新疆产业结构调整的资源环境效应与响应的实证分析
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摘要：选取产业耗水量、产业能源消耗量、工业三废排放作为新疆产业资源消耗和环境污染的指示性指标，在分析产业结构调整的资源环境效应特征的基础上，采用脉冲响应和方差分解的计量经济学方法，模拟了新疆产业结构调整所带来的资源环境效应与响应情景。研究表明：（1）新疆产业资源消耗的时间特征呈现出长期以来农业用水占较大比重、近期第二产业能源消耗强度较大。产业资源消耗的空间特征表现为北疆幅度较大而南疆幅度较小。工业污染方面，新疆人均工业废气排放呈现不断上升的势头。（2）“九五”以来，新疆产业结构优化是以消耗资源为代价的，但并未对生态环境产生直接的效应。新疆产业能源资源利用效率不高，只有不断地优化产业结构才能实现能源效率的提高。通过对水资源在产业间的合理配置，最终能够实现新疆节约用水的目标。
关键词：产业结构调整；资源环境效应；脉冲响应函数
中图分类号：F264.1；F205 文献标识码：A 文章编号：1001-8409（2013）11-0111-06
The Empirical Analysis on the Effect and the Response
of Resource and Environment of the Adjustment of Industrial Structure in Xinjiang
LI Fang， ZHANG Jie， ZHANG Fengli
（School of Economics and Management， Shihezi University， Shihezi 832000）
Abstract：
This paper selects industrial water consumption， industrial energy consumption， industrial waste emissions as the indicators of resource consumption and environmental pollution in Xinjiang ， based on characteristics of resources and environment effect analysis of industrial structure adjustment ， adopted econometric method of impulse response function and variance decomposition， simulated the situation of resource and environmental effect and response of the adjustment of industrial structure of Xinjiang. The result shows that：（1）The time characteristics of resource consumption of industry in Xinjiang showed a larger proportion of agricultural water lonely ；a bigger energy consumption intensity of secondary industry recently. Spatial characteristics of resource consumption are weaker amplitude characteristics in South of Xinjiang. Industrial pollution， per capita industrial waste gas emission shows rising trend in Xinjiang. （2）Grainger causality analysis found that， " Nine Five" since， Xinjiang industrial structure optimization is based on the cost of resource consumption， but did not have a direct effect on the ecological environment. The impulse response function and variance decomposition results show that： Industrial energy resource utilization efficiency is not high in Xinjiang. Only by constantly optimize the industrial structure to achieve energy efficiency. The rational allocation of water resources between industries， which ultimately to achieve the aim of water saving of Xinjiang.
