江苏省水资源可持续利用问题研究

2016-07-22岳金桂游海霞

水利经济 2016年3期

关键词：全要素生产率江苏省

岳金桂, 游海霞

(河海大学商学院,江苏南京　211100)

江苏省水资源可持续利用问题研究

岳金桂, 游海霞

(河海大学商学院,江苏南京211100)

摘要：水环境保护和水资源循环利用问题已日益成为江苏省经济增长过程中亟待解决的任务,其核心是提高水资源利用效率。基于2000—2010年江苏省13个市的统计数据,利用数据包络分析方法研究江苏省13个市水资源利用相对效率的时间序列发展情况,利用Malmquist指数法对江苏省水资源全要素生产率进行横向纵向分析,并重点分析了2001年、2005年和2010年江苏省水资源全要素生产率的变化趋势,同时借助空间相关性分析中的Moran指数研究了江苏省13个市水资源效率在空间上的区域特征。结果表明:2000—2010年江苏省水资源利用相对效率呈倒U形发展趋势,11年来全要素生产率整体呈衰退趋势,13个市水资源利用效率差异明显。对此,江苏省各市应根据实际情况采取不同的措施,促进节水型社会的建设。

关键词：水资源利用;利用相对效率;全要素生产率;空间相关性;江苏省

水资源是人类长期生存、生活和生产活动中所需要的不可替代的宝贵资源。随着我国工业化进程的加快,经济发展对水资源的需求日益增长,同时由于管理的落后,水资源的浪费和污染问题日益凸显,中国面临的水资源问题亟待解决。从经济学角度科学地计算水资源利用效率,是促进水资源可持续发展的前提,对建设实践中发现问题并寻找提高水资源利用效率的途径和方法具有重要作用。

衡量水资源利用效率,最常见的是单要素指标评价体系,国内外不少学者对农业水资源利用效率进行了研究[1-5],并提出农业水资源的提高依赖于对农业生态环境的保护及农业产业结构的改变;少量学者通过对中国工业用水效率的研究[6-7]发现,经济发展水平造成了中国水资源利用效率的区域差异。但是国内鲜有学者对低耗水的第三产业进行水资源利用效率的研究。另一方面,水资源与其他要素共同作用于产出,因此通过多要素的研究能够全面评价水资源的利用效率。目前大量学者致力于研究国家级别水资源利用效率[8-12]。国内对水资源利用效率的研究并不充分,大多停留在省级级别,而忽视了对更详细区域进行针对性的研究。

江苏省是我国经济大省, 2011年人均可用水资源量仅为9 025 m3,是严重缺水省份。因此,研究江苏省水资源利用效率问题,有利于实现江苏省经济发展与水资源利用的绝对脱钩,促进水资源的可持续发展。由于自然条件、经济发展水平、产业结构、技术水平、管理方式等的差异,江苏省的水资源利用效率存在区域差异,本文基于2000—2010年江苏省13个市的统计数据,从水资源利用相对效率和水资源的全要素生产率两个方面描述了水资源的时空分布情况,研究了13个市在水资源利用效率方面的空间相关性,并分析了13个市水资源利用效率的区域特征,找出江苏省水资源利用效率差异的原因,为促进水资源的合理配置,实现经济的稳步增长提供参考。

1研究方法

1.1数据包络分析方法

1978年,运筹学家Charnes和Cooper提出数据包络分析,即DEA(Data Envelopment Analysis),是根据同类型的决策单元(DMU)的多项投入和多项产出,借助线性规划的内容,计算出各DMU相对效率的非参数研究方法[13-14]。本文重点研究的是投入要素,因此采用基于规模报酬不变 (CCR)的投入导向型DEA模型。

设有n个DMU,每个DMU有m项投入(输入),s项产出(输出),每个DMU的效率评价指数θ应满足:

(1)

式中:λ为权重;xj为第j个地区的投入集向量,xj=(x1j,x2j,…,xmj)T;yj为第j个地区的产出集向量。yj=(yj1,yj2,…,yjs)T;xmj表示第j个单元的第m项投入;yjs表示第j个单元的第s项产出。

由此算出每个决策单元的相对效率,比较各DMU的相对效率大小,从而探究其资源利用程度。若θ=1,表示该DMU为DEA有效性,即消耗最少、产出最大,对资源实现充分利用。

1.2Malmquist生产率指数

1952年Malmquist提出Malmquist指数法,结合Fisher的最优化处理,得出综合生产率指数,即为t期和t+1期Malmquist指数的几何平均数[15],其体现的是生产率指数的变化情况。Malmquist指数由技术变动指数和技术效率指数共同构成。

基于DEA的Malmquist指数法如下

(2)

可作如下变换:

techch×pech×sech

式中:

