应用博弈交叉法分析中国省际森林公园旅游生态效率的时空分异1)

李德立 翟英杰 田刚

(东北林业大学，哈尔滨，150040)

森林生态系统具有良好的碳汇能力，每年中国森林全口径碳汇可达4.34亿t[1]，因此提升森林质量对实现“双碳”目标尤为关键。森林公园为绿色低碳旅游创造了经济和生态的双重收益，但其快速发展的背后却存在诸多生态安全问题(如：森林景观资源被破坏、森林环境污染等)，对森林公园绿色循环发展带来消极影响。如何测度森林公园旅游的健康发展和提高森林公园旅游生态效率成为全面推进低碳旅游和减少环境污染的重要方向。

对于森林公园旅游的研究，早期国内外学者主要着眼于森林旅游产品开发创新、旅游资源价值评估等方面[2-3]。国内外学者研究重点不同，国外侧重于研究森林公园旅游的绿色发展，国内学者则侧重研究经济效益，研究范围由区域森林公园到省域森林公园[4-6]，如程南洋等[7]用DEA-MPI方法测算中国森林公园旅游全要素生产率，并分析各地TFP差距的影响因素。一些学者在定量研究旅游效率的基础上，结合空间差异，将研究重点转移到森林公园旅游生态效率[8-11]，如尚会娟等[12]、林春恋等[13]分别以生态足迹法和生产率指数法研究旅游对生态的影响。对于生态效率的研究，国外集中在基于碳排放核算的国家层面的生态效率评价，国内则以区域研究为主，主要探究各产业生态效率和空间分布特征[14-16]。现有研究主要采用传统效率评价方法对区域森林公园旅游效率进行测度，从可持续发展角度研究森林公园旅游的较少。因此，本文以2008—2019年中国各省森林公园作为研究对象，从非期望产出视角，采用博弈交叉方法评价旅游生态效率的时空分布特征及空间差异。

1 研究方法

1.1 数据来源

考虑数据的可获取性，研究区域覆盖中国30个省(不包括港澳台和西藏自治区)。2008—2019年各省市数据主要取自《中国林业和草原统计年鉴》、《中国环境统计年鉴》等。

1.2 生态足迹模型

生态旅游概念的提出使得旅游对自然环境的保护作用进入大众视野，由此将生态足迹方法引入旅游业核算中。旅游生态足迹方法衡量了游客占用的资源所需的具有生产力的地表空间面积，从而评估其对森林生态系统和环境的影响。计算公式为：

式中：E为生态足迹，P为年度总旅游人数，I为海外游客到中国森林公园旅游人数，E为中国游客到外国森林公园人数，由于中国游客到海外人数很少，且数据缺失严重，故将此项忽略不计。Y值为年度各省森林公园旅游人数总和与年度森林公园面积总和的比值，r为均衡因子(通常取值为1.41)。

1.3 考虑非期望产出的博弈交叉方法

相对于CCR模型(即规模报酬不变的DEA方法)在自评基础上得到效率值，传统的交叉效率模型将一个决策单元(D)与其余决策单元的效率联系起来，这种方法的缺陷是一组最优解权可能会提高某些决策单元的交叉效率，但会影响其他决策单元的效率。为避免这种方法的缺陷，将原始的交叉效率推广到博弈交叉效率，使每个决策单元在不降低其他决策单元效率的前提下获得自身效率最大化。

假设存在n个待评估的决策单元(即n个省区市)，xij(i=1、2、…m，j=1、2、…n)为第j决策单元第i个投入，yrj(r=1、2、…s，j=1、2、…n)为第j决策单元第r个期望产出，Zkj(k=1、2…t，j=1、2、…n)为第j决策单元第k个非期望产出。ω、μ、γ分别对应3类指标的权重。Edj(j=1、2、…n，d=1、2、…n)为第j个决策单元与第d个决策单元的交叉效率，αdj第d个决策单元与第j个决策单元的博弈交叉效率，公式为：

因此，第j个决策单元的平均博弈交叉效率(αj)为：

1.4 旅游生态效率的空间聚类分析

莫兰指数(Moran’s I)是最常用的空间自相关度量，它可以用于检测空间随机性的偏离。Moran’s I有两类指标分别用于检测全局自相关和局部自相关，即全局莫兰指数和局部莫兰指数。本文采用全局莫兰指数衡量30个省区市整体森林公园旅游生态效率的空间自相关性，计算公式如下[16]：

