不同時(shí)間序列滯后條件下的區(qū)域物質(zhì)流效果分析：以甘肅省為例

謝雄軍，何紅渠

(中南大學(xué) 商學(xué)院，湖南 長沙 410083)

不同時(shí)間序列滯后條件下的區(qū)域物質(zhì)流效果分析：以甘肅省為例

謝雄軍，何紅渠

(中南大學(xué) 商學(xué)院，湖南 長沙 410083)

利用甘肅省近15年的物質(zhì)代謝數(shù)據(jù)進(jìn)行物質(zhì)流分析，首先，探討甘肅省物質(zhì)輸入輸出的強(qiáng)度特征與效率；進(jìn)而對(duì)物質(zhì)輸入與輸出關(guān)系進(jìn)行了相關(guān)性檢驗(yàn)，并利用格蘭杰檢驗(yàn)確定二者因果關(guān)系；在此基礎(chǔ)上通過物質(zhì)流時(shí)間序列的滯后計(jì)量模型分析確定了甘肅省物質(zhì)流的時(shí)間序列特征，并據(jù)此提出政策建議。

物質(zhì)流分析；甘肅??；時(shí)間序列；時(shí)滯

一、引言

物質(zhì)流分析是在社會(huì)代謝論的基礎(chǔ)上，定量描述經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與自然環(huán)境之間的物質(zhì)交換，度量輸入、輸出以及經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)內(nèi)的物質(zhì)存量，客觀反映經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的代謝規(guī)?！镔|(zhì)吞吐量的一種分析方法[1]119-126。通過追蹤物質(zhì)從自然界開采到進(jìn)入人類經(jīng)濟(jì)體系，并經(jīng)過經(jīng)濟(jì)活動(dòng)在各種人類社會(huì)階段中移動(dòng)，最后回到自然環(huán)境中的整個(gè)過程[2]41-57，物質(zhì)流分析既能反映經(jīng)濟(jì)活動(dòng)創(chuàng)造的物質(zhì)財(cái)富，又能體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境造成的壓力，是衡量經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性的有效分析工具之一[3]47-52，[4]507-519。當(dāng)前學(xué)界在國家宏觀尺度上對(duì)物質(zhì)流分析的研究較為豐富，而在省級(jí)層次研究尚為缺失[5]163-171。物質(zhì)流分析研究的理論支撐是質(zhì)量守恒定律，主要研究環(huán)境與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)間的基本關(guān)系，形成了“經(jīng)濟(jì)與生態(tài)關(guān)系”及“物質(zhì)流動(dòng)”等基本模型，這些研究強(qiáng)調(diào)物質(zhì)流動(dòng)的循環(huán)與守恒特征，但忽視了物質(zhì)流動(dòng)的時(shí)間屬性[6]75-76。因此，以時(shí)間滯后為切入點(diǎn)，研究物質(zhì)流的時(shí)間序列特征對(duì)物質(zhì)流管理與建設(shè)有新的視角和意義。發(fā)展西部經(jīng)濟(jì)是關(guān)乎國家整體經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要戰(zhàn)略舉措，甘肅省作為我國第一個(gè)被列入循環(huán)經(jīng)濟(jì)試點(diǎn)的省份，具有典型示范意義，是我國中西部地區(qū)開創(chuàng)生態(tài)文明與經(jīng)濟(jì)建設(shè)和諧發(fā)展模式的寶貴實(shí)驗(yàn)地。本文以甘肅省為例，期望能夠通過對(duì)該省的物質(zhì)流分析及計(jì)量經(jīng)濟(jì)分析，探討物質(zhì)流時(shí)滯對(duì)物質(zhì)流效果的影響，進(jìn)而服務(wù)于我國循環(huán)經(jīng)濟(jì)建設(shè)實(shí)踐。

二、時(shí)間滯后物質(zhì)流分析的理論基礎(chǔ)

物質(zhì)流分析的基本觀點(diǎn)是, 人類活動(dòng)所產(chǎn)生的環(huán)境影響在很大程度上取決于進(jìn)入經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的自然資源和物質(zhì)的數(shù)量與質(zhì)量, 引起資源的耗竭和環(huán)境的退化，以及從經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)排入環(huán)境的廢棄物質(zhì)的數(shù)量與質(zhì)量，引起環(huán)境的污染[7]368-380。通過研究人類對(duì)自然資源的開發(fā)、加工、流通、消費(fèi)、廢棄過程, 揭示在指定系統(tǒng)內(nèi)的物質(zhì)流動(dòng)特征和轉(zhuǎn)化效率, 從而發(fā)現(xiàn)環(huán)境壓力短板及解決途徑，為可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

