基于超效率SBM-ML 模型的5 個(gè)造紙大國生態(tài)效率測算

摘要： 全球氣候變化背景下，造紙行業(yè)資源環(huán)境利用效率亟待提升，本研究基于2010—2019年美國、中國、日本、巴西和加拿大5個(gè)造紙大國的面板數(shù)據(jù)，采用包含非期望產(chǎn)出的超效率（SBM） 模型測算了造紙行業(yè)的生態(tài)效率，選用Malmquist-Luenberger（ML） 指數(shù)模型探索其時(shí)間變化特征。結(jié)果表明，各國家造紙行業(yè)生態(tài)效率差異大且各具不同演變特征：美國、日本、巴西、加拿大、中國造紙行業(yè)的生態(tài)效率10年均值分別為0. 932 7、0. 895 1、0. 754 1、0. 485 3、0. 346 2。美國造紙行業(yè)生態(tài)效率呈現(xiàn)波動(dòng)上升的“W”型變化態(tài)勢；中國造紙行業(yè)生態(tài)效率呈現(xiàn)逐年遞增的變化態(tài)勢；日本和巴西的造紙行業(yè)生態(tài)效率呈現(xiàn)先下降后上升變化態(tài)勢；加拿大造紙行業(yè)生態(tài)效率呈現(xiàn)先下降后平穩(wěn)變化態(tài)勢。各國家造紙行業(yè)生態(tài)效率變化受到效率改進(jìn)和技術(shù)進(jìn)步的影響程度存在差異：美國、日本、巴西和加拿大4個(gè)國家造紙行業(yè)生態(tài)效率的ML 指數(shù)受技術(shù)進(jìn)步（TC） 指數(shù)的影響更大，中國則受到效率改進(jìn)（EC） 指數(shù)的影響更大。表明資源利用和管理極大地影響著生態(tài)效率的高低，同時(shí)政策和市場帶來的影響也是巨大且可持續(xù)的。最后從技術(shù)革新、資源利用管理以及污染物防控等方面提出了造紙行業(yè)的未來發(fā)展建議。

關(guān)鍵詞：造紙行業(yè)；生態(tài)效率；超效率SBM模型；Malmquist-Luenberger指數(shù)；非期望產(chǎn)出

中圖分類號：TS7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10. 11980/j. issn. 0254-508X. 2025. 02. 006

當(dāng)前全球氣候變化形勢嚴(yán)峻，造紙行業(yè)作為全球第四大能源消耗行業(yè)[1]及全球溫室氣體排放的重要貢獻(xiàn)者[2]，其環(huán)境影響與可持續(xù)發(fā)展受到了國際社會(huì)的廣泛關(guān)注。造紙行業(yè)具有資金技術(shù)密集、規(guī)模效益顯著等特點(diǎn)，據(jù)《世界造紙工業(yè)概況》[3-4]數(shù)據(jù)顯示，過去10年全球造紙行業(yè)產(chǎn)量持續(xù)上升，2019年較2010年產(chǎn)量上升了2.74%，達(dá)5.95億t，同時(shí)帶來的是能耗強(qiáng)度居高不下、污染物排放強(qiáng)度較大[5]等問題，若繼續(xù)沿襲產(chǎn)值增長導(dǎo)向的發(fā)展模式，未來能耗污染雙高問題或?qū)⑦M(jìn)一步加劇。因此，迫切需要提高造紙行業(yè)的資源環(huán)境利用效率，而首要任務(wù)在于科學(xué)準(zhǔn)確測度造紙行業(yè)的生態(tài)環(huán)境效率，并基于此進(jìn)行優(yōu)化，這不僅是對全球環(huán)境保護(hù)的積極回應(yīng)，也是推動(dòng)行業(yè)轉(zhuǎn)型升級、提高國際競爭力的關(guān)鍵路徑。通過測算造紙行業(yè)生態(tài)效率，可以發(fā)現(xiàn)投入、非期望產(chǎn)出的冗余以及期望產(chǎn)出的不足，從而優(yōu)化資源配置，提升生態(tài)效率，進(jìn)而為政府和企業(yè)決策提供參考依據(jù)。同時(shí)，通過比較不同國家之間的效率，能夠較好地促進(jìn)國際間的技術(shù)交流與合作。

近年來，國內(nèi)外學(xué)者對造紙行業(yè)開展了諸多方面研究并取得了顯著進(jìn)展，包括能耗管理[6-7]、碳排放測算與分析[8-11]、成本核算與控制[12]、生產(chǎn)技術(shù)革新[13]和污染物防治[14-15]等方面，這些研究為行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。值得注意的是，針對造紙行業(yè)開展效率評價(jià)的深入研究較少，這在一定程度上限制了該行業(yè)在效率提升方面的潛力挖掘。1992年，世界可持續(xù)發(fā)展商業(yè)理事會(huì)（WBCSD） 正式提出了生態(tài)效率的概念，即通過提供能滿足人類需求和提高生活質(zhì)量的競爭性定價(jià)商品和服務(wù)，使整個(gè)生命周期的生態(tài)影響與資源強(qiáng)度逐漸減低到至少與地球的估計(jì)承載能力一致的水平[16]。生態(tài)效率要求統(tǒng)籌兼顧經(jīng)濟(jì)增長、資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)，即通過較少的資源消耗、較低的環(huán)境破壞，生產(chǎn)更多的產(chǎn)品[17]。站在全面促進(jìn)造紙行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的角度，開展效率評價(jià)研究，尤其是生態(tài)效率研究顯得至關(guān)重要。

