长江经济带水足迹与经济高质量发展的脱钩效应

王保乾，严 蕾

(河海大学商学院，江苏 南京 211100)

长江经济带覆盖沿江11个省市，横跨我国东中西三大区域，人口和地区生产总值均超过全国的40%。长江经济带水资源丰富，水资源总量占比44.2%；但同时水资源消耗巨大，综合用水量约占全国的近45%。2020年11月，习近平总书记在南京召开的全面推动长江经济带发展座谈会上指出：“要使长江经济带成为我国生态优先绿色发展的主战场，成为引领经济高质量发展的主力军。在严格保护生态环境的前提下，全面提高资源利用效率。”

水资源是维持长江经济带持续健康发展的重要基础资源。但是随着经济高速增长，长江经济带出现了用水结构不合理、水资源消耗持续增加等问题。水足迹作为衡量水资源消耗的有效手段，创新地从水资源消费的角度出发，结合实体和虚拟水资源，通过生产、生活、服务、贸易所需来计算水资源的使用情况。研究水足迹与经济高质量发展之间的关系，对于实现长江经济带水资源合理利用与保护具有重要的意义，同时有助于解决全国范围内出现的各种水资源问题。

1 研究综述

水足迹的提出主要是基于“生态足迹”[1]和“虚拟水”理论[2]，最初是应用于研究生产农产品所需的水资源问题[3]。由于过去对于水资源使用情况的衡量通常只关注用水量，而自从水足迹被Hoekstra等[4]提出之后，这种从实体水资源与虚拟水资源的新视角衡量水资源消耗的方法引起了学者们的广泛关注。我国学者自2000年后接触到水足迹并对其进行研究，潘忠文等[5]、李宁等[6]均采用水足迹法来计算某国家或区域的水资源消耗。此外，基于水足迹的核算还引申出人均水足迹、水足迹强度以及水资源自用率等一系列评价指标[7]。水足迹强度是衡量水资源利用效率的重要指标。张玲玲等通过测度2002—2014年中国31个省(区、市)的水足迹强度，对其时空格局演变情况进行分析，同时探究水足迹强度的驱动因素[8]。

有关水足迹与经济发展关系的研究可以从多个角度进行，比如耦合协调关系[9]、匹配演变关系[10]、Tapio脱钩关系等。脱钩主要是用来研究水资源消耗情况与经济增长的不同步关系，Tapio脱钩模型主要是将EKC环境库兹涅茨曲线的原理与脱钩模型相结合，以揭示两者关系变化的意义。国内外学者近年来比较多的将脱钩效应应用于经济、环境污染与资源利用等领域的研究。Tapio[11]研究了芬兰1970—2002年全国汽车等交通工具排放的CO2总量，进而讨论了其与工业经济增长之间的脱钩关系。国内较早研究水资源消耗和经济发展之间脱钩关系的是于法稳[12]从工业的视角，对2000—2006年山东省菏泽市9个区县的工业生产总值、工业用水量以及工业废水排放量之间的脱钩关系进行了实证分析。此后，越来越多的学者通过脱钩研究水资源消耗与经济发展之间的关系。李宁等[6]将研究范围缩小到长江中游城市群，通过水足迹评价水资源消耗及其与经济增长协调发展的脱钩关系，发现目前长江中游城市群用水结构不合理，水资源使用与经济增长处于相对脱钩的初级协调状态。孙付华等[13]构建水足迹-LMDI模型分析了2007—2017年江苏省水资源消耗情况及其与经济发展的脱钩效应，同时发现技术进步与产业结构是二者脱钩的主要驱动因素。

归纳上述研究发现，目前水足迹与经济发展脱钩效应的研究中，大多都是采用GDP作为衡量经济增长的指标，但GDP增长不能全面地衡量经济增长，因此研究有一定局限性。基于此，本文构建长江经济带经济高质量发展指标评价体系，用经济高质量发展指数衡量经济发展；同时，本文在探究脱钩效应的基础上进一步研究影响水足迹强度的驱动因素，运用Stata15.0软件的固定效应模型研究这些驱动因素对水足迹强度的影响大小及方向。