Key words： the adjustment of industrial structure； effect of resource and environment； impulse response function
一、引言
新疆维吾尔自治区位于欧亚大陆腹地、中国西北边陲，拥有丰富的煤炭、石油、天然气等自然资源，并且依托这些资源形成了较为完善的现代工业体系。同时，新疆位于我国干旱半干旱区，属于典型的绿洲风貌，生态环境脆弱。随着新疆新型工业化进程的的快速推进，将不可避免地带来资源过度消耗，加大对环境的破坏。因此，从产业生态系统协调发展的角度，研究新疆产业结构调整带来的资源环境效应及响应的时序变化特征具有十分重要的意义，有利于构建资源节约型和环境友好型社会，推进可持续发展的产业发展战略的实施。
国外学者在20世纪70年代开始关注产业与环境的关系。如福雷斯特发表的《世界动态学》，首次提出产业环境的概念，指出产业结构转换或调整过程中，重视产业发展与环境保护的协调性[1]。在进一步考虑产业与资源的关系方面，赫尔曼·戴利倡导在产业结构调整过程中，控制资源消耗量大的产业规模，鼓励无污染或污染小的产业发展，利用这一途径实现与环境的协调发展[2]。国内学者在20世纪90年代开始关注产业与环境的关系[3]，针对典型生态环境区的产业结构调整的环境效应的研究较为丰富，彭建等分析了云南产业结构调整的环境效应[4]。赵雪雁、张海峰、李芳等分别对西北五省的甘肃、青海、新疆的产业结构调整的生态环境效应进行重点分析[5～7]。刘宇分析了东北辽宁省产业结构调整的生态环境效应[8]。结合资源分析的研究不多，徐增让从资源自给率、耗煤产业结构、环境影响等方面分析了煤炭流动的资源环境效应[9]。针对新型工业化进程正处于加速发展时期，生态环境脆弱的经济欠发达地区综合考虑资源、产业与环境关系的研究不够。基于此，本文以新疆为例，应用计量经济学方法对产业结构调整导致的资源环境效应进行检验和响应分析，为加快产业可持续发展与资源环境保护提供政策建议。
二、资源环境在新疆产业结构调整中的效应表现
（一）资源消耗效应
产业结构是资源的转换器，产业结构的变化将引起资源结构的变化，进而对生态环境产生影响。本文结合新疆产业结构的特点，从产业能源消耗、水资源消耗反映产业结构变动的资源消耗效应，从工业三废排放变动反映产业结构变动的环境污染效应。
1.资源消耗的时序变化特征
伴随着工业化和城市化进程的快速推进，能源消耗加大、用水量递增是新疆发展中面临的主要资源消耗问题。考虑到指标的可获得性和代表性，分别选取第二产业所占比重作为产业结构指标（X），产业能源消耗总量（Y1）、产业耗水量（Y2）作为资源消耗的指示性指标。通过分析发现，在新疆产业结构调整中的产业耗水、产业能源消耗呈现出不同变化特征。
由图1可以看出，新疆水资源配置不合理，产业间用水比例不协调。这突出表现为农业用水量过大，占到生产用水量的90%以上。其原因在于新疆是我国重要的粮棉产区，种植作物以棉花、甜菜为主，这些都是喜水的作物，用水量大，且用水时间集中，形成了独特的“灌溉农业，荒漠绿洲”的生态环境和经济社会体系。非农业用水占生产用水平均不到10%。随着新疆经济总量的增加，各产业耗水量也呈现出上升的趋势。
图2 是新疆“九五”以来三次产业产值比重和三次产业能耗变动趋势。由于2011年新疆统计年鉴有关能源方面公布的是2009年的数据，因此，对产业能源消耗数据的选取区间为1995～2009年。从产业结构来看，新疆三次产业结构由1995年的29.54：34.85：35.61转变为2009年的17.76：45.11：37.12，第一产业比重有所下降，第二产业比重上升幅度较大，第三产业比重变化幅度不大，说明新疆正处于大力推进工业化的关键时期。从三次产业能耗结构来看，由1995年8.57：70.06：21.38转变为2009年的6.22：77.84：15.94，第一产业能耗总体有所下降，第二产业能耗1995～1997年比重较大，1998～2005年有一定程度的下降，自2006年后又呈现上升趋势，第三产业能耗波动幅度不大，总体呈现下降趋势。
2.资源消耗的空间分布特征
新疆各地州产业结构的变化特征从静态横截面数据（见表1 ）看，首先，2009年新疆工业化水平在空间分布上表现得极不平衡，南北差异明显。南疆五地州除巴州外，工业化水平较低，占新疆生产总值的18%左右，巴州第二产业占比达50%以上。随着塔指油田的开发，极大地带动了巴州工业水平的提高。除阿勒泰外，北疆工业化水平较高，克拉玛依工业产值达80%以上，其他地州工业产值平均占生产总值的40%。可见南北疆的产业结构处于两个不同的阶段。
从横截面动态变化看，2005～2009年间南疆喀什工业产值下降幅度最大，达11%，东疆哈密、南疆巴州、北疆石河子、博州、伊犁工业产值下降幅度较大，平均下降幅度为2%，南疆和田稍有下降，南疆工业产值下降幅度大于北疆工业产值下降幅度。
