产业结构高级化对区域用水强度时空差异的驱动效应

李嘉豪 杨浩霖 孙涛

李嘉豪，杨浩霖，孙 涛. 产业结构高级化对区域用水强度时空差异的驱动效应［J］. 湖北农业科学，2024，63（3）：191-198．

摘要：从时空维度将区域用水强度的影响效应分解为工业化效应、产业结构高级化效应、第三产业节水技术效应、生活用水承载力效应以及城镇人口用水规模效应，构造区域用水强度时空差异的LMDI分解拓展模型，以长江经济带为例，深入探究产业结构高级化对用水强度时空差异的驱动渠道以及内在影响机制。结果表明，产业结构高级化是2000—2020年抑制长江经济带用水强度增加的一个重要因素，但其抑制作用自2012年起逐年减弱，转为促进用水强度的增长，2020年又转为抑制作用。自2011年起，抑制或促进各省市相比于上海市用水强度增加的驱动力皆存在弱化趋势。服务化态势下的各省市产业结构调整可抑制其相比于上海市用水强度的增加，安徽省、江西省、湖南省、江苏省和四川省要加强水资源在产业间（尤其是一二产业间）的合理化配置并优化产业内部（尤其是第二产业）的耗水结构，贵州省、湖南省、云南省和湖北省服务化水平较低，仍需进一步发展第三产业。

关键词：水资源； 产业结构高级化； 时空差异； 用水强度； 长江经济带； 驱动效应

中图分类号：TV213；F121.3         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2024）03-0191-08

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.03.029 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

中国经济正处于快速发展与高质量发展的重要转型期，区域经济发展需求与水资源禀赋配置之间的关系亟需协调，二者不相适应的矛盾已经成为中国经济社会发展所面临的重大战略问题［1］。“十三五”水资源消耗总量与强度双控行动方案中指出，要坚持节水优先、系统治理，“以水定需”“因水制宜”，控制水资源消耗总量与消耗强度，全方位提升水资源利用效率，最大化利用效益，助力经济增长与产业结构转型升级［2］。

各部门水资源利用程度与自身产业结构息息相关，解决用水问题，关键在于实现稀缺水资源在不同利用部门间的合理分配。优化程度与集约程度是影响产业结构的重要因素，高级化、服务化程度更是产业结构升级的重要评估指标，因此，研究产业结构高级化以推进合理配水，强化区域用水治理具有重要意义。据国家统计局数据，中国的经济结构存在显著的高级化趋势。第一产业贡献率自2007年起基本稳定在4%左右，而第三产业的贡献率则从2000年的36.2%逐渐上升至2019年的59.4%，第三产业占总产值的比重也从2000年的39.88%上升至2020年的42.73%，预期仍有上涨趋势。第三产业产值不断增长，第一产业贡献率基本稳定，这表明第三产业产值与第二产业产值之比仍在不断上升，干春晖等［3］将第三产业产值与第二产业产值之比作为衡量产业结构中服务化的关键指标来测度产业结构高级化，以此反映各区域经济结构的发展趋势。深入推进节水型社会发展，重要的是要促进产业结构高级化、服务化转型升级，提升服务业在第三产业中的占比，发展高质量的第三产业。为了模型分解时的可操作性，本研究选用第三产业与第二产业产值之比对产业结构高级化进行度量。

1 文献综述

本研究主要探究经济产业结构与水资源利用的关系，国内外已有成果主要从以下3个角度阐述。①时间差异分解研究。基于Logarithmic mean divisia index（LMDI）模型［4］，在时间维层面分解水资源利用总量的各种影响效应，探究不同经济效应对水资源禀赋的影响程度和作用机理［5-7］。②空间差异分解研究。基于LMDI模型，针对碳排放等能源消耗的空间差异研究［8］，在空间维层面利用Bilateral-Regional（B-R）、Radial-Re-gional（R-R）和Multi-Regional（M-R）的3种空间分解法［9］，探究不同效应对能耗总量空间差异的作用机制与方向［10，11］。③多指标关联测算。通过利用各种偏差系数，结合协调度指标，测算产业结构与水资源利用间的相关程度及匹配关系［12，13］。

