中國省際水資源利用效率的空間分布格局及決定因素3

孫愛軍 方先明

(1.南京大學經(jīng)濟學院,江蘇南京210093;2.淮陰師范學院經(jīng)濟與管理學院,江蘇淮安223300)

中國省際水資源利用效率的空間分布格局及決定因素3

孫愛軍1,2方先明1

(1.南京大學經(jīng)濟學院,江蘇南京210093;2.淮陰師范學院經(jīng)濟與管理學院,江蘇淮安223300)

水是戰(zhàn)略性經(jīng)濟資源,中國是全世界13個人均水資源貧水國家之一,為解決水資源緊缺問題,確保實現(xiàn)“十一五”規(guī)劃《綱要》提出的節(jié)水目標,關鍵是用水效率水平。在當前的經(jīng)濟、技術水平下,中國未來可能實現(xiàn)的節(jié)水潛力在于省際之間水資源利用效率的差異,科學地計算各個省域的用水效率就成為一項基礎性的工作。應用隨機前沿生產(chǎn)函數(shù)方法,測算省域的用水技術效率;將用水量引入C—D生產(chǎn)函數(shù),計算出考慮水資源因子的省域全要素生產(chǎn)率;在此基礎上,運用空間相關分析方法研究技術效率和全要素生產(chǎn)率之間的空間關系,結果表明:中國水資源利用效率存在明顯的區(qū)域差別,省際的用水技術效率和全要素生產(chǎn)率都存在差異,兩者之間存在空間相關,有空間集聚趨勢,效率等級結構在時間上存在著穩(wěn)定性。導致技術效率和全要素生產(chǎn)率差異的主要原因在于資金生產(chǎn)率等,從省際實際出發(fā),制定并實行差異化的政策,為提高用水效率、實現(xiàn)節(jié)水目標打下基礎。

技術效率;全要素生產(chǎn)率;空間相關分析;決定因素

作為社會發(fā)展的戰(zhàn)略性經(jīng)濟資源,水資源的持續(xù)開發(fā)和有效配置利用,為人類的生存、生產(chǎn)和發(fā)展提供了必不可少的條件。在2002年9月約翰內斯堡可持續(xù)發(fā)展世界首腦會議上,水被列為全球可持續(xù)發(fā)展的五大問題之首。2007年的世界水日的主題是“應對水短缺”,社會經(jīng)濟科學持續(xù)的發(fā)展需要提高水資源的利用效率,面對日趨嚴重的水資源問題,聯(lián)合國前秘書長安南提出關鍵在于提高用水效率。中國是全世界人均水資源13個貧水國家之一,水資源短缺形勢嚴峻,開源節(jié)流、高效用水是緩解水資源供需矛盾的根本途徑。國家“十一五”規(guī)劃要求正視水資源短缺的現(xiàn)狀,根據(jù)明確用水效率控制紅線:萬元 GDP用水量下降20%,萬元工業(yè)增加值用水量下降30%,農(nóng)業(yè)灌溉水的綜合利用系數(shù)由0.45提高到0.5,說明節(jié)約用水的核心是提高用水的效率和效益,降低單位產(chǎn)品的用水量,既可節(jié)省資源,又能減輕對環(huán)境的壓力。超越紅線,就意味著開發(fā)利用突破水資源承載能力,將引發(fā)一系列生態(tài)和環(huán)境問題?？茖W地計算工業(yè)用水技術效率就成為一項基礎性的工作。

目前,度量效率研究大多數(shù)用的是單項指標,如單位用水量的經(jīng)濟產(chǎn)值、單位產(chǎn)值的用水量、新增產(chǎn)值的用水量等,而技術效率和全要素生產(chǎn)率都是綜合考慮到技術水平、管理成效、運行機制、水價因素、政策影響、社會制度等等各種因素后的一種綜合性效率,更為全面和深刻?，F(xiàn)有的研究水資源利用效率的成果中,較少涉及空間分布格局的描述或統(tǒng)計分析,而對水資源利用效率的空間相似性或差異的研究更少。由于自然條件、社會經(jīng)濟、技術水平、管理成效、利用方式等不同,中國水資源利用效率存在省域差異,本文基于2002-2007年中國31個省、直轄市和自治區(qū)的統(tǒng)計數(shù)據(jù),分別計算并描述省級區(qū)域的用水技術效率、考慮到水資源的全要素生產(chǎn)率(TFP)、以及兩者之間的空間相關性,利用空間統(tǒng)計中常用的空間自回歸模型對中國水資源利用效率的區(qū)域特征進行分析,旨在為我國水資源利用效率研究和相關政策的制定做好基礎性的工作,以實現(xiàn)水資源合理配置和有效利用,促進經(jīng)濟發(fā)展與社會和諧。

