高端服務業-先進制造業-生態環境匹配發展及共生問題
——以河北省為例

張立華，張艷東，邢 會

（1.華北理工大學經濟學院，河北唐山 063210；2.河北工業大學經濟管理學院，天津 300401）

當前，中國特色社會主義建設進入了新時代，高端服務業和先進制造業將逐漸發展成為國家重要的支柱產業。由于高端服務業和先進制造業形成了相互融合的趨勢，全球產業結構從工業經濟向服務型經濟轉變的同時，賦予了高端服務業與先進制造業新的內涵。在工業化中后期，高端服務業、生態環境保護、先進制造業在未來經濟高質量發展、構建現代化產業體系進程中不可或缺，這3 個系統也相互支撐發展。一方面，先進制造業自身發展產生了對高端服務的需求，從匹配角度看，高端服務業與先進制造業之間存在著互動性、融合性。互動理論認為高端服務業與先進制造業之間相互提供需求供給［1］，產業結構優化升級會加深這種互動程度；融合理論則認為當高端服務業與先進制造業兩個系統達到高級匹配后，先進制造業的提升對高端服務業的需求逐漸增加，科學技術、科技創新會加深兩者的融合，并成為兩個系統的黏合劑，最終導致產業間的邊界模糊［1］。另一方面，先進制造業與服務業的轉型升級可以節約能源、減少排放，對優化生態、美化生態等方面都有改善和促進作用。高端服務業、先進制造業與生態環境組成了高度繁雜的復合系統，經濟高質量發展要求這3 個系統匹配發展。那么，河北省高端服務業、先進制造業與生態環境的匹配發展水平如何？三者之間是獨立運行的共生關系還是相互影響、互惠互利的共生關系？隨著產業結構的不斷升級以及環保意識的不斷增強，這3 個系統也由原來的獨立運行向相互影響、相互協同方面轉化，達到新的動態平衡。鑒于此，本研究通過構建高端服務業（S）-先進制造業（M）-生態環境（E）（以下簡稱“SME”）匹配發展的評價指標體系，測度河北省SME 系統整體匹配發展水平，在此基礎上，采用生物學中的Lotka-Volterra 模型判斷3 個系統的共生類型，為全面認識河北省SME 系統匹配發展水平及作用類型提供事實參考，并為河北省產業結構轉型、和諧共生、綠色發展提供理論支撐和現實依據。

1 文獻綜述

產業與生態匹配歷來是國內外學術界的研究熱點。主要體現在：第一，研究產業轉型升級與生態環境的交互作用機制。有研究認為，先進制造業、高端服務業在使中國成為制造業大國的同時承受更多的污染，產業結構優化升級與生態環境的改善存在長期均衡關系，產業結構優化升級有助于改善環境污染的［2］；企業通過技術創新、清潔生產等，有利于提升環境質量［3］；崔木花［4］、張樨樨等［5］通過研究產業結構與生態環境質量效應互動關系，發現隨著產業結構向合理化與高級化的變動，生態效率得到提高。第二，用各種定量分析工具對產業轉型升級與生態環境的耦合協調性進行評價。例如，馬文斌等［6］用復合系統模型探討了烏江流域產業生態環境的耦合性，為烏江流域建立產業生態系統協調發展機制提供了一定的理論依據；周甜甜等［7］借助Lotka-Volterra 模型對中國30 個省份內產業經濟和產業生態化的共生關系和共生協調度進行測算；賈雨霏等［8］借助熵值法對貴州省經濟生態環境復合系統的協調發展情況進行了深入研究，并進一步對貴州省產業發展的路徑進行了探討。第三，隨著研究方法不斷創新，學界對產業發展與生態環境的發展模式、耦合協調度有越來越清晰的認識，國內學者的相關研究著重于單個產業與生態環境的協調機制，例如唐建榮等［9］、劉素霞等［10］、張丹丹等［11］、劉珊［12］、沈迅等［13］分別探討了產業生態系統評價、工業集聚與環境污染、煤炭產業與生態效率、產業集聚與生態效率以及旅游產業與生態環境等。

