山西省水-能源-糧食紐帶系統(tǒng)效率研究

孫才志, 孫貞貞

(1.遼寧師范大學 海洋經(jīng)濟與可持續(xù)發(fā)展研究中心,遼寧 大連 116029; 2.遼寧師范大學 地理科學學院,遼寧 大連 116029)

水資源、能源、糧食是經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的三大戰(zhàn)略性支撐要素,存在著相互制約、高度互存的紐帶關(guān)系[1-2]。在氣候變化和經(jīng)濟快速發(fā)展的雙重影響下,水資源、能源、糧食資源的供需壓力進一步凸顯[3]。2017年,國務(wù)院下發(fā)的《關(guān)于支持山西省進一步深化改革促進資源型經(jīng)濟轉(zhuǎn)型發(fā)展的意見》[4]中明確指出:作為全國重要的能源基地,山西省應(yīng)加強發(fā)展、深化改革、促進創(chuàng)新、擴展轉(zhuǎn)型,并為其他資源型地區(qū)提供一份經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的范本。2019年,山西省人均水資源量僅為261.31 m3/人,為中國平均水平的1/8,世界平均水平的1/24。2020年,山西省煤炭消費占全國能源消費總量的56.8%,作為煤炭外調(diào)大省,山西省煤炭外調(diào)量10.6億t,約占全國的1/3。受地形、自然資源等因素影響,山西省糧食生產(chǎn)條件較為脆弱,糧食缺口較大,2013年口糧消費自給率僅為44%[5]。山西省在水資源短缺、能源消費結(jié)構(gòu)不合理、糧食品種結(jié)構(gòu)嚴重失調(diào)[5]的現(xiàn)實背景下,科學分析當前水-能源-糧食相互作用關(guān)系,對該地區(qū)可持續(xù)發(fā)展意義重大。

“水-能源-糧食”關(guān)系(Water-Energy-Food Nexus,W-E-F Nexus)作為一種解決可持續(xù)發(fā)展相互關(guān)系的新理論,自提出以來,就受到各國學者與政策制定者的廣泛關(guān)注[6]。國內(nèi)外關(guān)于W-E-F Nexus的研究方法主要以調(diào)查與數(shù)理統(tǒng)計法[7-8]、可計算一般均衡(Computable General Equilibrium,CGE)模型[9-11]、計量經(jīng)濟學模型[12-14]、生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析(Ecological Network Analysis,ENA)[15-16]、生命周期評估(Life Cycle Assessment,LCA)[17-18]、系統(tǒng)動力學模型(System Dynamics Model,SDM)[19-21]、個體為本模型(Agent-based Modeling,ABM)[22-23]、綜合指數(shù)法[24-25]及組合建模方法為主(表1)。SUNIK J[26]基于國家層面數(shù)據(jù),量化了175個國家W-E-F Nexus各系統(tǒng)之間的相關(guān)性以及不確定性,結(jié)果表明,W-E-F Nexus各指標均與GDP密切相關(guān)。WENG Y W等[27]在CGE模型中增加了土地分配模塊,并利用情景分析方法模擬了不同的土地管理模式,利用該模型量化了中國2020年因使用E10(含10%乙醇汽油)所導致的直接與間接土地利用變化情況。SARKODIE S A等[28]使用動態(tài)自回歸分布滯后(Autoregressive Distributed Lag,ADL)模型,對澳大利亞的溫室氣體排放、能源、食品與經(jīng)濟增長的關(guān)系進行了模型估計,研究發(fā)現(xiàn),能源消費和收入水平呈倒“U”型關(guān)系,政府應(yīng)提高能源利用效率。ZHAI M Y等[29]采用生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析與主成分分析相結(jié)合的方法,分別從供水方與用水方兩個方面衡量了中國各省份糧食虛擬水之間的相互作用。SHERWOOD J等[30]開發(fā)了一個環(huán)境投入產(chǎn)出生命周期評估模型,以此來確定美國各經(jīng)濟部門的水資源使用量、能源資源使用量、糧食資源使用量。李桂君等[31]采用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法從靜態(tài)截面、動態(tài)時序及動靜對比3個角度評價了中國30個省份的W-E-F投入產(chǎn)出效率。BAKHSHIANLAMOUKI E等[32]以系統(tǒng)動力學模型模擬了烏爾米亞湖流域的W-E-F關(guān)系,同時分析了不同措施對流域自然資源和社會經(jīng)濟狀況的影響。孫才志等[33]針對W-E-F之間存在的模糊的系統(tǒng)邊界和復雜的關(guān)聯(lián)關(guān)系問題,采用系統(tǒng)動力學模型構(gòu)建了以水資源、能源、糧食為主體,涵蓋經(jīng)濟、社會、環(huán)境的復雜系統(tǒng),并以西南四省份(重慶、四川、云南、貴州)為例開展了W-E-F Nexus下的仿真研究。CHEN Y等[34]基于構(gòu)建的系統(tǒng)動力學模型,重點研究了各子系統(tǒng)中水資源的具體供需機制,并以江蘇省為例,對區(qū)域水動態(tài)平衡進行了模擬研究,探索了增加供水、減少用水需求的有效措施。FRANKOWSKA A等[35]基于生命周期方法,評估了英國8種蔬菜對水-能源-糧食關(guān)系的環(huán)境影響。DING K J等[36]提出了一個包含個體與區(qū)域水文模型的復合人類自然系統(tǒng)方法,以研究連接農(nóng)業(yè)、城市和水力發(fā)電部門的W-E-F關(guān)系。郝帥等[37]運用DEA(Data Envelopment Analysis)和SNA(Social Network Analysis)兩種模型,對中國省際W-E-F Nexus效率進行了測度,并對其空間關(guān)聯(lián)關(guān)系進行了研究。孫才志等[38]運用SBM-DEA(Slack Based Measure-Data Envelopment Analysis)模型、網(wǎng)絡(luò)DEA模型及雙變量空間自相關(guān)3種研究方法,對中國省際W-E-F Nexus效率進行了測度并分析了其時空演化特征。