C为规模报酬不变;v表示规模报酬可变;D为距离函数;Dct(xt,yt)表示第t期规模报酬不变时的距离函数;Dvt(xt,yt)表示第t期规模报酬可变时的距离函数;techch为技术变动指数;pech为纯技术效率变化;sech为规模效率变化,其中技术效率指数effch为pech与sech的乘积,三者共同影响Malmquist指数。若M>1,则表示从t期到t+1期生产率水平提高,techch>1则表示技术进步,pech>1表示技术和管理水平改善,sech>1表示规模效益增加。

1.3全域空间自相关分析

空间自相关是指不同空间位置上的要素在同一变量上的相关程度,反应研究对象空间集聚的整体和局部结构特征,通常使用Moran指数[16]来衡量,可以用公式表示为

(3)

本文采用GEODA计算Moran指数来衡量空间自相关性,生成LISA聚类图可直观反映相邻区域的空间聚集性。

1.4指标选取与数据来源

本文采取江苏省13个市2000—2010年的数据作为样本,在进行水资源利用相对效率和水资源全要素生产率时,由于DEA模型的客观要求和数据的可获得性,结合孙才志等[17]水资源利用效率的评价指标,采用的产出数据为各市实际GDP,投入数据为供水量、资本存量和就业人数。

为使数据具有可比性,输出采用平减指数以2010年为基年计算得出的GDP,各市实际GDP数据来源于2000—2010《江苏省统计年鉴》。为了更直观地凸显实际水资源投入对GDP的影响,采用各市供水量为输入要素,供水量为地表水源供水量与地下水源供水量之和,供水量数据来源于《江苏省水资源公报》。资本存量基于永续盘存法计算得出,参考张军等[18]的研究,按2000年价格核算的2000年江苏省资本存量为15 642亿元。从业人数采用就业人数为输入要素,就业人数为上年末与本年末从业人员的算数平均数,从业人数数据来源于2000—2010《江苏省统计年鉴》。

2结果分析

2.1江苏省水资源利用效率的时间进程分析

以时间序列为基础,从水资源利用相对效率(TE)和水资源利用效率的全要素生产率及其分解两个方面,纵向研究2000—2010年江苏省水资源利用效率变化趋势的影响因素,横向分析江苏省13个市2000—2010年水资源利用效率的差异并探究这种差异产生的原因。

表1　2000—2010年江苏省水资源利用相对效率

2.1.1水资源利用相对效率分析

利用DEAP2.1,在公式(1)的条件下,计算出江苏省13个市2000—2010年的水资源利用相对效率。

a. 水资源利用相对效率纵向分析。表1反映了2000—2010年江苏省13个市的水资源利用相对效率。从纵向时间进程上分析,平均水资源利用相对效率成倒U型发展趋势。自2000年0.787开始上升,到2005年上升到最高0.859,2006年开始出现了转折点,并逐年下降。2006年江苏响应“十一五”规划实现经济快速增长,却遭遇干旱,且我国经济增长与资源消耗存在相对脱钩的关系,经济发展对水资源压力巨大,造成2007年太湖蓝藻污染事件,从而降低了水资源利用相对效率。另一方面,2008—2010年全球性金融危机的爆发,资本要素市场发生动荡,国家为了稳定经济,增加基础设施投资,造成资源配置的暂时扭曲,导致水资源利用相对效率大幅下降。

b. 水资源利用相对效率横向分析。结合图1,横向考察江苏省13个市水资源利用相对效率, 2000—2010年苏州、无锡、扬州平均水资源利用相对效率均在0.95以上,且苏州和无锡大多数年份均为DEA有效,即水资源配置最优。常州、泰州、盐城平均水资源利用相对效率介于0.8～0.95之间,相对较高,南京、镇江、徐州、宿迁平均水资源利用相对效率在0.7～0.8之间,相对较低。南通、宿迁、连云港水资源利用平均效率在0.5～0.7之间,属于江苏省水资源利用相对效率最低的城市。这说明江苏省内区域间水资源利用相对效率区域差异明显,仍有较大的提升空间。

图1　2000—2010年江苏省水资源利用相对效率分布区域差异

从区域经济角度进行分析,苏南地区,无锡、苏州两大经济发达城市水资源利用相对效率自2002年以来均为DEA有效,即水资源配置达到最优状态;而南京水资源效率相对较低,可能是由于南京水资源投入替代了资本、劳动等要素,致使水资源利用相对效率降低;常州、镇江仍处在经济增长阶段,基础设施建设投入较大,对水资源的配置不合理,导致水资源利用相对效率低;苏中地区,泰州、扬州水资源利用相对效率一直维持在0.95左右,与水资源充足,且经济发展稳定,对水资源依赖性小等有关。南通经济发展以重工业为主,对水环境造成压力,导致水资源利用相对效率低下;苏北地区,经济相对落后,且盐城、宿迁、连云港、淮安经济发展中农业占较大比重,农业水资源利用属于低效率、粗放型结构,而徐州以煤矿等重工业为主,水资源污染严重,这是导致水资源利用相对效率的低下的重要原因。

