江苏省资源消费与经济增长的协整分析
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摘要 资源消费与经济增长之间的关系是环境经济学研究的重要领域。目前国内外研究主要集中于探讨能源消费与经济增长之间因果关系，而未有对区域资源总体消费与经济产出二者关系开展实证研究。本文以江苏省为例，运用协整理论和物质流分析方法首次尝试对江苏省1990～2007年资源消费和实际GDP二者因果关系进行检验和分析。研究结果表明，江苏省经济增长与资源消费之间存在协整关系，表现为资源消费拉动经济增长的长期的单向格兰杰因果关系。研究同时还对江苏省经济增长和资源保护战略提出了政策建议。研究结果表明了当前资源是江苏经济增长的关键要素，江苏在经济增长和资源利用战略等方面应当采取更加积极有效的对策。此外，研究提出的将基于物质流分析的资源消费核算方法与时间序列分析相结合的研究思路和研究方法集成具有较强的普适性，可以适用于同样正在经历。快速工业化和城市化的国家和地区关于资源消费和经济增长的问题的讨论和研究。
关键词 经济增长；资源消费；协整；物质流分析；江苏
中图分类号F205；17062.2 文献标识码A 文章编号1002-2104(2010)06-0047-06
基于对区域经济发展和资源利用可持续性的关注，近30年来探求资源消费和经济增长二者间关系引起了广泛讨论，然而关于二者关系的实证研究却很缺乏。随着近年来，时间序列分析方法以及物质流分析(MaterialFlow Analysis，MFA)方法的发展，使得我们有可能通过格兰杰(Granger)因果检验技术来揭示二者的因果发生关系和类型。基于物质流分析方法特点以及应用的成熟性，本文试图结合MFA方法和Granger因果关系检验方法以江苏为例来揭示资源消费与区域经济增长之间内在的因果发生关系和类型，研究将有助于区域资源保护与利用政策制定。
1 文献综述
资源消费和经济增长相互关系的研究最早可追溯到1978年Kraft对美国GNP和能源消费因果关系的探讨。随后，其他工业国家包括英国、德国、意大利、加拿大、法国、日本和希腊也开展了相应的实证研究。近年来，双变量和多变量的协整和误差修正模型(Vector Error Correction Model，VECM)逐步应用到二者因果关系的讨论中。综合已有的实证研究，可以发现经济增长与能源消费之间存在四种不同类型的因果发生关系。表1详细列出了这四类因果发生关系及其政策涵义。
现有实证研究仍仅限于能源消费与经济增长关系探讨，并没有扩展到整个资源消费与区域经济增长因果关系的分析，这主要是由于缺乏衡量社会经济系统中物质消费的统计和核算方法。本文试图引入物质流分析方法在这方面做一尝试。物质流分析是用来追踪和衡量资源在系统内外流动和利用状况的方法，包括了流经经济系统开采、加工、生产、使用和作为废弃物处置回到环境中各环节内自然资源的流向和通量。1995年，WRI的Wemiek和Aushel首先提出了国家尺度的物质流分析框架；2001年，欧洲统计局总结了物质流分析的研究进展，提出了更全面的物质流分析框架和技术指南，并用于计算欧盟(EU－15)及其成员国的物质投入研究。我国学者从20世纪90年代末开始对我国经济系统物质输入输出开展了相关分析，获得了许多有价值的研究成果。
2 研究区域和研究方法
2.1 研究区域概况
本文将以我国江苏省为例，分析其1990～2007年间资源利用与经济增长之间的关系。江苏省位于中国东部，长江沿岸，全省面积102 600km2，人口约7600万。江苏省是我国经济强省，至2007年底，江苏省GDP已达25560亿元，占全国总量的10.3％。但江苏省也是资源消费大省，全省能源消费总量占全国的7.6％，人均消费能源2.48 t标准煤，是全国平均水平的1.33倍。全省能源消费中原煤使用量的约85％和原油使用量的约90％依赖省外进口。资源短缺和环境污染加剧，已成为其可持续发展的最大制约。因此，研究江苏省经济增长与资源消费之间存在的关系，将为江苏省制定科学合理的资源利用和经济发展战略提供理论和方法指导。
