资源、环境约束下区域最优产业结构的测度与应用——基于陕西省最优产业结构的实证研究

张维群，张 会

(西安财经学院 统计学院，陜西 西安710100)

一、引 言

Lester R.Brown(1981)在《建设一个可持续发展的社会》中提出以控制人口增长、保护资源基础和开发再生能源来实现可持续发展，可持续发展是以经济增长、资源可持续利用和自然环境有效保护作为核心目标，经济增长和资源有效利用、环境保护必须保持协调。但是，许多地区在经济、社会发展中出现了片面追求经济增长、对资源过度利用和环境严重破坏的现象，给区域经济社会的可持续发展带来严重的制约，实现经济高速增长与资源持续利用、环境有效保护是区域经济社会发展中面临的首要问题。通过产业结构优化是实现区域经济高速增长的主要途径，因此，在区域资源有效利用、环境有效保护的情形下，如何优化产业结构，以实现经济高速增长，成为学术界关注的热点问题。产业结构的优化，首先需要解决资源环境约束下最优产业结构的统计测量问题，因此，本文拟研究在资源环境约束条件下，使得区域经济增长达到最大化时最优产业结构的测量问题，为区域产业结构的优化提供定量参考标准和依据。

最早研究产业结构理论的文献见于罗斯托、筱元三代平等人的研究成果。罗斯托认为，在经济成长从底层到高层演进的过程中，主导产业群也依次发生着相应更替，从而促进产业结构的调整，正确选择和扶持主导产业，就是产业结构优化[1]；筱元三代平(1957)为规划日本的产业结构提出 “需求收入弹性基准”和“生产率上升基准”两个基准，并在罗斯托[2]的理论基础上，认为需求弹性大的产业能够迅速地提高利润率，吸引各种要素向该行业转移，促进该行业快速发展，并逐渐成为区域的支柱产业[2]。这些最优产业结构研究文献主要从经济增长和需求弹性的角度出发，研究产业优化的理论问题,尽管罗斯托、筱元三代平对于产业结构最优评价的标准不同，其最优产业结构的研究均是以经济增长为目标的产业结构理论研究。但是，随着区域可持续发展理论提出，将资源环境作为内生因素纳入经济增长中已成为经济增长理论研究的重点，在资源环境因素的约束下，通过产业结构的优化推动区域经济增长，成为理论研究的主要思路。薛俊波、谢书玲、崔云等根据Romer的假说，研究了经济增长中资源环境要素消耗导致的经济增长的“尾效”，计算了中国土地资源的增长“尾效”[3-6]。他们认为中国资源“尾效”使得经济高速增长率并不会持续，因此，要改变中国经济发展的“尾效”效应，就应当考虑产业结构的优化，以适应资源环境约束对经济增长的影响。Scholz和Georg、Schou与Grmiaud和Rouge等将资源环境等因素纳入内生增长模型，经数理推理得到在技术进步机制有效的情形下，人均产出具有最优增长率[7-9]。因此，在资源环境约束下，把产业结构的优化问题纳入资源环境约束下进行研究具有现实的意义，研究最优产业结构标准，为产业优化提供定量依据,以解决经济发展的“尾效”效应。国内一些学者针对资源环境约束下的最优产业结构问题进行了研究。张立厚等认为，产业结构优化是指在国民经济整体效益最优化的目标下，根据资源环境条件、经济发展、科学技术、人口以及国际国内经济关系等因素，实现生产要素的合理配置，使各产业协调发展，以适应社会不断增长的需求和可持续发展战略的要求[10]；崔凤花构建环境、资源约束下产业结构调整优化模型，将资源、环境和产业结构综合来考虑，建立模型进行分析[11]。这些文献仅研究资源环境约束下的产业最优化理论问题，以经济增长与经济产业结构协调发展为目标进行定量研究，没有从资源环境约束情况下给出最优产业结构的定量标准。肖兴志等对最优产业结构的测度研究是基于生产者利润最大化和投资者的跨期效用最大化，设计出中国经济最优产业结构的测度工具[12]。但是，该文献仅从生产和消费角度研究最优化产业结构的测度问题，并没有考虑资源的可持续利用和环境得到有效控制之下经济的可持续发展问题。