2 研究方法与数据来源

2.1 研究方法

2.1.1水足迹法

“水足迹”指一个国家或地区在一定时间内消费所有产品和服务所需要的水资源数量，其中不仅包含了经济发展过程中消耗的实体水资源，而且包括了产品和服务中隐藏的虚拟水资源，两者结合真实地反映了一个区域的水资源消耗情况。本文采用水足迹衡量长江经济带11个省市的水资源消耗情况，同时选取较为常见的自下而上核算法，从消费者的角度构建水资源账户进行计算，其公式如下：

W=WI+WE

(1)

WI=WAU+WIU+WDU+WEU-WVF

(2)

WE=WVI-WVRE

(3)

式中：WT为一个国家或地区水足迹总量；WI为内部水足迹，即生产该国或该地区所消费所有产品和服务所需的水资源总量；WE为外部水足迹，即由其他国家或地区生产并被本国或本地区消费的产品和服务所消耗的水资源总量；WAU为农业用水量，包括农作物和动物产品生产用水两部分；WIU为工业用水量；WDU为居民生活用水量；WEU为生态用水量；WVF为出口产品虚拟用水量；WVI为进口产品虚拟用水量；WVRE为进口产品和服务再出口的虚拟水量。

根据水足迹的计算结果，选取人均水足迹、水资源自用率以及水足迹强度等评价指标从不同角度分析长江经济带目前的水资源消耗情况。公式如下：

WPC=WT/P

(4)

WSS=WI/W

(5)

WFS=W/G

(6)

式中：WPC为人均水足迹；P为人口总数；WSS为水资源自用率；G为某地区生产总值，即GDP；WFS为水足迹强度，衡量的是单位GDP产出所需要水资源情况。

2.1.2经济高质量发展指标体系

经济高质量发展涉及经济多个层面，需要一个综合性指标来反映。本文借鉴从经济增长动能、经济增长结构与经济增长成果等维度构建的经济增长质量评价体系[14-15]以及《长江经济带高质量发展指数报告》中评价高质量发展水平的5个指标维度：经济绩效、经济结构、科技创新、绿色发展以及社会共享，同时遵循指标构建过程中的科学合理性、系统性、严谨性以及可比性等原则，最终确定从经济结构、增长动能和经济绩效等维度构建长江经济带经济高质量发展的二级指标，包括15个三级指标[16-17]，如图1所示(图中数据为指标权重)。

图1 经济高质量发展水平指标评价体系

经济绩效是经济高质量发展的核心要求，需要更全面、客观的评价指标进行衡量，主要包含经济实力、政府财力、市场情况以及企业经营情况等指标。收入水平是衡量一个地区经济实力最基本的尺度；财政是一个地区服务于经济发展的重要保证；企业是重要的经济主体，包括企业的利润率、销售率等指标，反映某地区企业发展绩效及当地市场经济是否健康发展。

目前长江经济带经济发展的落脚点依旧是在不平衡的经济结构上，因此“调整产业结构优化升级，转变发展方式”是促进经济更高水平发展的根本途径。本文采用产业结构、人口结构以及所有制结构衡量经济结构。产业结构的变动直接反映了经济结构的调整，人口结构反映了城镇化发展水平，所有制结构则从不同方面，如开放水平、服务业等反映了对于经济发展的支持度。

经济增长动能是经济保持高质量发展的条件，这包含着创新潜力、科研能力、教育投入等指标。企业科研人员、科研投入经费预示着创新潜力，同时财政投入以及教育也是经济未来高质量发展的驱动因素。

指标权重的赋值采用熵权法，因为其仅依赖于数据本身的离散性，较为客观。具体指标及权重的赋值见图1。各省市经济高质量发展水平计算公式如下：

(7)

