區域一體化背景下城市群產業生態效率及其時空躍遷特征

李文 過文浩 張同建

摘 要：在區域一體化背景下，以江浙滬兩省一市2009-2018年新材料產業面板數據為研究樣本，基于DEA模型和空間自相關模型，分析該地區的城市群產業生態效率及其時空躍遷特征。研究結果表明，江蘇省GDP總量與增速最快，新材料產業的集中程度較高且生態效率呈現快速上升趨勢，生態效率以南部的蘇州和無錫為中心向周圍遞減;浙江省生態效率緩慢上升，大致呈現由北向南遞減的趨勢;上海市則呈現下降趨勢。江浙滬區域新材料產業整體呈現向蘇南與浙北地區聚集的時空躍遷特征。以江浙滬城市群新材料產業生態效率變值為參考序列，從宏觀環境、政策支持、產業發展3個方面選取9個驅動因素，進一步探悉不同驅動因素與生態效率的關聯程度。其中行政支持、財政支持這兩個驅動因素與新材料產業生態效率的灰色關聯度呈現下降趨勢，其余均呈現上升趨勢。政府應結合城市群的生態效率發展特點與時空躍遷特征推進區域一體化建設，縮小城市之間的生態效率差異，實現區域協調發展。

關鍵詞：區域一體化;產業生態效率;時空躍遷;江浙滬;DEA模型;空間自相關模型

中圖分類號： F812 文獻標識碼： A

Abstract： Under the context of regional integration， this paper takes 2009-2018 new material industry panel data of Jiangsu， Zhejiang and Shanghai provinces and cities as research samples， and analyzes the industry of urban agglomerations in this region based on DEA model and spatial autocorrelation model Ecological efficiency and its temporal and spatial transition characteristics. The results show that the total GDP and growth rate of Jiangsu Province are the fastest， and the concentration of new material industry is higher. The ecological efficiency of new material industry in Jiangsu Province shows a rapid upward trend， with Suzhou and Wuxi in the South as the center， and decreases towards the surrounding area. The ecological efficiency of Zhejiang province rises slowly， generally showing a downward trend from north to south， while Shanghai shows a downward trend pure technical efficiency and industrial scale efficiency prove the accuracy of the ecological efficiency evaluation results. The gray correlation between administrative support and financial support and ecological efficiency of new material industry shows a downward trend， while the rest shows an upward trend. Jiangsu， Zhejiang and Shanghai regional new material industry as a whole presents the characteristics of time-space transition gathered in southern Jiangsu and Northern Zhejiang. Relevant departments should promote the construction of regional integration in combination with the characteristics of ecological efficiency development and time-space transition of urban agglomerations， narrow the differences of ecological efficiency between cities， and realize the coordinated development of the region.

Key words： Regional integration; industrial ecological efficiency; time and space transition; Jiangsu， Zhejiang and Shanghai; DEA model; spatial autocorrelation model

1研究綜述

上世紀中期，區域一體化發展的概念最早由荷蘭經濟學家丁伯提出，他認為一體化發展能夠使各個經濟體在區域范圍內互相協調、配合，克服社會經濟發展過程中的各種不利因素，促使區域經濟結構達到一種最優化的發展狀態。之后經濟學家巴拉薩將丁伯的研究理論進行了深入補充，從靜態和動態兩個視角來全面解讀區域一體化的具體狀態與進程，并主張在一定區域范圍內促進資本、人才、勞動力等生產要素的自由流動[1-2]。早期的區域一體化研究范圍較大，多從國家之間的國際貿易展開，即如何實現國家之間的合作與共贏[3]。隨著對區域一體化認知和研究的不斷深入，對區域一體化范圍的限定逐漸縮小，開始研究一個國家范圍內不同區域發展的一體化問題，重點優先發展具有資源優勢和產業優勢的地區，以點帶面的將一體化發展的優勢復制和擴散到國內的其他地區[4-5]。區域經濟一體化與城市群的建設與發展密不可分，城市群主要由在地理空間范圍內臨近的幾個或多個城市構成[6-7]，這些城市的規模和經濟實力不同，具體包括1-3個核心城市及核心城市周圍的普通城市，城市通過密集的鐵路、公路、水運和通信網絡連接，進行形成一種四通八達的網格化城市生態系統和產業生態系統[8]。處于同一個經濟圈的城市，往往具有相同的產業結構和資源優勢，如果這些城市能夠強化協作、互聯互通，就可以實現區域范圍內資源優化配置[9-10]，以達到共同發展的最終目的。

