中国水资源利用效率区域差异的时空特性和动力因素分析

邓益斌,尹庆民

(河海大学商学院,江苏南京 211100)

中国水资源利用效率区域差异的时空特性和动力因素分析

邓益斌,尹庆民

(河海大学商学院,江苏南京 211100)

基于泰尔指数分解方法,分析2004—2013年我国水资源利用效率区域差异的时空特性和动力因素。结果表明,2004—2013年我国水资源利用效率的泰尔指数呈现逐渐上升的趋势,表明区域差异在变大;在“空间”意义上,组间差异对总差异变动的贡献度呈现上升的趋势,是地区差异变动上升的关键;在“动力”意义上,资本产出比和劳动人口耗水比与泰尔指数的变动是一致的,资本劳动比与泰尔指数的变动态势存在差异。

水资源利用效率;泰尔指数;区域差异;时空特性

“水是生命之源、生产之要、生存之基。”水是人类及一切生物赖以生存的重要物质,是工业、农业生产和社会经济发展的不可或缺的自然资源。水资源的不合理使用会对经济的可持续发展产生阻碍。我国水资源现状并不乐观,人均水资源拥有量为世界平均水平的28%,平均单位面积耕地水资源量为世界平均水平的1/2。从经济学的角度,要以有限的水资源量来维持我国现阶段经济的高速增长,关键是提高水资源利用效率。由于我国的省份在经济发展水平、水资源禀赋方面存在较大差异,所以区域间的水资源利用效率也会存在一定的差异。基于此,本文对我国水资源利用效率区域差异进行识别,对其时间变化进行考察,挖掘其内在成因,在此基础上提出相关政策建议。

研究水资源利用效率区域差异,首先需要一个合理的水资源利用效率的评价方法。基于研究问题的简化,本文采用比值分析法作为水资源利用效率的评价标准。比值分析法是根据用水量和相关产出的比值来间接表示水资源利用效率。宋国军[1]、张力小[2]等在研究中就用万元GDP水耗作为水资源利用效率的评价标准。在往年的水资源公报中,常用的相关指标有万元GDP用水量和万元工业产值增加值用水量。考虑到我国是一个农业大国,农业用水占总用水量的比例很高,所以万元工业产值增加值并不能较好地反映我国的水资源利用效率。本文运用模型的自身特性,用万元GDP用水量的倒数来表达水资源利用效率。

关于我国水资源利用效率区域差异,我国的学者也进行过一系列的研究。李世祥等[3]通过聚类分析法探讨了我国1997—2006年间水资源利用效率的区域差异。马海良等[4]用α收敛来判断我国水资源利用效率的收敛情况,发现1999—2009年中全国各省份的水资源利用效率的差异在扩大。孙爱军[5]、孙才志[6]等利用空间自相关分析方法均得出我国的水资源利用效率存在明显的空间差异。这些学者的研究多偏重于我国水资源利用效率区域差异客观存在的验证,而对造成这种客观差异的影响因素研究较少。

目前,学者们在研究区域差异时,多采用极差、变异系数、洛伦兹曲线、基尼系数、泰尔指数等方法[7]。与其他方法相比,泰尔指数具有可分解性,可以在“空间”意义上分解为组间差异和组内差异,在“动力”意义上分解出三大动力因素。由于本文的焦点在于挖掘造成我国水资源利用效率区域差异的内在因素,所以选用泰尔指数来测度我国的水资源利用效率区域差异会更加合适。目前基于泰尔指数分解法的水资源利用效率区域差异影响因素研究的文章尚未见报道,多散见于地区经济差异研究[8-9]。

我国常规的水资源分区办法是将全国的水系分为北方六区和南方四区①北方六区包括松花江、辽河、海河、黄河、淮河、西北诸河6个水资源一级区;南方四区包括长江(含太湖)、东南诸河、珠江、西南诸河4个水资源一级区。,由于北方六区和南方四区的GDP的数据不可得,所以本文考虑东、中、西部的分区方法来探究我国水资源利用效率的区域差异。

鉴于上述分析,本文将以泰尔指数作为工具,从省级和东、中、西部三大区域层面②东部包括北京、天津、河北、辽宁、上海、江苏、浙江、福建、山东、海南;中部包括山西、吉林、黑龙江、安徽、江西、河南、湖北、湖南8个省;西部包括内蒙古、广西、重庆、四川、贵州、云南、西藏、陕西、甘肃、宁夏、青海、新疆12个省、市、自治区。受到数据资料的限制,笔者将重庆合并到四川作为一个整体进行研究。来测算和分析水资源利用效率的区域差异性,并进一步将泰尔指数进行“空间”和“动力”因素分解,找出我国水资源利用效率区域差异性的关键因素。