效率評價(jià)的方法包括比值法[18]、生命周期評價(jià)法[19]、隨機(jī)前沿分析法[20]、能值分析法[21]和數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法（data envelopment analysis，DEA） [5]，其中，數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法被廣泛應(yīng)用于效率測算[22]。DEA模型由Charnes和Cooper提出，綜合考慮多項(xiàng)投入和產(chǎn)出指標(biāo)，通過非參數(shù)統(tǒng)計(jì)估計(jì)，能夠客觀評價(jià)同類型單元的相對效率[23]。然而，傳統(tǒng)DEA模型無法有效識別投入冗余和產(chǎn)出不足，針對這一問題，Tone[24]引入了松弛變量，提出了SBM （slack-based measure model）模型，該模型能夠清晰識別各評價(jià)指標(biāo)存在的冗余與不足，從而指導(dǎo)效率提升。在生態(tài)效率測算中，污染物排放是關(guān)鍵的非期望產(chǎn)出因素，因此需將其納入模型。包含非期望產(chǎn)出的SBM模型已廣泛應(yīng)用于工業(yè)行業(yè)效率評價(jià)中，具體而言，非期望產(chǎn)出的處理方法主要分為2類：一是將非期望產(chǎn)出作為投入指標(biāo)，二是將非期望產(chǎn)出視作副產(chǎn)出。研究表明，前者容易導(dǎo)致結(jié)果失真，影響決策支持[25]，因而多數(shù)研究選擇將非期望產(chǎn)出設(shè)為副產(chǎn)出。郭貫成等[26]選取工業(yè)廢水排放量、工業(yè)二氧化硫和工業(yè)煙塵排放量作為非期望產(chǎn)出，對全國33個(gè)典型城市工業(yè)用地進(jìn)行了效率測算，并與不考慮非期望產(chǎn)出的效率測算結(jié)果做了比較，發(fā)現(xiàn)不考慮非期望產(chǎn)出會(huì)高估工業(yè)用地的生產(chǎn)效率，無法客觀評價(jià)生產(chǎn)效率。

研究尺度方面，造紙行業(yè)的效率研究多集中于企業(yè)[27]、省級[28-29]、國家層面[25-30]，其中，國家尺度的研究大多數(shù)只涉及單個(gè)國家，在研究尺度的選擇上存在一定局限性，不同國家之間在資源利用、技術(shù)水平和環(huán)境政策方面[31]存在顯著差異，應(yīng)當(dāng)在全球范圍內(nèi)布局，選取具有代表性的國家進(jìn)行對比，這樣既能夠?yàn)樵旒埿袠I(yè)效率的比較分析提供更為豐富的視角，也能夠?yàn)椴煌瑖艺咧贫?、企業(yè)決策、技術(shù)交流合作提供重要依據(jù)。

美國、中國、日本、巴西和加拿大5個(gè)國家在全球造紙產(chǎn)業(yè)中占據(jù)著舉足輕重的地位。根據(jù)2010—2019年典型年份的漿紙產(chǎn)量均值數(shù)據(jù)[3-4]，5大造紙國共計(jì)占全球總產(chǎn)量的50%以上，高達(dá)56.47%。本研究擬選取上述5個(gè)國家的造紙行業(yè)作為研究對象，采用包含非期望產(chǎn)出的超效率SBM 模型計(jì)算2010—2019 年的生態(tài)效率， 并引入Malmquist-Luenberger（ML） 指數(shù)模型來全面評估造紙行業(yè)生態(tài)效率的動(dòng)態(tài)變化情況，結(jié)合效率模型和指數(shù)模型結(jié)果，深入探討資源管理、政策導(dǎo)向、技術(shù)革新以及市場競爭對造紙行業(yè)帶來的具體影響，以期為造紙行業(yè)效率提升、政策改進(jìn)和技術(shù)改進(jìn)提供差異化的決策參考，共同推進(jìn)全球造紙行業(yè)朝著綠色、高效、可持續(xù)的方向發(fā)展。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1. 1 研究方法

1. 1. 1 包含非期望產(chǎn)出的超效率SBM模型

自Tone[24]提出SBM 模型，改進(jìn)后的SBM 模型包含非期望產(chǎn)出，既測度了非徑向非角度的效率又考慮了松弛變量，還能避免出現(xiàn)多個(gè)決策單位同為完全有效的問題[32]，當(dāng)前已被廣泛運(yùn)用于環(huán)境效率測算、生產(chǎn)率分析等研究中[33]。本研究用于造紙行業(yè)生態(tài)效率測算的方法包含非期望產(chǎn)出的超效率SBM模型，具體數(shù)學(xué)表達(dá)式見式（1）。

式中，ρ 表示生態(tài)效率（ρ ∈ （0，+∞）），ρ 值越大，表示該決策單元的生態(tài)效率值越大，當(dāng)ρlt;1時(shí)，表明該決策單元的生態(tài)效率相對無效，當(dāng)ρ≥1時(shí)，表明該決策單元的生態(tài)效率相對有效；xi、yr、bq 分別表示投入、期望產(chǎn)出和非期望產(chǎn)出；sx、sy、sb 分別表示投入、期望產(chǎn)出和非期望產(chǎn)出對應(yīng)的松弛變量；λ 表示權(quán)重向量；p 表示待評價(jià)單元；m、n、s、o 分別表示投入、評價(jià)單元、期望產(chǎn)出和非期望產(chǎn)出的個(gè)數(shù)；Si、Sq、Sr分別表示第i 個(gè)投入的松弛變量、第q 個(gè)非期望產(chǎn)出對應(yīng)的松弛變量、第r 個(gè)期望產(chǎn)出對應(yīng)的松弛變量；s.t.表示約束條件（subject to的縮寫）；xip表示第p 個(gè)評價(jià)單元對應(yīng)的第i 個(gè)投入。

