基于投入产出模型的湖北省贸易生态利益分析

基金项目：湖北理工学院校级科研项目“武汉城市圈对外贸易发展研 究”，编号：11Yjr57B

中图分类号：F061.5 文献标识码：A

内容摘要：贸易生态利益表现为贸易活动所产生的生态资源流动状况。文章以生态足迹（EF）作为商品和服务内涵生态资源的指标，利用湖北省2002、2007年的投入产出表，定量分析2002-2007年间湖北省贸易生态利益，并运用结构分解分析法（SDA），揭示了资源强度、中间投入产出技术、贸易规模对生态资源流动的影响，结合实证分析结果，最后针对性地提出相关建议。

关键词：生态足迹 投入产出模型 结构分解分析

引言

由加拿大生态经济学家Rees（1992）提出，并由Wackernagel and Rees（1996）等进一步改进完善的生态足迹方法（ecological footprint EF），是学术界近20年以来定量评价可持续发展程度的重大进展。该方法将人类经济活动所占用的自然资源划分为耕地、草地、林地、水域、建筑用地、化石能源用地六种用地类型，以土地面积为单位进行测度。其中前五类用地反映商品生产实际占用的地表面积，称为生物资源足迹；化石能源用地反映吸收能源消费所产生废弃物排放所占用面积，称之为能源足迹。EF综合考虑了人类经济活动的两大类生态服务需求，具有概念新颖、形象直观、可操作性强的诸多优势，自问世以来，迅速得到广泛应用。

目前EF的测算主要有两种方法，一是Wackernagel and Rees（1996）提出的传统计算模型，主要思路是通过引入产量因子和均衡因子，将商品量折算成单位面积具有同等生态生产力的土地面积，再加总求和，该模型计算简单，易于接受，但只能测算最终商品的EF值，难以反映EF同经济部门的内在联系，而且在研究对象及产量因子选择上缺乏统一标准；二是投入产出法，由Bicknell et al（1998）首次引入EF测算，该方法通过将各部门所直接占用的自然资源导入投入产出模型，利用投入产出表中所反映的部门之间的经济数量关系，测算最终需求的EF值。投入产出法不仅能够反映经济系统中直接占用与间接占用的自然资源，并且能够克服传统计算模型忽略服务商品的局限，但同时也会受到投入产出表数据更新较慢的局限。

国内现有采用投入产出法测算贸易EF的研究主要有：曹淑艳、谢高地（2007）引入土地利用差异转换系数改进了投入产出模型，核算了中国1997年三大产业的贸易EF值；邱东、席玮（2008）讨论了投入产出生态占用模型与传统生态占用模型的区别，并利用中国2002年的投入产出数据估算了进出口贸易在土地占用和能源占用中的影响；赖力、黄贤金等（2006）基于投入产出技术，对2002年江苏省国内外贸易EF进行了估算，结论显示江苏省贸易方式总体属于生态逆差型。这些研究主要存在两方面缺陷：一是大多从国家层面展开，基于省际层面的研究较少，而且主要集中于分析单一年份三大产业的贸易EF值，难以反映贸易EF的变化特征，研究相对粗略；二是主要停留在贸易EF的测算层面，而缺乏对其影响因素的深入分析。基于此，本文采用投入产出法测算并分析了湖北省2002、2007年的分部门贸易EF值及其变化特征，并通过结构分解法（SDA）量化分析该阶段贸易EF主要影响因素的贡献程度，以此揭示湖北省贸易生态利益，为构建湖北省可持续贸易发展体系提供指导。

研究方法与数据

（一）测算贸易EF的投入产出模型

投入产出技术的核心公式可以写为：

（1）

式（1）反映了最终需求与总产出之间的关系，其中X表示总产出列向量，F表示最终需求列向量，A表示直接消耗系数矩阵。

定义 ，其中S表示各部门自然资源投入行向量，则R表示各部门每单位投入直接消耗的自然资源行向量， ^表示各向量的对角矩阵，R 定义为资源强度（土地及能源）。根据式（1），贸易EF值的测算公式写成：