综合新疆产业水资源、能源资源消耗的空间分布特征，与地州产业结构相对照，2009年新疆各个地州能源消耗量、用水量与其城市化水平分布具有一致性，人均能源消耗量和人均用水量分布分为南北两个不同资源消耗地区：北部的人均能源消耗与用水量大，南部的能源消耗和用水量相对较小。从人均资源消耗分布的动态变化比较看，在2005～2009年间北部地区的产业能源消费数增长幅度与产业用水变动幅度较大，南部相对较小。
（二）环境污染效应
产业结构对环境具有重要的影响，不同的产业结构和不同的经济发展阶段对环境的影响有显著的差异。新疆在加快推进新型工业化进程中，工业“三废”作为工业生产在所难免的附属产物，对生态环境形成胁迫效应。因此，目前，工业“三废”排放成为新疆最主要的环境污染物。可以通过比较新疆和全国的工业“三废”排放变化揭示产业结构调整过程中环境污染排放的总体特征。
1.新疆工业废水排放与全国一样有总体缓慢上升的趋势，人均值处于全国人均排放量的下方
由图3可知，自 1995 年以来，新疆废水排放总量整体呈上升趋势，期间波动幅度较大。从2000年以来增加势头更加明显。就工业废水排放量来说，大体可分为三个阶段：第一阶段为 1995～2000年，这一期间存在明显的波动。1995年达到“九五”期间的最高值，人均工业废水排放量最大值达12吨/人，1997年连续两年大幅上升，1999年全疆工业废水排放量大幅减少，2000年废水排放量继续下降，低于“九五”初的排放水平，也是15年来最低的排放水平；第二阶段为 2001～2005年，工业废水排放量在2000年较低排放的水平上保持小幅度波动；第三阶段为 2006～2010年，工业废水排放量呈逐年上升趋势。随着产业结构的调整，尽管新疆工业废水排放人均负荷处在较低水平，但排放效应总体上加重。
2.工业废气排放同全国一样有迅速扩大的趋势
随着新疆优势资源转换战略的实施，新疆以煤炭、石油、天然气开采、加工为主的资源型产业在新疆生产总值中占据主导地位，这些工业行业的发展加剧了新疆绿洲大气环境的污染。
从图4可以看出，新疆人均工业废气排放量与全国人均工业废气排放量变动趋势较吻合，和全国的排放水平一致，总体处于上升状态，说明新疆的大气污染较严重。且逐渐增加的人均负荷反映出新疆工业废气排放效应正在加大。2002 年以前，新疆人均工业废气排放量增长缓慢，并且幅度不大。排放的绝对数量都维持在 2000 亿标准立方米左右，由于这一时期新疆第三产业发展占据主导地位，所以没有给环境带来较大压力。从 2003 年开始，工业废气排放量迅速增长，在6 年时间里，从 2003年人均 15170.51标准立方米增长到 2010年的人均 42678.6标准立方米，增长了近三倍，带给环境的压力加大。
3.工业固体废物产生和全国变动趋势较一致，人均值处于全国人均排放量的下方
2010年新疆人均工业固体废物产生量是1.76吨，比上年有较大增长。2010年工业固体废物综合利用率是 47.32%，与2006年以来综合利用率水平相当。新疆工业固体废弃物集中产生在有色金属矿采选业、黑色金属冶炼及压延加工业、黑色金属矿采选业、电力、热力的生产和供应业等，这些行业的工业固体废物产生量占新疆的60%以上。
由图5可知，从 1995～1998 年，新疆人均工业固体废物产生量变化极不平稳，波动很大。1996 年人均达到最低值 0.3吨，1997 年人均达到最大值接近0.6吨。这一阶段的波动可能和新疆经济发展的不平衡有关。1998～2007 年，产生量呈现平稳上升的趋势，从1998～2001年这一阶段趋于平缓，2002～2007年间人均产生量缓慢上升。2007年后，人均工业固体废物产生量迅速上升，但人均负荷低于全国水平，2010年人均工业固体废物产生量迅速增加，接近全国平均水平。新疆的工业“三废”排放量逐年上升，加上环境的共有性，使新疆本来就十分脆弱的生态环境更加恶化。
三、新疆产业结构调整的资源环境效应与响应的实证检验
（一）新疆产业结构调整的资源环境效应的格兰杰因果检验
为了探求新疆产业结构调整的资源环境效应，首先使用计量经济学中的格兰杰因果检验法进行因果分析。格兰杰因果检验的思想是：两个时间序列Xt和Yt，如果Xt是Yt的原因，则Xt先于Yt出现，在加入Xt滞后项的回归模型中，Xt滞后项的系数应该统计显著，并能够提高模型的解释能力，该模型为：
Yt=ki=1αiYt-i+ki=1βiXt-i+μt（t=1，2，3，K，T）
其中，Xt、Yt是指标向量，αi、βi为待估系数，μt为白噪声序列。
以新疆二、三产业产值占新疆GDP比重（ISR）作为产业结构优化指标，以产业能源消费总量（NH）、产业耗水总量（SH）作为资源指标，工业废气排放（FQ）作为环境指标，考虑到对时间序列数据进行取对数处理容易得到平稳序列，而且不改变时序数据的特征，本文实际分析时均采用各变量的对数值。对其进行格兰杰因果关系检验，滞后期选择3时，在5%的概率下，分析结果表明：新疆产业能耗及产业水耗不是产业结构优化的格兰杰原因；以废气排放表征的环境污染与新疆产业结构优化没有联系；产业结构优化是产业能源消耗和产业水资源消耗的格兰杰原因。这说明在新疆产业结构调整过程中，二、三产业比重的提高增加了对能源消耗和水资源的消耗，但产业结构的优化并不仅依靠资源的消耗，产业结构与以逆向指标表征的生态环境之间不存在格兰杰因果关系，意味着产业结构的优化不能以破坏生态环境为代价。
