湖北省对外开放、城镇化与环境质量关系的实证分析*

汪凌志

(湖北理工学院经济与管理学院，湖北黄石435003)

引言

作为中部地区经济总量位居前列的湖北省，近年来正着力打造中部崛起的重要战略支点，然而在经济快速增长的过程中，不可避免地遇到资源环境约束的重大挑战，作为拉动经济增长的两种主要手段，对外开放与城镇化会通过多种途径造成环境资源的巨大消耗。因此，科学评价湖北省环境质量，进而考察对外开放、城镇化与环境质量的关系，对于加快湖北省生态文明建设，推动“两型社会”发展无疑具有重要的现实指导意义。

对外开放的环境效应研究始于上世纪90年代，研究侧重于考察贸易对环境污染的影响，迄今已形成以规模、结构与技术效应为代表的成熟理论框架。基于这一思想，国内外学者针对不同研究对象展开了丰富的实证研究，如，Antweiler et al.选择SO2浓度作为环境指标，实证考察了1971—1996年全球44 个国家的贸易开放与环境污染的关系，发现就样本国家平均而言，更加自由的国际贸易有益于环境质量改善［1］;Cole and Elliott 严格区分了贸易与非贸易引致的结构效应，以SO2等四种污染物作为环境指标进行实证研究，认为贸易引致的结构效应明显低于其他三类效应［2］;Kleemann and Abdulai 以人均CFC(氟氯化碳)等三种污染物作为环境指标，基于全球90 个国家1990—2003年的跨国面板数据，采用分组策略考察了贸易开放、经济增长与环境质量之间的关系［3］;任力、黄从杰基于中国1995—2007年碳排放的省际面板数据，分区域考察了对外贸易密度、人均收入与碳排放之间的关系，发现三大区域的对外贸易密度均与人均碳排放呈现显著正相关［4］;黄娟、田野采用SO2作为环境指标，构建了自由贸易环境效应的联立方程模型，利用中国11 个东部沿海省市1992—2010年的面板数据对该模型进行了估计，结果表明环境净效应为正［5］;彭水军等基于中国2005—2010年251 个地级城市的面板数据，采用动态面板模型考察了贸易开放所引致的结构效应对中国3 类污染物排放量及排放强度的影响，发现贸易引致的结构效应总体上有利于环境污染的改善［6］。总体来看，运用环境三效应思想解释贸易对环境的作用已经在学术界形成共识，但其结论仍然受到环境指标和计量方法选择的影响。

近年来，随着中国城镇化进程的不断加快，城镇化与环境关系的研究开始成为学术界关注的热点。基于Dietz and Rosa 提出的STIRPAT 模型在实证研究中运用最为普遍［7］。国外学者大多以运用不同的计量方法，以城镇化、人均收入、技术水平等指标度量该模型中人口、富裕度、技术三个主要变量，运用不同计量方法进行环境效应分析［8－9］。国内研究则侧重选择碳排放作为环境指标，基于STIRPAT模型考察城市化的环境效应。如，卢祖丹利用中国30 个省区1995—2008年的面板数据，考察了城镇化对碳排放的影响，发现城镇化有助于中国实现碳减排，尤其是对于中、西部地区［10］;周葵、戴小文指出，城市化率与碳排放之间长期存在驱动关系，碳排放量同时受到前期城市化率水平的累积影响［11］;徐丽杰分别利用时间序列与省际面板数据考察了中国城市化对碳排放影响的地区差异，认为东部地区城市化是碳排放增长的主要原因，而西部地区城市化有利于碳减排［12］。

综上可见，目前该领域研究已取得一定进展，但由于城市化对环境质量的影响存在多种传导途径，且采用的指标、数据和方法存在差异，导致结论各不相同，其局限也较为明显。一是大多以污染物作为环境指标，较少考虑到自然资源的消耗;二是较少地将对外开放与城市化放入同一研究框架下，且针对国内某一具体区域的研究相对薄弱。基于此，本文以湖北省作为研究区域，采用综合自然资源消耗与环境污染的生态足迹(ecological footprint，EF)作为环境指标，基于改进的EF 方法，构建湖北省1990—2012年EF 时间序列数据，考察对外开放、城镇化与环境质量之间的关系，以期为推动湖北省“两型社会”发展提供理论依据。

