劉習(xí)平，管 可

（湖北經(jīng)濟學(xué)院a.碳排放權(quán)交易湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心；b.經(jīng)濟與環(huán)境資源學(xué)院，武漢 430205）

0 引言

面對資源利用效率不高、環(huán)境污染日益嚴峻的現(xiàn)實問題，綠色發(fā)展問題受到了廣泛的關(guān)注和討論，一些學(xué)者在測算城市經(jīng)濟發(fā)展效率時，將資源與環(huán)境因素納入測度模型[1]，強調(diào)城市經(jīng)濟的發(fā)展與資源環(huán)境的協(xié)調(diào)，稱其為綠色發(fā)展效率[2]。李艷軍、華民（2014）[3]考慮環(huán)境污染測算了我國275個城市2011年的綠色效率，結(jié)果顯示中部城市綠色效率水平最低，城市規(guī)模與綠色效率呈“U”型變動關(guān)系。李琳（2015）[4]考慮剔除環(huán)境污染非期望產(chǎn)出，采用DEA與Malmquist指數(shù)比較分析中三角和長三角城市的綠色效率，表明長三角的綠色效率明顯高于中三角[4]。岳書敬（2015）[5]將能源消耗和污染排放納入分析框架，對我國96個地級市綠色發(fā)展效率進行了測算，表明城市綠色發(fā)展效率得到了顯著提升。盧麗文（2016）[6]利用包含非期望產(chǎn)出的DEA模型測算了長江經(jīng)濟帶108個地級及以上城市綠色效率，表明整體水平不高，但正在逐步改善。班斕、袁曉玲（2016）[7]采用非合意產(chǎn)出的超效率SBM模型，對中國省際綠色經(jīng)濟效率進行了測算，結(jié)果表明考慮資源與環(huán)境因素后，中國經(jīng)濟效率水平有所下降。

隨著長江經(jīng)濟帶納入國家區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略，對以長江經(jīng)濟帶為代表的流域經(jīng)濟綠色發(fā)展問題日益受到學(xué)者們的關(guān)注。湖北長江經(jīng)濟帶屬于流域經(jīng)濟，其生態(tài)保護和綠色發(fā)展至關(guān)重要，湖北長江經(jīng)濟帶綠色發(fā)展對于湖北經(jīng)濟實現(xiàn)科學(xué)發(fā)展和跨越式發(fā)展意義重大，從已有綠色效率研究文獻來看，流域經(jīng)濟帶的研究案例較少。本文以湖北長江經(jīng)濟帶為研究對象，構(gòu)建非期望產(chǎn)出的DEA-SBM模型，從時間和空間的角度測算湖北長江經(jīng)濟帶綠色發(fā)展效率以及演化趨勢和特征，并計算出各城市投入和產(chǎn)出冗余度和不足度，為湖北長江經(jīng)濟帶實現(xiàn)“生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展”提供決策和參考。

1 綠色發(fā)展效率測度模型

DEA是運用數(shù)學(xué)中的線性規(guī)劃以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法比較各決策單元與參考決策單元的相對效率，但DEA的相對效率評價思想蘊含著盡可能減少投入和擴大產(chǎn)出，但現(xiàn)實生產(chǎn)過程帶有明顯的副產(chǎn)品，如污染排放物，稱為“非期望產(chǎn)出”。很顯然，從綠色發(fā)展的角度來看，這些非期望產(chǎn)出必須盡可能地減少才能實現(xiàn)最佳的經(jīng)濟效率，而傳統(tǒng)的DEA模型并不能反映實際的生產(chǎn)過程。綠色發(fā)展效率需要考慮資源環(huán)境因素，實現(xiàn)經(jīng)濟效益的最大化和資源消耗和環(huán)境污染的最小化。本文把污染物排放作為非期望產(chǎn)出，使用考慮非期望產(chǎn)出的非徑向和非角度的DEA-SBM模型來測算湖北長江經(jīng)濟帶綠色發(fā)展效率。

假設(shè)共有n個決策單元，每個決策單元都包含投入、期望產(chǎn)出和非期望產(chǎn)出三個要素，將這三個要素分別表示為x、yg和yb，且x∈Rm、yg∈Rs1以及yb∈Rs2。定義矩陣X、Yg和Yb：