（二）新疆产业结构调整的资源消耗的响应分析
通过格兰杰因果关系检验发现，在产业结构调整过程中，产业结构优化对产业能源消费量和产业水资源消耗直接产生统计意义的因果联系，为了进一步分析产业能源消费量和产业水资源消耗对产业结构调整作用下的响应情景，采用脉冲响应函数来进行分析。广义脉冲响应函数考察一个变量的冲击怎样影响其他变量以及这一影响力的持续时间。广义脉冲响应函数由Koop（1996）等提出，后经Pesaran和Shin（1998）进行了拓展研究。在对VAR模型进行必要的数学变换后，Pesaran和Shin[10]将广义脉冲响应函数定义为：
GIx（n，δj，Ωt-1）=E（yt+n/εjt=δj，Ωt-1）-E（yt+n/Ωt-1）
其中，δj代表来自第j个变量的冲击，n是该冲击响应时期数，而Ωt-1则是代表该冲击发生时所有可获得的信息集。令δj等于一个标准差冲击，得出解析结论：
yt+n=σ-12jjAnej， n=0，1，2，…N
其中，ej是单位向量，表示t时刻给第j个变量一个标准差冲击，对y在t+n时刻的影响期望值。
本文首先检验了在5%的显著性水平下，所选2个指标与产业结构优化率之间存在唯一的协整关系，然后，在此基础上，选取1995～2009年的产业结构优化率和产业能源消耗总量、产业耗水总量，分别建立产业结构优化率与它们之间的VAR模型，进行脉冲响应分析，结果见图6和图7所示。
图中实线表示脉冲响应路径，代表了能源资源、水资源消耗量对产业结构调整的响应，两边虚线为2个标准差的置信区间。图6是产业能源消费量对产业结构调整的响应路径。从图6可以发现，在新疆产业结构调整过程中，产业结构的优化对产业能源消费具有正向的冲击效果，即随着产业结构不断优化，产业能源消耗将增加，这种效果在第2期开始产生，并且以后持续增加。图7反映产业耗水对产业结构变动的响应路径，从图7可以看出，在新疆产业结构调整过程中，产业结构优化对产业耗水具有负向的作用效果，从第二期即呈现出这样的特征，即随着产业结构的不断优化，产业耗水对产业结构优化的冲击呈现不断减少的变化趋势。
（三）新疆产业结构调整的资源消耗的方差分解分析
方差分解是通过分析每一个结构冲击对内生变量变化的贡献度，进一步评价不同结构冲击的重要性。根据方差分解理论，得到产业结构对能源资源、水资源消耗的方差分解结果，如表2所示。
表2表明了从1～10的预测期内，新疆产业结构调整对能源资源消耗和水资源消耗的影响。从产业结构调整对能源消耗影响的方差分解结果来看，第一期，产业结构调整对能源消耗的影响较小，仅有20.532%，第二期开始，产业结构调整对能源消耗的影响增加，迅速上升到56.251%，然后产业结构调整对能源消耗的影响保持较平稳的幅度，说明能源资源消耗受产业结构波动的影响逐渐减弱。可见新疆能源产业结构优化程度不高，能源利用效率不高。只有不断地优化产业结构才能实现能源效率的提高。
从产业结构调整对水资源消耗影响的方差分解结果来看，第一期，产业结构调整对水资源消耗的影响非常小，贡献份额仅9.107%，第三期之后，产业结构调整对水资源消耗的影响迅速上升，第五期达到61.681%，随后，产业结构变化对水资源消耗的贡献度达70%以上，产业水资源消耗受产业结构波动的影响逐步加强。说明通过对水资源在产业间的合理配置，能够实现节约用水的目标。
四、结论
随着新疆产业结构调整进程的推进，用水量递增、能源消耗加大，工业三废排放的增加是产业结构调整过程中普遍的资源消耗、环境污染问题。从产业资源消耗时间序列来看，新疆水资源配置不合理，产业间用水比例不协调，农业用水占较大比重；第二产业能源消费量增长幅度较大。从产业资源消耗空间来看，新疆北部地区的产业能源消耗增长幅度与产业用水变动幅度较大，南部相对较小。工业污染方面，新疆产业结构调整过程中资源环境压力正在持续加强。
格兰杰因果分析发现，“九五”以来，新疆产业结构调整过程中，资源消耗不是产业结构优化的格兰杰原因，产业结构优化不是以牺牲生态环境为代价。进一步的脉冲响应函数模拟表明：短期内，随着产业结构的不断优化，能耗不断增加；从长期看，水资源的消耗将会减少。方差分解结果表明：新疆能源资源消耗受产业结构波动的影响逐渐减弱。水资源消耗受产业结构波动的影响逐步加强。
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收稿日期：2013-01-30
基金项目：国家社会科学基金西部项目（11XJY015）；国家社会科学基金项目（12CJY039）
作者简介：李 芳（1979- ） 女，甘肃民勤人，博士、讲师，研究方向为产业经济、生态经济；
张 杰 （1977- ） 男，河南淮阳人，博士、副教授，研究方向为区域经济；
张风丽（1978- ） 女，山东菏泽人，博士研究生，研究方向为农业经济、资源经济。