表1 W-E-F Nexus研究方法

目前,關(guān)于W-E-F Nexus的研究取得了一定的進展,但仍存在以下不足:①現(xiàn)有研究常用的綜合指數(shù)法、SDM等方法,聚焦于系統(tǒng)整體的發(fā)展水平,導致其無法量化W-E-F網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,未能考慮W-E-F之間的內(nèi)在聯(lián)系,對W-E-F耦合系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)程度缺乏進一步的分析[39-40]。②現(xiàn)有文獻多從W-E-F Nexus效率現(xiàn)狀考慮,常采用調(diào)查與數(shù)理統(tǒng)計、CGE模型和計量經(jīng)濟學模型等進行分析,但未分析W-E-F紐帶效率的空間關(guān)聯(lián)特征,忽略了地區(qū)間的網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)[41]。③對“關(guān)系熱點地區(qū)”(一個特定規(guī)模的脆弱部門或地區(qū),由于其資源配置與糧食、能源和水資源的相互關(guān)聯(lián)性質(zhì)不一致,導致其一個或多個資源系統(tǒng)面臨壓力[42])的研究還相對較少。

基于此,本文采用超效率SBM網(wǎng)絡(luò) DEA 模型對山西省W-E-F Nexus效率進行測度,并利用格蘭杰因果檢驗法實現(xiàn)“屬性數(shù)據(jù)”到“關(guān)系數(shù)據(jù)”的轉(zhuǎn)變,在其基礎(chǔ)上構(gòu)建了0-1網(wǎng)絡(luò)矩陣,引入社會網(wǎng)絡(luò)分析方法對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征進行了分析,以期為實現(xiàn)W-E-F紐帶效率的跨區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 網(wǎng)絡(luò)DEA模型

圖1 水、能源、糧食系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分解圖

(1)

式中δ、φ分別為輸出、輸入階段的權(quán)重。

將公式(1)轉(zhuǎn)化為線性模型并求其對偶形式,則有:

(2)

(3)

式中:θ為子系統(tǒng)的效率值;τ為權(quán)重。

minβ1θ1+β2θ2+β3θ3。

(4)

(5)

1.2 超效率SBM模型

超效率SBM模型是Tone針對傳統(tǒng)的DEA模型無法對相對有效的多個決策單元進行比較及不能考慮非期望產(chǎn)出的問題而提出的[45]。其模型如下:

(6)

(7)

