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在黄河流域九省(区)中四川省已纳入长江经济带的范围,因此本研究将黄河流域的空间范围界定为青海、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东八省(区)。黄河流域在我国经济社会发展格局中具有重要作用,其面积、人口、GDP总量分别占全国的32.1%、24.2%、20.3%。黄河流域三次产业结构比例为8.00∶41.72∶50.28,目前正处于工业化中期向中后期转变阶段,工业增加值占全国的比重达33.62%,分别比人口和经济总量占全国的比重高出9.47、13.36个百分点。能源工业、重化工业、初级加工工业是当前黄河流域发展的重点,对其相对脆弱的生态环境造成较大影响,工业二氧化硫排放量占全国的比重达33%,亟待提升工业绿色发展效率,加快推动新旧动能转换和高质量发展。

根据式(1)计算2003—2018年黄河流域八省(区)的工业绿色发展效率,结果见表2、图1。根据表2,将黄河流域工业绿色发展效率整体变化划分为两个时间段,其中2004—2010年为稳定上升期,2010—2018年为平稳发展期。2004—2010年黄河流域工业绿色发展效率总体呈递增趋势,其中,山东、河南、山西、甘肃4个省2004—2018年工业绿色发展效率最大值出现在2010年,分别为0.703、0.692、0.442、0.296。说明此阶段黄河流域工业绿色发展效率处于成长期,总体表现为稳定上升趋势。2010—2018年黄河流域工业绿色发展效率较为稳定,但部分省(区)的工业绿色发展效率波动变化比较明显。山东、河南、山西、甘肃4个省的工业绿色发展效率小幅波动下降,而宁夏、陕西、内蒙古、青海4个省(区)的工业绿色发展效率略有上升,宁夏的工业绿色发展效率最大值出现在2014年为0.405,而内蒙古、青海2个省(区)的最大值出现在2016年,分别为0.721、0.300。提升最为明显的是内蒙古,2016年的工业绿色发展效率超过山东省,位居黄河流域首位。总体而言,研究期内黄河流域各省(区)工业绿色发展效率呈现稳定上升的态势,各省(区)间的差异较为明显。山西、甘肃、宁夏、青海等省(区)的工业绿色发展效率偏低,可能是这些省(区)工业产业结构较为单一、资源能源开采和加工行业占比较高、资源利用和技术进步水平较低等,在一定程度上制约了工业绿色发展效率的提升。

分区域来看,2003—2018年黄河流域工业绿色发展效率始终呈现出下游、中游、上游依次递减的态势,见图1。2003—2011年黄河下游地区工业绿色发展效率呈波动上升的趋势,但2011—2018年工业绿色发展效率波动下降。原因可能是2008年国际金融危机发生后,受经济刺激政策的影响,黄河下游地区的山东、河南在经济发展中出现了发展方式较为粗放、过剩产能和落后产能过大、工业产业结构偏重等问题。总体来看,2003—2018年下游地区工业绿色发展效率处于较高水平,明显高于中上游地区。2003—2010年中游地区工业绿色发展效率略低于黄河流域的平均值,但2010—2018年中游地区工业绿色发展效率逼近甚至反超黄河流域的平均值。整体来说,2003—2018年黄河中游地区工业绿色发展效率呈波动上升态势,虽明显低于下游地区的,但发展势头较好。表明中游地区特别是山西省在国家资源型经济转型发展综合配套改革建设背景下,能源综合利用和绿色发展成效显著。2003—2018年黄河上游地区工业绿色发展效率呈上升趋势,尤其在2007年、2011年和2014年,该地区的工业绿色发展效率明显提升。综合来看,上游地区的工业绿色发展效率低于黄河流域的平均值,表明上游地区工业绿色发展效率相对较低,但这也反映出该地区具有较大的发展潜力和提升空间。2003—2018年黄河流域工业绿色发展效率整体呈现平稳上升的趋势,除部分年份受市场环境和政策影响导致工业绿色发展效率略微下降外,黄河流域工业绿色发展效率始终呈稳定上升势头,变化较为平稳。

