环境约束视角下西部地区生态效率测度与影响因素研究

温 冰 肖春梅

（新疆财经大学 经济学院，新疆 乌鲁木齐 830012）

一、引言

2020年5月，中共中央、国务院出台的《关于新时代推进西部大开发形成新格局的指导意见》提出“加大美丽西部建设力度，筑牢国家生态安全屏障。”党的十九届五中全会提出“主要污染物排放总量持续减少，生态环境持续改善，生态安全屏障更加牢固”的主要目标。西部地区独特的地理特征，是构成我国生态安全屏障的重要组成部分，并在稀缺性资源储备、维护生态稳定等方面发挥战略性作用。西部大开发战略实施以来，西部地区GDP占全国比重从 2000年的17.23%提高到2019年的20.71%，人均GDP从4848元增加到53741元，经济实力显著增强，但同时西部地区也面临着“南北增长差异”的问题：西南地区与西北地区①西北地区包括内蒙古、宁夏、甘肃、陕西、青海、新疆六个省（区）；西南地区包括云南、贵州、四川、重庆、广西、西藏六个省（区、市）。的GDP差额从2000年的4639亿元拉大到2019的61114亿元，扩大约13倍。此外，工业化进程的加快、城镇化的推进使得大气污染严重、废弃物堆积等环境问题逐步成为西部地区高质量发展的阻碍。2017年西部地区工业二氧化硫排放量达到324万吨，占全国排放总量的36%，固体废弃物利用率低于全国平均水平近11个百分点。推动西部地区的高质量发展，需结合当地独特的生态环境，深入研究环境约束下西部地区生态效率的变动趋势及其影响因素，对于解决西部地区资源约束难题、实现生态环境良性循环发展、形成新发展格局具有战略性和全局性的意义。

“生态效率”的概念最早由德国学者Schaltegger和Sturm[1]提出，核心思想是“经济产出高、资源消耗少、环境污染小”，进而可动态地呈现经济与资源、环境之间的协调发展关系。目前学者主要从三个方面对生态效率相关问题进行深化和拓展：一是生态效率的评价指标体系。包括资源投入、期望产出和非期望产出三个层面。资源投入方面，主要从资本存量、劳动力、能源等方面选取指标。赵领娣和李莎莎等[2]、韩燕和邓美玲[3]均选取年末单位从业人员、固定资产投资、供水总量、城市建设用地面积、全社会用电量作为资源消耗指标；期望产出方面，大多采用GDP[4]这一指标，其他指标包括工业增加值[5]、地方一般公共预算收入[6]、市辖区建成区绿化覆盖率[7]等；非期望产出方面，常见指标有工业三废[8]、三废排放[9]等。沈伟腾和胡求光等[10]选取废水排放总量、化学需氧量、SO2排放量、烟尘排放量作为非期望产出对中国区域生态效率进行评价。二是生态效率的测度方法。包括单一比值法[11]、综合评价方法[12]、数据包络分析法（DEA）、生态足迹法[13]和能值分析法[14]等。非参数的数据包络分析法（DEA）不受指标量纲和数量影响，也不局限于生产函数的具体形式，是目前研究的主流方法。传统的DEA模型在评价生态效率时未纳入非期望产出进行有效测度[15]，非径向、非角度的SBM模型克服了这一缺陷，因此汪艳涛和张娅娅[16]、盖美和展亚荣[17]均采用SBM模型测算生态效率。三是生态效率的影响因素研究。罗能生和李佳佳等[18]认为城镇化与生态效率之间存在非线性关系。姬晓辉和汪健莹[19]指出外商投资规模、开放化水平和研发投入对环境规制影响生态效率的溢出效应具有明显门槛特征。李强[20]指出产业升级对生态效率的增长有抑制作用。蔡玉蓉和汪慧玲[21]研究得出经济发展水平这一变量支持环境库兹涅茨曲线假说。其他影响因素包括地方政府竞争、财政分权、金融集聚[22][23][24]等。此外，生态效率的研究内容还包括区域差异[25]、空间溢出[26]等方面。