綜上，國內外對于產業發展與生態環境的匹配研究十分豐富，但把SME 系統的3 個子系統納入同一時空對其匹配發展水平及互動關系的研究較少。鑒于制造業轉型升級是生態環境變遷的關鍵要素，而先進服務業是制造業的支撐，S、M、E 三者都是經濟增長的引擎，它們之間相互制約、促進、協同，SME 整個系統的匹配發展及共生具有較高的研究價值，因此，本研究把SME 系統看作生態學中的共生系統，探討S、M、E 這3 個子系統匹配互動問題，將匹配理論引入產業關系研究，基于產業匹配內涵構建SME 匹配發展的評價指標體系，并構建Lotka-Volterra 模型對河北省SME 系統匹配發展水平進行評價以及對3 個子系統的共生類型進行探討。

2 研究設計

2.1 構建評價指標體系

在S-M 系統評價體系研究方面，孫暢等［1］認為高端服務業與先進制造業的耦合協調需要在要素投入、發展規模、組織結構、產業效率、創新投入等方面實現匹配；曹東坡等［14］在分析這兩個產業的協同機制時使用了產業總產值和從業人員兩個指標。在生態環境評價研究方面，大多數學者從環境壓力、環境消耗、環境響應、環境污染、環境狀態等角度進行評價。參考前人研究及基于河北省數據可獲得性，確定SME 系統評價指標體系。其中，高端服務業、先進制造業由產業規模、產業結構、產業效率、產業創新等4 個一級指標組成，包括產業增加值、就業人數、固定資產投資額等在內的13 個二級測量指標（見表1）；生態環境則由資源消耗要素、環境污染要素兩個一級指標，以及包括工業SO2排放量、廢水排放量和（煙）粉塵排放總量在內的10 個二級指標構成（見表2）。

表1 區域高端服務業、先進制造業評價指標體系

表2 區域生態環境評價指標體系

2.2 研究方法

（1）子系統綜合發展水平測度。采用功效系數法對原始數據標準化處理。

其中，正向指標采用如下公式：

逆向指標采用如下公式：

式（1）（2）中：Uij介于0 和1 之間，表示xij對系統的重要性，Uij越大表示對系統越重要，反之重要性越小；xij表示第i年第j個指標值；max(xij)為所有待評價年份中第j 項指標的最大值，min(xij)為極小值。

為了消除某一種權重計算方法的局限性，通過層次分析法、因子分析法、熵值法計算各指標權重，最后取其平均值作為最終權重。則系統綜合發展水平評價公式如下：

式（3）中：Wj為指標權重；f(xi)、g(yi)、h(zi)分別代表高端服務業、先進制造業與生態環境綜合評價函數。

（2）系統匹配發展水平測算。“匹配”一詞來源于物理學，用于度量不同系統間的關聯度，后來被廣泛應用于產業、經濟、生態的耦合協調研究中，因此匹配是指兩個（多個）系統彼此相互影響、促進、協同的現象。匹配發展水平包括靜態匹配和動態匹配，其中兩兩系統間靜態匹配度測算公式如下：

SME系統的3個系統的靜態匹配度測度公式如下：

式（4）～（7）中，SEC 為高端服務業與生態環境靜態匹配水平；MEC 為先進制造業與生態環境靜態匹配水平；SMC 為高端服務業與先進制造業靜態匹配水平；SMEC 為三系統整體靜態匹配度。反映靜態匹配水平的取值范圍在0～1 之間，靜態匹配值越大，表明高端服務業、先進制造業、生態環境子系統之間以及整個系統相互作用的程度越來越強，彼此間越相關有序，直到靜態匹配值等于1 時，靜態匹配水平達到最高；靜態匹配值越小，說明系統間的匹配度越低，整個系統處于無序、不相關狀態。

但是靜態匹配水平無法評判SME 系統的3 個系統的動態匹配發展狀況，當各系統綜合評價水平較低時也可能計算出較高的靜態匹配度，因此，為了客觀真實反映3 個系統的匹配水平，還需引入動態匹配度來測度S、M、E 三者的匹配水平。計算公式如下：

式（8）（9）中：T代表3 個子系統的綜合發展水平；a、b、c分別為高端服務業、先進制造業與生態環境待定權數，本研究認為三者重要性相同，因此設定為a=b=c=1/3；D為整體動態匹配度，反映S、M、E 三者之間協調水平。