一、生态足迹测算

(一)改进的生态足迹测算模型

由加拿大生态经济学家Rees 提出的生态足迹方法［13］，是近20年定量评价环境资源消耗的重要工具。该方法通过将特定区域经济活动的自然资源消耗与环境污染转化为各类土地面积，并进行标准化处理以实现对各类环境资源消耗的统一描述。在现有国内研究中，EF 模型的主要参数大多选择单一年份的世界平均单位产量，为了更准确地反映特定区域的环境资源消耗，本文采用基于“省公顷”的EF模型，即以湖北省平均单位面积产量作为模型中的主要参数进行EF 测算。测算模型如下:

式(1)、(2)、(3)、(4)分别表示生物资源足迹、能源足迹、EF 结构与EF 强度。其中j 表示生物资源用地类型(j =4 ，表示耕地、林地、草地、水域);i 表示产品消费项目，Ci、Pi分别表示第i 类产品的产量与湖北省平均单位面积产量;m 表示能源用地类型(m =2，表示建设用地、化石能源用地)，rj和rm分别表示生物资源用地和能源用地的均衡因子;n 表示能源类型(n =3，表示电力、煤炭、石油)，其中电力(单位:亿千瓦时)对应建设用地，煤炭(万吨)、石油(万吨)对应化石能源用地。ECn表示第n 类能源的消费总量;Vn、An分别表示第n 类能源的平均低位发热量(电力:3 600 千焦/千瓦时;煤炭:20 908 千焦/千克;石油:41 816 千焦/千克)与能地转换系数;EF 结构用生物资源足迹与能源足迹的比值表示，用以反映两类环境要素消耗的相对大小;EF 强度以单位GDP 占用的EF 表示，用以衡量生态效率。

生物资源足迹的四类用地类型分别对应农产品、畜产品、林产品与水产品，为保持研究期内的数据完整性与统计口径的一致，农产品取粮食、棉花和油料三类作物产量;畜产品取肉类(猪、牛、羊)、牛奶、禽蛋三类产品产量;林产品取林产品与木材两类产品产量;水产品取水产品产量;研究期内各类产品平均单位面积产量以各类产品产量的平均值除以对应用地的平均实际面积表示(耕地取农产品播种面积，水域取水产可养殖面积)。能源足迹通过将能源消费量转化为发热量，并通过世界自然基金会(WWF)提供的能地转换系数(电力1 000，煤炭55，石油71，单位GJ/hm2)转化为相应的土地面积，并扣除1/3 的海洋吸收。为消除价格波动影响，测算EF 强度时，利用历年湖北省GDP 指数(上年=100)将名义GDP折算为实际GDP(1990年为基期)。上述数据均来自历年《湖北省统计年鉴》及《国土资源统计公报》，部分缺失数据根据前后年份的平均值或年增长率推算。各类用地的均衡因子选取2002、2004、2006年《地球生命力报告》所提供均衡因子的平均值(耕地与建设用地:2.17;林地与化石能源用地:1.36;草地:0.48;水域:0.36)。

(二)EF 测算结果

1.EF 总量及构成分析

如图1所示，在整个研究期内，湖北省EF总量自1990年的3 756.59万公顷增至2012年的12 046.98 万公顷，年均增长5.44%，总体呈现波动增长，其中仅在1991—1993、1997—1998、2000—2001年间出现小幅下降，尤其自2001年后增长迅速，说明在工业化与城市化的推动下，湖北省面临的环境压力更加严峻。其中，化石能源用地、林地、耕地分别自1990年的1 438.17万公顷、1 078.11 万公顷、1 216.7万公顷增至 2012年的6 506.93 万公顷、3 936.99万公顷、1 470.86 万公顷，年均增长率分别达到7.1%、6.1%、0.87%，成为推动EF增加的主要力量;草地、水域、建设用地数量极为有限，且波动趋势并不明显，反映了湖北省以粮食作物与林产品为主导的农业产业结构以及以碳密集型为主导的工业产业结构。

