山东省绿色发展效率时空演化及影响因素分析

许丽梦，郭付友，王慧

(曲阜师范大学地理与旅游学院，山东 日照 276826)

0 引言

改革开放以来，中国经济发展取得了举世瞩目的成就，被誉为“中国奇迹”，但我国传统粗放型发展模式面临着不可持续的现实危机，资源约束和生态顽疾已成为制约我国经济社会健康可持续发展的难题，经济增长与环境保护协调统一的绿色发展模式是突破我国资源环境瓶颈制约、缓解经济增长和资源环境之间矛盾的关键所在，因此新形势下我国经济发展迫切需要走绿色发展之路。

绿色发展是传统发展模式基础上的一种创新，是建立在生态环境容量和资源承载力的约束条件下，将环境保护作为实现可持续发展重要支柱的一种新型发展模式。绿色发展也是一种生态发展理念，以实现经济、社会和环境的可持续发展为目标[1]。绿色发展的研究一直是国内外学者研究的热点领域。国外学者最早开始绿色发展实证研究，主要运用数据包络分析及计量经济学模型来研究绿色发展效率，且大多从GDP、能源消耗和碳排放之间的关系来研究，其中Ramanathan采用DEA模型对发展效率进行实证分析，以GDP和碳排放量作为产出指标，非化石能源的消耗作为投入指标，验证了能源消费与碳排放关系[2]。Puliafito等[3]分析了人口结构、GDP和能源消耗的相关关系，采用碳排放模型和洛特卡-沃尔泰拉模型，结果表明人口结构与绿色发展息息相关。Soytas[4]基于VAR模型研究了能源消耗和碳排放量与GDP之间的关系，结果证明能源消耗是碳排放的原因。国内关于绿色发展的实证研究日渐增多，仅从绿色发展效率的研究来看，从研究方法选择上，主要采用DEA模型及其衍生模型，王军[5]、穆学英[6]等采用DEA模型对省际绿色发展效率进行评价，聂玉立[7]、张文博[8]、赵领娣[9]、张泽义[10]等采用SBM模型测度省际或城市绿色发展效率；从研究内容上，部分学者探究绿色发展效率时空格局或探讨其影响机制，杨志江[11]、赵林[12]、林晓[13]、车磊[14]、刘杨[15]等从时空角度分析其研究区绿色发展特征，钱争鸣[16]、王晓云[17]、钟水映[18]、叶仁道[19]等探究其研究区域绿色发展效率的影响因素。

纵观国内外研究发现，虽然关于绿色发展效率的研究成果日渐丰富，但研究方法的选取多基于传统DEA、随机前沿函数以及曼奎斯特指数，无法考虑投入产出的松弛性问题，亟需寻求新的研究方法。研究区域多集中在省域层面或东部沿海发达地区，对山东省绿色发展效率的研究不多。

进入21世纪以来，山东省经济稳步发展，全省生产总值由2001年的9438.3亿元增长至2017年的72678.18亿元，年均增长率达11.4%，经济总量在全国处于领先地位，但长期以来高消耗、高污染的经济增长方式导致资源环境承载力接近饱和[20-21]，因此必须改变原有的粗放型经济增长方式，推进节能降耗和生态建设，促进资源的集约使用和生态环境的动态平衡，走绿色发展之路。在山东省全面推进绿色发展的背景下，绿色发展的质量效率成为人们关注的热点。该文构建绿色发展效率评价指标体系，运用基于非期望产出的SBM模型测算2007—2017年山东省17地市绿色发展效率，分析其时空演化特征及影响因素，力图探求山东省绿色发展时空演化规律，并为山东省绿色发展提升提供参考借鉴。

1 研究方法与数据来源

1.1 研究方法

对于绿色发展效率评价，多数学者采用数据包络分析模型或其衍生模型。数据包络分析DEA(Data Envelopment Analysis)是评价一类具有多输入、多输出单元效率的有效方法，传统的DEA模型存在径向性等多重严格假定，效率评价结果存在偏差，未将非期望产出纳入考虑范围。在DEA模型的基础上，2000年Tone Kaoru提出了基于松弛变量的DEA模型，即SBM(Slack Based Measure)模型，该模型有效解决了投入产出的松弛性问题，并兼顾非期望产出的影响。因此该文选取基于非期望产出的SBM模型测度山东省绿色发展效率[22-25]。

(1)

