中国区域环境效率与环境全要素的研究

黄永春+石秋平

摘要：资源环境对我国经济增长的硬约束已开始显现，鉴于此我国亟需向创新驱动增长模式转型。本文基于研发驱动理论，构建了包含研发投入的SBM模型，测算了我国区域的环境效率和环境全要素增长率，并借助Tobit模型对区域环境全要素生产率的影响因素进行了实证分析。研究表明：①东部地区传统要素和创新要素的利用效率均高于中、西部地区，但三大地区传统要素的无效率来源有差异，东部地区主要来源于资本，中部主要来源于劳动力，西部主要来源于能源；②中部地区全要素增长率最高，西部次之，东部最低。东部地区技术进步对环境全要素增长率的贡献最大，效率改善对中、西部地区环境全要素增长率的贡献最大；③经济发展水平与区域环境全要素生产率呈“U”型关系，产业结构、能源结构与区域环境全要素生产率呈负向关系，对外开放水平与区域环境全要素生产率呈正向关系。R&D来源和R&D结构对区域环境全要素生产率的影响具有地区差异性，其中东部地区企业研发投入的驱动作用较大，并应提高基础研究投入。而中西部地区政府研发投入的驱动作用较大，并应强化应用研究。

关键词：资源环境；经济增长；创新驱动；环境效率；环境全要素

中图分类号：F061.3；F062.1；F74 文献标识码：A

文章编号：1002-2104（2015）12-0025-10

改革开放以来，我国经济发展取得了举世瞩目的成就，以年均9.5%的GDP增长率创造了“中国式奇迹”。但我国在取得经济增长的同时，也面临环境污染、资源消耗等困境。据估计，中国环境污染成本已占GDP的8%以上，发达地区环境成本更高达GDP的 10%。再如，世界经济论坛（WEF）发布的《2014年世界环境绩效指数报告》和《2014 年全球能源架构绩效指数报告》显示，中国环境绩效在178个国家中排名118位，能源绩效排名从2013年的74位跌落到85位。由此可知，我国经济快速增长引致的“高能耗、高排放、高污染”问题已日益严重。由于资源和环境不仅是经济发展的内生变量， 而且是经济发展规模和速度的刚性约束。由此，严峻的资源环境形势已对我国经济增长形成硬约束。从2011年开始，我国经济增速持续下滑，进入到次高增长阶段的“新常态”[1]。面对粗放型发展模式引发的资源和环境双重压力，我国提出“和谐社会”、“科学发展观”和“中国梦”等治国方略，并且着力推行资源节约型、环境友好型的生产和消费方式，旨在实现可持续发展。

为转型经济发展模式，实现向低碳经济的转型，我国“十二五 ”规划纲要提出，在2010-2015年资源节约和环境保护方面，要实现单位GDP的能耗降低16%，单位GDP的CO2排放降低17%、COD（化学需氧量）和SO2分别减少8%。鉴于我国区域空间发展不均衡，区域要素禀赋结构迥异，区域产业结构差异也较大，由此我国各区域的环境效率和环境全要素也具有异质性。因此，如期实现上述目标，依赖于将上述指标科学地分解给各区域，更需要各区域认真贯彻落实。鉴于，环境效率和环境全要素的研究，有助于了解各区域环境效率之间的绝对差异，而且有助于分析各区域环境无效率来源的相对差异，从而有助于提高区域环境效率政策制定的针对性。与此同时，由于技术创新可通过改变能源、资本、劳动力等投入要素的边际生产率来改变其使用量和比例，进而有助于降低能源消耗和碳排放，提高能源效率。特别是当技术进步偏向于在增长中更少使用能源时，技术进步就既能实现减排，又能促进经济增长[2]。因此，本文基于研发驱动理论，构建了包含研发投入的SBM模型，测算了我国东、中、西三大区域的环境效率和环境全要素生产率，探寻了三大区域环境全要素生产率的影响因素，并结合区域差异性提出了相应的政策建议，旨在改善我国的生态环境，加速我国的绿色创新发展。

