山东省区域生态效率研究——基于数据包络分析的实证分析

○李栋雁 董炳南

（青岛理工大学经贸学院 山东 青岛 266520）

近年来，世界范围内的资源枯竭和退化、环境严重污染和生态剧烈失衡等一系列问题，严重威胁和阻碍了人类的生存和发展。而如何正确认识经济、资源和环境间的关系，也随之成为了当前学界研究的重要课题。自1992年世界可持续发展商业理事会（WBCSD）正式提出生态效率这一概念以来，生态效率已不仅仅是企业环境管理的哲学，事实上已成为衡量循环经济发展水平的重要指标。WBCSD将生态效率定义为：“生态效率是通过提供能满足人类需要和提高生活质量的竞争性定价商品和服务，同时使整个寿命周期的生态影响与资源强度逐渐减低到一个至少与地球的估计承载能力一致的水平来实现的”[1]。简单来说，生态效率就是“产多耗少”，用更少的资源，创造更多的价值。

当前，国内学界在生态效率研究已涉及到循环经济评价领域和企业层次等方面，采用的研究方法主要有模糊层次分析法、数据包络分析法和因子分析法等。其中模糊层次分析法重于主观性，对研究有失偏颇，因子分析法则无法真实反映各公共因子对整体环境影响的重要程度。而数据包络分析方法（DEA）摒弃了传统主观的赋权方法，采用统计学方法自动赋权，可以有效地减小环境指标赋权方法的主观性影响，其测量也比较客观。鉴于此，本文尝试着将DEA方法测算2002-2008年山东省各地市的生态效率，重点分析东部半岛城市群各城市的生态效率状况，并深入分析比较造成生态效率DEA不足的原因，为各城市乃至山东省发展循环经济，实现资源节约型和环境友好型社会提供参考。

一、研究方法与模型建立

利用Charnes-Cooper变换，将上述非线性变换为与模型

（1）等价的线性规划模型（2）：

令 θ*，λ*，s-*，s+*为给定问题的最优解，则利用 DEA 判断区域生态效率的法则为：其一，当θ*＝1且s-*=s+*＝0时，称第j个地区的生态效率为DEA有效，即它在原投入的基础上所获得的产出已达到最优；其二，当θ*＝1且s-*≠0或s+*≠0时，则称第j个地区的生态效率为DEA弱有效，即对于原投入可以减少s-*而保持原产出不变，或在投入不变的情况下可以将产出提高s+*；其三，当θ*＜1时，称第j个地区的生态效率为DEA无效。

其一，当k=1，表示规模收益不变，此时DMUj达到最大产出规模点；其二，当k＜1，表示规模收益递增，且k值越小规模递增趋势越大；其三，当k＞1，表示规模收益递减，且k值越大规模递减趋势越大。

二、指标体系建立及数据说明

1、指标体系的建立

生态效率的基本思想是在最大化价值的同时，最小化资源消耗与环境污染，这与DEA方法对投入与产出指标的要求一致。鉴于此，本文将资源消耗与环境污染等作为投入指标，而将经济价值作为产出指标，并在兼顾样本数据的可比性、可得性及科学性的基础上构建了山东省生态效率评价的指标体系（表1）。

表1 生态效率评价指标体系

2、数据说明

文章中投入产出指标数据均来源于《山东省统计年鉴（2003—2009年）》并经计算整理组成2002—2008年山东省17地市的面板数据集。另外，在分析的过程中，将山东省分为东部半岛城市群和西部城市两部分。

三、实证结果分析

运用DEA SOLVER3.0软件，将投入产出指标的相关数据带入求解，经过计算得到2002—2008年山东省17地市的生态效率测算结果（表2）。

从平均生态效率水平上看，山东省17地市之间的生态效率存在着一定的差异，生态效率变化跨度为0.4-1。从各地市2002—2008年间的生态效率测算结果来看，2002—2008年间生态效率一直为DEA有效的城市为：青岛市、烟台市、威海市、东营市，大多数城市的生态效率为上升趋势，一些城市的生态效率有下降的趋势（如临沂市、菏泽市）。

1、山东半岛城市群生态效率分析

山东半岛城市群以济南、青岛为中心，包括烟台、威海、日照、东营、潍坊、淄博等城市，此八个城市在现代产业、高素质人力资源、综合服务、科技文化创新等方面均具备较强的竞争力，但在生态效率上存在着较大的差异。下面来具体分析一下八个城市的生态效率状况。

表2 山东省17地市2002—2008年生态效率测算结果

2002—2008年中生态效率均为DEA有效的4个城市都分布在山东半岛城市群中。省会济南在2002—2005年间的生态效率为DEA有效，即投入和产出达到了最优，而在2006—2008年的生态效率为DEA无效，各投入要素的冗余率如下表3所示。工业废气排放量、工业固废产生量、城市建设用地面积的冗余率在三年中一直处于较高的水平，另外，该市对水资源、能源的消耗力度也较大。