式中：ρ为绿色发展效率；m，s1，s2分别为投入、期望和非期望产出因素的个数；s-，sg，sb表示投入、期望和非期望产出的松弛量；x,yg,yb分别为投入、期望和非期望产出值；λ是权重向量；X,Yg,Yb分别为投入、期望和非期望产出构成的矩阵。

1.2 数据选取

在借鉴前人经验的基础上[26-28]，综合考虑山东省发展现状，建立绿色发展效率评价指标体系(表1)。投入指标从资本、劳动、资源、科技方面来选择，由于DEA模型测算相对效率，该文选取固定资产投资额来衡量资本投入，劳动投入选取年末就业人口来衡量，资源投入以全社会用电量来测度，科技投入以R&D支出来衡量；期望产出选用地区生产总值(GDP)及社会消费品零售额来衡量；非期望产出多为在经济发展过程中产生的环境问题，选取综合污染物来衡量，综合考虑各种污染物的排放量及危害程度，该文将废水排放量、化学需氧量排放量、氨氮排放量、二氧化硫排放量、烟尘排放量5个指标作为综合污染物的子指标，采用熵权法[29]可得各子指标的权重分别为0.14，0.28，0.22，0.12，0.24。

表1 绿色发展效率评价指标体系

1.3 数据来源

选取山东省17地市作为研究区域，鉴于数据的统计口径及可获得性，仍采用2018年以前的行政区划方式，将莱芜市作为地级市进行分析。研究基础统计数据主要源自2008—2018年《山东统计年鉴》及山东省各地市统计年鉴，部分数据通过计算获得。

2 山东省绿色发展效率时空演变

2.1 山东省绿色发展效率的时序演变

2.1.1 省域总体演化特征

根据绿色发展效率评价指标体系，借助于DEA-Solver Pro5软件，可得2007—2017年基于SBM模型的考虑非期望产出与不考虑非期望产出的山东省17地市绿色发展效率值(表2)。

表2 考虑(不考虑)非期望产出的绿色发展效率值

注：表中仅列出部分年份的结果；括号内表示不考虑非期望产出的绿色发展效率值。

参考相关研究成果[12-13]，将绿色发展效率值ρ划分为4类：0.9≤ρ≤1为效率最优；0.8≤ρ<0.9为效率良好；0.6≤ρ<0.8为效率中等；ρ<0.6为效率无效。从山东省绿色发展效率均值来看，2010年考虑与不考虑非期望产出的绿色发展效率分别为0.691，0.762，2014年两值分别为0.707，0.755。考虑非期望产出的绿色发展效率要低于不考虑非期望产出的效率值，说明不考虑非期望产出导致高估其绿色发展效率，而考虑非期望产出的绿色发展效率更加贴合实际，因此该文选取考虑非期望产出的效率值进行分析。由考虑非期望产出的山东省绿色发展效率均值可知，研究期限内山东省总体绿色发展效率呈下降趋势，绿色发展效率均值由2007年的0.86降至2017年的0.76。尽管山东省强调推进经济增长方式由粗放型向集约型转变，大力促进“资源节约型环境友好型”国民经济体系建设，但发展新兴产业，形成新的发展模式，加快新旧动力转换需要一定过程，传统的经济发展方式带来的问题开始显现，传统优势正在减弱，环境问题加重。

2.1.2 各地市时序演化特征

从变化趋势来看，2007—2017年各地市绿色发展总体趋势良好，部分地区效果不理想(图1)。

图1 17地市绿色发展效率分类比例变化

研究期限内山东省17地市效率最优占比先减后增，最终稳定在0.3左右；效率良好，占比波动较小，最终稳定在0.1左右；效率中等占比呈增长趋势，最终稳定在0.4左右；效率无效占比逐渐增大，最终稳定在0.2左右，虽然山东省绿色发展效率良好及以上地市数量逐渐增加，但绿色发展效率中等及无效区域仍占60%，说明山东省仍有多个城市绿色发展效率不理想，效率提升之路任重而道远。

从时序变化来看，研究期限内山东省各地市绿色发展效率随着时间波动而变化(图2)，各地市绿色发展效率变化趋势呈现地域性差异，存在部分地市绿色发展效率上升与部分地市下降并存的趋势特征，可将其划分为增长型、稳定型及衰减型3种类型。

