我国丝绸之路经济带节点城市环境效率及其影响因素

陈文烈，李燕丽

（1.青海民族大学 经济与管理学院，青海 西宁 810007；2.青海民族大学 民族学与社会学学院，青海 西宁 810007）

0 引言

丝绸之路经济带倡议提出以来，已成为国家缩小东西方地区经济差距，促进全面开放，保障国家能源安全的重大国家发展战略。但由于发展过程生态环境保护关注不够，导致了大量的资源消耗，并引发了区域生态环境的快速下降。由于一些节点城市没有有效控制环境污染，出现了一些草地荒漠化、水污染、空气污染等环境问题，直接或间接地影响到人们的健康，也对国家的可持续发展计划有较大的负面影响。随着生态环境问题越来越严重，高质量发展被提上日程，经济发展与环境保护之间的关系研究越来越得到关注和重视。因此，建立科学的评价指标体系，对生态环境效能进行合理有效的测度，对丝绸之路经济带的投入产出效益进行定量化评估，在环境污染严重、资源约束趋紧的严峻形势下，对促进我国人与自然和谐相处提供一定的参考价值。

环境效率是环境负荷单位的经济价值，可以用产品的经济价值以及满足人类需求的服务除以环境负荷来表示。环境效率实际上是对实际和潜在的污染排放的一种衡量。在经济学上，环境效率是指参照效率前沿的决策单位，在不改变输入和产出的情况下，从当前水平减少污染排放的潜力。它主要测量在固定输入和固定输出下，一个经济（区域）体的污染排放与最小污染排放的距离。一般情况下，区域环境是通过人均污染排放和单位国内生产总值的污染排放等指标来评估的。这种方法好处是易于理解，但限制条件也较多：当运用环境效率来评估地区环境时，经济的生产过程被认为是将一定数量的输入转化为多个好的输出和坏的输出（污染）；就是将输入、产出和污染排放被视为一个系统整体，比较相同输入和产出下环境表现出的区域差异。因此，研究丝绸之路经济带的环境效率，是对其经济发展与环境保护是否协调的探索，找出各区域资源浪费与产出不足的原因，不仅有利于丝绸之路经济带在低碳发展的前提下更好地开展环境治理，而且对丝绸之路经济带节点城市经济与环境的平衡以及丝绸之路经济带建设的生态环境探索，具有理论和现实的重要意义。

1 文献综述

学术界关于环境效率研究的成果较为丰富，主要聚集在以下两个方面：1）环境效率水平测度（程娟娟等，2022；姚增福等，2018；张羽等，2021；王兆峰等，2019；Wang等，2018；Wen等，2018；尹礼汇等，2021）及其空间差异及收敛性（徐维祥等，2021；文传浩等，2020；景晓栋等，2020；李佳佳等，2016）。研究表明中国省际间的环境效率存在较大的差异和空间不平衡性，呈现出东高西低的空间格局，并存在空间收敛的区间特征；东部地区环境效率在较西部地区在全国水平较排名较高，区域环境效率具有较强的空间联动性和溢出效应，工业集聚度效应使得工业集聚与环境效率呈现“U”型轨迹，而工业集聚与环境效率在相近区域也存在着空间趋同效应，所以，在节能减排中应该重视环境污染空间相关性，加强跨地区环境合作，同时利用工业集聚的“自净效应”减低环境污染程度，提高整体环境效率。2）分析环境效率影响因素。研究表明，影响环境效率的因素主要有：产业集聚对环境效率的影响呈现明显的区域差距，东部地区产业集聚对环境效率有“高限效应”，中西部地区产业集聚对环境效率具有正向影响（郑小强等，2022），对外贸易和能源环境效率存在正向的反馈作用，但进出口却对环境效率存在空间异质性（周杰琦等，2017）；西部地区的政府资源配置和政府参与度会阻碍绿色技术溢出，外商直接投资数量妨碍了环境效率的提高，导致本地环境监管的强化（屈小娥等，2018）；也有其他学者认为财政支出水平会直接影响到环境质量和环境效率（Liang等，2015）、动态演化和成因识别，污染物减排潜力，环境管制和国际垂直化等方面研究环境效率，成果非常丰硕。

