黄河流域产业生态化评价及优化路径研究

沈洁 张永恒 周冰

摘 要：产业生态化是实现黄河流域高质量发展的重要方向。为探索黄河流域产业生态化的持续优化路径，构建了基于目标层、准则层和指标层的产业生态化评价指标体系，利用熵权法对2009—2018年黄河流域9个省（区）进行了测评。结果表明：黄河流域产业生态化水平呈上升趋势，但呈现“N”形变化轨迹;黄河流域产业生态化水平的空间差异较大，在具体的产业生态化子系统上，不同省（区）有自身的特点。据此应采取的优化路径为：黄河上游地区应结合具体生态资源，以保护性开发为主;黄河中游地区以特色产业与环境保护的协调为主;黄河下游地区要注重产业发展和区位优势的结合。优化路径需要统筹考虑理念、制度和具体举措3个方面。

关键词：产业生态化;熵权法; 优化路径;黄河流域

中图分类号：F127;TV882.1 文献标志码：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2020.10.002

Study on the Evaluation and Optimization of Industrial Ecology in the Yellow River Basin

SHEN Jie1 ， ZHANG Yongheng2 ， ZHOU Bing3

（1. School of Economics and Management， Jiaozuo University， Jiaozuo 454000， China;

2.Taihang Development Research Institute， Henan Polytechnic University， Jiaozuo 454000， China;

3.School of Information Engineering， Jiaozuo University， Jiaozuo 454000， China）

Abstract：Industrial ecology is an important direction to realize the high quality development of the Yellow River Basin. After constructing the evaluation system of industrial ecology based on target layer， criterion layer and index layer， this paper evaluated nine provinces in the Yellow River Basin from 2009 to 2018. The result shows that the level of industrial ecology in the Yellow River Basin keeps rising ，but it presents N-Type change track. The spatial difference of industrial ecological level in the Yellow River Basin is larger and different provinces have their own characteristics in the specific industrial ecological subsystem. The optimization path should be taken as follows. The upper reaches should focus on the protective development based on the specific ecological resources. The middle reaches should focus on the coordination of characteristic industries and environmental protection. The lower reaches should pay attention to the combination of industrial development and regional advantages. We need to coordinate the concept， system and specific measures to optimize the path.

Key words： industrial ecology; entropy weight method; optimization path; Yellow River Basin

近年来，我国经济进入了高质量发展阶段。生态保护成为我国提升发展质量、实现新旧动能转化的重要方向，習近平总书记提出的“两山”理论更是对此作出了精准概括。黄河流域作为我国重要的生态功能区，也是生态脆弱区，生态保护的重要性更加突出。同时，黄河流域也是我国重要的粮食主产区和资源能源富集区，在全国经济社会发展格局中具有重要地位。如何实现黄河流域经济与生态保护的共同发展、协同发展，是我国实现高质量发展的重要课题。因此，黄河流域的生态保护和高质量发展才被提升到同京津冀协同发展、长江经济带发展、粤港澳大湾区建设同等重要的地位，成为重大国家战略。该战略的落实必须依靠产业生态化的持续优化，但黄河流域的产业生态化现状究竟如何？空间分异状况如何？应当如何结合地区差异选取精准的优化路径？这些是黄河流域生态保护和高质量发展必须面对和解决的问题。

1 研究现状述评

国内外关于产业生态化的研究始于20世纪60年代的“宇宙飞船理论”，20世纪70年代开始专注工业生态园建设，20世纪90年代掀起了研究热潮，已有研究成果主要涉及理论、方法和影响因素等方面。①产业生态化概念的诠释。可以划分为狭义和广义两类，狭义的产业生态化是指构建模仿自然生态循环的产业系统[1];广义的则是从理念和原则层面，认为产业生态化应寻求建立社会经济与自然环境以及物质能量循环流动的产业体系[2-3]。无论哪种诠释，其目的都是追求更高的资源利用率和污染的低排放，进而实现产业与生态之间的共生协调。②产业生态化的研究方法。Allenby[4]建立了产业生态化动态演化的理论模型，但其解释力较弱;Korhonen等[5]