1. 1. 2 ML指數(shù)

由于包含非期望產(chǎn)出的超效率SBM模型測算出來的效率是靜態(tài)的，本研究采用ML指數(shù)分析各造紙大國的行業(yè)生態(tài)效率動(dòng)態(tài)變化趨勢， 該指數(shù)由Malmquist 指數(shù)擴(kuò)展而來，Luenberger 在Malmquist 的基礎(chǔ)上，將非期望產(chǎn)出納入模型，可廣泛應(yīng)用于測度生產(chǎn)率、生態(tài)效率的動(dòng)態(tài)變化。另外，ML指數(shù)可以進(jìn)一步分解為效率改進(jìn)EC （Efficiency Change） 指數(shù)和技術(shù)變化TC （Technical Change） 指數(shù)。其中，EC指數(shù)能夠反映相同技術(shù)水平情況下，評價(jià)單元的資源利用效率變化；TC指數(shù)能夠反應(yīng)相同生產(chǎn)效率情況下，技術(shù)水平的變化。數(shù)學(xué)表達(dá)式見式（2）。

ML指數(shù)=1，則表示在t 至t+1年內(nèi)，該評價(jià)單元的生態(tài)效率沒有變化；ML指數(shù)gt;1，則表示在t 至t+1年內(nèi)，該評價(jià)單元的生態(tài)效率得到了提升；ML指數(shù)lt;1，則表示在t 至t+1年內(nèi)，該評價(jià)單元的生態(tài)效率下降。EC指數(shù)gt;1，則表示在t 至t+1年內(nèi)，該評價(jià)單元在技術(shù)不變的情況下，資源利用效率得到了提升；EC指數(shù)lt;1，則表示在t 至t+1年內(nèi)，該評價(jià)單元的資源利用效率下降。TC 指數(shù)gt;1，則表示在t 至t+1年內(nèi)，該評價(jià)單元的生產(chǎn)技術(shù)得到了提升；TC指數(shù)lt;1，則表示在t至t+1年內(nèi)，該評價(jià)單元生產(chǎn)技術(shù)衰退。

1. 2 指標(biāo)體系構(gòu)建

本研究采用包含非期望產(chǎn)出的超效率SBM-ML模型來測算美國、中國、日本、巴西和加拿大等5個(gè)造紙大國的生態(tài)效率，遵循綜合性、可代表性、可量化性和可獲取性原則[34]，考慮能源、勞動(dòng)力、資本、經(jīng)濟(jì)價(jià)值、污染物等要素，選取能源消耗量（TJ）、勞動(dòng)力（萬人） 和固定資產(chǎn)投資（億美元） 作為投入變量，選取造紙行業(yè)產(chǎn)值（億美元） 作為期望產(chǎn)出變量，選取二氧化硫排放量（萬t）、氮氧化物排放量（萬t） 和二氧化碳排放量（萬t） 作為非期望產(chǎn)出變量，由于單個(gè)年份的評價(jià)單元數(shù)較少，容易出現(xiàn)假“效率最優(yōu)”現(xiàn)象，因此采用全局效率測算的方式，增強(qiáng)決策單元效率之間的可比性[35]，將2010—2019年的所有數(shù)據(jù)納入模型中，構(gòu)建效率測算框架如圖1所示。

1. 3 數(shù)據(jù)來源及處理

本研究數(shù)據(jù)涉及10 年、5 個(gè)國家造紙行業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)相關(guān)面板數(shù)據(jù)，勞動(dòng)力、產(chǎn)值、能源消耗量、固定資產(chǎn)投資、二氧化硫排放量、氮氧化物排放量等指標(biāo)數(shù)據(jù)分別來自各個(gè)國家的統(tǒng)計(jì)年鑒、勞動(dòng)力統(tǒng)計(jì)年鑒、國家能源平衡表、環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒、經(jīng)濟(jì)分析年報(bào)、年度工業(yè)調(diào)查報(bào)告、造紙工業(yè)年鑒、空氣污染物排放報(bào)告、空氣污染物排放清單、溫室氣體排放和碳匯清單等，由于部分國家缺少行業(yè)二氧化碳排放數(shù)據(jù)，為保證數(shù)據(jù)來源、核算方法的一致性，采用了Dai等[2]對全球30個(gè)主要國家造紙行業(yè)進(jìn)行的溫室氣體凈排放量測算數(shù)據(jù)，包括制漿、造紙、廢水處理、運(yùn)輸各階段過程碳排放以及所消耗電力、熱力的上游碳排放。

由于不同國家的統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以及統(tǒng)計(jì)周期不同，因此需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一單位和插值等處理。能源消耗量指標(biāo)數(shù)據(jù)方面，5個(gè)國家的計(jì)量單位存在差異，因此本研究通過收集各國家計(jì)量單位對應(yīng)的燃料熱值數(shù)據(jù)進(jìn)行單位換算，最后統(tǒng)一為熱值計(jì)量。同時(shí)，為消除物價(jià)波動(dòng)因素帶來的干擾，反映真實(shí)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展動(dòng)態(tài)，本研究通過收集2010—2019年的通貨膨脹系數(shù)以及各國家?guī)欧N對美元換算系數(shù)（數(shù)據(jù)源自世界銀行集團(tuán)），計(jì)算換算系數(shù)，進(jìn)而將不同國家2010—2019 年的造紙行業(yè)固定資產(chǎn)投資、產(chǎn)值換算成2015年美元不變價(jià)格。由于部分國家年報(bào)披露周期導(dǎo)致的數(shù)據(jù)個(gè)別缺失情況，本研究采用已知的長時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，獲取線性回歸方程后計(jì)算出缺失值。