已有的文献对环境效率进行卓有成效地探索，取得了丰富的研究成果。但不难发现，大多文献从经济竞争力或环境效率的单一效应进行研究，而研究丝绸之路环境效率的文献较少，缺乏了对丝绸之路经济带生态环境的探索，故本文的视点聚焦在丝绸之路经济带的相关城市进行研究探索，本文选择了丝绸之路经济带的10个主要城市作为本文探索的节点城市，即西安、兰州、乌鲁木齐、西宁、银川、重庆、成都、郑州、武汉、上海。根据规模、代表性和全面性原则，我们选择这10个城市作为节点中心城市对丝绸之路经济带国内段进行研究。原因是，丝绸之路经济带倡议提出以后，就成了国家缩小东西方地区经济差距，全面促进开放，保障国家能源安全的重大国家发展战略，这10个节点城市正好是整个丝绸之路东、中、西三个路线包含在内的，都为中心节点城市，各城市有符合区域的自身的地理条件和发展状况，是具有丝绸之路经济带建设的战略定位代表性的节点城市。其中，西安是丝绸之路经济带的新起点；兰州是丝绸之路经济带的核心节点城市；乌鲁木齐是“丝绸之路经济带”上的交通、商务、金融、文化服务、科教、医疗服务中心；西宁是丝绸之路经济带的重要增长点；银川为丝绸之路经济带的向西开放、与阿富汗合作的重要节点；重庆是丝绸之路经济带建设的重要战略支点，工业腹地；郑州是丝绸之路经济带的重要节点城市；成都和武汉是“一带一路”的重要节点城市；上海是“一带一路”，特别是21世纪海上丝绸之路建设的先锋和主力。从定位的角度看，这10个节点中心城市构成了城市的重要支点和空间载体丝绸之路经济带国内段。这些大城市是丝绸之路的具有典型代表节点城市。为了评估在丝绸之路重要节点的环境情况，本文采用了环境效率，充分考虑了经济因素，如输入和产出。其中，采用环境数据包络分析（DEA）模型测量2010—2020年节点城市的环境效率，采用Tobit模型检验影响环境效率的因素，采用多元回归模型分析影响因素，并对节点城市的发展提出了若干建议。

2 研究方法与数据来源

2.1 SBM 模型

SBM模型是数据包络分析（DEA）模型的其中一种，本文基于Tone等人提出的多阶段松弛测度模型，构建丝绸之路经济带节点城市环境效率的超效率SBM模型。基于非期望产出的SBM 模型，采用非径向度量，解决了传统DEA模型忽视投入和产出变量的松弛问题。但由于SBM 模型的取值介于0～1之间，标准效率模型中易存在同时出现多个决策单元均有效率的问题，而超效率SBM 模型结合了SBM 模型和超效率模型，在处理非期望产出的同时，能够在有效的决策单元中做比较，有效地弥补了标准效率模型的缺陷。在考虑非期望产出的超效率SBM模型中，θ为目标效率值，假设对n个决策单元（DMU）的城市环境效率进行测度，每个DMU有m项投入：（i＝1，2，…，m），q个期望产出：（r＝1，2，…，q），h个非期望产出：（k＝1，2，…，h），则对每个DMU进行绿色效率测度的超效率SBM模型为：

2.2 Tobit回归分析

由于DEA测量的效率在0～1之间，为了找出影响DEA测量效率的因素，其因变量为回归方程在该范围内是有限的。如果直接使用最小二乘法，就不可能完全呈现数据或避免估计的偏差。为了解决这一问题，本文采用Tobit模型对环境效率的影响因素进行了回归：

2.3 变量选择和数据源

1）环境效率指标选择。

在DEA模型中，收入指数通常被视为产出，成本指数被视为输入。参考已有研究（林江彪等，2021；周亮等，2019），基于城市资源环境效率的基本内涵，本文以资源消耗为投入，以经济价值和环境污染为产出，建立了丝绸之路经济带节点城市环境效率指标体系。选取区域GDP作为经济增长的期望产出指标，以工业废水排放量、工业废气排放量和工业固体废物排放量作为非期望产出指标；将全社会的固定资产投资总额作为资本投入变量，将城市建成区面积作为土地投入变量，将年末从业人员作为劳动力投入变量，以能源消耗总量和全社会供水总量作为能源和水资源投入变量。