（2）

式（2）中，U表示EF净输出列向量，反映贸易生态利益，若U大于零，意味着输出的生态资源大于输入的生态资源，贸易不利于湖北省生态资源保护；若U小于零，意味着输入的生态资源大于输出的生态资源，贸易有利于湖北省生态资源保护；E、M、Q分别表示输出、输入及净输出列向量，T表示里昂惕夫逆矩阵，定义为投入产出结构。需要强调的是，式（2）隐含一个重要假设，所有输入品均按照湖北省的技术条件进行生产，即资源强度与直接消耗系数均相同，这种处理将输入品所造成的生态资源流入理解为通过输入所节约的生态资源，更加适合于评价贸易对单个地区的生态资源所产生的影响，具有一定的合理性。

（二）净输出EF的结构分解

结构分解技术的基本思想是通过将经济系统中某因变量的变动分解为与之相关的各独立自变量变动的和，以测度其中某一自变量变动对因变量变动贡献的大小，目前在投入产出分析领域中应用非常广泛。根据上述模型，可以将净输出EF（Q）分解为资源强度（R）、投入产出结构（T）及净输出规模（Q）三个独立因素。

由于分解形式的不确定，在实际应用中，结构分解分析主要采用两极分解法与加权平均法。两级分解取首尾两个因素开始分解所得到的影响结果的平均值作为各因素变化的影响结果，应用于变量较多的情形。而加权平均法则是各个因素所决定的分解方程中每个因素的变动对因变量影响的平均值来衡量该因素变动的最终影响，在变量较少的情况下更为实用，且结果更加精确，因此本文采用加权平均法进行结构分解，分解形式如下（李景华，2004）：

（3）

（4）

（5）

（3）-（5）式分别表示包括R、T、Q的所有分解形式的平均值，即资源强度效应、投入产出结构效应、净输出规模效应。

（三）数据来源与处理

湖北省2002、2007年投入产出表分别来自国家统计局公布的《2002年中国地区投入产出表》及《2007年中国地区投入产出表》，其中净输出=省内调出+出口-省外调进-进口，即本文研究涵盖了国内贸易与国际贸易。土地利用数据来自各年份《中国统计年鉴》与《湖北省统计年鉴》，其中林地由园地与林业用地构成，水域以水产养殖面积表示。将耕地、林地、草地、水域划归为农林牧渔业，将建设用地分解为工矿用地、交通运输用地、水利设施用地及其他服务业用地，以保证土地分类统计数据与生物资源足迹分类及投入产出表的部门划分相匹配，根据上述处理，测算生物资源足迹采取5部门划分。能源足迹以吸收能源消费所产生CO2占用的林地面积表示，能源消费数据来自各年份《中国能源统计年鉴》中的“湖北省能源平衡表”，取煤炭、石油、天然气三种主要能源，将三类能源的实物消耗量分别乘以其平均低位发热量（原煤：20908千焦/千克，石油：41816千焦/千克，天然气：38931千焦/立方米）转化为能源消耗释放的热量，进而通过Wackernagel et al（1999）提供的能地转换系数（煤炭类55，石油类71，天然气93，单位GJ/hm2）转化为土地面积，根据能源平衡表提供的部门数据，测算能源足迹采取6部门划分。所有数据在代入模型之前均通过各类用地的均衡因子（耕地2.17，林地1.36，草地0.48，水域0.36，建设用地2.17，化石能源用地1.36）统一为单位面积具有同等生产力的土地面积，以保证各类用地的可比性与可加性。

实证结果分析

（一）净输出EF分析

从各类用地净输出来看（见表1），2002-2007年，EF净输出总值从367.3万公顷下降至41.55万公顷，反映该阶段湖北省总体处于生态资源流失状态，但流失状况已有较大改善。其中生物资源足迹与能源足迹净输出分别从243.47万公顷、123.83万公顷降至7.48万公顷、34.07万公顷。生物资源足迹中，除建设用地净输出有小幅增长外，其他四种用地均从净输出转变为净输入，以耕地与林地的变化更为显著，反映出湖北省农业生产用地以耕地与林地为主的结构特征。生物资源足迹净输出的下降幅度明显超过能源足迹，导致EF净输出结构发生显著变化，意味着湖北省生态资源流失特征正逐步从生物资源足迹拉动型转变为能源足迹拉动型，能源消费的迅猛增长对生态资源所造成的负面影响不断加剧。

