沿海区域海洋科技创新能力与效率测度:时空差异、驱动因素及实现路径

闵晨　平瑛

关键词：沿海区域;科技创新效率;三阶段DEA;熵权-TOPSIS法;区域差异

中图分类号：F061.5;P74 文献标志码：A 文章编号：1005-9857（2023）04-0132-13

0 引言

目前，在资源短缺和环境约束条件下，过度依赖可再生资源消耗和粗放型生产方式的海洋经济增长模式已不可持续，因此实施科技兴海战略成为必然选择。在海洋强国战略背景下，海洋科技在促进全球海洋经济发展中的作用日益突出，是衡量当前国际海洋竞争力的关键所在[1]，海洋科技创新显然已成为推动国家海洋经济发展的新动能。我国在加强海洋科技投入方面取得显著成就，但随着我国海洋经济发展进程的加快，海洋经济在发展中暴露出许多问题，如传统海洋产业生产技术落后导致海洋资源被过度开发，企业缺乏环保意识、环保设备不足导致近岸区域海洋污染严重，海洋科技创新效率不高导致缺乏转化为经济效益的动力[2]。在此背景下，衡量当前沿海区域海洋科技创新能力和效率，不仅有助于总结以往沿海区域海洋科技创新的经验，而且为决策部门在今后实施科学合理的海洋科技投资战略提供借鉴。此外，我国沿海区域在海洋科技投入、技术基础和创新环境等方面存在差异，区域不平衡现象突出。因此，比较国内主要涉海区域的海洋科技创新发展水平的差异及其空间分布特征，并分析影响海洋科技发展不平衡的因素，对全面推进海洋强国战略的实施具有现实指导意义。

近年来，学者们对海洋科技的研究主要集中在3个方面。

（1）海洋科技创新效率及其评价指标体系方面的研究。区域海洋科技创新效率的测算主要使用随机前沿模型（SFA）和数据包络模型（DEA）。赵昕等[3]通过构建DEA 模型进行定量测算和分析，评估我国海洋科技效率，研究结果表明虽然经济发达地区近年来的海洋科技发展速度已经空前提高，但仍存在地区差异;戴彬等[4]利用随机前沿模型（SFA）研究发现，沿海地区海洋科技全要素生产率的增长主要由技术驱动，区域海洋科技差距正在缩小;殷克东等[5]针对海洋科技综合水平和海洋经济可持续发展能力进行评价，结果表明海洋科技与海洋产业可持续发展之间具有密切关联和相互作用。

（2）关于区域海洋科技创新影响因素的研究。赵昕等[6]研究发现，区域海洋经济增长由该地区的开放程度、科研水平来推动，但产业结构、人才结构和金融发展尚未对海洋经济产生显著影响;李彬等[7]指出，制约我国沿海经济区提升海洋领域科技创新能力的主要影响因素之一是海洋科技成果转化率低;龙腾等[8]通过横向比较当前我国海洋科技产出的影响因素，发现海洋科技人才的影响程度最大，其次是海洋经济发展因素。

（3）关于提升海洋科技发展水平的对策研究。李宇航等[9]认为应建立海洋研究合作平台，积极培养并引进海洋科技人才;姜宝等[10]发现通过提升管理水平和优化规模结构，能够提升海洋科技效率;刘伶俐等[11]从加快实验研究基地建设、促进“产学研”多方交流、提高企业自主创新能力角度，提出提高海洋科技创新效率的对策。

已有研究为本研究提供基础，本研究尝试在3个方面进行改进或完善。①在研究方法上，评价海洋科技创新能力时，采用熵权-TOPSIS法能降低主观赋权产生的误差，运用三阶段DEA 方法剔除环境因素和随机误差的影响后可测算更切实际的海洋科技创新效率。②在研究内容上，时间和空间演变分析有助于从区域化的角度阐明沿海区域海洋科技創新能力和效率的特点及演变规律，最后通过灰色关联法对影响沿海各区域海洋科技发展水平的因素进行比较分析。③在影响因素的指标选取方面，增加“海洋产业结构高度化指数”和“沿海地区海洋观测台数量”指标，更综合考量海洋产业结构和海洋基础设施建设水平对沿海区域海洋科技创新发展水平的影响。

2 沿海地区海洋科技创新能力评价

2.1 海洋科技创新能力评价指标体系

从投入、产出和环境3个角度出发，构建评价指标体系，共设置3个一级指标和13个二级指标（表1）。原始数据均来源于《中国海洋统计年鉴》《中国统计年鉴》《中国科技统计年鉴》以及我国沿海11地区统计年鉴。