2）数据来源。

城市投入产出数据源于《中国城市统计年鉴》《中国能源统计年鉴》《中国环境统计年鉴》以及各个城市的统计年鉴等官方统计数据，数据缺失的年份则选取上一年的数据代替。

3 实证结果

3.1 丝绸之路经济带节点城市环境效率评价

运用Max DEA8.0软件，采用超效率SBM 模型，以资源消耗为投入，以经济价值和环境污染为产出为丝绸之路经济带节点城市环境效率指标体系，计算得出2010—2020年我国丝绸之路经济带节点城市环境效率。

1）环境效率评价表。

如表1所示，上海是丝绸之路经济带节点城市环境效率最高的城市。上海环境效率值较高，均值接近1，环境效率值较高，表明上海投入、产出和污染排放处于前沿的最佳水平；2010—2020年，它都处于效率高位置，为评估任何其他城市的环境效率提供了一个基准。武汉和成都环境效率要比上海低一些，武汉、郑州、成都和重庆的环境效率均值在0.7～0.9之间，表明这些节点城市生产投入较少、污染排放较少，产出较多。2010年和2020年分别表明，它们各自的环境效率都有显著提高，可能与华中地区生态城市建设的大力推进有关。西宁和银川的环境效率最低（＜0.45）。其他节点城市的环境效率均值在0.2～0.6之间，说明这些节点城市存在较大投入产出改善的空间。总括这些结果表明，节点城市之间的环境效率存在显著差距，落后城市也存在巨大的减排潜力。

表1 丝绸之路经济带节点城市环境效率表Table 1 Environmental efficiency of node cities along China's Silk Road Economic Belt

2）环境效率的分布。

为比较环境效率差异，将传统的东部、中、西部地区的节点城市划分为3类：上海为唯一的东部城市；郑州、武汉为中部城市；西安、兰州、乌鲁木齐、西宁、银川、重庆、成都为西部城市。如表2所示，东部城市的环境效率远高于中西部城市。2010—2020年，东部、中、西部城市的年平均环境效率分别为0.96、0.85和0.54。如果中西部城市能够达到东部城市的平均环境效率水平，中西部城市的污染排放即使输入和产出保持不变，西部地区也可以从目前的水平上都还有很多减少的空间，中西部城市具有在减少污染排放方面的巨大潜力。

表2 丝绸之路经济带节点城市产业结构变动表Table 2 Industrial structural changes of node cities along China's Silk Road Economic Belt

大部分节点城市环境效率值呈现逐年上升的趋势。但经过东中西部相比会发现，随着西部地区工业化大力推进和污染产业由东向西的迁移，西部环境污染状况比东、中部地区恶化。具体考察各节点城市情况，上海均值为0.96，武汉均值为0.91，郑州均值为0.79，成都均值为0.81，重庆均值为0.90，银川均值为0.32，西宁均值为0.27，乌鲁木齐均值为0.47，兰州均值为0.39，西安均值为0.62。总体而言，2010年至2020年，东部中部地区的环境效率呈波浪式增长，而西部地区的环境效率没有明显的增长。为此，政府应将西部城市作为减排的重点，旨在扭转这些地区环境效率不佳的态势。表2为丝绸之路经济带节点城市2010年、2015年及2020年产业结构变动情况表，丝绸之路经济带节点城市的产业占比变动也反映了东、中、西城市二产业逐年下降，而三产业占比逐年上升，能源消耗重、污染较为严重的工业比重下降，对应的环境效率相应呈现逐年上升的趋势。

从丝绸之路经济带节点城市的行业特点来分析，东部城市上海的主业是金融、商贸、汽车、成套设备、房地产、信息业，污染源行业较少，科技水平较高，相对环境效率也较高。

郑州、武汉是中部城市，郑州主业是汽车、煤电铝、电子信息、新材料、生物工程及制药等，武汉主业是光电子信息、汽车及零部件、生物医药及医疗器械等，第三产业占比不算太高，环境效率居中。而西部城市中重庆主业是汽车、电子信息业、装备制造业、材料工业、能源工业，成都主业是汽车制造，电子信息，生物医药，旅游，西安主业是电子信息产业，汽车产业，新能源新材料产业，医药产业，旅游，兰州主业是石油化工、装备制造、冶金有色、医药生物，西宁主业是光伏光热、锂电储能、合金高新材料、特色化工、高原动植物资源，银川主业是煤炭产业、化工产业、电力产业建材产业，乌鲁木齐主业是能源化工产业、钢铁和有色金属产业。故中西部的主业污染产业较多，与相应的环境效率相符，西部环境污染状况比东、中部地区较为严峻。