建立了区域内单个企业向产业生态园演化的动态现实模型，其应用较为广泛。国内研究主要侧重于使用不同方法对区域的产业生态化绩效进行评价，如DEA模型法、物质流分析法、生命周期评价法、产业生态化综合评价指数法、生态效率测度指数法、耦合协调模型法、脉冲响应分析法以及IOOE模型法等[6-7]。③产业生态化影响因素与驱动机制。产业生态化是个多维度概念，因此产业生态化水平的区域差异是由多因素共同作用的结果。已有研究大都利用定性分析和传统回归模型或者空间计量模型，结合园区、市域、省域以及全国尺度的数据，从资源禀赋、分工水平、环保生产率、产业结构、路径依赖、科学技术以及城市发展战略等方面，检验产业生态化水平的影响因素，并提出相应驱动机制[8-9]。人 民 黄 河 2020年第10期

黄河流域作为我国重要的生态保护区域，引起了很多学者的关注。一些学者基于不同视角或方法分析了黄河流域的产业生态化水平。姜仁贵等[10]以黄河流域灌区生态环境为研究对象，构建了黄河流域灌区的生态环境演变仿真系统;金凤君[11]

研究了黄河流域生态保护与区域高质量发展之间的关系;姜长云等[12]认为黄河流域与全国发展不平衡、自身发展不充分的原因是黄河流域的产业转型升级问题和滞后的绿色发展状况;金凤君等[13]在辨析黄河流域生态保护与高质量发展主要限制因素的基础上，总结了地区产业发展与生态环境保护的主要矛盾及需要把握的关系。

在改革开放后，黄河流域经济发展较落后，经济学领域对该区域的关注较少，尤其是现状评估类的实证研究。目前，越来越多的学者开始对黄河流域经济发展予以关注，如李文星等[14]和马海涛等[15]分别从省域和市域角度，基于五大发展理念构造指标体系，评价了黄河流域的高质量发展水平。笔者则以生态保护为重心，通过构建侧重经济和生态两个维度的产业生态化指标体系，利用熵权法对沿黄9个省（区）的产业生态化水平进行评价，并在此基础上提出黄河流域产业生态化的优化路径，以期为黄河流域各省（区）产业生态化的持续优化提供参考。

2 黄河流域产业生态化指标体系的构建及评估方法

2.1 产业生态化指标体系的构建

基于产业生态化和绿色发展的内涵，参考陆根尧等[6]对生态质量发展和产业生态化研究的评价指标体系，以综合性、相关性、层次性和可行性等基本原则为依据，构建了黄河流域产业生态化水平的评价指标体系。

黄河流域产业生态化指标体系分為目标层、准则层和指标层3层。目标层为产业生态化水平;准则层的构建考虑了经济发展、生态保护、资源消耗、污染排放和资源循环利用5个维度;指标层则秉持全面客观的原则选取了有代表性的15项指标，具体见表1。

（1）经济发展水平。经济发展水平越高，人们对生态保护的重视程度才会更高，因此经济发展水平必然是决定产业生态化水平的一个重要维度。为了更好地体现一个地区的经济发达程度，选取了人均GDP和城镇居民人均可支配收入，另外，由于研发情况决定着一个地区未来的经济发展潜力，故还选取研发经费支出占GDP的比重。

（2）生态保护水平。生态保护水平越高的地区，人民对美好生活的需求越高，产业生态化的空间才会越大，故选取人均公园绿地面积与建成区绿化覆盖率衡量;同时考虑到随着经济发展水平的提升，人民对于生活质量的要求也将逐步提升，将愿意花费更多资金对生态环境进行治理，故选择环境污染治理投资额占GDP的比重从另一个侧面体现地区对生态保护的关注程度。

（3）资源消耗水平。发展需要资源的投入，资源的利用效率体现一个地区的技术进步水平，同时也代表发展质量。由于资源消耗的绝对量难以体现地区经济规模体量带来的差异，因此这里选用资源消耗的相对水平衡量。对于现代产业的发展，消耗的生产资源主要是煤炭、电力和水，故选取单位GDP能耗、单位GDP电耗和单位GDP水耗3个指标进行衡量。

（4）污染排放水平。资源消耗是从资源投入层面对产业生态化水平的衡量，经济发展的污染排放水平可以从另一个维度衡量地区产业发展对环境的污染情况。为避免经济体量差异的影响，将各地污染排放水平与地区生产总值相除。主要从废气、废水和固体废弃物层面考虑，选取的指标分别为单位GDP工业废水排放量、单位GDP二氧化硫排放量与单位GDP工业固体废物产生量。