1文献综述

环境效率指单位环境负荷下某一地区或企业产生的经济价值大小（WBCSD，世界可持续发展工商理事会），是将环境作为一种资源投入，力求环境资源的最小使用和最大产出[3]。基于此，张子龙[4]等学者构建了工业环境效率评价模型，并对我国以及东、中、西部地区环境效率的空间差异及其收敛性进行了研究。然而现有学者测算的环境效率仅反映了经济发展所付出的环境代价，并没有考虑资源代价。而经济增长过程中，除了消耗环境资源外，还会消耗劳动、资本和能源等生产性资源。鉴于此，部分学者构建了综合的环境绩效指标，将生产资源、环境污染以及经济增长纳入同一个测度体系评价经济增长绩效。例如，Fare and Lovell[5]和 Fare and Pasurka[6]采用径向的双曲线型模型测算了环境效率指标。近年来，我国也有学者运用SBM模型测算各省份的环境效率以及环境全要素生产率[7-8]，认为能源使用和污染排放是我国环境无效率的主要原因。但现有研究对环境全要素生产率来源存在分歧，刘瑞翔等[9]认为我国环境全要素生产率的提高主要来源于技术进步，而匡远凤等[8]则认为生产效率改善才是我国环境全要素生产率提高的主要原因。

本文认为造成分歧的可能原因是这些研究将资本、劳动、能源生产要素纳入环境绩效的考察体系，但并未考虑研发等创新要素对我国经济增长的贡献，导致测算结果不一。Romer[10]、Grossman & Helpman[11]、Aghion & Howitt[12]等学者指出，R&D对技术进步具有显著推动作用，能够促进科研成果的转化，加快新产品、新方法的实现，从而促进经济增长。一些学者通过省际面板数据的研究发现，R&D投入对全要素增长率有显著促进作用[13]；也有学者利用产业和行业数据，论证了研发能够增强技术创新能力和促进生产率的增长[14-15]。与此同时，前人研究亦未从区域角度分析我国环境全要素。而我国区域发展不平衡，东中西部地区经济结构以及技术实力不同，因此有必要从区域角度分析我国环境效率以及环境全要素生产率。

鉴于此，本文根据R&D驱动理论，结合我国资源环境实情，构建了包含研发投入的SBM模型，测算了我国东、中、西三大区域的环境效率；进而结合Luenberger指标测算了我国区域的环境全要素，分析了我国区域环境全要素的演变规律和区域差异。在此基础上，运用Tobit模型对我国东、中、西三大区域全要素增长率的影响因素进行了实证分析，并提出了我国建设资源环境友好型国家的政策建议。

2统计分析

2.1我国区域环境污染的统计分析

近几年我国区域经济取得了长足发展，但区域经济增长质量并未改善。废水、废气和固体废弃物三类污染物排放量巨大，使我国环境污染形势日益严峻。①废水排放量巨大导致水环境污染严重。2013年，东部地区废水排放为366万t，中部地区为190万t，西部地区为100万t。废水排放使全国地表水受到大面积污染，IV类和劣V类水体比例占到38.9%，并产生水体富营养化、有机物污染等环境问题。②二氧化硫、粉尘以及氮氧化物等大气污染严重。二氧化硫主要来源于煤和石油，而煤是我国的主导能源，占能源消费的60%以上。例如，2004到2013年间，东、中、西部地区二氧化硫平均排放量都超过了600万t。再如，我国粉尘污染也不容乐观， 2013年，东、中、西部均达到了400万t，粉尘排放总量为1 278万t。③固体废弃物污染存在“排放量大、利用率低”双重难题。2013年全国一般工业固体废物产生量为32.8亿t，综合利用量为20.6亿t。工业固体废弃物的综合利用率为62%，存在38%的利用空间。上述数据表明，我国粗放型经济增长模式破坏了生态环境。近几年各地区出现的雾霾、PM2.5等一系列环境问题表明，以牺牲环境为代价的经济增长方式是不可持续的。