2.1.3脱钩效应模型

脱钩理论最早应用于物理学，后来随着EKC曲线的盛行，越来越多的学者将其与脱钩结合并应用于经济发展与环境污染、资源消耗的关系研究[18]。本文运用脱钩理论探究水足迹与经济高质量发展之间的关系，其脱钩的实质就是：在保持经济社会各方面高质量发展的前提下，水足迹增速不断降低，最终实现零增长甚至负增长。本文采用Tapio弹性分析法，该法是在OECD脱钩模型的基础上优化而来，根据计算所得的弹性系数作为判断脱钩状态的依据。Tapio弹性分析法避免了因基期、末期选择数据的高敏感性而带来的计算误差，且所需数据量较小，更易于计算。计算公式如下：

(8)

式中：e为脱钩指数，表示第n-1年到第n年水足迹与经济高质量发展之间的变化关系；Wn、Hn分别为第n年水足迹情况和经济高质量发展水平；ΔW/ΔH为水足迹与经济高质量发展的变化速率，%。根据变量的变化方向及指数大小，可将脱钩状态分为3大类型8种状态，如表1所示。

表1 经济高质量发展水平与水足迹情况的脱钩类型划分

2.1.4STIRPAT模型

STIRPAT(stochastic impacts by regression on population, affluence, and technology)环境影响评估模型，是IPAT模型的扩展模型。经典的IPAT模型主要是通过人口、财产和技术等3个变量评估人类活动与环境资源压力之间的关系[19]。但是该模型无法分析各个驱动因素对环境资源消耗的非比例影响，因此被修正成可以进行假设检验的、具有随机性和可拓展性的STIRPAT模型[20]。STIRPAT模型可以运用回归的方法衡量人口、财富及技术对资源环境的影响；且在实际应用中自变量“T”可以进行分解进而增加变量，加强回归模型的实用性和结果的准确性。

2.2 数据来源

本文将长江经济带11个省市作为研究对象，统计汇总2009—2018年各项数据，数据主要来自2009—2018年中国统计年鉴、水资源公报、中国农业年鉴以及11个省市历年的统计年鉴。

在水足迹计算中，农业产品的水足迹包含了农作物和动物生产用水两部分，通过农产品产量乘以单位农产品虚拟含水量来计算。单位农产品虚拟水含量参考了王新华等[21]、李宁等[6]的研究成果，农作物产品及动物产品的虚拟水含量如表2所示。工业产品水足迹、生活水足迹以及生态水足迹均为实体需水量，数据来自各省市水资源公报中的实际用水量。进出口产品虚拟用水量由各省市进出口总额乘以各地区平均万元GDP用水量进行计算。此外，由于缺乏相应的统计数据，本文忽略进口产品再出口虚拟水量的计算。

表2 农作物产品和动物产品的单位产品虚拟水含量 单位：m3/kg

3 长江经济带水足迹与经济高质量发展脱钩效应的时空演化

3.1 水足迹构成与分析

由表3可知，10年来长江经济带整体水足迹波动不大，从2009年开始逐年上升，2016年达到最大值8 155.45亿m3，之后水足迹处于递减的趋势，但有所波动。

表3 2009—2018年长江经济带水足迹构成及评价指标

在水足迹构成方面，2009年农业水足迹占比85%，2015年达到最大值87.64%，此后逐年递减。我国是农业大国，长江经济带气候温暖湿润，水资源丰富，土壤肥沃，农业生产条件优越，拥有众多商品粮基地，农业水足迹占比较大。近两年来，随着生产条件的提高、施肥品种的改善，农业水足迹有了下降的趋势。

工业水足迹占比约12%，比例较低，中上游地区工业水资源消耗较少，表明长江中上游地区工业存在较大发展空间。进出口水足迹的变化趋势相近，均是2010年达到最高值后又下降，并在2017年和2018年有了小幅上升，但是两者占比较小。由表4可知，长江中上游地区进出口水足迹总和小于长江下游地区上海、江苏、浙江任何一个省市的进出口水足迹。因此，长江中上游地区各省市对外贸易发展不足。