1 模型與方法

1.1 用水技術效率

技術效率是效率研究的參數(shù)前沿分析方法[1]。本文是從生產(chǎn)函數(shù)角度,運用隨機前沿分析(SFA)效率測量方法[2],測量決策單元的生產(chǎn)前沿和成本前沿,測算中國各個省域的水資源利用的綜合技術效率。在Battese and Coelli[3](1992)模型基礎上,使用較為靈活的超越對數(shù)函數(shù),研究31個省的水資源利用的技術效率,分析模型為:

式中:左邊是產(chǎn)出變量,右邊是投入變量,yt表示省域GDP(億元),t代表31個省域編號,xit是指kt,lt,wt,分別表示資本、勞動力和用水量。其中的所有β都是待估計的參數(shù)。誤差項由2個獨立的部分組成:vt∈iidN(0,σ2),表示設定誤差、測量誤差和隨機因素對前沿面的影響;ut表示技術非效率,ut的分布服從非負斷尾正態(tài)分布(truncations at zero),與 vt相互獨立,計算公式為

式中:TFP為全要素生產(chǎn)率,PL=Y/L為勞動生產(chǎn)率,PK=Y/K為資金生產(chǎn)率,PW=Y/W為年供水的生產(chǎn)率,βL3=βL/(βL+βK+βW),βK3=βK/(βL+βK+βW),βW3=βW/(βL+βK+βW)。(6)式表明全要素生產(chǎn)率為勞動生產(chǎn)率、資金生產(chǎn)率和水資源生產(chǎn)率的幾何加權平均數(shù)。

1.3 空間相關檢驗

全域空間自相關(Global Spatial Autocorrelation)是從區(qū)域空間的整體刻畫省域經(jīng)濟發(fā)展用水的空間分布情況。在實際的空間相關分析應用研究中,Moran’s I主要針對于全域空間相關性分析:

式中,i=1,2,…,n;j=1,2,…,m。

Moran’s I可看作各地區(qū)省域經(jīng)濟發(fā)展用水值的乘積和,其取值范圍為(-1,1)。若各地區(qū)間的省域用水量是空間正相關,則其數(shù)值應當較大;負相關則較小。當目標區(qū)域數(shù)據(jù)在空間區(qū)位上相似的同時有相似的屬性值時,空間模式在整體上就顯示出正的空間自相關性;反之則呈現(xiàn)為負空間自相關性;零空間自相關性出現(xiàn)在當屬性值的分布與區(qū)位數(shù)據(jù)的分布相互獨立時[6-7]。

2 變量與數(shù)據(jù)

本文采用2002年之后到2007年的全國31個省級地區(qū)的相關數(shù)據(jù)進行測算。在進行全要素生產(chǎn)率及其指數(shù)的測算時,地區(qū)生產(chǎn)總值數(shù)據(jù)采用的是支出法地區(qū)生產(chǎn)總值,因為支出法地區(qū)生產(chǎn)總值是從最終使用的角度反映一個國家(或地區(qū))一定時期內生產(chǎn)活動最終成果的一種方法,包括最終消費支出、資本形成總額及貨物和服務凈出口三部分,計算公式為:支出法國內生產(chǎn)總值=最終消費支出+資本形成總額+貨物和服務凈出口,較地區(qū)生產(chǎn)總值更為全面具體,用字母 Y表示;從業(yè)人員采用的是各地區(qū)按行業(yè)分城鎮(zhèn)單位就業(yè)人員數(shù),這一指標表明了一定時期內全部勞動力資源的實際利用情況,是研究我國基本國情國力的重要指標,各單位的就業(yè)人員反映了各單位實際參加生產(chǎn)或工作的全部勞動力,實際計算中用L表示;投資總額采用的是按城鄉(xiāng)分全社會固定資產(chǎn)投資,該指標是反映固定資產(chǎn)投資規(guī)模、結構和發(fā)展速度的綜合性指標,又是觀察工程進度和考核投資效果的重要依據(jù),實際計算中用 K表示;水的年供給數(shù)據(jù)采用的是各地區(qū)供水、用水情況,供水總量指各種水源工程為用戶提供的包括輸水損失在內的毛供水量之和,不包括海水直接利用量,實際計算中用 W表示。L×W(勞動力×供水量)交叉相乘項用以檢驗人力資源在促進經(jīng)濟發(fā)展的同時是否受到供水的限制以及水資源在促進經(jīng)濟增長的同時是否受人力資源的限制,即人與資源的共同效應。