现有研究在分析角度上更多关注时间维差异，从横向将水资源利用总量变化分解为节水技术、人口规模、产业结构、工业化收入等效应，探究不同效应对用水总量的驱动机制及影响机理，发现产业结构效应对水资源利用总量的增加有明显的抑制作用［14］。而在研究对象的选取上，相比于用水总量，用水强度作为水资源利用研究领域中的重要议题，现阶段以此为主体的研究相对较少。吕良华等［14］采用居民用水总量指标反映用水强度，闫桂权等［15］利用动态面板数据的系统GMM方法和面板门限回归模型探究产业集聚形态对城市用水强度的影响。

基于上述背景，选取用水强度作为研究主体，为探究产业结构对区域用水强度时空变化的内在驱动机制，鉴于中国经济转型升级的高级化趋势，本研究将产业结构效应分解为工业化效应、产业结构高级化效应。考虑到产业结构的服务化态势，在技术、社会层面引入影响水资源禀赋与产业产值的相关影响因素，在工业化效应、产业结构高级化效应基础上，进一步将用水强度时空变化的影响效应分解为第三产业节水技术效应、生活用水承载力效应以及城镇人口用水规模效应。从时间、空间2个维度出发，依托构筑的区域用水强度时空差异的LMDI分解拓展模型，研究产业结构高级化效应作用于用水强度时空差异的驱动渠道以及影响机制，以长江经济带的相关数据为例进行分析。

2 研究方法

2.1 时间维驱动效应测算

综合选取影响区域用水强度时空差异的相关因素，构造用水强度时间差异的LMDI分解拓展模型，主要研究产业结构高级化对区域用水强度的逐年及累计效应以及在一二三产业中的逐年贡献率。将用水强度从t-1期到t期的变化量[ΔWt-1，tGDPtot]分解如下。

[ΔWt-1，tGDPtot=ΔWtGDP-ΔWt-1GDP=ΔWt-1，tGDPSG+ΔWt-1，tGDPTS+ΔWt-1，tGDPWG+ΔWt-1，tGDPPS+ΔWt-1，tGDPWP=iωilnSGtSGt-1+iωilnTStTSt-1+iωilnWGtWGt-1+iωilnPStPSt-1+iωilnWPtWPt-1]  （1）

其中，权重计算如下。

[ωiWtGDPi，Wt-1GDPi=][WtGDPi-Wt-1GDPilnWtGDPi-lnWt-1GDPi，                                   WtGDPi≠Wt-1GDPiWtGDPi，                     WtGDPi=Wt-1GDPi]

式中，[WtGDPi]和[Wt-1GDPi]分别为t期和t-1期区域第i产业的用水强度；[SGt]、[TSt]、[WGt]、[PSt]、[WPt]分别表示t期区域第二产业产值与生产总值的比值、第三产业产值与第二产业产值的比值、第三产业用水量与第三产业产值的比值、城镇人口与第三产业用水量的比值、用水总量与城镇人口的比值。

[ΔWt-1，tGDPSG]、[ΔWt-1，tGDPTS]、[ΔWt-1，tGDPWG]、[ΔWt-1，tGDPPS]、[ΔWt-1，tGDPWP]分别为t期区域用水强度时间差异的工业化效应、产业结构高级化效应、第三产业节水技术效应、生活用水承载力效应以及城镇人口用水规模效应。

2.2 空间维驱动效应测算

鉴于B-R空间分解法，在分解包含较多地区的区域时具有较大的分解难度，考虑到长江经济带内各省市数量，本研究采用R-R及M-R空间分解法，将各省市划分为不同组别，将各组别与基准地区、各组别与多个地区平均水平进行比较，测算区域用水强度空间变化的影响效应。假定t期区域内存在n个地区，[μt= Rti0]或[μt= averageRt1， Rt2，？，Rtn]表示[t]期区域内基准地区[i0]的用水强度或[n]个地区用水强度均值，则可将[t]期地区[j]与[k]的用水强度差异分解如下。

