中国生物经济发展水平评价指标体系构建
——基于省级数据的实证研究

孟庆庄，刘 瑾，2

（1.中央民族大学经济学院，北京 100081；2.国务院发展研究中心信息网，北京 100010）

进入21 世纪，生物领域技术不断突破，催生出诸多新的产业模式，生物经济也成为继信息经济后的一种新经济形态。生物技术的大规模应用正有力推动着产业变革，许多在2016 年之前还未出现的生物技术已经被广泛应用于重工业生产过程［1］。同时，生物制造产品比传统石化产品平均节约能耗30%～50%，对环境的影响可以降低20%～60%，微生物及其组成成分被用于工业废弃物清理和生态系统修复，生物质能成为推动能源生产和消费革命的重要力量［2］。经济合作与发展组织（OECD）［3］强调要利用生物产品和生物技术提高生产力，更加高效和可持续地利用自然资源，并通过生物科学与其他产业的深度融合，为不同国家创造新的经济增长机会。生物经济已经成为推动世界经济发展的重要动力［4］。2022年5月，国家发展改革委印发了《“十四五”生物经济发展规划》，更加系统和科学地制定了中国生物经济的发展目标。我国是全球生物多样性最丰富的国家之一，《中国生物物种名录》（2022 版）共收录物种125 034 个［5］。随着中国人口老龄化加速，公众对优质生态环境、食品、医疗资源的需求愈加旺盛，形成广阔的生命健康消费市场，而生物经济能够促进区域经济结构优化和增长动能转换，对保障中国人民生命健康、构建绿色低碳循环经济体系和实现高质量发展具有重要意义［6］。在此背景下，中国需更好发挥生物经济的独特优势。

1 相关文献回顾

已有相关文献对中国生物经济发展情况的研究主要从两个视角出发。一方面，部分研究分析了中国生物经济发展现状及相关政策，并对未来发展提出具体建议。如，邱灵等［6］探讨了生物经济的定义，分析了中国发展生物经济的优势和短板，同时提出了面向2035的中国生物经济发展战略思路；高振等［7］和白京羽等［8］分别分析了中国生物制造业和生物产业的发展现状，并提出相应的政策建议。另一方面，部分研究对中国生物经济相关产业发展水平进行测度。一是对绿色经济、生态经济、生态农业等与生物经济有交叉领域的经济形态或产业发展水平进行测度，使用多准则分析方法、层次分析法、熵权法等方法来确定指标权重。二是对生物产业发展水平进行测度，如尹政清等［9］从生物医药、生物能源、生物农业和生物工业4 个细分产业角度构建了中国生物产业竞争力评价指标体系，但多选取地区生产总值、就业数量、森林覆盖率等与生物经济内涵不够贴近的指标，且未给出省级的评价结果；同时，部分研究虽构建了生物医药、生物能源、生物农业、生物技术等生物产业评价指标体系，但缺乏实证研究。

中国各省份经济发展水平和资源禀赋存在较大差异，如何根据各地区实际情况进一步推动生物经济发展成为重要挑战，而了解各省份生物经济发展现状是因地制宜的关键。但已有相关研究对生物经济的定义及内涵并不明确，且鲜有研究对中国生物经济发展水平进行实证分析。基于此，本研究对中国的区域生物经济发展水平进行测度分析。