2.2我国区域能源消耗的统计分析

粗放型经济增长模式虽促使我国成为全球GDP第二大国，但也存在能源消耗大和利用率低等问题，由此我国面临严峻的能源约束形势：①高耗能式经济增长，能源消耗总量不断增加。2010年，我国已成为世界第一大能源消耗国，能源消费总量为32.49亿t标准煤，占全球总量的20.3%。这主要是由于2000年以来，投资的高速增长拉动了钢铁、水泥、电解铝、石化等高耗能产业的迅速扩张，从而使我国能源消耗呈增长态势。②能源利用效率低，能源消耗强度大。能源消耗强度（tce/万元）是反映能源利用率的直接指标。2011年，我国东、中、西部地区的能源消耗强度分别为0.72∶0.95∶1.17，全国的能源消耗强度为0.86。而日本、英国、法国等发达国家能源消耗强度小于0.3。由此可见，我国能源利用水平偏低，与世界先进水平还有较大差距。③能源消费不合理，以煤炭消费为主导。煤炭是我国主导能源，2013年煤炭消费量为247 500万t（标准煤），占能源消费总量的66%。与此同时，我国能源消费结构呈现区域差异性。例如，2012年仅东部地区的煤炭消费比重小于50%，而中、西部地区都接近于60%。由此可知，我国经济增长过程中存在能源消耗总量增加，能源利用效率低，以及能源结构不合理等问题。

2.3我国区域创新要素的统计分析

随着创新型国家战略的提出，我国研发投入逐年递增，但区域间研发活动不平衡，并且存在创新动力不足，创新效率偏低等问题。①我国R&D规模和强度逐年递增，见图1所示。2001年至2013年间，我国R&D经费从1 043.6亿元攀升到11 846.6亿元，增长了近11倍。与此同时，我国研发强度也从2001年的0.95%增长到2013年的2.08%，达到了创新型国家标准。②区域间研发活动不平衡（见图2所示）。东部地区在研发活动规模和强度方面，都显著高于中西部地区。例如，2013年，东、中、西部地区的研发经费支出比例为5.89∶1.44∶1；东部地区的研发强度为23%，而中、西部地区分别是1.3%和 1.1%。③创新动力不足，创新效率偏低。由于创新资源的错配、创新动力的不足，以及创新机制的不完善，我国创新效率偏低。例如：2005到2009年间，我国有效PCT仅占世界的2.5%，而美国、日本占20%以上。再如：我国高科技产品出口总量占世界第一，但其中自主品牌产品不到10%，而外资产品高达80%。

由上统计分析可知，尽管我国经济增长取得了显著成效，但我国污染排放、能源消耗问题日益严重。为提高经济增长质量，实现可持续发展，我国应强化创新要素的驱动作用，即通过技术变革降低资源环境的消耗，促进经济的高效增长[16]。鉴于我国创新效率偏低，自主创新能力薄弱。因此，各区域在加强研发投入的同时，更要提高研发效率，提升技术转化能力，以增强区域经济的科技竞争力。

3我国区域环境效率与环境全要素分析

3.1研究方法与数据收集

3.1.1包含研发的SBM模型

自Tone[17-18]和Fukuyama & Weber[19]构建出基于松弛变量的SBM模型之后，该模型就普遍被应用于效率测度问题，其中一种是用于环境效率和环境全要素的测度。众多学者通过环境效率的测算分析了环境污染给生产效率带来的损失，或通过环境全要素的测算分析了污染排放是否给环境全要素带来损害。在上述研究中，众多研究将资本、劳动和能源等传统要素作为投入，但并未涉及R&D等创新要素的投入。由于SBM模型具有从多投入和多产出进行效率分析的优点，因此本文将创新要素和传统要素作为投入变量共同纳入测度模型中，并将GDP作为期望产出变量，污染排放作为非期望产出变量，测算环境效率和环境全要素的增长率。根据加入R&D变量的SBM模型，每一个决策单元（DMU）面临Z种投入要素，其中M种传统要素投入