在引入资源消耗、环境影响的前提下，本文认为最优产业结构是符合资源适度消耗与环境再生的情形下，区域经济增长达到最大化时的产业结构标准。本文通过将资源、环境因素引入道格拉斯生产函数和库兹涅茨曲线(KEC)，得到资源、环境约束下区域经济增长率最大时的产业结构，并以此设计出资源、环境约束下区域最优产业结构标准的测度工具。

二、最优产业结构的理论前提与假定条件

(一)最优产业结构的理论前提

产业结构的基本内涵是指在社会再生产过程中，一个国家或地区资源在产业间的配置状态，产业发展水平即各产业所占比重，以及产业间的技术经济联系即产业间相互依存相互作用的方式。因此，产业结构研究的核心包括资源的产业配置、产业水平、技术水平及其关系等。最优产业结构是一个相对的概念，任何所谓的最优产业结构都是同某一组优化目标相对应的产业结构，在最优产业结构的理论研究中，研究者的目标不同，其研究最优产业考虑的要素也不尽相同[12]。肖兴志等对于最优产业结构的基本内涵分为以下五个方面：生产要素进行了充分有效的配置；各个产业对生产要素的需求和使用量都达到了利润最大化目标；各产业的产量都实现自身利润的最大化；代表性行为人按照跨期(两期)效用最大化原则来安排每一种产品的消费和投资；各产业的产出在被消费和用于再生产之后没有剩余。

归纳上述文献，我们认为最优产业结构的内涵包括：经济高水平增长；各产业对环境的影响在环境的可承受范围之内，符合可持续发展的要求；资源作为生产要素参与生产，并且资源的投入量是在资源可持续利用范围内；生产要素在各个产业的生产过程中都得到了帕累托有效配置；生产要素的使用效率达到利润最大化的要求；各产业的全部产品用于消费和用于再生产等。因此,基于对现有文献研究的认识，本文从资本、劳动力要素在产业中的最优配置出发，把环境污染控制、资源可持续利用作为制约因素，研究最优产业结构的测量问题。

(二)最优产业结构测度设计的假设条件

王冰研究认为，中国商品市场符合完全竞争市场的若干条件[13]。为了使最优产业结构测量问题研究具有可行性，本研究的假定前提是：基于理性人假说和储蓄投资恒等式条件；中国商品市场是完全竞争市场；把区域产业优化限定在封闭市场的条件下进行讨论，有利于保证区域经济社会与资源的良性发展。所以，本文设计的研究假设为：

假设1：厂商与消费者满足“理性人”假设；

假设2：资本市场中储蓄全部用于投资；

假设3：商品市场是完全竞争的封闭市场。

本文从资源、环境与经济三个系统之间相互依赖、相互影响的内在关系出发，构建使得经济可持续增长、生态可持续发展、资源可持续利用的三个系统协调发展的理论模型，即为资源、环境约束下区域最优产业结构就是资源、环境约束下区域经济增长率最大时的产业结构，并据此设计出资源、环境约束下最优产业结构的测度工具。其目标函数设计为：

(i=1，2，…，9；t∈T)

(1)

三、资源、环境约束下的区域最优产业结构

(一)资源约束下区域最优名义经济增长率的确定

陆建明把资源中间品(R)引入道格拉斯生产函数，认为资源中间品是资源中间品生产部门资本和自然资源存量的函数[14]。根据一般均衡分析理论，当资本在最终产品生产部门和资源中间品生产部门的分配达到均衡时，总产量可以变换为资本、自然资源和劳动三个因素的函数：

(2)

(3)

同理,有资本要素和劳动力要素的关系式为：

(δ3/δ1)×(Kt,i/Lt,i)=PL/PK

(4)

(1-NIt,i)PQ=(PK/MPK)×(2+δt,i)/3

(5)

(6)

(7)

式(7)说明在利润最大化的原则下，第i产业生产总值(Qt,iPQ)是资本投入价值(Kt,iPK)的函数，与购买投资比重δt,i、勒纳指数(NIt,i)参数成正向关系，与参数资本产出弹性δ1成反向关系。

