基于超效率DEA的中国区域生态效率评价与时空分异研究

刘丙泉+吕高羊+于晓燕

[摘要]在构建区域生态效率评价指标体系基础上，应用数据包络分析（DEA）提出了区域生态效率时空分异评价方法，并对中国2000—2012年30个省市区生态效率时空分异情况进行测度分析。结果表明：2000—2012年中国区域生态效率提升并不显著，且与经济增长高度一致；东部地区省市生态效率明显高于中西部地区，且时序提升明显，与中西部地区差距正在拉大，中西部地区差距在缩小，西部地区时序提升明显；中国区域生态效率前沿长期由江苏、山东、浙江、北京、广东等省市构成，两极分化加剧。

[关键词]生态效率；时空分异；数据包络分析

[中图分类号]F205；X24[文献标识码]A[文章编号]1673-5595（2014）04-0015-05

一、引言

在改革开放以来的30多年里，中国取得了年均99%的经济增长成就，成为推动世界经济发展的重要增长极。然而，经济增长在要求各种资源有持续的投入的同时还伴随非期望产出（如“三废”、二氧化碳等）的不断排放，“高投入、高消耗、高排放”的经济增长方式已经对中国的生态环境产生了深远影响。因此，作为世界上最大的发展中国家，在工业化和城市化不断加速的今天，如何在实现经济持续增长的同时，切实达到“美丽中国”的生态文明建设目的，是中国各级政府当前及未来相当长时间内面临的重要挑战。

在实践和理论研究中，构建能够同时衡量区域经济发展水平和生态环境质量的指标成为众多学者关注的焦点，由德国学者Schaltegger和Sturm提出的生态效率（EcoEfficiency）强调经济价值和环境效益的统一[1]，为不同层次区域同时衡量经济发展水平和生态环境质量提供了简单明了的测度指标。自该指标被提出以来，其研究对象包含了企业、工业园区、行业、国家等领域[25]，计算方法先后经历了比值法、指标体系综合评价法、模型法等三类方法[69]，其中以数据包络分析（DEA）为基本模型的评价方法由于无需事先指定指标权重，较完美地契合了生态效率的相对性、过程性、投入产出关系等特征，被广泛应用于区域生态效率的评价。基于此，本文以投入导向的DEA模型为主要评价方法，构建区域生态效率评价指标体系，静态测度中国30个省级区域2000—2012年生态效率情况；为测度区域生态效率的时序提升情况，本文还构建了效率差距（Efficiency Gap，EG）指标，来分析区域生态效率时序变化规律。

二、研究方法与模型

假设对n个省级区域进行生态效率静态测度，每个区域具有相同的投入产出关系，均以i种资源消耗或污染物为投入，获得s种产出，每一个区域称为一个决策单元（Decision Making Unit，DMU），所有待估区域构成生产可能集现实样本。假设Xij表示第j个DMU的第i种投入要素量（i=1，2，…，m；j=1，2，…，n），Yrj表示第j个DMU第r种产出的总量，则第j0个DMU的生态效率z0可由式（1）进行估算[10]：

由式（1）估算所得的区域生态效率值会出现多个DMU同时效率1的情况，不利于不同区域生态效率的比较和排序，更不利于区域生态效率的时序提升测度。为此，本文应用式（2）超效率DEA模型进行生态效率静态估算[1112]：

假设第j0个DMU第t期和t+1期的生态效率分别为θt0和θt+10，定义其效率差距EG[13]为：

中国石油大学学报（社会科学版）2014年8月第30卷第4期刘丙泉，等：基于超效率DEA的中国区域生态效率评价与时空分异研究三、指标体系构建

生态效率强调经济的发展必须以资源的低消耗、环境的低污染为前提，因此，本文以资源消耗和环境污染为投入要素、经济效益为产出要素构建区域生态效率评价指标体系[14]，如表1所示。

