“三生”视角下生态效率研究进展

李志英，薛梦柯，李文星，王晓云

（云南大学 建筑与规划学院，云南 昆明 650504）

生态效率最早被定义为经济增加价值与增加的生态环境影响的比值[1]，随着其概念被世界可持续发展委员会（WBCSD）的重新定义和推广[2]，在国内城市快速扩张、经济迅速发展、资源紧缺以及生态环境退化的背景下，生态效率为定量分析经济发展与生态环境状况的投入与产出情况提供了新思路。

国土空间“三生”（生产、生活、生态）概念的提出为提升生态安全水平并发挥生态效率、协调经济发展与生态环境建设提供了政策导向。近十年来，由于研究角度的扩展以及研究方法的创新，生态效率这一概念被广泛应用在区域[3]、省域[4]、城市[5]、城市群[6]、流域[7]、经济带[8]的生态环境分析、评价和影响因素分析方面，主要涉及生产、生活、生态三方面的投入产出研究。生产方面包括农业生产和非农业生产，农业生产角度主要评价其生态效率[9]，研究财政环保支出[10]、农业资源错配[11]等对农业生态效率的影响以及空间关联网络特征并探究其影响因素[12]，细化研究粮食种植[13]和生产[14]生态效率的空间相关性及影响因素；非农业生产涉及物流业[15]、工业[16]、稀土产业[17]、旅游业[18]、服务业[19]、矿业能源[20]、养殖业[21]、建筑业[22]等方面的生态效率评价及区域差异分析，研究环境规制[23]、产业集聚[24]、产业结构优化[25]等对其生态效率的影响[24]。生活方面侧重研究城市生态效率与经济发展，从环境信息公开[26]、环境政策[27]、区域一体化发展[28]、交通结构[29]、城市人口集聚[30]等人文视角揭示城市生态效率的影响及作用机制。生态方面强调绿色发展理念，基于可持续发展、节能减排[31]、低碳[32]、环境污染治理投资[33]等视角，研究林业生态效率[34]、绿色生态效率[35]、碳排放生态效率[36]等的空间特征和影响因素，为区域生态安全研究提供了新思路。综上，学界已经从微观到宏观，着眼于不同研究角度对生态效率进行了大量且成熟的研究，再加上POI、夜间灯光等多源数据的推广和新技术的应用，生态效率的研究更加深入和全面。

本文主要从“三生”视角入手，对目前生态效率的相关研究进行归纳总结，基于CiteSpace 对文献进行图谱可视化分析[37-38]，了解其十年间的研究重点和研究趋势，并结合国土空间规划发展态势，对生产、生活、生态领域生态效率的发展现状进行研究归纳，进一步总结国土空间规划背景下的生态效率研究进展和重点，以期对今后生态效率的研究提供参考。

1 研究工具与数据

本文运用CiteSpace 从关键词共现、聚类以及关键词时序图谱等方面定量分析生态效率的研究热点和趋势。数据来源于中国知网CNKI，时间跨度为2011 年到2021 年6 月，共收集到文献524 篇，经过对相关度低的文献以及会议文献的筛除之后，剩余519 篇重要文献。

2 概念界定及图谱可视化分析

2.1 生态效率的概念

生态效率是基于生态经济理论，围绕经济和环境二者关系，用以衡量经济可持续发展的指标，目前已经得到广泛认可和应用。其概念内涵最早于20 世纪90 年代由SCHALTEGGER 等[39]提出，定义为经济增长与环境影响之比；世界可持续发展经济理事会[40]进行了完整的概念公布，将其引入商业领域，侧重生态影响、生活质量与环境承载力的平衡；世界经济合作与发展组织[41]将投入与产出之比定义为生态效率，应用领域拓展至企业及政府，注重生态效率本身的提高。近年国内结合地理学、生态学等理论，衍生出农业生态效率、低碳效率、环境效率等学科结合的概念，研究方法、模型也在不断改进，用以分析生态效率水平，主要将其应用于生产、生活、生态等领域的生态效率评价以及影响因素探究，旨在为当地资源环境发展提供可持续发展建议。

2.2 发文情况

通过发文量（图1）可探究近年来生态效率研究热点和研究意义[42]，发文量十年间呈稳定上升趋势，分为三个阶段，第一阶段：2011—2013 年，研究起步探索阶段，发文量均在20 篇以下，2013 年略有下降；第二阶段：2014—2016 年，研究热点上升阶段，发文量自2014 年突破20 篇后，持续上升，曲线斜率有所增加，增速明显加快；第三阶段：2017—2021 年，研究稳定期，这一时间段发文量总体呈上升趋势，2020 年发文量有所降低，发文量稳定在60 篇左右。近五年研究热度较高，由曲线走向判断研究趋势仍将持续上升，这表明学术界对于生态效率的研究关注度还在稳定上升，生态效率仍旧是研究经济—生态发展的重要课题。