依据厂商理性人假说，为实现成本约束下的产出最大化，厂商必然选择最优的生产要素组合，使得要素的边际技术替代率等于要素的价格之比，因为要素的边际技术替代率等于要素的边际产量之比，即有MPL/MPK=PL/PK。如果假定上期生产总值扣除消费后全部用于投资，则第i产业资本投入价值为：

(8)

令第i产业t-1期储蓄率是St-1,i，依据式(7)、式(8)有：

(9)

若第t期第i产业的资本增长率为γt,i，有关系式γt,i=δt,iKt,i/Kt-1,i=δt,i(1+γt,i)，则有δt,i=γt,i/(1+γt，i)，式(9)可进一步变换为：

gt,i=

(10)

上式说明，在资源约束下，第t期第i产业产值名义最优增长率不仅与前期储蓄率(St-1,i)有正比例关系，而且与当期资本增长率(γt,i)、产业的勒纳指数(NIt,i)和要素产出弹性有关。令：

则式(10)可以简化为：

gt,i=ηt,iSt-1,i-1

(11)

自然，可以通过式(11)确定在资源约束下的第i产业最优名义经济增长率。

(二)资源、环境约束下区域产业结构的确定模型

经济的发展与环境改善有着密切的关系，经济发展有利于促进环境改善，环境质量的恶化又会影响经济的发展。目前，学术界对环境污染和经济发展之间的关系常采用环境库兹涅茨曲线(KEC)，KEC模型是由美国环境学家Grossman、Krueger(1992)和Shafik、Bandyopadhyay(1992)根据已往历史经验数据提出的理论模型，依据数据表明国家的环境污染水平会随着经济发展和国民收入的增加而上升，但是当经济发展到一定程度的时候，环境污染水平又会随着国民收入的上升而下降，则环境污染水平与经济增长之间呈现“倒U型”，学界称其为环境库兹涅茨曲线(KEC)[15-16]。依据文献研究的环境污染与经济增长之间的关系，国内的学者吴开亚、谢贤政等对区域经济增长率与“三废”污染率的关系进行了研究[17-18]。在环境约束下，区域最优产业结构的环境库兹涅茨曲线的模型为：

(12)

其中，t时期的废气排放量、废水排放量和固体废弃物排放量分别为APt、WPt和SPt，K1、K2、K3分别为在环境可承受的最大范围内的空气污染排放量、水污染排放量、固体废弃物污染排放量。

若gt,i为引入自然资源基础上区域第t期i产业最优产值的增长率，ωt,i是资源、环境约束下，使得区域生产总值增长率达到最大时的第t期第i产业的产业结构，有：Yt=(gt,iYt-1,i)/ωt,i(i=1,2,…,9)。则式(12)可以表示为环境污染排放量、资源约束下第i产业名义最优经济增长率和其在资源、环境约束下区域最优产业结构以及前期国民收入的函数，即：

(13)

通过式(11)得到资源约束下地区最优名义经济增长率gt,i，环境最大可承受要求下的污染物排放量标准和第t-1期i产业的产值模型见式(14)：

这样，利用式(14)就能得到区域最大产业结构的测度值。

四、资源环境约束下陕西省最优产业结构测度的应用研究

陕西省矿产资源丰富且相对集中，资源开发与加工产业比例较大，环境污染问题相对突出，在资源、环境约束下产业结构最优构成的测度问题成为陕西省经济发展的主要问题之一。本文仿照宗振利等的成果[19]，研究陕西省的具体情况。各产业的资本存量代表相应产业的资本投入数量，以平均从业人数代表各产业的劳动力投入数量，以资源可持续利用要求的自然资源开采量代表各产业的自然资源投入数量，产业增加值代表产业的名义产出。相关的数据来自于国家统计局数据库、陕西统计局数据库、《陕西省统计年鉴》和《中国统计年鉴》。