2 生物经济定义和领域

2.1 生物经济定义和内涵

不同国家和国际组织均以生物技术等相关科学技术的应用与创新为基础对生物经济进行定义。其中，OECD［3］将生物经济定义为利用生物技术和生物产品来为国家和居民获得新增长机会和福利的经济模式，并认为发展生物经济能够提高国家生产力水平和居民健康水平，同时提出生物能源还能够替代化石能源、促进经济可持续发展。欧盟委员会［1］于2018 年发布《生物经济目标远景》，将生物经济定义为利用生物资源、生物技术和生物产品替代有限的自然资源、改造传统工业流程、推动工业产业变革的经济形态。欧盟［1］认为生物经济未来将极大促进欧洲的技术创新和经济增长，对欧洲经济、社会和环境产生显著影响，并且从长期来看，生物经济也将有助于减缓气候变化、促进全球循环经济发展。2012 年，美国联邦政府［10］将生物经济定义为以生物科学研究和创新的实际应用为基础，能够创造经济价值和公共利益的经济形态。可以看出，美国政府更加注重生物技术的创新和研发。同时，美国政府也强调要重视信息、资源和技术的融合，并认为社会对食物和能源的需求逐渐增加，加之生物领域的新知识和新发现不断涌现，生物经济的未来发展潜力巨大。2020 年，德国联邦政府［11］发布《国家生物经济战略》，将生物经济定义为通过生物资源的生产、开发和利用，在未来经济发展框架中为所有经济部门提供产品和服务的经济类型。德国的生物经济战略强调生物资源的充分利用，并且更加关注经济的可持续发展。2017 年，中国国家发展改革委［2］印发《“十三五”生物产业发展规划》，将生物产业作为中国战略性新兴产业的主攻方向。2022 年，中国首部生物经济专项规划《“十四五”生物经济发展规划》出台，将生物经济概括为：以生命科学和生物技术的发展进步为动力、保护开发利用生物资源为基础，以广泛深度融合各产业为特征，高度依赖技术驱动和创新驱动的新经济形态［12］。

总体来看，各国对生物经济的定义在本质上相近：第一，生物经济起源于生命科学和生物技术的发展，其发展依赖于相关技术的突破与创新；第二，生物经济与“节能环保”“循环经济”“低碳发展”“可持续发展”等概念密切相关；第三，生物资源和生物技术的应用等对产业转型发展具有重要意义，各产业深度融合发展是生物经济的主要特征之一。

2.2 生物经济领域

各国与有关国际组织对生物经济领域和产业的分类较为相似，所涉及的重点领域均包括农业、医药、健康、环境和能源，但在具体细节上则因国情或生物经济发展目标有所差别。OECD［3］在《生物经济2030：制定政策议程》中强调了生物经济应与遗传学、基因学等学科的新技术融合创新。2020 年，OECD［13］扩展了生物经济的范围，将生物技术与化学、造纸、废弃物管理等领域融合发展所形成的新生产方式囊括其中；同时，生物经济的各个环节都在向数字化方向发展，包括原材料的提取和采购、中间产品的物流和销售以及最终产品的再利用、维修和回收，生物经济与数字经济的融合将成为未来的发展趋势。欧盟对生物经济领域的界定与OECD基本相同。欧洲经济严重依赖化石能源，易受安全问题、化石能源供应以及市场波动等因素影响，为减少对不可再生和不可持续资源的依赖，提升生物多样性和资源利用效率，减缓气候变化和生态环境恶化等方面的压力，欧盟的生物经济发展战略更加注重发展循环经济，重点关注海洋资源、水资源、林业资源和粮食安全等领域［14］。美国的《生物经济发展蓝图》中将生物经济领域归纳为健康、能源、农业和环境4 个主要领域［10］。2020 年，美国《护航生物经济》报告强调生物经济发展要依赖相关科学和技术的突破，包括生命科学、工程学、信息技术和生物技术等领域的技术进步、融合与创新［15］。德国生物经济领域界定与欧盟具有一致性，但德国的生物经济发展战略更加关注能够推动经济可持续发展的一些交叉领域，如减轻土地压力、保障生物原料可持续生产和供应、开发农村地区生物资源、挖掘生物经济的数字化潜力等等，从而实现保障粮食安全、应对气候变化和保护环境等目标［11］。中国的《“十四五”生物经济发展规划》将医疗健康、食品消费、绿色低碳、生物安全作为生物经济四大重点发展领域，强调要加强生物材料和生物技术在医药产业中的应用，逐步推动生物饲料、生物农药替代化学产品在现代农业中的使用，同时加大生物技术的研发力度，并围绕生物基材料和生物质能构建生物质循环利用体系［12］。

