主体功能区生态经济系统投入产出变化分析——以青藏高原区为例

王娟娟，孙 鹏

（兰州商学院 经济学院，甘肃 兰州730020）

一、引言

空间发展的有序性是我国区域发展的薄弱环节，不同尺度空间的经济、社会、生态等系统之间存在诸多不协调。主体功能区划的提出是解决这一问题的有效途径，旨在以区域功能定位为依据，合理规划空间经济，协调生态保护与经济发展。然而，主体功能区过度追求经济量的发展现状，使生态与经济失衡。青藏高原区就是代表之一，其辖西藏、青海、新疆、甘肃、四川和云南六省区，是多个主体功能区的叠加区，欠科学的发展战略已经使一些地区偏离主体功能定位。研究青藏高原区的生态经济系统有助于探寻主体功能区生态与经济的稳态，为政府制定区域政策提供参考。诸多学者从经济、生态等角度探讨研究区域的生态安全和经济发展，但是对经济发展方式是否适宜生态经济系统的可持续发展探讨较少，为此，笔者借助投入产出法以解决此问题。投入产出法由里昂惕夫（1936年）提出，经过几十年发展完善，学者们将其运用至经济生产的不确定性和资源、能源利用与环境影响方面的研究［1～6］，一些学者还将其应用于部门和省市级投入产出表的编制。其共性是在产权明晰条件下进行投入产出分析，本文尝试将其延伸至产权不明晰领域的投入产出问题，通过建立线性方程直观反映青藏高原区各类生态系统的总投入和总产出（期望产出与非期望产出）之间的数量关系，以探索生态问题和经济发展的合理模式。

二、研究方法介绍

生态系统是经济发展的物质基础，经济发展必须在生态涵容能力内进行，为实现生态与经济的良性循环，提升效率，推进生态系统的投入产出经济化进程极为必要。基于已有研究成果，物质消耗与经济产出存在（1）式的投入产出关系：

其中，Y是整个生态经济系统的产出变量，A为资本的直接消耗系数，X是投入变量，I是单位矩阵。青藏高原区生物群落较多，生态多样性丰富，水热条件分布不均且有垂直分布特性，主要生态系统如森林、草地和水等系统的指标年际差变化大，其他指标如动、植物种数、自然保护区面积、湿地面积等年际变化小，指标现状会影响分析结果。因此，根据最优控制的思想，选取对环境影响较大且能人为控制的指标作为变量，将年际变化小的指标作为随机干扰项，应用模型（2）进行投入产出分析：

三、青藏高原区生态经济系统投入产出模型

青藏高原区所辖各行政区的自然地理条件、文化背景和经济发展模式等各异，立足西藏、青海、新疆、甘肃、四川和云南的人口、经济、环境发展现状，构建科学的指标体系，对无量纲化处理后的数据进行主成分分析，将3个公因子正交旋转，累计方差百分比即贡献率已达94.13%，较高的可信度可以满足研究变化需要。

（一）西藏地区

西藏地势较高，自然条件严酷，草地和森林是其生态系统的主要构件，区域经济发展依赖自然生态系统的净初级生产力、初级畜牧产品和粗放式旅游业等。为此，投入指标选取草地、林地等相关因子。在资源消耗中，西藏第三产业比例较高，但处于粗放式发展阶段，在0.05的显著性水平下，GDP、总人口数、工业废水排放总量等都无法通过检验，表明研究区域投入产出效率低，故放松通过检验约束，将产出指标具体为GDP、地方财政收入、三废综合利用产品价值、总人口数、人口自然增长率等，得到如下结果：

投入指标：X1，造林总面积；X2，草地总面积，X3：供水总量

产出指标：y1，GDP；y2，地方财政收入；y3，三废综合利用产品价值

经检验后得系数检验的矩阵：

三废综合利用产品价值（0.9 803）在产出中比重最大，这说明西藏面临较为严重的环境退化压力，且依次源于草地（0.9 841）、森林（0.9 714）和水（0.9 765）等系统，从各因子对GDP和地方财政收入的贡献看，草地的贡献要低于森林系统和水系统，更低于草地对于三废综合利用产品价值的贡献，说明依托草地发展的产业以粗放式发展为主，投入产出比较低，经济效益不高。西藏依托资源禀赋发展旅游业，超出生态承载力的掠夺开发，在增加经济收益的同时加速了熵增进程，使区域经济趋向贴现率预期难以降低的短期行为为主导的恶性循环。现存的生态系统投入产出状况，鼓励粗放式、外延式的GDP增长模式，导致污染性产业扩大发展的态势显著。然而，作为禁止开发区，西藏的生态价值远高于经济贡献，牺牲环境换取短期经济增长的战略是不可持续的。为此，西藏应以保护生态环境为目标，兼顾经济发展，在合理的科学规划指导下，以环境可承载的经济发展方式推进区域可持续发展。

