基于SBM模型的江苏省环境效率研究

马 骏,张忆君

(1.河海大学 商学院，江苏 南京 211100；2.南京大学 理论经济学博士后流动站，江苏 南京 210009)

基于SBM模型的江苏省环境效率研究

马 骏1，2,张忆君1

(1.河海大学 商学院，江苏 南京 211100；2.南京大学 理论经济学博士后流动站，江苏 南京 210009)

通过引入考虑非期望产出的SBM模型与传统DEA模型中的CRC模型，对比分析了2005～2014年江苏省13个地级市的环境效率。结果表明：江苏省环境效率整体呈上升趋势，且苏南地区环境效率最高，其次是苏中地区，苏北地区环境效率最低。环境污染的存在会降低环境效率，不同地区受环境污染的影响不同。效率最小的苏北地区对环境污染排放量最为敏感，环境效率下降幅度最大，其次是苏中地区，苏南地区影响幅度最小。

环境效率；SBM模型；非期望产出

0 引言

2015年江苏省GDP首次突破7万亿，达70116.4亿元，排名全国第二，比上年增长了8.5%。全省人均生产总值87995元，高于全国水平，比上年增长8.3%。与此同时，江苏省也面临着巨大的环境压力，经济快速发展所带来的副作用正在凸显。以空气污染为例，据《江苏省环境状况公报》显示，2013～2015连续3年，13个省辖城市环境空气质量均未达到国家二级标准要求。2015年江苏省环境空气中细颗粒物(PM2.5)、可吸入颗粒物(PM10)的年均浓度均未达标，南京、无锡、常州、苏州、南通、淮安、扬州、镇江和泰州9市监测到不同程度的酸雨污染，全省省辖城市酸雨平均发生率为28.3%，与2014年相比，酸雨平均发生率上升0.5个百分点。在如此严峻的环境形势下，仅用经济效率衡量江苏省经济发展情况已经不够客观准确，必须考虑环境因素影响，用环境效率来测度江苏省的发展。

现有环境效率评价研究文献多采用DEA模型，其中SBM模型是一种将环境污染排放量或产出量作为非期望产出考虑的模型。SBM模型多用于评价企业、地区、国家的环境效率。李静[1]应用非期望产出的SBM模型分析了中国区域环境效率差异及演进规律，结果表明，考虑环境变量后，平均效率水平明显降低且中西部地区对环境污染较东部地区更为敏感。王兵等[2]运用SBM模型测算了考虑资源环境因素下中国30个省份1998～2007年的环境效率及其影响因素，研究结果表明：东部省份的环境效率较高，中西部地区环境无效率，其主要原因是能源的过度使用和SO2、COD的过度排放。白永平等[3]基于SBM-Tobit模型，研究了2001～2010年沿黄九省(区)的环境效率和环境效率影响因素。最终结果表明：沿黄九省(区)上中游省份环境效率低于下游省份，环境效率有向好发展的趋势。李静等[4]引用DEA-SBM模型与CCR模型，对比分析了我国1990～2006年各省区环境效率状况、差异以及演进规律，研究结果表明：东部地区环境效率值较高且受环境影响较小，中西部地区环境效率值较低且受环境效率影响大。

基于此，本文引用SBM模型将环境污染排放作为非期望产出纳入环境效率评价的指标体系，分别计算了江苏省苏南、苏中、苏北三大区域2005～2014年的环境效率，并对地区差异进行了分析。

1 研究方法和数据

1.1 SBM模型

假定生产系统有n个独立的决策单元(decisionmaking unit，DMU)，表示成DMUj(j=1，2，…，n)。x和y分别为输入和输出变量，m和r分别为输入和输出变量的个数。Si-为松弛变量，表示输入超量。每个决策单元消耗m个投入Xij(i=1，2，…，m)，生产s1个期望产出Yg和s2个非期望产出Ub，则投入、期望产出和非期望产出3个向量可表示成x∈Rm，yg∈Rs1，Ub∈Rs2[5]。定义矩阵X，Yg，Ub如下：

X=[x1,…,xn]∈Rm×n；

Yg=[y1g,…,yng]∈Rs1×n；

Ub=[u1b,…,unb]∈Rs2×n；

X>0,Yg>0,Ub>0

不变规模报酬下的生产可能性集P定义为:

p={(x,yg,ub)|x≥Xλ,yg≤Ygλ,ub≥Ub,λ≥0}

依照Tone[6]提出的SBM模型，可处置性下的非期望产出的SBM模型为:

式中，s为投入、产出的松弛量；λ表示权重；ρ*是目标函数且0≤ρ*≤1，S-、Sg、Sb是严格递减的。当决策单元固定且ρ*=1，即S-=0、Sg=0、Sb=0时决策单元是有效率的，若ρ*<1，则决策单元是无效率的，需要对投入产出进行改进。SBM模型的目标函数包含松弛变量,有效解决了非期望产出存在时的效率评价问题。