梳理文献可发现，对生态效率的研究存在以下不足：第一，在多数研究生态效率的成果中，产出评价指标体系主要考虑经济发展与环境污染，鲜有考虑生态保护层面。第二，大多数文献采用普通DEA模型对生态效率进行测度，这会出现多个决策单元同时为1的情况，难以进一步区分有效单元之间的效率差异。第三，国内学者研究西部地区生态效率的文献相对较少，且对于西北和西南两个经济区域未能进一步探讨区域间的差异。鉴于此，本文在现有研究基础上对西部地区生态效率进行实证研究，一是在考虑污染物排放对生态效率的环境约束下，进一步丰富生态效率评价指标体系；二是采用非角度规模报酬不变约束下的超效率SBM模型，能够有效比较不同效率间差异；三是通过分析西部地区（不含西藏）11个省（区、市）2003—2017年生态效率静态和动态变化趋势，进一步区分西北和西南地区探讨生态效率的区域差异，深入研究影响西部地区生态效率变动的因素，可为制定相关发展政策提供量化依据。

二、研究方法与数据来源

（一）研究方法

1.熵值法。把各年各指标汇总为截面数据再进行标准化处理，假设有m个对象、n个指标，具体计算公式如下：

式中，ρ*为生态效率值；X代表要素投入；Y代表合意与非合意产出；m、s代表投入与产出指标数量；分别代表对应的松弛变量；i、o分别代表投入与产出决策单元；λj为权重向量；k为生产时期；ρ*≥1代表生态效率相对有效；ρ*＜1代表生态效率相对无效。

3.GlobalMalmquist-Luenberger指数。Oh[28]（2010）构建了GML指数模型，并将其分解为技术进步指数和技术效率指数两个部分，本文用来测度生态效率变化率，具体分解公式如下：

其中，GML表示在给定技术水平前提下生态效率的变化情况；GTC和GEC由GML指数分解而成，分别表示t到t+1时期的技术进步指数和技术效率指数；GML、GTC和GEC大于1（或小于1）分别代表生态效率上升（或下降）、技术进步（或退步）和技术效率改善（或下降）。

（二）指标体系构建及数据说明

基于可持续发展视角并借鉴相关学者的研究成果，本文构建的西部地区生态效率评价指标体系如表1所示。由于DEA模型的应用条件要求投入产出变量不宜过多，鉴于此，所采用的部分指标利用熵值法进行计算，使得模型测度结果更符合客观实际。本文采用的数据跨度为2003—2017年，数据来源于《中国环境统计年鉴》《中国统计年鉴》《中国能源统计年鉴》和各省区市统计年鉴。

表1 西部地区生态效率评价指标体系

三、西部地区生态效率时序演变特征

（一）静态分析

1.从整体趋势看，2003—2017年西部地区生态效率值先下降再波动上升（见表2）。从发展阶段来看，大致分为四个阶段：（1）下降期（2003—2008年），生态效率由0.653一直下降到0.296，下降54.67%。此阶段处于西部大开发战略的初始阶段，西部地区经济以GDP为导向的粗放式发展特征明显。西部整体的资本、劳动力和资源要素投入均保持较高水平，资源过度投入的同时环境污染也在增加，生态效率下降幅度较大。（2）上升期（2008—2011年），生态效率由 0.296增加到0.358，上升20.95%。国家“十一五规划”和《西部大开发“十一五”规划》的制定及实施有助于促进西部生态环境建设，西部地区的环境污染情况亦得到有效控制。2008年金融危机爆发后，西部地区受影响较小，经济发展态势较中东部地区更为平稳。以2009年为例，西部地区GDP平均增速为12.51%，比中部高0.93个百分点，比东部高1.3个百分点，经济产出给生态效率带来的效益大于资源消耗和环境污染带来的损失，生态效率提高。（3）转换期（2011—2016年），生态效率由0.358增加到0.421，上升17.60%。国家在2010年末颁布了《全国主体功能区规划》，西部许多地区被列为限制开发区或者禁止开发区，并在环境恢复治理、严格开发准入等方面做出了相关规定，生态保护的紧迫性得到进一步重视，生态效率缓慢提高。（4）发展期（2016—2017年），生态效率由0.421上升到0.517，上升22.80%。随着经济发展理念的转变，要求着力推进绿色、循环、低碳发展，西部地区污染治理力度持续加大，居民环保意识增强，生态功能逐步完善，生态效率加快提升。