在區域經濟一體化的時代要求下，環境業績與經濟業績間聯系的緊密性日益增加。因此，當前對于某一地區區域經濟一體化的研究，離不開對這一地區城市群建設及產業生態效率的研究[11]。區域經濟一體化能夠促進地區經濟的迅速發展，但同時也使生產、制造等經濟活動所消耗的資源量加大，但由于自然資源有限，能源賦存量下降，環境污染加劇，因此發展與資源、環境之間的矛盾日益突出[12-13]。該領域的研究學者表示，區域經濟一體化進程中城市群發展與生態環境必須要保持協調，而生態效率正是衡量城市群經濟發展與生態環境協調發展的落腳點[14]。

生態效率是指生態資源滿足人類需要的效率，它是產出與投入的比值[15]。其中，“產出”是指企業生產或經濟體提供的產品和服務的價值;“投入”是指企業生產或經濟體消耗的資源和能源及它們所造成的環境負荷[16]?！吧鷳B效率”一詞，最早在20世紀70年代由加拿大科學委員會提出。在之后的幾十年間，生態效率理論不斷發展豐富，逐步形成了一套較為完整的生態效率研究體系[17]。

1992年，世界可持續發展工商業委員會（WBCSD）首次對“生態效率”這一概念進行了明確界定，認為生態效率是工業企業在持續滿足人類生活需要的同時，努力將產品生產過程中對自然環境的影響與環境總體承載力保持一致，實現經濟與生態的可持續發展[18]。這一概念一經提出，在學界就引起了大范圍的討論，不少專家學者對這一概念進行了深入探究。例如Kortelainen將生態效率定義為經濟增加值與環境破壞的比值，認為生態效率是一個相對值而非絕對值，指出雖然生態效率的提高與經濟可持續性發展并無必然關系，但可督促新技術的開發以及利用。J.Van Caneghem從環境維度選取六大指標構建了鋼鐵行業生態效率指標體系，并對其在實際中的可應用性進行了深入討論。G.Oggion等學者利用數據包絡分析法和定向距離函數方法，構建了生態效率測算模型，并利用該模型對各國水泥企業的生態效率進行了綜合評估，結果顯示，可以通過對窯爐進行創新性改造、增加對水泥行業的投資力度等大幅度提升水泥行業的生態效率。

雖然生態效率這一概念提出的時間較早，但由于我國對這一方面的研究受到多種因素的綜合影響，起步較晚，其研究方向主要集中在如何將生態效率理念和我國的基本國情更好地結合，以實現我國經濟發展方式的轉型[19-20]。例如湯慧蘭指出生態效率是一個技術與管理概念，以滿足人類基本生產與生活活動為前提，降低資源消耗。張炳提出要以較少的資源與環境消耗創造高質量的產品。吳小慶對農業生態效率的概念進行了重新定義，指出農業生態效率是農產品的經濟效益與農產品資源消耗及環境影響之和的比值。到目前為止，國內對于生態效率的研究已經取得了一定的進展，生態效率作為評估可持續發展水平的重要指標，表征了區域發展過程中社會經濟和生態環境的協調水平，能夠為生態文明建設提供重要科學依據，實現區域經濟的共同發展和綜合效益的最大化。

雖然在近幾十年間，中國的經濟增長率持續攀升，由于現存資源量的減少，在未來的經濟發展過程中極可能會陷入困境[21-22]。雖然我國政府已經認識到了環境保護的重要性，并出臺了相關的政策，但在發展過程中經濟與環境之間的矛盾依舊十分突出。由于相關法律法規還不夠完善，環保宣傳工作不到位等諸多原因，導致中國還是難以找到一種使經濟與環境均衡發展方案，對產業生態效率進行評估，從而調整經濟發展計劃，已經成為了經濟與環境均衡發展方案設計的重要基礎[23]。

本文在區域一體化背景下，以江浙滬地區2009-2018年十年間新材料產業（高性能纖維材料、磁性材料、氟硅新材料）發展面板數據為研究樣本，基于DEA（數據包絡評價）模型重點分析和研究了江浙滬城市群新材料產業的生態效率變化，并基于空間自相關統計分析方法研究了新材料產業聚集和時空躍進特征。

