1. 引言
环境问题是中国可持续发展道路上的巨大挑战 [1] ,越来越多的学者认为解决环境问题的关键是实现经济高质量发展 [2] 。全要素生产率是衡量经济发展质量的常用指标 [3] 。在经济增长中,一部分增长来源于劳动、资本等投入要素引致的增长,另一部分则来源于技术进步与效率提高引致的增长,这一部分即为全要素生产率 [4] 。传统的全要素生产率缺乏对能源和环境要素考虑,而绿色全要素生产率(GTFP)在传统全要素生产率核算框架上,将能源作为投入要素、污染物排放作为非期望产出,在考虑经济增长的同时考虑了环境状况,可以更加全面地衡量经济发展的质量 [4] 。
现有文献对GTFP的研究主要集中在以下方面。首先,关于GTFP的测算方法,最常用的方法是将DEA方法与Malmquist指数结合,宋长青等 [5] 使用基于DEA的Malmquist生产率指数和基于方向距离性函数的Malmquist-Luenberger生产率指数对1985~2010年间中国GTFP进行了测算及分解,在测算生产率时引入了环境因素,为我国经济质量增长测度提供了新方法。其次,学者们还对Malmquist指数进行分解,这可以得到影响GTFP变动的内部因素的变化情况,有助于探究GTFP变动的内部原因 [6] ,国内现有研究对GTFP变动指数的分解主要运用了FGNZ分解法,将Mamlquist指数分解为技术进步、纯效率和规模效率,周祎庆等 [7] 运用超效率EBM和全局Malmquist-Luenberger指数测算了中国GTFP,并采用FGNZ分解法对GTFP变动指数进行分解,发现我国GTFP的提升主要受益于技术进步。此外,关于测算主体的选择,主要集中在行业层面,刘战豫等 [8] 通过考虑非期望产出的超效率SBM与Malmquist指数模型,测算了2000~2014年中国物流业GTFP,发现物流业GTFP的演化经历了下降、波动、复苏三个阶段;Chen等 [9] 运用非径向方向距离性函数与Luenberger指数测算了2013~2019年中国30个省份的林业GTFP,发现我国林业GTFP保持总体稳定增长态势。
现有文献虽已对GTFP取得丰硕的研究成果,但仍有不足之处。第一,传统的DEA模型将非期望产出作为投入要素处理,这违背了实际生产情况,基于此,Tone提出了超效率SBM模型,不仅加入了非期望产出变量,还考虑了投入与产出的松弛问题 [10] 。第二,国内现有文献对GTFP变动指数的分解主要运用FGNZ分解法,但FGNZ分解法对于技术进步的定义是不严谨的 [11] ,RD分解法针对这个问题对FGNZ分解法提出了改进1。第三,现有研究主要测算各行业的GTFP,即便是关注到区域层面,研究主题也多关注其他变量与GTFP的关系。为进一步丰富现有研究,本文将使用超效率SBM和Mamlquist指数方法对中国30个省(区、市)2003~2019年的GTFP进行测算,并采用RD分解法将Mamlquist指数分解为效率变动、技术变动和规模变动,由此得到全国及东中西地区GTFP及其分解值,最后根据研究结论,就如何提高GTFP、实现经济高质量发展提出建议。
2. 研究方法、指标选取及数据来源
2.1. 研究方法
2.2.1. 超效率SBM模型
将我国每个省份视作一个决策单元DMU,总共有n个DMU,假设每个省份使用m种投入(X),得到s1种期望产出(Y),s2种非期望产出(B),则决策单元
的超效率SBM模型可表示为:
(1)
s.t.
其中,
是非负的权重向量,
、
和
分别表示第o个DMU的第i种投入、第r种期望产出和第k种非期望产出;
为松弛变量,分别表示投入冗余、期望产出不足和非期望产出过量。
代表第o个DMU的效率,若
,表示该DMU处于效率前沿面上,是有效的;若
,表示该DMU是无效率的,需要对投入和产出进一步改进。