通过整理相关数据，计算得出沿海区域海洋产业结构高度化指数变化趋势（图1）。从整体来看，由2013年的47%上涨至2018年的58%，6年间增长约11%。2013—2018年海洋产业结构高度化指数为波动上升趋势，说明我国现阶段海洋产业的发展以第三产业为主导，这是由于我国新兴产业、高技术产业和深远海探测产业不断发展，使得海洋科技创新能力和效率都得到提升。并且，海洋产业结构高度化指数区域整体差别明显，珠三角区域的海洋产业结构高度化水平较高且呈现平稳上升趋势，北部湾区域最低且与其他区域差距过大。

2.2 海洋科技创新能力权重

利用熵权-TOPSIS法计算得出评价沿海区域海洋科技创新能力的各项指标的权重（表2）。其中，一级指标权重由高到低依次为海洋科技创新产出、海洋科技创新环境、海洋科技创新投入，表明除直接影响海洋科技创新能力的海洋科技投入和产出指标外，海洋科技创新环境因素也起到重要作用。在二级指标的权重分配方面，海洋科技拥有发明专利数（Y₃）、海洋科技专利授权数（Y₂）、海洋科研机构课题数（Y₁）指标在各区域海洋科技支撑体系中的权重较高，表明其对海洋科技创新综合得分的贡献较大。

2.3 海洋科技创新能力评价结果分析

2.3.1 动态结果分析

基于表2的权重结果，计算得出海洋科技创新能力综合得分（表3）。近年来，政府虽越来越重视海洋科技创新，不断完善海洋科技基础设施建设，并提供良好的政策环境，但海洋科技创新能力却由2013年的0.391下降至2018年的0.334，期间呈现“下降-上升-下降”的波动下降趋势。按照各一级指标的权重来看，海洋科技创新产出得分对海洋科技创新能力综合得分的影响最大。然而，目前我国海洋领域有14个国家重点实验室，数量仍然不足，其主要研究方向是海洋环境和海洋工程，还有许多领域尚未涉及。此外，国内适应海洋科技成果市场化的服务体系还不完善，“产学研用”一体化创新机制不完善，这都会导致沿海区域海洋科技创新的动力不足。

2.3.2 横向结果分析

区域海洋科技创新能力综合得分如表4所示。

五大海洋经济区中海洋科技创新能力最强的是珠三角经济区，得分为0.751分;其次是长三角经济区，得分为0.432分;环渤海经济区排名第三，得分为0.378分;海峡西岸经济区排名第四，得分为0.297分;北部湾经济区得分最低，仅0.121分。其中，长三角区域的优势体现在较高的海洋科技成果转化能力以及充足的涉海科研人员;海峡西岸区域以福建为代表，综合得分情况呈现出“上升后下降”趋势，因为福建海洋化工等第二产业的发展仍存在一定程度的资源浪费，需要技术创新和生产工艺改造才能实现高效运行[20];北部湾区域海洋科技创新综合得分最低，这在很大程度上是由该区域海洋开发较晚、海洋经济发展水平较低导致的。因此，海峡西岸区域和北部湾区域要发挥后发优势，加强与其他区域的交流与合作，并学习发达区域的关键性核心技术，加快海洋科技创新的步伐。

3 沿海地区海洋科技创新效率

3.1 指标选取说明

在计算海洋科技创新效率指标时，参照已有研究成果[21-23]，选取3个投入指標和5个产出指标如表5所示。研究时间尺度为2013—2018年，测算沿海地区的海洋科技创新效率。

3.2 环境指标的选择

以第一阶段DEA 海洋科技创新效率计算结果中的各个松弛变量（M）为被解释变量，取3个环境变量即经济对外开放程度（Q₁）、海洋经济发展水平（Q₂）和海洋高等教育水平（Q₃）作为解释变量，具体变量和指标说明见表6。

3.3 海洋科技创新效率的实证分析

3.3.1 第一阶段传统DEA 效率测算结果与分析

在不考虑外部环境影响的情况下，传统DEA 分析是利用Deap2.1软件直接计算得出效率值，结果如表7所示。结果显示，沿海区域综合效率均值为0.805。子地区中河北和江苏最优为1，表明这2个地区的海洋科技创新资源配置较为合理;广东、上海、辽宁和山东的效率值大于效率均值，为效率较高地区;福建略低于效率均值;天津、广西、海南和浙江排名居后。仅有55%的地区海洋科技创新效率大于0.8，这表明不同空间尺度上的海洋科技创新效率与最佳生产前沿之间存在一定的距离，使得海洋科技的发展呈现非经济性。因此，在投入产出协调关系和资源合理配置方面，各地区都存在一定的改进空间。