具體表示為:GDP為支出法地區(qū)生產(chǎn)總值(單位:億元);L為各地區(qū)按行業(yè)分城鎮(zhèn)單位就業(yè)人員數(shù)(單位:萬人);K為按城鄉(xiāng)分全市會固定資產(chǎn)投資(單位:億元);W為31省市全年供水量(單位:億立方米),以上各項數(shù)據(jù)指標均采自2003-2008年《中國統(tǒng)計年鑒》。

3 實證分析

3.1 計算用水技術效率

隨機前沿生產(chǎn)函數(shù)有多種形式,本文使用廣義似然率統(tǒng)計量進行假設檢驗,以便選擇哪一種形式的超越隨機前沿函數(shù)模型是最適宜的。調整后的 R2(Adjusted R2squared)為0.979 6,表明擬合優(yōu)度較好;F檢驗統(tǒng)計(F2statistic)為3 555.27,其伴隨概率Prob(F2statistic)為01000 0,表明模型總體成立,存在著現(xiàn)行關系;corr(ui,X)=0(assumed),Prob>chi 2=01000 0,表明解釋變量與隨機誤差項之間序列不相關。綜合上面的各個檢驗統(tǒng)計量的數(shù)值,F檢驗、t檢驗等參數(shù)檢驗皆通過,模型成立,其中參數(shù)估計資金 k前面的數(shù)值遠大于其它變量的系數(shù)估計值,表明資金是決定效率的最重要決定因素。

用FRONTIER 4.1估計出參數(shù),計算得到全國31個省域的2002-2007年之間的技術效率結果(見表1)。

以2007年為例,得到各個省域的用水技術效率水平示意圖見圖1。

2007年技術效率評估的平均效率是0.819 0,技術效率評估值較高的有上海、江蘇、福建、浙江、安徽等地,其中上海的技術效率評估最高為0.971 2,效率水平呈高—高集聚的還有江蘇、廣東、浙江、江西、福建等省域,是由于高科技應用于生產(chǎn)以提高用水技術效率;強化節(jié)水管理,管理出效益,促進水資源綜合利用以提高生產(chǎn)力水平。技術效率(l-l)較低的有內蒙古、甘肅、山西、陜西、寧夏等地,均是我國經(jīng)濟欠發(fā)達或落后地區(qū),技術效率水平最低的是位于中西部的陜西,僅有0.690 7,是因為陜西省地跨二、三兩級階梯,相當一部分地區(qū)位于黃土高原上,水土保持能力較弱,流失量較大,蓄水保水能力較差;經(jīng)濟水平、科技條件在全國范圍內處于中等偏下,經(jīng)濟發(fā)展多以粗放型為主,科技水平與管理水平都較落后,導致其水資源使用效率也就比較低。

表1 2002-2007年省域用水技術效率Tab.1 Technical efficiency of water consumption among provinces form 2002 to 2007

3.2 計算省域全要素生產(chǎn)率

計算考慮到水資源的全要素生產(chǎn)率,采用的是公式(6),計算得到各個參數(shù)的估計值,以2007年為例,計算結果見表2。

比較人力、資本和水資源三個變量前的參數(shù)來看,參數(shù)估計結果是資金 k前的參數(shù)最大,說明資金對TFP的貢獻最大,資金生產(chǎn)率是影響水資源利用效率的重要決定因素,這和我國是投資拉動型的經(jīng)濟增長想吻合;從時間順序來比較省域的 TFP,以2002、2005、2007年為例(見圖2),從折線圖顯示中可以看出只有遼寧省的 TFP出現(xiàn)持續(xù)性下降,內蒙古、吉林、河南、廣西、重慶、云南、西藏均呈波動性上升,其它省域的 TFP都是持續(xù)性上升。其中 TFP值呈持續(xù)性上升且上升較大的有北京市、山東、上海、江蘇等地區(qū)。

從地區(qū)之間 TFP值的差距來看,這三個年份并沒有發(fā)生太大的變化,TFP值最高的一直是廣東,其次是上海;TFP值的相對較低的是西藏,寧夏,新疆等省域。作為衡量生產(chǎn)效率的指標,影響 TFP的因素有:效率的改善、技術進步、規(guī)模效應等。東部沿海開放的區(qū)位優(yōu)勢和與區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展直接相關。我國東南沿海地區(qū)處于太平洋西岸的中心位置,沿海各主要城市均與世界經(jīng)濟有廣泛聯(lián)系,整個地區(qū)氣候溫和,水源豐富,城市化水平也高,經(jīng)濟基礎較好,對外來高新科技的接受能力較強,生產(chǎn)效率提高較快,再加上交通便利,便于招商引資,較易形成規(guī)模效應。而新藏寧等地區(qū)卻處于相對封閉或半封閉地帶,地形地貌復雜,氣候條件也差,遠離亞太地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展中心。因此,雖然擁有較為豐富的資源,但科學技術始終處于落后狀態(tài),生產(chǎn)效率低下,再加上,交通不便,引資困難,難以形成規(guī)模效應[8]。