表2 2003—2017年西部地区生态效率测度结果

2.分西北、西南区域看，第一，西北、西南地区与西部整体生态效率变动的趋势一致，且西北地区均值高于西南地区（见图1）。第二，西北地区变异系数与西部整体变化趋势大致相同，呈现相对稳定状态；西南地区变异系数呈现“M”型波动，整体保持上升趋势，生态效率差距明显扩大（见图2）。分析其原因：（1）从投入产出角度，西北地区经济发展水平落后于西南地区，但大多数地区的生态基础条件较好。西北地区的生态环境指数均值约为西南地区的1.55倍，尤其青海、内蒙古、新疆的生态收益产出远高于西部整体水平。西南地区虽然经济产出较高，但资源利用效率普遍低于西北地区，在经济社会发展过程中资源消耗对环境的负面影响较大，同时污染防治意识不强，环境污染指数均值约为西北地区的1.56倍，非期望产出较高。（2）从区域差异角度，西南和西北地区在2008—2011年期间表现出显著生态效率区域差异。自2008年开始，西南地区经济增速超过西北地区，两地区的经济发展表现出明显分异特征。其间西南地区凭借经济发展优势，吸引大量的资本和劳动力，依托良好的工业发展基础，推动产业结构优化升级，使生态效率快速上升，增速为61.12%，同时内部差异扩大。西北地区人口密度低，经济增速放缓，生态效率增速仅为0.92%，生态效率平稳发展，内部差异缩小。

图1 2003—2017年西部整体及分地区生态效率平均值对比图

图2 2003—2017年西部地区各年份生态效率变异系数值对比图

（二）基于GML指数的生态效率值动态评价

1.西部地区2003—2017年生态效率值动态变化见表3。

表3 西部地区各年份平均GML指数及其分解

第一，西部地区GML指数整体呈波动上升态势，总体处于规模报酬递增阶段。不同时期的GML值最大值为1.162，最小值为0.729，自2008年以后GML数值均大于1，表明之后生态效率呈现上升趋势，与静态生态效率值的变化情况一致。

第二，西部地区生态效率的GML指数分解中，不同指数发挥作用不同。从均值看，西部地区GML值为1.011，年均增长1.1%，分解的技术效率指数上升3.1%，而技术进步指数下降0.9%。

第三，就技术效率指数而言，2003—2017年的均值高于GML指数，是各省（区、市）生态效率提升的主要驱动力。表明西部地区的生态管理水平提高，资源得到有效配置。

第四，就技术进步指数说，低于GML指数和技术效率指数，阻碍生态效率的提升，技术进步有待进一步提高。在研究投入方面，2018年西部地区R&D经费投入占全国的24.59%，与2005年27.30%相比下降2.71个百分点，科技创新投入不足，技术进步对生态效率的带动作用仍未呈现。

2.西部地区各省（区、市）生态效率值动态变化见表4。

表4 2003—2017年西部地区11省份的GML指数及其分解

第一，从各地区GML指数的分解情况来看，各省（区、市）的指数分解有显著差异。内蒙古、重庆、陕西、宁夏的GML值大于1，年均增长率分别为6.7%、21.3%、6.3%、16.2%，生态效率呈逐年改善趋势，其余省（区、市）的GML值均小于1。