1 研究方法与数据来源

1.1 泰尔指数法

泰尔指数法最早由泰尔提出,用于衡量国家间的收入差异。与基尼系数、变异系数等方法相比,泰尔指数可分解,因而成为地区经济差异的重要方法,现在也被应用于居民收入差异、区域能源消费差异、CO2排放区域差异、碳生产率差异等多个领域。

式中:TWR为区域内部差异之和(组内差异);TBR为区域之间的差异(组间差异)。TWR/T和TBR/T分别表示组内差异和组间差异对总体差异的贡献度。水资源利用效率的泰尔指数在“空间”意义在可以被分解为组内差异和组间差异两部分。

在本文中水资源利用效率定义为万元GDP耗水量,要素投入水平及其效率直接决定着地区的GDP产出水平。基于泰尔指数的可分解性,可以将泰尔指数分解,来表达水资源利用效率区域差异变动“动力”特征。

式中:TCO为产出资本比所导致的区域差异;TCL为资本劳动比所导致的区域差异;TLW为劳动人口耗水比所导致的区域差异。TCO/T、TCL/T和TLW/T分别表示产出资本比、资本劳动比和劳动人口耗水比对水资源利用效率区域差异的贡献度。

由此,水资源利用效率区域差异在“空间”意义上将分解为组内差异和组外差异,在“动力”因素上分解为产出资本比、资本劳动比和劳动人口耗水比。

1.2 数据来源

为了展开研究,需要2004—2015年各省份的GDP、资本存量、劳动人口和用水量的数据具体数据来源如下:

a.GDP。每年各省的GDP采用的是以2004年不变价格计算的实际GDP,原始数据来源于《中国统计年鉴》。

b.资本存量。在估计每年的实际资本存量时,当今学者们一般采用“永续盘存法”,计算方法为Kit=Kit-1(1-δt)+Iit,其中Kit是地区 i在第 t年的资本存量,δt表示第t年的资本折旧率,Iit表示地区i在第t年的投资。本文按照参考文献[10]的方法在其测算资本存量的基础上推算了2004—2013年各省份的资本存量。

c.劳动人口。用各省的三产从业人口总和作为劳动人口,由于各省的人均教育水平不可得,因此没有包括各省劳动人口质量上的差异。原始数据来源于31个省、市、自治区历年的统计年鉴。

d.用水量。用水量的数据来源于《中国统计年鉴》。

2 水资源利用效率区域差异的演变趋势和指数分解

2.1 水资源利用效率区域差异的演变趋势和“空间”因素分解

利用泰尔指数计算三大区域水资源利用效率的总差异、组内差异、组间差异以及各自的贡献率。表1给出了2004—2013年我国水资源利用效率的泰尔指数的计算结果。显然泰尔指数总体呈现逐渐上升的趋势,由2004年的0.093 8上升到2013年的0.1059。这也和马海良等[4]对区域水资源利用效率的收敛性研究的结果基本一致,表明我国近年来各省份之间的水资源利用效率的差异在不断扩大。

在“空间”意义上,水资源利用效率区域差异的不断扩大源于东部、中部、西部三大区域的共同作用。表1给出了我国泰尔指数“空间”分解后组内差异和组间差异的变动情况。2004年,组内差异和组间差异分别为0.0522和0.0416,这期间,组内差异对总体差异的贡献度为55.63%,远大于组间差异的贡献度44.3%,表明2004年组内差异是全国水资源利用效率的主要因素。2013年,组内差异上升至0.0538,组间差异上升至0.052 2,组间差异的上升速度远大于组内差异,这说明各个区域之间水资源利用效率的差异在不断拉大。从贡献度的数据可以看出,组间差异的贡献度由2004年的44.37%上升至2013年的49.26%,组内差异的贡献度由2004年的55.63%下降至50.74%,两者对总体差异的贡献已经相差不大,组间差异对总体差异的影响在不断地加大。正是这种组间差异的不断加大才导致了总体差异的不断上升。根据我国《2013年中国水资源公报》对东、中、西部地区的统计,我国的生活用水比重呈现东部高、中部及西部低,工业用水比重呈现东部及中部高、西部低,农业用水比重呈现东部及中部低、西部高的态势,而工业用水的效率是远高于农业用水的,这是我国这种用水格局的区域性差异导致了水资源利用效率的总体差异的不断拉大。2011—2012年间的组间差异从0.048 5上升到了0.0528,上升的幅度达到了8.9%。中央在2011年一号文件中明确提出了关于水资源利用的三条红线,由于我国省份经济发展水平、水资源禀赋方面存在较大差异,对于三条红线要求的贯彻程度也会各有所差,所以导致了这个时间段内组间的差异的迅速上升。