借助物理學中匹配度的類型劃分，可將SME 整體系統的動態匹配度劃分成如表3所示的幾種類型。

表3 SME 系統匹配水平評價等級

（3）SME 系統共生機理測度。Lotka-Volterra模型對研究多個物種（系統）之間的相互作用機制具有很好的效果，因此，利用該模型分別驗證SM、SE、ME 系統間是捕食關系還是共生關系。模型的具體形式如下：

式（10）中：x、y分別表示兩系統的綜合發展水平；根據a1取值正負判斷在不受外界干擾時x系統對自身的正（負）向影響；a2為x系統自身所具有的限制性系數；c12為y對x的影響系數系數；b1、b2、c21各參數意義與a1、a1、c12意義類同。

確定c12與c21的取值是關鍵。理論上講，x系統與y系統的關系越密切、交互越頻繁，c12與c21的絕對值越大，物質和信息等在這兩個系統間的交流效率更高、更流暢。根據c12與c21取值正負判斷兩個系統的相互作用類型，如表4 所示。

表4 先進制造業與生態環境相互作用類型

3 實證結果分析

本研究數據來源于2006—2019 年《中國統計年鑒》、《河北經濟年鑒》、河北省國民經濟和社會發展統計公報和《中國工業統計年鑒》等。對于缺失數據使用平均發展速度和插值法、線性回歸等方法進行補齊。

3.1 SME 系統綜合發展水平時序分析

2006—2019 年河北省SME 綜合發展水平如圖1所示。可見，2006—2019 年間，河北省高端服務業、先進制造業、生態環境綜合發展水平有了很大的提升，呈現逐年增長態勢。其中，高端服務業由2006年的0.248 增長為2019 年的0.613，年均增長率為7.21%，年均增長量為0.028；先進制造業由2006年的0.430 增長為2019 年的0.786，年均增長率為4.74%，年均增長量為0.027；生態環境由2006 年的0.463 增長為2019 年的0.861，年均增長率為4.89%，年均增長量為0.306。河北省SME 系統的發展大致經歷了3 個時期：第一階段是2006—2010 年，在“十一五”規劃期間河北省積極響應國家大力發展重工業的號召，通過利用自身豐富的礦產資源條件迅速發展經濟的同時保持較良好的生態環境；第二階段是2011—2015 年，先進制造業與生態環境發展暫緩甚至停滯，而高端服務業發展速度并未出現放緩現象；第三階段為2016—2019 年，先進制造業發展速度急劇上升，這與河北省在“十三五”期間提出積極發展戰略性新興產業和裝備制造業有關，SME系統的3 個系統實現交匯，先進制造業與生態環境發展步調一致，實現協同發展，河北省在空氣質量和生態環境方面均達到了幾年來的最優水平。

圖1 河北省SME 系統的綜合發展水平

3.2 靜態匹配度結果分析

圖2 顯示了SME 系統的兩兩系統及三系統間的靜態匹配度時序。可見，河北省SME 系統的兩兩系統間靜態匹配度與三系統間靜態匹配度都具有上升趨勢，2008 年以后靜態匹配度一直在較高點。河北省高端服務業與生態環境的靜態匹配度一直處于高位，證明生態環境對高端服務業的支撐能力比較強，SE 系統間具有相互協調、互惠互利的共生關系。由于高端服務業具有高科技含量高、人力資本高、附加值高等特點，對調整產業結構、轉變經濟發展方式具有推動作用，有利于提高資源利用率，而良好的生態資源及環境對先進制造業的發展起到支撐作用。河北省SME 系統靜態匹配度大致經歷了兩個時期：2006—2008 年SME 整個系統靜態匹配度快速上升，其中SM 系統的靜態匹配度高于SME 系統的靜態匹配度，說明高端服務業、生態環境、先進制造業的協調性不斷增加，且高端服務業對生態環境的影響強度大于對先進制造業的影響強度；2008—2019 年屬于SME 系統高度匹配期且持續高度匹配，說明整個系統達到了高度平衡、運行穩定。黨的十八大提出的生態文明建設倒逼制造業及服務業進行技術創新，從而也減少了對環境的污染，SME 系統的三者之間相互影響、相互脅迫和相互作用。對比SE、SM、SME 系統的靜態匹配度發現，2006—2008 年，先進制造業給生態環境造成了負向影響，帶來了一定的生態壓力，對高端服務業的貢獻度小于生態環境，原因在于此階段河北省先進制造業的綜合發展水平較低；“十一五”期間，河北省提出了提升裝備制造業，以先進制造業為方向，但工業生產主要依賴石油、煤炭等，能源消費中煤炭占比平均超過90%［15］，另外，雖然先進制造業與高端服務業的產值總量持續走高，但利潤率低、經濟效益差；而“十二五”“十三五”期間，河北省堅持科技創新，推動先進制造業、高端服務業產業升級，在保持兩大產業效益穩定增長的同時也保證了生態環境的改善。