[ΔW（Rtj-Rtk）GDPtot=ΔW（Rtj-Rtk）GDPSG+ΔW（Rtj-Rtk）GDPTS+ΔW（Rtj-Rtk）GDPWG+ΔW（Rtj-Rtk）GDPPS+ΔW（Rtj-Rtk）GDPWP=iω（j，μ）tilnSGRtjSGRtμ-iω（k，μ）tilnSGRtkSGRtμ+iω（j，μ）tilnTSRtjTSRtμ-iω（k，μ）tilnTSRtkTSRtμ+iω（j，μ）tilnWGRtjWGRtμ-iω（k，μ）tilnWGRtkWGRtμ+iω（j，μ）tilnPSRtjPSRtμ-iω（k，μ）tilnPSRtkPSRtμ+iω（j，μ）tilnWPRtjWPRtμ-iω（k，μ）tilnWPRtkWPRtμ]    （2）

其中，权重计算如下。

[ω（j，μ）ti][=WRtjGDPi-WRtuGDPilnWRtjGDPi-lnWRtuGDPi，                                   WRjGDPi≠WRuGDPiWRjGDPi，                     WRjGDPi=WRuGDPi]

权重[ω（k，μ）ti]同理可得。

[ΔW（Rtj-Rtk）GDPSG]、[ΔW（Rtj-Rtk）GDPTS]、[ΔW（Rtj-Rtk）GDPWG]、[ΔW（Rtj-Rtk）GDPPS]、[ΔW（Rtj-Rtk）GDPWP]分别为[t]期地区[j]与[k]的用水强度空间差异的工业化效应、产业结构高级化效应、第三产业节水技术效应、生活用水承载力效应及城镇人口用水规模效应。

3 实证分析

3.1 数据说明

2021年9月印发的《“十四五”长江经济带发展实施方案》中强调，推动经济绿色低碳发展，要调整优化能源结构，推动重点行业绿色转型，严格能耗双控制度，全面推动制造业优化升级，推进产业基础高级化和产业链现代化，塑造创新驱动发展新优势。长江经济带是中国经济的重要组成部分，对中国经济高质量发展以及经济结构的转型升级起着重要的助推作用。长江经济带覆盖上海、江苏、浙江等11个省市，以全国21.4%的占地面积容纳了全国超40%的人口，贡献了全国超40%的生产总值，同时，经济带经济依水而生，其高品质发展离不开对区域产业耗水结构的优化升级以及对水资源的合理配置与利用，研究长江经济带具有典型意义。

2000—2020年长江经济带内各省市的用水总量、产业总产值等数据来源于《中国统计年鉴》《中国水资源公报》和各省市统计年鉴，用水总量采用耗水口径所统计的数据，为消除价格因素带来的影响，产业总产值数据均以2000年价格作为不变价格进行调整，本研究将用水总量与产业总产值的比值乘以系数10 000表示用水强度指标，即万元国内生产总值用水量，以便进行数据分析。

3.2 长江经济带用水强度时空差异的驱动效应分析

3.2.1 时间维驱动效应分析 2000—2020年经济带用水强度变化的工业化效应（SG）、产业结构高级化效应（TS）、第三产业节水技术效应（WG）、生活用水承载力效应（PS）以及城镇人口用水规模效应（WP）及各年度累计效应分别见表1和图1，其中同年度各效应之和记为TT。

1）2000—2020年，产业结构高级化效应对长江经济带用水强度的增加有抑制作用，是用水强度的重要影响因素，累计效应值达-259.93 m3/万元。自2001年起，产业结构高级化一直抑制经济带用水强度的增加，2000—2012年，产业结构高级化的累计效用值为-549.56 m3/万元，2013年起，产业结构高级化对经济带用水强度的抑制力逐年下降，驱动机制从抑制作用转变为促进作用，2016年后，其促进长江经济带用水强度增加的能力不断减弱，2020年又转为抑制作用。

2）工业化效应体现了长江经济带的产业发展状况、工业化水平以及第二产业的用水需求，总体来看，工业化效应对经济带用水强度的增加起着促进作用。2000—2020年，工业化效应的总效用为358.10 m3/万元，其中，2000—2013年的工业化效应值为正值，驱动用水强度增加，2014—2019年，工业化效应值为负值，抑制用水强度增加，2020年，工业化效应又转为对用水强度增加起促进作用。水资源禀赋的合理使用一直是工业化进程中的重要议题之一，合理分配产业结构，可以在一定程度上减弱工业化效应对经济带用水强度增加的驱动作用，但对比产业结构高级化效应、第三产业节水技术效应以及城镇人口用水规模效应的效用值可知，仅依靠调整产业结构来调控用水强度这一单一途径具有很大局限性。