在人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中，系統(tǒng)功能會(huì)隨著活動(dòng)的發(fā)生而衰退，而避免衰退發(fā)生的方法之一是減少經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中的物質(zhì)數(shù)量。生態(tài)環(huán)境退化是物質(zhì)通過經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的流動(dòng)引起的[8]69-73，在物質(zhì)的輸入量、輸出量和儲(chǔ)存量發(fā)生變化時(shí)，會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成污染和擾動(dòng)，因此，循環(huán)經(jīng)濟(jì)調(diào)控的核心就是進(jìn)行多尺度物質(zhì)流分析。時(shí)間是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的基本屬性，也是衡量物質(zhì)流動(dòng)速度的基本維度。物質(zhì)在不同的時(shí)間點(diǎn)會(huì)表現(xiàn)出不同的形態(tài)和性質(zhì)，在不同的時(shí)間段會(huì)表現(xiàn)出不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和特征。因而，忽略時(shí)間屬性來研究循環(huán)經(jīng)濟(jì)物質(zhì)流的特征是不全面的。為了能更清楚地從時(shí)間維度對(duì)循環(huán)經(jīng)濟(jì)物質(zhì)流進(jìn)行分析，本文參考相關(guān)學(xué)者[6]75-76關(guān)于控制系統(tǒng)的理論與經(jīng)濟(jì)學(xué)中的時(shí)間滯后概念，形成物質(zhì)流時(shí)間滯后概念，并將其定義為：從某一定數(shù)量的特定資源開始進(jìn)入經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，到最終以工業(yè)廢棄物或生活廢棄物等形式離開經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之間的時(shí)間間隔。

三、研究目標(biāo)概況與數(shù)據(jù)來源

甘肅省2012年實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)總值5 569億元，比上年增長13%，固定資產(chǎn)投資達(dá)6 000億元，同比增長44%；規(guī)模以上工業(yè)增加值增長16%；社會(huì)消費(fèi)品零售總額達(dá)1 910億元，比上年增長18%；城鎮(zhèn)居民人均可支配收入達(dá)17 237元，同比增長15%；農(nóng)民人均純收入達(dá)4 495元，同比增長15%；農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)“九連豐”，糧食產(chǎn)量達(dá)1 100萬噸以上。

本文物質(zhì)流分析中的資源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)主要來自《甘肅省統(tǒng)計(jì)年鑒》(1995—2011)、《新中國成立60周年統(tǒng)計(jì)資料匯編》以及《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》(1995—2011)，另有少許數(shù)據(jù)來自其他學(xué)者科研論著，部分不可獲得數(shù)據(jù)采用插值分析與產(chǎn)品替代得出。如鐵礦石數(shù)據(jù)缺失1999年，由于往年數(shù)據(jù)表明鐵礦石量與生鐵產(chǎn)量存在較穩(wěn)定的比例關(guān)系，于是據(jù)此估算出鐵礦石數(shù)量。結(jié)合數(shù)據(jù)的可獲得性，本文從四個(gè)方面衡量經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)物質(zhì)代謝：(1)直接物質(zhì)輸入。人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中直接動(dòng)用的自然界的物質(zhì)量；(2)直接物質(zhì)輸出。人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)和消費(fèi)過程中排放到國內(nèi)自然環(huán)境中的廢棄物；(3)物質(zhì)消耗強(qiáng)度。經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中生產(chǎn)和消費(fèi)活動(dòng)中人均消耗的資源量[6]75-76；(4)物質(zhì)生產(chǎn)力。通過區(qū)域資源使用效率來反映區(qū)域的技術(shù)水平。