四、实证研究

（一）数据来源

本文搜集了中国大陆30个省级区域生态效率指标（西藏地区数据统计不全，未包括在内），数据主要来自于中国统计年鉴（2001—2013）、中国环境统计年鉴、中国能源统计年鉴及国家统计局网站。

（二）空间差异分析

根据式（2），在matlab2009a平台编写程序，得到中国30个省级区域2000—2012年的超效率生态效率情况，统计描述见表2。由表2知，2000—2012年全国省级区域生态效率年度平均值波动较小，2011年的088最低，2003年的100最高，但在此期间全国省级区域平均GDP增长了546倍，这说明从全国层面看，经济的快速增长并未带动生态环境的改善，以GDP为纲依然是各区域生态效率提升的症结所在；从全国层面省级区域生态效率变异系数可以看出，中国区域生态效率省级差距呈现先拉大后缩小的趋势，2000年各省市生态效率差距最小，为039，2004年差距逐渐拉大到0，69，后逐步缩小到2012年的056。中国经济快速发展的2001—2008年，是中国省级区域生态效率差距比较显著的时段，变异系数维持在06左右，而在此期间，中国各省份经济增长差距非常明显，东部地区省市GDP平均增长了35倍，而中西部地区省市区经济平均增长了25倍，因此，中国省级区域生态效率差距更多由经济增长差距导致。

从全国三大经济带来看，东部地区生态效率平均水平最高，中部地区次之，西部地区最低，与三大经济带的经济发展水平一致；并且，考察期内东部地区省级区域生态效率发展比较稳定，近年来一致维持在12以上，但是东部地区内部各省市之间生态效率差距比较大，变异系数最高年份达到了067，但好在这种差距正在缩小；中部地区省级区域生态效率呈现缓慢下降趋势，从2000年的085下降到了2012年的071，与东部地区差距在拉大，对西部地区的优势正在缩小，并且中部地区各省市生态效率之间差距较小，而且这种差距也在缩小，这说明中部地区各省市整体生态效率均存在下降趋势；西部地区省级区域生态效率发展比较稳定，但西部地区内部各省市区生态效率之间差距在拉大。

（三）时序提升分析

本文从全国、三大经济带两个视角对不同区域尺度的生态效率差异进行了比较分析。为度量相同区域生态效率时间序列演化规律，本文应用式（3）总结不同区域生态效率的提升情况。

效率差距能度量同一区域相邻年份的生态效率提升程度。可发现，从全国范围来看，考察期内有6个年份生态效率均值呈现改善状态，6个年份呈现退化，除2011年退化比较显著外，其余年份退化但不显著；从三大经济带情况来看，考察期内，东部地区有9个年份生态效率呈现改善状态，中部地区仅有2个年份呈现改善状态，10个年份呈现退化状态，西部地区有5个年份呈现显著改善状态，7个年份呈现退化但不显著，因此，中国中西部地区生态效率与东部地区的差距正在拉大，中西部地区之间差距正在减小，这与空间差异部分的研究结果相一致；从省级区域层面看，考察期内东部地区以江苏、浙江、山东等为代表的7个省份呈现生态效率提升状态，北京、天津、河北、辽宁等4个省份生态效率退化但并不显著，与此同时，中部地区仅有黑龙江生态效率呈现提升状态，其余省市均呈现缓慢退化状态，而西部地区贵州、新疆生态效率提升显著，5个省市生态效率呈现缓慢提升，4个省市生态效率呈现缓慢退化。

五、结论与建议

（一）结论

本文应用超效率DEA模型，定量评估了2000—2012年中国30个省级区域生态效率水平，并从时序和空间两个维度对中国省级区域生态效率进行了差异分析，主要结论包括：

