1.3 生態效率研究綜述

1.3.1 生態效率概念研究

“生態效率”的英文是 eco-efficiency，其中“eco”表征的就是“經濟”（economy）和“生態”（ecology）兩個維度，說明生態效率這一概念，需要同時考察經濟和生態兩方面的效率。加拿大科學委員會在20世紀70年代首次使用生態效率這一概念，世界自然資源保護聯盟組織在80年代再次提出，但二者并沒有就生態效率的概念給出明確的定義。

1990年Schaltegger和Sturm首次提出了生態效率的概念并給以明確的定義[7]，即增加的價值與增加的環境影響的比值。1992年世界可持續發展工商理事會（World Business Council for Sustainable Development, WBCSD）[8]從經濟學角度出發，首次將生態學中生態效率的概念引入經濟活動，Muller 和Sturm[9]、Scholz和Wiek[10]認為生態效率是屬于企業環境管理范疇的重要概念，生態效率=經濟績效/環境績效。可見，國外學者和組織對生態效率的定義主要集中于投入與產出比，主要目標是資源投入最小化、環境污染最小化以及經濟產出最大化。

中國研究生態效率起步較晚。1995年，Fussler[11]首次將生態效率概念引入中國，李麗平等[12]在探討我國環境政策和管理相關問題時引用了生態效率相關理念。周國梅等[13]認為可用投入與產出的比值來衡量生態效率——生態資源在滿足人類需求時的效率。湯慧蘭等[14]提出生態效率是在提供優質的產品及服務時，能逐漸降低其生態影響和資源強度。諸大建、邱壽豐等[15-16]認為生態效率是所實現的經濟價值與其對應的資源環境消耗的比值。王妍等[17]將生態效率歸納為：在價值最大化的同時，將資源消耗、污染和廢棄物排放最小化。隨后，呂彬等[18]、曹鳳中等[19]、甘永輝等[20]、劉丙泉等[21]、張雪梅[22]等學者分別從生態效率的本質和應用方面進行了闡述和研究。黃和平[23]認為：“生態效率是社會服務量與生態負荷增長率的比值。生態效率是一個無量綱的表達，類似于彈性系數的倒數。”陳真玲[24]認為：“綠地面積反映了基本的生態環境自凈能力，所以生態效率應該反映的是人均綠地面積和人均GDP與環境壓力之間的比重關系。”

總體來說，國內外學者對生態效率持有一致的觀點，都認為生態效率既考慮環境和資源又考慮經濟價值，是一種多元的、雙重考慮，其根本目的是以最小的資源和環境投入換取更多的經濟價值。

1.3.2 生態效率評價方法研究

經查閱文獻，生態效率的測算方法包括比值法、指標法、生態足跡法、能值與物質流分析法、因子分析法、層次分析法、數據包絡分析（DEA）、模糊綜合評價等方法，可以將生態足跡法之后的方法統稱為模型法。綜上所述，生態效率核算方法可以歸納為三大類：第一類是單一比值法，第二類是指標體系法，第三類是模型法。

1.3.2.1 單一比值法

研究發現，生態效率都包括環境影響和經濟價值，因此可以通過選取代表環境影響和經濟價值的典型指標，計算二者的比值，所得結果即為生態效率的值。

經濟維度的表示方法因研究對象和研究目的而異。一些國家選擇適當的經濟指標，例如世界可持續工商理事會（WBCSD）[25]將產品或服務的總銷售額或凈銷售額作為一般經濟指標，將增值作為替代指標，將生態效率的計算公式歸納為：

生態效率=產品和服務的價值/環境影響

環境維度的表征指標主要包括資源消耗和環境污染物排放兩方面。生命周期評價法是目前被廣泛接受的評價方法。它是最廣泛使用的工具，以系統規模分析產品和過程的環境影響[26]。