表1 輸入與輸出研究物質(zhì)選擇

四、物質(zhì)輸入與輸出的強(qiáng)度與效率分析

圖1可以明顯看出，人均物質(zhì)輸入輸出量均表現(xiàn)出逐年上升的趨勢(shì)。人均物質(zhì)輸入量從1998年到2010年，除了2001年至2003年的短期輕微下降外，其余年份表現(xiàn)為直線上升，十二年間累計(jì)增長234.94%，年均增長率10.6%。人均物質(zhì)輸出量從1998年到2010年也具有上升的趨勢(shì)，從1998年到2003年人均物質(zhì)輸入量變化不明顯，均為2噸左右，從2004年開始逐漸上升至2008年的4.8噸，2009年增加速度稍微放緩，2010年又出現(xiàn)急速上升，達(dá)到9.8噸，十二年間累計(jì)增長360.56%，年均增長13.57%。

圖1 人均物質(zhì)輸入量與輸出量

圖2 單位GDP物質(zhì)輸入量與輸出量

甘肅經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中的物質(zhì)輸入和輸出呈現(xiàn)大體一致的變化趨勢(shì)，人均物質(zhì)輸入量和人均物質(zhì)輸出量的變化分為三個(gè)階段：第一階段為穩(wěn)定不變(1998年至2003年)；第二個(gè)階段是勻速增長(2004年至2007年)；第三個(gè)階段是快速增長(2008年至2010年)。在計(jì)算單位GDP物質(zhì)輸入量與輸出量來衡量經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)效率時(shí)，GDP按1998年的可比價(jià)格計(jì)算。由圖2可知，兩條曲線幾乎一致的變化趨勢(shì)，說明在該時(shí)間段內(nèi)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的物質(zhì)輸入量和產(chǎn)生的物質(zhì)輸出量在效率上基本一致，資源利用率未得到明顯的改善，廢棄物的處理和轉(zhuǎn)化水平也有待提高。

五、物質(zhì)輸入與輸出的相關(guān)性檢驗(yàn)

甘肅省的物質(zhì)輸入總量和輸出總量均表現(xiàn)出快速增長的趨勢(shì)，下面利用Eviews軟件來研究二者之間的線性關(guān)系。

1. 總量相關(guān)性分析。利用1998年至2010年甘肅省固體與氣體輸入總量(shuru)與輸出總量(shuchu)數(shù)據(jù)做相關(guān)性分析，相關(guān)系數(shù)為0.94，表明固體與氣體輸入與輸出總量存在正相關(guān)關(guān)系。

2.平穩(wěn)性檢驗(yàn)。利用ADF檢驗(yàn)法，對(duì)上述兩個(gè)變量數(shù)據(jù)進(jìn)行單位根檢驗(yàn)，由表2可知，1998年至2010年甘肅省固體與氣體輸入總量與輸出總量數(shù)據(jù)都不平穩(wěn)，在回歸中可能由于不平穩(wěn)性造成偽回歸，但其二階差分均在顯著性為1%的水平平穩(wěn)，因此這兩個(gè)序列為I(2)序列，可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)整檢驗(yàn)。

表2 ADF檢驗(yàn)

3.協(xié)整檢驗(yàn)。通過協(xié)整檢驗(yàn)來檢驗(yàn)協(xié)整方程的殘差是否存在單位根。

Output=-1 285.183+0.747Input

(0.481 5) (0.000 0)

Adjusted R2=0.877 9，DW=1.85

以上結(jié)果表明模型高度顯著，不存在自相關(guān)性，擬合優(yōu)度較高，但是常數(shù)項(xiàng)未通過t檢驗(yàn)，可能顯著不存在，于是將常數(shù)項(xiàng)去掉后重新回歸得到如下方程:

Output=0.694 7×Input

(0.000 0)

Adjusted R2=0.882 6，DW=1.86

結(jié)果表明方程通過了t檢驗(yàn)，且殘差無自相關(guān)性，調(diào)整后的擬合優(yōu)度高。

4. 格蘭杰因果檢驗(yàn)[9]72-73。用格蘭杰因果檢驗(yàn)方法檢驗(yàn)甘肅省經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的固體與氣體輸出量與輸入量之間存在的長期穩(wěn)定線性關(guān)系是否為因果關(guān)系。由表3的結(jié)果可知，輸入量是輸出量的格蘭杰原因，表明用輸入量的變化表示輸出量變化的回歸模型是可取的。

表3 格蘭杰因果檢驗(yàn)