1. 4 研究對象

本研究選取了2010年、2015年和2019年造紙行業(yè)產(chǎn)量（紙產(chǎn)品和紙漿產(chǎn)量之和） 位于前5的國家——美國、中國、日本、巴西和加拿大為研究對象，這些國家的造紙行業(yè)受到資源稟賦、技術(shù)水平、市場需求和政策環(huán)境的影響而各具特點(diǎn)。10年來，5個(gè)國家的造紙行業(yè)產(chǎn)量約占全球造紙業(yè)產(chǎn)量50%以上，具體情況見表1。由表1可知，巴西和加拿大以紙漿生產(chǎn)為主，日本、中國和美國以紙產(chǎn)品生產(chǎn)為主。2010年、2015年、2019年5個(gè)國家紙和紙板、紙漿占全球質(zhì)量比分別為56.9%、56.8%、55.6%。

2 數(shù)據(jù)指標(biāo)特征分析

為更好剖析各個(gè)國家的生態(tài)效率變化背后可能存在的原因，本研究事先對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行了特征分析?；谠紨?shù)據(jù)計(jì)算了2010—2019年5個(gè)國家的平均單位產(chǎn)值能耗（TJ/億美元）、單位產(chǎn)值勞動(dòng)力（人/億美元）、單位產(chǎn)值固定資產(chǎn)投資（億美元/億美元）、氮氧化物排放強(qiáng)度（t/億美元）、二氧化硫排放強(qiáng)度（t/億美元） 和氮氧化物與二氧化硫比值（NOx/SO2）等共8個(gè)特征指標(biāo)，具體分析如表2所示。

由表2可知，5個(gè)國家中，產(chǎn)值方面，美國最高，排名第一，接著是中國，日本和巴西隨后，加拿大產(chǎn)值最少，產(chǎn)值越高表明該國家造紙行業(yè)通常具備更強(qiáng)的生產(chǎn)能力，更大的規(guī)模和更高的市場占有份額。進(jìn)一步分析與產(chǎn)值相關(guān)的其他指標(biāo)，單位產(chǎn)值能耗方面，巴西最高，日本最少，表明日本造紙行業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)能源利用率高，采用的技術(shù)和設(shè)備較為先進(jìn)，巴西反之。單位產(chǎn)值勞動(dòng)力方面，巴西最高，其次是中國和加拿大，日本最少，表明日本造紙行業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化程度更高，巴西反之。單位產(chǎn)值固定資產(chǎn)投資方面，中國最多，加拿大最少，表明中國造紙行業(yè)仍處于轉(zhuǎn)型升級階段，需要更多資本投入來擴(kuò)大規(guī)?；蛘咛嵘夹g(shù)。氮氧化物排放強(qiáng)度方面，加拿大最高，巴西最少，氮氧化物的排放強(qiáng)度與燃料使用、生產(chǎn)工藝、原材料和環(huán)保技術(shù)等眾多方面相關(guān)，表明巴西造紙行業(yè)在以上方面綜合表現(xiàn)較好，加拿大反之。二氧化硫排放強(qiáng)度方面，中國最高，美國最低，表明當(dāng)前中國造紙行業(yè)對煤炭能源等依賴程度較高，美國造紙行業(yè)清潔能源使用度高，或采用了更為先進(jìn)的環(huán)保技術(shù)（如脫硫技術(shù)）。二氧化碳排放強(qiáng)度方面，中國最高，美國最低，表明美國造紙行業(yè)在化石燃料使用占比、生產(chǎn)工藝的先進(jìn)性、原材料的可再生性以及政策法規(guī)的實(shí)施力度等方面的綜合表現(xiàn)更好， 中國反之。NOx/SO2方面，日本最高，巴西最低，表明日本對燃煤的依賴性較低、生產(chǎn)工藝方面偏向于減少SO2，且在SO2排放方面采取了更為環(huán)保的治理技術(shù)（如脫硫技術(shù)），巴西反之。

圖2描述了5個(gè)國家在2010—2019年上述8個(gè)指標(biāo)的時(shí)間變化趨勢，結(jié)果表明，不同國家之間存在顯著差異，且各具特色。美國和加拿大2個(gè)國家的造紙行業(yè)產(chǎn)值呈逐漸下降趨勢。單位產(chǎn)值能耗方面，中國、美國、日本均呈下降趨勢，加拿大和巴西則呈先上升后下降態(tài)勢，2017 年達(dá)到峰值。除加拿大外，其余國家的單位產(chǎn)值勞動(dòng)力呈逐年下降趨勢。單位產(chǎn)值固定資產(chǎn)投資方面，中國和巴西呈先上升后下降態(tài)勢。在氮氧化物的排放強(qiáng)度方面，中國的變化最為顯著，呈現(xiàn)先迅速上升后至2013年又急速下降的趨勢，加拿大造紙行業(yè)的氮氧化物排放強(qiáng)度呈現(xiàn)波動(dòng)上升的態(tài)勢。在二氧化硫的排放強(qiáng)度方面，中國變化最為顯著，呈急速下降態(tài)勢。二氧化碳排放強(qiáng)度方面，所有國家大致呈下降趨勢。除去巴西外其他國家的NOx/SO2比值整體來說呈上升趨勢。