3 生物经济发展水平评价指标体系构建

3.1 基本原则

第一，综合性原则。生物产业不仅包括以往研究重点关注的医疗健康产业，还包括生物农业产业、生物能源产业等，同时生物经济的发展还需要政府支持，这些都要体现在指标体系中。第二，科学性原则。评价指标体系的内容应具有科学性，要尽量选择准确、客观的指标来评价生物经济。第三，特殊性原则。生物经济发展具有特殊性，如高度依赖技术创新和政府支持等，必须结合生物产业的发展特点来选取指标。第四，可比性原则。为对各地区的生物经济发展水平进行对比，帮助相对落后地区发现短板、因地制宜发展生物经济，因此，重点考虑指标在各地区的可比性和通用性。第五，可操作性原则。构建指标体系的目的是了解现状、指导实践，因此，要从可操作的角度考虑，选择能够通过精确计算进行测量的指标。

3.2 数据来源与指标体系构建

3.2.1 数据来源

本研究以中国31 个省份为考察对象（未含港澳台地区），数据源可以分为两大类。第一类是传统数据源，主要为年鉴和数据库，包括《中国高技术产业统计年鉴》《中国工业统计年鉴》《中国科技统计年鉴》《中国农村统计年鉴》《中国统计年鉴》《中国卫生健康统计年鉴》以及万德数据库。第二类是非传统数据源，包括从农业农村部网站获取的“政策称号”评选结果和各个地方政府搭建的公共数据开放平台，以拓展指标体系维度，更加准确地刻画各地区的生物经济发展面貌。“政策称号”主要是指国家级区域性良种繁育基地，农业农村部于2017、2019 和2022 年分别公布了3 批基地名单。

3.2.2 指标体系构建

在生物经济的发展过程中，生物产业至关重要。根据国家《“十四五”生物经济发展规划》，我国的生物经济支柱产业主要包括医疗健康产业、生物农业产业、生物能源与生物环保产业、生物信息产业。首先，中国医疗健康产业在生物产业中的占比最高，仅生物医药产业经济这一项便占整个生物经济的60%～70%［16］，因此，本研究重点考察医疗健康产业发展情况，包括医药制造业基本情况等。第二，本研究主要对中国各地区2020 年的生物经济发展水平进行测度，因此选择各地区2017 年、2019 年国家级良种繁育基地数量来衡量区域生物农业产业发展水平。第三，沼气属于生物质能，沼气工程建设对于生物能源与生物环保产业发展具有重要意义，因此选取户用沼气池数量和沼气工程数量来测度生物能源与生物环保产业的发展水平。第四，生物信息产业发展依赖信息技术与生物技术的进步，其中数据共享和开放十分重要，因此选择省级政府公共数据开放平台数量以及平台上的医疗健康相关数据集数量两个指标来衡量生物信息产业的发展水平。此外，生物产业的发展主要依赖技术创新、人才培养和政府支持，因此以高校科研情况来刻画各地区的创新能力。生物产业尤其是生物医药产业的投入较高、回报周期较长，对政府支持的依赖更强［6］，因此加入对地方政府公共财政支出的考量。最终，从生物产业发展水平以及人才、创新、政府支持等生物领域的政策环境，构建包含3 个一级指标、6 个二级指标、17 个三级指标和60 个四级指标的中国区域生物经济发展水平评价指标体系，如表1 所示。