从分部门贸易EF来看（见表2），2002-2007年，在生物资源足迹中，农林牧渔业从净输出转变为净输入，自225.1万公顷降至-15.9万公顷，在绝对数量与下降幅度上都处于主导地位，反映农林牧渔业贸易产生了生态资源净流入，有利于湖北省生态环境的改善；电力、热力、燃气及水的生产和供应业、交通运输及邮政仓储业、其他服务业的净输出均表现为小幅上升，加剧了生态资源流失，从整体来看，除农林牧渔业外的其他部门由于所占用土地资源相对较少，对生态资源净输出的影响并不显著。在能源足迹中，集中了主要高能耗部门的工矿业变化最为剧烈，自2002年的95.5万公顷降至2007年的 -62.9万公顷，降幅达到1.7倍，对生态资源流失的抑制效应最强；与之鲜明对比的是，交通运输及邮政仓储业中，能源足迹净输出则从8.9万公顷大幅攀升至84.2万公顷，增长近10倍，反映出此阶段该部门贸易所产生的生态资源流失最为严重，同时批发零售及住宿餐饮业、其他服务业的能源足迹净输出也出现了小幅上升。从两类用地EF净输出的比较来看，以农林牧渔业和工矿业为主的货物贸易改善了湖北省的生态环境，而服务贸易正成为造成生态资源净流出的首要原因。

（二）净输出EF变化的结构分解

生物资源足迹净输出与能源足迹净输出变化的结构分解显示（见表3、表4）：2002-2007年资源强度（包括土地与能源）导致两类用地净输出分别减少59.20万公顷和7.75万公顷，贡献率分别为25%和9%，土地强度相对于能源强度的抑制效应更为显著；投入产出结构效应对两类用地净输出表现出相反的影响，分别为3.69万公顷与-9.59万公顷，其贡献率分别为-2%与11%，相比较而言对后者的影响更为显著，而且综合来看仍然有利于生态环境的改善。这两种因素累积减少EF净输出72.85万公顷，反映了资源强度与投入产出结构的变化对湖北省生态资源的改善产生了积极影响，意味着湖北省在改善资源利用效率与产业结构调整方面取得了一定成效。净输出规模的变化分别导致两类用地净输出减少180.47万公顷、73.43万公顷，贡献率达到76%与81%，合计减少EF净输出253.9万公顷，在数量上和影响程度上均远超过前两种因素的影响，是影响生态资源流动的主要因素，对生态环境的改善起到了决定性作用。

分部门来看， 2002-2007年，在生物资源足迹中，五大产业的土地强度效应分别为-43.54万、0.47万、-11.39万、-1.35万、-3.39万公顷，除工矿业外，其他部门土地强度的提升均减少了生态资源的净输出。从数量上看，农林牧渔业最为显著，从贡献程度看，电力、热力、燃气及水的生产和供应业与其他服务业分别达到-237%和-672%，反映了这两个部门的土地强度效应在不断强化；投入产出结构在农林牧渔业、交通运输及仓储邮政业、其他服务业中表现为负效应，但整体来看影响程度有限；净输出规模效应在农林牧渔业中达到-201.09万公顷，减少了生态资源输出，反映农业贸易对生态资源流入的巨大拉动作用，而在电力、热力、燃气及水的生产和供应业、交通运输及仓储邮政业、其他服务业中增加了生态资源输出。在能源足迹中，能源强度正效应体现在农林牧渔业与交通运输及仓储邮政业中，分别减少生态资源净输出2.69万公顷、10.05万公顷；除农林牧渔业外，投入产出结构效应在其他部门均为负值，有利于生态环境改善，其中在工矿业中达到-6.85万公顷，表现更为显著，这说明湖北省技术水平与产业结构具有低碳化的发展趋势；净输出规模正效应体现在农林牧渔业、工矿业、建筑业和其他服务业中，其中在工矿业中达到-152.49万公顷，远超过其他部门；负效应则主要体现在交通运输及仓储邮政业，达到88.39万公顷，贡献率为117%。