（二）青海地区

青海平均海拔3 500米以上，地形地貌、水热条件和气候特征共同决定了该区域以草地系统为主，投入指标导向该因素相关因子。青海省是国家畜牧业基地，其畜牧产品的产出影响全国供给，畜牧业产值也是地方重要的财政收入来源，在0.05的显著性水平下，经济效果不明显，放松通过检验约束，将产出指标具体为GDP、地方财政收入、大牲畜年底头数、总人口数、人口自然增长率等，经过多元回归分析，并进行拟合优度、F检验和T检验，得到如下结果：

投入指标：X1，草地总面积；X2，供水总量；X3，环境污染治理总额

产出指标：y1，地方财政收入；y2，大牲畜年底头数

经检验后得系数检验的矩阵：

青海GDP快速增加始于2007年，但经济发展的质量始终不高，低附加值的产业链条仍居于主导。从产出方面，大牲畜年底头数（0.9 549）优于地方财政收入（0.8 397），表明畜牧业是青海省重要产业，但过度依赖草地第一性生产力和动物性初级产品的产出降低了边际效益，投入产出比较低。从各因子的贡献率看，环境污染治理总额（0.9 813）对大牲畜年底头数贡献最大，说明草地第一性生产力的维护是依靠治理资金的投入，而并非草地系统自我修复。同时，环境污染治理总额对地方财政收入和大牲畜年底头数的贡献存在差距，表明对环境治理的投入虽然增加了草场的载畜量，但畜牧业粗放的发展模式并不能有效增加产值，经济运行低效，支持地方财政的作用有限。这种以增加环境治理投资总额的方式促进畜牧业发展从而间接增加地方财政收入的方式是不经济的。同样，作为禁止开发区，青海的发展理念应确立为生态优先兼顾经济，为其他地区经济发展输送生态系统服务价值，保障宏观生态安全。因此，青海应彻底转变经济发展方式，依据资源禀赋合理选择主导产业，使生态与经济互相支撑，寻求GDP增长的低碳模式。

（三）新疆地区

新疆降水量少且分布不均，天然生态系统发展有限，人工林地和草地成为区域发展的重要支撑，故投入指标选取必然包含人工生态系统在内的草地、森林相关因子。新疆大力发展石油化工、有色金属采掘加工等，因此，产出指标会因资源禀赋差异和主导产业不同而发生变化，具体为GDP、地方财政收入、三废综合利用产品价值、化学需氧量排放量、工业废水排放总量、工业废气排放总量、烟尘排放量等，以相同的检验通过水平得到如下结果：

投入指标：X1，造林总面积；X2，草地总面积；X3，供水总量；

产出指标：y1，GDP；y2，地方财政收入；y3，三废综合利用产品价值；y4，化学需氧量排放量；y5，工业废气排放总量；y6，烟尘排放总量

经检验后得系数检验的矩阵：

新疆丰富的能源禀赋决定了其二产为中心的产业结构格局，但倚重高能耗高污染的发展模式严重威胁着其脆弱的生态系统。相较于其他指标，经济指标如GDP、地方财政收入、三废综合利用产品价值等权重较大，高于西藏国内生产总值（0.9 619）、地方财政收入（0.9 294）和青海地方财政收入（0.8 397），说明新疆的经济效率高于青、藏两地，但经济增长主要还是源于高能耗。从各因子的贡献率看，水资源对区域发展贡献较大，与各项指标相关性大，分别为GDP（0.9 971）、地方财政收入（0.9 931）、三废综合利用产品价值（0.9 628）、化学需氧量排放量（0.9 617）、工业废气排放总量（0.9 680）和烟尘排放总量（0.9 876）等，水成为支撑新疆产业发展的重要资源。不同于西藏、青海拥有丰富的水资源，传统的用水方式是无法满足新疆经济增长的需求，水资源的循环利用是未来影响其经济发展的关键因素。因此，提高水污染的治理能力、运用节水技术和升级工业部门技术有利于新疆以较小的成本发展循环经济。新疆境内有广阔的禁止开发区（如戈壁、沙漠等），还有重点开发区（如天山北坡），与禁止开发区不同，重点开发区应在兼顾生态安全的前提下，实现五位一体的协同发展，即产业布局、产业结构调整应将区域生态承载力、科学技术发展水平、人力资源现状等因素综合考量，进行科学规划。对新疆而言，应选择资源禀赋和技术升级能力均占优势的产业为主导，以循环经济理念推动区域生态经济的螺旋式演进。