3）第三产业节水技术效应、城镇人均用水规模效应以及生活用水承载力效应则从技术、社会因素分析其与用水强度时间维增减的内在联系。2000—2020年，第三产业节水技术效应累计效用值为-4 036.22 m3/万元，是产业结构高级化效应总效用的15.53倍，是城镇人口用水规模效应总效用的3.94倍，效用值远超产业结构高级化效应，是抑制经济带用水强度增加的首要驱动因素，对用水强度的抑制效果更加显著。可见优化产业与产业用水结构，坚持“节水优先”等治水方略，提升第三产业产值在总产值中所占比重，提升第三产业用水量在总用水量中所占比重，更有助于抑制用水强度的增加。2000—2020年，城镇人口用水规模驱动效应累计效用值为-1 024.70 m3/万元，除2004年外，其各年效用值均保持负值，同样是抑制用水强度增加的重要驱动效应。2000—2020年，生活用水承载力效应累计效用值为367.75 m3/万元，效用值呈在正值与负值之间变化的波动性趋势，对经济带用水强度的增加起促进作用。优化第三产业用水结构，调整城镇常住人口与第三产业用水总量二者间比例关系，使第三产业用水承载合适的城镇人口数量，将在城镇常住人口数量不断增加的前提下有效弱化生活用水承载力效应对区域用水强度增加的促进作用。

4）从产业内部来研究产业结构高级化效应，如图2所示，2012年是显著节点。2000—2012年，一二三产业产值对产业结构高级化效应的累计贡献值分别为-110.37、-37.21、-20.87 m3/万元，起抑制作用；2012—2019年，一二三产业产值对产业结构高级化效应的累计贡献值分别为57.03、7.94、4.82 m3/万元，起促进作用；2020年又转为抑制作用。据此分析，随着2000—2012年经济带产业结构的不断变动以及第三产业贡献率的不断上升，有效抑制了经济带用水强度的增加，相较于一二产业，第三产业由于其较高的水资源利用率而贡献值较小。2012年起，由于国家贯彻实行最严格水资源管理制度，强化水资源开发利用控制红线管理，积极落实用水总量控制，对区域水资源的取用进行了严格规划管理，有效提升了三大产业的用水效率，仅着眼于产业结构来抑制用水强度增加的难度增大，各省市更应关注产业自身的优化升级［7］，结合其他效应的驱动机制来看，应完善第三产业内部配比，发展更加节水、更高质量的第三产业，以此抑制长江经济带用水强度的增加。

3.2.2 空间维驱动效应分析 为了解经济带用水强度的空间差异，计算2000—2020年经济带各省市用水强度均值，选取均值最大的江西省与均值最小的上海市进行计算，二者间的均值标准差为174.54 m3/万元，表明经济带用水强度在2000—2020年空间差异显著。因此基于M-R空间分解法视阈下的各省市与经济带用水强度均值比较，缺乏一定的现实意义。2000—2020年，上海市用水强度均值为100.877 m3/万元，结合经济带中各省市间的区位优势，选择用水强度均值最小、具备最高水资源利用率的上海市作为比较基准，利用R-R空间分解法进行区域用水强度空间差异的驱动效应分析。将中国“十五”至“十三五”规划后的第一年及2020年作为典型年，将以上年份中经济带各省市以上海市为比较基准的驱动效应在表2中列出，并分析各组别的驱动效应在典型年的差异。

1）工业化效应。各组别的工业化效应差异明显，安徽省、浙江省（除2001年）、湖北省、云南省（除2001年）和重庆市组别均为负值，是抑制各省市相比于上海市用水强度增加的重要效应；江西省（除2001年）、贵州省（除2001年、2020年）、湖南省（除2001年）、江苏省（除2001年）、四川省组别则一直保持正值，是促进各省市相比于上海市用水强度增加的重要效应，表明工业化效应对不同省市相较于上海市用水强度的变化起着不同作用。工业化水平是区域产业结构的重要测度指标，反映第二产业产值在生产总值中的占比。以安徽省、湖北省和重庆市组别为例，其工业化程度在典型年均低于上海市，导致工业化效应一直作为抑制这3个省市相比于上海市用水强度增加的驱动效应。