组内差异是我国东、中、西部内部差异加权平均的结果,因此,对于组内差异还可以进一步进行空间因素分解。如表1所示,在区域的横向对比上,东部的内部差异始终大于中部和西部,到2013年,东、中、西部对水资源利用效率总体差异的贡献度分别为26.25%、8.16%和16.33%,东部在组内差异中占据主导地位,中部和西部内部差异对泰尔指数以及组内差异的贡献非常小,因此增加东部省份区域内部的水资源利用方面的技术和经验交流,是减小我国水资源利用效率区域间总体差异的重中之重。在纵向时序比较上,东、中、西部的内部差异都相对比较稳定。由于区域间组间差异在10年中不断上升,所以导致东、中、西部的内部差异对水资源利用效率区域间的总体差异的贡献度不断下降。

表1 2004—2013年我国水资源利用效率的泰尔指数及其“空间”分解

根据上文对组内差异的分析,可以看到东部在组内差异中占据主导地位,基于此,将东部进一步分解为南部和北部①北部包括北京、天津、河北、辽宁、山东;南部包括上海、江苏、浙江、福建、海南。,探究东部地区水资源利用效率差异的来源。如表2所示,在2004年,东部地区的泰尔指数为0.0443,组内差异和组间差异分别为0.030 7和 0.013 7,贡献度分别为 69.12% 和30.88%,在之后的10年间,组内差异的贡献度稳定在70%左右,表明组内差异是造成东部水资源利用效率区域差异的主要因素。组内差异是东部地区南、北部内部差异加权平均的结果,因此,进一步将组内差异进行空间分解。在区域的横向比较上, 2013之前北部的内部差异始终大于南部。北部地区包括了北京、天津这样一些产业结构合理省市,也有河北这种对于重工业非常依赖的城市,这种产业结构上的差别造成了北方水资源利用效率内部差异。2004—2013年,南部地区的内部差异从0.0134增长至0.0164,对东部整体差异贡献率从30.18%增长至35.81%,逐渐成为影响我国东部地区内部差异的主要因素。

表2 2004—2013年我国东部地区水资源利用效率的泰尔指数及其“空间”分解

2.2 水资源利用效率区域差异的“动力”因素分解

通过泰尔指数的“空间”分解,可以发现当前中国地区间水资源利用效率差异的上升主要源自组间差异的上升。在“动力”意义上,泰尔指数可以分解为产出资本比(TCO),资本劳动比(TCL),劳动人口耗水比(TLW)。据此,可以测算出不同动力因素对于水资源利用效率总体差异的影响程度。如表3所示:TCO、TCL、TLW的变动趋势并不一致,2004—2013年,TCO和 TLW呈现逐年上升的趋势变动,分别从2004年的0.036 5和0.032 2上升到 0.045 7和0.0584,10年的增长幅度达到了25.2%和81.4%。TCO的上升说明我国省份之间的资本产出效率的差异在上升。TLW的解释为劳动力耗水比,衡量的单位用水量的劳动人口数量的差异,单元用水量的劳动人口数量反映的是三次产业用水情况的差异,该值的增大说明区域间的产业结构存在的差异呈上升的趋势。与TCO和TLW的变动趋势不同,TCL呈现呈现出下降的趋势,表示地区间资本劳动比的差异在变小,从2004年的0.025 1降至2013年的0.001 9,资本劳动比衡量的是单位劳动力的资本存量的差异。从TCL的变动趋势看,我国各省份之间的单位劳动的资本存量的差异已经变得越来越小,2010年之后,TCL低至0.01以下,这种差异已经变得很微小。在“动力”意义上,产出资本比和劳动力耗水比与总体差异的变动是一致的,资本劳动比与总体差异的变动态势存在着差异。

为了考察TCO、TCL、TLW的相对影响程度,笔者依据TCO/T、TCL/T、TLW/T来测度三种因素对总体地区差异的贡献度。如表3所示,从时间序列的初期来看,TCO、TCL、TLW的贡献度分别为38.88%、26.74%、34.38%,对泰尔指数的贡献度较为平均。2013年TCO、TCL、TLW的贡献度分别为 43.15%、1.75%、55.10%,这一时期水资源利用效率区域差异主要来自于TCO和TCL的贡献,TCL的差异对泰尔指数的贡献已经很小。