第二，技术进步指数和技术效率指数都起正向促进作用的省份是重庆和内蒙古。以内蒙古为例，GML值的年均增长率为6.7%，其中技术进步的贡献率为6.5%，技术效率的贡献率为0.2%，故技术进步构成其增长的主要动力。

第三，仅技术效率指数起正向促进作用的是四川、贵州、甘肃、陕西和宁夏五个省（区）。技术效率指数均大于1，起正向的促进作用，技术进步指数小于1，阻碍了生态效率的提高，对生态效率的提升有较大改进空间，应加强新技术和新产品研发科技的投入。

第四，仅技术进步指数起正向促进作用的是青海。青海省的技术进步指数大于1，而技术效率指数变动值较小，存在一定的改进空间。在今后的发展中要积极转变经济发展模式，提高管理方法与技术水平，使资源配置得到合理利用。

四、影响因素分析

（一）变量选取

基于对现有文献的整理，在考虑指标的适用性以及数据可获得性的基础上，从经济、社会和生态三个维度构建影响因素指标体系（见表5）。

表5 西部地区生态效率影响因素指标含义

（二）数据说明

数据主要来自《中国科技统计年鉴》《中国工业统计年鉴》《中国统计年鉴》以及国家统计局网站。对于少量缺失值通过均值法补齐，具体指标的描述性统计如表6所示。

表6 变量指标的描述性统计

（三）模型构建与方法选取

本文选取生态效率值（eff）为因变量，上述解释变量为自变量。为检验经济发展水平与生态效率是否存在EKC效应，将人均GDP的对数（lnpgdp）和人均GDP对数的二次项（lnpgdpsq）引入计量模型中。构建模型如下：

式中，effkt表示第k省（区、市）t年的生态效率值，εkt为随机误差项，其他为各影响因素指标。本文采用个体时点固定效应、个体固定效应、随机效应、随机效应tobit、混合回归、FGLS[32]六种面板模型检验进行拟合，根据拟合结果进行比较选取最优模型。

基于Hausman检验，在5%的显著性水平下，拒绝原假设，故应采用固定效应模型。在比较上述两种模型的R2、AIC、BIC的基础上，最终选择最优的个体固定效应模型，后续分地区和分时间段回归都是基于此模型基础。

（四）模型结果分析

1.全域性估计及分析

第一，环境规制强度平均每增长1%，西部地区生态效率值平均下降0.237%，该结论支持了易杏花和刘锦钿[33]的研究。可能的原因是由于西部地区仍为粗放型经济发展模式，处于“边污染边治理”状态，总体环境规制程度较低，投入力度不足，未充分发挥出生态效率的正向效应（见表7）。

表7 西部地区生态效率影响因素回归结果：全样本回归

第二，对外开放水平平均每增长1%，生态效率值平均增长0.429%。西部地区加大对外开放水平，促进了区域的经济发展，带动就业和GDP的增长，并在对外交流的过程中不断吸收国外先进的清洁技术和管理经验，提高资源利用效率，提升生态效率水平。

第三，城镇化水平平均每增长1%，生态效率值平均增长7.221%，这一点与汪晓文和刘娟[34]的研究一致：西部地区目前处在“U”型曲线的上升阶段，生态效率随着城镇化水平提升而提高。由于居民的环保概念逐渐加强，能源消费结构趋向绿色，人口、产业等规模集聚效应提升了资源利用效率，生态环境逐渐改善。

第四，人均GDP对数的系数为负，二次项系数为正，且在1%水平显著，说明经济发展水平与生态效率呈“U型曲线”。生态效率与环境污染程度呈现反向变动关系，与污染先增后减的“倒U型曲线”本质一致，验证西部地区支持环境库兹涅茨曲线。