从全国层面来看，2000—2012年中国生态效率改善不明显，省级区域生态效率与区域经济发展水平高度一致，距经济增长反哺生态环境带来环境改善的预期还较远。

从三大区域看，东部地区整体生态效率水平较高，并呈现时序提升，与中西部地区差距正在拉大，中西部地区生态效率差距正在缩小，西部地区生态率时序提升显著。

从省级区域层面看，中国省级区域生态效率前沿由浙江、江苏、山东、北京等省市构成，并且上述省市生态效率时序提升动力显著，未来中国省级区域生态效率极可能出现两极分化。

（二）建议

其一，中国大多数省市具有较大的生态效率提升潜力，尤其是中西部地区，这些地区生态效率较低的主要原因还是优秀生产实践技术未被引入，一旦这些地区能够引入较佳的生产实践项目和技术，生态效率将大幅提升。

其二，中国生态效率较高的省市大都仍然依靠高强度的要素投入和积累获得经济的高速增长和环境治理的大幅投入，因此，转变经济发展方式势在必行，尤其是东部地区省市，应重点依托地理区位和发展成就，打造以总部经济为代表的高端经济业态，尝试将生产、制造模块实施外包、转移。

其三，中西部地区省市生态效率低的原因主要体现为经济发展缓慢、发展效率低，因此该部分省市区应在梳理本省市区发展特色的基础上，制定本区域产业承接战略和策略，积极承接国际、国内产业外包及转移，借助外部产业的先进生产技术、管理技术、发展理念激活本地生产要素，进而形成本土核心竞争力。

其四，强化技术创新、推动基础设施完善将是中国省市区提升生态效率的关键基础要素，技术创新是推动资源、环境约束下经济持续增长的关键驱动力，而目前中国大多数省市区在全球产业分工中位居价值链下游，这是造成这些省市区生态效率低下的重要原因，因此，提升技术创新能力刻不容缓。[参考文献]

[1] WBCSD. Ecoefficient Leadership for Improved Econom

ic and Environmental Performance[R].Geneva：WBCSD，1996.

[2] 路战远，智颖飙，王再岚，等.资源-环境双重约束下的区域生态效率的时序特征——以广西壮族自治区为例[J]. 生态环境学报，2010，19（8）：18151821.

[3] 陈傲. 中国区域生态效率评价及影响因素实证分析——以2000—2006年省际数据为例[J].中国管理科学，2008，10（16）：566570.

[4] G HUPPES， M D DAVIDSON， J KUYPER， et al. EcoEfficient Environmental Policy in Oil and Gas Production in The Netherlands [J]. Ecological Economies，2007 （61）： 4351.

[5] 李惠娟，龙如银，兰新萍.资源型城市的生态效率评价[J].资源科学，2010，32（7）：12961300.

[6] 孙源远，武春友. 工业生态效率及评价研究综述[J].科学学与科学技术管理，2008（11）：192194.

[7] 杨斌. 2000—2006年中国区域生态效率研究——基于DEA方法的实证分析[J].经济地理，2009，29（7）：11971202.

[8] 程晓娟.资源、环境两维视角下区域生态效率DEA评价[J].当代经济管理，2013，35（2）：6368.

[9] 吴小庆，王远，刘宁，等. 基于物质流分析的江苏省区域生态效率评价[J].长江流域资源与环境， 2009，18（10）：890895.

[10] COOPER W W， SEIFORD L M， THANASSOULIS E， et al. DEA and its Uses in Different Countries [J]. European Journal of Operational Research， 2004，154（2）：337344.

[11] 付丽娜，陈晓红，冷智花，等.基于超效率DEA模型的城市群生态效率研究[J].中国人口·资源与环境，2013，23（4）：169175.

[12] 张晶.基于超效率的煤炭资源型城市工业生态效率研究[J].经济问题，2010（11）：5759.

[13] 王群伟，周德群，周鹏.区域二氧化碳排放绩效及减排潜力研究——以我国主要工业省区为例[J].科学学研究，2011，29（6）：868875.