1.2 评价指标选取

本研究以2010～2014年江苏省13个管辖市的面板数据为样本，投入指标包括人力资源、资本投入、能源消耗，分别用从业人员数、固定资产投资总额、市区全年用电量表示；产出指标分为期望产出(Y)和非期望产出(U)，期望产出指标选择地区GDP；非期望产出指标选择“三废”总量，包括废水、废气、固废。所有的数据均来自2011～2015年的《江苏省统计年鉴》、《江苏省环境年度公报》、《城市统计年鉴》。指标体系如表1所示。

表1 环境效率评价指标体系

2 江苏省环境效率分析

利用2010～2014年江苏省面板数据，并选取SBM模型，运用EMS软件，依据上述模型和相关指标数据，计算环境效率值；基于不考虑环境污染的环境效率进行对比，应用CCR模型对不包含污染变量的效率情况进行对比分析(表2)。

2.1 平均环境效率变化趋势

图1显示了2005～2014年江苏省13市平均环境效率的变化趋势。2种环境效率平均值基本保持同步变化，2005年环境效率值偏低，2007、2008年环境效率值上涨幅度加大，此后环境效率值持续保持递增状态，这说明江苏省整体环境质量呈现逐渐变好趋势。

由图1也可看出：不含环境污染的环境效率线CCR明显高于包含环境污染的环境效率曲线SBM。当不考虑环境污染时，环境效率曲线均值为0.770；当考虑环境污染时，环境效率均值为0.693，环境效率明显下降，这说明环境污染会在较大程度上导致环境效率损失。在进行环境效率评价时，要考虑环境污染因素，否则会产生严重失真问题。

2.2 环境效率区域差异分析

以地理区位将江苏省划分为苏南、苏中、苏北3个区域，其中苏南包括南京、无锡、常州、苏州、镇江5个城市，苏中有扬州、南通、泰州3个城市，苏北有连云港、淮安、盐城、徐州、宿迁5个城市。由表1可以得出苏南区环境效率值最高，效率均值为0.855；其次是苏中，效率均值为0.751，略低于三地区均值0.770；苏北环境效率值最低为0.663。

表2 2005～2014年江苏省13市环境效率值

地区2010年SBMCCR2011年SBMCCR2012年SBMCCR2013年SBMCCR2014年SBMCCR南京0.8930.9320.8210.8650.8730.9060.8920.9530.9381.000无锡0.8260.8950.8450.9620.8940.9970.9051.0000.9281.000常州0.6770.7170.7270.7650.7320.7790.7380.8110.7590.846苏州0.7920.8500.8290.9430.8310.9570.9050.9840.9491.000镇江0.8030.8930.8100.8910.8110.9150.8090.9080.8160.896苏南0.7980.8570.8060.8850.8280.9110.8500.9310.8780.948扬州0.8320.9650.8410.9650.8370.9250.8260.9450.8420.965南通0.7600.6020.7830.7120.8370.6480.8090.7530.8680.664泰州0.7770.8750.7820.8810.7950.8880.7910.9070.8080.877苏中0.7900.8140.8020.8530.8230.8200.8090.8680.8390.835连云港0.6550.7710.5670.6350.6050.6960.6110.6670.5960.689淮安0.5670.6020.5770.7120.5810.6480.5780.7530.5940.664盐城0.5820.6820.5870.7010.6010.7540.5890.6360.5910.697徐州0.7020.6850.7330.7030.7210.7430.7360.8090.7430.847宿迁0.6030.7110.6290.7090.6430.7320.6120.6490.6050.707苏北0.6220.6900.6190.6920.6300.7150.6250.7030.6260.721平均0.7280.8000.7330.8170.7510.8340.7540.8400.7720.853

图1 平均环境效率变化趋势图

在考虑非期望产出的条件下，环境效率值依旧是苏南最高，苏中第2，苏北最低。其中苏南区环境效率排名依次是苏州、无锡、南京、镇江、常州，5市均值为0.780。苏州、无锡、南京3市环境效率均值超过0.800，环境质量较好，污染排放水平都能合理控制。常州和镇江环境效率小于5市均值，但2市环境效率增长幅度较快，环境质量呈现逐年变好趋势。整体而言，苏南地区环境质量最优。

苏中地区环境效率均值排名依次是扬州、南通、泰州，3市均值为0.720。扬州在2005～2008年阶段环境效率低于南通，2008以后环境效率超过南通，且2005～2014年扬州环境效率增长率最大。2005～2008年泰州环境效率增长速度超过扬州和南通，但2008年以后泰州环境效率增长速度减缓，小于苏中其他2市。

苏北5市环境效率值整体低于苏中、苏南。苏北5市中徐州、连云港环境质量较好，环境效率均值高于5市均值0.592。宿迁、盐城、淮安3市环境效率值均小于0.592，仅维持在0.560左右水平，且2005～2014年3市环境效率呈现微增长趋势，增长幅度小于徐州、连云港两市。2005～2014年苏北地区环境质量虽有逐渐变好趋势，但整体环境质量依旧较差，污染排放量未能得到有效控制。