结论及建议

本文基于湖北省2002、2007年投入产出表考察了湖北省贸易活动所导致的生态资源流动，得到以下结论：2002-2007年，湖北省贸易特征表现为生态逆差，但生态逆差的程度已有较大改善。通过结构分解发现，产生这一现象产生的主要原因在于在该阶段湖北省商品和服务的贸易净输出规模出现了明显下降，同时资源强度与投入产出结构对生态资源净输出也表现为抑制作用，但影响程度有限。基于此，本文提出如下建议：

第一，优化产业结构，大力发展“绿色产业”。作为中部地区的老工业基地，湖北省拥有比较好的工业基础，但如机械、冶金、化工、建材和轻纺工业等占据优势的出口行业基本都是高耗能产业，是湖北省环境污染主要来源，因此应通过产业转型带动贸易结构优化，引导内外资向高端制造业、高新技术产业、现代服务业、新能源和节能环保等资源节约型与环境友好型产业转移。加快推进武汉城市圈“两型社会”建设，着力构建鄂西生态文化旅游圈。与此同时，要充分利用现有资源优势，通过必要的政策扶持，大力发展“绿色产业”，促进具有特色的绿色技术项目产业化，扩大绿色农产品的深加工与出口，有效缓解贸易增长与资源环境恶化之间的矛盾。

第二，改善资源利用效率，提升技术水平。湖北省农产品资源丰富，但农业生产结构仍以种植业为主，农业发展无论在土地资源集约化程度还是技术含量上，均停留在较低水平，土地利用与结构不够协调。而在传统工业中，能源消费结构不合理，能源利用效率低下也表现地较为突出。因此，发挥农业科技优势，组织开发具有推广意义的资源节约和替代技术，加速技术成果转化，提升农业科技对农业增长的支撑作用，同时要积极挖掘能耗水平高、污染严重的重点工业企业在新技术、新工艺、新装备等方面的需求，努力寻求与省外发达地区与发达国家在相关领域的合作，通过引进国外先进的清洁技术和装备，推进生产环节的资源节约，实现环保节能改造，逐步实现产业的高端化发展。

第三，加大生态资源保护，提升林业生态价值。生态资源保护不仅是实现湖北省“生态立省”战略的重要举措，也是实现地区经济社会可持续发展的必然要求。因此首先要通过加强生态保护立法，努力探索适合本省的生态补偿机制，通过法律和制度安排实现生态功能在不同经济主体间的公平性，保障生态功能的投资者得到合理回报。其次要多渠道地争取国家政策和资金扶持，扩大与国际社会及国内其他省份在环境治理与生态资源保护等领域的交流合作，科学统筹，合理规划，逐步构建资源环境治理保护的多省联动机制。最后要通过加大土地整治力度，健全耕地考核激励机制，加强农田保护基础设施建设，划定自然生态保护区等多种手段强化土地利用管理，提升土地质量，尤其要充分利用本省林业资源丰富的优势，进一步加大依法治林的工作力度，提升森林管理水平，重视森林固碳技术的研究，提升森林固碳能力。

参考文献：

1.Rees，W.Ecological footprint and appropriated carrying capacity：what urban economics leaves out [J]. Environment and Urbanisation，1992，4（2）

2.Wackernagel，M.，Rees，W. Our Ecological Footprint Reducing Human Impact on the Earth [M]. New Society publishers，1996

3.Bicknell，K.B.，Ball，R.J.，Cullen，R.，et al. New methodology for the ecological footprint with an application to the New Zealand economy [J].Ecological economics，1998，（27）

4.曹淑艳，谢高地.基于投入产出分析的中国生态足迹模型[J].生态学报，2007，27

5.邱东，席玮.投入产出生态占用模型及在中国的应用[J].财经问题研究，2008，8

6.赖力，黄贤金，刘伟良等.基于投入产出技术的区域生态足迹调整分析：以 2002年江苏省经济为例[J].生态学报，2006，26（4）

7.Wackernagel，M.，Onisto，L.，Bello，P.，et al. National natural capital accounting with the ecological footprint concept[J].Ecological economics，1999（29）

8.李景华. SDA模型的加权平均分解法及在中国第三产业经济发展分析中的应用[J].系统工程，2004，22（9）

作者简介：

汪凌志（1976-），男，湖北武汉人，湖北理工学院经济与管理学院讲师，华中科技大学经济学院博士研究生。主要从事国际经济学、资源与环境经济学方向的研究。