芬蘭統計局和坦佩雷大學[27]根據芬蘭地區的實際情況，提出了適合芬蘭地區的生態效率計算公式：

生態效率=生活質量的改善/（自然資源消耗+環境損害+經濟花費）

Schaltegger和Burritt[28]通過研究認為生態效率是產出的測度值與環境影響增加值測度值的比重。其計算公式為：

生態效率=產出/環境影響增加值

Muller和Sturm[9]、聯合國貿易和發展會議（United Nations Conference on Trade and Development, UNCTAD）將生態效率定義為環境影響增加值測度值與凈效益增加值之比，與Schaltegger和Burritt[28]的計算方法正好相反。其計算公式為：

生態效率=環境影響/凈效益增加值

總體來說，單一比值法能夠給出一個簡單的比值，容易理解，但也存在很多缺點，比如：不能區分不同的環境影響，當選擇的指標發生變化時，這個比值可能會有很大的變化；不能給予決策者選擇上的彈性，不能給出最優的比率集合[29]。

1.3.2.2 指標體系法

指標體系法能夠全面反映社會、經濟、自然子系統的發展水平和協調程度，適用于較為復雜的對象分析。指標主要有物質消耗、能源消耗、水消耗、土地、勞動力和環境影響六類。

世界可持續發展委員會提出了七項指標，即水消耗、能源消耗、材料消耗、臭氧消耗物質排放、溫室氣體排放、酸化氣體排放和廢物總量。聯合國貿易和發展會議（UNCTAD）提出了固體和液體廢棄物排放、溫室氣體排放等指標及五個建議環境指標，如臭氧層排放、不可再生能源消耗和水消耗等。

H?h等[30]在德國環境經濟核算賬戶中對生態效率進行過測算，以GDP 產出指標做分子，以能源、土地資源、水資源、原材料等自然資源和環境排放指標，以及資本、勞動力等投入指標做分母，并對生態效率進行了比較分析。Dahlstr?m等[31]設計了包括資源強度、資源生產率以及資源效率的11項指標；Michelsen等[32]在分析挪威家具產品的生態效率時，選取了9個環境指標；Caneghem等[33]在研究鋼鐵產業的生態效率時，提出6個環境指標。毛建素等[34]在研究我國工業行業的生態效率時，選取了7個指標；戴鐵軍等[35]在研究我國鋼鐵行業生態效率時提出了3個指標；黃和平[23]對2000—2010年江西省生態效率進行了測算；顧程亮等[36]對2007—2013年全國30個省的生態效率進行了測算。

指標體系法能充分反映社會、經濟、自然各子系統的發展與協調水平，但在某些情況下需要權重來表達環境與經濟的關系。在加權過程中，很難消除主觀因素的影響[10,32]。

1.3.2.3 模型法

模型法廣泛應用于生態效率測算，且方法靈活多樣，可以分為需要確定權重和不需要確定權重兩種；灰色關聯法、層次分析法、模糊綜合評價法需要確定權重，因子分析法、能值及物質流法、生態足跡法、參數分析法以及非參數分析法等不需要確定權重。

蘇芳等[37]用灰色關聯度評價法，潘興俠等[38]運用模糊綜合評價法，李惠娟等[39]運用因子分析法，季丹[40]、史丹等[41]運用生態足跡法，劉寧等[42]用主成分分析法，李健等[43]運用非參數距離函數法，陳黎明等[44]運用混合方向性距離函數，卞麗麗等[45]、孫玉峰等[46]、李名升等[47]基于能值分析法測算和分析了區域生態效率。

數據包絡分析（data envelopment analysis, DEA）是以相對效率概念為基礎，針對相同類型決策單元，運用多指標投入和多指標產出，進行效益評級的一種系統性分析方法[10]。這是一種廣為使用的非參數分析法，消除了人為確定權重引起的誤差。

國外學者對 DEA 的研究較早，21世紀初 Dychkhoff 等[48]、Sarkis 等[49]、Korhonen 等[50]、Kuosmanen[51]對DEA模型進行研究，并將其應用于電力、交通運輸業方面。