3 模型測算結(jié)果

3. 1 生態(tài)效率測算結(jié)果

基于包含非期望產(chǎn)出的超效率SBM模型，利用R編程計(jì)算得到5個(gè)國家2010—2019年造紙行業(yè)的生態(tài)效率值，見表3。以往多數(shù)研究測算生態(tài)效率時(shí)選取二氧化碳作為非期望產(chǎn)出，本研究嘗試考慮納入氮氧化物、二氧化硫等額外的污染物排放指標(biāo)作為非期望產(chǎn)出，旨在體現(xiàn)各個(gè)國家在造紙行業(yè)可持續(xù)發(fā)展方面做出的眾多努力。

根據(jù)表3中生態(tài)效率結(jié)果值繪制折線圖，見圖3。由圖3可知，日本、美國造紙行業(yè)的生態(tài)效率較高，平均在0.8以上，其次是巴西。另外還可發(fā)現(xiàn)各個(gè)國家造紙行業(yè)生態(tài)效率的時(shí)間變化特征：美國造紙行業(yè)生態(tài)效率呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢，呈現(xiàn)出“W”型變化態(tài)勢；中國造紙行業(yè)生態(tài)效率呈現(xiàn)逐年遞增趨勢；日本和巴西的造紙行業(yè)生態(tài)效率均呈先下降后上升趨勢；加拿大造紙行業(yè)生態(tài)效率呈現(xiàn)先下降后平穩(wěn)趨勢。

美國造紙行業(yè)以其先進(jìn)技術(shù)和自動(dòng)化水平聞名，造紙行業(yè)的發(fā)展相較成熟[36]，注重廢紙回收和再利用以降低對環(huán)境的影響。生產(chǎn)能力強(qiáng)，規(guī)模大、市場占有份額高，單位產(chǎn)值能耗低，加上先進(jìn)的清潔生產(chǎn)技術(shù)，以及較低水平的污染物排放強(qiáng)度，使得美國造紙行業(yè)的生態(tài)效率相對較高，平均值為0.932 7，排名第一。2010—2019年，美國造紙行業(yè)的生態(tài)效率呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢， 中間的變動(dòng)可能源自于美國2014年頒布的《振興美國制造業(yè)與創(chuàng)新法案》[37]，該法案旨在推動(dòng)美國制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，以提高經(jīng)濟(jì)競爭力。

中國造紙行業(yè)發(fā)展迅速，已成為世界上最大的紙張生產(chǎn)和消費(fèi)國。由于中國造紙行業(yè)當(dāng)前正處于結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級階段，生產(chǎn)能力高，但能源利用率較低、生產(chǎn)自動(dòng)化水平低、污染物排放強(qiáng)度大，尤其是二氧化硫的排放強(qiáng)度，表明高度依賴煤炭，清潔能源使用度低且當(dāng)前采用的環(huán)保技術(shù)亟待革新，上述因素的綜合影響導(dǎo)致中國造紙行業(yè)的生態(tài)效率低下，平均值為0.346 2，排在第5位。2010—2019年期間，中國造紙行業(yè)的生態(tài)效率呈逐年遞增趨勢，這得益于中國在技術(shù)改進(jìn)、政策法規(guī)制定和資源管理優(yōu)化等方面做出的持續(xù)努力，一方面是通過引入高效的生產(chǎn)設(shè)備和清潔技術(shù)[38]；另一方面我國對生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重視程度日益加深，在“兩山論”提出的背景下[39]，政府不斷出臺愈發(fā)嚴(yán)格的政策方案如《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》《國家造紙行業(yè)發(fā)展規(guī)劃》《制漿造紙工業(yè)清潔生產(chǎn)指標(biāo)體系》等，引導(dǎo)造紙行業(yè)朝著清潔生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展的方向發(fā)展，生態(tài)效率的不斷提升正是這些措施實(shí)施有效的強(qiáng)有力體現(xiàn)。

日本造紙行業(yè)以高質(zhì)量的紙板生產(chǎn)為主，注重品質(zhì)、技術(shù)創(chuàng)新以及資源的高效利用與節(jié)約，注重減少生產(chǎn)過程中的污染排放。單位產(chǎn)值能耗在5個(gè)國家中最低，表明能源結(jié)構(gòu)相對更為合理，能源利用率相對更高，生產(chǎn)技術(shù)相對更為先進(jìn)，NOx/SO2的比值也能體現(xiàn)這一點(diǎn)，日本的NOx/SO2比值最高，這是因?yàn)槿毡靖嘁蕾嚭四芎吞烊粴?，?dǎo)致NOx的排放相對SO2較高，同時(shí)日本又推廣低硫燃料的使用和高效脫硫技術(shù)[40]，減少了SO2的排放，再加上生產(chǎn)自動(dòng)化程度高，污染物排放量相對較少，綜合導(dǎo)致日本的造紙行業(yè)生態(tài)效率較高，平均值為0.895 1，排在第2位。2010—2019年期間，造紙行業(yè)的生態(tài)效率呈現(xiàn)先下降后上升變化趨勢，與巴西類似，這可能與2011年修訂的森林法[41]和2012年修訂的廢棄物管理法[42]相關(guān)，在森林資源管理優(yōu)化以及污染物排放得到控制后，日本造紙行業(yè)的效率開始回升。

