区域一体化背景下城市群产业生态效率及其时空跃迁特征

李文 过文浩 张同建

摘 要：在区域一体化背景下，以江浙沪两省一市2009-2018年新材料产业面板数据为研究样本，基于DEA模型和空间自相关模型，分析该地区的城市群产业生态效率及其时空跃迁特征。研究结果表明，江苏省GDP总量与增速最快，新材料产业的集中程度较高且生态效率呈现快速上升趋势，生态效率以南部的苏州和无锡为中心向周围递减;浙江省生态效率缓慢上升，大致呈现由北向南递减的趋势;上海市则呈现下降趋势。江浙沪区域新材料产业整体呈现向苏南与浙北地区聚集的时空跃迁特征。以江浙沪城市群新材料产业生态效率变值为参考序列，从宏观环境、政策支持、产业发展3个方面选取9个驱动因素，进一步探悉不同驱动因素与生态效率的关联程度。其中行政支持、财政支持这两个驱动因素与新材料产业生态效率的灰色关联度呈现下降趋势，其余均呈现上升趋势。政府应结合城市群的生态效率发展特点与时空跃迁特征推进区域一体化建设，缩小城市之间的生态效率差异，实现区域协调发展。

关键词：区域一体化;产业生态效率;时空跃迁;江浙沪;DEA模型;空间自相关模型

中图分类号： F812 文献标识码： 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

上世纪中期，区域一体化发展的概念最早由荷兰经济学家丁伯提出，他认为一体化发展能够使各个经济体在区域范围内互相协调、配合，克服社会经济发展过程中的各种不利因素，促使区域经济结构达到一种最优化的发展状态。之后经济学家巴拉萨将丁伯的研究理论进行了深入补充，从静态和动态两个视角来全面解读区域一体化的具体状态与进程，并主张在一定区域范围内促进资本、人才、劳动力等生产要素的自由流动[1-2]。早期的区域一体化研究范围较大，多从国家之间的国际贸易展开，即如何实现国家之间的合作与共赢[3]。随着对区域一体化认知和研究的不断深入，对区域一体化范围的限定逐渐缩小，开始研究一个国家范围内不同区域发展的一体化问题，重点优先发展具有资源优势和产业优势的地区，以点带面的将一体化发展的优势复制和扩散到国内的其他地区[4-5]。区域经济一体化与城市群的建设与发展密不可分，城市群主要由在地理空间范围内临近的几个或多个城市构成[6-7]，这些城市的规模和经济实力不同，具体包括1-3个核心城市及核心城市周围的普通城市，城市通过密集的铁路、公路、水运和通信网络连接，进行形成一种四通八达的网格化城市生态系统和产业生态系统[8]。处于同一个经济圈的城市，往往具有相同的产业结构和资源优势，如果这些城市能够强化协作、互联互通，就可以实现区域范围内资源优化配置[9-10]，以达到共同发展的最终目的。

在区域经济一体化的时代要求下，环境业绩与经济业绩间联系的紧密性日益增加。因此，当前对于某一地区区域经济一体化的研究，离不开对这一地区城市群建设及产业生态效率的研究[11]。区域经济一体化能够促进地区经济的迅速发展，但同时也使生产、制造等经济活动所消耗的資源量加大，但由于自然资源有限，能源赋存量下降，环境污染加剧，因此发展与资源、环境之间的矛盾日益突出[12-13]。该领域的研究学者表示，区域经济一体化进程中城市群发展与生态环境必须要保持协调，而生态效率正是衡量城市群经济发展与生态环境协调发展的落脚点[14]。

生态效率是指生态资源满足人类需要的效率，它是产出与投入的比值[15]。其中，“产出”是指企业生产或经济体提供的产品和服务的价值;“投入”是指企业生产或经济体消耗的资源和能源及它们所造成的环境负荷[16]。“生态效率”一词，最早在20世纪70年代由加拿大科学委员会提出。在之后的几十年间，生态效率理论不断发展丰富，逐步形成了一套较为完整的生态效率研究体系[17]。