(1)工业绿色发展效率空间分布。根据计算得出的工业绿色发展效率,运用ArcGIS10.2软件,采用自然间断法绘制了2003年、2008年、2013年和2018年黄河流域工业绿色发展效率的空间分布图,见图2。2003年黄河流域工业绿色发展效率总体呈现出由西向东逐渐增大的空间分布格局,其中高效率区域集中分布在山东、河南两省；较高效率区域主要分布在山东省西北部、河南省中南部；中等效率区域包括山东省的日照、河南省的信阳以及山西省的吕梁等地；较低效率区域分布在河南、山西、陕西、内蒙古、甘肃等省(区)的部分区域；低效率区域集中分布于宁夏、青海、内蒙古、山西、甘肃等省(区)。2008年山东省潍坊、聊城两市处于高效率区,而威海市从高效率区退至较高效率区；河南省南阳等市由高效率区退至较高效率区,河南省较高效率区域明显增加；陕西省的榆林和延安在2008年以跨越式的增长方式由较低效率区域和中等效率区域跻身高效率区域；与2003年相比,2008年的低效率区域明显增多且集中分布在甘肃省,形成集中连片的低效率集聚区,说明这些地区之间存在较强的空间相关性；除此之外,山西、宁夏等省(区)部分地区由较低效率区域转为低效率区域。与2008年相比,2013年黄河流域工业绿色发展效率有所提升。山东、陕西以及内蒙古等省(区)高效率区域明显增多,尤其是陕西省形成了以榆林市为中心的高效率集聚区；而山西省则陷入了资源型区域普遍面临的“资源诅咒”,出现了黄河流域工业绿色发展低效率的“凹陷地带”；另外甘肃省的部分低效率区域向较低效率区域迈进,说明甘肃省在2013年工业绿色发展效率有了较为显著的提升。相比2013年,2018年黄河流域高效率区域分布变化较为明显,内蒙古自治区鄂尔多斯和乌兰察布跨入高效率区域,与此同时陕西省榆林和延安退出高效率区域分别进入较高效率区域和中等效率区域；山东省高效率区域所占比重明显下降,河南省高效率区域有所变化,较高效率区域明显减少；中等和较低效率区域分布最广,包括内蒙古、甘肃、山西、陕西等省(区)；低效率区域覆盖甘肃省绝大部分地区,形成低效率带状分布区。

(2)工业绿色发展效率空间自相关分析。黄河流域工业绿色发展效率在空间上呈现出集中连片的分布格局,说明区域之间存在一定空间关联性。运用GeoDa软件计算部分年份黄河流域工业绿色发展效率的全局莫兰指数(见表3),并绘制2003年、2008年、2013年和2018年的LISA聚类图,分析其空间聚集特征和地区间的空间依赖性。黄河流域工业绿色发展效率的全局莫兰指数在0.3～0.6区间波动,且P＜0.01,Z＞2.58,表示计算结果在0.001水平显著,也说明工业绿色发展效率在空间上具有较强关联性。总体来看,全局莫兰指数在研究期内波动较小,最小值为2016年的0.308,最大值为2008年的0.526,其余年份的全局莫兰指数均为0.4左右,说明工业绿色发展效率对区域间的空间影响持续存在。

根据式(3)计算并绘制LISA聚类图,见图3。根据计算结果将工业绿色发展效率分为高高区域、低高区域、低低区域和不显著区域4类,其中:高高区域表示某区域及周围区域的工业绿色发展效率都高；低高区域表示某区域工业绿色发展效率低,周围区域的高；低低区域表示某区域及周围区域工业绿色发展效率均低。高高区域和低低区域表示局部空间正相关,而低高区域则表示局部空间负相关。2003年黄河流域工业绿色发展效率以高高区域和低低区域为主,其次为低高区域。高高区域主要集中在黄河流域下游地区,具体分布在河南省的许昌、漯河以及山东省的威海、烟台、青岛等地；而低高区域仅包括河南省的信阳、平顶山；低低区域集中分布在上游地区,包括宁夏回族自治区的中卫、内蒙古自治区的鄂尔多斯以及甘肃省的绝大部分地区。与2003年相比,2008年山东省高高区域有所减少,河南省高高区域明显增多,形成区块状集聚区；低高区域毗邻高高区域,分别出现在山东省日照和河南省平顶山；该时期低低区域集中位于甘肃省大部分地区,值得关注的是山西省在该时期形成了一个块状的低低集聚区,其工业绿色发展效率远低于周围地区的。2013年山东省高高区域有所减少,只包含威海、青岛等少数地区；河南省高高区域变化尤为明显,高高区域仅剩濮阳和商丘；低低区域分布范围有所缩小,主要集中于上游地区的宁夏、甘肃等省(区),其中甘肃省所占比例较大。2018年山东省高高区域新增潍坊和菏泽,其余大部分地区空间相关性不显著；河南省的高高区域为濮阳、安阳和鹤壁；低高区域仅有甘肃省的庆阳；低低区域依旧集中在上游地区以及山西省朔州和忻州。