巴西造紙行業(yè)以紙漿生產(chǎn)為主，注重森林的可持續(xù)管理，豐富的森林資源使其成為全球主要的紙漿出口國。巴西造紙行業(yè)的生態(tài)效率平均值為0.754 1，相對較低，排在第3 位，這與其能源利用率相對較低、勞動(dòng)力依賴程度高、生產(chǎn)自動(dòng)化程度較低相關(guān)。2010—2019年期間，巴西造紙行業(yè)的生態(tài)效率呈現(xiàn)先下降后上升變化趨勢，轉(zhuǎn)折點(diǎn)在2016年，這與巴西在2016年前進(jìn)行的政策改革和技術(shù)改進(jìn)以及規(guī)模擴(kuò)張有關(guān)，由于前期造紙行業(yè)規(guī)模不夠集中，技術(shù)較為落后，因此需要投入資本與時(shí)間來擴(kuò)張和革新技術(shù)，加之政策輔助，2012年頒布并實(shí)施森林管理法，政府引導(dǎo)企業(yè)不斷重視提升原料的可再生性[43]和環(huán)保性，加上對裝備升級進(jìn)行自動(dòng)化、智能化改造，后期規(guī)模提升、技術(shù)進(jìn)步后，會(huì)趨向高附加值、低勞動(dòng)密集型產(chǎn)品[44]，降低勞動(dòng)力的需求，綜合作用下生態(tài)效率開始上升。

加拿大也是全球較大的紙漿生產(chǎn)國和出口國，擁有豐富的森林資源。用于制漿的樹種資源雖豐富，但生長周期長，后續(xù)制漿工藝污染嚴(yán)重，帶來的大量氮氧化物污染物排放，加上不斷下降的產(chǎn)值，相對最低的固定資產(chǎn)投資，較落后的生產(chǎn)自動(dòng)化裝備，綜合導(dǎo)致加拿大的造紙行業(yè)生態(tài)效率較低，平均值為0.485 3，排在第4位。2010—2019年期間，加拿大造紙行業(yè)的生態(tài)效率呈現(xiàn)先下降后逐年平穩(wěn)趨勢， 一方面受電子媒介的加速發(fā)展，報(bào)紙和雜志用紙等紙張需求縮減[45-46]，另一方面受巴西、中國等快速發(fā)展中的造紙大國影響，加拿大的造紙業(yè)受到?jīng)_擊，產(chǎn)值持續(xù)下滑，疊加上金融危機(jī)后較為保守的投資態(tài)度[47]，帶來一系列連鎖反應(yīng)，影響到了生產(chǎn)技術(shù)的革新、能耗及污染物控制，綜合導(dǎo)致加拿大造紙行業(yè)生態(tài)效率的逐年下降。

巴西和加拿大同為紙漿制造大國，均坐擁豐富的自然資源，前者制漿原料主要為快速生長樹種，如桉樹；后者制漿原料主要是制漿工藝排放污染高、生長周期長的樹種，如松樹、杉樹等，再加上森林資源可持續(xù)的管理水平差距，市場占比份額的反向變化，導(dǎo)致2個(gè)國家的生態(tài)效率值及其變化存在巨大差距。政策帶來的影響是巨大且可持續(xù)的，中國造紙行業(yè)生態(tài)效率的不斷提升就是一個(gè)很好的例證，與蘇世偉等[28]研究結(jié)論相似，愈發(fā)嚴(yán)格的環(huán)境規(guī)制會(huì)促進(jìn)造紙行業(yè)的資源環(huán)境綜合效益提升。

3. 2 ML指數(shù)模型計(jì)算結(jié)果

為刻畫5個(gè)國家造紙行業(yè)生態(tài)效率動(dòng)態(tài)變化情況，基于ML指數(shù)模型，計(jì)算了2010—2019年期間的生態(tài)效率ML 指數(shù)，并將該指數(shù)進(jìn)一步分解為效率改進(jìn)（EC） 指數(shù)和技術(shù)進(jìn)步（TC） 指數(shù)，結(jié)果如表4所示。

由表4可知，美國、中國、日本和巴西的ML指數(shù)均值gt;1，表明這4 個(gè)國家2010—2019 年的整體生態(tài)效率得到了提升。其中，中國的ML指數(shù)均值最大，表明中國造紙行業(yè)的生態(tài)效率提升幅度最大，加拿大的ML指數(shù)均值最低且lt;1，表明加拿大2010—2019年的整體生態(tài)效率出現(xiàn)了下降。中國、日本的EC 均值gt;1，其他3 個(gè)國家EC 均值lt;1， 這表明在2010—2019年期間，中國和日本的造紙行業(yè)資源利用效率得到了提升，美國、巴西和加拿大則出現(xiàn)了下降。5 個(gè)國家的TC 值均gt;1，表明在2010—2019 年期間，5個(gè)國家的技術(shù)均得到了進(jìn)步。值得注意的是，中國造紙行業(yè)的生態(tài)效率低下，但呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)上升趨勢，ML指數(shù)最高，表明提升的幅度最大，EC均值gt;TC均值gt;1，表明資源利用效率和技術(shù)進(jìn)步均得到了提升，其中EC均值更大，表明ML指數(shù)更多受到EC指數(shù)的影響，同時(shí)EC均值gt;1，說明在技術(shù)不變的情況下，中國造紙行業(yè)在通過擴(kuò)大規(guī)模、挖掘資源利用潛力，以提高資源利用效率。