2.2 研究方法和数据
2.2.1 物质流分析方法
根据欧盟导则，物质流分析提供了一系列指标来描述和量化经济和环境系统之间的物质流动，其中最重要的物质输入指标包括：直接物质投入(Direct Material Input，DMI)是指所有直接进入人类经济系统的能用货币衡量的物质，包括研究区域内的本地采掘(Domestic Extraction，DE)和从其他经济系统进口(Imports)的物质。本地采掘包括化石燃料(煤、石油、天然气等)、矿物(金属矿物、工业非金属矿物、建材矿物等)、生物量(农业、林业、渔业等)。进口物质包括区域以外进入本区域的化石能源，金属，工业矿产品以及对外经济贸易的成品和半成品。物质需求总量(Total Material Requirement，TMR)是衡量一个区域的经济系统动用整个自然界物质总量的指标，它包括DMI，以及在系统内无法衡量其经济价值的隐藏流(Hidden Flow，HF)。隐藏流是指开采化石能源、开采提炼矿物、生物收获过程中非直接使用的物质的量，如开采化石能源和矿物时的土壤和岩石挖掘、生物收获后不能使用的部分等。以上指标的数据来源于江苏省统计年鉴及环境统计资料并根据欧盟导则进行核算。综合计算后，本文以江苏省物质需求总量来表征江苏省资源消费指标。
2.2.2 平稳性、协整和误差修正模型
恩格尔和葛兰杰指出两个或两个以上单整是同阶的不平稳时间序列的线性组合可能是平稳的。这样一个平稳线性组合若存在，序列将被视为存在协整关系。相应地，我们可以通过构建误差修正模型来检验序列之间短期动态变化和长期均衡中的因果发生关系。本文将试图引入误差修正模型(Vector Error Correction Model，VECM)检验江苏省实际GDP和资源消费(TMR)之间的因果关系。
建立误差修正模型的步骤如下：首先，对GDP和TMR序列进行单位根检验，进行单根检验主要有ADF(AugumentDickey-Fuller)，pp[31](Dickey-FuUer)和KPSS检验法。若GDP和TMR序列都是同阶单整，我们就可以对其进行Johensen协整检验分析。若二者存在协整关系，就可以引入误差项，建立误差修正模型来揭示二者短期动态变化和长期均衡关系：
y1=a2+β2ECT1-1+∑az1(i)yt-i+∑a22(i)xt-i+ε2t (1)
xt=a1+β1ECTt-1+∑a11(i)yt-i+∑a12(i)xt-i+εit (2)
这里，yt，xt分别表示实际GDP和TMR的自然对数值，相应的，yt，xt分别表示二者差分值，其反应了变量
的短期波动；ECTt-1是误差修正因子，表示了变量间的长期均衡关系。
2.2.3 数据说明
本文主要使用时间序列数据对1990～2007年间江苏省实际国内生产总值GDP和资源消费(由物质流分析中TMR指标量化得到)进行了实证分析。名义GDP和相关TMR账户数据均来自江苏统计年鉴(1991～2008)。本文中，实际GDP由名义GDP通过GDP平减指数(以1990年为基准年)计算得到，同时依据欧盟物质流分析导则计算了物质消费TMR账户。
3 江苏省资源消费分析