表3 济南市2006—2008年投入要素冗余率

淄博市2002—2008年的生态效率平均水平为0.6518，从其每年出现冗余的指标来看，除化学需氧量排放、城市建设用地面积和平均从业人员指标外，其余指标均不同程度的影响了该市生态效率的提高。东营市与淄博市2008年的地区生产总值均在2200亿元左右，而前者的生态效率为1，后者的生态效率仅为0.6514。比较两地的污染物排放和资源消耗情况（见图1），不难发现淄博市的各项污染物排放与资源消耗均高于东营市。因此，淄博市的经济增长更依赖于“资源的高投入、低利用和高排放”的生产方式来实现，而这种经济增长方式会严重制约着生态效率的提高。

日照市2002—2008年地区生产总值在八个城市中都处于最后一位，而且生态效率平均水平仅为0.5013，这与同为海滨城市的青岛、烟台、威海相比，该市在城市规模、经济实力及生态环境方面都不占优势。2002年，日照市投入要素中除了废水排放量冗余率达到11.3%、万元GDP能耗冗余率达到11.7%、烟尘排放量冗余率达到10.2%，其余要素的冗余程度都比较低。2008年，废水排放量冗余率和烟尘排放量冗余率仍维持在2002年的水平，万元GDP能耗冗余率达到了37.8%，另外，工业废气排放量冗余率达到44.1%、工业固废排放冗余率达到34.6%。各污染物排放力度的增大，在一定程度上阻碍了日照市的生态效率实现DEA有效。日照从2002—2008年的规模收益值分别为：0.91、0.87、0.69、0.73、0.74、0.37、0.56，该市的规模收益一直处于递增状态，而且规模收益递增有增大的趋势，即日照市生态效率有增大的趋势。但是，当前日照市政府仍需出台一些经济和环境政策以逐步转变这种粗放型经济增长方式。

2、山东省西部地市生态效率分析

由表2可以发现，济宁市、德州市的生态效率都达到0.9以上，处于较高的水平，而枣庄市和莱芜市的生态效率仅为0.4左右。枣庄市2002—2008年的规模收益值分别为：1.53、1.53、1.55、1.37、1.08、0.96、1.18，除 2007 年外，其他年份均为递减状态。临沂市2002—2008年的规模收益值分别为：1.02、1、1.08、1.4、1.25、1.16、1.01，即该市从2004年起规模收益一直处于递减状态，这对于城市的可持续发展无疑是一个消极的信号。

当DEA＜1时说明投入产出未能达到最优，考察投入要素的冗余状况能明确生态效率改进的方向。表4列出了2008年生态效率DEA无效的山东省西部城市的投入要素冗余率。2008年投入要素冗余程度较高的有烟尘排放量、万元GDP能耗、工业废气排放量、工业固废排放量、平均从业人员数，各投入要素的平均冗余率都在30%以上。说明这些污染物的过度排放及能源的过度耗费影响了非生产前沿面的地市实现投入和产出的最优规模。因此，加大对冗余率较高的投入要素的减排降耗力度，能有效提高生态效率，即为这些地区生态效率的改进指明了方向。

表4 2008年山东省西部城市各投入要素冗余率

3、山东省半岛城市群生态效率与西部地市生态效率差异性检验

表5 Mann-Whitney U检验结果

从Mann-Whitney U检验结果（表5）来看，东部半岛城市群和西部城市的生态效率并没有显著性差异。从表2中能够看出，在东部半岛城市群的八个城市中，淄博市和日照市的平均生态效率水平偏低而影响了整个半岛城市群的生态效率水平。但是，检验结果没有明显差异也可以说明，山东省西部城市在生态效率的平均水平上落后于东部城市，但是这种差距并不显著，这对于提高整个山东省的生态效率水平是有利的。

四、结论

通过运用DEA模型对山东省区域生态效率的评价与分析，可以得出以下结论：第一，2002—2008年山东省各地市的生态效率在整体上变化不大，大部分地市的生态效率呈现出上升的趋势。说明各地市在经济快速发展的同时，也注重生态环境的保护。第二，处于东部半岛城市群的日照市和淄博市，环境压力比较大，转变经济增长方式是其可持续发展的主要途径。第三，对于西部城市，从具体影响因素来看，烟尘排放量、万元GDP能耗、工业废气排放量、人员的冗余等是影响其生态效率的主要因素。加强对这些环境影响因素的控制是生态效率的有效改进方向。第四，东部半岛城市群与西部城市间的生态效率不存在显著差异，这有利于山东省从整体上提高生态效率水平。

[1]WBCSD.Eco-efficient Leadership for Improved Economic and Environmental Performance[M].Geneva:WBCSD，1996.

[2]OECD.Eco-efficiency[R].Paris，Organization for Economic Co-operation and Development，1998.

[3]段显明、宗接亮：基于DEA的中国工业各行业生态效率分析[J].新西部，2009（22）.

[4]刘华波、杨海真、顾国维：基于生态效率建立我国循环经济评价指标体系的思考[J].四川环境，2006（2）.

[5]张晓华、汪长勇、李滢.用生态效率和数据包络分析法计算环境绩效[J].安全、健康和环境，2009（12）.

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