（5）资源循环利用水平。为响应可持续发展理念，资源的循环利用水平非常重要，是地区产业生态化水平的重要衡量指标。在充分考虑工业发展与生活需求后，选取工业固体废物综合利用率、生活垃圾无害化处理率和工业固体废物综合利用量3个指标来测度。

2.2 数据的来源与处理

为了对黄河流域9个省（区）的产业生态化水平进行科学合理评价，考虑数据的可得性及科学性，选取2009—2018年的数据进行产业生态化水平评估，所有数据均来自国家统计局网站或相关年份的《中国统计年鉴》。

在处理数据时，个别省（区）的部分数据因统计口径变更等有所缺失，为保证数据的完整性，采用移动平均法予以插补。具体原则和方法是：为了符合时间序列的发展规律，保持指标发展的变化趋势一致，结合数据缺失的特点，采用不同的插值方法。如指标缺少中间1 a的数据，则采用前后2 a的均值予以补齐;个别指标缺少了最近2 a的数据，则先计算前8 a的平均变化率，再用平均变化率进行预测。

2.3 黄河流域产业生态化的评估方法

测度产业生态化的方法主要有多指标综合评价分析法、层次分析法、熵权法、灰关联分析法、改进的TOPSIS分析法和主成分分析法等。本文主要采用熵权法来测度黄河流域9个省（区）的产业生态化水平。熵权法是在经济学研究中使用较多的方法之一，其基本原理就是利用信息熵来判断一个指标在综合评价中所起的作用，即其所占的权重。熵权法是一种客观赋权法，它可以通过计算熵值来判断某个指标的离散程度。正如在信息论中，经常用熵作为对不确定性的测度量。熵越大，说明不确定性越大，该指标所包含的信息量也就越大;熵越小，说明不确定性越小，该指标所包含的信息量也就越小。同样，熵值代表的离散程度也是一种度量，离散程度越高，表明该指标在综合评价中所起的作用也就越大，其权重应越大。

利用熵权法评价黄河流域产业生态化水平的主要步骤：在收集整理各省（区）评价指标的基础上，先找出其最大值、最小值和极差;在了解各个指标的含义后，区分出正向指标和负向指标，再分别用不同的计算公式进行标准化处理;标准化处理之后，对数据运用熵权法计算相应权重。标准化处理可以避免数据间的单位不一致情况，熵权法的客观性则避免了由主观因素带来的评价偏差。具体计算步骤如下：

第一步，区分正向指标与负向指标，如果该指标与产业生态化水平呈正比关系即为正向指标，反之为负向指标，相应的计算公式为

Yij=Xij-min Xijmax Xij-minXij （Xij是正向指标）max Xij-Xijmax Xij-min Xij （Xij是负向指标）（1）

式中：i为城市编号;j为测度指标编号;Xij和Yij分别为初始的和经过标准化处理后的相应指标值;max Xij和min Xij分别为Xij的最大值和最小值。

第二步，在得到标准化的指标值后，参照下式计算相应的信息熵Ej：

Ej=-ln1n∑ni=1（Yij∑ni=1YijlnYij∑ni=1Yij）（2）

第三步，由计算得到的信息熵，按照下式计算各指标的权重Wj：

Wj=1-Ej∑mj=1（1-Ej）（3）

第四步，各个指标数据的标准化值与权重相乘，再按省（区）将分项指标相加，即得到当年该省区的产业生态化指数。

3 黄河流域产业生态化水平的评价结果及分析

3.1 产业生态化水平的综合评价结果

3.1.1 产业生态化水平的时间演进

图1是基于时间层面对黄河流域9个省（区）产业生态化水平取均值后得到的变化趋势图。从波动区间看，产业生态化指数在（1.493，1.515）区间波动，波幅并不是很大;从波动趋势看，整体上呈现上升趋势，表明绿色发展理念已经体现在黄河流域近10 a的经济发展中。但是，还可以发现，这一上升趋势经历了“N”形变化轨迹，即在2011年之后，黄河流域产业生态化水平有所下降，尽管从绝对值上看，下降幅度并不是很大。通过评价结果中各子系统的测算情况可以发现，主要是由生态保护水平和资源消耗水平的变化引起的。一方面，可能是大规模开发建设使得行政区划层面的建成区面积的增速快于绿化面积的增速，从而导致生态保护水平的相应指标呈现下降趋势;另一方面，全球金融危机为我国经济带来的负面影响降低了地方政府对企业能源使用效率的要求。但是，高質量发展、生态保护理念逐步纳入政府工作的重点内容，人们的绿色发展意识不断增强，因此2016年以后，黄河流域的产业生态化水平开始稳定上升。可以说，黄河流域的产业生态化水平与经济发展的阶段和政策制度密切相关。