1.5 旅游生态效率空间分布

空间方向性分布也称作标准差椭圆分析，通过一组点要素在x和y方向上的的空间分布情况，测算得到其长短轴方向变化与分布范围。通过各年份30个省区市森林公园旅游生态效率值的平均重心和分布距离等参数，计算出椭圆的面积、长短轴标准差和方位角，标准差椭圆形式为：

式中:ax、by分别为椭圆长半轴与短半轴的标准差；xi、yi为各省市的地理坐标;X、Y为平均重心；n为省区数量(30个省区)[17]。

1.6 旅游生态效率评价指标体系

旅游生态效率的本质就是对生态环境的影响降到最低的同时，保持森林公园旅游的经济收益，即以环境代价和资源投入的增减，根据资源的充分利用和经济的协调运行为衡量标准规划投入量。结合已有研究基础、森林公园实际生产运营服务情况以及世界可持续发展工商理事会对效率内涵的界定，从投入产出两方面考虑效率评价体系的建立，考虑到生态效率的内涵，将旅游生态足迹作为生态投入纳入指标体系，中国省际森林公园旅游生态效率的评价体系(见表1)[18-20]：

表1 中国省际森林公园旅游生态效率评价指标

涉及货币类指标均剔除其价格因素影响，如年度森林公园旅游投入资金和森林公园旅游总收入，分别以固定资产投资价格和居民消费者物价指数平减为以2008年为基期[13]。统计部门并未设立森林公园的用水量和能源消耗量指标，因此采用森林公园产值与国内生产总值的比例来换算。非期望产出中的三废指标也未细分到森林公园单位，考虑到实际生产中，森林公园主要由第二产业排出工业“三废”，故计算森林公园总收益占比总工业产值的数值，将各省市总工业三废指标值换算为森林公园“三废”排放量。

2 结果与分析

2.1 森林公园旅游生态效率的时间变化趋势

由图1可知，从时间维度来看，各省森林公园旅游生态效率的水平与发展趋势存在明显差异。北京、天津、上海、江苏、浙江、江西、重庆等区域生态效率处于高水平稳定状态；安徽、福建、河南、湖北、广东、贵州、陕西有明显的上升趋势；内蒙古、黑龙江、甘肃、青海、宁夏等地处于低水平位置；其余地区升降幅度较为明显。从效率评价指标体系结合旅游生态效率的内涵来分析，波动源自于每年森林公园资本投入、环境成本和期望产出非期望产出之间的非协调发展。例如黑龙江省2009年资金投入同比增加76.1%，环境成本大幅增加且非期望产出也增加，而森林公园旅游收入仅增加6.5%，投入产出间的严重失衡导致森林公园旅游生态效率下降；北京市2015年投入资金同比增加18.9%，环境成本和非期望产出均减少，森林公园旅游收入增加10.5%，从而森林公园旅游生态效率上升。

图1 各省区2008—2019年森林公园生态效率变化趋势

2.2 森林公园旅游生态效率的空间特征

由图2可知，4个经济区域的森林公园旅游生态效率存在显著差距。整体旅游生态效率由高到低的顺序为：东部地区、中部地区、东北地区、西部地区。2008—2019年，东、中、西以及东北部地区旅游生态效率分布均值分别为0.79、0.66、0.47、0.52。将4个经济区域按照效率高低分类，旅游生态效率分布均值在(0.8，1.0]为高效率区域、(0.6，0.8]为中高效率区域，(0.4，0.6]为中效率区域，(0，0.4]为低效率区域。其中东部地区大部分年份处于高效率区、中部地区处于中高效率区、西部地区处于中效率区，东北地区大部分年份处于中效率区，仅有2019年处于中高效率区。

图2 4个经济区域森林公园旅游生态效率雷达图

进一步观察地理空间分布，选取2008年、2012年、2016年、2019年的生态效率分布值。4个年份的总体空间状态仍为东部地区>中部地区>东北地区>西部地区。2008年我国森林公园旅游生态效率处于高效率区的有6个省区，占比19.8%，其中浙江、北京和江苏等省区处于高效率区，但地理位置上的邻接省区，大部分为中高效率区和中效率区，如安徽、河北等，说明其有效发展模式未带动周边地区的发展；处于旅游生态效率中高效率区的省区分布较为分散，散落分布在东北地区、中部地区和东部地区；中效率区大部分处于东北和中部；低效率区均位于西部。

