湖南省生态效率研究

(中南林业科技大学 湖南 长沙 410000)

一、引言

生态效率既表示经济增长与环境压力的关系，也反映了经济效率与环境效益之间的和谐程度。强调以较小的环境影响即较少的资源能源投入和较低的污染排放量，创造较高质量的产品和服务。传统的工业发展模式促进了中国经济的快速发展，但也带来了资源消耗和环境污染等严重生态问题，成为我国实现社会和谐进步和循环经济发展的障碍。生态效率的提出与实践，将有效地促进产业结构转型，缓解经济发展与环境保护的矛盾，达到经济的绿色发展。目前国内对生态效率的研究有了一定的基础，但实践应用还有待进一步的推广。

生态效率最早是由两位德国学者Schaltegger和Sturm[1]在1990年提出的，两位学者将生态效率定义为“经济增加值与环境影响的比值”。随着日后研究生态效率的学者的增多，生态效率的含义也日渐丰富起来，但本质上都是强调经济效益与环境效益的统一，所以许多论文在评价生态效率时，都借鉴“经济增加值/环境影响”这个公式。一般地，将区域GDP作为经济增加值，环境影响则分为环境污染(废水排放、废气排放、固体排放)和资源消耗(能源消耗、土地消耗、水资源消耗、人力消耗)，以此来分析某区域或某行业在自身发展过程中，是否对环境造成不良影响。

由于生态效率具有定量分析的优势，是评价一个研究对象投入产出效益的量化工具，目前国内学者多用生态效率来评价区域的循环经济、可持续发展的状况以及能值分析，或对行业及工业园进行生态效率评价；国外已经将生态效率的研究拓展到全球变暖、生物多样性、食物安全等全球性的生态问题领域。可见，国内对生态效率的研究还有很长一段路要走，目前国内学者结合中国自身情况，在推进生态效率的研究与发展方面，做出了许多突出贡献，如：工园区企业生态效率评价；开展农业生态效率研究的必要性和意义；北京[2]、深圳[3]、吉林[4]、宁夏[5]、甘肃[6]、江苏[7]、江西[8]、广东[9]、厦门[10]、铜陵[11]、黑龙江[12]等省市的生态效率评价方法已经建立。由此可见，国内对生态效率的研究正处于蓬勃发展的阶段，并且生态效率也在众多方面发挥其重要作用，如果能将这些研究成果与政策有所结合，同时向大众进行宣传，人与自然和谐发展的平衡将指日可待。

关于生态效率的核算方法，国内学者采用DEA数据包络分析法较多，也有采用赋值法，单一比值法的，这些方法有各自的优缺点，需要根据不同的研究对象来进行选取。DEA数据包络分析法主要用于测算效率，可以对投入产出进行有效评价，其优点在于可以对无法转化以及难以确定权重的指标进行分析，不需要统一指标单位，将测量过程有所简化，保证了原始信息的完整，能够避免人为确定权重的主观影响。而赋值法在对变量指标进行赋值时，难免会有研究者自身的主观性，使得同一个研究方向的不同研究对象之间缺乏可比性。单一比值法比较直观，但在选取变量指标时可能会忽略一些无法直接数量化的影响因素，从而降低了结果的准确性。有鉴于此，本文尝试着将DEA方法运用到生态效率的研究中，利用DEA相对效率代替传统的比值，并以湖南省宏观经济层面作为研究视角，深入考察与分析2004到2014年以来湖南省经济高速发展与环境压力之间的分离关系。

二、研究方法与模型的建立

数据包络分析(DEA)是由运筹学家Charnes和Cooper等以相对效率概念为基础发展起来的一种效率评价方法。DEA方法以决策单元(Decision Making Unit，DMU)的投入、产出指标的权重系数为优化变量，借助于数学规划将决策单元投影到DEA前沿面上，通过比较决策单元偏离DEA前沿面的程度来对决策单元的相对有效性做出综合评价，并可获得许多反映决策单元的管理信息。假设将对n个地区的生态效率进行评价，每个地区(DMU)都有m种投入变量和s种产出变量，Xij表示第j个地区的第i种投入的总量，Yrj表示第j个地区的第r种产出的总量。这样，第j个地区的投入可表示为Xj=(x1j，x2j，……xmj)T，产出可表示为Yj=(y1j，y2j，……ysj)T。令V为投入向量X的权系数向量U为产出向量Y的权系数向量，以第j个地区的效率评价为目标函数，以全部单元的效率指数为约束，得到最优化C2R模型：

(1)

利用Charnes-Cooper变换，将上述非线性变换为与模型(1)等价的线性规划模型(2)：

(2)