本节主要应用物质流分析方法对江苏省1990―2007年资源投入和消费情况进行分析。重点研究了江苏省物质需求总量TMR指标。自1990年起江苏省物质需求总量TMR呈逐步上升的趋势，至2007年已达4.44×109 t，是1990年的5倍左右(见图1)。期间直接物质输入DMI、区内隐藏流DHF和进口隐藏流IHF三个组成部分均呈逐年增长趋势。其中，进口隐藏流增幅最大，达10.5倍，占物质需求总量的比重也从1990年的31％迅速上升至2007年的70％；直接物质输入量增长了约3.6倍，占物质需求总量的比重则从11％下降至10％；区内隐藏流增幅相对较小，为82％，其占物质需求总量的比重也从58％显著下降到20％。以上数据表明18年来江苏省资源消费的数量和结构均发生了明显的变化，区外物质在江苏省社会经济发展中作用日益显著，其中能源和成品进口量的增加是关键因素，说明随着江苏省经济规模的扩大和居民消费能力的提高，自然资源相对贫乏的江苏省在经济发展过程中对省外生产和生活物质资源的依赖程度显著增加。
4 实证分析结果与讨论
4.1 单位根检验
为了对GDP和TMR时间序列进行协整分析，首先要对各个时间序列对数值进行平稳性检验，本文采用了ADF，PP，KPSS检验确定各时间序列的单整性，结果如表2所示。
ADF和PP检验结果表明GDP和TMR序列，不能拒绝的原假设，即存在单位根；两序列一阶差分则拒绝原假设，即不存在单位根，说明GDP和TMR一阶差分序列是平稳的。同样，KPSS检验结果表明GDP和TMR两序列一阶差分不能拒绝原假设，即一阶差分序列是平稳的。因此，无论从ADF，PP和KPSS检验结果都表明时间序列GDP和TMR都是单整的I(1)过程。
4.2 协整检验
对于服从I(1)过程的变量的协整检验，从检验的手段可以采用基于回归系数的Johamen检验。Johamen和Juselius提出了一种在VAR系统下用极大似然估计来检验多变量间协整关系的方法，即Johamen协整检验。
单位根检验结果可知，1990～2007的时间段中GDP和TMR都是单整的，(1)过程，因此我们对该时间段中的序列作协整检验。在运用Johansen协整分析方法来检验GDP和TMR之间是否存在协整关系之前，还要确定VAR模型的最优滞后期。考虑到研究数据时间段范围，本文设定最大滞后期为2，进一步根据AIC和Sc信息准则来确定最优滞后期。研究发现，当滞后期为1时，MC和Sc的数值最小，因此，这里的VAR模型的最佳滞后期为1。表3表示出了GDP和TMR序列Johansen协整检验结果。迹检验结果和最大特征值检验结果都一致显示出在1％的显著性水平下拒绝了并不存在协整方程的原假设而接受了存在一个协整方程的原假设。这表明GDP和TMR在1％的显著性水平上存在一个协整方程，说明它们之间存在着长期稳定的均衡关系；并且从标准化的协整系数符号中可以看出，它们之间存在着正方向关系，这与常理比较相符。
4.3 因果关系检验
从上述协整检验的结果中可以知道，实际GDP和资源消费TMR之间存在着显著的正方向变动的关系，即它们之间存在着长期稳定的相互依赖关系。因此，我们可以进一步研究它们之间的因果联系，这里本文采用当前被广泛使用的基于误差修正模型的格兰杰因果关系检验。基于前文3.2节提出的GDP和TMR的误差修正模型，我们可以揭示：①短期因果关系(short－nm causality)，主要通过Wald检验每个解释变量滞后项整体显著性来反映；②长期因果关系(long－run causality)，主要通过t－检验误差修正因子ECT显著性来反映；③整体因果关系(strongcausality)，主要通过Wald检验解释变量全体滞后项与误差修正因子ECT的联合显著性来反映。
因果关系检验结果如表4所示，我们得出如下检验结论：①在GDP的误差修正模型中，误差修正因子ECT的系数在1％的显著性水平下异于0。这表明ECT小的扰动，序列TMR和GDP可以相互作用重新回复长期均衡关系。TMR滞后项与误差修正因子ECT的系数联合显著性检验也达到1％的显著性水平。这表明从长期来看，TMR的变动是GDP变动的Granger原因，系统如果受到一个小的波动，TMR通过短期调整使整个系统重新建立长期均衡关系。②相反地，在TMR的误差修正模型中，相关的检验均不显著。这表明无论从短期还是从长期来看，GDP的变动都不是TMR变动的Granger原因。