圖2 河北省SME 系統的靜態匹配度

3.3 動態匹配度結果分析

以SME 系統的綜合發展水平、整體系統靜態匹配度構建整體動態匹配度時序圖（見圖3）。相比而言，河北省SME 系統的動態匹配度（D）發展速度在2006—2019 年間從0.558 提升到0.918，經歷了勉強匹配、初級匹配、中級匹配和良好匹配，可見這一階段的高端服務業發展較好，而先進制造業、生態環境未能與之匹配，發展的有序度不高，成為制約整個系統動態匹配不高的主要原因。其中，2006 年為勉強匹配階段，高端服務業與先進制造業發展水平較低，未能與生態環境相協調，成為制約整個系統動態匹配度不高的原因；2007 年為初級協調階段，此時先進制造業與高端服務業高速發展，SME 系統綜合發展水平提高，動態協調度隨之上升；2008—2011 年為中級匹配階段，在此期間河北省貫徹實施國家大力發展高端服務業、先進制造業的各項舉措，產業集聚初見成效，同時通過不斷深化國有體制改革，先進制造業與高端服務業的產業結構、出口結構、貿易方式不斷優化，高端服務業、先進制造業與生態環境的協調因素有所增加，正在向良性協調方向轉變；2012—2019 年為良性匹配，在這7年的發展進程中SME系統的動態匹配度不斷攀升，由0.816 上升為0.861，子系統之間相互促進、相互影響，配合默契，而2019 年匹配度有所回落，但仍保持良好匹配。從長遠角度來看，在 2006—2019 年期間，河北省高端制造業-先進服務業-生態環境系統動態匹配發展水平從拮抗匹配階段向高度匹配階段轉變，SME 系統的整體匹配度由弱轉強呈現出較好發展態勢。隨著河北省數字經濟、先進制造業與高端服務業深度融合，以及生態文明建設、綠色循環低碳產業等一系列政策的推進實施，高端服務業、先進制造業和生態環境的相互作用逐漸增強，形成良性互動。

圖3 河北省SME 系統的動態匹配度

3.4 Lotka-Volterra 模型結果分析

將通過式（3）計算得出的SME 系統的3 個系統的綜合發展水平數據代入式（10），利用EViews8.0 軟件計算出高端服務業-先進制造業-生態環境兩兩系統的相關參數。表5 和表6 分別展示了高端服務業與先進制造業、高端服務業（先進制造業）與生態環境的主要參數估計結果，可見各參數P值小于5%，t檢驗顯著，擬合優度高于0.9，說明Lotka-Volterra 模型擬合度很好。