1.3 社會網(wǎng)絡(luò)分析

1.3.1 格蘭杰因果檢驗

進行山西省W-E-F紐帶效率社會網(wǎng)絡(luò)分析的基礎(chǔ)是確定城市間紐帶效率聯(lián)系的關(guān)系矩陣。目前,學者們主要采用VAR格蘭杰因果檢驗方法及空間聯(lián)系貿(mào)易引力模型來確定變量間的關(guān)系[46]。本文采用VAR格蘭杰因果檢驗來確定山西省W-E-F紐帶效率之間的關(guān)系。設(shè){xt}{yt}分別為山西省A地區(qū)與B地區(qū)W-E-F效率值的時間序列,xt和yt的表達式為:

(8)

(9)

式中:α1、α2、β1、β2、γ1、γ2分別為代估參數(shù);ε1,t、ε2,t分別為殘差項;m、n、p、q分別為自回歸項的滯后階數(shù)。若x的過去值xt-i有助于預測y,說明x是y的原因,從而可畫出一條由A指向B的有向連線,以此類推,畫出山西省11個地區(qū)的空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。

1.3.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特性計量

1)整體網(wǎng)絡(luò)特征。分別以網(wǎng)絡(luò)密度、網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)度、網(wǎng)絡(luò)效率、網(wǎng)絡(luò)等級度4個指標來描述山西省W-E-F紐帶效率空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的緊密度、穩(wěn)健性、關(guān)聯(lián)度及非對稱可達性。

2)各節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)特征。采用度數(shù)中心度、接近中心度以及中間中心度3個指標度量各節(jié)點處于中心位置的程度、與其他地區(qū)聯(lián)系的程度以及不受其他地區(qū)“控制”的程度。

3)塊模型分析。塊模型能夠探究網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀態(tài)及各地區(qū)在板塊中的位置和作用,本文將塊模型劃分為4種類型:“凈受益”板塊、“雙向溢出”板塊、“凈溢出”板塊與“經(jīng)紀人”板塊[47-48]。

1.4 數(shù)據(jù)來源

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)DEA結(jié)構(gòu)框架,同時將非合意產(chǎn)出考慮在內(nèi),構(gòu)建了山西省W-E-F紐帶效率值測算指標體系,具體的指標見表2。

表2 山西省W-E-F紐帶效率測算指標體系

對山西省2003—2018年的 W-E-F Nexus效率進行測度。所用數(shù)據(jù)來源于《山西省統(tǒng)計年鑒》《山西省環(huán)境公報》《山西省水資源公報》、各地級市統(tǒng)計年鑒、各地級市環(huán)境公報、《中國統(tǒng)計年鑒》及《中國勞動統(tǒng)計年鑒》。水資源子系統(tǒng)中水資源生產(chǎn)過程耗能量計算包含農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水、生活用水在生產(chǎn)與使用過程中對水資源的消耗量,具體的計算方法參考文獻[49];能源子系統(tǒng)中能源消費總量采用單位地區(qū)生產(chǎn)總值能源消耗量與地區(qū)生產(chǎn)總值(等價值)相乘獲得,能源生產(chǎn)過程中水資源消耗包含煤炭和火力發(fā)電在其開采、加工生產(chǎn)過程中對水資源的消耗量,原煤水足跡計算方法主要參考文獻[50],火力發(fā)電水足跡計算方法參考文獻[51],利用熵權(quán)法對工業(yè)廢水、廢氣(二氧化硫與煙塵)、固體廢棄物進行計算得到污染指數(shù)(無量綱)。糧食子系統(tǒng)中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的能源消耗包含農(nóng)藥、化肥、農(nóng)村用電量,具體的能耗系數(shù)來源于《農(nóng)村技術(shù)經(jīng)濟手冊》,具體計算方法參考徐鍵輝的研究[52],農(nóng)業(yè)灰水足跡的計算參考張鑫等的計算方法[53]。

2 實證分析

2.1 山西省W-E-F紐帶效率時空分析

2.1.1 W-E-F紐帶效率時間變化特征

根據(jù)相關(guān)公式計算得到2003—2018年山西省W-E-F各子系統(tǒng)及紐帶系統(tǒng)效率,同時根據(jù)相關(guān)研究[54]將其劃分為4個區(qū)域,即晉北地區(qū)(大同市、朔州市、忻州市)、晉中地區(qū)(太原市、晉中市、陽泉市、呂梁市)、晉南地區(qū)(臨汾市、運城市)和晉東南地區(qū)(長治市、晉城市),據(jù)此繪制山西省W-E-F各子系統(tǒng)及紐帶系統(tǒng)效率值的時間變化趨勢圖,如圖2所示。