2）第三产业节水技术效应。安徽省、湖北省、重庆市以及除2001年外的浙江省、云南省组别的第三产业节水技术效应一直保持正值，是促进各省市相比于上海市用水强度增加的重要效应；而江西省（除2001年）、湖南省（除2001年）、江苏省（除2001年）、贵州省（除2001年、2020年）、四川省的第三产业节水技术效应一直保持负值，是抑制各省市相比于上海市用水强度增加的重要效应。造成这种差异的原因在于经济不均衡发展所带来的各省市间产业结构以及产业用水结构的不同，尤其是第三产业服务化水平的不同。

3）生活用水承载力效应。安徽省、浙江省（除2016年）、湖南省（除2001年）、四川省（除2011年）组别的生活用水承载力效应一直保持正值，是促进各省市相比于上海市用水强度增加的重要效应；江苏省组别的生活用水承载力效应一直保持负值，是抑制各省市相比于上海市用水强度增加的重要效应，其余组别的效应值则在正值与负值间波动变化。在城镇常住人口增长的必然条件下，各省市间不同的第三产业水资源利用效率将导致生活用水承载力效应在增减自身与上海市用水强度空间差异的过程中发挥不同作用。

4）城镇人口用水规模效应。城镇人口用水规模直观体现在城镇人均耗水量上。安徽省、云南省（除2001年）、湖北省组别的城镇人口用水规模效应一直保持正值，是促进各省市相比于上海市用水强度增加的重要效应；江西省（除2001年）、重庆市、四川省、浙江省（除2006年）、贵州省（除2001年）、湖南省（除2001年）、江苏省（除2001年） 组别的城镇人口用水规模效应一直保持负值，是抑制各省市相比于上海市用水强度增加的重要效应。

5）产业结构高级化效应。在浙江省（除2001年）、云南省（除2020年）、湖北省、重庆市组别中的产业结构高级化效应一直起着抑制各省市相比于上海市用水强度增加的作用；以典型年2016年为拐点，浙江省、贵州省、湖南省、江苏省、四川省组别中的产业结构高级化效应对各省市相比于上海市用水强度增加的促进作用出现下降趋势；典型年2011年以来，经济带中大部分组别产业结构高级化效应值都逐年趋近横轴，各省市相比于上海市用水强度增加所起的促进或抑制作用都存在弱化的趋势。其主要原因是各省市的产业结构高级化、服务化态势对于其相比于上海市用水强度增加发挥着抑制作用，但上海市原有的比较优势或劣势随着经济的均衡发展正不断弱化，各省市产业内部结构的不断调整导致经济带各省市在与上海市在产业结构高级化方面的差距日益缩小。

对各组别产业结构高级化的产业差异进行分析，如图3所示，虽然第三产业与第一、第二产业的贡献率有明显差距，但基本对用水强度的增加起负贡献作用，从典型年2001年至2011年，各组别第三产业的贡献率总体呈上升趋势，在典型年2016年，各组别（除江苏省组别）第三产业贡献率超过第二产业贡献率，在典型年2020年，各组别第三产业的贡献率出现下降，其中安徽省组别第三产业对用水强度的贡献作用由负转正；浙江省、贵州省（除2016年）、江苏省组别的第二产业贡献率呈下降趋势，安徽省、湖北省、重庆市、四川省组别的第二产业贡献率先上升后下降，江西省、湖南省、云南省第二产业贡献率则呈现波动性变化的特征；安徽省组别第一产业贡献率不断上升，在典型年2016年后，贡献作用由负转正，江西省、浙江省、湖南省、江苏省、湖北省、四川省组别第一产业贡献率在前3个典型年基本呈上升趋势，之后贡献率下降，其余组别第一产业贡献率则呈现波动性变化的特征。