2.2.2. Malmquist指数
超效率SBM模型可测算某一时间点的效率,反映各DMU与生产前沿面的相对关系,而Malmquist指数可以分析每个DMU与生产前沿面的相对位置变动(技术效率变化)和生产前沿面变动(技术进步水平)的情况 [12] 。Malmquist指数的基本思想就是通过测度DMU与生产前沿面的距离来反映生产率的变化情况。由于在测算Malmquist指数前必须先确定生产前沿面的计算方法,常将DEA方法与Malmquist指数结合,本文使用超效率SBM-Malmquist方法。
从第t期到
期的GTFP的变化率可以用第t期到
期的Malmquist变动指数(tfpch)衡量 [13] :
(2)
根据Malmquist指数分解方法,可将tfpch分解为技术进步指数(techch)和技术效率指数(effch) [14] :
(3)
(4)
(5)
其中,techch为第t期到第
期的技术进步水平,若techch大于1,表示生产可能性边界向外扩张,技术进步;effch为第t期到第
期的技术效率变化情况,若effch大于1,表示技术效率提高,缩小了DMU与生产前沿面的差距。
公式(2)和(3)是在规模报酬不变(CRS)条件下对tfpch的分解,但在超效率SBM模型中引入约束条件
,则可转变为规模报酬可变(VRS)的超效率SBM模型 [10] ,在此基础上可进一步对effch和techch进行分解。现在主流的分解方法有两种,一种是Fare [14] 提出的FGNZ分解法,一种是Ray和Desil [15] 提出的RD分解法。
FGNZ分解法将effch进一步分解为纯效率变化指数(pech)和规模效率变化指数(sech),即:
(6)
(7)
(8)
其中,pech表示纯效率变化,为VRS条件下的effch值,若pech大于1,表示管理、制度创新和生产经验的积累引致的效率提高;sech表示规模效率变化,为CRS条件下effch值除以VRS条件下effch值,若sech大于1,表示规模扩大所带来的规模经济而引致的效率提高。
综上所述,FGNZ分解法认为tfpch的分解形式为:
(9)
三者分别表示效率变动、技术变动和规模变动。
RD分解法将techch分解为纯技术变化指数(ptech)和规模技术变化指数(stech),即:
(10)
(11)
(12)
其中,ptech表示纯技术变化,为VRS条件下的techch值,若ptech大于1,表示创新所引致的技术进步;stech表示规模技术变化,为CRS条件下techch值除以VRS条件下techch值。
与FGNZ分解法不同,RD分解法认为规模变动(SCH)表示为CRS条件下tfpch值除以VRS条件下tfpch值,也可表示为sech值与stech值的乘积:
(13)
综上所述,RD分解法认为tfpch的分解形式为:
(14)
三者分别表示效率变动、技术变动和规模变动。其中效率变动反应DMU距离上产前沿面的距离变化,技术变动反应生产前沿面整体的移动情况,规模变动反应DMU的生产点在生产前沿面上的变动情况。
综上所述,FGNZ分解法和RD分解法对于效率变动的表示一致,区别在于对技术变动和规模变动的表示,其根源在于FGNZ分解法对技术变动的理解是不严谨的 [10] 。FGNZ分解法承认技术变动是VRS的,但在分解时却采用了CRS的假设,对技术变动分解的差异也导致二者对规模变动分解的差异。因此,本文对效率变动、技术变动和规模变动的分解参照RD分解法进行。
2.2. 指标选取
为了测算我国各省份的GTFP,借鉴陈思杭 [16] 、周晓光 [17] 等人的做法,选取就业人数作为劳动力投入指标,固定资产投资总额作为资本投入指标,各能源消耗量折算成标准煤数量为能源投入指标,地区生产总值作为期望产出指标,工业“三废”排放量作为非期望产出指标,具体说明如表1所示。