圖2 山西省W-E-F各子系統(tǒng)及其紐帶系統(tǒng)效率值隨時間變化趨勢

由圖2(a)可知:①整體而言,山西省水資源子系統(tǒng)效率值在不同年份有波動變化,但波動幅度不大,由研究初期的0.92變動至研究末期的0.95。②分時段來看,2011—2018年的波動幅度較2003—2010年的小。③從地區(qū)來看,晉中地區(qū)2003—2018年系統(tǒng)效率值一直高于全省均值,且呈波動上升趨勢,相比于2003年,2018年的系統(tǒng)效率值上升幅度達15.58%,上升幅度較大;除個別年份外,晉南地區(qū)子系統(tǒng)效率值遠低于全省均值,年均相差57.68%,2003—2018年下降幅度較大,由初期的1.00下降至0.60,降幅達40.60%;2003—2011年晉東南地區(qū)的效率值與全省均值基本一致,自2012年起,效率值略高于全省均值,但整體效率仍呈下降趨勢,下降幅度為37.76%;晉北地區(qū)前期子系統(tǒng)效率值低于全省均值,后期的高于全省均值,且呈波動上升趨勢,上升幅度為62.10%。

由圖2(b)可知:①整體而言,山西省能源子系統(tǒng)效率值較低,在研究時段內(nèi)有明顯波動,可分為2003—2005年的上升期、2006—2013年的平穩(wěn)期、2014—2018年的下降期。②于地區(qū)而言,晉南地區(qū)的效率值均低于全省均值且相差較大,平均相差60.20%,可劃分為波動上升期(2003—2014年)與下降期(2015—2018年);晉東南地區(qū)2003—2018年的發(fā)展趨勢與晉南地區(qū)的基本一致;除個別年份晉北地區(qū)與晉中地區(qū)的效率值與全省均值相差較小外,晉中地區(qū)的效率值與全省均值的大小更加接近,晉北地區(qū)的效率值在研究初期高于全省均值,晉中地區(qū)的效率值呈下降趨勢,降幅為21.22%,晉北地區(qū)的效率值呈上升趨勢,升幅為2.80%。

由圖2(c)可知:①整體而言,山西省糧食資源子系統(tǒng)的效率值在研究時段內(nèi)的變化較為平穩(wěn),但大體呈下降趨勢,降幅為22.80%。②從地區(qū)來看,除個別年份外,晉北地區(qū)糧食子系統(tǒng)效率值均低于同時間內(nèi)的全省均值,效率值平均相差0.19,研究時段內(nèi)呈波動下降趨勢;2003—2018年晉南地區(qū)糧食子系統(tǒng)的效率值均高于全省均值,相較于2003年,2018年的效率值下降幅度達12.70%,呈波動下降趨勢;晉東南地區(qū)效率值以2009年為界,前期高于全省均值,后期低于全省均值,2003—2018年糧食子系統(tǒng)效率值迅速下降,降幅達51.70%;晉中地區(qū)糧食子系統(tǒng)效率值在研究時段內(nèi)波動緩慢上升,以2011年為界,前期糧食子系統(tǒng)效率值低于全省均值,后期效率值高于全省均值。

由圖2(d)可知:①山西省W-E-F紐帶系統(tǒng)效率值在研究期內(nèi)較為穩(wěn)定,同時相較于W-E-F各子系統(tǒng),地區(qū)間效率值差異縮小,各地區(qū)與全省均值的差異縮小。②除個別年份外,晉南地區(qū)W-E-F紐帶系統(tǒng)效率值均低于同時間的全省均值,晉北地區(qū)系統(tǒng)效率值與全省均值基本吻合,晉中地區(qū)以2007年為界,前期的效率值低于全省均值,后期的高于全省均值,晉東南地區(qū)2003—2011年系統(tǒng)效率值高于全省均值,2012—2018年的低于全省均值。③晉東南地區(qū)與晉南地區(qū)的系統(tǒng)效率值均呈現(xiàn)波動下降的趨勢,降幅分別為61.76%、21.66%;晉北地區(qū)系統(tǒng)效率值由2003年的0.67上升至2018年的0.79,升幅為17.70%;晉中地區(qū)子系統(tǒng)發(fā)展趨勢與全省均值發(fā)展趨勢類似,在研究時段內(nèi)較為平穩(wěn)。整體而言,山西省W-E-F各子系統(tǒng)及紐帶系統(tǒng)效率值的地區(qū)差異顯著。