2.3 污染排放对区域环境效率影响差异分析

由图1可以看出：随着环境效率的提高，污染排放对区域环境效率的影响在逐渐缩小。分区来看，污染排放量或产生量对区域环境效率的影响存在一定程度的差异。增加污染变量后苏南、苏中效率值变化很小，有的年份甚至没有变化，分别下降2.2%和4.1%，而苏北环境效率变化最大，下降率高达10.7%，这表明污染排放量或产生量对区域环境效率影响的敏感程度各有不同，效率值高的区域受影响程度较小，而效率值低的区域受影响程度较大。

3 结论

本文运用SBM模型研究了考虑非期望产出情况下的江苏省13个地级市的环境效率问题,研究结果得出：(1)运用考虑环境污染的SBM模型测算的环境效率明显低于未考虑环境污染情况下的效率，但测算环境效率时应考虑环境污染，否则会造成结果失真。(2)江苏省13市历年平均环境效率总体呈上升趋势，这表明江苏省的环境质量呈变好趋势，其中苏南、苏中环境质量优于苏北。(3)当考虑非期望产出时，不同地区受环境污染的影响不同。效率最小的苏北区对环境污染排放量最为敏感，环境效率下降幅度最大，其次是苏中，苏南影响幅度最小。

虽然江苏省环境质量近几年有所改进，但环境效率没有达到有效值，投入产出存在改进的空间。为了加快环境改善速度,应改变江苏省目前主要以煤炭为主的能源消费结构[7]，减少环境污染气体排放。此外,要调整生态环境建设要素的投入比例,逐步提高生态环境指标值,区域生态环境质量也将显著改善[8]。最后对于经济水平不同的苏南、苏中、苏北三大地区，要根据其对环境污染的敏感程度实施不同的环境规制政策，如对经济相对发达的苏南地区可实行严格的环保政策；对经济落后的苏北地区应实行宽松的环保政策，且苏北环境效率低、改进余地大，应作为节能减排的重点对象[9]。

[1] 李静.中国区域环境效率的差异与影响因素研究[J]．南方经济，2009(12)：24-35.

[2] 王兵,吴延瑞,颜鹏飞.中国区域环境效率与环境全要素生产率增长[J].经济研究2010(5)：95-109.

[3] 白永平，张晓州，郝永佩，等.基于SBM-Malmquist-Tobit模型的沿黄九省(区)环境效率差异及影响因素分析[J].地域研究与开发,2013(2):90-95.

[4] 李静,程丹润.基于DEA-SBM模型的中国地区环境效率研究[J].合肥工业大学学报：自然科学版,2009，32(8):1209-1211.

[5] Tone K. A slacks-based measure of efficiency in data envel-opment analysis[ J]. European Journal of Operational Re-search, 2001, 130(3): 498- 509.

[6] Tone K. Dealing with undesirable outputs in DEA: a slacks-based measure(SBM) approach (DEA(1))[EB/OL].[2007-04-01]http://scienc-dinks.jp/j-east,2007-04-10.

[7] 徐梦洁,吴韦丽,陈慧中,等.江苏省节能减排战略研究[J].环境科技,2007(2):60-63.

[8] 马育军,黄贤金,肖思思,等.基于DEA模型的区域生态环境建设绩效评价：以江苏省苏州市为例[J].长江流域资源与环境,2007(11)：770-774.

[9] 杨俊,邵汉华,胡军.中国环境效率评价及其影响因素实证研究[J].中国人口·资源与环境,2010，20(2):49-55.

(责任编辑：管珊红)

Study on Environmental Efficiency of Jiangsu Province Based on SBM Model

MA Jun1,2, ZHANG Yi-jun1

(1. School of Business, Hohai University, Nanjing 211100, China; 2. Postdoctoral Research Station of Theoretical Economics, Nanjing University, Nanjing 210009, China)

By introducing the SBM model which considers undesired output and the CRC model in traditional DEA model, the paper comparatively analyzed the environmental efficiency of 13 prefecture-level cities in Jiangsu province from 2005 to 2014. The research results showed that the environmental efficiency of Jiangsu province was on the rise as a whole. The southern Jiangsu had the highest environmental efficiency, followed by the middle Jiangsu, while the northern Jiangsu had the lowest environmental efficiency. The existence of environmental pollution could reduce the environmental efficiency, and the environmental efficiency in different regions was affected differently by the environmental pollution. The northern Jiangsu which had the lowest environmental efficiency was most sensitive to environmental pollution, and its environmental efficiency dropped biggest, followed by the middle area and south area in order.

Environmental efficiency; SBM model; Undesired output

2017-01-03

江苏省社会科学自然基金项目(12EYB008)；江苏省博士后基金项目(1202987C)；中央高校基本科研业务费项目 (2015B10114)。

马骏(1970—)，男，江苏淮安人，副教授，硕士生导师，博士后，研究方向：环境与自然资源经济、技术与循环经济。

X21

A

1001-8581(2017)06-0121-04