六、物質(zhì)流時(shí)間序列滯后分析

對(duì)時(shí)間序列數(shù)據(jù)而言，由于經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的決策與效果不能立竿見影，經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)會(huì)受到很多因素的滯后影響，所以需要考慮自變量對(duì)因變量之間的滯后關(guān)系。在經(jīng)濟(jì)計(jì)量模型中，解釋變量的滯后變量應(yīng)該被包含進(jìn)去，本文所采用的是多項(xiàng)式分布滯后(PDL)模型[10]330-333：

式中a為常數(shù)項(xiàng)，βi為參數(shù)的系數(shù)，ui是擾動(dòng)項(xiàng)。

針對(duì)上述方程，變量選擇固體的輸入(INPUT)與輸出(OUTPUT)，利用Eviews軟件進(jìn)行分析，上式中p=1，2，3，4，5，6，7，8，9時(shí)分別建立模型：

當(dāng)p=1時(shí)，有：

OUTPUT=1 623.25+0.12OUTPUT

+0.05INPUT(-1)

Adjusted R2=0.936 1，F(xiàn)=101.263 2

當(dāng)p=2時(shí)，有：

OUTPUT=1 620.73+0.091 3INPUT

+0.063INPUT(-1)+0.033INPUT(-2)

Adjusted R2=0.925 7， F=125.515 3

當(dāng)p=3時(shí)，有：

OUTPUT=1 599.45+0.07INPUT

+0.03INPUT(-1)+0.02INPUT(-2)

+0.01INPUT(-3)

Adjusted R2=0.954 7， F=190.757 6

當(dāng)p=4時(shí)，有：

OUTPUT=1 601.33+0.07INPUT

+0.06INPUT(-1)+0.04INPUT(-2)

+ 0.03INPUT(-3)+ 0.01INPUT(-4)

Adjusted R2=0.958 1， F=160.275 3

當(dāng)p=5時(shí)，有：

OUTPUT=1 511.12+0.06INPUT+0.05INPUT(-1)+0.04INPUT(-2)+0.03INPUT(-3)+0.02INPUT(-4)+0.008INPUT(-5)

Adjusted R2=0.923 1，F(xiàn)=106.128 1

當(dāng)p=6時(shí)，有：

OUTPUT=1 116.27+0.07INPUT+0.05INPUT(-1)+0.045INPUT(-2)+0.035INPUT(-3) +0.03INPUT(-4)+0.02INPUT(-5)+0.009INPUT(-6)

Adjusted R2=0.919 4，F(xiàn)=69.424 3

當(dāng)p=7時(shí)，有：

OUTPUT=1 302.42+0.06INPUT+0.065INPUT(-1)+0.05INPUT(-2)+0.04INPUT(-3)+0.03INPUT(-4)+0.025INPUT(-5)+0.01INPUT(-6)+0.008INPUT(-7)

Adjusted R2=0.899 7，F(xiàn)=45.870 5

當(dāng)p=8時(shí)，有：

OUTPUT=1 601.33+0.05INPUT+0.04INPUT(-1)+0.04INPUT(-2)+ 0.03INPUT(-3)+ 0.03INPUT(-4)+ 0.02INPUT(-5) + 0.02INPUT(-6)+ 0.01INPUT(-7)+ 0.01INPUT(-8)

Adjusted R2=0.842 6， F=23.967 5

當(dāng)p=9時(shí)，有：

OUTPUT=2 471.06+0.04INPUT+0.04INPUT(-1)+0.04INPUT(-2)+ 0.03INPUT(-3)+ 0.02INPUT(-4)+ 0.02INPUT(-5) + 0.02INPUT(-6)+ 0.01INPUT(-7)+ 0.01INPUT(-8)+ 0.004INPUT(-9)

Adjusted R2=0.874 7， F=23.183 5

以上各方程中，調(diào)整后的擬合優(yōu)度最小為0.842 6，說明整體處于高擬合優(yōu)度水平，方程均通過F檢驗(yàn)和t檢驗(yàn)，說明不存在系數(shù)顯著為零的項(xiàng)，擬合結(jié)果可信，且用LM檢驗(yàn)方法檢驗(yàn)殘差的相關(guān)性，表明各方程不存在自相關(guān)性。