（四）甘肃地区

甘肃地处三大高原的交接带，多年的植树种草使人造生态系统成为影响区域发展的主要生态系统，因此，投入指标涉及森林、草地、水和环境污染治理总投资等。甘肃主要发展的重工业是石油化工、有色金属冶炼等，经济效益不显著且环境危害大，产出指标具体为人口总数、人口自然增长率，工业废水排放总量、工业废气排放总量、SO2排放量、化学需氧量排放量等，放松通过检验约束得到如下结果：

投入指标：X1，造林总面积；X2，草地总面积；X3，供水总量；X4，环境污染治理总额

产出指标：y1，总人口数；y2，人口自然增长率；y3，SO2排放量；y4，工业废气排放总量

经检验后得系数检验的矩阵：

式（6）表明，较之经济成果，甘肃的资源投入绩效较多显示在社会与环境层面，SO2排放量（0.9 372）是其中权重最大的产出，且这主要源于造林总面积（0.9 539）和草地总面积（0.9 519）的贡献，可见，与林地、草地相关的行业（如造纸业、农药化工）的污染物排放较多，超出生态系统的吸纳范畴，致使生态系统净吞吐量为负，这是由于在生态保护与经济发展的博弈中，倾向于短期生产的偏好使经济效率低下，资源投入并未显示出应有的经济效益，而集中表现为对社会和环境的危害；另一方面，生态补偿的乏力使甘肃生态系统服务价值输出大于价值补偿，生态系统难以充分吸纳生产废弃物，生态环境加速退化。然而，作为限制开发区与重点开发区的叠加区，甘肃应以保护生态环境为前提，进行合理的工业布局，淘汰污染大、收益低的产业，发展清洁能源，履行两江一水生态屏障的职责。依托于交通枢纽的区位优势及丝绸之路的文化影响，甘肃应考虑发展物流产业和文化创意产业，平衡三产比例，实现区域经济的快速发展。

（五）四川地区

四川地处青藏高原和长江中下游平原的过渡带，气候垂直变化明显，水热条件较好，动植物种群密集，生物多样性丰富，但对环境影响度量的重要参照还是森林和草地，投入指标应以这两个生态系统的相关因子为主。相对于其他地区，四川生态承载力大，区域自我发展能力较强，且三产比例较均衡，但污染物排放对环境产生还是存在一定影响，产出指标具体为GDP、地方财政收入、三废综合利用产品价值、工业废水排放总量、工业废气排放总量、烟尘排放总量、危险废物等，放松通过检验约束，得到如下结果：

投入指标：X1，造林总面积；X2，草地总面积；X3，供水总量

产出指标：y1，GDP；y2，工业废水排放总量

经检验后得系数检验的矩阵：

四川自然资源丰富，环境承载力大，经济发展潜力大。从产出结果看，经济成果主要源于资源贡献，且环境负效应显著，工业废水排放总量（0.8 898）权重大于国内生产总值（0.8 409）权重，表明资源消耗已引致严重的环境污染。从各因子贡献率看，造林总面积（0.9 421）和供水总量（0.9 094）对工业废水排放总量的贡献最大，一方面，重工业和污染性轻工业是其污染的主要原因，且因技术能力制约，治污效果有限，资源利用效率低；另一方面，生态系统吸纳能力不强，资源存量缺口大，资源利用远大于补给。从造林总面积（0.8 207）、供水总量（0.8 127）和草地总面积（0.7 366）对GDP的贡献可以看出，自然资源丰裕度高是四川省经济发展的重要支撑，但欠缺效率的资源配置，使资源消耗后的环境负效应大于经济正效应。例如，在旅游业发展中，四川的资源禀赋与经济收益不匹配，超过生态承载的旅游开发并未给四川带来丰厚的旅游收益，2011年旅游业总收入约为2 400亿元。现行发展模式下，四川的规模经济效应未充分展现，低下的资源利用率正在危及四川生态经济系统的良性循环，因此，四川需要转变经济增长方式，出台相关政策支持小企业做大做强，走向规模化、精细化和专业化，既提高经济收益，也平衡好生态与经济的关系。