3.3 省域用水技術效率與全要素生產(chǎn)率的空間相關分析

通過繪制空間相關系數(shù)的Moran’s I散點圖可將各個區(qū)域的省域用水情況分為四個象限的空間依賴模式,分別識別各個地區(qū)及其與鄰近地區(qū)的關系?？臻g相關分析時,橫坐標表示用水技術效率(TE),縱坐標表示全要素生產(chǎn)率(TFP)。第一象限表示 TE與TFP都比較高的省域(HH);第二象限表示 TE較低但TFP較高的省域(LH);第三象限表示 TE與TFP都比較低的省域(LL);第四象限表示 TE較高但TFP較低的省域(HL)。第一、第三象限正的空間自相關關系表示相似觀測值之間的空間關聯(lián),而第二、第四象限負的空間自相關關系表示不同觀測值之間的空間關聯(lián),如果觀測值均勻地分布在四個象限,則表明地區(qū)之間不存在空間自相關性。

從31個省域的經(jīng)濟活動位于四個象限內省域的空間Moran’s I散點分布圖可以看出,這些省域表現(xiàn)出的共同特征是在地理空間上顯示了正的空間自相關性。通過Moran散點圖可以發(fā)現(xiàn)HL類型和LH類型的省域為偏離全域正的空間自相關總體趨勢的省域,其技術效率表現(xiàn)為非典型性。以2007年為例分析:廣西、廣東、上海、浙江、海南、安徽、江蘇、福建、天津、江西、吉林、遼寧、河北13個省位于第Ⅰ象限,是高—高的正自相關關系的集群(HH);山東、重慶、湖北、內蒙古、北京、山西6個省位于第Ⅱ象限為低—高的負空間自相關關系的集群(LH);河南、四川、青海、寧夏、陜西、新疆、甘肅7個省位于第Ⅲ象限,同樣是低—低的空間自相關關系的集群(LL);湖南、西藏4個省位于第Ⅳ象限,為高—低的空間自相關關系的集群(HL)。貴州同時跨第Ⅱ、第Ⅲ象限;黑龍江、云南同時跨第Ⅲ、第Ⅳ象限。由于區(qū)域自然條件、社會經(jīng)濟條件、水資源利用方式等諸多變量的不同,中國水資源利用效率表現(xiàn)出了明顯的區(qū)域差異特征,其中,最重要的決定因素是投資,空間上集聚的省域都是經(jīng)濟實力、技術創(chuàng)新相當?shù)氖》?見圖3)。

從省域的空間Moran’s I散點分布圖和 TFP與TE的LISA聚類圖中可以看出,山東、上海、江蘇、福建、浙江、江西處于(HH)集群,表示這些區(qū)域的 TFP和TE值都比較高;同屬于高—高的正自相關關系的集群。位于第Ⅲ象限的四川、青海、陜西、新疆、甘肅5個省屬于(LL)集群,比較投資總額后,發(fā)現(xiàn)5個省域的 PK值都比較低,說明在生產(chǎn)活動中資本投入和生產(chǎn)設備水平較低,固定資產(chǎn)投資并未能在最大限度上轉化為生產(chǎn)產(chǎn)出,其生產(chǎn)效率較低。

通過LISA圖(圖4),可以更形象第看到用水技術效率和全要素生產(chǎn)率的分布特征。用水技術效率和全要素生產(chǎn)率都較高的省域有上海、浙江、廣東、江蘇,這四個省域所對應的 PK(P/K,即單位固定資產(chǎn)投資所產(chǎn)生的GDP)值也較高,這說明 PK是影響用水技術效率和全要素生產(chǎn)率的共同因素,PK值較高表明生產(chǎn)活動中資本投入較高且采用的技術設備較先進,其生產(chǎn)效率也較高。

表2 2007年省域經(jīng)濟 TFP估計值Tab12 TFP of economy among provinces in 2007

圖2 2002、2005、2007年省域經(jīng)濟 TFPFig.2 TFP of economy among provinces in 2002,2005,2007