图1 2011—2021年生态效率发文量变化

发文机构及引用量和发文作者的检索结果表明，2011—2021 年被引用量较高的机构主要分布在华中地区（图2），其中湖南省的相关机构被引用量较多，占到40%的比重；中南大学商学院、中国科学院地理科学与资源研究所、南昌大学经济管理学院被引用量排前三，对生态领域的贡献度很高，结合经济研究生态效率的成果丰硕。同时，研究表明，各机构间联系不够紧密，合作较分散。对发文作者的研究表明，何宜庆等[43]的研究被引用量最多，近五年被引用量排到前列的作者有何宜庆[43]、何应伟[44-45]、余燕团[46]、刘茜[47]等，同时，在生态效率研究领域不断有学者涌现，相关研究者结合各自学科背景正从不同角度、不同层面研究生态效率。

图2 被引用量排名前十的机构

2.3 图谱可视化分析

2.3.1 关键词共现分析

本节将运用关键词共现分析挖掘相关研究热点。以一年为一个时间切片，词频为20，通过CiteSpace 软件进行分析后，得出关于生态效率的关键词共现知识图谱（图3）。研究表明，生态效率、数据包络分析、影响因素为前三位高频关键词，其中提到生态效率的发文量达到465 篇（表1），因而在关键词共现图谱中的圆圈节点最大；从研究方法来看，数据包络分析作为研究生态效率最受欢迎的研究方法，发文量在2011 年达到66 篇之多，DEA、Malmquist 指数、超效率DEA、Tobit 模型、空间杜宾模型等[48-54]经济学效率研究方法在2011—2014 年得到成熟运用，并基于大数据研究不断改进升级研究模型，2018 年的超效率SBM 模型就是基于以上模型研究方法改进得来，于2018 年达到9 篇的发文量，居前19位高频关键词，研究方法呈现不断深入完善趋势。

表1 前20位高频共现关键词

图3 2011—2021年生态效率关键词共现图谱

从研究角度来看，生态足迹[55-56]、可持续发展[57]、循环经济[58-60]、金融集聚[61-62]和环境规制[63]这些关键词都体现了与生态效率息息相关的生态与经济的理念，研究角度围绕生态保护与经济发展的协调与可持续。2013 年关注到区域差异，开始注重区域整体生态效率的协调发展。2015 年起，关注到金融集聚、环境规制等问题，从宏观角度研究区域整体的经济发展以及生态环境状况，从环境规制[64-66]等管理方式研究生态效率，研究角度多元化趋势明显。

2.3.2 关键词聚类分析

通过CiteSpace 软件得到关键词聚类图谱（图4）和关键词共现网络自动聚类表（表2），得到399 个聚类，Network:N=399，E=614 (Density=0.007 7)，Nodes Labeled: 1%，表明网络聚类分析较集中，整体来看，各聚类间相互联系，没有单独分离的聚类。主要的网络聚类有：Malmquist 指数、DEA、数据包络分析、空间计量模型、影响因素、超效率DEA 等，均为生态效率相关研究方法，说明对于生态效率的研究主要集中在方法的应用和创新上，还在不断与经济学效率概念融合创新，其中Malmquist 指数、DEA、数据包络分析是主要运用到的三种研究方法。主要聚类中，华山风景区[67]排在前列，学者们对于该区域生态经济的研究比较注重，属于热点研究区域。

表2 关键词共现网络自动聚类表

图4 关键词共现网络自动聚类知识图谱

通过对关键词时序图谱（图5、图6）的分析，Network:N=399，E=614 (Density=0.007 7)，Nodes Labeled: 1%，Modularity Q 为0.693 8，Mean Silhouette为0.874 4，Modularity Q 大于0.3，表明网络结构显著，聚类分析较好；Mean Silhouette 为0.874 4，大于0.5，表明网络聚类结构好。2011—2015 年，研究方法的提升和完善较为突出，生态效率的研究角度聚焦在可持续发展、生态承载力和资源型城市等方面，近五年在不断改进研究方法与模型的同时，研究热点关注到金融集聚、产业结构优化等经济人文角度，2020 年开始对黄河流域[68-72]进行研究，为黄河流域经济环境高质量发展提供了宝贵思路。