第五，产业结构优化和科技创新水平没有通过显著性检验，说明目前在西部地区产业结构优化水平和科技创新水平对生态效率的影响不明显。

2.分地区回归分析（见表8）

表8 西部地区生态效率影响因素回归结果：分地区回归结果

由于西部地区生态效率水平存在差异，将西部地区分为西北地区和西南地区，探究其影响因素。

第一，西北地区环境规制强度平均每增加1%，生态效率值平均下降0.264%。西北地区环境污染治理强度相较西南地区高，对生态效率的作用得以显示出来。生态效率不高的地区不得不投入更多资金进行末端治理，表明西北地区的环境污染情况较为严重，迫切需要采取“精准治理”“因地制宜”等差异化措施。

第二，产业结构优化在西北地区通过了1%的显著性水平检验，且显著为负。相比较而言，西北地区虽在工业化水平方面高于西南地区，但其自身的工业发展实际上还处于资源密集型产业为主导的初步发展阶段，这种发展阶段具有较为典型的“三高一低”的特点，对生态效率的提高作用并不明显。

第三，城镇化水平在西北地区显著为正，城镇化水平平均每增加1%，生态效率值平均增加15.07%。西北地区城镇化水平一直略高于西南地区，城镇化水平的提升会推动产业结构趋向绿色低耗方向发展，同时技术创新也带来了低成本和高效率，对西北地区生态效率的改善作用进一步扩大。

第四，对外开放水平在西南地区通过了5%的显著性水平检验，对生态效率是正向影响。借助西部大开发战略的实施，西南地区的外贸依存度、实际利用外商直接投资规模持续扩大，带动整个西部地区对外开放水平的提升。西北地区由于开放平台较少、贸易主体和产品结构单一、综合保税区和自贸区容量有限等原因，并未充分利用此机遇来提升生态质量和生态效率[35]。

第五，人均GDP对数的系数为负，二次项系数为正，在西南和西北地区都通过了1%显著性水平的检验，符合EKC假说；科技创新在西南地区和西北地区都未通过显著性检验，创新能力明显不足，对生态效率的影响作用不大。

3.分时间段回归分析（见表9）

表9 西部地区生态效率影响因素回归结果：分时间段回归结果

把2009年作为分界点，讨论不同时间段影响西部地区生态效率的主要因素。

第一，环境规制对西部地区生态效率的抑制作用逐渐减弱。变量系数由2003—2009年的0.430下降到2010—2017年的0.133，说明环境污染治理有成效。可能的原因是规制使生态补偿的正向作用增强，经济成本的负效益减弱。

第二，产业结构优化在2010—2017年通过了显著性水平检验，对生态效率是负向影响。西部地区第三产业占比至2016年几乎与第二产业持平，产业结构优化进程缓慢。由于西部地区第二产业发展较为成熟，工业在经济中占有较高比重，第三产业发展又相对滞后，难以弥补工业粗放式发展带来资源过度消耗和环境污染加剧的负面影响，同时以技术和资本密集型为代表的高端服务业处于初步发展阶段，难以发挥对生态效率的提升作用。

第三，对外开放的系数体现为由负到正，且均通过了显著性水平检验，即对外开放对生态效率是先抑制后促进作用。西部大开发初期，出口贸易为粗放式的发展模式，出口产品中占比较高的“三高”工业品增加了污染物的排放和资源的消耗，不利于生态效率的改善。伴随对外开放水平的持续性提升，引进了国外相对先进的技术、机械设备、施工工艺，减少了污染物的排放且降低了资源消耗，生态环境质量改善，生态效率随之提高。

第四，人均GDP对数的系数为负，二次项系数为正，且在两个时间段内都通过了显著性水平检验，强力支持了西部地区的EKC假说，因此推动经济快速发展是促进西部地区提高生态效率的有效路径。

第五，科技创新水平在2010年后通过显著性水平检验，成为影响生态效率的重要因素。科技创新水平每增加1%，生态效率值增加0.624%。随着经济发展，提高科技创新水平有利于发展节能减排等新技术，可以有效控制经济活动中的资源浪费和环境污染情况，有助于生态效率的提高。