2城市群產業一體化趨勢分析

我國地域面積廣闊，由于歷史基礎與地理優勢等原因，東部沿海在經濟改革與對外開放的初期，逐步形成了長三角、珠三角、京津唐和遼中南等，以此為主體發展工業制造產業集群和城市集群化。經過四十年的發展，我國區域經濟一體化發展進程和城市群建設取得了矚目成就，目前已經形成了江浙滬城市群、京津冀城市群、珠三角城市群、遼中南城市群、中原城市群、關中城市群、成渝城市群等，區域經濟一體化發展和城市群建設開始從東部沿海地區向中部、西部地區邁進，以城市群的發展建設為龍頭，逐步實現東西部地區經濟的協調發展。在我國區域經濟一體化發展及城市群建設中，江浙滬地區一直處于領先位置，以上海、南京、杭州為核心城市，以蘇州、無錫、常州、徐州、寧波、溫州、臺州等為骨干城市的區域經濟一體化發展網絡已經建成，兩省一市的產業一體化優勢十分明顯，城市功能體系不斷完善。目前，江浙滬地區是我國最重要的通信電子信息、新材料、互聯網等高科技產業的制造基地，也是功能最完備的現代服務產業中心、貿易中心和對外服務窗口，包括鋼鐵、石化、電子信息、裝備制造在內的制造業是江浙滬地區原有的優勢產業之一，區域經濟一體化進程加速了這些地區城市群經濟聯系的緊密程度，也促進了企業新技術的研發能力的提升。原有的經濟中心，例如上海的一些傳統優勢制造業逐步向蘇州、無錫、寧波等周邊城市轉移，以更好地保證上海金融中心的基本職能。近些年，江浙滬地區以新材料、新能源為代表的新興產業發展迅速，其中納米纖維和半導體等新材料，在特征工程、生物醫藥、集成電路制造等領域具有十分廣闊的發展前景;江浙滬地區的新能源產業的發展與國家生態文明建設主題相契合，將成為地區產業布局的重點和未來地區經濟發展的新支點。同時，區域經濟一體化發展與城市集群效應，也促進了該地區現代服務、物流產業和旅游的跨越式發展，江浙滬城市群向資源節約型產業的轉型，提升了經濟效益的同時，降低了資源效果與環境消耗，因此該區域的生態效率會不斷提升。

江浙滬兩省一市位于我國的華東地區，面向西太平洋，具體包括江蘇省、浙江者和上海市，兩省一市相互毗鄰，擁有接近3500公里的海岸線，地理位置極為優越。其中上海市我國最大城市、經濟中心、金融中心，江蘇省和浙江省均為我國的經濟大省，經濟總量位于全國前列，從行政規劃和城市分布上來看，江蘇省和浙江省的主要城市如下表所示：

江浙滬地區城市群主要包括以上海、南京、杭州為核心的長三角城市群、以徐州為中心的蘇北城市群和以溫州為中心的浙南城市群。

江浙滬地區作為我國經濟最發達的地區之一，近年來區域經濟一體化發展與城市群的建設同步展開。為驗證該地區新材料產業加工與制造集中發展趨勢，采集了2010-2019年江浙滬地區兩省一市的GDP總量變化趨勢及十年間該地區新材料產業的產值變化情況，具體如圖1和表2所示（相關數據來源于《中國統計年鑒》和百度云數據庫）：

統計數據顯示，高性能纖維材料、磁性材料、氟硅材料等新材料產業對GDP的貢獻率，江蘇省最高，上海市最低，而兩省一市中GDP總量與增速最快的也是江蘇省。這表明新材料產業對于江蘇省的GDP快速增加具有重要的推動作用，該產業的產品和服務價值得到大幅度提升。從新材料產業的CRn的集中程度來看，十年間江蘇省新材料的產業集中程度較高，且主要集中于蘇州、無錫、常州和南通等蘇南城市。江蘇南部地區城市群區域經濟一體化發展與新材料產業的集中出現了趨同現象，基礎設置、資本、人才、勞動力和技術的聚集效應帶動這一地區產業的集中化發展和生態效率的提高。蘇南地區毗鄰上海，為了給上海主城區減負，實現城市功能的轉型，原位于上海市新材料生產加工制造的高新技術企業，也逐步向蘇南的昆山、常熟等縣域經濟較為活躍的地區轉移，進一步促進了這一地區新材料產業的集中程度及產業生態效率的提高。

3城市群新材料產業生態效率評估

本文基于DEA（數據包絡）評價模型，對江浙滬地區城市群產業生態效率進行綜合評估，投入、產出指標的選取秉承全面性、重要性、簡潔性和可獲取性的基本原則，相關的統計數據源于《中國統計年鑒》、《江蘇省統計年鑒》、《浙江省統計年鑒》、《上海市統計年鑒》、國家統計局相關網站、百度云數據庫，樣本數據的統計期間為2009年1月-2018年12月，本研究投入產出指標的設定，如表3所示：