5 结论与建议
本文主要应用向量误差修正模型尝试对江苏省1990～2007年期间经济增长和资源消费的动态关系开展了实证分析。首先应用物质流分析方法考察了江苏省1990～2007年间物质投入和消费，重点分析了衡量区域资源消费的关键指标――TMR，以及其组成和结构。在协整检验的基础上，通过误差修正模型揭示经济增长和资源消费之间的各类因果关系。研究结果表明经济增长和资源消费之间存在长期稳定的均衡关系，二者之间有着正向的关系。研究有力支撑了资源是经济增长的关键因素这一观点，即从长期而言，资源利用和消费对江苏的经济增长有着正向的因果影响。
研究发现存在着资源消费对经济增长长期的单向格兰杰因果关系，表明了当前江苏是个资源依赖型的经济体。这点我们可以从江苏的经济结构和资源消费结构得以解释。自20世纪80年代以来，江苏省正经历快速工业化和城市化进程，区域经济发展主要依赖工业的增长。“十五”以来，江苏省工业化发展进程进一步加速，重化工业特征日益凸显，重工业在工业总产值的比重由2600的57.0％上升到2006年的67.2％。资源需求强度也随之增大，能源消费总量呈现快速增长，工业能耗比重不断加大，“十五”以来工业能耗年均增长14.79％，2006年工业能耗占全省总能耗的比重高达82.2％。这样一个经济结构和资源消费分配结构反映出资源消费拉动工业产值增加，进而推动区域的经济发展。一旦，资源供应出现紧张将减缓和抑制工业产值和区域经济增长。另一方面，资源消费增长不但受到GDP以及工业产值增长的影响，同时还会受到工业结构以及资源利用效率等因素的影响。因此，研究未发现从经济增长到资源消费的格兰杰因果关系。
本文关于资源消费与区域经济增长因果关系的研究结论对江苏省乃至同样正在经历快速工业化和城市化的华东地区的经济增长和资源保护战略均具有重要政策的指导。资源消费到经济增长的单向因果关系表明，保持现有的经济结构，本地资源供应的短缺将会一定程度阻碍区域经济产出。而保障资源供给是保持区域当前经济增长的必要条件，为此，江苏省应当保持资源进口增长，以维持区域经济的稳定发展。另一方面，区域经济产出不单关系到资源等要素投入量，同时还关系到资源等要素的生产率。从这点上，江苏省应当在冶金、化工、建材、电力、纺织等五大重点耗能行业进一步推行清洁生产、物质循环利用、余热余压综合利用、能量系统优化等措施提高资源能源的利用效率。同时加快发展核电、风电，积极开发利用太阳能和生物质能等新能源、可再生能源和替代能源，调整和优化能源供给结构。
然而，江苏省要成功实现经济的长期可持续发展，必须尽快推进产业结构优化调整与升级进程，特别是加快发展先进制造业和现代服务业的优化升级，从而逐步替代传统高耗能高污染行业。通过大力发展高技术、高效益、低消耗、低污染的“两高两低”产业发展，转变经济发展模式，实现产业层次的跨越发展，从而形成资源节约、环境友好的经济结构和发展模式，保证区域经济发展质量的提升。
综上所述，本文首次对江苏省资源消费和经济增长的动态关系进行了全面细致的观察和分析，拓展了以往相关研究对能源消费与经济增长因果关系的研究。尽管本研究的发现是面向江苏省的经济、社会等方面特征和规律，但是研究提出的将基于物质流分析的资源消费核算方法与时间序列分析相结合的研究思路和研究方法集成具有较强的普适性，可以适用于同样正在经历快速工业化和城市化的国家和地区关于资源消费和经济增长的问题的讨论和研究。由于本文研究数据时间范围有限，研究结论进行政策阐释仍要保持一定的谨慎和客观。