生态脆弱区产业结构变迁的生态环境效应研究——以新疆为例

李 芳，龚新蜀，张 磊

（1.石河子大学 经济与管理学院，新疆 石河子 832000；2.新疆天业集团 天能化工有限公司，新疆 石河子 832000）

生态脆弱区产业结构变迁的生态环境效应研究
——以新疆为例

李 芳1，龚新蜀1，张 磊2

（1.石河子大学 经济与管理学院，新疆 石河子 832000；2.新疆天业集团 天能化工有限公司，新疆 石河子 832000）

以生态脆弱的新疆为典型研究区域，选取1995－2009年时间序列数据，运用主成分分析法对新疆产业结构和生态环境质量进行综合测度，然后运用广义脉冲响应和方差分解方法分析新疆产业结构变迁对生态环境的动态影响。研究指出，“九五”以来，新疆产业结构优化水平不高，生态环境综合质量稳中有升。产业结构与生态环境变化存在长期的动态均衡关系。产业结构变迁是影响总体环境质量的关键因素，产业结构不断合理化和高度化是优化环境质量的重要途径。

产业结构变迁；生态环境效应；主成分分析；Johansen协整检验

一、引 言

产业结构变动是经济增长的重要动力，是实现区域经济可持续协调发展的关键。目前，中国区域经济发展正步入以新一轮结构调整为重点的成长阶段。在经历多年高增长之后，经济发展的资源和环境压力日趋加大。在现有区域经济结构中，要素供求矛盾尤为突出，区域经济可持续发展面临严峻挑战。党的“十七大”报告中提出，要“加快转变经济发展方式，推动产业结构优化升级”，“把建设资源节约型、环境友好型社会放在工业化、现代化发展战略的突出位置”。“增长”变“发展”，意味着既要看到数量增长，还要看到社会进步状况以及社会成本指标如生态环境、资源方面付出的代价。因此，要立足于优化产业结构和节约资源保护环境来推动发展，提高产业素质，加强生态环境保护，从而增强可持续发展能力和国际竞争力。

关于产业结构变动对生态环境的影响，大量学者做了研究。翟凡、李善同提出了动态递推的中国经济一环境可计算一般均衡模型，定量分析中国产业结构变动与污染排放的关系和相关政策影响［1］。张妍和于相毅采用系统动力学方法对长春市产业结构的环境影响进行仿真模拟研究，从人口、资本、环境三个方面对产业结构的环境影响进行系统集成，模拟其动态变化趋势［2］。王德发、阮大成通过构建环境投入产出核算模型，利用2002年上海市投入产出表，对上海市工业部门绿色GDP进行了测算，为上海市开展能源—经济—环境综合核算提供方法基础，同时为上海市进行可持续发展宏观决策和产业结构调整提供依据［3］。赵雪雁等人以黑河流域为研究区，通过建立生态环境质量及产业结构效益指标体系，对黑河流域上、中、下游的生态环境质量和产业结构效益做出综合评价，并对二者的耦合关系进行定量辨识［4］。于峰等在Stern模型的基础上，对1999—2004年间除西藏、山西和贵州以外的中国28个省、自治区及直辖市的面板数据进行回归分析，结果显示经济规模扩大、产业结构和能源结构变动加剧了中国环境污染。生产率提高、环保技术创新与推广降低了中国环境污染。并估算了这五要素对环境质量影响的各自实际贡献率［5］。马小明等人提出了基于投入产出分析的产业结构环境影响评价方法，并在云南省玉溪市红塔区进行了实例研究，预测产业结构调整引起的污染物排放与资源消耗变化量，而调整产业结构是减少环境系统压力的有效途径［6］。彭建等人利用产业结构的生态环境影响指数以云南丽江为研究对象定量评价丽江市1992—2003年产业结构变化及其对生态环境的综合影响。研究结果表明，区域产业结构变化带来了较好的生态环境效应［7］。