表4 长江上中下游工业、进口与出口水足迹的比较 单位：亿m3

在水足迹评价指标中，人均水足迹总量由2009年的1 239.4 m3增加到2018年的1 356.7 m3，长江经济带人均水资源消耗量逐年递增；水资源自用率10年来处于波动状态，但一直维持在94%左右，这说明长江经济带水资源内部水足迹可以满足基本用水。水足迹强度逐年下降，年均减少率达到了9.19%。

整体来说，长江经济带水资源丰沛，能够满足农业、工业、生活、生态用水，其中农业水足迹占比最大；近几年随着政府政策以及各类节水措施的落实，各类水足迹有所减少；但长江中上游各省市水资源利用结构不合理，工业发展、对外贸易有所不足。

3.2 经济高质量发展指数分析

2009—2018年长江经济带11个省市经济高质量发展水平稳步上升。2018年，超过长江经济带整体均值的省市只有4个，分别为上海、浙江、江苏、重庆。长江经济带经济高质量发展指数年平均增长率为5.62%，增长率超过这一值的省份有8个，前4名的省份为贵州、安徽、江西和四川。

分地区来看，长江经济带经济高质量发展现状呈现下中上游依次递减的水平；按时间来看，2009—2018年长江经济带整体经济高质量发展水平的变化趋势是逐年稳步增长的。巧合的是，目前经济高质量发展水平较高的长江下游各省市年平均增长率5.01%，低于整体年平均增长率6.26%；而经济高质量发展指数较低的长江中、上游各省市年平均增长率7.82%和8.21%都非常高。因此，经济高质量发展水平较低的省市对经济高质量发展水平较高的省市存在“追赶效应”。

3.3 脱钩效应的时空演化分析

3.3.1时序脱钩分析

表5进行脱钩类型的时序分析，将2009—2018年按照我国经济发展的五年规划设计划分为3个阶段，分别为“十一五”时期的2009—2010年、“十二五”2011—2015年、“十三五”时期的2016—2018年。经过3个时间段的对比发现，虽然2009—2015年这两个时间段几乎都是弱脱钩，但是明显“十二五”阶段各省市的脱钩指数小于“十一五”阶段，说明水足迹增幅不断减少。2016—2018年，长江下游各省市区已由弱脱钩转化为强脱钩，表明经济高质量发展不断提升的同时水足迹逐年降低。根据《长江经济带发展规划纲要》的要求，目前长江经济带正大力推动产业结构优化升级。长江下游各省正努力引导产业由东向西梯度转移，以促进中上游沿江省份经济发展，进而提高脱钩程度。

表5 长江经济带脱钩类型的时序对比

综上，长江经济带11个省市的脱钩状态呈现明显的上升态势。“十一五”和“十二五”时期主要是弱脱钩，其中“十二五”时期的弱脱钩指数明显小于“十一五”时期；“十三五”中的2016—2018年，长江经济带中有6个省市由弱脱钩转化为强脱钩，而其他省市的弱脱钩指数较“十二五”时期又有所下降。总体来说，长江经济带在经济保持高质量发展的同时，水资源得到合理的利用和保护。

3.3.2空间脱钩分析

表6将长江经济带11个省市的脱钩类型进行了空间对比分析。具体来看，长江下游地区4省市经济高质量发展水平最高，脱钩程度也最高，2016—2018年均实现了强脱钩。从空间角度分析，上海在“十二五”阶段已经实现了强脱钩，不管是技术进步、产业升级，还是水资源节约、水污染防治等方面均优于其他省市。同时，这些优势也会辐射到苏南及浙北地区，带动长江下游其他省市实现强脱钩。长江中上游地区的湖北省、重庆省以及云南省已经实现了强脱钩，而其余省份的弱脱钩指数也较小，绝对值基本低于0.02，除了四川省和贵州省。四川省弱脱钩指数为0.189，与“十二五”时期的脱钩指数相比，降幅仅为28.4%，而同期其他省市脱钩指数的降幅为100%。两省份降幅不大的主要原因都是2010年后工业经济得到加速发展，各类资源消耗随之增多，其中就包括水资源，因此水足迹总量降速较慢，甚至贵州出现了脱钩指数下滑的现象。