Table 1. Input and output indicators of GTFP
表1. 绿色全要素生产率投入、产出指标
2.3. 数据来源
根据样本数据的可获得性,本文选取2002年至2019年我国30个省(西藏、台湾、港澳地区除外)的面板数据作为研究样本。其中,就业人数、固定资产投资和地区生产总值来源于《中国统计年鉴》,能源消耗量来源于《中国能源统计年鉴》,工业“三废”排放量来源于《中国环境年鉴》。各投入产出指标描述性统计结果如表2所示。

Table 2. Descriptive statistics for variables
表2. 指标描述性统计
3. 实证分析
本文采用超效率SBM模型和Malmquist指数相结合的方法,使用省级2002~2019年投入产出数据,借助DEArun软件,对我国2003~2019年各省份GTFP、GTFP变动指数及其分解项进行了测算。需特别指出,本文将2002~2003的变动指数计入2003年。
鉴于Malmquist指数(tfpch)得到的是GTFP的增长率,故需要对其进行调整以得到GTFP的实际值。借鉴陈超凡 [18] 的调整方法,GTFP实际值是根据变动指数相乘获得的。计算方法是:假定2003年为基期即GTFP值为1,2004年的GTFP为2003年的GTFP乘2004年的tfpch,2005年的GTFP为2004年的GTFP乘2005年的tfpch,以此类推。最终可得到2004~2019年GTFP的实际值。
3.1. 绿色全要素生产率静态分析
首先参照张成等 [19] 的做法,本文将中国30个省份按照东部、中部和西部划分,进行分地区讨论,具体划分方式如表3所示。

Table 3. Division of eastern, central and western provinces
表3. 东部、中部、西部省份划分
我国2003至2019年各地区GTFP计算结果如表4所示,受限于篇幅,仅展示部分年份的计算结果。从整体看,2003~2019年我国GTFP有所提升,除少数省份GTFP出现下降,整体均值为1.461。GTFP增长前十名的省份为四川、北京、上海、天津、宁夏、浙江、广东、江苏、内蒙古和陕西,GTFP在研究期内下降的省份包括黑龙江、河北、河南、广西、安徽、福建和云南。其余省份稳步提升,为推动全国GTFP提高起到关键作用。从三大区域看,中部地区的GTFP最低,且低于全国平均水平;而东部和西部地区的GTFP均高于全国平均水平,且东部地的GTFP略高于西部地区的GTFP。

Table 4. GTFP results by regions in 2003~2019
表4. 2003~2019年各地区GTFP测算结果
东部地区GTFP的均值为1.637,但在东部地区的11个省份中,仅有北京、天津和上海三地的GTFP超过地区均值,且河北与福建的GTFP甚至出现下降。这说明东部地区主要依靠北京、天津和上海拉动地区GTFP的增长,但区域内部发展并不协调,京津沪对周边地区的辐射带动作用应进一步增强。
中部地区GTFP的均值为1.066,全国GTFP下降的6个省份中有3个属于中部地区,但中部地区其余5个省份的GTFP均值均高于地区平均水平。说明中部地区GTFP的发展主要受限于黑龙江、河南和安徽GTFP增长势能的不足,提高黑豫皖的GTFP是提高中部地区GTFP的关键所在。
西部地区GTFP的均值为1.571,西部地区的11个省份中,仅有四川和宁夏的GTFP高于地区均值,且四川的GTFP均值为4.634,不仅是西部地区GTFP最高的省份,在全国30个省份中也处于最高水平。这说明西部地区GTFP主要靠四川拉动,但“一家独大”是优势也是挑战,区域内部协调发展才是长久之计。
3.2. 绿色全要素生产率动态变化及因素分解
根据前文理论,Malmquist指数(tfpch)反映了GTFP的变动情况,且其可以分解为技术进步变动指数(techch)、技术效率变动指数(effch)等。各指数年均值如表5所示。