(1)增长型：省会城市及沿海较发达地市，包括济南市、青岛市及烟台市，济南市由效率无效增长至效率最优，青岛及烟台两市均由效率中等提升至效率最优。

图2 2007—2017年山东省各地市绿色发展效率变化曲线图

(2)稳定型：沿海地区及部分中西部地区，包括威海市、莱芜市、聊城市，其中威海市稳定在效率最优，莱芜市稳定在效率中等，聊城市稳定在效率无效。

(3)衰减型：中西部地区以及钢铁、煤炭等重工业占据主导的城市，包含淄博市、枣庄市、东营市、潍坊市、济宁市、泰安市、日照市、临沂市、德州市、滨州市及菏泽市，其中淄博、枣庄、日照、德州、临沂五市由效率最优降至效率中等，济宁、泰安两市由效率良好降至效率中等，潍坊及滨州两市由效率中等降至效率无效，东营市及菏泽市由效率最优降至效率良好，并呈现先减后增的变化趋势。

总体而言，沿海地区及省会等经济较发达的地区，其绿色发展呈现稳定或提升趋势，其中位于山东半岛蓝色经济区的青岛市，经济转型较早，海洋产业及高新技术产业繁荣发展，故其绿色发展效率呈增长趋势；中西部大部分地区经济发展起步晚，产业转型慢，承接优先发展地区的夕阳产业的转移，其中煤炭城市枣庄及钢铁产业逐步兴起的日照等市，因重工业发展导致其效率呈下降趋势；而一些城市因其资源禀赋条件或历史原因，绿色发展效率呈现出不同的变化趋势，其中依托于石油资源而兴起的东营市，在发展石油工业的同时积极探索可持续的发展方式，坚持资源高效利用和生态环境改善，故其效率处于呈先减后增的变化趋势，而莱芜市以钢铁产业而兴起，传统产业转型升级力度小，新兴产业发展速度慢，故其绿色发展处于低效率稳定。

2.2 山东省绿色发展效率的空间演变

2.2.1 区域绿色发展差异

标准差反映区域的绝对差异，变异系数反映区域的相对差异，计算可得2007—2017年山东省绿色发展效率的标准差和变异系数(图3)。由标准差分析可知，山东省绿色发展效率的绝对差异呈递增的变化趋势，但波动幅度较小，由2007年的0.16升至2017年的0.20，区域绝对差异逐渐扩大。由变异系数分析可知，变异系数同样呈现递增的变化趋势，由2007年的0.18升至2017年的0.26，区域相对差异逐渐扩大，但变化幅度较小。通过以上分析可知，山东省绿色发展效率差异随时间变化呈递增趋势，但变化幅度较小，原因在于随着生态文明等政策的实施，各地同时高速发展，粗放型经济发展方式逐步改变，但长期的差异积累，加之部分地区原有经济发展方式并未完全改变，致使区域差异呈现出变化幅度较小的递增趋势。

图3 2007—2017年山东省绿色发展效率标准差和变异系数

2.2.2 绿色发展效率空间格局演化

借助于Geoda软件可得2007—2017年山东省各地市绿色发展效率的全局Moran'sI指数，结果发现研究期限内山东省17地市绿色发展的全局Moran'sI指数为负值，且不显著，说明山东省17地市绿色发展效率无明显的趋异性，绿色发展效率高的城市并无显著趋近于绿色发展效率低的区域。

为了能够直观的显示山东省绿色发展效率的空间演化，选取2007年、2012年及2017年截面数据，借助于ArcGIS软件绘制山东省绿色发展效率空间格局图(图4)，借鉴前人研究成果[30],按其地理方位，将山东省划分为鲁东地区(1)鲁东地区指位于山东省东部沿海的地区，包括烟台市、威海市、青岛市、日照市。、鲁西北地区(2)鲁西北地区指山东省西北部的地区，包括济南市、德州市、聊城市、滨州市以及东营市。、鲁中地区(3)鲁中地区指位于山东省中部的地区，包括潍坊市、泰安市、莱芜市、淄博市、临沂市。、鲁西南地区(4)鲁西南地区指山东省西南部的济宁市、菏泽市、枣庄市。。

(1)从空间演化上来看，研究期限内山东省绿色发展效率存在显著的地域性差异，其演变趋势大体由西高东低演化为东高西低，高效率区向东发展，低效率区转向中西部。

(2)2007年山东省绿色发展效率自西向东大体呈“高—低—高—低—高”的分布格局，效率最优区域零散分布，效率良好区域分布于鲁东地区，效率中等区域主要分布于鲁西南及鲁中地区，效率无效区域主要位于鲁西北地区。

(3)2012年绿色发展效率呈现低效率均衡，效率最优区域及效率良好区域主要包括鲁东、鲁西南及鲁西北的部分地区，效率中等区域主要位于鲁中地区，效率无效区域主要分布于鲁西北地区。