表6 长江经济带“十一五”至“十三五”各省市脱钩类型

基于上述空间脱钩分析，长江经济带下游经济高质量发展水平较高，对于水资源合理利用的节水意识较强，目前下游4个省市已全部实现强脱钩；长江中上游地区各个省份脱钩状态整体稍逊于下游地区，基本处于弱脱钩状态。而且由于长江中上游的部分省市经济发展正处于起步上升阶段，因此水足迹消耗较高，脱钩状态不稳定，个别省出现脱钩下滑现象。

4 长江经济带水足迹强度的驱动因素分析

要实现水足迹与经济高质量发展的强脱钩，就必须在保证经济增长的同时，降低水足迹强度，即单位GDP产出所需的水资源消耗减少。因此为了实现长江经济带的强脱钩，有必要进一步研究水足迹强度的驱动因素。

4.1 变量设计及模型构建

本文运用STIRPAT模型研究水足迹强度的驱动因素。模型的因变量设置为水足迹强度，采用水足迹总量与GDP比值表示，水足迹强度越低，单位GDP产出所需的水资源就越低，水资源的消耗就越低。模型的自变量设置为人口集聚、财富、技术进步，人口集聚用人口密度表示，财富水平表示一个地区的经济发展情况，技术进步主要是衡量一个地区技术创新能力的提高。除此之外引入产业结构、外贸依存度及政府影响力等变量进行回归。借鉴何维达等[22]的指标选取，引入产业结构变量；由于长江经济带沿海沿江，地理位置优越，具有较高的外贸水平，因此引入外贸依存度；政府影响力则是为了检验政策倾斜是否会影响水足迹强度。具体的指标解释及数据选取见表7。为了便于回归，对STIRPAT模型进行对数化处理后：

表7 变量描述

lnWFSit=lnα+β1lnpit+β2(lnpit)2+γlnGPCit+

δlnTit+θlnSit+μlnGit+ωlnfit+lnεit

(9)

式中：i为长江经济带11个省市；t为年份；α为截距项；εit为随机误差项；β、γ、δ、θ、μ、ω、σ分别为对应的弹性系数矩阵；β1、β2分别为人口集聚的对数一次项和对数二次项的系数，若β1为正数，β2为负数，则可以说明人口集聚与水足迹强度之间是倒“U”型曲线关系。

4.2 回归结果及分析

本文利用Stata 15.0对2009—2018年长江经济带11个省市的面板数据进行分析。在模型的选择上，首先通过固定效应回归得到了F检验，P值为0.000 0，小于0.05，拒绝原假设，即固定效应模型要优于混合最小二乘估计回归模型。其次，关于固定效应模型与随机效应模型的选择，主要是依据Hausman检验结果，Prob大于chi2，等于0.000 1，小于0.05，因此拒绝随机效应模型。最后，为了控制部分不可观测变量，在一定程度上解决遗漏变量的偏差问题，将年份虚拟变量控制的时间效应纳入固定效应模型中。因此，本文选择个体时间双向固定效应模型探究长江经济带水足迹强度的驱动因素，具体的回归结果见表8。模型1是最简单的IPAT模型，而模型2至模型4则是采用逐步回归法引入其他因素变量。与其他模型相比，模型4中各个变量显著度较高，整体估计结果有效，因此将采用模型4结果进行分析。