3.3.2 第二阶段SFA 模型回归结果与分析

在自由度取3的情况下，模型LR 检验结果显著，可以证明混合误差项包含管理无效率，各个投入变量的γ都近1，证明管理无效率是投入产出冗余值的主要成分，必须考虑环境因素和随机误差（表8）。

3.3.3 第三阶段DEA 效率调整结果与分析

第三阶段是通过第二阶段修正后，得出的更符合沿海区域实际情况的海洋科技创新效率值。表9为海洋科技创新效率调整前后的区域差异对比，这与第一阶段的DEA 计算结果不同：综合效率均值由0.805下降为0.801，纯技术效率均值从0.887上升到0.907，规模效率均值从0.906下降到0.874，这表明沿海区域海洋科技资源配置和整合能力低，无法实现最佳科技产出。

在综合效率方面，五大区域海洋科技创新综合效率由高到低依次为珠三角、环渤海、长三角、海峡西岸、北部湾。其中，广东和江苏具有先天的地理优势，涉海企业分布广泛，人才和资金密度较高，产业集聚效应明显，能够凭借充足的科技资源、优良的科技创新氛围等因素达到较高水平的技术效率;辽宁成立海洋产业技术创新研究院，山东成立青岛海洋科技园等[24]，这些机构整合高校、科研院所和海洋企业的优势发展资源，使得其综合效率值较高;海峡西岸区域效率值不足0.800，北部湾区域效率值为0.574，与其他4个区域存在明显差距，说明其海洋科技创新资源的利用效率和配置结构水平有待提高。

在纯技术效率方面，五大区域海洋科技创新纯技术效率由高到低依次为珠三角、北部湾、环渤海、长三角、海峡西岸。在现有技术条件下，仅有河北、江苏、广东和海南的效率已达其临界点，但是大部分地区海洋科技创新的纯技术效率未达到最优水平，说明在要素投资相对稳定的情况下，资源利用能力和科技创新水平有待提高。

在规模效率方面，五大区域海洋科技创新规模效率排名与综合效率一致，即由高到低依次为珠三角、环渤海、长三角、海峡西岸、北部湾。规模效率有效地区为河北、江苏、广东，广西和海南最低。第三阶段除广东以外，其他地区的效率值均没有提高，表明第一阶段对规模效率的估值过高，外部环境因素促进区域规模效率的提高。

4 沿海地区海洋科技效率时空差异分析

4.1 海洋科技创新效率时间格局变化

在研究期间，由于受海洋产业结构调整和转型的影响，沿海区域整体海洋科技效率在时间上呈波动性下降。其中，规模效率与综合效率的波动时间节点高度一致，纯技术效率值高于规模效率值，表明技术水平已成为海洋科技效率发展的重要引擎。总体而言，技术应用和规模效应会对整体效率产生影响，但规模效应有更大的限制，随着时间的推移，这种影响还会持续（图2）。

4.2 海洋科技创新综合效率空间格局变化

为更直观地看出沿海区域海洋科技创新效率值的变化情况，对比分析海洋科技创新效率值的空间变化趋势（表10）。

沿海区域整体呈现北部围绕河北、中部围绕江苏、南部围绕广东的三极格局，区域间海洋科技创新效率存在差异。环渤海区域中的河北持续保持数值1的态势，辽宁由之前的效率相对前沿地区在2017年和2018年变为DEA 无效地区且下降幅度较大，天津和山东也存在小幅度下降，这表明环渤海区域的海洋技术发展不稳定，亟须寻找解决对策;长三角区域中的江苏保持数值1的态势，浙江的效率值有所上升，上海的效率值出现一定程度下降;海峡西岸区域中福建的效率值呈现波动下降趋势;珠三角区域中广东的效率值一直处于效率前沿水平;北部湾区域中广西的效率值下降后上升，海南的效率值波动性较大，表明北部湾区域虽资源丰富，但需要调整和完善产业结构，发展高新技术产业和海洋新兴产业，同时要充分利用区域优势，向珠三角区域学习。

5 沿海地区海洋科技创新效率影响因素分析

5.1 指标构建

在已有研究中，常玉苗[25]在分析多种影响我国海洋领域经济发展的客观因素时，将其大致分为海洋资源、产业、科技和宏观政策共4个主要维度，从中选取4个主要指标分别为港口数量、海洋产业规模和结构、海洋科技人员、海洋科研机构课题数;杨继超等[26]认为我国海洋科技创新能力水平由多种客观因素直接影响，其中包括海洋经济发展能力水平、对外开放能力水平、市场化竞争水平、海洋科研人员数量比重、金融服务发展能力水平、产业人才集聚能力水平、基础配套设施项目建设水平。