其中，xi＞0、yg i＞0 和＞0（i=1，2，…，n），考慮非期望產(chǎn)出的DEA-SBM模型可表示成：

其中，s表示投入、產(chǎn)出的松弛量，即s-∈Rm和sb∈Rs2分別代表投入及非期望產(chǎn)出的冗余，sg∈Rs1表示期望產(chǎn)出的不足；λ是權(quán)重向量。目標函數(shù)ρ*關(guān)于s-、sg、sb呈現(xiàn)出嚴格遞減的關(guān)系，并且0≤ρ*≤1。對于某一個特定的被評價單元而言，當且僅當ρ*=1，即s-=0、sg=0、sb=0時是有效率的。

2 指標選取與數(shù)據(jù)來源

湖北長江經(jīng)濟帶覆蓋了長江干流湖北沿線8個城市，分別為武漢、黃石、宜昌、荊州、鄂州、黃岡、咸寧、恩施，其國土面積54168.5平方公里，占全省的29.1%，在湖北經(jīng)濟發(fā)展格局中具有舉足輕重的地位。同時，湖北長江經(jīng)濟帶屬于流域經(jīng)濟，其生態(tài)保護和綠色發(fā)展任務(wù)異常艱巨，根據(jù)國家提出的“生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展”的總體思路，湖北省積極謀劃，力爭將湖北長江經(jīng)濟帶打造成為綠色發(fā)展的新引擎。本文選擇湖北長江經(jīng)濟帶8個城市作為研究對象，數(shù)據(jù)來源于2003—2014年《中國城市統(tǒng)計年鑒》以及各城市歷年國民經(jīng)濟與社會統(tǒng)計公報。

選取指標包含投入指標、期望產(chǎn)出指標和非期望產(chǎn)出指標三大類（見表1），投入指標包括勞動、資本、能源、土地和水資源，期望產(chǎn)出用GDP表示，非期望產(chǎn)出用工業(yè)廢水、工業(yè)二氧化硫和工業(yè)煙塵衡量。其中，勞動力要素投入采用全部從業(yè)人員人數(shù)來表示，單位為萬人；能源采用能源消耗總量來表示，折算成噸/標煤；土地資源用建成區(qū)面積來表示，單位為平方公里。水資源用供水總量來表示，單位萬噸。

關(guān)于資本投入數(shù)據(jù)，需要借助采用永續(xù)盤存法首先對地區(qū)資本存量進行估算，其計算公式為：

其中，i和t分別表示地區(qū)和時序，Ki，t和Ii，t分別表示第i個城市第t年的資本存量和投資，δit代表折舊率。Pt表示固定資產(chǎn)投資價格指數(shù)，由于沒有各個城市的固定資產(chǎn)價格指數(shù)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，統(tǒng)一用湖北省固定資產(chǎn)投資價格指數(shù)替代。初始資本存量用2003年基期的固定資本投資總額除以10%得到，折舊率δit取6%[8]。

GDP用各城市GDP總量來表示，以2003年為基期剔除價格因素的影響，單位為億元；工業(yè)廢水用總的工業(yè)廢水排放量來表示，單位為萬噸；工業(yè)二氧化硫用總的工業(yè)二氧化硫排放量來表示，單位為噸；工業(yè)煙塵用總的工業(yè)煙塵排放量表示，單位為噸。

表1 投入和產(chǎn)出指標的統(tǒng)計性描述

3 測算結(jié)果及評價

3.1 綠色發(fā)展效率現(xiàn)狀分析

由表2可知，2014年武漢和咸寧的綜合效率優(yōu)于其他幾個城市，表明這兩個城市在資源利用效率和污染排放方面取得一定成效。武漢由于城市集聚經(jīng)濟效應(yīng)帶來的資源利用效率的提高，而且近幾年來越來越重視生態(tài)環(huán)境保護，所以綜合效率較高。雖然咸寧城市規(guī)模和經(jīng)濟發(fā)展水平一般，但是該城市在投入產(chǎn)出規(guī)模及技術(shù)利用相對于其他城市是合理的，也說明了城市綠色效率的提高并不是盲目追求城市規(guī)模的擴張或GDP總量的增加。黃岡和恩施綜合效率值較低，一方面是由于兩個城市資源利用效率相對較低，同時近年來在招商引資和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移方面承接了一些高污染的行業(yè)。從綜合效率的平均水平來看，其均值為0.7083，這說明整體水平不高，湖北長江經(jīng)濟帶在提高資源利用效率和加大環(huán)境保護方面還有很大的優(yōu)化空間。