1992年，世界可持续发展工商业委员会（WBCSD）首次对“生态效率”这一概念进行了明确界定，认为生态效率是工业企业在持续满足人类生活需要的同时，努力将产品生产过程中对自然环境的影响与环境总体承载力保持一致，实现经济与生态的可持续发展[18]。这一概念一经提出，在学界就引起了大范围的讨论，不少专家学者对这一概念进行了深入探究。例如Kortelainen将生态效率定义为经济增加值与环境破坏的比值，认为生态效率是一个相对值而非绝对值，指出虽然生态效率的提高与经济可持续性发展并无必然关系，但可督促新技术的开发以及利用。J.Van Caneghem从环境维度选取六大指标构建了钢铁行业生态效率指标体系，并对其在实际中的可应用性进行了深入讨论。G.Oggion等学者利用数据包络分析法和定向距离函数方法，构建了生态效率测算模型，并利用该模型对各国水泥企业的生态效率进行了综合评估，结果显示，可以通过对窑炉进行创新性改造、增加对水泥行业的投资力度等大幅度提升水泥行业的生态效率。

虽然生态效率这一概念提出的时间较早，但由于我国对这一方面的研究受到多种因素的综合影响，起步较晚，其研究方向主要集中在如何将生态效率理念和我国的基本国情更好地结合，以实现我国经济发展方式的转型[19-20]。例如汤慧兰指出生态效率是一个技术与管理概念，以满足人类基本生产与生活活动为前提，降低资源消耗。张炳提出要以较少的资源与环境消耗创造高质量的产品。吴小庆对农业生态效率的概念进行了重新定义，指出农业生态效率是农产品的经济效益与农产品资源消耗及环境影响之和的比值。到目前为止，国内对于生态效率的研究已经取得了一定的进展，生态效率作为评估可持续发展水平的重要指标，表征了区域发展过程中社会经济和生态环境的协调水平，能够为生态文明建设提供重要科学依据，实现区域经济的共同发展和综合效益的最大化。

虽然在近几十年间，中国的经济增长率持续攀升，由于现存资源量的减少，在未来的经济发展过程中极可能会陷入困境[21-22]。虽然我国政府已经认识到了环境保护的重要性，并出台了相关的政策，但在发展过程中经济与环境之间的矛盾依旧十分突出。由于相关法律法规还不够完善，环保宣传工作不到位等诸多原因，导致中国还是难以找到一种使经济与环境均衡发展方案，对产业生态效率进行评估，从而调整经济发展计划，已经成为了经济与环境均衡发展方案设计的重要基础[23]。

本文在区域一体化背景下，以江浙沪地区2009-2018年十年间新材料产业（高性能纤维材料、磁性材料、氟硅新材料）发展面板数据为研究样本，基于DEA（数据包络评价）模型重点分析和研究了江浙沪城市群新材料产业的生态效率变化，并基于空间自相关统计分析方法研究了新材料产业聚集和时空跃进特征。