表8 面板回归模型结果

人口集聚是水足迹强度最重要的驱动因素。模型4中人口集聚的一次项系数在1%的显著性水平下为正，二次项系数在5%的显著性水平下为负，说明人口集聚和水足迹强度呈现倒“U”型曲线关系，即随着人口的增多，水资源消耗增多，在人口集聚逐渐形成规模效应后，水资源消耗反而会降低，水足迹强度降低。人口集聚通常发生在城市，人口增多会导致个人及城市公共用水的增加，因此起初水足迹总量会激增；但是水足迹总量不会随着人口集聚程度的增加无限增多，而是在临界点之后，逐步减少。

经济发展对于水足迹强度的影响程度较大，回归系数0.828 3，即人均GDP每增加1%，水足迹强度降低约0.828 3%。一般会认为经济增长需要消耗资源，即经济增长与资源消耗量成正比。但这十年的数据却充分说明了长江经济带摆脱了单纯以资源消耗为代价稳定经济增长的现象。长三角的上海、江苏等省市经济发展质量较高，技术创新和人才效应帮助降低水足迹强度；在长三角经济发展溢出效应的影响下，中上游其他相对欠发达省市的经济发展也得到带动，未来这一区域的水足迹强度还将有新的发展空间。

产业结构与技术进步的系数均为负，即二者与水足迹强度成反比。随着产业结构转型升级及技术进步，水足迹逐步减少，水足迹强度不断降低。长江经济带的产业升级主要包含两个方面，一是长江中下游各省市进行产业迭代升级，将二产中的高能耗、高污染的产业进行转化，大力发展三产；二是长江下游各省引导产业进行自东向西梯度转移，将一些资源加工型、劳动密集型产业向中上游省份转移。技术进步主要是指技术不断发展、完善，新技术代替旧技术的过程。工业企业的技术进步主要体现在优化流程、提高效率、减少污染排放和资源消耗。因此，技术进步会促进水足迹强度的降低。

外贸依存度对水足迹强度的影响作用在10%的显著水平下为负，即外贸依存度越高，水足迹越低，水足迹强度越低。外贸依存度一定程度上可以反映一个国家的经济发展水平，因此其对水足迹强度的影响作用和经济发展的影响作用较为接近。

政府影响力对水足迹强度的影响作用并不显著。一方面，政府通常都是通过间接措施降低水足迹，例如：推动长江沿江城市产业结构升级、推动“长江大保护”实施并进行立法；另一方面，本文采用农林水务支出与一般预算支出的占比来衡量政府影响力，可能不够全面具体，导致影响作用不显著。

5 结论与建议

a.长江经济带水足迹总量整体波动不大，2009—2015年逐年上升，2016年出现拐点，此后逐年递减；长江中上游各省市工业及进出口水足迹占比较少，说明该区域水资源利用结构尚未达到最优状态。长江经济带经济高质量发展水平整体处于稳步上升阶段；下游各省市经济高质量发展水平较高，增长率较低，长江中上游省市对下游经济发展水平较高的省市存在着“追赶效应”。脱钩效应分析中，长江经济带整体处于弱脱钩状态，脱钩水平呈现明显的上升趋势；长江经济带下游4个省市已全部实现强脱钩，中游省市的脱钩状态稍逊于下游地区，而上游地区的脱钩状态则相对不稳定，部分省市出现了脱钩下滑的现象。

b.在水足迹强度的驱动因素方面，人口因素是最重要的驱动因素，且人口集聚和水足迹强度呈现倒“U”型曲线关系；经济发展水平、外贸依存度、产业结构和技术进步负向影响水足迹强度。

基于上述结论，笔者提出以下对策建议：①调整水资源利用结构，加大农业节水工程建设，开展田间地头节水灌溉示范指导，不断提高农民们的节水意识；②增强长江中上游省份的外贸水平，进而实现更高质量的引进来和走出去，实现长江经济带的全方面对外开放格局；③以技术进步推动产业结构优化升级，全面塑造创新驱动发展优势，进一步推动经济高质量发展和促进水足迹强度降低，通过长江上、中、下游区域之间的协调联动发展，推动长江经济带整体科技创新能力的提高。