3.1.2 产业生态化水平的区域比较

2009—2018年黄河流域各省（区）的产业生态化水平见图2。由图2可以看出，9个省（区）之间存在较大的差异。9个省（区）的产业生态化指数平均值是1.506，据此可以将黄河流域产业生态化水平划分为3个梯队：第一梯队仅有山东省，产业生态化水平指数高达1.900，不仅高于平均水平，且远超其他省（区），处于龙头地位;第二梯队包括内蒙古、陕西和河南3个省（区），产业生态化水平高于平均值，处于中等水平;第三梯队则包括山西、四川、宁夏、甘肃和青海5个省（区），产业生态化水平低于平均值，需要注意的是第三梯队中的宁夏、甘肃和青海3个省（区）距离平均水平较远。

3.2 产业生态化

（1）经济发展水平。经济发展水平指数得分最高的是山东（0.124 0），最低的是甘肃（0.066 7）。其他省（区）按经济发展水平指数由高到低顺序为内蒙古、陕西、河南、山西、宁夏、四川和青海。排序总体上是下游高于中游、中游高于上游的空间分布格局。

（2）生态保护水平。生态保护水平指数得分最高的是宁夏（0.143 2），最低的是青海（0.088 2）。作为生态环境比较脆弱的青海省，生态保护水平亟待提高。与宁夏相比，青海同处西部，但生态保护水平却最低，通过具体指标发现，主要根源是工业污染治理完成投资情况，在近10 a里，尽管两省（区）GDP相差不多，但宁夏的工业污染治理平均投资完成额却是青海的3倍多。

（3）资源消耗水平。资源消耗水平指数得分最高的是山东（0.141 1），最低的是宁夏（0.071 7）。从排序上看，经济发展水平越高的省（区），资源消耗水平总体也较高，表明黄河流域各省（区）经济发展的生态效率较低。另外，把生态保护水平指数和资源消耗水平指数排序比较后发现，生态保护水平指数较低的陕西、河南两省的资源消耗水平相对较高。

（4）污染排放水平。污染排放水平指数最高的是山东（0.102 8），最低的是宁夏（0.068 3）。总体上，黄河流域9个省（区）污染排放水平的排序与资源消耗水平类似，仅个别省（区）有变化，表明资源消耗和污染排放的关系较为密切。

（5）资源循环利用水平。资源循环利用水平指数最高的是山东（0.130 4），最低的是甘肃（0.073 4）。从排序上可以看出，中东部省（区）资源循环利用水平较高，经济发展水平较高，同时也都是能源储量比较丰富的省（区），如山西、内蒙古以及河南。对于西部省（区），指数较低的原因可能是这些地方生态脆弱，且主要是生态环境资源而非能源型资源。

4 结论及优化路径

4.1 结 论

构建基于5个维度、15个具体指标的产业生态化评价指标体系，并利用黄河流域9个省（区）2009—2018年的相关数据进行评价。研究结果表明：①黄河流域产业生态化水平整体呈上升趋势，但受城市规模扩张过快及全球金融危机的影响，经历了“N”形变化轨迹。2016年后，产业生态化水平呈现稳定上升趋势。②黄河流域产业生态化水平的空间差异较为显著，呈现出沿黄河由东向西逐步降低的规律，即下游高于中游、中游高于上游的分布格局。③从产业生态化子系统来看，经济发展水平较高地区的自然生态保护状况相对较弱，资源消耗、污染排放以及资源循环利用指数都较高，处于上游生态脆弱省（区）的工业污染处理情况差异较大。总之，黄河流域9个省（区）的产业生态化水平与经济发展水平、要素禀赋及相关政策背景有密切联系。

4.2 黄河流域产业生态化优化路径

（1）黄河上游地区生态环境脆弱、生态化投资相对不足，一方面，国家应当通过加大财政资金扶持和转移支付，对以三江源地区为代表的限制开发区和禁止开发区予以足够的保护;另一方面，对上游水力资源丰富地区，充分建设和利用好水利枢纽，推动绿色产业发展，同时利用大保护带来的绿色产业，实现生态利益和经济利益的良性融合。