总体来讲，对生态脆弱区产业结构变迁的生态环境问题研究较少。位于中国西北边陲的新疆，干旱少雨、水资源短缺，植被稀少，土地沙化，盐渍化严重，环境容量小，生态环境脆弱。本文以新疆为研究对象，首先运用主成分分析方法对新疆产业结构与生态环境进行了综合评价，然后运用广义脉冲响应和方差分解分析方法，分析产业结构变迁对生态环境质量的动态影响及生态环境质量变化的结构贡献度，为新疆产业结构优化升级指明方向，为促进生态脆弱区产业生态系统协调发展提供参考借鉴。

二、产业结构与生态环境质量综合评价

（一）产业结构与生态环境评价体系构建

在研究区域产业结构系统时主要考虑三次产业演进规律，经过专家咨询，从产业产值结构、就业结构综合度量产业结构的变迁。构建指标体系如表1所示。

表1 产业结构变迁指标体系表

本文考虑新疆生态环境的特殊性，从生态环境胁迫、生态环境禀赋、生态环境保护角度评价生态环境质量，共选取了17个二级指标构建了新疆生态环境质量评价指标体系，见表2。

表2 新疆生态环境质量评价指标体系表

（二）新疆产业结构与生态环境质量综合评价

文章分析产业结构与生态环境的数据主要从各年《新疆统计年鉴》和新疆资源生态环境数据库上直接获取或者计算加工而成，数据时间区间为1995—2009年。为便于分析，用CYJG表示产业结构综合指数，CZJG表示产值结构综合指数，JYJG表示就业结构综合指数，用STHJZ代表生态环境质量综合指数，STXP表示生态环境胁迫综合指数，STBF表示生态环境禀赋综合指数，STBH表示生态环境保护综合指数。运用主成分分析法［8］，利用SPSS11.0对指标数据进行主成分分析，对新疆的产业结构和生态环境的指标体系进行评估，评价产业结构和生态环境的综合发展水平。基本步骤如下：

1.原始数据的标准化处理

评价体系中选取的各指标之间由于各自单位和量级是不同的，为了在进行分析时数据具有一致性，需对指标进行指标类型一致化处理，也叫做指标数据的标准化、规范化。应用SPSS11.0统计分析软件对原始数据进行标准化处理。

2.求相关系数矩阵、特征值、方差贡献率及因子提取

利用SPSS11.0统计分析软件，应用主成分分析法对标准化后的产业结构数据及生态环境数据进行分析，获得其相关系数矩阵及初始因子载荷矩阵。凡累计贡献率大于85%的前k个成分已基本反映了原变量的主要信息。因此，选取前k个指标作为主成分。主成分方程为：

其中，αi1，αi2，…，αip为第k主成分的载荷值，X1，X2，…，X P为标准化后的指标值。

3.计算综合发展水平

以各主成分的特征值占所提取主成分的比重为系数，对各主成分进行综合获得其综合评价值：

其中，F为综合评价指数，λj为第j个主成分的贡献率，f j为第j个主成分得分。

由于采用主成分分析法得到的数值出现负数，进一步通过坐标平移得到产业结构各年综合指数如图1所示。从图1可以看出，新疆产值结构综合指数波动幅度较大，从1995年开始曲折上升，到2003年后呈现下降的趋势。1995—2003年是新疆第三产业迅速发展的时期。这一时期，新疆的服务业快速发展，特别是新疆旅游业、对外贸易的发展为新疆第三产业的发展带来了活力。第三产业占GDP的比重超过第二产业，占据主导地位。1997年亚洲金融危机的爆发对新疆第三产业发展的冲击较为明显。但产值结构综合指数上扬的势头说明新疆“一黑一白”为重点的优势资源转换战略成效凸显。从新疆就业结构综合指数来看，自“九五”以来一直呈现缓慢下降的趋势。因为新疆在加快推进新型工业化的过程中，第二产业又逐渐占据主导地位，而第二产业生产总值中占较大比重的是以石油、天然气为主的资源型行业，对劳动力的吸纳程度低，再加上新疆特色棉纺、医药等产业发展规模较小，对劳动力的吸纳能力更有限。新疆产业结构综合指数在变动趋势上与就业结构指数较为接近。