2城市群产业一体化趋势分析

我国地域面积广阔，由于历史基础与地理优势等原因，东部沿海在经济改革与对外开放的初期，逐步形成了长三角、珠三角、京津唐和辽中南等，以此为主体发展工业制造产业集群和城市集群化。经过四十年的发展，我国区域经济一体化发展进程和城市群建设取得了瞩目成就，目前已经形成了江浙沪城市群、京津冀城市群、珠三角城市群、辽中南城市群、中原城市群、关中城市群、成渝城市群等，区域经济一体化发展和城市群建设开始从东部沿海地区向中部、西部地区迈进，以城市群的发展建设为龙头，逐步实现东西部地区经济的协调发展。在我国区域经济一体化发展及城市群建设中，江浙沪地区一直处于领先位置，以上海、南京、杭州为核心城市，以苏州、无锡、常州、徐州、宁波、温州、台州等为骨干城市的区域经济一体化发展网络已经建成，两省一市的产业一体化优势十分明显，城市功能体系不断完善。目前，江浙沪地区是我国最重要的通信电子信息、新材料、互联网等高科技产业的制造基地，也是功能最完备的现代服务产业中心、贸易中心和对外服务窗口，包括钢铁、石化、电子信息、装备制造在内的制造业是江浙沪地区原有的优势产业之一，区域经济一体化进程加速了这些地区城市群经济联系的紧密程度，也促进了企业新技术的研发能力的提升。原有的经济中心，例如上海的一些传统优势制造业逐步向苏州、无锡、宁波等周边城市转移，以更好地保证上海金融中心的基本职能。近些年，江浙沪地区以新材料、新能源为代表的新兴产业发展迅速，其中纳米纤维和半导体等新材料，在特征工程、生物医药、集成电路制造等领域具有十分广阔的发展前景;江浙沪地区的新能源产业的发展与国家生态文明建设主题相契合，将成为地区产业布局的重点和未来地区经济发展的新支点。同时，区域经济一体化发展与城市集群效应，也促进了该地区现代服务、物流产业和旅游的跨越式发展，江浙沪城市群向资源节约型产业的转型，提升了经济效益的同时，降低了资源效果与环境消耗，因此该区域的生态效率会不断提升。

江浙沪两省一市位于我国的华东地区，面向西太平洋，具体包括江苏省、浙江者和上海市，两省一市相互毗邻，拥有接近3500公里的海岸线，地理位置极为优越。其中上海市我国最大城市、经济中心、金融中心，江苏省和浙江省均为我国的经济大省，经济总量位于全国前列，从行政规划和城市分布上来看，江苏省和浙江省的主要城市如下表所示：

江浙沪地区城市群主要包括以上海、南京、杭州为核心的长三角城市群、以徐州为中心的苏北城市群和以温州为中心的浙南城市群。

江浙沪地区作为我国经济最发达的地区之一，近年来区域经济一体化发展与城市群的建设同步展开。为验证该地區新材料产业加工与制造集中发展趋势，采集了2010-2019年江浙沪地区两省一市的GDP总量变化趋势及十年间该地区新材料产业的产值变化情况，具体如图1和表2所示（相关数据来源于《中国统计年鉴》和百度云数据库）：

统计数据显示，高性能纤维材料、磁性材料、氟硅材料等新材料产业对GDP的贡献率，江苏省最高，上海市最低，而两省一市中GDP总量与增速最快的也是江苏省。这表明新材料产业对于江苏省的GDP快速增加具有重要的推动作用，该产业的产品和服务价值得到大幅度提升。从新材料产业的CRn的集中程度来看，十年间江苏省新材料的产业集中程度较高，且主要集中于苏州、无锡、常州和南通等苏南城市。江苏南部地区城市群区域经济一体化发展与新材料产业的集中出现了趋同现象，基础设置、资本、人才、劳动力和技术的聚集效应带动这一地区产业的集中化发展和生态效率的提高。苏南地区毗邻上海，为了给上海主城区减负，实现城市功能的转型，原位于上海市新材料生产加工制造的高新技术企业，也逐步向苏南的昆山、常熟等县域经济较为活跃的地区转移，进一步促进了这一地区新材料产业的集中程度及产业生态效率的提高。

3城市群新材料产业生态效率评估

本文基于DEA（数据包络）评价模型，对江浙沪地区城市群产业生态效率进行综合评估，投入、产出指标的选取秉承全面性、重要性、简洁性和可获取性的基本原则，相关的统计数据源于《中国统计年鉴》、《江苏省统计年鉴》、《浙江省统计年鉴》、《上海市统计年鉴》、国家统计局相关网站、百度云数据库，样本数据的统计期间为2009年1月-2018年12月，本研究投入产出指标的设定，如表3所示：

DEA评价模型的一个基本假设条件是投入与产出的正比例关系，为验证模型的可靠性和真实性，本文将采集到的数据全部输入SPSS24.0统计分析软件，借助非参数级的肯德尔检验验证模型的可行性，统计检验结果如表4所示：

相关性统计分析结果及P值显示，相关系数值未出现负值，且置信度水平显著性都在1%以下，这表明可以应用DEA模型进行城市群产业生态效率的综合评价与研究，DEA评价模型的表达式如下：