[14] 刘丙泉，李雷鸣，徐小峰. 基于DEA交叉评价的山东省区域生态效率评价研究[J].华东经济管理，2010，24（12）：3845.

[责任编辑：张岩林]

（三）时序提升分析

本文从全国、三大经济带两个视角对不同区域尺度的生态效率差异进行了比较分析。为度量相同区域生态效率时间序列演化规律，本文应用式（3）总结不同区域生态效率的提升情况。

效率差距能度量同一区域相邻年份的生态效率提升程度。可发现，从全国范围来看，考察期内有6个年份生态效率均值呈现改善状态，6个年份呈现退化，除2011年退化比较显著外，其余年份退化但不显著；从三大经济带情况来看，考察期内，东部地区有9个年份生态效率呈现改善状态，中部地区仅有2个年份呈现改善状态，10个年份呈现退化状态，西部地区有5个年份呈现显著改善状态，7个年份呈现退化但不显著，因此，中国中西部地区生态效率与东部地区的差距正在拉大，中西部地区之间差距正在减小，这与空间差异部分的研究结果相一致；从省级区域层面看，考察期内东部地区以江苏、浙江、山东等为代表的7个省份呈现生态效率提升状态，北京、天津、河北、辽宁等4个省份生态效率退化但并不显著，与此同时，中部地区仅有黑龙江生态效率呈现提升状态，其余省市均呈现缓慢退化状态，而西部地区贵州、新疆生态效率提升显著，5个省市生态效率呈现缓慢提升，4个省市生态效率呈现缓慢退化。

五、结论与建议

（一）结论

本文应用超效率DEA模型，定量评估了2000—2012年中国30个省级区域生态效率水平，并从时序和空间两个维度对中国省级区域生态效率进行了差异分析，主要结论包括：

从全国层面来看，2000—2012年中国生态效率改善不明显，省级区域生态效率与区域经济发展水平高度一致，距经济增长反哺生态环境带来环境改善的预期还较远。

从三大区域看，东部地区整体生态效率水平较高，并呈现时序提升，与中西部地区差距正在拉大，中西部地区生态效率差距正在缩小，西部地区生态率时序提升显著。

从省级区域层面看，中国省级区域生态效率前沿由浙江、江苏、山东、北京等省市构成，并且上述省市生态效率时序提升动力显著，未来中国省级区域生态效率极可能出现两极分化。

（二）建议

其一，中国大多数省市具有较大的生态效率提升潜力，尤其是中西部地区，这些地区生态效率较低的主要原因还是优秀生产实践技术未被引入，一旦这些地区能够引入较佳的生产实践项目和技术，生态效率将大幅提升。

其二，中国生态效率较高的省市大都仍然依靠高强度的要素投入和积累获得经济的高速增长和环境治理的大幅投入，因此，转变经济发展方式势在必行，尤其是东部地区省市，应重点依托地理区位和发展成就，打造以总部经济为代表的高端经济业态，尝试将生产、制造模块实施外包、转移。

其三，中西部地区省市生态效率低的原因主要体现为经济发展缓慢、发展效率低，因此该部分省市区应在梳理本省市区发展特色的基础上，制定本区域产业承接战略和策略，积极承接国际、国内产业外包及转移，借助外部产业的先进生产技术、管理技术、发展理念激活本地生产要素，进而形成本土核心竞争力。

其四，强化技术创新、推动基础设施完善将是中国省市区提升生态效率的关键基础要素，技术创新是推动资源、环境约束下经济持续增长的关键驱动力，而目前中国大多数省市区在全球产业分工中位居价值链下游，这是造成这些省市区生态效率低下的重要原因，因此，提升技术创新能力刻不容缓。[参考文献]

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ic and Environmental Performance[R].Geneva：WBCSD，1996.

[2] 路战远，智颖飙，王再岚，等.资源-环境双重约束下的区域生态效率的时序特征——以广西壮族自治区为例[J]. 生态环境学报，2010，19（8）：18151821.