國內學者也陸續將DEA法應用于生態效率研究[52-53]。程晚娟[54]運用數據包絡分析（DEA）方法，對我國2010年31個省區市的截面數據進行了區域生態效率評價；唐丹和黃森慰[55]用DEA-BCC模型測算出我國大陸東南沿海地帶8個地區2005—2014年的生態效率；漆俊[56]運用數據包絡分析（DEA）方法對江西省11個地級市2011—2015年的生態效率進行綜合分析，并對生態效率不足的城市進行深入分析，為各城市乃至江西省發展循環經濟、實現資源節約型和環境友好型社會提供參考。

對傳統DEA進行優化的各種嘗試中，超效率DEA模型逐漸得到廣泛運用，學者們從區域、省份、城市等多個層面進行了相關研究。李閃閃[57]運用超效率DEA模型對中國30個省區市2000—2015年的生態效率進行測算分析，并在此基礎上對16年間生態效率進行投入產出優化分析。狄乾斌等[58]采用超效率DEA模型對中國海洋生態效率進行測算；付麗娜等[59]采用超效率DEA模型對長株潭“3+5”城市群生態效率進行了研究；戴志敏等[60]運用超效率DEA法對華東地區幾個省份的工業生態效率進行了測度分析；郭露等[61]以中國中部6省份為例，選取2003—2013年的數據，使用超效率DEA模型測算其工業生態效率。

1.3.3 生態效率應用研究

生態效率的應用研究主要集中在企業、行業、區域三個層次，國外側重于企業及其產品的生態效率分析，中國學者對行業（產業）以及區域層面的研究開展得較多。

1.3.3.1 企業層面

生態效率在企業層面的應用開展得最早，其主要思想是從如何減少資源的投入量入手。明尼索塔礦業制造公司是最早對生態效率進行摸索的企業。自1975年開始，該公司通過對企業生態效率的研究，針對研究中發現的問題進行整改，通過技術創新，極大地縮減了污染物的排放量，并且降低了企業成本。Desimone 等[62]、Dahlstr?m等[63]分析了英國鋼鐵和鋁業的生態效率變動趨勢，Huppes等[64]對荷蘭石油和天然氣產品進行了生態效率評價，Hahn等[65]對德國大型企業的二氧化碳生態效率進行研究，Davé等[66]研究了生態效率模型在家具制造廠中的應用，Caneghem等[67]對比利時弗蘭德地區的產業生態效率趨勢進行了研究，Golany等[68]、Korhonen等[69]對發電企業生態效率進行了研究，Stevels[70]對電子產品回收系統的生態效率進行了研究。中國在企業層面對生態效率所開展的研究較少，原因主要在于中國的企業微觀數據比較難獲得。戴鐵軍和陸鐘武[71]以某鋼鐵企業為例，對其生態效率的現狀進行了分析比較；岳媛媛等[72]對中國企業生態效率的步驟、方法等進行了探討；張炳等[52]以杭州灣精細化工園區企業為例進行了生態效率測度分析；陳琪[73]和鞏芳等[74]對某一單獨企業的生態效率進行測算及分析；楊紅娟和張成浩[75]對2006—2014年云南企業生態效率進行了測度分析。

產品層面有針對電子產品進行的研究（Huisman 等[76]; Aoe[77];Barbagutiérrez等[78]）；針對末端處理環節的研究（Sarkis[79]; Hellweg 等[80]）；對建筑材料（Bribián等[81]）、農藥（Zhu等[82]）、廢舊洗衣機（Park等[83]）、甘蔗生物煉制和蜜糖酒精生產（Silalertruksa等[84]）、廚房家具（Dyah等[85]）、棉花種植系統（Ullah等[86]）、家電及報廢汽車回收系統（Morioka等[87]）等進行生態效率的測算及分析。

1.3.3.2 行業（產業）層面

下面從第一、第二、第三產業分別敘述研究進展。

（1）第一產業

關于生態效率在第一產業的研究，農業最多，主要從國家層面、省級層面、區域層面、地市層面以及縣級層面進行了分析研究。吳小慶等[88]對“農業生態效率”進行了初步界定，并且進行了闡述和應用。