其中， 为投入量， 为产出量，变量 为新材料产业投入产出的标准， 为要素投入的种类， 为产出的种类， 和 分别为投入与产出的松弛变量， 为模型的列向量。

江浙沪城市群新材料产业生态效率投入与产出变量的统计描述如表5所示。

从动态变化的角度分析2009年-2018年十年间，江浙沪地区城市群新材料产业生态效率的变化情况，如下图2所示：

如图2所示，江苏省新材料产业的生态效率呈现快速上升的趋势，浙江省新材料产业的生态效率呈现出缓慢上升的趋势，而上海市新材料产业的生态效率则呈现下降的趋势。两省一市新材料产业的生态效率变化与江浙沪地区区域一体化发展、产业集群化的发展趋势、环保宣传工作、可持续开发理念有关。苏南地区的苏州、无锡等市在新材料生产加工领域本来就具有优势，随着这一地区区域一体化趋势的加强，新材料产业的集中化发展趋势明显，不仅原有苏州、无锡的新材料产业产值得到迅速增长，常州、南通、镇江等周边地区的新材料生产加工产业也被调动，且新材料产业技术创新性强，能源消耗较少，因此带动了整个江苏省新材料产业生态效率的提高。浙江省的新材料产业的优势地区主要在杭州和宁波，在地理空间上，由于浙江省南部的温州、台州、金华等城市距离杭宁两市距离较远，并未发挥出城市集群效应和产业集群效应，且该地区的新材料产业刚刚起步，技术水平低，资源消耗量大，因此浙江省的新材料产业生态效率不及江苏省。而从上海市新材料产业的综合效率值变化分析，由于城市功能所限上海市的新材料产业开始逐步向苏州市昆山开发区和常熟开发区转移，厂区建设费用增多，且占用了部分耕地，造成环境负荷加剧，导致上海市新材料产业生态效率呈现出不断下降的趋势。对江苏省和浙江省下属的各地级市的新材料产业生态效率进行细化分析，结果如表6所示。

数据统计分析结果显示，江苏省各市新材料产业生态效率均较高，以南部的苏州和无锡为中心向周围递减，但苏北地区由于新材料产业的分布密集度较低，并没有发挥出城市群距离和产业聚集效应，造成经济效益下降，在加上为谋求发展，消耗了大量的生态资源，导致环境负荷超出预期，造成苏北地区的新材料产业生态效率较低。分析浙江省各市新材料产业生态效率可知，杭州和宁波的生态效率值最高，大致呈现由北向南递减的趋势。表明浙南地区新材料产业聚集效应并没有发挥出来，这与浙江省城市地理空间分布相关，南部的温州、台州、金华等市距离杭州、宁波的距离较远，难以形成城市群效应，且从温州、台州、金华等市的原有基础产业来看，主要以汽车、轻纺和五金制造等资源消耗型产业为主，导致生态效率下降。

产业生态效率评价，是在假定全部决策单元处于最优生产规模基础上做出的效率评估，然而在实际应用过程中，由于市场的不完全竞争，决策单元很难达到最优规模。从产业生态效率、纯技术效率和产业规模效率三者之间的关系来看，前者等于后两者的乘积，为了验证上文的生态效率评估结果的准确性，利用DEA评价模型从纯技术角度和产业规模角度，细化研究十年来江浙沪地区两省一市新材料产业的生态效率的纯技术效率和产业规模效率变化，统计分析结果如图3和图4所示：

分析数据统计结果可知，江苏省新材料产业纯技术效率和产业规模效率都要优于上海市和浙江省，尤为明显的是产业聚集效应和城市群效应带来的产业规模扩张，以技术创新产业代替资源消耗型产业，提升了经济效益的同时，降低了资源消耗总量，因此该地区具有较高的生态效率。