3.2 丝绸之路经济带节点城市环境效率影响因素分析

3.2.1 变量选取及模型设定

城市环境效率不仅受经济发展的影响，还受到产业结构、环境治理能力、科学技术等多种因素影响。基于指标的科学性和获得性等原则，本文参考研究成果（陈浩等，2015；马彦瑞等，2021）探索影响丝绸之路经济带节点城市环境效率的因素，利用相关结果将环境效应分解为经济规模、产业结构、技术进步、国际贸易和区域特征，并预测各自变量对环境效率的作用，选用的影响因素的具体解释如下：1）经济规模。经济尺度可以被表征为两个变量。第一个变量为人均GDP。“环境库兹涅茨曲线”理论认为，随着生活水平的提高，人们对环境的需求将会增加更高的需求，人们愿意把关注点放在改善环境，提高环境效率上。第二个变量是地区GDP占国家GDP的比例。这个比例反映了国内一个地区的经济状况。2）产业结构。这个变量是具有二级产业产出的工业结构占据区域GDP的比例。人们普遍认为，随着该产业在国民经济中所占的比重越来越大，越来越多的资源得到了开发和利用。资源消耗率开始超过资源再生速度，超过环境承载能力。结果，污染会显著增加，而环境效率则会急剧下降。然而，中国仍处于高速发展之中，其大部分地区依靠第二产业来提高GDP。在美国，第二产业的发展也可能提高环境效率。总的来说，本文认为该变量的影响将由实证检验来确定。3）技术进步。技术进步的特点是被授权专利的数量，这反映了一个地区对技术的投资程度。技术进步可以推动产业升级和环境保护，帮助改进生产方法，并且从源头优化广泛的经济增长模式。这显然有利于环境效率。因此，技术进步有望提高环境效率。4）国际贸易。国际贸易是按进出口总值占GDP的比例来划分（即越开放，地方工业就越需要实现高度的国际分工，导致的专业化程度的增加将带来经济的持续增长和效率的提高）。因此，国际贸易有望提高环境效率。5）区域特征。区域特征以人口密度为特征（即年底总人口与区域面积之比）。高人口密度会提高生活水平，提高受教育程度水平和环境意识。随着人口密度时，人们会呼吁城市功能和空间布局的适应性变化，从而提高环境效率。但同时，人口过于聚集会给生态环境带来了更大的压力去推高资源消耗，显然这两者都对环境效率有负面影响，基于此，区域特征对环境效率的影响尚不确定。由于DEA结果表明，环境效率始终落在零到1（最大值）之间，计算结果被截断或截尾。也基于上述分析，本文选择这几个变量作为影响丝绸之路经济带节点城市影响的因素指标，用Tobit模型作为环境效率影响因素的计量模型。

Tobit回归模型如下：

各节点城市的环境效率与各影响因素之间的关系见表3。其中，EEI是环境效率，是被解释变量。其余为解释变量：ln GP是人均GDP的对数；GR是地区GDP占地区GDP的比例；DT是进出总额占GDP比重；ln TI是技术进步；ln PD是人口密度的对数；βi是要估计的系数；ε是一个随机误差项。

表3 丝绸之路经济带节点城市环境效率影响因素Tobit模型回归结果Table 3 Tobitmodel regression results of environmental efficiency factors of node cities along China's Silk Road Economic Belt

3.2.2 回归结果及分析。

以丝绸之路经济带节点城市环境效率作为被解释变量，经济规模、产业结构、技术进步、国际贸易、区域特征作为解释变量，对丝绸之路经济带10个节点城市的环境效率影响因素进行探测，Tobit模型的截断数据采用stata17.0进行处理。表3显示了面板数据的Tobit模型的回归结果。

Tobit模型回归结果显示经济规模、国际贸易在10%水平显著正影响，技术进步在1%水平下显著正影响，其他因素则没有通过显著性水平检验。具体分析如下。

1）经济规模提高了环境效率。

经济规模对环境效率的影响系数为1.74，通过了10%水平的显著性检验。表明经济规模对环境效率有显著的正向影响。经济规模提高了人均收入，人们对对生活的质量要求高了，对生存环境的要求也相对高了，加大了环境治理的投入，故经济规模对环境效率有显著的正向影响。