表2 2014年湖北長江經(jīng)濟帶城市綠色發(fā)展效率

3.2 綠色發(fā)展效率時間演化分析

根據(jù)湖北長江經(jīng)濟帶幾個主要城市的投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)，計算平均值，即可得到2003—2014年湖北長江經(jīng)濟帶城市發(fā)展效率的時間演化特征，見表3。

表3 2003—2014年湖北長江經(jīng)濟帶城市綠色發(fā)展效率

從時間趨勢上來看，湖北長江經(jīng)濟帶綜合效率、技術(shù)效率和規(guī)模效率雖然整體水平不高（見圖1），但都呈現(xiàn)出改善的趨勢，這就意味著雖然目前湖北長江經(jīng)濟帶在經(jīng)濟與與資源環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展方面有待進一步提高，但是在逐步改變過去那種高投入、高排放的粗放型發(fā)展模式。技術(shù)效率的值最高，這說明技術(shù)效率的變動是導(dǎo)致綜合效率上升的主要來源。因此，提高生產(chǎn)技術(shù)水平、推進城市的創(chuàng)新發(fā)展是提升湖北長江經(jīng)濟帶綠色發(fā)展效率的有效途徑。

圖1 湖北長江經(jīng)濟帶綠色發(fā)展效率時間演變趨勢

3.3 綠色發(fā)展效率空間演化分析

表4反映了2003年、2009年和2014年城市發(fā)展效率變化情況，2013年綜合效率較高分城市主要是武漢、咸寧和宜昌，綜合效率較低的為恩施、鄂州和咸寧。2014年綜合效率較高的城市為武漢、咸寧和鄂州，綜合效率最低的城市為恩施、黃岡和黃石。總體來看，空間上的變化和差異不是很大。但是鄂州2003年為綜合效率較低的城市，2014年綜合效率值得到了較大的提高，主要在于鄂州毗鄰武漢，承接了武漢大批的生物醫(yī)藥等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，同時武漢的技術(shù)溢出效應(yīng)帶來了鄂州資源利用效率的提高。

表4 2003—2014年湖北長江經(jīng)濟帶城市綠色發(fā)展效率空間變化分析

3.4 投入產(chǎn)出冗余度與不足度分析

3.4.1 總體情況分析及時間變化趨勢

用冗余度與不足度表示投入產(chǎn)出變量實際值與實現(xiàn)最優(yōu)配置目標值的差距，冗余度與不足度的分析可為湖北長江經(jīng)濟帶各城市資源投入和污染防治提供決策和參考。通過DEA-SBM模型得出湖北長江經(jīng)濟帶綠色效率的投入產(chǎn)出冗余度與不足度，見表5。

表5 湖北長江經(jīng)濟帶2003—2014年投入產(chǎn)出冗余度與不足度

從投入指標來看，土地資源投入的冗余度最高，這在一定程度上反映出湖北長江經(jīng)濟帶各城市盲目征地擴張城市建設(shè)用地的現(xiàn)象較為普遍，土地利用方式較為粗放。因此，要改變過去那種“攤大餅式”的城鎮(zhèn)土地擴張模式，注重內(nèi)涵挖潛和節(jié)約集約利用城鎮(zhèn)土地資源。勞動和資本投入的冗余度也相對較高，一方面說明湖北長江經(jīng)濟帶勞動力的效率不高，另一方面存在資本投入過量、產(chǎn)業(yè)發(fā)展重復(fù)建設(shè)和資本的浪費現(xiàn)象。其次，能源和水資源的冗余度也比較高，說明湖北長江經(jīng)濟帶高耗能產(chǎn)業(yè)所占的比重還比較大，能源的利用效率不高，同時，在產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中帶來了水資源的浪費和粗放式利用。

湖北長江經(jīng)濟帶各城市都出現(xiàn)了非期望產(chǎn)出不足的問題，但不足度相對較低，結(jié)合各城市資源利用效率不高的實際情況，表明湖北長江經(jīng)濟帶目前總體發(fā)展模式表現(xiàn)為追求經(jīng)濟產(chǎn)出的最大化，經(jīng)濟發(fā)展主要依靠大量的資源投入，同時受限于資源利用效率不高的問題，所以導(dǎo)致非期望產(chǎn)出的不足。從非期望產(chǎn)出的冗余度來看，三種污染物排放量冗余度都非常高，說明湖北長江經(jīng)濟帶城市的高污染排放現(xiàn)象比較嚴重，這不利于城市的綠色發(fā)展。

