降低非期望產(chǎn)出，從根本上改善水生態(tài)環(huán)境。

(4)加強政府規(guī)劃的指導作用。第一，政府部門應健全水資源論證制度，對于不符合水資源管理制度的產(chǎn)業(yè)計劃一票否決。通過對外開放度的作用效果可以看出，各政府部門應避免出現(xiàn)對外開放度不斷提升下發(fā)達地區(qū)將低端產(chǎn)業(yè)向欠發(fā)達地區(qū)擴散，從而造成創(chuàng)新補償效應不及成本效應的問題。另外還要強化水資源用途監(jiān)管力度，將水生態(tài)安全納入黨政干部政績考核；第二，教育水平對水生態(tài)安全下創(chuàng)新系統(tǒng)效率提升具有顯著正向作用，這意味著政府部門應加大人力資本投入力度，提升高技術專業(yè)型人才產(chǎn)出。同時，加強治污減排新技術研發(fā)，為水生態(tài)安全下系統(tǒng)發(fā)展創(chuàng)造良好條件；第三，應針對農(nóng)業(yè)、工業(yè)等高耗水產(chǎn)業(yè)推行先進節(jié)水技術，提高用水效率，降低用水損耗；第四，由于水資源稟賦對水生態(tài)安全下的創(chuàng)新系統(tǒng)效率呈現(xiàn)出負向影響，因此應切實推進節(jié)水立法，實現(xiàn)水生態(tài)安全保護的內(nèi)生動力與外在動力。