图5 关键词时序图谱

2.3.3 生态效率研究突现节点分析

由图7 可知，研究区域方面，湖南省在2013—2016年成为热点研究区域，长江经济带在2017—2021 年成为热点研究区域，长江中游城市群近三年一直是研究热点区域，研究区域从省级到区域级、城市群，研究尺度不断加大；研究方法方面，数据包络分析、物质流分析在2011—2013 年出现频率较高，指标体系和灰色预测在2012 年开始运用到生态效率评价中，2015 年以后，基于指标体系定量评价生态效率的方法不再使用，超效率DEA 在2013—2017 年成为主要研究方法，经过不断改进和学科融科，2018—2019 年空间杜宾模型开始运用到生态效率研究领域，超效率SBM 模型、空间计量模型近三年是主要运用的研究方法。从近三年的研究趋势来看，长江经济带、长江中游城市群是最热门的研究区域，超效率SBM 模型、空间计量模型是应用较为普遍的研究方法，影响因素、非期望产出是近年来研究的新角度。

图7 生态效率研究突现节点词汇图

3 生态效率研究现状

3.1 研究现状

结合以上图谱分析结果，进一步对生态效率在生产、生活、生态领域的研究情况进行分析，主要探究生态效率在“三生”角度的评价情况、测度及影响因素，并研究其应用情况，总结其发展方向和研究重点。

生态效率的评价研究涉及各行各业的生产建设，旨在评价生产、生活建设及生态建设过程中的生态效率现状水平，研究主要从“三生”角度进行归纳总结。

生产方面有农业、粮食生产、耕地等农业生产方面以及工业、旅游业、制造业、渔业等非农业生产方面的生态效率评价，多以时间序列的静态评价为主，广泛应用于区域、省域、经济带、城市群的宏观生产效率与生态环境绿色发展关系的评价；其中农业生态效率和工业生态效率具有研究代表性，农业生态效率多结合低碳、减排、环境规制视角，投入评价指标主要基于土地要素和劳动力要素，例如农业从业人数、耕地面积、有效灌溉面积等，产出指标以农业生产总值为主，低碳减排角度考虑碳排放源指标，如化肥等，以追求最少投入和最产出的生产效率。工业生态效率的投入评价指标以环境（废气、废水、废渣）以及能源（用水、用电、天然气）等为主，产出指标以工业生产总值为主，进行静态工业可持续发展的生态效率评价，可进一步细分至制造业、服务业等非农业生产领域的评价，结合产业集聚、环境压力、循环经济等角度考虑工业绿色生产的现状评价。

生活层面侧重对城市及区域发展的生态环境投入产出评价，研究区域主要着眼于长江经济带、长江中游城市群等人口规模较大、城市经济发展与生态环境保护矛盾较大的区域，通过设置交通、环境、区域一体化、人口集聚等影响因素的评价因子，从宏观角度考虑生活层面即城市发展过程中对生态环境的影响，考虑最少投入获取最大收益的发展机制，评价投入因子以环境污染、能源消耗为主，产出指标以经济发展水平如GDP 为主要评价因子。

生态角度以碳排放、循环经济、绿色发展为主导理念，研究绿色、绿色生产的生态效率，强调面源污染、碳排放的影响，结合环境规制等政策因素，发展循环经济以实现绿色发展，发挥生态效率的最大效益。其中林业作为生态环境建设的主要行业，重点研究林业生态效率的研究较多，投入指标多为劳动力和林木要素，产出指标主要是林业产值，以黑龙江等林业资源较丰富的地区为主。

总体上，研究尺度以宏观为主，国家、省域、经济带、城市群、市域等都有所涉及，以长江经济带[73]、长江中游城市群[74]最为典型；主要运用熵权法、综合指数法、DEA 模型等进行综合评价，以DEA 模型最为典型[75]；基于投入产出情况，广泛应用于生产、生态等的生态效率评价，客观性较强；不同行业的生态效率评价结合行业特性设置了特色评价指标，以投入产出为指标设置体系，投入指标主要为劳动力、能源、环境相关投入因子，且产出指标以生产总值为主；研究角度以可持续发展为评价目标，结合环境规制、区域协调等进行针对性评价，可对“三生”领域的生态发展评价给予借鉴意义。