2.1.2 W-E-F紐帶效率空間變化特征

為探索山西省W-E-F紐帶系統(tǒng)效率值的空間演變規(guī)律及分布特征,繪制2003—2018年山西省各地區(qū)W-E-F紐帶效率箱圖,具體如圖3所示。

圖3 山西省W-E-F紐帶效率箱圖

由圖3可知,各地區(qū)IFEE方差差別很大,方差由大到小的順序為:晉城市、忻州市、運城市、陽泉市、朔州市、呂梁市、晉中市、大同市、長治市、臨汾市、太原市。數(shù)值越大,說明這些地區(qū)W-E-F紐帶系統(tǒng)效率值在2003—2018年越不穩(wěn)定,各年之間變動越大;數(shù)值越小,表明這些地區(qū)IFEE值越穩(wěn)定,紐帶系統(tǒng)效率值各年之間變動越小。從數(shù)值分布來看,只有朔州市紐帶效率均值大于1,其余地區(qū)紐帶效率值均小于1。為進一步揭示山西省W-E-F紐帶效率空間分布差異,選取幾個典型年份(2003年、2008年、2013年、2018年)進行對比,具體數(shù)據(jù)見表3。

表3 2003—2018年山西省各地區(qū)W-E-F紐帶系統(tǒng)效率值

由表3可知:①2003年,山西省W-E-F紐帶系統(tǒng)的整體效率值較低,晉城市的效率值最高,為1.11,呂梁市的次之,大同市的最低,只有0.51,太原市、長治市、朔州市、運城市的效率值均高于全省均值。②2008年,全省紐帶效率均值較2003年的上升0.11,為0.94,紐帶系統(tǒng)效率值達到有效狀態(tài)的地區(qū)有5個,分別為忻州市、朔州市、晉城市、陽泉市、長治市,相較于2003年,在數(shù)量上得到顯著提升;忻州市、陽泉市、朔州市、大同市、臨汾市的效率值排名得到了提升,其中忻州市排名提升了9位,而排名均下降的有太原市、運城市、呂梁市、晉城市、長治市,其中太原市與運城市排名均下降5位。③2013年紐帶系統(tǒng)效率值呈下降趨勢,全省均值下降0.1,紐帶系統(tǒng)效率值大于1的有3個地區(qū)(朔州市、呂梁市、陽泉市);運城市、呂梁市、臨汾市、太原市、長治市、朔州市的排名上升,呂梁市和運城市的上升幅度最大(4位),相較于2008年忻州市、晉城市、晉中市、大同市的效率值排名下降,其中忻州市下降8位。④2018年,山西省紐帶系統(tǒng)效率均值再次降低,為0.77,效率值大于1的地區(qū)僅有朔州市;與2013年相比,除大同市、晉中市、忻州市、太原市外,其余地區(qū)的效率值均呈下降趨勢;晉中市、太原市、大同市、忻州市、陽泉市紐帶效率全省排名提升,其他地區(qū)的下降。總體而言,山西省W-E-F紐帶效率較低,發(fā)展狀況不穩(wěn)定;紐帶效率值存在顯著的地區(qū)差異,能源型城市紐帶效率值較高;各地區(qū)紐帶效率值年際間不穩(wěn)定,資源型城市的表現(xiàn)更加顯著。

2.2 山西省W-E-F紐帶效率空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征分析

2.2.1 W-E-F紐帶效率整體結(jié)構(gòu)分析

對山西省2003—2018年W-E-F紐帶系統(tǒng)效率值進行格蘭杰因果檢驗并構(gòu)建空間關(guān)聯(lián)矩陣,據(jù)此構(gòu)建山西省W-E-F紐帶系統(tǒng)效率空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò),如圖4所示。

圖4 山西省W-E-F紐帶系統(tǒng)效率空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)