（六）云南地区

云南降水充足，物种间生态位差异使这一地区在环境不稳定时表现出缓冲效应，对环境影响较大的还是森林和草地，投入指标以这两个生态系统为主。考虑到能源化工、生物产业和矿产业对经济的拉动和环境的危害，产出指标具体为GDP、地方财政收入、化学需氧量排放量、工业废水排放总量、SO2排放量、危险废物等，放松通过检验约束，得到如下结果：

投入指标：X1，造林总面积；X2，草地总面积；X3，供水总量；

产出指标：y1，化学需氧量排放量；y2，危险废物

经检验后得系数检验的矩阵：

近年来，云南经济增长较快，已形成烟草、旅游、能源、生物等重点支柱产业。式（8）显示，产出多表现为化学需氧量排放量（0.7 797）和危险废物（0.8 476），表明云南现行的发展模式和依托的主导产业对生态环境正在产生严重胁迫。从各因子的贡献看，造林总面积是对污染物贡献权重大的主要因素，说明与之相关的产业是主要污染源，一方面由于以木材为原料的污染性产业比重大；另一方面，因补偿乏力，林地系统输出大于输入，环境稳定性降低。另外，生物化学等工业发展因缺乏严格标准和技术水平的约束，在污染水质和土壤的代价下，并未获得对等的经济收益。就旅游业而言，云南旅游业有规模，缺效益，产业化观念匮乏，供给管理意识薄弱。作为限制开发区域，云南应调整好生态与经济的关系，充分发挥自身的综合优势，调整三产比例，深化第三产业的发展，以旅游产业替代旅游业，提高环境约束下的区域经济效益。

四、投入产出模型下的青藏高原区生态经济系统类型划分

基于资源禀赋的相似性、区位的毗邻性和上述计量评价结果，以生态系统服务价值为准绳，将青藏高原区的生态功能及价值划分类型。

（一）梯度划分

1.低程度开发区：青海和西藏

作为国家重点生态功能区，青藏高原区的生态价值大于经济价值，青海和西藏是其核心区域。该区域生态系统极其脆弱敏感，一旦质变则会加速劣变。近年来，西藏旅游业快速发展，GDP大幅增长，但粗放式的发展方式使生态环境长期超负荷承载，环境稳定性受到冲击。同样受制于传统生产方式的制约，青海畜牧业效益的提升空间已十分狭小，从而形成收益贴现率下降的预期，催生过度依靠草地第一性生产力和动物性初级产品的行为频繁发生使畜牧业发展陷入瓶颈，草地退化风险凸显。青海在“十二五”规划中明确盐湖化工、有色金属采掘与加工、油气化工等为支柱产业，但尚未制订有循环经济技术支撑的发展规划，一旦突发污染性事件，经济、社会、自然发展失衡的风险就会陡增。在全国主体功能区划中，青海和西藏大部分是禁止开发或限制开发区，保护好青海和西藏的生态环境，不仅对当地生态环境和经济社会的发展意义重大，对长江、黄河、澜沧江流域以及甘肃河西走廊、内蒙古西南地区的经济社会可持续发展和生态安全等至关重要。因此，青海和西藏应以生态环境保护和建设为中心，兼顾经济发展，推动和加速生物、新能源、旅游等环保产业发展，升级改造落后产能，严格管控污染性行业，制定高标准的排放要求，提升经济发展的质量。

2.重点治理区：新疆和甘肃

新疆和甘肃毗邻，气候干燥，水热条件分布不均，境内荒漠化、水土流失严重，是我国生态环境相对较差的地区。近年来，两省区GDP稳步提高，但万元GDP能耗仍高位运行，主导产业以高能耗、高污染产业为主，加之当地环保产业落后、三废治理能力低，生态环境加速劣变。新疆和甘肃既有重点开发区域，又有限制开发区域和禁止开发区域，兼具经济开发与生态保护属性的主体功能区。因此，新疆和甘肃应放弃片面追求GDP增长的发展理念，重视生态建设工程和污染治理，大力开发风能、太阳能、地热等新能源，限制有色金属采掘，强化精深加工，提高产品附加值。同时，借助于优越的地理位置和国家丝绸之路经济带的部署，加强国际贸易、区际贸易和物流产业发展，促进区域的可持续发展。