將2010—2019年5個(gè)國家造紙行業(yè)的ML、EC和TC指數(shù)值繪圖，見圖4，圖4中展現(xiàn)了5個(gè)國家造紙行業(yè)的3個(gè)指數(shù)變化情況（圖4中“2010—2011年”表示2011年相對2010年的變化，其他同）。由圖4（a）可知，美國、日本和巴西的ML指數(shù)變化較為平緩，中國的ML指數(shù)在“2016—2017年”得到了驟升，這表明中國造紙行業(yè)2017年相對2016年生態(tài)效率得到了巨大改進(jìn)。加拿大的ML指數(shù)呈波動(dòng)變化，分別在“2012—2013 年”“2014—2015 年” 存在波峰， 在“2013—2014 年”存在1 個(gè)波谷。由圖4（b）可知，美國、日本和巴西的EC指數(shù)的時(shí)間變化不夠顯著。中國的EC指數(shù)在“2016—2017年”呈現(xiàn)和ML指數(shù)相似的驟升，這表明2017年相對2016年資源利用效率得到了巨大改進(jìn)，且極大影響了整體生態(tài)效率的變化。加拿大的EC 指數(shù)呈波動(dòng)變化，在“2013—2014 年”存在1個(gè)波峰，在“2017—2018年”則存在1個(gè)波谷。由圖4（c）可知，美國、中國、日本和巴西的TC指數(shù)變化均較為平緩，加拿大波動(dòng)較大，存在2個(gè)波谷和3個(gè)波峰，其中“2012—2013 年” 和“2014—2015 年”的2個(gè)波峰和ML指數(shù)變化形態(tài)較為相似，說明這2個(gè)時(shí)期，技術(shù)進(jìn)步極大影響了整體生態(tài)效率變化。另外，5 個(gè)國家均在“2017—2018年”存在1 個(gè)波峰，這表明2018年或前幾年各個(gè)國家在造紙行業(yè)引入了新技術(shù)或是之前的技術(shù)在這期間得到了更為廣泛的應(yīng)用。

根據(jù)各國的ML指數(shù)及其分解指數(shù)結(jié)果，本研究綜合分析5個(gè)造紙大國的生態(tài)效率表現(xiàn)如下：首先，從美國造紙行業(yè)的ML 指數(shù)（平均值為1.007 6） 來看，其生態(tài)效率呈現(xiàn)總體上升趨勢。TC指數(shù)gt;1gt;EC指數(shù)，表明該國生態(tài)效率的提升主要得益于技術(shù)進(jìn)步，而資源利用效率方面則相對滯后，尚有進(jìn)一步優(yōu)化空間。中國的造紙行業(yè)雖然生態(tài)效率較低，但其ML指數(shù)最高（平均值為1.396 2），表明中國造紙行業(yè)生態(tài)效率的提升幅度顯著。具體來看，EC指數(shù)gt;TC指數(shù)gt;1，這表明中國在資源利用效率和技術(shù)進(jìn)步方面均取得了改進(jìn)，且資源利用效率提升對ML指數(shù)的貢獻(xiàn)更大。EC指數(shù)gt;1，表明在技術(shù)水平不變條件下，中國通過規(guī)模擴(kuò)展和資源利用潛力挖掘提升了資源效率。日本造紙行業(yè)的ML 指數(shù)gt;1 （平均值為1.025 8），表明整體生態(tài)效率有所提高。TC指數(shù)gt;EC指數(shù)gt;1，表明日本在資源利用效率和技術(shù)進(jìn)步方面均有進(jìn)展，并且技術(shù)進(jìn)步是提升生態(tài)效率的主要因素。巴西造紙行業(yè)的ML指數(shù)gt;1（平均值為1.001 7），反映了整體生態(tài)效率的提升。TC 指數(shù)gt;1gt;EC 指數(shù)，說明巴西生態(tài)效率的提升主要受技術(shù)進(jìn)步的驅(qū)動(dòng)。然而，EC指數(shù)lt;1表明資源利用效率仍然欠佳，在不改變現(xiàn)有技術(shù)水平的情況下，資源利用尚需優(yōu)化。最后，加拿大是5個(gè)國家中唯一1個(gè)ML指數(shù)lt;1的國家，這意味著其造紙行業(yè)的整體生態(tài)效率呈現(xiàn)下降趨勢。TC指數(shù)gt;1gt;EC指數(shù)，表明技術(shù)進(jìn)步對生態(tài)效率的提升有一定貢獻(xiàn)，但資源利用效率較低且對ML指數(shù)產(chǎn)生了負(fù)面影響。值得注意的是，加拿大的ML、EC和TC指數(shù)波動(dòng)較大，推測這可能是政策出臺激勵(lì)管控與行業(yè)外部競爭相互博弈帶來的結(jié)果。

從5 個(gè)國家的ML 指數(shù)及其分解指數(shù)也可看出，不同國家ML指數(shù)受EC指數(shù)和TC指數(shù)的影響程度不盡相同，中國的ML指數(shù)更多受EC指數(shù)的影響，與YU等[30]的研究結(jié)論相似，而美國、日本、巴西和加拿大則不同，更多受到TC技術(shù)進(jìn)步指數(shù)的影響，這也是下一步研究亟待解決的問題，如何科學(xué)準(zhǔn)確量化技術(shù)進(jìn)步影響以更好支撐決策制定。另外，5個(gè)國家的TC指數(shù)均gt;1，這表明在2010—2019年，各個(gè)國家的造紙行業(yè)技術(shù)均獲取了進(jìn)步，這也與現(xiàn)實(shí)情況相符。另外，本研究也存在一些不足之處，受數(shù)據(jù)可獲取性的約束，選擇的評價(jià)單元相對較少，同時(shí)只考慮了造紙行業(yè)的生產(chǎn)，未考慮到造紙行業(yè)的消費(fèi)以及進(jìn)出口等國際貿(mào)易問題，有待在后續(xù)的研究中深化。