(一)资源约束下，陕西省各产业最优名义增长率(gt,i)的估计

由于资源、环境约束下区域最优名义经济增长率gt,i=ηSt,i-1。式中：

要估计出各产业最优增长率(gt,i)，必须估计出相应的参数δ1、δ2、δ3、NIt,i、γt,i，下面对陕西省九大产业的相关参数进行估计。

采用Eviews软件，通过对式(2)陕西省九大产业资本产出弹性δ1的估计值，对九大产业的资本增长率进行估计，结果见表1。

表1 陕西省九大产业的要素弹性估计值、资本增长率

利用产业消费价格面板模型lnCt,i=β0+β1lnPt,i+β2lnYt,i+εt,i，通过LLC、Breintung、IPS、ADF-Fisher和PP-Fisher方法检验面板数据的稳定性，检验结果表明：消费和收入是一阶单整的数据，价格一阶差分之后是平稳的，因此，三个变量均表示为一阶单整的数据，说明九大产业的实际消费量、价格和收入数据进行面板数据的回归均不存在伪回归问题。对陕西省九大产业需求价格弹性和勒纳指数(NIt,i)进行估计，可得陕西省2010—2014年各产业的勒纳指数(见表2)。

表2 陕西省九大产业的勒纳指数(NIt,i)估计值

依据以上相关参数的估计结果，得到陕西省2010-2014年九大产业在资源约束下的最优名义增长率估计(见表3)。

表3 陕西省2010-2014年资源约束下最优名义经济增长率(gt,i) 单位：%

(二)资源环境约束下陕西省九大产业最优结构的估计

吴开亚等人对环境与经济发展的关系研究中得出环境污染物排放量和经济发展之间存在一定的关系[17]，有环境污染和产出量的回归方程为：

其中，APt、WPt、SPt、Yt分别表示空气污染量、水污染量、固体废弃物污染量、地区生产总值。依据陕西省设计的生态安全评价标准，得到陕西省生态安全标准具体数据范围(见表4)。

表4 生态安全评价标准

注：根据2014年陕西省统计年鉴中主要污染物排放总量控制计划的综合结果得到。

依据表4，确定陕西省生态安全评价标准为：K1=308.7，K2=2 572.5，K3=10.29。依据陕西省1990-2014年环境污染数据对陕西省环境污染与经济增长之间的关系进行研究，有陕西省环境污染和产出的回归估计结果(见表5)。

表5 参数的估计值

利用表3、表5的结果，通过式(13)有陕西省2010-2014年环境约束下产业结构的最大值，见表6。

表6 2010-2014年环境约束下陕西省产业结构最大值 单位：%

本文把资源约束下最优名义增长率代入公式(14)，得到资源环境约束下产业结构值范围。若这个产业结构值范围在环境约束下产业结构最大值内，则利用公式(14)得出的资源环境约束下产业结构值范围作为资源环境约束下的最优产业结构值范围；若这个产业结构值范围不在环境约束下产业结构最大值内，则在环境约束下产业结构最大值范围内寻找最邻近公式(14)即目标函数的产业结构值，作为资源、环境约束下区域最优产业结构值。

由于公式(14)所测度出的陕西省最优的产业结构值均不在环境约束下陕西省的产业结构最大值范围当中，这种结果表明,陕西省在原来的发展模式下,对环境的破坏比对资源的浪费更严重,因此需要在环境约束下产业结构最大值范围内寻找最优的产业结构。因此，可将环境约束下产业结构最大值作为资源、环境约束下陕西省产业结构的最优值，表6结果可作为2010-2014年资源环境约束下陕西省最优产业结构。表7反映的是2010-2014年陕西省最优产业结构与其实际产业结构的比较。

表7测算结果显示，陕西省各产业不同时期实际产业结构和最优产业结构之间存在不同程度的差距，农林牧渔业、建筑业、交通运输仓储邮政业、住宿和餐饮业的实际产业结构一直低于最优产业结构；工业、批发零售业、金融业、房地产业的实际产业结构一直高于最优产业结构；工业2010年以来的实际产业结构一直居高的原因是借助了资源的优势，不论从政府还是居民的角度，在资源之上发展工业都是最优之选,但是,这种发展是不可持续的,不仅危害资源的可持续利用,更严重污染了环境；而金融业的发展，笔者认为不仅仅是环境的原因，也有政策导向的原因。然而，在监管体系尚不特别健全的情况下，金融行业过快过热的发展是金融危机产生的一大因素；笔者认为房地产业的发展跟金融行业的畸形发展有关，金融投资渠道的单一，导致炒房变成投资回报相当可观的渠道，这样的发展极有可能造成房地产泡沫。因此，陕西省应该加强多元化产业结构的调整，第二产业仍然是产业结构中的重要部分，但是必须是可持续的发展，第三产业不能仅仅发展金融业，还应该发展交通、餐饮、旅游等行业，实现多元化多层次产业结构的发展。