七、結(jié)論與建議

前文的實(shí)證研究結(jié)論表明：(1)在甘肅省經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，物質(zhì)輸入和輸出量都表現(xiàn)出加快的趨勢(shì)，兩者的年均增長率均高于GDP增速。物質(zhì)輸入總量中，固體物質(zhì)年均增長率大于氣體物質(zhì)；在物質(zhì)輸出總量中則相反；(2)甘肅省的經(jīng)濟(jì)物質(zhì)輸入總量主要由占比一半以上的固體物質(zhì)組成，而物質(zhì)輸出的主要成分則由氣體構(gòu)成，說明氣體污染是造成甘肅省環(huán)境污染的主要原因。甘肅省的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的用水輸入量和廢水輸出量在數(shù)量上呈大致平衡狀態(tài)，說明甘肅省的經(jīng)濟(jì)發(fā)展尚未受到廢水污染的影響；(3)實(shí)證分析的相關(guān)性研究表明，甘肅省的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的物質(zhì)輸入量和物質(zhì)輸出量存在長期的相關(guān)關(guān)系，說明通過控制物質(zhì)輸入量能達(dá)到控制輸出總量的效果，因此節(jié)約能源，減少物質(zhì)輸入等措施是有意義的；(4)甘肅省的物質(zhì)輸入量和輸出量在人均水平上均呈逐年增加的發(fā)展態(tài)勢(shì)，近年的年均增長率均大于同期人口的增長率。單位GDP的物質(zhì)輸入量與輸出量均在波動(dòng)變化，資源利用效率近年尚未得到實(shí)質(zhì)性的提升。

基于物質(zhì)流分析角度，本文對(duì)甘肅省的循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有如下建議：(1)甘肅省的物質(zhì)輸入量中化石燃料占比七成左右，物質(zhì)流分析法中主要是根據(jù)其總量進(jìn)行分析，未將其細(xì)分，而不同種類的燃料產(chǎn)生的環(huán)境污染程度有差異，因此未來有待將化石燃料進(jìn)一步細(xì)分，進(jìn)而做細(xì)致研究。物質(zhì)輸出量的主體是氣體，主要是工業(yè)廢氣，工業(yè)廢氣的排放量與煤炭、石油、天然氣等的消費(fèi)量以及人口和經(jīng)濟(jì)等眾多因素之間是否存在某種數(shù)量關(guān)系，也有待進(jìn)一步研究；(2)GDP是衡量人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)發(fā)展水平的重要指標(biāo)，三大產(chǎn)業(yè)的總量之和構(gòu)成GDP的總量，不同產(chǎn)業(yè)的污染物排放情況存在差異，因此僅僅根據(jù)GDP的總量分析還不夠，要在對(duì)輸入物質(zhì)和輸出物質(zhì)細(xì)分種類的基礎(chǔ)上，對(duì)各產(chǎn)業(yè)與人口、資源消耗和廢棄物排放之間的數(shù)量關(guān)系做定量研究；(3)節(jié)約能源和物質(zhì)減量化對(duì)于發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)具有重要作用，不僅能控制進(jìn)入到經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的物質(zhì)輸入量，還能減少經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)產(chǎn)生的物質(zhì)輸出量，減輕生態(tài)環(huán)境退化，因此，開發(fā)節(jié)能技術(shù)和物質(zhì)減量化技術(shù)對(duì)于改善生態(tài)環(huán)境有重大意義，這種源頭治理才從根本上減少環(huán)境污染，促進(jìn)人與自然、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的長遠(yuǎn)協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展。

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責(zé)任編輯：廖文婷

Analysis on the Effect of Regional Material Flow under the Condition of Different Time Series Lag: In Case of Gansu Province

XIE Xiong-jun, HE Hong-qu

(Business School, Central South University, Changsha ,Hunan 410083,China)

The paper used material flow analysis method to analyze the total input and output of material flow, input and output intensity, efficiency, relevance, etc. in Gansu province based on the data of recent 15 years. Firstly, it showed a panoramic view of material flows in Gansu Province. Furthermore, this paper established the relevant quantitative analysis model, and granger test to determine the causation. Those empirical research implied a time lag effect on material flow. Finally, it summarized findings and improvement of the study, which provided theoretical reference for policy making.

material flow analysis;Gansu province;time series;lag

2013-08-05

謝雄軍(1979-)，男，湖南邵陽人，中南大學(xué)商學(xué)院博士研究生； 何紅渠(1964-)，男，湖南長沙人，中南大學(xué)商學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師。

F252

A

1001-5981(2014)01-0043-04