图1 产业结构综合指数图

同理可以得到生态环境质量各年综合指数，如图2所示。从图2可以看出，2004年之前，新疆生态环境胁迫指数与其他各指数之间呈现此消彼长的关系。自2000年之后，除2006年，新疆生态环境禀赋指数、生态环境保护指数和生态环境质量综合指数均大于生态环境胁迫指数，但2004年以后，差距逐渐缩小。从1995—2009年，新疆生态环境禀赋指数、生态环境保护指数一直保持平稳态势，且波动幅度基本一致，生态环境质量综合指数也呈现明显上升趋势，且2008年以后其增幅有扩大趋势，说明“九五”以来，新疆社会经济得到快速发展的同时，其生态环境的质量总体是逐步提高的。进一步从动态角度分析产业结构变迁对生态环境带来的影响。

图2 生态环境综合指数图

三、产业结构变迁的生态环境效应的动态分析

（一）单位根检验与协整分析

由于大多数的经济时间序列都是非平稳的，在协整检验前必须对其进行单位根检验，只有当变量序列都为同阶单整序列时才可以进行协整回归。这里使用Eviews5.0软件，采用ADF法检验产业结构综合指数和生态环境各指数变量的稳定性，检验结果如表3所示。

从表3可以看出，对原序列数据经过一阶差分以后，生态环境胁迫指数、生态环境禀赋指数在1%的水平上显著，产业结构综合指数与生态环境综合指数在5%的水平上显著，生态环境保护指数在10%的水平上显著，通过ADF检验。对变量的对数取一阶差分后为平稳序列，即各变量均为l（1）阶单整序列，可以进行协整关系检验。选取适合多变量协整检验的Johansen协整法对变量进行协整分析，协整检验结果如表4。

从表4可以看出，统计量35.68大于5%显著水平下的临界值20.26，拒绝没有协整方程的原假设，10.89大于5%显著水平下的临界值9.16，拒绝至多有一个协整方程的原假设，认为至少存在两个协整方程，因此，产业结构综合指数与生态环境禀赋指数存在两个协整关系。同理，产业结构综合指数与生态环境其它各指数存在一个协整关系，故产业结构与生态环境各变量间存在长期的动态均衡关系。

表3 单位根检验结果表

表4 Johansen协整检验结果表

（二）广义脉冲响应分析

由于产业结构综合指数与生态环境各指数变量之间存在协整关系，可以在VAR模型分析的基础上进行冲击响应分析，选用广义脉冲响应函数进行脉冲分析。广义脉冲响应函数考察一个变量的冲击怎样影响其他变量以及这一影响力的持续时间。给定产业结构一个标准冲击，生态环境各指数的脉冲响应函数如图3～6所示。

图中实线为1单位脉冲冲击的脉冲响应函数时间路径，两边虚线为2个标准差的置信区间。从图3可以看出，产业结构变迁综合指数一个正的标准冲击，生态环境胁迫响应路径从第1期开始为负，随时间的推移，不断的增加。从第3期开始快速上升，从短期来看，增幅不断上升，从长期来看，增幅有不断缩小的趋势。这与当前新疆加快推进新型工业化进程和以资源型产业为主的产业结构有关。煤化工、石油化工的发展排放大量的废气、废水、废渣，给生态环境带来很大的压力。由图4可以看出，生态环境禀赋指数在当期受到产业结构综合指数一个正冲击后，第2期立刻呈现负向反应，第3期小幅回调后，响应的路径一直为负且较为平坦。说明新疆产业结构的变动一开始对生态环境禀赋影响较大，后期影响比较稳定。从图5可以看出，生态环境保护在当期产业结构冲击下，响应路径为正，说明新疆产业结构调整带来的生态环境正反馈效应不断增加，具有较长的持续性。总之，新疆产业结构变迁对生态环境胁迫与生态环境禀赋产生的影响较大。

图3 生态环境胁迫对产业结构的脉冲响应

图4 生态环境禀赋对产业结构的脉冲响应

由图6可以看出，新疆生态环境质量受到产业结构变迁当期一个标准冲击后，响应路径从第2期开始为负，比较平坦，幅度有增大的趋势。说明产业结构变迁对生态环境质量有一定程度的影响，但新疆产业结构优化升级的政策对生态环境综合质量的影响在一定时期内较为稳定。随着新疆新型工业化的推进，以重化工业为特征的产业结构使新疆资源环境的压力进一步加大，新疆产业结构优化受生态环境的约束将进一步增强。而只有通过产业结构的不断合理化、高度化才能保持稳定的生态环境状态。