工业绿色发展效率高的区域主要集中在下游地区。受发展基础、地理区位、技术条件等影响,黄河下游地区工业体系发展相对完善,呈现出较显著的空间关联性。但随着时间推移,山东省和河南省各地级市间工业绿色发展效率差距逐渐拉大。工业绿色发展效率差异最大的两个省份分布在中游地区。主要原因在于,近些年陕西省发挥科技创新和技术研发优势,在国家政策、资金投入等支持下大力发展绿色制造业,在“三废”综合处理、节能环保产业发展等方面取得了较大进展。山西省作为资源型区域,煤炭资源的大量开采、精深加工以及产业链拓展延伸不足、传统高耗能的工业生产模式,导致其工业绿色发展效率较低,在空间分布上呈现为低效率的空间关联性。工业绿色发展效率低的区域集中分布在上游地区,该地区生态环境脆弱,加上技术落后、资源能源利用率低等问题导致工业绿色发展效率低。

基于非期望产出的DEA-SBM模型测算了黄河流域2003—2018年的工业绿色发展效率,研究了工业绿色发展效率的时空分布特征及空间依赖性,并在此基础上运用面板Tobit回归模型对黄河流域工业绿色发展效率的影响因素进行了分析,得出如下研究结论。

(1)在时间上,黄河流域工业绿色发展效率整体经历了稳定上升期和平稳发展期两个阶段:2004—2010年为稳定上升期,工业绿色发展效率处于成长阶段,总体呈上升趋势；2010—2018年为稳定发展期,工业绿色发展效率呈现出较为稳定的发展态势,但各省(区)工业绿色发展效率差异较大。

(2)在空间上,黄河流域工业绿色发展效率总体呈现由西向东递增的空间分布格局,下游地区最高,中游次之,上游地区最低。形成区块状集聚区。全局莫兰指数始终为正,说明工业绿色发展效率对区域间的影响持续存在。集聚类型主要为高高区域集聚和低低区域集聚,反映了黄河流域工业绿色发展效率空间差异性较大。

(3)在影响因素中,经济发展水平、产业集聚、环境规制等因素对黄河流域工业绿色发展效率的提升具有明显促进作用,受黄河流域发展水平和发展阶段影响,产业结构、科学投入水平、对外开放水平对工业绿色发展效率具有负向作用。

黄河流域与其他区域一致,工业绿色发展效率先提升后下降再提升,总体呈现波动提升的发展趋势[26］。主要原因是,2008年全球金融危机后,受经济刺激政策影响,各地从保增长、保发展的角度出发,在一定程度上放松了对工业绿色发展的要求。近年来,伴随着生态文明、绿水青山就是金山银山等理念提出以及相关政策举措的持续推进,工业绿色发展效率逐步提升。经济发展水平、产业集聚、环境规制等因素对黄河流域工业绿色发展效率具有正向作用,这与学术界对于全国、长江经济带的研究是一致的[21,41］。但是,产业结构、科学投入水平、对外开放水平等因素对黄河流域工业绿色发展效率产生负向影响,这与已有对长江经济带、粤港澳大湾区等的研究结论相反[5,25,42］,与岳立等[43］对黄河流域城市绿色发展效率的研究结论较为一致。主要原因是,黄河流域总体发展阶段相对滞后,还需要加快推动绿色工业化进程,实现绿色工业化与开放发展、创新发展、第三产业发展的良性互动。对于黄河流域而言,加快提升工业绿色发展效率,一方面要夯实经济发展基础、不断提升经济实力,通过绿色工业化推动经济增长、在经济增长中提升工业绿色化发展水平；另一方面要推动产业空间集聚和集群化发展,发挥集聚经济效应和空间溢出效应,在产业集聚中推动工业绿色化发展效率提升；此外,要强化政策引导,加大环境治理投入,提升环境规制水平,通过政策驱动提升工业绿色发展效率。虽然产业结构、科学投入水平和对外开放水平等因素对黄河流域工业绿色发展效率产生负向影响,但这是在当前特定发展条件下的结果。黄河流域还应在引进高端外资、加强技术创新与技术改造、发展生产性服务业等方面持续发力,打造工业绿色化发展的新动能。