整体而言，观测年份各省区森林公园旅游生态高效率区数量稳步增加；中高效率区数量存在小幅波动，但总体均衡发展；中效率区数量逐年减少；低效率区数量保持恒定。4种类型生态效率区域的数量增减变化表明中国森林公园旅游生态效率整体有所提高。从4个经济行政区来看，虽然高效率地区大多位于东部和中部地区，但东北地区森林公园可循环绿色发展的平稳性远大于前者。

2.3 森林公园旅游生态效率的全局空间聚类分析

由表2可知，全局莫兰指数显示存在明显的区域联系，2008—2019年的莫兰指数均大于0，概率均小于0.05，在95%的显著性水平下拒绝原假设，可见各省市的森林公园旅游生态效率表现出空间关联性，即整体来看森林公园旅游生态效率空间差异小。从莫兰指数整体变化走势来看，虽然有小幅回落，但总体呈增长态势，这表明中国森林公园旅游生态效率其整体空间自相关性逐步增强。但从莫兰指数的定义来看，全局莫兰指数的显著性无法确定区域间是否存在空间聚集现象。

表2 全局空间莫兰指数

2.4 森林公园旅游生态效率的局部空间聚类分析

由表3可知，4个观测年份落在第一三象限省市的占比分别为70.0%、76.7%、80.0%和90.0%，局部空间自相关程度逐渐增加。从4个经济区域来看，2008年的高-高聚类大部分集中在东部和中部，如北京、上海、浙江等，高-高型地区在维持自身森林公园旅游生态效率高水平的同时，还能对周边区域产生空间正向影响，表现出显著的拉动效应。之后的观测年份聚类特征逐步向西部推进，散落分布在西部的部分地区，如贵州、重庆等省市；以青海、新疆为代表的西部地区和以黑龙江为代表的东北地区，在4个观测年份存在显著的低低聚类特征，这些区域生态效率发展与周边地区相互影响，在效率低水平状态形成正相关关系。从时间角度来看，低-低聚类特征无明显的扩散效应；2008年，高-低聚类主要集中在广东、陕西、四川、吉林，说明这些省市自身效率水平较高，但无法带动周边区域的发展，即呈空间负相关。随着时间推移，高-低聚类特征地区逐渐减少，至2019年，只有四川、广东地区仍存在此聚类特征；而低-高聚类特征地区分布较为零散，涵盖东部、中部、西部、东北地区，2008年该特征分布于贵州、河北、黑龙江、河南，表明这些地区会抑制周边区域的发展。此后的观测年份，低-高聚类特征逐渐减少，到2019年仅广西地区存在此类特征，这说明空间差异性逐渐减小。

综上所述，我国省际间森林公园旅游生态效率相互正向影响的地区数量递增，而互相牵制呈反向影响作用的地区数量递减，因此逐步形成一种趋同化占主导，差异性与趋同性并存的空间格局。

表3 莫兰指数散点图显示各省区变化

2.5 森林公园旅游生态效率可持续性的空间分布特征

空间分布的方向性可以反映两方面内容，第一是生态效率较高的空间分布重心的时间变化轨迹，第二是森林公园可持续发展的分布方向和分布范围，分析这两方面内容有助于探求其空间演化特征和空间格局特征。

由表4可知，2008年森林公园旅游生态效率的地理重心为(32.13°N，113.74°E)，即湖北省随州市；2011年其地理重心为(32.36°N，113.98°E)，即河南省信阳市；2008—2011年整体朝东北方向偏移的直线距离为34.109 km，此时段东北方向地区拥有丰厚的森林资源储备，以及一定的经济基础，凭借大规模开发森林公园以及转向粗放式经营模式，一定程度上促进了森林公园的生态协调发展。2011—2014年有显著向西南方向偏移的趋势，2014年其地理重心为(32.13°N，113.72°E)，即重心再次移动至湖北省随州市，整体向西南方向偏移的直线距离为35.382 km。此阶段重心与初始观测年份2008年的重心较为接近，该时段西部计划政策初见成效，而东北方向地区大规模的开发森林旅游活动对生态环境质量的消极影响开始显现。2014—2019年，呈现“东北-西北-西南”的演变格局，2019年其地理重心为(32.35°N，113.59°E)，距离2014年地理重心直线距离为27.347 km。此阶段凭借区位优势，发达的交通网络，完备的森林旅游设施，使得重心整体向西南方向偏移。但其向西南方向移动距离明显小于前两阶段，西部地区正加紧森林旅游经济建设，对生态环境保护有所放松，导致自然资源消耗过度，而东部等地区在维持经济现有发展水平的同时，更加注重对生态环境以及生态旅游的投资，故重心西南向的偏移速度逐渐放缓。