(4)2017年山东省绿色发展效率呈中间低两侧高的分布格局，效率最优区域主要位于鲁东地区，效率良好区域分布于鲁中地区，效率无效及效率中等区域主要位于鲁西北及鲁中地区。

图4 山东省绿色经济发展时空格局

2.2.3 山东省绿色发展效率呈现上述空间演化特征的原因

(1)山东省经济发展的区域差异导致其绿色发展的实施效果参差不齐，东高西低的经济发展格局与绿色发展高效率区向东部转移、低效率区向中西部转移的演化格局密切相关。沿海地市区位条件好，经济发展水平高，基础设施完备，发展方式转型较早，绿色发展效率高；中西部内陆早期主要依托于资源禀赋发展工农业，投入少且污染少，但随着传统工业兴起，环境污染加重，绿色发展相对滞后。

(2)随着山东省产业结构的调整，各地市三产比重不同，带动绿色发展效率呈不同空间格局。鲁东地区第三产业比重显著提升，鲁中及鲁西南地区产业结构调整后第二产业比重仍高于全省均值，鲁西北地区大部分地区第三产业占比小于全省均值，其中济南市三产比重由2007年6∶45∶49优化为2017年4∶36∶60，其绿色发展呈现明显的稳定提升趋势，菏泽市三产占比由27∶48∶25调整为10∶52∶38，初期低投入低产出，效率高，后期重化工业发展，绿色发展效率降低。

(3)随着国家级发展战略的实施，带动相关地区经济高质量发展。山东半岛蓝色经济区发展战略的实施，加快了海洋产业的发展，带动青岛、烟台、威海等市的现代海洋经济的发展，经济发展质量提升；黄河三角洲高效生态经济区发展战略推动高效生态产业的发展，东营市等加大经济结构调整力度，形成生态产业，绿色发展效率显著改善。

3 山东省绿色发展效率的影响因素

3.1 因素选择与模型设定

区域绿色发展效率差异的形成是多种因素共同作用的结果，且绿色发展效率值是[0,1]之间的受限因变量，因此可用面板Tobit模型来分析绿色发展效率的影响因素。Tobit模型又称受限因变量模型，是因变量满足某种约束条件下取值的模型，使用Tobit模型同时可以有效避免传统的普通最小二乘回归与离散模型在估计结果上的偏差[31]。借鉴前人研究成果[16-19]，结合研究区现状，该文选取经济发展水平、城镇化水平、产业结构、对外开放程度、科技创新等5个因素进行定量分析。

(1)经济发展水平(x1)以人均GDP取对数(lnGDP)表示，并将人均GDP对数的平方纳入模型。

(2)城镇化水平(x2)以城市人口占总人口的比重表示。

(3)产业结构(x3)以第三产业产值占当年GDP的比重表示。

(4)对外开放程度(x4)用可直接利用外商投资占当年GDP比重表征。

(5)科技创新(x5)以财政用于科研的支出占当年财政支出的比重表示，构建回归方程如下：

式中：因变量GDE为绿色发展效率；i为地市；β0为常数项，β1，β2，β3，β4，β5，β6分别为各自变量的待估参数；μ为随机扰动项。为了降低回归模型异方差影响，该文对所有变量均进行取对数处理，所有基础数据均来源于《山东省统计年鉴》(2008—2018)。

3.2 回归结果分析

运用Stata软件进行Tobit分析，可得山东省绿色发展效率影响因素回归结果如表3所示。

表3 山东省绿色发展效率影响因素回归结果整理

(1)经济发展水平(x1)与绿色发展效率呈负相关关系，人均GDP对数的平方系数为正，表明山东省绿色发展效率与经济发展水平之间存在U型曲线关系。根据环境库兹涅茨假说，一个地区的经济发展水平与环境有着较强的关联性，在经济发展的初期阶段，随着经济的增长，环境污染程度加深，意味着绿色发展效率随之降低，但随着经济实力不断增强，达到一定临界点后，经济水平的提高会使环境好转，即绿色发展效率不断提升。从回归结果中可以看出，现阶段山东省经济发展仍处于库兹涅茨曲线拐点左侧，随着经济发展的提升，绿色发展效率值不断降低，因此改变现有粗放式经济发展方式成为山东省绿色发展提升的重要途径。