[3] 陈傲. 中国区域生态效率评价及影响因素实证分析——以2000—2006年省际数据为例[J].中国管理科学，2008，10（16）：566570.

[4] G HUPPES， M D DAVIDSON， J KUYPER， et al. EcoEfficient Environmental Policy in Oil and Gas Production in The Netherlands [J]. Ecological Economies，2007 （61）： 4351.

[5] 李惠娟，龙如银，兰新萍.资源型城市的生态效率评价[J].资源科学，2010，32（7）：12961300.

[6] 孙源远，武春友. 工业生态效率及评价研究综述[J].科学学与科学技术管理，2008（11）：192194.

[7] 杨斌. 2000—2006年中国区域生态效率研究——基于DEA方法的实证分析[J].经济地理，2009，29（7）：11971202.

[8] 程晓娟.资源、环境两维视角下区域生态效率DEA评价[J].当代经济管理，2013，35（2）：6368.

[9] 吴小庆，王远，刘宁，等. 基于物质流分析的江苏省区域生态效率评价[J].长江流域资源与环境， 2009，18（10）：890895.

[10] COOPER W W， SEIFORD L M， THANASSOULIS E， et al. DEA and its Uses in Different Countries [J]. European Journal of Operational Research， 2004，154（2）：337344.

[11] 付丽娜，陈晓红，冷智花，等.基于超效率DEA模型的城市群生态效率研究[J].中国人口·资源与环境，2013，23（4）：169175.

[12] 张晶.基于超效率的煤炭资源型城市工业生态效率研究[J].经济问题，2010（11）：5759.

[13] 王群伟，周德群，周鹏.区域二氧化碳排放绩效及减排潜力研究——以我国主要工业省区为例[J].科学学研究，2011，29（6）：868875.

[14] 刘丙泉，李雷鸣，徐小峰. 基于DEA交叉评价的山东省区域生态效率评价研究[J].华东经济管理，2010，24（12）：3845.

[责任编辑：张岩林]

（三）时序提升分析

本文从全国、三大经济带两个视角对不同区域尺度的生态效率差异进行了比较分析。为度量相同区域生态效率时间序列演化规律，本文应用式（3）总结不同区域生态效率的提升情况。

效率差距能度量同一区域相邻年份的生态效率提升程度。可发现，从全国范围来看，考察期内有6个年份生态效率均值呈现改善状态，6个年份呈现退化，除2011年退化比较显著外，其余年份退化但不显著；从三大经济带情况来看，考察期内，东部地区有9个年份生态效率呈现改善状态，中部地区仅有2个年份呈现改善状态，10个年份呈现退化状态，西部地区有5个年份呈现显著改善状态，7个年份呈现退化但不显著，因此，中国中西部地区生态效率与东部地区的差距正在拉大，中西部地区之间差距正在减小，这与空间差异部分的研究结果相一致；从省级区域层面看，考察期内东部地区以江苏、浙江、山东等为代表的7个省份呈现生态效率提升状态，北京、天津、河北、辽宁等4个省份生态效率退化但并不显著，与此同时，中部地区仅有黑龙江生态效率呈现提升状态，其余省市均呈现缓慢退化状态，而西部地区贵州、新疆生态效率提升显著，5个省市生态效率呈现缓慢提升，4个省市生态效率呈现缓慢退化。

五、结论与建议

（一）结论

本文应用超效率DEA模型，定量评估了2000—2012年中国30个省级区域生态效率水平，并从时序和空间两个维度对中国省级区域生态效率进行了差异分析，主要结论包括：