基于上述研究成果，本研究在影响因素的解释变量方面，从海洋科研创新水平、海洋科技人才支撑、地方政府支持和海洋产业结构4个角度来设定（表11）。

海洋科研机构研发能力是衡量海洋科研创新水平指标的因素;海洋科技高层次人才储备率和海洋高等教育水平是衡量海洋科技人才支撑指标的因素，其中海洋科技高层次人才储备率一般是指海洋高级职称人员在从事海洋科技研究活动人员中所占比重;地方政府支持力度和海洋基礎设施建设水平是衡量地方政府支持指标的因素，其中海洋基础设施建设水平用海洋观测台数量来衡量[27];地区海洋生产总值占地区GDP的比重能够反映海洋经济发展水平，海洋产业结构高度化指数标志海洋产业结构的发展阶段和方向。

5.2 Tobit回归分析结果

将沿海区域海洋科技创新发展水平用上述计算所得海洋科技创新综合能力得分值与效率值权重各取0.5加总后的值表示，并作为被解释变量，借助Stata15.0软件，将海洋科技创新发展水平与各个解释变量进行运算，结果如表12所示。海洋产业结构高度化指数对其影响最大，海洋基础设施建设水平的影响最小。

（1）海洋科研机构研发能力对应的系数估计值为0.006，且P 值为0.002，在1%水平下显著，表明海洋科研机构研发能力越强，海洋科技创新发展水平越高。

（2）海洋科技高层次人才储备率对应的系数估计值为0.007，且P 值为0.097，在10%水平下显著，表明海洋高级职称人才的科研价值能在工作中迅速有效地发挥出来，能推动海洋科技创新发展水平的提高。

（3）海洋高等教育水平对应的系数估计值为0.020，且P 值为0.000，在1%的水平下显著，表明高等教育发展可以培养更多海洋科技发展所需的人才。因此，为我国海洋产业发展提供智力支持和人才保障，需要大力实施海洋高等教育发展战略[28]。

（4）政府支持力度对应的系数估计值为-0.025，且P 值为0.228，在10%的水平下不显著，表明政府在科技领域的拨款或财政支出对海洋科技研究的投入不足或者投资结构不合理，形成投入冗余。例如，政府资金投入的不平衡导致的挤出效应使得除海洋科研院校之外的其他海洋科技创新主体未能发挥出最优效率。

（5）海洋基础设施建设水平对应的系数估计值为0.002，且P 值为0.001，在1%的水平下显著，表明相对完善的海洋科技基础设施，能够为海洋科技的发展提供更好的支撑作用。

（6）海洋经济发展水平对应的系数估计值为-0.005，且P 值为0.068，在10%水平下显著，说明海洋经济发展水平与海洋科技创新发展水平呈负相关，这是由海洋科技创新具有高投入、高风险、研发周期长的特点导致的[22]。

（7）海洋产业结构高度化指数对应的系数估计值为0.091，且P 值为0.002，在1%水平下显著，第三产业与第一、二产业相比，具有投资少、效益高、生产效率高等特点，因此海洋产业结构升级可以促进海洋科技健康有序发展。

5.3 五大经济区域综合灰色关联度

为方便进行区域横向比较分析，以沿海区域海洋科技创新发展水平为母序列、上述7个影响因素指标为子序列，计算出关联度值（表13）。

（1）海洋科研机构研发能力与海洋科技创新发展水平的关联度为0.555，在7个子序列中关联度排名最低，长三角和环渤海区域的关联度相对较强，表明该指标在这2个区域中对海洋科技创新水平发挥的作用较大。

（2）海洋科技高层次人才储备率和海洋高等教育水平指标，在除珠三角以外的其他区域均与海洋科技创新发展水平表现出较强或极强相关性，表明高质量的海洋科技人才对海洋科技创新发展水平的提高起到主要推动作用。因此，环渤海、长三角、海峡西岸和北部湾区域在今后海洋科技投入中，要加快培养和引进优秀的海洋科技人才，同时积极为科研机构人员职称评审和就业创造有利条件，拓宽提高海洋科技创新效率的途径。