由圖4可知:①山西省W-E-F紐帶效率關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)存在15條溢出關(guān)系,最大溢出數(shù)為110,整體網(wǎng)絡(luò)密度為13.64%。這說明山西省各地區(qū)間的W-E-F紐帶效率呈現(xiàn)顯著的空間關(guān)系,但根據(jù)關(guān)系溢出數(shù)目可知,紐帶效率之間的關(guān)聯(lián)并不緊密。②山西省W-E-F紐帶效率網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)度為1,表明山西省各地區(qū)間W-E-F紐帶效率之間的聯(lián)系比較密切,有明顯的空間溢出現(xiàn)象。③網(wǎng)絡(luò)等級度為0,說明山西省W-E-F紐帶效率等級度較低,各地區(qū)在網(wǎng)絡(luò)中的地位差別不大,不存在明顯的分級。④網(wǎng)絡(luò)效率為0.76,表明在網(wǎng)絡(luò)中冗余關(guān)系比較多,同時也說明山西省W-E-F紐帶效率關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)存在較多的溢出現(xiàn)象,加強了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性能。

2.2.2 W-E-F紐帶效率各節(jié)點網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特征分析

為進一步揭示山西省各地區(qū)在W-E-F紐帶效率空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的作用,對關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特征進行測度,結(jié)果見表4。

表4 2003—2018年山西省各地區(qū)間W-E-F空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中心性分析

由表3可知:

1)度數(shù)中心度的均值為2.364,超過均值的地區(qū)有運城市、陽泉市、太原市、朔州市、呂梁市,這些地區(qū)在W-E-F紐帶效率關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中與其他地區(qū)的關(guān)系個數(shù)較多;其余地區(qū)(主要集中在晉中和晉南地區(qū))點度中心度均為1;較低的點出度與點入度表明這些地區(qū)在W-E-F紐帶效率中的關(guān)聯(lián)較少。據(jù)此繪制出山西省W-E-F紐帶效率關(guān)聯(lián)關(guān)系(溢出關(guān)系與接受關(guān)系),如圖5所示。由圖5可知,運城市、長治市、晉中市、呂梁市的溢出關(guān)系數(shù)小于接受關(guān)系數(shù),朔州市、臨汾市、太原市、晉城市的溢出關(guān)系數(shù)大于接受關(guān)系數(shù),大同市、忻州市、陽泉市的接受關(guān)系數(shù)與溢出關(guān)系數(shù)持平。

圖5 2003—2018年山西省各地區(qū)間的W-E-F空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的凈溢出關(guān)系

2)接近中心度的均值為39.499,運城市、陽泉市、忻州市、太原市、朔州市、呂梁市的接近中心度均超過均值,其中運城市、陽泉市的遙遙領(lǐng)先,表明這些地區(qū)在W-E-F紐帶效率網(wǎng)絡(luò)中由于距離比較短可以迅速與其他地區(qū)產(chǎn)生聯(lián)系,在網(wǎng)絡(luò)關(guān)系中處于“領(lǐng)導”地位;臨汾市、大同市、晉中市、晉城市、長治市的接近中心度較低,其在網(wǎng)絡(luò)中的地位較低。

3)中間中心度的均值為5.182,高于均值的有5個,分別為陽泉市、運城市、忻州市、呂梁市、太原市,其中運城市、陽泉市、忻州市的中間中心度均大于10,說明這些地區(qū)在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮著重要的“中介”作用;同時排名前五位的地區(qū)中間中心度之和占了全省總和的96.49%,排名前三位的地區(qū)中間中心度之和占總值的71.93%,這些地區(qū)對其他地區(qū)發(fā)揮著“控制”與“支配”作用,處于全省的“核心”地位。