生态效率的测度方面，学者多从时间上、空间上进行测度，反映其横向和纵向的经济和生态的投入产出状况。主要的测度方法从动静结合的角度研究生态效率的时空变化情况和演变趋势，主要运用SBM 模型、超效率SBM 模型、DEA 模型、三阶段DEA 模型[76]、Tobit 回归模型[77]等方法进行静态的定量测度，Malmquist 指数[78]主要用来动态测度生态效率变化趋势，除宏观测度生态效率外，还包括农业、工业生产、旅游业、物流业等行业的生态效率测度研究，涉及“三生”领域的方方面面。

除定量测度外，学者还会基于评价模型进行影响因素研究，用于针对性提出提升研究区生态环境水平、绿色发展的对策建议。Tobit 模型被广泛应用于生产、生活、生态影响因素的分析，此外，空间计量分析模型、地理探测器驱动力分析等方法也被用于分析其影响因素。影响因素的选取与研究区域特色（如矿区[79]、长江经济带[8]、黄河流域[80]、民族地区[81]、干旱半干旱区城市[82]、粮食主产区[83]等）、行业（如农业[12]、工业[16]、旅游业[18]、能源[72]等）以及研究重点角度（如低碳[32]、城镇化[84]、环境约束[85]等）相关，主要的影响因素集中在环境规制、产业结构、科技发展水平、财政状况等方面。

3.2 生态效率的应用研究

生产领域以农业生产方面的农业生态效率和非农业生产方面的工业生态效率最为典型。赵吉等[86]运用SBM模型对我国31 个省份农业生态效率进行了测度和分析，为我国农业生态效率水平提高和可持续发展提出措施建议；翟丹妮等[16]通过构建超效率DEA 模型对华东各省的工业生态效率进行测度和动静态结合分析。除工业、农业外，慢慢扩展至物流业等生产领域的生态效率研究。

生活领域，从城市可持续发展以及区域协调一体化角度进行研究，其中包括城市生态效率、区域生态效率的研究。徐维祥等[80]对黄河流域城市生态效率进行了时空演化分析；李刚等[25]以产业结构优化为切入点，构建产业生态耦合协调模型，提出改善区域生态效率的关键因素；林澍珅等[29]研究了交通结构对我国30 个省份区域生态效率的影响，提出发展公共交通及管理，促进区域间经济与生态环境的协调发展建议。此外，国内学者还结合城市开发强度、新型城镇化[84]、产业结构等进行耦合协调分析。

生态领域，以绿色发展为主，衍生出绿色生态效率、碳排放生态效率概念。洪名勇等[34]构建了适宜我国林业的生态效率指标，研究其时空特征与影响因素；钟成林等[36]构建了城市建设用地的碳排放效率指标体系，对环鄱阳湖生态城市群城市发展过程中的生态效率进行了分析；王科斌[33]通过探究环境污染治理投资对生态效率的影响，对区域生态环境提升提出了建议；随着经济技术的发展，数字经济的影响也成为研究重点，何维达等[35]从绿色生态效率角度分析了区域生态环境建设，主要考虑数字经济发挥的影响作用。

4 结论

（1）学术界对于生态效率的研究关注度还在稳定上升，数据包络分析是生态效率研究领域广泛应用的研究方法，研究角度围绕生态保护与经济发展的协调与可持续，研究角度多元化趋势明显；主要的网络聚类有：Malmquist 指数、DEA、数据包络分析、空间计量模型、影响因素、超效率DEA 等；近三年的研究趋势表明，长江经济带、长江中游城市群是最热门的研究区域，超效率SBM 模型、空间计量模型是应用较为普遍的研究方法，影响因素、非期望产出是近年来研究的新角度。

（2）生态效率的综合评价指标以投入产出为指标设置体系，尚无统一设置标准，投入指标主要为劳动力、能源、环境相关投入因子，且产出指标以生产总值为主；在“三生”领域的指标设置多结合地域特色、不同行业设置特色评价指标，其中，在生产方面有农业、粮食生产、耕地等农业生产方面以及工业、旅游业、建筑业等非农业生产方面的生态效率评价，生活层面侧重对城市及区域发展的生态环境投入产出评价，生态角度以碳排放、循环经济、绿色发展为主导理念，研究绿色、绿色生产的生态效率，强调面源污染、碳排放的影响；产出指标从期望产出和非期望产出两方面设置，生产总值为主要指标。主要的测度方法从动静结合的角度研究生态效率的时空变化情况和演变趋势；影响因素的选取与研究区域特色、行业以及研究重点角度相关，主要的影响因素集中在环境规制、科技发展水平、财政状况等方面。

（3）生态效率广泛应用于农村、生态等各个领域的绿色发展研究，新技术如数字经济是生态效率新的影响因素，碳中和目标下，碳排放效率等是新的研究重点。