表4 森林公园旅游生态效率方向性分布

采用标准差椭圆的长短轴长度以及椭圆面积来说明森林公园旅游生态效率的分布模式与离散度。2008—2019年标准差椭圆变化程度较小，标准距离长短轴均没有较大变化。第一，整体来看，椭圆面积、长短轴距离同步减少，表明观测期间森林公园旅游生态效率分布范围沿长轴东西方向与短轴南北方向缩小。分时段来看，椭圆面积、长短轴距离先减少后增加又减少，表明森林公园旅游生态效率的分布模式是先集中后分散再到集中。2012年以前，森林公园数量有限且没有清晰可执行的规划管理体系，故椭圆面积、长短轴长度逐渐减小；2012年新增国家级森林公园18处，森林公园数量全面扩张，随之制定了要把森林公园建设成生态保护的重要阵地等规划目标，因此分布范围呈小幅增长趋势；2016年后，森林公园各项管理与规划已步入成熟阶段，椭圆逐渐收敛，长轴和短轴呈现逐步减小的趋势，长轴朝西北方向，短轴朝东北方向，长轴与短轴越来越接近，椭圆逐渐趋于正圆；第二，长轴与短轴的长度差距可以说明方向性特征，观测年份的长轴与短轴之差均为正值，说明森林公园旅游生态效率分布以东南-西北为主导。

3 结论与启示

本研究根据2008—2019年中国30个省市森林公园旅游的面板数据，将生态足迹值纳入评价森林公园可持续发展的指标体系，采用博弈交叉、莫兰指数和标准差椭圆法分析了中国省际森林公园旅游的生态效率、空间集聚类型和可持续发展的空间分布特征。(1)2008—2019年中国省际森林公园旅游生态效率整体有所提高，30个省区市旅游生态效率均值由2008年的0.61提升至2019年的0.69；(2)2008—2019年，东、中、西以及东北部地区旅游生态效率均值分别为0.79、0.66、0.47、0.52，高效率区域主要集中在东部、中部地区，但东北地区可持续性发展较为均衡，森林公园旅游生态效率存在显著的空间差异，整体呈现东部地区>中部地区>东北地区>西部地区的空间状态；(3)30个省区市整体的旅游生态效率在地理空间上表现为空间正向聚集效应，且聚集效应逐步增强。从局部聚集类型来看，L-L型和H-H型聚集的省市明显多于L-H型、H-L型的省市，同质发展聚集类型的区域主要集中在东部和中部地区，且有逐渐向西部扩散的趋势；(4)森林公园旅游可持续性发展的重心轨迹呈现“东北-西北-西南”的动态演变格局，整体来看，森林公园旅游生态效率的分布范围逐渐缩小，分布模式由分散变为集中。

由分析结果得到以下政策启示：第一，平衡地区间森林旅游发展水平，改善森林公园结构，倡导低碳旅游，提高森林公园旅游业整体生态效率；并结合地域特点采取适宜的发展模式，开发凸显森林景观特色的旅游产品；在兼顾经济与生态的前提下，探寻更多森林旅游模式。第二，合理配置东北、西部等低效率地区的的旅游资金投入和基础设施投入，强化交通规划；结合互联网思维，经营管理由粗放式到精细化转变，提高景区服务人员的专业素养；在加大投资的同时，加强森林环境监测，及时修补被破坏植被地，制定可行的资源保护政策。第三，结合当地财政与森林存量情况，建立合理的生态补偿机制；合理配置森林生态补偿资金来维护森林公园基础设施，修补林地、林相改造、绿化造林、森林抚育等重点工作，将各省级森林公园打造成具有国家级标准的森林公园，提升其经济效益和森林碳汇能力。