2.2.3 W-E-F紐帶效率塊模型分析

使用CONCOR模塊以切割深度2、集中標準0.2這一標準將山西省各地區(qū)劃分為4個板塊,各板塊間溢出效應(yīng)指標值的計算結(jié)果見表5。由表5可知:①處于第一板塊的有2個地區(qū),分別為長治市、太原市;位于第二板塊的有3個地區(qū),分別為大同市、運城市、朔州市;處于第三板塊的有4個地區(qū),分別為晉中市、陽泉市、晉城市、呂梁市;位于第四板塊的有兩個,分別為臨汾市、忻州市。②板塊內(nèi)部的溢出關(guān)聯(lián)數(shù)目有5條,占關(guān)聯(lián)總數(shù)的33.33%,而板塊之間的溢出關(guān)聯(lián)數(shù)目有6條,占關(guān)聯(lián)總數(shù)的66.67%,表明網(wǎng)絡(luò)的溢出現(xiàn)象以板塊間的溢出為主。具體而言,第一板塊內(nèi)部關(guān)聯(lián)數(shù)為0,來源于另外3個板塊關(guān)聯(lián)個數(shù)為3,向另外3個板塊的溢出關(guān)聯(lián)個數(shù)也為3,期望內(nèi)部關(guān)系比例20.00%,遠高于實際關(guān)系比率0.00%,所以歸屬于“凈受益”板塊;第二個板塊內(nèi)部關(guān)系數(shù)量為2,來源于另外3個板塊的溢出關(guān)系數(shù)為4,向其他板塊溢出關(guān)系數(shù)也為4,期望內(nèi)部關(guān)系比率(20.00%)遠小于現(xiàn)實內(nèi)部關(guān)系比率(33.33%),歸屬于“雙向溢出”板塊;第三板塊內(nèi)部關(guān)系數(shù)為3,來源于另外3個板塊內(nèi)部的溢出關(guān)系數(shù)為1,向其他板塊內(nèi)部溢出關(guān)系數(shù)為2,期望內(nèi)部關(guān)系比率為30.00%,現(xiàn)實內(nèi)部關(guān)系比率為75.00%,歸屬于“凈溢出”板塊;第四板塊內(nèi)在關(guān)聯(lián)數(shù)為0,來源于另外3個板塊的溢出關(guān)聯(lián)數(shù)為1,向其他板塊溢出的關(guān)聯(lián)個數(shù)為2,期望內(nèi)在關(guān)系比率為10.00%,現(xiàn)實關(guān)系比率為0.00%,歸屬于“經(jīng)紀人”板塊。

表5 2003—2018年山西省W-E-F紐帶效率板塊間溢出效應(yīng)指標值

總體而言,第一板塊主要為在經(jīng)濟發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、科技水平方面具有明顯優(yōu)勢的地區(qū),其在山西省W-E-F紐帶效率空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中處于凈受益狀態(tài);第二板塊和第三板塊多為省內(nèi)煤炭資源稟賦較好的區(qū)域,這表明能源子系統(tǒng)的效率值對山西省W-E-F紐帶效率的影響更加明顯;第四板塊所在地區(qū)的W-E-F紐帶效率多處于中低水平,在山西省W-E-F紐帶效率關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮著“橋梁”作用。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

1)研究期內(nèi),山西省W-E-F各子系統(tǒng)及紐帶系統(tǒng)效率值均處于較低水平且呈現(xiàn)波動狀態(tài)。將W-E-F紐帶系統(tǒng)與各子系統(tǒng)的效率值對比可知,效率值由小到大的順序為能源子系統(tǒng)、水資源子系統(tǒng)、糧食子系統(tǒng),能源子系統(tǒng)是W-E-F紐帶效率低的關(guān)鍵所在;在空間分布上,W-E-F紐帶效率存在明顯的空間差異,高值區(qū)主要集中在煤炭資源稟賦富集區(qū),其次為經(jīng)濟發(fā)展快、科技水平高的地區(qū)。

2)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征方面,山西省W-E-F紐帶效率存在明顯的空間關(guān)聯(lián)關(guān)系,所有地區(qū)均處于關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)之中,不存在“孤島”現(xiàn)象,網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性較好。個體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征方面,運城市、陽泉市、太原市、朔州市、呂梁市、大同市的度數(shù)中心度大于全省均值,運城市、陽泉市、忻州市、太原市、朔州市、呂梁市的接近中心度大于全省均值,陽泉市、運城市、忻州市、呂梁市、太原市的中間中心度大于全省均值,且運城市、陽泉市、太原市、呂梁市的度數(shù)中心度、接近中心度、中間中心度均大于全省均值,表明水資源子系統(tǒng)、能源子系統(tǒng)、糧食子系統(tǒng)均對其產(chǎn)生影響。