图5 生态环境保护对产业结构的脉冲响应

图6 生态环境质量对产业结构的脉冲响应

（三）方差分解分析

方差分解是通过分析每一个结构冲击对内生变量变化的贡献度，进一步评价不同结构冲击的重要性。根据方差分解理论，得到生态环境各综合指数对产业结构的方差分解结果，如表5所示。

表5表明，每一期生态环境各综合指数均受到自身以及产业结构综合水平的影响。除生态环境保护指数外，生态环境胁迫指数和生态环境禀赋指数、生态环境质量指数受自身波动的影响呈下降趋势，生态环境禀赋指数从第2期开始就大幅度下降。而生态环境各指数受产业结构综合水平波动的影响逐步加强。其中，产业结构变化对生态环境胁迫指数的贡献度最大，达70%以上，对生态环境的负面影响有进一步加大的趋势；产业结构变化对生态环境禀赋指数的贡献度与生态环境禀赋指数变化自身的解释力基本相当，但自身解释力有逐渐走弱的趋势；产业结构变化对生态环境保护及生态环境质量指数变化的贡献度小于其自身的解释力，但对生态环境质量指数变化的贡献度有进一步增大的趋势。充分证明产业结构变迁对新疆生态环境质量产生越来越重要的影响。

表5 生态环境各综合指数对产业结构的方差分解结果表

四、结论与建议

本文以生态脆弱区新疆为例，首先运用主成分分析方法对新疆产业结构与生态环境质量进行综合测算与评析，然后运用广义脉冲响应和方差分解方法对新疆产业结构变迁的生态环境效应进行了动态研究。

（一）主要结论

第一，产业结构和生态环境综合指数的测算结果表明：从产值结构综合指数来看，“九五”以来，新疆产值结构的波动幅度较大，曲线上有较明显的拐点，与新疆区域资源禀赋的特点是分不开的。从就业结构综合指数来看，就业结构的变动趋势基本符合产业结构的演进规律。从生态环境综合指数来看，生态环境综合质量有逐步上升的趋势，生态环境胁迫指数基本呈现“u”型的特征，生态环境禀赋指数总体上呈现倒“u”型特征，生态环境保护指数变动趋势较平稳。

第二，基于Johansen协整检验，产业结构与生态环境各综合指数之间均存在长期动态均衡关系。脉冲响应函数结果表明，新疆产业结构的变迁对生态环境胁迫、生态环境禀赋影响较大，产业结构变迁带来的生态环境正反馈效应不断增加，且具有较长的持续性。方差分解揭示出新疆生态环境胁迫指数受产业结构变迁影响较大，生态环境禀赋指数受自身及产业结构变迁影响程度相当，生态环境保护指数和生态环境综合质量指数受自身影响较大，但产业结构变迁对生态环境综合质量的贡献呈现逐渐上升的趋势。因此，产业结构变迁是影响新疆总体环境质量的关键因素。

（二）对策建议

1.树立产业生态系统和谐理念。由于经济增长中的产业结构变迁是影响新疆生态环境变化的关键因素，因而转变经济发展方式，就要摒弃一味追求产业数量型的增长方式，在产业结构调整过程中加大环境保护、污染治理力度，走“边污染、边治理”的道路，推进产业生态化转型，增强产业生态系统的协调性。

2.构建现代生态产业体系。新疆在产业发展过程中首先应积极推动现代生态农业的发展，其次，运用高新技术改造提升传统产业，广泛应用先进信息技术、清洁生产技术、绿色资源替代技术、废弃物再资源化等技术对传统产业，特别是对煤炭、石油化工等行业进行技术改造，促进传统产业升级和向绿色生态转型。再次，控制高消耗和高污染行业，大力发展再生资源产业，推动经济增长方式向“产品－废弃－再生产品”的循环经济转型。另外，还可利用新疆当地优势，大力发展水电、太阳能、风能、生物能等可再生能源，大力发展环保产业。