这表明，①“十三五”规划后，长江经济带各省市知识经济得到发展，明显增长的产业结构服务化态势使得产业结构高级化效应在大部分省市中能够起到抑制其相比于上海市用水强度增加的作用，但贵州省、湖南省、云南省、湖北省的第三产业发展质量较低，抑制效应较弱，安徽省、江西省、湖南省、江苏省、四川省较大的第二产业规模及其较弱的产业内水资源利用效率则削弱了产业结构高级化效应对用水强度增加的抑制作用； ②“十二五”规划以来，各省市发展了一定规模的节水型农业，第一产业的节水能力有所提升，水资源禀赋在三大产业尤其是一二产业间的调控能力得到提升，但江西省、贵州省、云南省、湖南省等省份的产业结构仍存在较大优化空间。

4 小结及政策建议

4.1 小结

1）本研究通过构建用水强度时空差异的LMDI分解拓展模型，将用水强度的影响效应分为工业化效应、产业结构高级化效应、第三产业节水技术效应、生活用水承载力效应以及城镇人口用水规模效应，以长江经济带数据为例，探究产业结构高级化效应影响区域用水强度的具体驱动机制，提升区域水资源禀赋与产业结构之间的合理化配置。发现产业结构高级化是2000—2020年区域用水强度的重要抑制因素，但其抑制作用自2012年起逐年减弱，转为促进用水强度的增长。第三产业节水技术效应和城镇人口用水规模效应是抑制经济带各省市用水强度增长的首要与次要因素，而工业化效应与生活用水承载力效应总体来看对经济带各省市用水强度增加起促进作用。

2）本研究通过构建用水强度空间差异的LMDI分解拓展模型，对驱动效应进行分析，在典型年，以上海市为比较基准：①产业结构高级化在原来起抑制作用的省市中仍发挥着抑制作用，而以典型年2016年为拐点，原来起促进作用的省市中，产业结构高级化所发挥的促进作用逐渐转变为抑制作用。自典型年2011年起，抑制或促进各省市相比于上海市用水强度增加的驱动力皆存在弱化趋势；②高级化、服务化趋势下的产业结构优化升级可抑制各省市相比于上海市用水强度的增加，安徽省、江西省、湖南省、江苏省及四川省需完善产业内部（尤其是第二产业）的耗水结构并强化水资源在产业间（尤其是一二产业间）的合理化配置，贵州省、湖南省、云南省、湖北省的服务化水平较低，仍需进一步发展第三产业。

4.2 政策建议

1）因地制宜，实现差异化发展。各省市，尤其是江西省、湖南省、云南省和四川省，应做到以水定产、以水定城，针对自身不同的自然条件、不同的经济发展水平，在产业结构高级化进程中因地制宜，制定差异化政策以加速水资源在不同用水效率部门间的流动。完善水资源定价与使用制度，制定企业用水的激励机制与惩罚机制，使得资源从低利用效率部门转移到高利用效率部门，优化产业结构，促进水资源利用的循环与可持续发展。协同推进长江经济带绿色高质量发展［16］。

2）优化产业间结构，发展更高质量的第三产业。各省市应重视产业结构高级化与用水强度二者间的相互关系，坚持节水战略优先，“以水定需”“因水制宜”，不断增加高用水效率的工业与服务业占比，不断提升各省市（尤其是贵州省、湖南省、云南省、湖北省）第三产业质量，强化人才培养，知识创新，发展具有更高创新浓度与技术含量的第三产业，大力支持水资源节约型产业的发展，进而有效控制经济带用水强度的上升。

3）着眼技术，推进节水型社会不断发展。增强科技实力，强化科技基础，加强《国家节水行动方案》等政策落实，改进工艺流程，大力发展节水技艺，以经济带核心城市上海市、杭州市、南京市等为中心，辐射推广各省市中涌现出的大效用水等工业节水技术，推进一批节水型高产能产业的形成，不断调整钢铁、石油化工等传统高能耗产业的用水能力，培育节水型企业。加强节水技术创新，重视农业节水，加快理论成果向实践转化，推进节水技术产品化、产业化，建设节水型社会。

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收稿日期：2022-03-07

作者简介：李嘉豪（1999-），男，江苏连云港人，在读本科生，研究方向为水资源经济，（电话）18115994513（电子信箱）ljhhhu@163.com。