表7 2010-2014年资源环境约束下陕西省最优产业结构与实际产业结构对比 单位：%

注：括号内数值为陕西省的实际产业结构值。所有数据均采用四舍五入法。

五、结 论

本文构造了资源约束下区域最优名义经济增长率的测度工具，基于环境库兹涅茨曲线(KEC)的关联函数构造了区域最大产业结构值的测定方法，设计了资源、环境约束下区域经济增长最大化时的最优产业结构值的测度方法。利用构建的资源、环境约束下的区域最优产业结构的测度工具，对陕西省资源、环境约束下的最优产业结构进行测度，结果显示该方法具有可操作性。

总结本文的研究，“理性人”假设及充分信息的假定与现实有一定的差距；完全竞争的封闭市场假定与现实市场情况有着差异；资本市场的储蓄全部用于投资的假设与实际情况不太相符,这些问题应在今后的研究中改进和优化。

[1] 罗斯托．经济成长的过程[M]．北京：商务印书馆，1962.

[2] 李鸣，平瑛．产业结构优化理论综述及新进展[J]．黑龙江农业科学，2010(3).

[3] David Romer.Advanced Macroeconomics[M].2nd ed.New York：The McGraw-Hill Company，2001.

[4] 薛俊波，王铮，朱建武，等.中国经济增长的“尾效”分析[J].财经研究，2004，30(9).

[5] 谢书玲，王铮，薛俊波.中国经济发展中水土资源的“增长尾效”[J].管理世界，2005(7).

[6] 崔云．中国经济增长中土地资源的“尾效”分析[J].经济理论与经济管理，2007(11).

[7] Scholz C M，Georg Z.Exhaustible Resources，Monopolistic Competition，and Endogenous Growth [J].Environmental and Resource Economics，1999，13(2).

[8] Schou P.Polluting Non-renewable Resources and Growth [J].Environmental and Resource Economics，2000，16(2).

[9] Grimaud A，Rouge L.Non-renewable Resources and Growth with Vertical Innovations：Optimum，Equilibrium and Economic Policies [J].Journal of Environmental Economics and Management，2003，45(4).

[10] 张立厚，陈鸣中，张玲．石龙镇产业结构优化的系统仿真分析[J].工业工程，2000(3).

[11] 崔凤花．环境、资源约束下产业结构调整优化模型分析[D].兰州：兰州大学，2009.

[12] 肖兴志，彭宜钟，李少林．中国最优产业结构理论模型与定量测算[J].经济学(季刊)，2012，12(1).

[13] 王冰．完全竞争市场及对其评论[J]．武汉市经济管理干部学院学报，2002，14(2).

[14] 陆建明．基于资源中间品贸易的经济增长模型构建及其应用[D].天津：南开大学，2009.

[15] Grossman G，Krueger A.Environmental Impacts of a North American Free Trade Agreement[M].Princeton：Woodrow Wilson School，NT，1992.

[16] Shafik N，Bandyopadhyay S.Economic Growth and Environmental Quality[C].Background Paper for World Development Report 1992∥Time Series and Cross- country Evidence.World Bank，Washington，1992.

[17] 吴开亚，陈晓剑．安徽省经济增长与环境污染水平的关系研究[J].重庆环境科学， 2003，25(6).

[18] 谢贤政，万静，高毫洲．经济增长与工业环境污染之间关系计量分析[J].安徽大学学报：哲学社会科学版，2003，27(5).

[19] 宗振利，廖直东．中国省级三次产业资本存量再估算:1978-2011[J].贵州财经大学学报，2014(3).