4 結(jié)論

本研究采用包含非期望產(chǎn)出的超效率SBM模型計(jì)算了2010—2019年美國、中國、日本、巴西和加拿大5個(gè)國家造紙行業(yè)的生態(tài)效率，并計(jì)算了ML指數(shù)及其分解指數(shù)EC、TC來探究生態(tài)效率的動(dòng)態(tài)變化以及背后的效率變化和技術(shù)進(jìn)步。

4. 1 各國家造紙行業(yè)生態(tài)效率差異大且各具不同演變特征。2010—2019年期間，美國和日本造紙行業(yè)的生態(tài)效率值較高， 10 年均值分別為0. 932 7、0. 895 1，巴西為0. 754 1，加拿大和中國較低，分別為0. 485 3和0. 346 2。美國造紙行業(yè)生態(tài)效率呈現(xiàn)波動(dòng)上升的“W”型變化態(tài)勢；中國呈現(xiàn)逐年遞增的變化態(tài)勢；日本、巴西呈現(xiàn)先下降后上升變化態(tài)勢；加拿大呈現(xiàn)先下降后逐年平穩(wěn)變化態(tài)勢。

4. 2 各國家造紙行業(yè)生態(tài)效率變化受效率改進(jìn)和技術(shù)進(jìn)步的影響程度不同。2010—2019年期間，美國、中國、日本和巴西4個(gè)國家造紙行業(yè)生態(tài)效率得到了整體提升，加拿大則相反呈下降態(tài)勢。美國、日本、巴西和加拿大4個(gè)國家造紙行業(yè)生態(tài)效率的ML 指數(shù)受技術(shù)進(jìn)步（TC） 指數(shù)的影響更大，中國則受到效率改進(jìn)（EC） 指數(shù)的影響更大。

4. 3 資源利用和管理極大影響著生態(tài)效率的高低。巴西和加拿大均擁有豐富的森林資源，巴西主要為速生木，加拿大為長周期樹種，巴西在森林資源管理方面更注重可持續(xù)性，導(dǎo)致2個(gè)國家造紙行業(yè)在能耗、制漿工藝和和污染物排放等方面差異顯著，進(jìn)而導(dǎo)致生態(tài)效率差異大。

4. 4 政策和市場帶來的影響巨大且可持續(xù)，2010—2019 年期間，中國造紙行業(yè)的生態(tài)效率逐年上升，得益于政府不斷強(qiáng)化環(huán)保政策和清潔技術(shù)的應(yīng)用與革新。美國、日本和巴西3個(gè)國家造紙行業(yè)的生態(tài)效率值呈現(xiàn)波動(dòng)變化，以及加拿大造紙行業(yè)的ML指數(shù)及其分解指數(shù)也呈波動(dòng)變化，反映出政策引導(dǎo)和市場競爭之間相互博弈。

5 建議

基于本研究的研究結(jié)果和分析，結(jié)合不同國家特性，從技術(shù)革新、政策法規(guī)制定、資源利用管理以及污染物防控等方面提出造紙行業(yè)未來發(fā)展建議如下。

5. 1 推廣清潔生產(chǎn)技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用。鼓勵(lì)不同國家造紙企業(yè)采用相較之前更為環(huán)保的生產(chǎn)工藝，降低能源消耗和污染物排放。中國造紙行業(yè)應(yīng)加快推廣低碳燃料和清潔生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用，美國造紙行業(yè)建議進(jìn)一步推廣高附加值的紙制品，日本造紙行業(yè)建議繼續(xù)強(qiáng)化低硫燃料的應(yīng)用和脫硫技術(shù)的創(chuàng)新，巴西造紙行業(yè)應(yīng)重點(diǎn)研發(fā)與速生樹種相適配的清潔生產(chǎn)技術(shù)，加拿大造紙行業(yè)應(yīng)加大技術(shù)研發(fā)投資，重點(diǎn)引進(jìn)和發(fā)展低能耗、低污染的生產(chǎn)工藝。另外，各個(gè)國家應(yīng)加快智能化和數(shù)字化轉(zhuǎn)型，加強(qiáng)信息技術(shù)在造紙行業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中的應(yīng)用，提升生產(chǎn)效率和資源利用率。

5. 2 優(yōu)化資源利用與管理。不同國家需差異性進(jìn)行優(yōu)化原料使用或替代，強(qiáng)化森林可持續(xù)管理，鼓勵(lì)使用可再生原料，減少對自然資源的過度開發(fā)，尤其是加拿大的造紙行業(yè)，需特別注重可持續(xù)管理，推廣使用速生木材和再生纖維，提高資源利用率。各個(gè)國家還應(yīng)加強(qiáng)廢物管理，建立循環(huán)經(jīng)濟(jì)利用模式，鼓勵(lì)紙張的回收再利用。

5. 3 強(qiáng)化污染物防控治理。不同國家需針對性加強(qiáng)污染物監(jiān)測與評估，建立健全污染物在線排放監(jiān)測系統(tǒng)，尤其是氮氧化物、硫化物和有機(jī)廢水的排放監(jiān)控，獲取企業(yè)排放的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，確保其符合各個(gè)國家和地方的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，各個(gè)國家應(yīng)加大力度鼓勵(lì)企業(yè)使用太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等可再生能源替代化石燃料，減少生產(chǎn)過程中的污染物排放。另外，還應(yīng)加強(qiáng)企業(yè)社會(huì)責(zé)任感，組織舉辦大型環(huán)保活動(dòng)，提升企業(yè)在環(huán)境保護(hù)方面的責(zé)任意識。

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（責(zé)任編輯：宋佳翼）

基金項(xiàng)目：江西省自然科學(xué)基金管理科學(xué)項(xiàng)目（No 20232BAA10011）；江西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目（No 20232BBG70001）。