4.稳健性检验

由于生态效率存在时间的滞后性影响，且部分影响因素会与生态效率之间存在双向因果关系，故模型可能存在遗漏变量导致的估计偏误问题。鉴于此，基于本文采用的长面板数据特征，采用lsdvc估计方法进行稳健性估计，结果显示选取的变量除了产生系数大小变动外，显著性和方向均未发生变化[32]。

五、结论及对策建议

（一）主要结论

第一，在时间维度上，西部地区生态效率值在研究期内先下降再波动上升，各年份间的相对差异保持相对稳定；西部地区GML指数呈波动上升态势，总体处于规模报酬递增阶段；在动态GML指数分解中，技术效率指数是GML指数增长的主要推动力，技术进步指数则主要影响GML指数的下降。

第二，在区域维度上，西北、西南地区与西部整体生态效率变动的趋势一致，且西北地区均值高于西南地区；西北地区变异系数与西部整体变化趋势大致相同，没有大幅变化，呈现相对稳定状态，西南地区变异系数呈现“M”型波动，整体保持上升趋势，内部的生态效率差距明显扩大；各省（区、市）生态效率值的GML分解指数有显著差异。

第三，经济发展水平、环境规制强度、对外开放程度和城镇化水平是影响西部地区生态效率的主要因素，产业结构优化和科技创新水平对生态效率的影响不明显，西部地区验证了环境库兹涅茨曲线假说；分区域看，城镇化率对西北地区生态效率具有显著的正向影响，环境规制强度、产业结构优化则具有显著的负向影响。对外开放水平对西南地区生态效率具有显著的正向影响；分时间段来看，环境规制强度和产业结构优化对生态效率具有显著的负向影响，增强科技创新能力和对外开放水平为提高生态效率提供动力。

（二）对策建议

1.提高开放水平，塑造绿色的外向型经济

一是发挥西部地区融入“一带一路”倡议的优势，鼓励西部地区企业参与国际竞争，加强西部地区与沿线国家和地区的合作交流。二是建立严格的审核机制，引导资金流向绿色、低碳产业。实施负面清单准入制度，严禁高污染、高消耗、低效率的外资企业进入。三是加大招商引资力度，引入先进制造业、新能源、节能环保等高新技术企业，加快西部地区建设绿色产业体系。

2.加大科技创新投入，提升自主创新能力

一是由政府牵头建立专项基金对研发企业进行扶持，给予一定的税收抵免或优惠，或对研发支出进行一定比例的财政补贴，推动企业加大R&D经费投入力度。二是在科技成果转化期，用企业先进技术应用产生的预期收益作为保障发行公债，推动科技成果的快速转化和应用，完善科技成果转化机制。三是积极建设各类产学研平台，在企业和科研院所形成示范效应，强化企业同科研机构、高等院校的合作与交流。

3.优化产业结构，加快产业绿色转型升级

一是优化工业结构，发挥主导产业作用，形成一批分工明确、有效协调的低碳型和绿色型产业集群。减少西部地区对资源型产业的依赖，推动资源的安全绿色开发和清洁低碳利用。加快资源型产业转型升级，推动太阳能、风能等清洁能源的使用。二是加快构建现代化产业链。应在生态环保前提下发展原材料、能源、矿产等产业，提高资源利用效率，减少对生态环境的破坏。西南地区应利用产业和地理区位优势优先发展先进制造业、现代服务业等，建立新型产业链分工关系。

4.加大环境规制力度，提高环境治理能力

一是加大环境污染治理投资力度，加强对污染企业的惩罚力度，提高企业污染成本和违规成本。鼓励企业进行生产技术创新，实现末端治理向清洁生产方式转变，降低污染治理成本。二是对于如内蒙古、广西、四川等“三废”排放量大的省（区）加强监管，完善环境规制体系。三是转变地方政府以GDP为目标的政绩观，构建和实施绿色政绩考核体系。政府要坚持经济发展与生态保护并重，避免环境规制过程中的“逐底竞争”行为。