2.1.2水资源利用全要素生产率分析

基于Malmquist生产率指数将全要素生产率进行分解,计算江苏省2000—2010年13个市技术变动指数、技术效率指数和全要素生产率,见表2。

表2　2000—2010年江苏省水资源利用全要素生产率及其分解

a. 全要素生产率指数及其分解的纵向分析。从全要素生产率指数(TFP)变化来看,2000—2010年平均TFP是小于1的,这说明这11年水资源的整体利用效率是衰退的。其中2002—2005年均出现了增长,由于“十五”期间,国家扩大内需,同时2002年颁布与实施了《中华人民共和国水法》,江苏省作为经济大省和用水大省,积极响应国家号召,引进技术和人才,经济增长的同时注重水资源的节约和可循环利用,从而这五年水资源利用效率呈现上升趋势。2006—2010年呈现波动式上升趋势,主要是因为金融危机的影响。

从技术效率变动指数来看,2000—2010年的水资源利用平均技术效率变动指数为1.001,说明这11年技术效率变动呈增长趋势,而纯技术效率为0.999,呈衰退趋势,规模效率为1.002,呈现上升趋势,因此规模效率是技术效率变动指数上升的主要原因,说明江苏省应提高水资源与其他投入要素的匹配程度,调整产业结构,进口高耗水产品,以提高水资源利用技术效率。

从技术变动指数来看,2000—2010年的水资源利用平均技术变动指数为0.994,这也成为TFP衰退的主要原因,因此江苏省应加大节水技术和人才等的引进和培养,以推动技术进步,从而提高水资源利用效率。

b. 全要素生产率指数及其分解的横向分析。表3表示2001、2005、2010江苏省各市的TFP,从表中可以看出,只有淮安出现持续性下降,2001年淮安发展相对落后,水资源丰富,对水资源的开发利用不大,出现TFP最高,从“十五”规划以来以水资源的高投入为前提大力发展经济,资源配置不合理导致其水资源利用效率持续下降;南京和无锡的TFP出现持续上升,表明这两市在经济发展的同时,有能力进行技术创新,生产设备创新,使水资源利用效率不断增长;苏州、镇江、常州、南通出现波动上升趋势,其中苏州一直处于较平稳上升态势,这与其区域经济发展、交通便利、地理环境优越、已形成规模效应有关;而徐州、连云港、盐城、扬州、泰州、宿迁波动下降,是由于农业用水方式得不到改善,水资源浪费较为严重。

表3　2001年、2005年、2010年江苏省各市水资源利用全要素生产率

表4是2010年各市的水资源利用全要素生产率及其分解,13个市平均TFP仅为0.970,除无锡、南京和苏州外,均呈衰退趋势,即大多数城市2010年水资源利用效率低于2009年。究其原因,无锡、南京、苏州技术效率指数和技术变动指数均大于1,表明这3个城市资源配置较为合理,产业结构优化,形成了规模效益,对水资源经营和管理水平逐渐成熟,有效地提高了纯技术效率,节水技术、水资源治理和人才的引进卓有成效,共同实现了水资源利用效率的上升。

2.2水资源利用的空间相关分析

以相对效率为横坐标,全要素生产率为纵坐标,描绘水资源利用相对效率和全要素生产率的二元空间自相关Moran散点图,经统计检验Moran’sI=0.315,z=2.559 5,p<0.05,具有统计学意义,即研究区域的空间自相关性显著,且Moran指数为正,说明江苏省各市水资源利用相对效率和全要素生产率表现为正的空间自相关。

表4　2010年江苏省各市水资源利用全要素

如图2所示,13个观测区域分别位于四个象限,第一象限是苏州、扬州、常州、无锡、泰州,代表了高高集聚(H-H)的正自相关关系;第二象限是镇江,代表低高集聚(L-H)的负自相关关系,是非典型的局部区域;第三象限是南通、宿迁、徐州、淮安、连云港,代表低低集聚(L-L)的正自相关关系;第四象限是南京、盐城,代表高低集聚(H-L)的负自相关关系,是非典型的局部区域。由于资源配置方式、技术和管理水平以及人才引进等诸多因素的影响,江苏省13个市表现出明显的区域差异,而空间上相互集聚的区域基本都是经济实力相当的区域。

图2　2010年水资源利用相对效率与全要素生产率的二元空间自相关Moran指数散点图

图3　2010年水资源利用相对效率与全要素生产率的LISA聚类图

水资源利用相对效率与全要素生产率的分布特征可以更形象地从图3看出,水资源利用相对效率和全要素生产率都较低的区域有徐州、连云港、宿迁、淮安,这4个市对应的技术效率指数和技术变动指数都较低,说明二者均是水资源利用相对效率和全要素生产率的影响因素,技术效率指数较低,说明其城镇化水平低,管理水平低,水资源利用方式多为粗放型,技术变动指数低,说明其节水技术低下,人才引进不够。