表1 中国生物经济发展水平评价指标体系

4 实证分析

4.1 数据标准化处理

使用标准正态累积分布函数对数据进行标准化处理。具体3 个步骤如下：

（1）构建决策矩阵。设被评价的对象集为M=(M1,M2,,Mm)，指标集为P=(P1,P2,,Pn)，评价对象Mi对指标Pj的值记为xij，则决策矩阵X 为：

（3）为便于观察，将结果均乘以100，使zij分布在（0，100）之间。

4.2 使用熵权法确定指标权重

参考陈文俊等［17］的研究，使用熵权法来确定评价指标体系中的底层指标权重，结果如表2 所示。可以看出，权重最高的5 个四级指标分别为医药制造业企业数、医药制造业企业平均用工人数、省级政府公共数据平台数量、农林水支出占地方一般公共预算支出比例和高等学校数量，说明在这5 个指标上省份差异较大；医疗仪器设备及仪器仪表制造业技术改造经费支出这一指标的权重最低，说明在这个指标上省份差异最小。此外，各省份通过对比四级指标值了解本地生物经济发展现状，找到发展的优劣势，从而有针对性地制定生物经济发展政策。例如，在制药、生物科技与生命科学上市企业数量指标上，得分最高的是浙江（99.91 分）、最低的是宁夏（15.19 分），因此，宁夏可以对照借鉴浙江推动相关企业上市的支持政策和先进经验，结合本地实际出台上市企业培育方案。

表2 中国生物经济发展水平评价指标权重

表2（续）

4.3 测算结果分析

4.3.1 31 个省份测算结果

从31 个省份的生物经济发展水平测算结果可以看出（见表3），江苏的生物经济总指数排名第一、西藏排在末位，总指数值超过80 分的仅有江苏、广东和浙江三地，超过60 分的也只有7 个省市；31 个省份的平均总指数值仅为46.29 分，其中有18 个省份的总指数值低于均值，排在前5 位的均为东部省份、排在后6 位的均为西部省份1）。总体来看，只有少数省份的生物经济发展情况较好，生物经济发展水平的地区差异较大。具体从分指标来看：

表3 2020 年中国31 个省份生物经济发展水平评价结果

（1）各省份生物产业各指标得分排名与生物经济总指数得分排名情况较为接近。其中，江苏的生物产业指标值高达92.44 分，与广东、浙江和山东排名前四，且得分均超过80 分；四川虽排名第五，但得分与前4 位相差甚远。

（2）在创新能力方面，江苏、广东和北京的得分均超过90 分，远高于排在第4 位的上海；前10名中，有6个东部省份、2个中部省份和2个西部省份，除四川和陕西分别位列第七和第九外，其他西部省份的排名靠后，西藏排在最后一位；而东北的辽宁、黑龙江和吉林分别排在第11、13 和17 位，在创新方面具有一定的基础。

（3）政府支持方面。安徽、贵州、海南对生物经济发展的支持力度较大，西部一些省份的政府支持得分排名靠前，而江苏、上海等生物经济总指数得分较高的地区在这一方面的得分却排名靠后，说明部分经济落后地区政府对生物经济的投入力度较大，因而具备一定的发展潜力。

表2（续）

生物产业是生物经济发展的重心，各省份生物产业的4 个支柱产业的得分及排名如表4 所示。医疗健康产业方面，江苏、广东、浙江的得分均超过90 分，排名第五的四川仅为60.08 分，第4、第5 名之间出现断裂，排在末尾6 位的均为西部省份。生物农业产业方面，山东、黑龙江、河北排名前三，得分超过80 分的有7 个省份。生物能源与生物环保产业方面，四川和湖北超过90 分，仅有6 个省份超过60 分。生物信息产业方面，上海、北京、天津均超过80 分，西部的四川、贵州和宁夏分别排在第8、9、10 位，表现较好。