2）产业结构对环境效率没有显著影响。

产业结构对城市资源环境效率的影响为正，但不显著，这与我们的预期相异。可能存在以下原因：一方面，这些城市工业的发展提高了经济效益，提高了区域GDP，加大了绿色转型投入，从而提高环境效率。另一方面，由于工业的发展，排放的污染物会越来越多，带来了负向的影响，二者有抵消作用，这可能导致数据反映不显著。

我国的产业结构第三产业结构占比越来越大，技术服务业、计算机软件业等产业都得到飞速的发展。其中许多清洁生产型企业能源消耗强度低，对资源环境的压力载荷较小，对城市资源环境效率具有正向改善作用，但目前来看这种作用还不显著。

3）国际贸易提高了环境效率。

国际贸易系数（DT）对环境效率的影响系数为1.86，在10%水平上通过显著性检验，这意味着国际贸易比人均GDP能更好地提高环境效率。环境效率随着国际贸易的增长而得到提高。原因可能是因为丝绸之路经济带这10个节点城市对外贸易程度较高，比如上海、武汉、成都、重庆等城市，这些城市进出口多不是重工业产品为主，商业项目相对环保，所以对环境效率影响为正。

4）区域特征对环境效率没有影响。

区域特征对环境效率的影响系数为-1.40，没有通过显著性水平，表明人口密度对环境效率的影响没有通过显著性水平，可能存在的原因是人口密度带来的生态环境压力的负面影响被提高的生活水平、逐渐增高的教育水平和环境意识等积极影响所抵消，使得人口密度指标对环境效率的负向影响不显著。

5）技术进步显著提高了环境效率。

技术进步的影响系数环境效率为4.85，在1%水平通过显著性检验。与预期一致，技术进步显著提高了环境效率。

这说明科技进步对资源环境效率有显著的正向影响。丝绸之路沿线城市地处西部地区的节点城市较多，工业科技水平较低，且西部地区多为资源型城市，西部地区科技水平的偏低使得资源使用效率较低，而通过增加科技投入是可以更有效地促进资源集约利用，从而提高其资源环境效率。原因是：一方面，西部地区工业偏向能源型，随着西部地区工业化的进程加快，能源密集型行业在经济生产中的占比比之前更重了，而西部地区以前的多数工业技术老旧，使得能源效率偏低，导致能源浪费严重，生产效率不高；另一方面，煤、石油、天然气是西部地区工业建设的重要催化剂，在经济生产过程中对这些化石能源的使用具有非常强的依赖性，所以西部地区的技术相对较低的重工业会给城市资源环境造成了一定的负面影响，然而，科技的进步会直接减少了重工业的污染程度，大大地提高了资源型城市的资源使用效率，所以技术进步对于丝绸之路经济带城市环境效率起到了非常显著的正向影响。

4 结论与建议

4.1 结论

本文采用超效率SBM模型对在丝绸之路经济带节点城市的2010—2020年数据城市资源环境效率进行了测度，主要发现如下。

1）整体上，丝绸之路经济带的城市资源环境效率不高，但大部分节点城市环境效率值呈现逐年上升的趋势。城市资源环境效率呈现空间差异性，空间差异分布为东部城市的环境效率高于中西部城市。东部、中、西部城市的年平均环境效率分别为0.96、0.85和0.54，节点城市之间的环境效率存在显著差距，资源环境效率的动态变化研究表明，评价期间内，多数城市全要素生产率均小于1，多数城市的生态环境，特别是西部城市还具有在减少污染排放方面的巨大潜力。

2）经济规模对环境效率的影响系数为1.74，通过了10%水平的显著性检验，对环境效率有显著的正向影响。产业结构对城市资源环境效率的影响不显著，与预期相异，可能工业的发展提高了经济效益，加大了绿色转型投入，另一方面，由于工业的发展，排放的污染物带来了负向的影响，二者抵消导致不显著。国际贸易系数（DT）对环境效率的影响系数为1.86，在10%水平上通过显著性检验。区域特征对环境效率的影响系数为-1.40，没有通过显著性水平。技术进步的影响系数环境效率为4.85，在1%水平通过显著性检验，与预期一致，技术进步显著提高了环境效率。