图1 湖北省1990—2012年EF 总量及构成

2.EF 结构与强度分析

如图2所示，在整个研究期内，EF 结构总体呈现波动下降趋势，其中2002年后开始低于1，表明在能源足迹急剧攀升的推动下，湖北省环境资源消耗正加速从自然资源转化为环境污染;EF 强度则呈现波动上升趋势，自1990年4.557公顷/万元增至2012年的6.004 4公顷/万元，年均增长1.2%，且自2001年后上升趋势更为显著，说明湖北省生态效率总体趋于恶化，相对粗放的经济增长方式强化了湖北省经济增长与环境资源消耗之间的矛盾。

图2 湖北省1990—2012年EF 结构与强度

二、对外开放、城镇化与环境质量的长期均衡关系分析

采用时间序列计量分析，建立模型如下:

lnpeft=a +opent+urbt+ut(5)式(5)中，t 表示时间;lnpeft表示第t年湖北省环境质量(人均EF)，取对数形式;opent表示第t年湖北省对外开放度，以贸易依存度与外资依存度的平均值表示;urbt表示第t年湖北省城镇化水平，以城镇人口占总人口的比重表示;ut表示扰动项。其中湖北省人均生态足迹人均EF 采用前文测算完成的数据;贸易依存度与外资依存度分别取湖北省历年进出口总额(单位:美元)、历年实际利用外资额(单位:美元)与GDP 的比值表示，在计算比值时，使用历年人民币汇率(年平均价)将美元计价数据换算成人民币计价。上述数据均来自历年《湖北省统计年鉴》。

时间序列计量分析的基本步骤是:首先运用ADF 单位根检验判断各变量是否同阶单整，进而运用Johansen 协整检验与Granger因果检验，分别判断各变量是否存在长期稳定的均衡关系，以及解释变量与被解释变量是否存在因果关系;最后利用脉冲响应函数和方差分解，分析解释变量对被解释变量的影响程度。

(一)单位根检验

如表1所示，原时间序列三个变量的ADF 检验值均大于各自在5%、10%显著水平下的临界值，表明三个变量均为非平稳，一阶差分处理后，dlnpef、dopen、durb 对应的 ADF 值分别为－3.964 9，－3.706 2、－6.365 5，分别小于所对应的5%、10%、10%显著水平，一阶差分后的时间序列是平稳的，表明三个变量均为一阶单整过程，三者之间可能存在协整关系。

表1 量的单位根检验结果

(二)Johansen 协整检验与Granger 因果检验

如表2所示，在“不存在协整关系”的原假设中，迹统计量与最大特征根统计量分别为32.155 67、25.145 1，均大于各自5% 显著性水平的临界值;对应的P 值极小，表明拒绝原假设。在“存在至多一个(两个)协整关系”的原假设中，其对应的迹统计量与最大特征根统计量均小于各自5% 水平的临界值。综合检验结果，人均EF、对外开放度、城镇化水平在5%水平上存在一个协整关系，协整方程为:

lnpef =0.235 155open + 0.045 743urb +4.652 035

根据协整方程可以看出，对外开放度与城镇化水平对人均EF 存在显著的正相关，对外开放度每增加1%，人均EF 增加23.5%;城镇化水平每增加1%，人均EF 增加4.57%。这表明湖北省对外开放、城镇化与环境质量之间存在长期稳定的均衡关系，且两者的提高均显著加剧了湖北省的资源环境压力。

表2 Johansen 协整检验结果

如表3所示，对外开放度、城镇化水平在10%显著性水平下都是人均EF 的格兰杰原因，而人均EF 都不是前二者的格兰杰原因，这表明，湖北省对外开放度、城镇化水平与环境质量存在单向因果关系。从对外贸易与利用外资的产品结构来看，以传统农产品与高碳产品为代表的环境资源密集型产品仍占据主导地位，对湖北省环境质量产生了严重负面影响;而城镇化进程的提速，一方面会拉动水泥、建材、钢铁等高耗能产业的迅速增长，另一方面，由城市人口扩张引致的环境资源消耗的不断攀升也将进一步加剧城市资源环境压力。