TCL表现的是区域间人均资本存量的差异,伴随着改革开放以来西部开发、中部崛起、东北振兴等大型国家战略的实施,这种宏观层面的对于资源的调动已经导致区域之间的人均资本存量的差异越来越小。从表3可以看到,在TCL下降的情况下我国的区域间的水资源利用效率仍然处在上升的趋势,这说明区域之间将资本转化为产出的能力的差异制约了TCL的贡献。从TCO的上升趋势可以更好地解释上面的问题,资本产出比表现的是区域间资本利用效率的差异,依赖于资源要素市场化配置程度,东部相对于中西部的市场化程度更加完善。随着2004年以来中国市场化改革走向广泛和深入,中、西部的管理制度和技术水平不断进步,但是东部的市场化程度更具优势,管理和技术的创新速度远远快于中、西部,所以区域间的资本利用效率依然呈发散的趋势。国家政府在宏观层面进行战略投资应该要注意统筹物质投资、技术帮助、人才支援、制度创新的“四轮”驱动来带动中、西部的发展,发挥中、西部水资源利用效率提升的潜力。TLW表现的是区域间的单位用水量的劳动力数量差异,由于一、二、三产业的单位用水量的劳动力数量依次增大,TLW可以理解为产业结构的差异。单位用水量的劳动力数量越多,对单位水资源的利用也就更加合理和有效。这个值的上升表示区域之间的产业结构的差异在扩大,在改革开放的进程中,东部的产业改革走在了全国的前列,到2013年,东部的三产比例为46.3%,而中部和西部仅为36.5%和38.1%,这种产业用水结构上的差异的不断扩大引致了区域间的水资源利用效率的差异的上升。

表3 2004—2013年我国水资源利用效率的泰尔指数及其“动力”分解

3 结论及政策建议

2004年以来,中国的水资源利用效率区域差异呈现发散的态势,探究其泰尔指数的变动趋势和内在机理具有重要意义。笔者对泰尔指数进行了“空间”和“动力”的双重因素分解,据此研究了2004—2013年中国30个省份水资源利用效率区域差异的变动情况。结果显示,2004—2013年,我国的水资源利用效率呈上升的趋势。在“空间”意义上,组内差异对总差异的贡献度从55.63%下降至50.74%,组间差异的贡献度则从44.37%上升至49.26%。组间差异逐渐成为影响地区差异的决定性因素;在“动力”意义上,资本产出比和劳动人口耗水比对地区总体差异的贡献率分别从38.88%和34.38%上升至43.15%和55.10%,资本劳动比的贡献率从26.74%下降至1.75%。资本产出比和劳动力耗水比是引致地区差异变动的决定性因素。

综合分析本文研究成果,笔者对我国水资源管理提出以下建议:

a.水资源利用效率区域差异的主要源自组间差异,因此水资源管理的政策应该立足于东部、中部这样大的经济板块而确立,不宜将重点放置在三大区域内部不同省份的差异缩减。在此意义上,西部开发、中部崛起、东部振兴的战略投资是有针对性的。

b.资本产出比是地区差异变动的重要因素,且资本产出比反映了区域间资本利用效率的差异,依赖于资源要素市场化配置程度。一个市场化程度更高的环境无疑会大大减小区域间的水资源利用效率的差异。对此,加快完善我国的水权交易制度,建立一个有效地水权交易市场会改善这种区域间水资源利用不协调的现状。国家发展与改革委员会于2014年出台的阶梯水价的政策,引导居民合理用水、节约用水,充分发挥市场价格杠杆对于水资源的协调作用,减小我国水资源利用效率的区域差异。

c.劳动人口耗水比在“动力”分解中是造成我国水资源利用效率区域差异的最主要因素。劳动力人口耗水比反映我国区域间产业结构存在的差异。我国区域间产业结构存在的差异明显。应当加快中、西部的产业升级和转型,由劳动密集型的产业结构加快转变为资本密集型、技术创新型的产业,鼓励耗水量低的产业的发展,同时对高耗水行业进行整改,从整体推动我国水资源利用效率的提升。

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2015-03 -17 编辑:张志琴)

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邓益斌(1992—),男,江苏无锡人,硕士研究生,从事水资源经济研究。E-mail:391147195@qq.com