王麗莉等[89]運用非期望產出的SBM（Slack-Based Measure）模型對中國以及“一帶一路”沿線的東盟10國農業生態效率進行了測算，并對各國農業生態效率進行了敏感性分析。王寶義等[90- 91]對31個省份農業生態效率進行了研究，采用勞動、土地、化肥、農藥、農膜、機械動力、灌溉、役畜8類投入指標，農業碳排放和農業污染兩類非期望產出指標以及農業總產值作為期望產出指標，利用SBM-Undesirable擴展模型測算全國東中西8個經濟區及省際農業（種植業）生態效率。潘丹和應瑞瑤[92]采用非徑向、非角度的SBM模型對中國30個省份的農業生態效率進行了測算。程翠云等[93]以我國2003—2010年全國農業面板數據為研究對象，對農業生態效率進行了測度分析和評估，并對可能影響農業生態效率的因素進行了回歸分析，認為農業生態效率是按照定量化的方式反映區域農業發展可持續發展水平、可以作為決策者制定政策的一個抓手。洪開榮等[94]從系統論視角構建了農業生態效率測算的網絡結構，利用網絡DEA模型對我國2005—2013年30個省份農業生態系統整體效率及各子系統效率值進行測度分析。許朗等[95]運用DEA-Malmquist方法測算中國13個糧食主產區2000—2012年的農業生態效率。劉志成和張晨成[96]分別運用DEA-CCR模型和SBM-Andesirable模型對湖南省及14個市區2004—2013年的農業生態效率進行測算和對比分析。張子龍等[97]運用數據包絡分析（DEA）中的非期望產出SBM模型，對地處黃土高原的甘肅省慶陽市2001—2011年農業生態效率的時空演變進行了分析。吳小慶等[98]以江蘇省無錫市為例，選取該市1998—2008年農業生產和面源污染相關數據，運用偏好錐的數據包絡分析模型（DEA）對其農業生態效率進行了評價分析。鄭家喜等[99]選取長江中游的湖北、湖南、江西及安徽4省為研究對象，構建農業生態效率評價指標體系，并使用DEA-Malmquist方法對2005—2013年上述4省的農業生態效率進行了分析研究。鄭德鳳等[100]采用考慮非期望產出的SBM模型，結合探索性空間數據分析方法（Exploratory Spatial Data Analysis, ESDA），對甘肅省各縣（區） 2000—2014年的農業生態效率及空間分布格局進行實證分析。侯孟陽和姚順波[101]基于1978—2016年中國各省份面板數據，采用超效率SBM模型測算省際農業生態效率，在時間序列分析和空間相關性分析的基礎上，構建傳統和空間馬爾可夫概率轉移矩陣，探討中國農業生態效率的時空動態演變特征，并預測其長期演變的趨勢。朱付彪等[102]對畜牧業生態效率進行了探討和研究。Willison等[103]探究了海洋漁業生物多樣性同生態效率的關系。

（2）第二產業

根據高峰等[104]的研究，工業生態效率被定義為“某一區域工業企業生產產品的總量或者總價值與資源消耗、環境影響的比值”。這一概念最初應用于企業層面，隨著研究的不斷深入，逐漸向宏觀方面發展。

對企業的研究主要涉及采礦業、石化行業、電子制造及電子產品回收業、電力行業、輕工建材行業等。Mancke等[105]研究了北美金礦的生態效率，結果表明大部分金礦在研究年限內對環境造成的不利影響都在削弱，生態效率呈年度上升趨勢；Van Berkel[106]、Kharel等[107]、Charmondusit等[108]對礦產加工生態效率進行了研究；姜孔橋等[109]通過對石化行業生態效率的測算分析，概括了中國石化行業的發展模式；賈衛平[110]對新疆的氯堿化工行業的生態效率進行了測算及評價研究；Aoe [77]、Barbagutiérrez等 [78]，王艷紅等[111-112]對發電企業生態效率進行測算分析；Helminen[113]對68家企業1993—1996年生態效率變動趨勢進行了測度分析；Michelsen等[114]對中國家具制造業的生態效率進行評價。毛建素等[115]估算了中國2007年的工業生態效率狀況，深入分析了39個工業部門的生態效率。胡嵩[116]對2003—2011年中國38個工業行業生態效率進行了測度分析。