从全国层面来看，2000—2012年中国生态效率改善不明显，省级区域生态效率与区域经济发展水平高度一致，距经济增长反哺生态环境带来环境改善的预期还较远。

从三大区域看，东部地区整体生态效率水平较高，并呈现时序提升，与中西部地区差距正在拉大，中西部地区生态效率差距正在缩小，西部地区生态率时序提升显著。

从省级区域层面看，中国省级区域生态效率前沿由浙江、江苏、山东、北京等省市构成，并且上述省市生态效率时序提升动力显著，未来中国省级区域生态效率极可能出现两极分化。

（二）建议

其一，中国大多数省市具有较大的生态效率提升潜力，尤其是中西部地区，这些地区生态效率较低的主要原因还是优秀生产实践技术未被引入，一旦这些地区能够引入较佳的生产实践项目和技术，生态效率将大幅提升。

其二，中国生态效率较高的省市大都仍然依靠高强度的要素投入和积累获得经济的高速增长和环境治理的大幅投入，因此，转变经济发展方式势在必行，尤其是东部地区省市，应重点依托地理区位和发展成就，打造以总部经济为代表的高端经济业态，尝试将生产、制造模块实施外包、转移。

其三，中西部地区省市生态效率低的原因主要体现为经济发展缓慢、发展效率低，因此该部分省市区应在梳理本省市区发展特色的基础上，制定本区域产业承接战略和策略，积极承接国际、国内产业外包及转移，借助外部产业的先进生产技术、管理技术、发展理念激活本地生产要素，进而形成本土核心竞争力。

其四，强化技术创新、推动基础设施完善将是中国省市区提升生态效率的关键基础要素，技术创新是推动资源、环境约束下经济持续增长的关键驱动力，而目前中国大多数省市区在全球产业分工中位居价值链下游，这是造成这些省市区生态效率低下的重要原因，因此，提升技术创新能力刻不容缓。[参考文献]

[1] WBCSD. Ecoefficient Leadership for Improved Econom

ic and Environmental Performance[R].Geneva：WBCSD，1996.

[2] 路战远，智颖飙，王再岚，等.资源-环境双重约束下的区域生态效率的时序特征——以广西壮族自治区为例[J]. 生态环境学报，2010，19（8）：18151821.

[3] 陈傲. 中国区域生态效率评价及影响因素实证分析——以2000—2006年省际数据为例[J].中国管理科学，2008，10（16）：566570.

[4] G HUPPES， M D DAVIDSON， J KUYPER， et al. EcoEfficient Environmental Policy in Oil and Gas Production in The Netherlands [J]. Ecological Economies，2007 （61）： 4351.

[5] 李惠娟，龙如银，兰新萍.资源型城市的生态效率评价[J].资源科学，2010，32（7）：12961300.

[6] 孙源远，武春友. 工业生态效率及评价研究综述[J].科学学与科学技术管理，2008（11）：192194.

[7] 杨斌. 2000—2006年中国区域生态效率研究——基于DEA方法的实证分析[J].经济地理，2009，29（7）：11971202.

[8] 程晓娟.资源、环境两维视角下区域生态效率DEA评价[J].当代经济管理，2013，35（2）：6368.

[9] 吴小庆，王远，刘宁，等. 基于物质流分析的江苏省区域生态效率评价[J].长江流域资源与环境， 2009，18（10）：890895.

[10] COOPER W W， SEIFORD L M， THANASSOULIS E， et al. DEA and its Uses in Different Countries [J]. European Journal of Operational Research， 2004，154（2）：337344.

[11] 付丽娜，陈晓红，冷智花，等.基于超效率DEA模型的城市群生态效率研究[J].中国人口·资源与环境，2013，23（4）：169175.

[12] 张晶.基于超效率的煤炭资源型城市工业生态效率研究[J].经济问题，2010（11）：5759.

[13] 王群伟，周德群，周鹏.区域二氧化碳排放绩效及减排潜力研究——以我国主要工业省区为例[J].科学学研究，2011，29（6）：868875.

[14] 刘丙泉，李雷鸣，徐小峰. 基于DEA交叉评价的山东省区域生态效率评价研究[J].华东经济管理，2010，24（12）：3845.

[责任编辑：张岩林]