DEA評價模型的一個基本假設條件是投入與產出的正比例關系，為驗證模型的可靠性和真實性，本文將采集到的數據全部輸入SPSS24.0統計分析軟件，借助非參數級的肯德爾檢驗驗證模型的可行性，統計檢驗結果如表4所示：

相關性統計分析結果及P值顯示，相關系數值未出現負值，且置信度水平顯著性都在1%以下，這表明可以應用DEA模型進行城市群產業生態效率的綜合評價與研究，DEA評價模型的表達式如下：

其中， 為投入量， 為產出量，變量 為新材料產業投入產出的標準， 為要素投入的種類， 為產出的種類， 和 分別為投入與產出的松弛變量， 為模型的列向量。

江浙滬城市群新材料產業生態效率投入與產出變量的統計描述如表5所示。

從動態變化的角度分析2009年-2018年十年間，江浙滬地區城市群新材料產業生態效率的變化情況，如下圖2所示：

如圖2所示，江蘇省新材料產業的生態效率呈現快速上升的趨勢，浙江省新材料產業的生態效率呈現出緩慢上升的趨勢，而上海市新材料產業的生態效率則呈現下降的趨勢。兩省一市新材料產業的生態效率變化與江浙滬地區區域一體化發展、產業集群化的發展趨勢、環保宣傳工作、可持續開發理念有關。蘇南地區的蘇州、無錫等市在新材料生產加工領域本來就具有優勢，隨著這一地區區域一體化趨勢的加強，新材料產業的集中化發展趨勢明顯，不僅原有蘇州、無錫的新材料產業產值得到迅速增長，常州、南通、鎮江等周邊地區的新材料生產加工產業也被調動，且新材料產業技術創新性強，能源消耗較少，因此帶動了整個江蘇省新材料產業生態效率的提高。浙江省的新材料產業的優勢地區主要在杭州和寧波，在地理空間上，由于浙江省南部的溫州、臺州、金華等城市距離杭寧兩市距離較遠，并未發揮出城市集群效應和產業集群效應，且該地區的新材料產業剛剛起步，技術水平低，資源消耗量大，因此浙江省的新材料產業生態效率不及江蘇省。而從上海市新材料產業的綜合效率值變化分析，由于城市功能所限上海市的新材料產業開始逐步向蘇州市昆山開發區和常熟開發區轉移，廠區建設費用增多，且占用了部分耕地，造成環境負荷加劇，導致上海市新材料產業生態效率呈現出不斷下降的趨勢。對江蘇省和浙江省下屬的各地級市的新材料產業生態效率進行細化分析，結果如表6所示。

數據統計分析結果顯示，江蘇省各市新材料產業生態效率均較高，以南部的蘇州和無錫為中心向周圍遞減，但蘇北地區由于新材料產業的分布密集度較低，并沒有發揮出城市群距離和產業聚集效應，造成經濟效益下降，在加上為謀求發展，消耗了大量的生態資源，導致環境負荷超出預期，造成蘇北地區的新材料產業生態效率較低。分析浙江省各市新材料產業生態效率可知，杭州和寧波的生態效率值最高，大致呈現由北向南遞減的趨勢。表明浙南地區新材料產業聚集效應并沒有發揮出來，這與浙江省城市地理空間分布相關，南部的溫州、臺州、金華等市距離杭州、寧波的距離較遠，難以形成城市群效應，且從溫州、臺州、金華等市的原有基礎產業來看，主要以汽車、輕紡和五金制造等資源消耗型產業為主，導致生態效率下降。

產業生態效率評價，是在假定全部決策單元處于最優生產規?；A上做出的效率評估，然而在實際應用過程中，由于市場的不完全競爭，決策單元很難達到最優規模。從產業生態效率、純技術效率和產業規模效率三者之間的關系來看，前者等于后兩者的乘積，為了驗證上文的生態效率評估結果的準確性，利用DEA評價模型從純技術角度和產業規模角度，細化研究十年來江浙滬地區兩省一市新材料產業的生態效率的純技術效率和產業規模效率變化，統計分析結果如圖3和圖4所示：

分析數據統計結果可知，江蘇省新材料產業純技術效率和產業規模效率都要優于上海市和浙江省，尤為明顯的是產業聚集效應和城市群效應帶來的產業規模擴張，以技術創新產業代替資源消耗型產業，提升了經濟效益的同時，降低了資源消耗總量，因此該地區具有較高的生態效率。