Table 5. China’s annual average GTFP change index and its decomposition terms
表5. 中国年均GTFP变动指数及其分解项

Figure 1. Annual trends of tfpch, effch and techchs’ annual average
图1. 年均tfpch、effch与techch年变化趋势
tfpch反映了GTFP的年变化,从表5可以看出,研究期内tfpch虽有所变动,但数值基本都超过1,表示GTFP相较于上一年有所增长,平均值为1.039,即年均增长率为3.9%,说明研究期内我国GTFP总体处于增长趋势。
根据Malmquist指数分解法,tfpch可分解为techch和effch,三者年变化情况如图1所示,从中可以看出,techch变动趋势与tfpch变动趋势相近,说明技术进步变化是影响GTFP变化的主要因素。techch的平均值为1.090,即年均增幅为9%;effch的平均值为0.976,年均增幅为−2.4%,说明技术进步的增幅较大,而技术效率总体上呈现出下滑态势,但综合而言技术进步的正效应超过了技术效率下降的负效应,使我国GTFP整体呈现出上升态势。
进一步对分解后的指数进行分析。首先,effch可分解为pech和sech,从图2中左图可以看出,effch变动趋势与pech变动趋势更接近,说明纯效率变动对技术效率变动影响更大。pech的平均值为0.993,年均增幅为-0.7%;sech的平均值为0.999,年均增幅为−0.1%,说明二者在研究期内均呈现出下降态势。其次,techch可分解为ptech和stech,从图2中右图可以看出,techch变动趋势与ptech变动趋势更接近,说明纯技术变动对技术进步变动影响更大。ptech的平均值为1.060,年均增幅为6%;stech的平均值为1.091,年均增幅为9.1%,说明二者在研究期内均处于上升水平。

Figure 2. Annual trends of effch, techch and decomposition terms’ annual average
图2. 年均effch与techch及其分解项年变化趋势

Figure 3. Annual trends of indices’ annual average by RD decomposition method
图3. RD分解法各指数年均值变化趋势
根据RD分解法,tfpch可分解为ptech、pech与SCH,图3为各指数年均值的变化趋势。根据前文分析,pech的平均值为0.993,ptech的平均值为1.060,说明在研究期内效率下降、技术进步。SCH的平均值为1.018,年均增幅为1.8%,说明规模变动指数在研究期内提高,规模扩大。综上,技术进步和规模扩大的正效应超过了效率下降的负效应,使我国GTFP整体呈现出上升态势。
3.3. 分区域绿色全要素生产率动态变化及因素分解

Figure 4. Annual trends of indices’ annual average in eastern sub-region
图4. 东部地区各指数年均值的变化趋势

Figure 5. Annual trends of indices’ annual average in central sub-region
图5. 中部地区各指数年均值的变化趋势
图4为东部地区各指数年均值的变化趋势,tfpch的平均值为1.049,年均增幅为4.9%;ptech的平均值为1.103,年均增幅为10.3%;pech的平均值为1.009,年均增幅为0.9%;SCH的平均值为1.007,年均增幅为0.7%,说明在研究期内存在技术进步、效率提高、规模扩大,三者的正效应使东部GTFP提高。与全国层面进行比较,东部地区技术进步和效率提高的增长率均高于全国平均水平,而规模扩大的增长率低于全国平均水平。
图5为中部地区各指数年均值的变化趋势,tfpch的平均值为1.021,年均增幅为2.1%;ptech的平均值为1.059,年均增幅为5.9%;pech的平均值为0.9786,年均增幅为-2.14%;SCH的平均值为1.009,年均增幅为0.9%,说明在研究期内存在技术进步和规模扩大,但效率下降了,技术进步和规模扩大的正效应超过了效率下降的负效应,使中部GTFP提高。与全国层面进行比较,中部地区技术进步的增长率与全国平均水平接近,但效率提高和规模扩大的增长率低于全国平均水平。
图6为西部地区各指数年均值的变化趋势,tfpch的平均值为1.041,年均增幅为4.1%;ptech的平均值为1.019,年均增幅为1.9%;pech的平均值为0.9908,年均增幅为-0.92%;SCH的平均值为1.036,年均增幅为3.6%,说明在研究期内存在技术进步和规模扩大,但效率下降了,技术进步和规模扩大的正效应超过了效率下降的负效应,使西部GTFP提高。与全国层面进行比较,西部地区规模扩大的增长率高于全国平均水平,效率提高的增长率与略低于全国平均水平,而技术进步的增长率低于全国平均水平。