圖3 2007年 TE和TFP的二元空間自相關Moran’s I散點分布圖Fig.3 Scattering dotof Moran’s Ibetween TE and TFP in China in 2007

圖4 2007年 TFP與TE的LISA聚類圖Fig.4 LISA cluster between TFP and TE in China in 2007

4 結 論

(1)中國水資源利用效率存在明顯的空間差異。經(jīng)濟發(fā)達的東部地區(qū)水資源利用效率較高,經(jīng)濟欠發(fā)達的中、西部地區(qū)水資源利用效率較低;導致中國水資源利用效率存在區(qū)域差異的最重要因素是地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平及科技水平的差異。

(2)制約水資源利用效率的最大因素是資金。要想提高水資源的利用效率就必須加大固定資本投資,采用高新技術設備,提高管理水平。與此同時,還應注意到人的作用,在 TFP與TE的LISA聚類圖中的集群中,上海、江蘇、浙江(HH)等三個區(qū)域也是教育水平較高的省市。因此,一方面要發(fā)展經(jīng)濟,加大資金投入,提供物質保障;另一方面,加大管理投入,增強民眾節(jié)水意識,養(yǎng)成節(jié)水習慣。

(3)省域提高水資源利用效率的任務艱巨。一要加大投資,引進先進技術,結合各省的技術水平現(xiàn)狀和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向,降低單位產(chǎn)品生產(chǎn)耗水量,二要克服水資源無序開發(fā)、過度開發(fā)和粗放利用等導致的低效率,加強水利政策研究和改革。如充分發(fā)揮價格杠桿作用,各地經(jīng)濟發(fā)展做到因“水”制宜,缺水地區(qū)就不適宜發(fā)展高耗水型農(nóng)業(yè)、工業(yè),人口也必須得到控制;豐水地區(qū)要充分發(fā)揮水資源優(yōu)勢帶動區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展;三是分區(qū)域、分階段地減少單位GDP用水量和工業(yè)廢水排放量,在水資源承載力下逐步實現(xiàn)國家的節(jié)水目標。

“水資源可持續(xù)利用是我國經(jīng)濟社會發(fā)展的戰(zhàn)略問題,核心是提高水資源利用效率”①,提高用水效率任重道遠,以上對效率的研究僅是宏觀的整體分析,得到的效率量化水平是綜合性指標,還需要量化分析各個微觀變量對效率水平的影響程度,進一步量化研究和簡化分析,識別省際之間的用水效率差異及其決定因素,為增強節(jié)水政策和措施的針對性、可行性提高依據(jù)。

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Spatial Distribution and Determ inant of Water Usage Among Inter2provinces in China

SUN Ai2jun1,2FANG Xian2ming1
(1.Schoolof Economics,Nanjing University,Nanjing Jiangsu 210098,China;2.School of Economics and Management,Huaiyin Normal University,Huai’an Jiangsu 223300,China)

Water is a kind of strategic economic resource.According to the averagewater resource,China isone of the thirteen countriesof water shortage in the world.So the efficiency of water consumption matters a lot in solving the problem of water shortage and ensuring the realization of the objective set in the 11th Five Year Plan.With the current economic and technical level in China,thewater2saving potential to in the future lies in the discrepancy of efficiency in utilizing water resource in 31 provinces.Efficiency is the core issue of water utility.There is a regional differenceofwater usage in China due tomany factors,including natural,social,economic factorsandwaysofwater usage conditions.Therefore,the basicwork of describing the level and regional differenceofwater usage in China becomesnecessary.In thisarticle,the stochastic frontier production function2panel datamodel is introduced to compute the technical efficiency of different provinces.And total factors productivity is also computed with a view to water element.We study the relation between the technical efficiency and total factors productivity bymeansof spatial analysis.The study shows that striking regional differences exist in the efficiency ofwater usage,in technical efficiency of water usage and total factors productivity with the latter two spatially related.And capital productivity causes the differences between technical efficiency and total factorsproductivity.A sound foundation for improvingwater usage efficiency and realizing theobjectiveof water2saving can be achieved by considering inter2provincial reality,identifying the factors influencing efficiency level,analyzeing the reasons for the differences and enacting differences2oriented policies.

technical efficiency;total factors productivity;spatial analysis;determinant

X22

A

1002-2104(2010)05-0139-07

10.3969/j.issn.1002-2104.2010.05.023

2009-09-21

孫愛軍,博士后,副教授,主要研究方向為資源經(jīng)濟、計量經(jīng)濟。

3教育部科學技術研究重點項目:“大陸水資源與水資源可持續(xù)利用”(編號:104197)資助。

(編輯:王愛萍)