我國對城市、區域等大尺度工業生態效率的研究較廣泛，高峰等[104]、盧燕群等[117]、汪東等[118]對全國30個省份的工業生態效率進行了測算和評價，還有學者分別對北京[119]、山東[120]、四川[121]、湖南[122]、安徽[123]、陜西[124]的工業生態效率進行了研究。

（3）第三產業

對第三產業的研究以旅游行業最為常見。G?ssling等[125]將旅游業的生態效率定義為二氧化碳當量與旅游收入之間的比率；Kelly等[126]比較了不同旅游線路的生態效率，發現游客更愿意選擇生態有效的路線。Li 等 [127]、Yang等[128]針對旅游活動產生的溫室氣體排放，提出了一種生態效率模型，并以云南香格里拉為例，計算和分析了8天旅游產品的生態效率。研究結果表明：不同旅游產品的生態效率存在較大差異；交通和餐飲是影響旅游行程產品生態效率的關鍵因素；影響旅游行程產品生態效率的主要因素是經濟價值和二氧化碳排放。

姚治國等[129-130]就旅游業的生態效率開展系列研究，提出了“旅游生態效率”的概念；彭紅松等[131]采用SBM-DEA模型方法，以黃山風景區為例，對旅游地生態效率進行研究；楊德進等[132]將旅游扶貧和生態效率理論相結合，總結出我國旅游扶貧生態效率提升的6大路徑；蔣素梅等[133]以昆明市為例對旅游業生態效率進行了研究；甄翌[134]對張家界生態效率進行了研究；劉佳和陸菊[135]采用數據包絡分析（DEA）、空間關聯指數和ArcGIS趨勢面地統計分析方法評價2003—2012年中國旅游產業生態效率水平、空間變化差異及演化特征。

1.3.3.3 區域層面

目前，對區域以及更大尺度的生態效率的評價及管理體系的研究逐漸升溫。城市與區域生態效率的研究，成為我國研究的重點。

Melanen等[136]對芬蘭南部Kymenlaakso地區的區域生態效率進行了研究；Mickwitz等[137]提出了社會、經濟、自然三個維度的區域生態效率指標體系；Jollands等[138]建立了一個總的生態效率指標作為政策制定者的參考依據；Wursthorn等[139]嘗試建立歐洲各國統一的生態效率核算統計框架。

陳傲[140]、王恩旭[141]、鄧波等[142]、汪克亮等[143]、徐杰芳[144]、白彩全等[145]、羅能生等[146]、梁星等[147]、許羅丹等[148]分別從不同角度、不同時間段對中國30個省份的生態效率進行了橫向和縱向的比較分析。還有學者分別對北京[149]、江西[150]、廣東[151]、寧夏[152]等省區市的生態效率時空分布、動態變化、影響因素等進行了研究。

李佳佳等[153]以281個地級市為研究對象，分析比較了城市之間的生態效率；付麗娜等[59]對長株潭“3+5”城市群生態效率進行了動態對比以及影響因素分析；李軍龍等[154]對海峽西岸4省農業生態效率進行了研究；徐杰芳等[155]對中國27個煤炭資源型城市在2004年至2013年的生態效率進行測度分析；任宇飛等[156]以京津冀城市群的縣域為基本單元測算生態效率；張炳等[52]、吳小慶等[157]、商華等[158]、李小鵬[159]、劉晶茹等[160]、杭潔[161]、袁汝華等[162]以工業園區為對象，構建評價指標體系，對生態效率進行了測度分析。