3)塊模型分析方面,由長治市、太原市組成的板塊類型為“凈受益”板塊,“雙向溢出”板塊包含大同市、運城市、朔州市3個地區(qū),“凈溢出”板塊包括晉中市、陽泉市、晉城市、呂梁市4個地區(qū),“經(jīng)紀人”板塊包含臨汾市、忻州市?！皟羰芤妗卑鍓K主要集中在經(jīng)濟發(fā)展水平高的地區(qū),“雙向溢出”板塊與“凈溢出”板塊多為能源儲量豐富的地區(qū),尤其以“凈溢出”板塊更為明顯,“經(jīng)紀人”板塊為省內(nèi)W-E-F效率較低地區(qū),在山西省W-E-F紐帶效率關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮著“橋梁”作用。

3.2 建議

1)在發(fā)展過程中,W-E-F各子系統(tǒng)及紐帶系統(tǒng)效率值偏低,這主要是由于研究區(qū)域內(nèi)的經(jīng)濟規(guī)模、科技水平、基礎(chǔ)設(shè)施條件、資金投入水平較低所導致的。針對此情況,既要完善基礎(chǔ)設(shè)施,提高系統(tǒng)利用效率;又要強化研發(fā)能力,增強系統(tǒng)穩(wěn)定性;還要走綠色發(fā)展道路,對造成污染的主要源頭進行治理,減少污染元素的排放,以生物技術(shù)替代化學技術(shù),最大程度降低污染,實施“誰污染,誰治理”原則,從源頭上減少污染排放。山西省的地形特征、各地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平的差異、資源分布狀況,尤其是煤炭優(yōu)勢條件的差異使系統(tǒng)效率值在空間上表現(xiàn)出不均衡的特點。針對此情況,在頂層設(shè)計中應(yīng)統(tǒng)籌考慮各地區(qū)、各系統(tǒng)之間的關(guān)系。山西省水資源、糧食資源先天優(yōu)勢并不明顯,故在后天消費與使用過程中應(yīng)注重技術(shù)的研發(fā)與資源的節(jié)約,鞏固發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè),改善農(nóng)田灌溉形式,采用管溉、噴灌、微灌。同時引進耐旱作物,合理調(diào)整糧食生產(chǎn)與零售價格,實現(xiàn)W-E-F紐帶系統(tǒng)效率的良性發(fā)展。

2)山西省東西部均為大型山脈,交通閉塞限制了地區(qū)間的關(guān)聯(lián)程度。優(yōu)化山西省W-E-F紐帶效率空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu),實現(xiàn)空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)新協(xié)同,通過市場機制與宏觀調(diào)控,增強W-E-F紐帶效率的跨區(qū)域交流迫在眉睫。對此要統(tǒng)籌考慮山西省各個地區(qū)內(nèi)部W-E-F紐帶系統(tǒng)的效率和地區(qū)之間的空間關(guān)聯(lián)關(guān)系,關(guān)注系統(tǒng)的溢出效應(yīng),促使W-E-F紐帶系統(tǒng)形成“數(shù)量-結(jié)構(gòu)”協(xié)同發(fā)展格局,推動政策實現(xiàn)由“點”到“面”、由“局部”到“整體”的有效轉(zhuǎn)向。根據(jù)山西省W-E-F紐帶效率空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的板塊結(jié)構(gòu)特征,制定具有區(qū)域差異的資源政策。對于具有明顯能源優(yōu)勢的“凈溢出”板塊與“雙向溢出”板塊,要充分利用先天優(yōu)勢,加速產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化升級,提高產(chǎn)業(yè)準入門檻,將節(jié)能減排作為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化與升級的核心任務(wù);對于在經(jīng)濟、技術(shù)方面具有顯著優(yōu)勢的“凈受益”板塊,在保障經(jīng)濟發(fā)展的同時更要注重節(jié)能減排,制定更為嚴格的環(huán)保規(guī)章,倒逼“凈溢出”板塊的產(chǎn)業(yè)升級,同時在資金、技術(shù)方面向其他3個板塊合理傾斜;對于W-E-F紐帶效率較低的“經(jīng)紀人”板塊,調(diào)整能源消費結(jié)構(gòu),加強生物能源的應(yīng)用與布局,加快農(nóng)田節(jié)水灌溉基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展,充分利用邊際土地資源,促進W-E-F紐帶效率提升。