分析江蘇省和浙江省各市2009-2018年純技術效率和產業規模效率，結果如表7和表8所示：

從江浙滬地區各市新材料產業純技術效率和產業規模效率情況來看，基本與上文的生態效率評估結果趨于一致，因此證明了本文生態效率評估結果的準確性。

在上述研究的基礎上，進一步探析不同驅動因素與生態效率的關聯程度，以江浙滬城市群新材料產業生態效率變值為參考序列，從宏觀環境、政策支持、產業發展3個方面選取9個驅動因素，將其作為比較序列。驅動因素描述如表9所示。

分析上圖可知，長江三角洲城市群產業生態效率的動態變化主要是由上述驅動因素相互作用引起的，并且不同時期呈現出不同的特征。其中，行政支持、財政支持與產業生態效率的灰色關聯度呈現下降趨勢，其余均呈現上升趨勢。

4城市群產業時空躍遷特征分析

在區域經濟一體化背景下的江浙滬地區新材料產業分布，出現了向城市群更為密集的蘇南地區和杭寧地區聚集的情況，并且從DEA產業生態效率評估模型的評估結果可知，這種以城市群為基礎的產業空間聚集會產生較高的生態效率。在分析生態效率的基礎上，進一步分析江浙滬城市群產業時空躍遷特征，本文利用空間自相關統計方法分析地區產業分布的變化趨勢，采用 （莫蘭指數）衡量江浙滬城市群產業集聚的時空躍遷特征， 指數表示為：

其中 和 表示空間對象（新材料產業）在第 點和 點屬性值， 為空間權重矩陣。 指數的取值范圍區間為 ，如果 指數大于零，表明在產業聚集和分布在區域范圍內呈現出空間正相關;如果 指數小于零，表明在產業聚集和分布在區域范圍內呈現出空間負相關。江浙滬兩省一市新材料產業的 指數估值分布情況，如表11所示：

分析圖5可知，江蘇省新材料產業莫蘭指數值呈現不斷增長的趨勢，越來越接近于1，說明浙江省城市群產業聚集效應越來越強，浙江省莫蘭指數值呈現先上升后下降再上升的變化趨勢，該值始終大于0，表示該區域產業聚集和分布在區域范圍內呈現出空間正相關，但聚集效應較江蘇省相比較弱。與江浙兩省相比，上海市的莫蘭指數值較低，下降趨勢較為明顯。

筆者以2009-2018年十年間的江浙滬地區新材料產業的聚集情況、城市群發展情況及各市莫蘭指數的數據為輸入，利用 工具軟件繪制三點分布圖（圖略），也顯示出了十年間由于區域一體化而帶來的新材料產業時空躍遷特征，其整體呈現向蘇南與浙北地區聚集的趨勢。這是由于這兩個地區原本在新材料加工技術方面具有優勢，加之城市地理優越，充分發揮出了城市圈產業一體化的優勢，實現了地區間資源優化配置，降低了資源消耗，因此這江浙滬地區新材料產業向這兩個地區聚集，表現出了較為明顯的時空躍遷特征。

5結論

經濟新常態背景下及十三五期間，促進區域一體化和區域經濟的協調發展是我國經濟發展的重要戰略決策之一。區域一體化不僅帶動了我國城市群、都市圈的建設，還有效避免了臨近地區基礎設施重復建設以及固定資產投資過于盲目的弊端。在區域一體化發展戰略指導下，能夠實現不同城市、不同地區優勢產業的互補，更能夠在區域范圍內實現生產資源的優化配置和深度整合，降低資源消耗與緩解環境壓力，提高產業的生態效率。江浙滬地區是我國經濟最發達的地區之一，該地區城市群的發展模式及產業集中化的發展趨勢，為其他地區城市群發展與產業結構的調整提供了可借鑒的樣本，統計數據和實證分析結果表明，區域一體化和產業集群化能夠促進一個地區產業生態效率的提高。

研究區域一體化背景下的城市群產業生態效率及其時空躍遷特征，能夠為制定城市之間的經貿合作計劃提供指導，推進新型城市化建設，加快新興產業與城市化的融合發展，以提升該區域的產業創新水平，促進整個城市群生態效率的提高。有關部門應結合城市群的生態效率發展特點與產業時空躍遷特征推進區域一體化建設，縮小城市之間的生態效率差異，實現區域協調發展。

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