由表5 可知：（1）增長系數a1、b1值均為正，表明先進制造業和高端服務業在不借助外力的情況下也能夠持續發展，但就提升程度而言，先進制造業對自身的促進作用大于高端服務業對自身的促進作用。（2）限制性參數a2、b2均大于0，表明先進制造業與高端服務業在增長過程中均具有邊際性衰退效應，先進制造業的遞減效應小于高端服務業的邊際遞減效應。在市場化指數比較低的時期，高端服務業缺乏成長的引擎，一些先進制造業行業壟斷性高，政府會采取一些措施阻止競爭對手或新企業的進入，行業利潤率高，但企業經營效率下降，并未對高端服務業起到支撐作用，阻礙了高端服務業的發展。河北省先進制造業缺乏高科技骨干企業，轉型升級壓力大、矛盾突出，依然存在著生產方式粗放、資源環境制約、關鍵核心技術攻關難度大等難題，先進制造業自主創新能力不強、整體質量水平不高，導致先進制造業與高端服務業的聯動性差，且國內先進技術大多依賴進口，因此高端服務業的發展受到阻滯。（3）c12、c21都小于0，表明先進制造業與高端服務業之間存在著相互促進、相互支持、共同發展的共生融合關系，兩個系統互為投入、互相支撐，共同發展。目前需要探索在生態環境承受力范圍內發展經濟，最后實現自然、社會、經濟系統協調發展的路徑。社會、經濟和自然的復合系統是產業生態共生性的表現，先進制造業與高端服務業要遵循生態學的邏輯，尊重兩者的互存關系并推動兩者的耦合協調發展，當先進制造業發展達到一定水平時，需要通過技術創新不斷匯聚大數據、信息、知識等，實現兩者的融合、互補和協同。在SM 系統產業鏈中，一項新發明、新技術的產生會對相關的科技創新起到引領作用，推進SM 系統之間的技術協作和交流，促進信息流、技術流在系統間的傳播，形成技術和創新的高度融合，從而推動SM 兩系統實現高度共生融合。c21＜c12表明高端服務業對先進制造業的拉動作用大于反方向的帶動作用，說明河北省要實現從服務業到高端服務業的轉型，必須突破先進制造業目前創新能力不強、發展動力不足等問題，加快轉型升級，由制造大省向制造強省邁進，降低資源消耗數量、提高產出質量，為高端服務業發展提供支撐。

表5 2006—2019 年河北省高端服務業與先進制造業的共生性

由表6 可知：（1）增長系數a1、b1取值為正，表明先進制造業（高端服務業）、生態環境在不借助外力的情況下自身也能夠持續發展，但就提升程度而言，生態環境對自身的促進作用大于先進制造業對自身的促進作用、小于高端服務業對自身的促進作用。（2）限制性參數a2、b2大于0 表明先進制造業（高端服務業）和生態環境在增長過程中均具有邊際性衰退效應，先進制造業的遞減效應大于生態環境的邊際遞減效應，高端服務業的遞減效用大于生態環境的遞減效用。（3）c12、c21取值都小于0表明協調發展要求系統或系統內部各要素之間要相互影響、相互促進、和諧一致。在良性循環的基礎上，復合系統發展遵循由低級別向高級別、由無序到有序、由簡單到復雜的演變過程，這是共生關系在系統演變過程中的外在表現。在產業發展與生態環境形成的復合系統中，產業發展主要通過技術改造、產業結構優化升級等手段拓展環境資源利用的深度和廣度，以自適應和自組織的形式推進系統優化，達到產業結構調整和優化，實現可持續發展。而人們對高品質生態環境的追求以及環境本身對產業發展的影響制約，客觀上促使產業通過技術進步融入城市生態環境建設中，推動生態環境的改善，實現對生態資源的持續利用。

表6 2006—2019 年河北省高端服務業（先進制造業）與生態環境的共生性

4 結論與啟示

（1）2006—2019 年期間，河北省SME 系統的綜合發展水平均呈現增長態勢，表明近年來河北省生態環境質量改善，經濟社會得到發展，政府對生態、經濟、產業調控的成效逐漸顯現；（2）河北省SME系統的匹配水平逐漸由弱轉強，經歷了由拮抗匹配階段向高度匹配階段轉變；（3）河北省SME 系統的兩兩系統之間存在著互利共生的依賴關系，一個系統的發展會帶動另外一個系統的發展。

以上結論具有如下政策啟示：（1）河北省SME系統的綜合發展水平近兩年有所提升，但整體水平有待提高，有較大的提升空間。（2）SME 系統的整體匹配水平在優化區域經濟結構、提高產業發展水平中起著關鍵的作用，關系到區域經濟能否實現高質量發展、生態文明建設能否取得顯著成效以及人民能否安居樂業，而SME 系統存在著相互依賴的互惠互利共生關系，一個系統的發展會帶動其他系統的協同變動。因此，河北省要結合京津冀協同發展戰略，找準各區域促進SME 系統整體匹配發展的核心要素，在重點關注產業轉型升級，積極推進生物醫藥產業、智能裝備制造業等戰略性新興產業的培育，奮力推動工業高質量發展的同時探索適合本省的產業匹配模式，實現SME 系統的3 個子系統協同發展。