4.2 建议

在我国经济向高质量发展阶段转型的关键时期，通过对丝绸之路经济带节点城市环境效率及其影响因素研究分析，客观评价丝绸之路经济带节点城市的效率差异，对于促进丝绸之路经济带节点城市高质量发展具有重要的现实意义。基于本文分析，针对丝绸之路经济带节点城市环境效率存在的问题提出如下对策建议。

1）丝绸之路经济带城市环境效率呈现空间差异性，空间差异分布表现出东部城市的环境效率高于中西部城市且西部地区环境效率偏低的现状表明，需要合理设定各省份区域污染物减排目标，并且因地制宜分阶段逐步实施，促进各地区最大减排空间的释放。各地需要根据地区发展状况进行制定相关的政策措施，避免盲目跟风造成损失。在全国一盘棋的战略下，东部城市应进一步深化改革，促进产业转移和产业升级，提高经济和环境效率。应该充分利用自身资金雄厚的优势，提高科技创新能力，以科技创新驱动城市发展，加强能源有效使用，增强城市环境效率，加强其对环境效率的优势，帮助和引导中西部城市进行产业合理调整。中部地区需根据与自身存在地理“邻近”以及经济互动的区域规制强度的变动进一步加强规制力度，中心城市在工业转移中应同时考虑经济效益和环境效益。增加环境支出，加强环境治理，遏制环境的进一步恶化。西部城市在承接东中部地区的产业转移中，应充分发挥本区域的资源优势，合理推进产业结构的优化升级，积极促进地区能源效率的提升。近年来的西部地区经济竞争力的提升付出较多的环境代价，长期以牺牲环境质量换取经济发展造成环境和经济不平衡，影响区域可持续发展。政府主导的西部大开发政策极大地促进地区经济快速发展，但污染排放和能源消耗使环境质量恶化，因此，西部各地区应尽快改变粗放型发展模式，同时改善能源消费结构，加大环保投资力度，将污染末端治理调整到源头管控和治理，走新型工业化高质量发展道路。

2）应积极搭建丝绸之路经济带的城市之间协作平台，形成区域治污联盟和经济发展合作，优化产业结构，构建全方位对外开放战略，大力发展外向型经济，积极拓宽外商投资领域，引导外商投资进入高科技绿色环保和具有发展潜能的地方特色产业领域，使之成为支撑丝绸之路经济带经济发展的重要增长点和新的支柱优势产业，促进东西均衡发展，提升整体环境的承载力。实现丝绸之路经济带的协调发展，在一定程度上缓和东西经济发展差距扩大的趋势。各城市需协同推动丝绸之路经济带生态保护和高质量发展，差异化改进生产技术，降低无效产出，将丝绸之路经济带打造成我国生态文明建设与流域绿色协调发展的重要引领区。

3）经济规模、国际贸易、技术进步显著提高了环境效率，产业结构、区域特征对环境效率没有显著性影响。因此加强科技在国民经济中的占比将提高资源环境效率。应摒弃了以高投入追求经济高速发展的、对资源能源的消耗过大生产方式，转向高质量发展生产方式，这就要求加强对资源的集约化使用，加快完善城市环境治理体系，进一步提高城市资源环境效率。政府应加大能源技术创新的投入力度，鼓励和扶持高技术新兴产业发展，为污染治理和节能减排、创造良好的政策环境，城镇化水平的迅速发展提高了城市人口密集度，对环境资源的耗竭度扩大，进一步降低资源环境效率；目前城市环境治理不达标，治理投入大于有效产出，不可再生能源的消耗必然增加资源环境压力，从而对城市资源环境效率产生负面的影响。这些问题也可以通过提高科技，使得城市环境治理体系进一步得到完善，减少能源消耗和环境污染。丝绸之路经济带城市经济发展过程存在高投入且有效产出不足的问题，坚持走资源节约、环境友好型发展战略之路将是提升丝绸之路经济带城市环境效率、促进经济高质量发展的必由之路。再者还要加大教育投入（程广斌等，2017）、完善城市管理制度，提高人口的素质和城市的管理效率，为丝绸之路经济带各城市的可持续发展提供人才与制度保障。