從資源投入、期望產(chǎn)出和非期望產(chǎn)出的冗余度和不足度橫向比較來看，經(jīng)濟產(chǎn)出GDP的不足并不是導(dǎo)致湖北長江經(jīng)濟帶綠色發(fā)展效率整體水平不高的主要原因，而是因為資源的過度消耗和高污染物排放大大降低了綠色發(fā)展效率。其中，非期望產(chǎn)出的冗余度最高，說明湖北長江經(jīng)濟帶城市高污染排放問題是導(dǎo)致綠色發(fā)展效率損失的主要原因。

從時間變化趨勢來看，投入冗余度、期望產(chǎn)出不足度和非期望產(chǎn)出冗余度基本均呈現(xiàn)出隨時間總體下降的趨勢，說明投入要素過度消耗和利用效率不高的問題得到了一定程度的改善。從改善的效果來看，污染排放冗余度比資源投入冗余度下降幅度要小，也就意味著湖北長江經(jīng)濟帶各城市在提高資源利用效率方面的效果優(yōu)于降低污染排放的效果。

3.4.2 各城市現(xiàn)狀分析

從2014年各城市投入產(chǎn)出冗余度與不足度來看（見下頁表6），武漢、咸寧和恩施土地和資本投入冗余度相對較高，黃岡、黃石、鄂州、荊州和宜昌土地和能源投入冗余度相對較高。可以看出，湖北長江經(jīng)濟帶各城市都存在著土地資源“攤大餅式”的開發(fā)和建設(shè)，另外也存在著資本投入過度和重復(fù)建設(shè)的問題。此外，能源利用效率不高也是導(dǎo)致綠色發(fā)展效率不高的一個重要原因。非期望產(chǎn)出中的工業(yè)廢水、工業(yè)SO2和工業(yè)煙塵度存在很高的冗余度，城市污染排放問題應(yīng)引起足夠的重視。

表6 2014年各城市投入產(chǎn)出冗余度與不足度

4 結(jié)論與啟示

（1）湖北長江經(jīng)濟帶綠色發(fā)展效率整體水平不高，在提高資源利用效率和污染減排方面還有很大的優(yōu)化的空間。從時間演變趨勢來看，湖北長江經(jīng)濟帶各城市正在逐步改變過去那種高投入、高排放的粗放型發(fā)展模式。從改善的程度來看，提高資源利用效率方面的效果優(yōu)于降低高污染排放的效果。

（2）在資源利用效率方面，普遍存在著盲目的征地擴張城市建設(shè)用地帶來的土地資源浪費、資本投入過度和重復(fù)建設(shè)以及能源利用效率不高等問題。湖北長江經(jīng)濟帶目前總體發(fā)展模式表現(xiàn)為追求經(jīng)濟產(chǎn)出的最大化，經(jīng)濟發(fā)展主要依靠大量的資源投入，資源的過度消耗和高污染物排放大大降低了綠色發(fā)展效率，且湖北長江經(jīng)濟帶城市高污染排放是導(dǎo)致綠色發(fā)展效率損失的主要原因。

（3）要改變過去那種“攤大餅式”的城鎮(zhèn)土地擴張模式，注重內(nèi)涵挖潛和節(jié)約集約利用城鎮(zhèn)土地資源。合理布局湖北長江經(jīng)濟帶各城市產(chǎn)業(yè)發(fā)展，避免重復(fù)建設(shè)和資源的浪費。提高生產(chǎn)技術(shù)水平、推進城市的創(chuàng)新發(fā)展是提升湖北長江經(jīng)濟帶綠色發(fā)展效率的有效途徑。制定嚴格的污染排放標準和環(huán)境規(guī)制政策，解決湖北長江經(jīng)濟帶城市高污染排放問題。此外，根據(jù)湖北長江經(jīng)濟帶資源投入和環(huán)境保護的實際情況，為湖北長江經(jīng)濟帶各城市生產(chǎn)力的合理布局制定差異化的發(fā)展戰(zhàn)略。