令θ*，λ*，S-*，S+*为给定问题的最优解，则利用DEA判断区域生态效率的法则为：①当θ*=1且S-*=S+*=0时，则称第j个地区的生态效率为DEA有效，即它在原投入的基础上所获得的产出已经达到最优；②当θ*=1且S-*≠0或S+*≠0时，则称第j个地区的生态效率为DEA弱有效，即对于原投入可以减少S-*而保持原产出不变，或在投入不变的情况下可以将产出提高S+*；③当θ*<1时，则称第j个地区的生态效率为DEA无效，即对于原投入可以按θ比例减少而保持原产出不变。

三、研究指标及数据选取

生态效率的基本思想是在最大化价值的同时，最小化资源消耗与环境污染，意味着以最少的资源投入和最少的环境代价(损失)获得最大的经济价值，这与DEA方法对投入与产出指标的要求一致。在具体的DEA应用中，一般将收益型的指标视为产出指标体系，此类指标的特点是指标值越大越好；将成本型指标作为投入指标体系来处理，此类指标的特点是越小越好。因此，本文将资源消耗与环境污染等作为投入指标，而将经济价值作为产出指标，同时，在兼顾样本数据的可比性、可得性及科学性的基础上构建了区域生态效率评价的指标体系。

(一)投入指标

选取的投入指标分为环境污染和资源消耗两大类。其中，环境污染包括废水排放、废气排放和固废排放三类，具体选择了废水、化学需氧量、SO2、烟尘、工业固体废物等主要污染物的排放总量作为环境投入指标；资源消耗则包括能源消耗、水资源消耗和土地消耗三类，具体选择了能源消费总量、用水总量、建设用地面积作为资源投入指标。

(二)产出指标

生态效率的产出指标主要反映经济体所提供产品或服务的经济价值，因此在研究区域宏观经济主体的生态效率时，选择了各地区的经济发展总量即地区生产总值(GDP)作为效率评价的产出指标。

(三)数据说明

本研究投入产出指标数据均来源于相关各年的《中国统计年鉴》、《中国环境年鉴》、《中国环境统计年鉴》、《湖南省统计年鉴》，并经计算整理组成2004—2014年湖南省11年的时间序列数据。

四、实证结果分析

运用DEAP2.1软件，将表1投入产出指标的相关数据带入求解，经过计算分析得到2004—2014年湖南省的生态效率评价结果(表1)。

结果发现，2004—2014年，湖南省生态效率呈上升趋势，这与2005年以来湖南省大力加强两型社会建设是直接相关的。近年来，以长沙为龙头，以长株潭为核心、带动了周边城市群切实加快低碳生态城市的建设步伐。以节能减排为切入点，以资源节约、环境友好、经济持续、社会和谐、创新引领为目标，最终促使了整体生态效率的提高。在2004—2008年，湖南省整体的生态效率较低(处于0.4—0.7之间)，2009年以来，湖南省生态效率总体提高(处于0.7—1之间)，说明两型社会建设的成效已经凸显出来。

表1 2004—2006年湖南省生态效率评价结果

就湖南的省会长沙而言，该市首先在城市发展的定位上就比较明确，就是要建设成自然和谐、社会公平、经济高效的生态化城市。尤其是该市长株潭城市群生态化进程中的典范。另外，该市在产业结构调整方面也做了大量工作，关停并转了一大批高污染、高耗能、高排放企业，转而发展生物医药、动漫文化、生态旅游、软件开发等一系列战略性新兴产业。种种举措确保了该市的生态效率今年来始终独占鳌头。

五、结论与讨论

通过运用DEA模型对中国区域生态效率的评价与分析，可以得出以下结论：①2004—2014年湖南省生态效率呈逐渐递增的趋势。由此可见，在此期间湖南省的经济快速增长较好地兼顾了环境因素。在2008年之前生态效率较低，说明经济的快速发展，主要依赖于“资源的高投入、低利用和高排放”的粗放生产模式来实现，是以消耗生态环境为代价的。2009年之后生态效率逐渐提高，而湖南省地区生产总值增速从2010—2014年是逐渐放缓的，说明产业结构的调整以及平稳的经济增速对生态效率有较好的影响。总的来看，粗放型经济增长方式制约了区域生态效率的改善，推动经济增长方式向集约型转变是提高生态效率、实现可持续发展的根本途径。②从具体影响因素来看，工业固体废物、烟尘等污染物的排放以及土地、电等资源的消耗是影响区域生态效率的主要因素，加强对这些环境影响因素的控制是生态效率的有效改进方向。

由上述分析过程及结果来看，本文尝试构建的基于DEA模型的生态效率研究方法，不仅能够对区域生态效率进行评价和比较，而且还能清楚地判断影响一个地区生态效率的主要因素并为其提供效率改进的明确方向。可见，DEA方法能够为生态效率的定量研究提供新的尝试，具有较好的实际应用价值。

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