3.综合治理开发区：四川和云南

四川和云南地处青藏高原东部和东南部，气候温暖湿润，降水量充沛，境内资源丰裕度高，经济发展多元化，三产比例正趋于合理，但资源并未充分实现市场化配置，高能耗、高投入仍是区域经济增长的引擎。第二产业如能源产业、医药化工快速突进既带动了经济增长，也加重了水质污染，环境稳定性下降。就第三产业而言，大量低技术水平劳动力的就业和资源过度利用使旅游业长期在超出生态涵容阀值水平上运行，环境负担沉重，制约着区域生态与经济的协调发展。四川和云南境内广布着重点开发区、限制开发区和禁止开发区，这表明综合治理开发区应当在发展经济的同时保护生态环境。两地可积极发展新能源、新材料产业，逐步淘汰落后产能，对装备制造业进行技术改造，综合整治工业三废排放，同时，加强旅游产业的发展，并以此带动区际贸易和国际贸易的发展，走经济与生态协同发展之路。

（二）梯度变化：非期望的产出增量变化

青藏高原各地区的投入产出分析结果表明，由第一梯度过渡至第二梯度的过程中，部分指标原始数据在发生变化，一些新的生态经济现象相继出现，需要增加新的产出指标如SO2排放量、化学需氧量排放量、工业废气排放总量、烟尘排放总量等。这类指标的出现是生态功能劣变、自然环境退化的显著表征。由第二梯度过渡至第三梯度的过程中，工业废水排放总量和危险废物出现，GDP和化学需氧量排放量的权重变化，表明在梯度变化过程中，区域经济发展又呈现出差异性发展现象，第三梯度区域的经济社会可持续发展压力增大。由于四川和云南的区域生态环境不及其他青藏高原区脆弱敏感，生态系统自我修复能力较强，并且该区内生态系统复杂、动植物种群密集、过渡和缓，环境稳定性优于新疆和甘肃，生态环境承载力高于新疆、甘肃。从指标构成变化，可以发现非期望产出指标的变化催进区域梯度变化。污染性指标对环境的影响程度在随着梯度变化而逐渐加深，危险废物这一指标的出现不仅对环境造成危害，也对人类构成威胁，严重阻碍了区域的经济社会发展。

五、结论

青藏高原区在主体功能区划中具有一定的代表性，其区域内有多重功能区类型，面临的问题多为其他主体功能区的共性问题，以此为例，研究的规律性成果和产业发展优先次序等也适宜其他多种功能叠加的主体功能区，可以为其他地区的发展提供参考和借鉴。通过投入产出分析，可以看出各行政区的发展理念仍以追求经济增长为优先目标，尚未充分认识到生态安全的重要性，各地区主导产业未严格依据资源禀赋相对优势、区位商水平、产业发展潜力等指标约束选择，也未完全按照功能规划、成本收益指标布局，且由于技术限制，污染物排放多不达标，超出环境承载力，生态环境劣变风险大。在以青藏高原区为例的生态经济系统投入产出分析中发现，在各功能叠加的主体功能区内，各行政区因技术、资金、劳动力等因素的差异，会产生产业结构、产出表现等方面梯度差异，随着海拔的降低：（1）对自然资源的利用度逐渐加深，利用效率不断提高；（2）虽然生态环境承载力不断增强，但不能满足经济发展需求，从而难以充分吸纳产业三废，有害指标对环境的影响程度逐渐加深；（3）资源禀赋优势大多仅限于自然资源，这一指导原则下的资源性主导产业发展推进环境劣变进程，在工业化的逐层深入过程中，不断胁迫区域经济可持续发展；（4）生态功能不同、生态承载差异使得相同水平的经济活动在不同地区显示出不同的经济效果，产生不同经济效益，从而为政府立足不同生态功能区制定发展方略和生态修复方案提供了现实依据。

［1］Sergio J Rey，Gur R West，Mark V Janikas.Uncertainty in Integrated Regional Models［J］.Economic Systems Rearch，2004，（3）：259-277.

［2］Shigemi Kagawa，Hajime Inamura.A Spatial Structural Analysis of Chinese and Japanese Energy Demand：1985～1990［J］.Economic Systems Rearch，2004，（3）：279-299.

［3］王文静，石培基，马忠.基于区域投入产出模型的甘肃省水资源状况分析［J］.水土保持通报，2012，（6）：296-300.

［4］徐盈之，张全振.能源消耗与产业结构调整：基于投入产出模型的研究［J］.南京师大学报（社会科学版），2012，（1）：66-71.

［5］蒋洪强，牛坤玉，曹东.污染减排影响经济发展的投入产出模型及实证分析［J］.中国环境科学，2009，（12）：1327-1332.

［6］杨肃昌，漆威.部门能源消耗的环境外部性测定模型——基于投入产出分析方法［J］.统计与信息论坛.2012，（12）：9-13.