分析江苏省和浙江省各市2009-2018年纯技术效率和产业规模效率，结果如表7和表8所示：

从江浙沪地区各市新材料产业纯技术效率和产业规模效率情况来看，基本与上文的生态效率评估结果趋于一致，因此证明了本文生态效率评估结果的准确性。

在上述研究的基础上，进一步探析不同驱动因素与生态效率的关联程度，以江浙沪城市群新材料产业生态效率变值为参考序列，从宏观环境、政策支持、产业发展3个方面选取9个驱动因素，将其作为比较序列。驱动因素描述如表9所示。

分析上图可知，长江三角洲城市群产业生态效率的动态变化主要是由上述驱动因素相互作用引起的，并且不同时期呈现出不同的特征。其中，行政支持、财政支持与产业生态效率的灰色关联度呈现下降趋势，其余均呈现上升趋势。

4城市群产业时空跃迁特征分析

在区域经济一体化背景下的江浙沪地区新材料产业分布，出现了向城市群更为密集的苏南地区和杭宁地区聚集的情况，并且从DEA产业生态效率评估模型的评估结果可知，这种以城市群为基础的产业空间聚集会产生较高的生态效率。在分析生态效率的基础上，进一步分析江浙沪城市群产业时空跃迁特征，本文利用空间自相关统计方法分析地区产业分布的变化趋势，采用 （莫兰指数）衡量江浙沪城市群产业集聚的时空跃迁特征， 指数表示为：

其中 和 表示空间对象（新材料产业）在第 点和 点属性值， 为空间权重矩阵。 指数的取值范围区间为 ，如果 指数大于零，表明在产业聚集和分布在区域范围内呈现出空间正相关;如果 指数小于零，表明在产业聚集和分布在区域范围内呈现出空间负相关。江浙沪两省一市新材料产业的 指数估值分布情况，如表11所示：

分析图5可知，江苏省新材料产业莫兰指数值呈现不断增长的趋势，越来越接近于1，说明浙江省城市群产业聚集效应越来越强，浙江省莫兰指数值呈现先上升后下降再上升的变化趋势，该值始终大于0，表示该区域产业聚集和分布在区域范围内呈现出空间正相关，但聚集效应较江苏省相比较弱。与江浙两省相比，上海市的莫兰指数值较低，下降趋势较为明显。

笔者以2009-2018年十年间的江浙沪地区新材料产业的聚集情况、城市群发展情况及各市莫兰指数的数据为输入，利用 工具软件绘制三点分布图（图略），也显示出了十年间由于区域一体化而带来的新材料产业时空跃迁特征，其整体呈现向苏南与浙北地区聚集的趋势。这是由于这两个地区原本在新材料加工技术方面具有优势，加之城市地理优越，充分发挥出了城市圈产业一体化的优势，实现了地区间资源优化配置，降低了资源消耗，因此这江浙沪地区新材料产业向这两个地区聚集，表现出了较为明显的时空跃迁特征。

5结论

经济新常态背景下及十三五期间，促进区域一体化和区域经济的协调发展是我国经济发展的重要战略决策之一。区域一体化不仅带动了我国城市群、都市圈的建设，还有效避免了临近地区基础设施重复建设以及固定资产投资过于盲目的弊端。在区域一体化发展战略指导下，能够实现不同城市、不同地区优势产业的互补，更能够在区域范围内实现生产资源的优化配置和深度整合，降低资源消耗与缓解环境压力，提高产业的生态效率。江浙沪地区是我国经济最发达的地区之一，该地区城市群的发展模式及产业集中化的发展趋势，为其他地区城市群发展与产业结构的调整提供了可借鉴的样本，统计数据和实证分析结果表明，区域一体化和产业集群化能够促进一个地区产业生态效率的提高。

研究区域一体化背景下的城市群产业生态效率及其时空跃迁特征，能够为制定城市之间的经贸合作计划提供指导，推进新型城市化建设，加快新兴产业与城市化的融合发展，以提升该区域的产业创新水平，促进整个城市群生态效率的提高。有关部门应结合城市群的生态效率发展特点与产业时空跃迁特征推进区域一体化建设，缩小城市之间的生态效率差异，实现区域协调发展。

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