3结语

2000—2010年,水资源利用相对效率受到金融危机和水环境破坏的影响,呈现倒“U”形发展趋势。全要素生产率指数受技术落后、规模效应和硬件条件的限制,对技术变化指数和技术效率指数的依赖均明显。因此江苏省在经济高速发展的前提下,应优化经济增长方式,适当调整产业结构,加大人才引进,注重节水措施的开发,实现水资源的合理配置,提高水资源利用效率,促进水资源可持续发展。

从空间整体来看,江苏省水资源利用效率存在明显的区域差异,经济发达地区的水资源利用效率相对较高,经济欠发达地区的水资源利用效率相对较低。因此应根据各市的具体情况,因水制宜,发挥水资源利用效率相对较高地区的区域优势,加强区域间合作,靠技术进步推动水资源利用效率的增加同时,调整产业结构,积极发展低耗水的第三产业。对于高耗水的农业、工业产业,应注重节水技术的使用,科学利用水资源,加强水资源政府监管,重视水资源的循环利用,促进水资源管理流程再造,从而提高水资源利用效率,促进水资源可持续发展。

参考文献：

[1] BOUMAN B.A conceptual framework for the improvement of crop water productivity at different spatial scales[J].Agricultural Systems,2007,93(1-3):43-60.

[2] FRANCISCO J A,INES H,LAURA R.A modified DEA model to estimate the importance of objectives with an application to agricultural with an application to agricultural economics[J].OMEGA-INTERNATIONAL Journal of Management Science,2010,38(5):371-382.

[3] 王学渊,赵连阁.中国农业用水效率及其影响因素[J].农业经济问题,2008(3):10-18.

[4] 谢高地,齐文虎,齐予舒.主要农业资源利用效率研究[J].资源科学,1989,20(5):7-11.

[5] 邵帅.基于水足迹模型的水资源补偿策略研究[J].科学进步与对策,2013,30(14):116-119.

[6] 李世祥,成金华,吴巧生.中国水资源利用效率区域差异分析[J].中国人口·资源与环境,2008,18(3):215-220.

[7] SAAL D S,DAVID S,PARKER D,et al.Determining the contribution of technical,efficiency change and scale change to productivity growth in the privatized English and Welsh water and sewerage industry:1985—2000[J].Journal of Productivity Analysis,2007,28(1-2):127-139.

[8] PRAKASHAN C V,STIJN S,GUIDO V H.Estimating the impact of water pricing on water use efficiency in semi-arid cropping system:an application of probabilistically constrained nonparametric efficiency analysis[J].Water Resources Management,2013,27(1):55-73.

[9] WANG H,LALL S.Valuing water for Chinese industries:a marginal productivity analysis[J].Applied Economics,2002,34(6):759-765.

[10] 钱文婧,贺灿飞.中国水资源利用效率区域差异及影响因素研究[J].中国人口·资源与环境,2011,21(2):54-60.

[11] 廖虎昌,董毅明.基于DEA和Malmquist指数的西部12省水资源利用效率研究[J].资源科学,2011, 33(2):273-279.

[12] 马海良,徐佳,王普查.中国城镇化进程中的水资源利用研究[J].资源科学,2014,36(2):0334-0341.

[13] COOK W D,SEIFORD L M.Data envelopment analysis(DEA):thirty years on[J].European Journal of Operational Research,2009,192(1):1-17.

[14] 魏权龄.数据包络分析[M].北京:科学出版社, 2004:1-25.

[15] ZHOU P,ANG B W,HAN J Y.Total factor carbon emission performance:a Malmquist index analysis[J].Energy Economics,2009,32(1):194-201.

[16] 袁冬梅,魏后凯,于斌.中国地区经济差距与产业布局的空间关联性:基于Moran指数的解释[J].中国软科学,2012(12):90-102.

[17] 孙才志,谢巍,姜楠,等.我国水资源利用相对效率的时空分异与影响因素[J].经济地理,2010,30(11):1878-1884.

[18] 张军,吴桂英,张吉鹏.中国省际物质资本存量估算:1952—2000[J].经济研究,2004(10):35-44.

基金项目：人文社科重点发展领域科研专项(2015B09914)

作者简介：岳金桂(1965—),男,湖南邵阳人,副教授,博士,主要从事技术和水利经济研究。E-mail: jgyu@hhu.edu.cn 通信作者：游海霞(1990—),女,江苏泰州人,硕士研究生,主要从事技术经济及管理研究。E-mail:jstzjyhai@163.com