表4 2020 年中国31 个省份生物产业发展水平评价结果

4.3.2 聚类分析

使用K-means 聚类方法进一步分析中国各地区生物经济发展特征。如图1 所示，可以看出可以分为5 个梯队：第一梯队仅有江苏和广东两地。两地总指数得分接近，且均超过87 分，其生物产业和创新能力以及医疗健康产业指标均排在前两名，是中国生物经济发展的“领头羊”。两地均位于东部地区，经济基础好，2020 年生产总值共计21.40 万亿元，占31 个省份生产总值的比重为21.19%2）。第二梯队为浙江和山东，其生物产业、创新能力得分均排名前列，医疗健康产业分别排第三和第四，生物信息产业分别排第四和第五。值得注意的是，山东的生物农业产业得分排名第一。可见，两地的生物经济发展势头较好，具有较大的发展潜力。两地均为东部省份，是中国的经济大省，2020 年地区生产总值合计13.75 万亿元，占31 个省份生产总值的比重为13.61%3）。第三梯队包括2 个东部省份、1 个西部省份和5 个中部省份。其中，北京比第二梯队的山东的总指数得分低14.49 分，表明第三梯队得分断呈现崖式下跌，但北京和上海的经济体量相比广东、江苏等省份较小，因此实际上北京和上海的生物经济发展水平已经较高。西部的四川排在第7 位，主要是因为四川的生物产业发展较好，尤其是医疗健康产业、生物能源产业和生物信息产业，同时四川拥有高校较多，科研基础较好，生物技术创新能力较强。第四梯队包括5 个西部省份、3 个东北省份，虽然这些省份生物经济发展水平较低，但具有发展潜力和优势。例如，陕西高校众多，创新能力得分排名第九；贵州的政府支持得分排名第二；黑龙江和云南的生物农业得分分别排名第二和第五；天津和福建的生物信息产业得分分别排名第三和第六。这些地区未来可以充分发挥优势，对照其他先进地区逐渐补齐短板，进一步促进本地区的生物经济发展。第五梯队除山西和海南外都属于西部地区，可见西部地区生物经济总体发展水平较低。综上，从单个地区角度看，江苏、广东、浙江、山东的生物经济发展水平最高，具有十分明显的优势；从分区域角度来看，中国生物经济发展水平按照从高到低顺序排列，分别为东部、中部、东北和西部。

图1 2020 年中国31 个省份生物经济总指数值聚类分析结果

4.3.3 总指数变异系数计算

进一步对31 个省 份生物经济总指数及其一级指标进行变异系数分析，考察各指标的变异程度。采用数列的标准差除以总指数均值得到变异系数，根据统计学中的判断标准，若变异系数大于0.15，则说明不同主体之间存在较大差异［18］。如表5 所示，31 个省份的总指数以及3 个一级指标的变异系数均显著超过0.15，说明省际生物经济发展水平、生物产业发展水平、创新能力和政府支持力度都存在较大差距。其中，创新能力和生物产业的变异系数最高，说明这两项是导致省际生物经济发展水平差异较大的主要原因。如表6 所示，生物产业4 个二级指标的变异系数都很高，特别是生物农业产业。

表5 2020 年中国生物经济总指数的变异系数

表6 2020 年中国生物产业二级指标的变异系数

4.3.4 四级指标可视化展示

将中国生物经济发展水平评价指标体系拓展为标签体系，并使用词云图进行可视化展示。具体而言，首先需要从底层指标中提取事实标签。事实标签必须能够简练、准确反映底层指标的核心内涵，因此，如医疗仪器设备及仪器仪表制造业R&D 经费内部支出企业数指标的事实标签可以简化为“医疗仪器设备R&D 经费内部支出企业数”。图2（a）和图2（b）分别为江苏和云南的生物经济词云图，图中事实标签文字的字体越大，说明该事实标签对应内涵方面的发展水平越高，对地区生物经济发展的贡献越大。可以看出，“医药制造业R&D 经费内部支出”“医药制造业专利申请数”“医药制造业研发机构经费”是江苏最为明显的标签，而国家级区域性良种繁育基地、沼气工程、制药上市企业市值、农林水支出占比、卫生健康支出占比等对于云南生物经济的发展最为重要。未来，各地政府可以根据实际情况对该生物经济评价指标体系进行调整，进一步拓展指标和标签数量，应用大数据技术、可视化技术等对指标和标签进行筛选和展示。