表3 Granger 因果检验结果

(三)脉冲响应函数与方差分解

脉冲响应函数用于刻画VAR 模型中来自一个内生变量的冲击对其他内生变量产生的动态影响;方差分解则进一步反映了系统中每个内生变量冲击强度的相对重要程度。图3和图4 分别显示了人均EF 对自身、对外开放度、城镇化水平的脉冲响应函数及方差分解。如图3所示，人均EF 对其自身及城镇化水平的冲击均表现为长期正向响应，其中对其自身冲击的反馈表现为波动趋势，在第3 期达到最大，对城镇化水平冲击的反馈效应表现为持续增长趋势，且在第6 期时超过了自身冲击的反馈效应;人均EF 对对外开放度的冲击呈现正负交替响应，自第4 期后，正向效应逐渐减弱，第6 期后转变为负向效应。如图4所示，人均EF 对其自身受到冲击的方差贡献度最高，并呈现减弱趋势，城镇化水平变化对人均EF 的方差贡献度不断增加，并呈现加快趋势，至第10 期高达44.2%，而对外开放度变化对人均EF 的方差贡献度相对较弱，并呈现先增后减趋势，在第4 期达到最大值7.03%;总体而言，城镇化水平相对对外开放度对湖北省人均EF 的冲击影响更为显著。

图3 脉冲响应函数图

图4 方差分解图

三、结论与建议

本文采用EF 作为环境指标，基于改进的EF 方法测算了湖北省1990—2012年EF 值，并运用Joansen 协整检验、Granger 因果检验、脉冲响应函数及方差分解分析考察了湖北省对外开放、城镇化及环境质量之间的关系，得到如下结论:1)在该研究期内，湖北省EF 总量总体增长，表明环境资源消耗日趋严重;EF 结构呈现向环境污染转移的趋势;EF 强度波动增长，表明经济增长的资源环境代价不断加剧;2)湖北省对外开放、城镇化和环境质量之间存在长期稳定的均衡关系，两种经济要素与人均EF 均呈现显著正相关，并与环境质量存在单向因果关系。城镇化水平对于人均EF的冲击影响更为显著。基于上述结论，笔者提出如下建议。

(一)加强生态体制机制创新，加强生态建设力度

首先，应逐步建立以绿色GDP 为主的经济核算体系和以生态效益指标为核心的政绩考核制度，将资源消耗、环境损害、生态效益等指标纳入市(州)的经济社会发展评价体系;其次，要完善环境资源有偿使用制度，制定并实施生态补偿政策，提高资源使用成本，严格执行生态环境保护的法律法规;第三，加大对生态建设的投入，除了各级政府公共财政支出重点应向生态建设予以倾斜外，还应充分发挥市场作用，鼓励和引导社会和民间资本、外来资本和金融信贷参与生态建设。

(二)推进对外开放的生态化发展，构建生态产业体系

近年来，湖北省贸易生态结构的调整较为滞后，引进外资的生态质量仍显不足，传统农业、冶金、轻纺、化工等环境资源密集型产品仍占主导地位。因此，湖北省在贸易发展与引进外资中，要优先构建现代生态产业体系，积极探索具有地区特色的生态农业，加快淘汰传统产业落后产能，大力发展符合国家产业政策导向、市场前景广阔、具有可持续发展优势的节能环保、信息技术、高端装备制造、新材料等新兴产业，提升“湖北制造”的国际竞争力。

(三)大力推进生态城镇化建设，统筹考虑城镇建设与资源环境的关系

首先，应以城市圈和城镇带建设为引领，科学规划城镇体系发展的总体战略布局，探寻城镇发展与功能规划的深度契合，强化生态城镇的集聚扩散能力;其次，应以基础设施和环境治理为载体，加快城镇之间生产要素的流动，提高资源的利用效率，提升生态城镇的承载能力;第三，城镇发展应与产业结构优化相结合，各城镇应结合自身资源和功能定位，大力发展循环经济，提升城镇的可持续发展能力。

［1］Antweiler，W.，Copeland，B.R.，Taylor，M.S.Is Free Trade Good for the Environment?［J］.American Economic Review，2001(91):877－981.

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［7］Dietz，T.，Rosa，E.A.Rethinking the Environmental Impacts of Population，Affluence and Technology［J］.Human Ecology Review，1994(2):27－300.

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［13］Rees，W.Ecological Footprint and Appropriated Carrying Capacity:What Urban Economics leaves out［J］.Environment and Urbanisation，1992，4(2):121－130.