（2）黄河中游地区经济发展水平相对较高，但产业差异较大，最突出的生态问题是水土流失，宁夏、陕西、内蒙古等省（区）要注重做好水土保持工作，农业改进方向应当是建设旱作梯田等;对山西、河南等煤炭、铁矿资源丰富的省份，资源消耗量较大，要重视资源开采与环境保护的关系，继续提高资源利用效率，注重人工保护和自然恢复之间的协调，开拓更多资源附加型产业，如以资源型产品工艺、文化欣赏等为主的经济。

（3）黄河中下游地区的河南和山东两省是黄河流域乃至全国的粮食主产区，要积极构建粮食生产主产区的协作体系，提升粮食生产的自动化、规模化水平，打造绿色高效的生态化、现代化农业示范区，同时挖掘以田园旅游、乡村特色为主的服务型经济方式，构建具有地方特色的现代产业。与此同时，山东拥有出海通道，河南拥有内陆航空港，因此还要重视黄河流域特色产业与外向型经济的相互结合。

总之，上述优化路径需要统筹理念、制度及具体举措3个方面。在理念上，继续加大各地对生态保护的重视力度，结合国家主体功能区规划，对限制开发和禁止开发区域，以保护为主，探索生态产业化的途径;对优先开发和重点开发区域，以产业生态化为主。在制度上，黄河流域是一个整体，分散化的行政管理体制不利于对黄河的保护和开发，需要通过顶层设计，建立相应机构，协调黄河流域上、中、下游省（区）对沿线各种资源的合理使用。在具体举措上，应当继续加大生态资金投入，增强生态技术的研发力度，坚持以技术创新引领黄河流域产业生态化发展的总体思路。

参考文献：

[1] ERKMAN S. Industrial Ecology： An Historical View[J]. Journal of Cleaner Production， 1997，5（1-2）：1-10.

[2] 赵丹阳， 佟连军， 郭付友.基于结构调整视角的吉林省产业生态化发展[J]. 应用生态学报， 2016， 27（9）：2933-2940.

[3] 张国俊，王珏晗，庄大昌.广州市产业生态化时空演变特征及驱动因素[J].地理研究，2018，37（6）：1070-1086.

[4] ALLENBY B. Industrial Ecology Gets Down to Earth[J]. IEEE Circuits & Devices Magazine， 1994， 10（1）：24-28.

[5] KORHONEN J， SNAKIN J P. Analysing the Evolution of Industrial Ecology[J]. International Ecological Economics，2005，52（2）：169-186.

[6] 陸根尧，盛龙，唐辰华.中国产业生态化水平的静态与动态分析：基于省际数据的实证研究[J].中国工业经济，2012（3）：147-159.

[7] 王磊，李黎.资源型产业生态化发展影响因素研究：以新疆为例[J]. 经济管理， 2016（2）：34-46.

[8] 郭付友，佟连军，刘志刚，等.山东省产业生态化时空分异特征与影响因素：基于17地市时空面板数据[J]. 地理研究， 2019，38（9）：2226-2238.

[9] 王兴文，高兴国.国内外绿色经济发展理论和实践研究综述[J]. 生产力研究， 2016（9）：157-160.

[10] 姜仁贵，史仝乐，解建仓，等. 黄河流域灌区生态环境演变仿真系统研究[J].人民黄河，2020，42（3）：55-58，76.

[11] 金凤君.黄河流域生态保护与高质量发展的协调推进策略[J].改革，2019（11）：33-39.

[12] 姜长云，盛朝迅，张义博.黄河流域产业转型升级与绿色发展研究[J].学术界，2019（11）：68-82.

[13] 金凤君，马丽，许堞，黄河流域产业发展对生态环境的胁迫诊断与优化路径识别[J].资源科学，2020，42（1）：127-136.

[14] 李文星，韩君.“五大发展理念”背景下黄河流域的高质量发展测度[J].洛阳师范学院学报，2020（1）：1-10.

[15] 马海涛，徐楦钫，黄河流域城市群高质量发展评估与空间格局分异[J].经济地理，2020，40（4）：11-18.

【责任编辑 赵宏伟】