图2 2020 年区域生物经济词云图

5 结论和政策建议

5.1 研究结论

本研究通过分析国内外生物经济领域的重要政策和报告，给出了生物经济的定义、内涵和领域，然后遵循综合性原则、科学性原则、特殊性原则、可比性原则以及可操作性原则，结合生物经济发展特征构建了包含生物产业、创新能力、政府支持3个一级指标及其下6 个二级指标、17 个三级指标和60 个四级指标在内的中国生物经济发展水平评价指标体系，并结合有关传统数据和非传统数据进行实证分析，对2020 年中国31 个省份生物经济发展水平进行测度。实证结果表明，中国生物经济总体发展水平较低且省际差距较大，整体上可以分为5 个梯队，其中只有江苏、广东、浙江和山东等少数省份的生物经济发展情况较好，其他省份与这四地差距明显；从区域角度来看，生物经济发展水平按照从高到低顺序排列分别为东部、中部、东北和西部。

5.2 政策建议

根据以上分析结果，提出以下有关政策建议：

第一梯队的江苏和广东应继续发挥医疗健康产业发展水平高和创新能力强的优势，进一步加大在生物经济领域的政府财政支出，引导资金流向相关产业；同时，继续加强政府公共服务平台建设，促进相关数据开放和共享，充分发挥技术和数据要素的作用，促进信息技术与生物产业融合发展。此外，两地也应继续发挥经济大省优势，积极鼓励生物经济相关企业上市，充分发挥资本市场对生物经济发展的促进作用。

第二梯队的浙江和山东中，山东作为农业大省，应继续发展生物农业产业、促进农业产业现代化；两地未来需进一步加大相关财政投入，才能继续保持在生物产业方面的优势。此外，浙江和山东都属于沿海地区，因此应充分发挥区位地理优势，积极发展海洋生物医药产业，打造特色产业集群。

第三梯队中的北京和上海一是可以继续发挥企业总部优势。北京和上海的基础设施优势、区位优势、经济优势明显，是众多生物医药企业和生物经济相关跨国公司总部基地，未来两地应对生物经济企业总部落地等提供优惠政策，吸引更多生物产业相关企业落地，形成产业集聚。二是继续发挥人才资源优势和研发优势。北京和上海高等院校集聚，“双一流”建设高校的数量最多，培养了大量生物领域人才，在技术创新方面也极具优势。第三梯队的其他5 个中部省份应打破行政边界的限制，推进产业集群的横向一体化；同时，湖北、湖南的高校较多，具有一定的研发和创新优势，政府应采取措施促进政府、企业高校及科研机构合作，形成政产学研联动发展的局面。

第四梯队中的陕西西安和重庆、四川形成了西三角经济区，该经济区是西部经济最为发达的区域，也是西部地区发展生物经济的核心，三地应进一步深化生物人才、产业方面的合作机制，促进生物经济产业协同发展；同时，西部地区未来要加强生物技术的研发，将具有丰富生物资源和能源资源的优势转化为产业优势和经济优势。此外，东北三省未来也应继续加大力度发展生物医药、健康保健等产业。

第五梯队的大部分省份随着区域经济的发展，其生物经济发展潜力将逐渐释放。一方面，这些省份可以积极参与到西三角经济区的生物产业发展中；另一方面，要注重培育当地特色生物产业，如西藏的藏药、内蒙古的蒙药都具有较高的知名度，具备发展生物医药产业的一定基础。

注释：

1）根据国家统计局2011 年发布的《东西中部和东北地区划分方法》，将31 个省份划分为东部、中部、西部和东北四大地区。东部包括北京市、天津市、河北省、上海市、江苏省、浙江省、福建省、山东省、广东省和海南省；中部包括山西省、安徽省、江西省、河南省、湖北省和湖南省；西部包括内蒙古自治区、广西壮族自治区、重庆市、四川省、贵州省、云南省、西藏自治区、陕西省、甘肃省、青海省、宁夏回族自治区、新疆维吾尔自治区；东北包括辽宁省、吉林省、黑龙江省。

2）笔者根据国家统计局公布的相关原始数据计算而得。

3）笔者根据国家统计局公布的相关原始数据计算而得。