3.完善公共品使用机制。生态环境是典型的公共物品，具有显著的外部性。环境污染具有很强的负外部性，污染者所承担的成本远小于社会承担的成本，而环境保护则具有很强的正外部性，保护者所获得的利益小于社会的收益，缺乏保护环境的足够动力。因此，无论是正外部性还是负外部性，都会影响到环境资源的优化配置。新疆干旱、少雨、沙漠化、盐碱化的生态环境特征使产业发展受到的局限性较强，新疆产业发展可采取外部成本内部化的办法将生态成本计入产业发展成本，通过建立生态补偿机制，使资源开采者承担资源开发补偿的主要责任；通过提高技术水平和加强环境管制，控制废弃物排放量的同时提高资源利用效率。保持生态脆弱区生态环境系统的稳定性，提升经济运行的质量，实现新疆的跨越式发展。

［1］ 翟凡，李善同.结构变化与污染排放：前景及政策影响分析［J］.数量经济技术经济研究，1998（8）.

［2］ 张妍，于相毅.长春市产业结构环境影响的系统动力学优化模拟研究［J］.经济地理，2003（5）.

［3］ 王德发，阮大成.工业部门绿色GDP核算研究——2000年上海市能源—环境—经济投入产出分析［J］.财经研究，2005，32（2）.

［4］ 赵雪雁，周健，王录仓.黑河流域产业结构与生态环境耦合关系辨识［J］.中国人口、资源与环境，2005，15（4）.

［5］ 于峰，齐建国，田晓林.经济发展对环境质量影响的实证分析——基于1999—2004年间各省市的面板数据［J］.中国工业经济，2006（8）.

［6］ 马小明，张立勋，戴大军.产业结构调整规划的环境影响评价方法及案例［J］.北京大学学报：自然科学版，2007（7）.

［7］ 彭建，王仰麟，叶敏婷，等.区域产业结构变化及其生态环境效应［J］.地理学报，2005，60（5）.

［8］ 李勇.基于主成分分析的山东省产业生态环境协调发展研究［J］.城市发展研究，2010，17（6）.

Study on the Ecological Environment Effect on Industrial Structure Change of Ecological Fragile Region：A Case of Xinjiang

LI Fang1，GONG Xin-shu1，ZHANG Lei2

（1.School of Economics and Management，Shihezi University，Shihezi 832000，China；2.Tianneng Chemical Industry Co.，Ltd of Xinjiang Tianye Group，Xinjiang Shihezi 832000，China）

As a resource converter，industrial structure determines the stress on the ecological environment.This article takes ecological fragile region，Xinjiang as the typical research area and its 1995－2009 time series data is chosen.Firstly it measures the industrial structure and ecological environmental quality level comprehensively with principal component analysis method，and then analyzes dynamic effects of changing industrial structure of Xinjiang on the ecological environment using generalized impulse response function and variance decomposition method.Research indicates that the lower level of industrial structure optimization in Xinjiang since"Ninth－Five－Year"plan，the higher level ecological environment comprehensive quality.There exists a long－term dynamic equilibrium relationship between industrial structure and ecological environment change.Impact of changing industrial structure is a key factor on the overall quality of the environment，rationalization of industrial structure and advancement will be an important way to optimize the quality of the environment.

industrial structure changes；ecological environment；principal component analysis；Johansen cointegration test

（责任编辑：马 慧）

F224

A

1007－3116（2011）12－0063－07

2011－07－04

教育部人文社会科学研究一般项目（新疆项目）《基于生态安全的新疆产业结构优化研究》（10XJJC790002）；石河子大学哲学社会科学规划项目《资源环境约束下新疆产业结构转型研究》（RWSK10－Y31）；石河子大学“211”重点学科资助项目

李 芳，女，甘肃民勤人，讲师，博士生，研究方向：产业经济；龚新蜀，女，四川遂宁人，教授，博士生导师，研究方向：产业经济、区域经济；张 磊，男，汉，甘肃民勤人，经济师，研究方向：循环经济。

【统计应用研究】