（3）地方政府支持力度指标与海洋科技创新发展水平关联度较高的区域有北部湾、珠三角和海峡西岸，这3个区域的政府在今后要加大海洋科技经费投入。海洋基础设施建设水平指标与海洋科技创新发展水平关联度较高的区域有长三角、珠三角和北部湾，因此这3个区域要加大海洋基础设施建设，为提高海洋科技创新发展水平提供良好的外部环境。

（4）海洋经济发展水平与海洋科技创新发展水平的关联度为0.580，其中海峡西岸、珠三角和北部湾区域的关联度低于平均值，表明这3个区域的海洋经济总产值推动海洋科技创新发展水平较其他区域低。海洋产业结构高度化指数与海洋科技创新发展水平的关联度为0.726，环渤海、长三角和海峡西岸区域高于平均值，表明这3个区域的海洋产业结构水平越高，海洋科技创新发展水平越高。

6 结论和建议

6.1 研究结论

本研究采用熵权-TOPSIS法和三阶段DEA 模型，分别测算沿海区域海洋科技创新能力及效率，并进行时空差异分析，最后运用Tobit模型和灰色关联法分析形成区域差异的影响因素。

（1）与珠三角和长三角区域相比，北部湾区域在海洋科技投入、产出和环境方面的海洋科技创新能力较低。

（2）沿海区域2013—2018年的海洋科技创新效率平均值为0.801，并存在时空差异，海洋科技创新发展潜力巨大。

（3）在影响因素指标中，海洋科研机构研发能力、海洋科技高层次人才储备率、海洋高等教育水平、海洋基础设施建设水平和海洋产业结构高度化指数产生显著的正向影响并与预期影响方向相符合;海洋经济发展水平和地方政府支持力度与预期影响方向相反。

（4）根据灰色关联度实证结果，不同区域的海洋科技投入对海洋科技创新发展水平的贡献程度存在差异。环渤海、长三角区域在今后的海洋科技投入中要多培养和引进优秀的海洋科技人才，同时注重推动海洋产业结构往高度化方向发展;海峡西岸区域要加大海洋科技人员投入力度，提高海洋人才素质教育水平;珠三角区域要完善政府海洋科技投入的资金结构以及加大海洋基础设施建设;北部湾区域在注重培养海洋科技高素质人才的同时，要加大政府对海洋高新技术产业的支持，完善海洋基础设施建设。

6.2 推动沿海区域海洋科技发展的路径

6.2.1 壮大海洋领域戰略性新兴产业，促进我国海洋产业转型升级

加快海洋生物医药业、海洋服务业等现代海洋产业的审批，培育壮大海洋领域新兴产业，以新产业、新业态推动科技进步，促进海洋产业内生性增长。建设并完善海洋战略性新兴产业发展高地和战略平台，为我国海洋产业转型升级提供有力支撑。优先支持海洋环保科技产业的发展，加强废弃物处理设备、海水循环利用、海洋生态修复等方面的科技攻关，减少海洋生态损失，从而改善海洋科技创新的生态环境。

6.2.2 调整海洋科技投入结构，促进海洋科技创新成果转化

拓宽海洋科研资金的投资渠道，完善海洋科技创新的投资机制，充分发挥财政科技资金的引导和支撑作用。扩大现有海洋科研经费支持领域，鼓励跨学科融合进行海洋科学研究。鼓励涉海企业应用开发新技术产品，借助互联网、云计算、5G等数字技术加快“产学研”成果转化，并加大成果奖励力度。

6.2.3 加快海洋科研人才队伍建设，保证科技创新发展源动力

人才是科技活动的主体和实施者，要激发海洋科技创新活力，就必须加快海洋科研人才队伍建设。一方面，提高海洋人力资本质量，鼓励和支持跨地区人才交流，建立多层次海洋创新人才培养机制，为海洋科研人才提供完善的服务体系;另一方面，拓宽引进国外海洋重点领域人才的渠道，且在引进人才时更应注重质量而不是数量。

6.2.4 改善海洋科技创新基础环境，构建科技创新协同联动机制

科技创新环境的作用不容忽视。一方面，各级政府通过制定完善的竞争政策和营造良好的竞争环境，为海洋科技创新提供动力和基础;另一方面，加强海洋基础设施建设，如政府向相对欠发达地区提供相应的技术援助和财政支持，扩大海洋观测站的覆盖范围。沿海区域海洋科技创新效率存在区域差异，良好的空间结构可以促进科技资源的合理配置，因此各级政府可以通过建立跨区域的科技创新机制和平台，实现优势互补，缩小区域间海洋技术水平和资源的差距，推动海洋科技创新发展水平高地发挥积极溢出效应。