Figure 6. Annual trends of indices’ annual average in western sub-region
图6. 西部地区各指数年均值的变化趋势
4. 结论与建议
根据实证结果,本文主要研究结论有:第一,2003~2019年我国30个省的GTFP呈现出上升态势,区域间的GTFP表现为东部 > 西部 > 中部。东部和西部地区GTFP增速快得益于区域内个别增长极拉动地区GTFP的增长,而中部地区GTFP的增速慢受限于区域内个别省份增长势能不足,说明我国区域间及区域内部的经济发展并不协调。第二,技术变动指数和规模变动指数均大于1,而效率变动指数小于1,说明我国GTFP提高的拉动因素是技术进步和规模扩大,效率仍需进一步提高。且区域间存在异质性,效率提高、技术进步和规模扩大均为东部地区GTFP提高的因素,而中部和西部地区GTFP的提高依赖于技术进步和规模扩大,说明中西部与东部GTFP存在差距主要源自地区间效率的失衡。
针对上述结论,本文提出如下建议:
其一,加强要素跨区域流动,促进区域协调发展。根据GTFP测算结果,我国GTFP虽整体呈现出上升态势,但区域间及区域内部的发展并不协调,因此需要实现要素的跨区域流动,形成优势互补。各区域间要打破要素流动壁垒,实现资本、劳动、资源等要素的合理分配,政府应出台相关激励政策,吸引和鼓励生产要素向中西部转移。区域内部应发挥增长率高的区域对周边地区的辐射带动作用,将部分产业向增长率低的区域转移,实现区域间及区域内的协调发展。
其二,完善科技创新体系,发挥技术进步对GTFP的带动作用。根据Malmquist指数分解结果,技术进步的正效应是GTFP提高的主要原因,尤其是中西部地区相较于东部地区的技术进步增长率偏低。因此应加大中西部地区R&D经费投入,对科技创新型企业给予补助支持,营造良好的创新氛围。
其三,优化投入产出结构、促进产业集聚,发挥效率提高和规模扩大对GTFP的带动作用。我国整体效率呈下降态势,故要在现有技术水平下,提高投入要素在使用上的效率,将管理、制度创新和生产经验的积累转化为生产力,已期实现期望产出的最大化。此外,还应促成区域内优势产业的集聚,尤其是东部地区规模变动增长率明显低于全国平均水平。应促成现代服务业和高新技术密集型产业的集聚,推动地区产业高端化、智能化和绿色化发展。
最后,本文可能存在以下不足:本文虽在理论部分中阐述了RD分解法与FGNZ分解法的差异,但未在实证分析中对两种方法的分解结果进行对比。对此,可再测算出FGNZ分解法下的技术变动、效率变动和规模变动结果,与RD分解法的结果进行比较,能够更直观体现两种方法的差异,以期形成更加全面的研究结果。
基金项目
本文受国家社会科学基金重大项目“大数据时代雾霾污染经济损失评估及防治对策研究”(项目编号:17ZDA092)、2020年江苏高校“大学素质教育与数字化课程建设”专项课题“概率论与数理统计课程思政的路径及保障机制研究”(项目编号:2020JDKT032)资助。
NOTES
*通讯作者。
1下一节将对两种分解方法进行详细介绍。