(2)城镇化水平(x2)与绿色发展效率呈显著负相关关系，回归结果表明城镇化水平每上升1个百分比，绿色发展效率将下降0.23个单位，研究期限内山东省城镇化水平对于绿色发展效率具有负向作用，说明现阶段山东省城镇化仍然注重经济要素的空间集聚，忽视了经济发展模式的提升，传统的规模扩张与总量增长的发展对区域绿色发展产生了严重干扰作用，且城镇居民环保意识仍较弱。

(3)产业结构(x3)，即第三产业占比与绿色发展呈显著正相关关系，回归结果显示第三产业占比每上升一个百分比，绿色发展效率值将提升0.13个单位，第三产业的加快发展是生产力提高和社会进步的必然结果，第三产业相对第二产业需要消耗更少的能源、资源，对环境压力小，因此调整产业结构对绿色发展效率具有显著的促进作用，同时说明山东省加快产业结构优化升级，同时把转方式调结构的成效体现到提高发展的质量效益上来，能够有效的促进绿色发展效率的提升。

(4)对外开放程度(x4)与绿色发展呈显著正相关关系，回归结果显示外商直接投资每上升一个单位，绿色发展效率值上升0.02个单位，现阶段引进外资对山东省绿色发展具有显著的正向驱动作用，说明山东省着力提高外资质量取得成效，利用有效外资为经济发展带来新的活力，缓解本地经济发展的困境，因此山东省应结合“一带一路”等战略，鼓励外资投向高新技术产业、装备制造业、现代服务业、现代农业和研发领域，推动开放向更高层次发展，提升经济发展的质量。

(5)科技创新(x5)与绿色发展效率具有较强的正相关关系，回归结果显示科技投入每上升一个单位，绿色发展效率上升0.01个单位，现阶段科技对绿色发展效率具有重要的正向驱动作用，说明科技创新能够促进新兴产业的发展，改变山东省高污染、高投入及低产出的发展现状，促进产业优化升级，促进资源利用效率及清洁生产效率的提升，因此山东省应以科技为支撑，以创新驱动发展，推动经济发展质量变革。

4 结论与讨论

基于绿色发展内涵，综合构建了绿色发展效率评价指标体系，采用基于非期望产出的SBM模型测算山东省绿色发展效率，并利用Tobit模型对其影响因素进行研究，结论如下：

(1)2007—2017年山东省绿色发展整体发展趋势良好，部分地区效果不理想，各地市绿色发展效率提升趋势的地区性差异较明显，东部地区效率提升的趋势快于中西部地区，可划分为增长型、稳定型与衰减型三种类型，且各地市绿色发展效率的时间演变与山东省经济发展水平及经济发展方式的转变息息相关。

(2)研究期限内山东省绿色发展效率存在明显的空间分异性，并且存在高效率区向东发展，低效率区转向中西部的演化特征，绿色发展效率空间格局演化与经济发展格局具有相对一致性，随山东省地区产业结构性变革而演变，且国家级发展战略的实施推动了相关地区绿色发展效率的提升。

(3)产业结构、对外开放程度以及科技创新是山东省绿色发展效率优化改善的正向驱动因素，而现阶段经济发展水平及城镇化水平对绿色发展效率具有显著的负向影响，显示了山东省经济发展转型不彻底，结构性制约凸显，新型城镇化尚未完全落实等问题突出。

从整体上看，山东省绿色发展效率存在着不均衡、不合理等问题，而转变粗放式经济发展方式是改善山东省绿色发展问题根本途径，产业结构优化升级是绿色发展效率提升的重要手段，科技创新是绿色发展效率提升的保障，更高层次的对外开放能推动山东省经济发展质量的提升。绿色发展与经济发展模式密切相关，研究发现山东省西部地区绿色发展效率趋于下降，表明落后地区的经济发展应适应新的工业化发展，探寻高质量的经济发展模式，而非沿用传统的发展模式。与以往研究相比，本研究的贡献在于基于非期望产出的角度分析了山东省17地市的绿色发展效率的时空演化特征，并就其影响因素进行定量分析，为山东省绿色发展优化改善提供参考。绿色发展效率实证研究多重视逻辑推理和计量分析，而研究尺度多从大区域如省、地市的角度来研究，县级及以下城市研究相对较少，未来需要加强相关研究，另外绿色发展效率时空格局演化的内在驱动机制比较复杂，本研究在分析绿色发展效率影响因素时，仅选取的关注度较高的5个因素，有待进一步细化，因此未来应侧重于多尺度，多层次的绿色发展效率动态监测与评价。