3.1.2数据来源

本文采取国家统计局的东、中、西三大区域划分标准：东部地区包括北京、天津、河北、辽宁、上海、江苏、浙江、福建、山东、广东、海南，中部地区包括山西、吉林、黑龙江、安徽、江西、河南、湖北、湖南，西部包括内蒙古、广西、重庆、四川、贵州、云南、陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆；由于西藏数据缺失较多，故不在研究范围。在此基础上获取2000-2012年间我国省际面板数据，构造了包含传统要素和创新要素的SBM模型。其中，传统要素包含资本、劳动以及能源，创新要素包括R&D经费与R&D人员，期望产出为GDP，非期望产出为污染排放。

变量收集处理情况具体如下：①资本（K），参照以往研究，以固定资本存量代替。从《中国统计年鉴》获取每年固定资产投资数据，采取永续盘存法计算，公式为：Kt=（1-δ）kt-1+It-1，同时借鉴张军等学者[20]的思路，假设各个省份资本折旧率均为0.096。②劳动（L），根据统计局网站数据，以每年就业人员总数代替。③能源投入（E），我国能源消费品主要有煤炭、石油、天然气，但煤炭在我国处于主导消费结构，并且是非期望产出二氧化硫的主要来源，因此本文选择煤炭消费量作为能源投入的代理变量。④研发投入，我国的创新要素投入主要体现在研发经费和研发人员的投入。因此，本文以R&D经费支出（简称RDK）和研发人员（简称RDL）全时当量作为研发投入的代理变量。⑤期望产出，选取各省份的GDP作为期望产出。⑥非期望产出，由于SO2和COD是我国节能减排的重点目标，同时是环境管制的主要监控对象。因此，本文将SO2和COD作为非期望产出的代理变量。

数据来源情况如下：资本、劳动和GDP的数据来自于《中国统计年鉴》（2000-2012），能源投入的数据来自《中国能源统计年鉴》（2000-2012），研发投入的数据来自《中国科技统计年鉴》（2000-2012），污染排放的数据来自《中国环境统计年鉴》（2000-2012）和各省历年的环境统计公报。

3.2环境效率地区差异分析

3.2.1全国的环境效率分析

测算结果显示，环境污染和要素投入的无效率是我国环境无效率的主要来源，这也验证了我国现阶段仍然是“高投入、高排放”的粗放型经济增长模式。由表1可看出，2000-2012年间我国环境效率为0.234 2，说明我国经济增长过程中损失了23.42%的资源投入。其中，污染排放是我国环境无效率的主要来源，从测算结果看出，SO2与COD排放的无效率水平达到了0.139 0。严重的污染排放，不但造成环境破坏，也导致环境效率的降低，这与我国以牺牲环境为代价的经济增长模式密切相关。与此同时，投入的无效率是我国环境无效率的第二大来源，全国可以减少9.20%的要素投入。在要素投入中，虽然创新要素的无效率水平为1.83%，低于传统要素的无效率水平7.37%。但在加入创新要素后，本文测得的环境无效率水平有所偏高，说明创新要素利用不足导致我国环境效率水平的下降。

3.2.2区域传统要素和创新要素无效率来源分析

（1）传统要素无效率来源分析。东部地区主要来源于资本，中部地区主要来源于劳动力，西部地区主要来源于能源。东部地区传统要素中资本无效率水平最高，这与东部地区投资驱动经济增长模式有关。投资需求是拉动中国经济增长的主要因素[21]，国家在改革开放以来，就制定了有利于东部的投资鼓励政策，推动了资金要素向东部的集聚，为东部地区经济发展提供了优越的政策环境，但也带来投资过高等问题。2000年到2013年间，东部人均固定资产投资平均增长率为19.1%，人均固定资产增长了9.53倍。而过度投资导致居民消费不足和资本深化，并引致资本边际生产率的降低[22]，不利于经济增长。中部地区劳动力投入的无效率水平最高，其原因在于高素质劳动力的流失。通常，高技能或高学历人才的流动性较强[23]。受东部地区高劳动报酬的吸引，中部地区高素质劳动力往往会向东部转移和集聚，由此造成中部匮乏高素质劳动力。相对而言，西部地区的能源无效率水平最高，这是因为西部地区煤炭、石油等资源禀赋相对丰富。鉴于地理位置劣势和资源禀赋优势，为促进地区经济发展，当地政府倾向于引进一些高耗能项目，以致能源利用效率不足，不利于经济发展。例如近几年来，西部地区高耗能产业的产值增长了近6倍，全要素出现负增长[24]。

（2）创新要素无效率来源分析。东部地区相对于中、西部地区具有显著优势，而中、西部地区差异不大。东部地区创新要素利用效率较高，其原因是，相对于中西部，东部地区是我国生物医药、信息技术等高技术产业的前沿阵地，拥有雄厚的技术实力，以及众多科研院所，这为东部地区创新发展提供了优越的平台。其次，东部地区创新要素的投入力度比中、西部地区更大。例如，2013年东部地区的研发经费是中部地区的4倍，是西部的7.41倍；研发人员是中部的4倍，是西部的7.25倍。创新要素的投入不仅能激发创新主体的研发动力，而且能帮助创新主体吸引和集聚外部创新要素，从而带动经济发展，即形成“研发促进经济，经济带动研发”的良性循环，从而促进研发效率的提高。而中、西部不仅研发经费投入相对不足，而且人力资本匮乏。如，2013年，东部地区每十万人口高等学校平均在校生人数达3 000人，而中部只有2 500人，西部仅有2 000人左右。其次，西部地区教育水平落后，东部地区普通高校达1 084所，而西部仅有610所。鉴于此，技术水平的落后，产业基础的薄弱，创新人才的匮乏，制约了中、西部经济的增长。

3.2.3区域传统要素与创新要素无效率水平时间演变分析

（1）传统要素无效率水平时间演变分析。东、中、西部地区对传统要素的利用效率并不稳定，依次经历了发展期、粗放期和效率改善期（如图3所示）。 2000-2002年是传统要素投入效率的稳定时期，在该时期，除了2000年西部地区的无效率值偏高，其它年份东、中、西部地区都比较稳定。这主要得益于90年代中后期的国有企业改革，并且政府关闭了10多万家高耗能、高污染的小企业，使一些能源依赖型和排放密集型小企业的无序生产得到了遏止[25]。但自2002年以后，三大区域传统要素投入的无效率水平迅速攀升。2004与2005年是我国经济发展最黑暗的时期，资源浪费现象严重，经济效率跌至低谷。在该时期，汽车工业迅速发展，并且采掘、石油、化工、钢铁等重工业也迅猛发展，由此我国经济增长质量面临重大威胁。但紧随其后，我国又迎来效率改善期。2006-2008年我国传统要素无效率水平逐步下降，2008年是我国资源利用效率最高的年份。2008年以后，虽然我国传统要素的无效率水平小幅攀升，但总体趋好。这与十一五期间政府提出的节能减排政策密不可分。

（2）创新要素无效率水平时间演变分析。三大区域创新要素无效率水平的变化趋势比较平缓，呈递减趋势，说明我国区域的创新效率在逐渐提高（如图4所示）。近些年来，我国为加强自主创新能力，提出建设创新型国家的战略规划，并不断地加强研发投入，提高了区域创新效率。从图8可以看出，我国东部地区创新要素的无效率水平呈现稳步下降趋势，创新效率在不断提高。这是因为，一方面，东部地区是我国高新技术前沿阵地，代表着我国技术前沿。一些企业通过技术模仿和再创新活动，实现了技术进步。另一方面，东部地区市场化程度高，FDI的引入和激烈的竞争压力迫使企业加强研发和创新，从而提高了研发效率。通过对中、西部地区无效率水平变化趋势分析可知，尽管中、西部在2005年之前，创新要素投入效率改善不明显；但2005年以后，创新要素投入的无效率水平也呈现不断下降趋势。另外，从时间趋势图可以看出，在分析期间，中、西部地区的创新效率逐渐向东部收敛。这可能是由于，中、西部地区虽然自主创新能力落后于东部，技术基础也较薄弱，但可以借助东部地区的产业转移和技术外溢实现对东部的追赶。