Evaluation of environmental efficiency in China using data envelopment analysis

As a main method for achieving environmental protection, improvement of environmental efficiency is vitally important for reducing environmental risk and level of ecological scarcity. Thus, quantitative analysis of environmental efficiency is not only an important premise for understanding the situation of regional environmental protection, but also a prerequisite for designing and adjusting relevant policies. In this paper, we treat the undesirable output in an economic activity by a linear monotonic decreasing transformation approach. We employ data envelopment analysis (DEA) technique to evaluate environmental efficiency in 30 provinces of China during the period 2001–2010, and conduct hypothesis tests on these environmental efficiencies. Furthermore, we investigate the horizontal differences of environmental efficiency in six regions of China and the vertical differences among different years. The results show that our empirical tests have a high statistical reliability that provides support for prompting environmental policies in different parts of China.     

中国旅游业碳排放效率的空间格局及其影响因素

旅游业碳排放效率作为旅游业绿色全要素生产率指标,是衡量旅游业碳排放与旅游经济增长之间关系的重要工具。借助SBM模型测算了中国省际旅游业碳排放效率,并利用ESDA和GWR方法分析了旅游业碳排放效率的空间格局及其影响因素的时空异质性。结果表明:中国旅游业碳排放效率呈现缓慢提升态势,但总体水平仍较低。旅游业碳排放效率的空间集聚特征明显,形成了以上海为中心的高值集聚区和以西北省份为中心的低值集聚区。旅游业碳排放效率及其空间格局演化是多因素共同作用的结果,旅游经济规模对中西部地区旅游业碳排放效率的提升作用较强;城镇化的促进作用逐步减弱,且在多数省份开始产生抑制作用;技术效应的提升作用高值区从中东部转移至华北和东北地区;旅游业产权结构对南部地区的推动作用也逐步凸显;结构效应主要对西南地区起促进作用。这为优化和提升旅游业碳排放效率提供了理论依据。     

中国农业环境效率时空演变及其驱动因素

农业环境效率是衡量经济与资源环境协调发展的重要指标,研究农业环境效率对实现农业资源的高效率利用具有重要意义。基于2004-2019年中国30个省（市、区）面板数据,运用SBM （Slacks-based model）模型、空间马尔科夫链、GIS技术和空间计量模型,分析了农业环境效率的时空演变特征,研究了农业环境效率变动的驱动因素。结果表明：（1）2004-2019年,考虑非期望产出的农业环境效率要低于不考虑非期望产出情况,呈持续上升趋势;区域差异整体呈倒"V "型变化趋势,东西方向上递减,南北方向上呈" U"型趋势特征。（2）中国不同等级的农业环境效率空间差异明显,地理空间格局在空间演变过程具有重要作用,空间关联性特征显著,不同类型的演变存在显著的时空惯性。（3）中国农业环境效率存在空间溢出效应,农业经济水平、环境规制、农业生产能力是提升农业环境效率的关键因素,财政支农水平、工业化水平、农作物种植结构、农业机械强度则是制约效率提升的约束要素。     

中国林地绿色利用效率时空差异分析

林地资源利用是一个多投入、多产出的系统,其产出不仅有直接的经济价值,而且具有宝贵的生态价值。权衡林地利用的经济价值和生态价值是可持续发展的问题。林地绿色利用效率是评价林地利用是否可持续的重要方法。采用价值当量法估算中国31省市林地的生态功能价值当量,在此基础上,运用SBM模型评价了1998年、2003年、2008年和2013年的林地绿色利用效率,分析了中国31省市林地绿色利用效率损失的主要原因和改善方向。得出结论:在1998—2013年期间,中国31省市的林地绿色利用效率呈现先下降后回升的态势;东部沿海以及拥有传统林区的省市的林地绿色利用效率表现最佳,而青海等地的林地绿色利用效率最低;对于缺乏效率的省市来说,应分清林地绿色利用效率损失的本质原因,由劳动力投入以及固定资产投资冗余导致的效率损失应加大重视程度,有的放矢,减少浪费;针对区域生态功能薄弱环节,应合理规划森林类型和林木种类,同时注意对区域森林生态系统的构建和维护。     

Measuring ecological total-factor energy efficiency incorporating regional heterogeneities in China

This paper proposes a metafrontier slack-based efficiency measure (MSBM) approach to model ecological total-factor energy efficiency. This new advanced approach incorporates group heterogeneities of regions, total slacks, and undesirable outputs simultaneously into energy efficiency analysis. We incorporate global environmental technology into the proposed model so as to improve its discriminating power. We conduct an empirical analysis of regional ecological energy efficiency by incorporating carbon dioxide (CO₂) and sulfur dioxide (SO₂) emissions and the chemical oxygen demand (COD) of China during 2001-2010. The results indicate that most of the provinces are not performing at high ecological energy efficiency. Significant regional technology gaps in ecological energy efficiency exist in three areas. We present some policy suggestions based on the empirical results.     

中国有机肥料养分资源潜力和环境风险分析

基于<中国农业年鉴2006)和其他文献的基础数据,计算了2005年中国人畜禽排泄物和秸秆数量及其产生的养分量.结果表明,2005年中国人畜禽排泄物总量为46.25亿t,秸秆总产量为6.43亿t.中国有机肥料养分资源潜力巨大,2005年人畜禽排泄物和秸秆共产生N、P2O5、K2O养分量分别为2824.52、1282.93、2947.99万t,分别为化肥N、P2O5、K2O投入量的1.08、0.86和4.56倍.但不同区域差异较大,其中河南、山东和四川省人畜禽排泄物产生N、P2O5、K2O量最多,均>400万t,西北地区和北京、天津、上海等地人畜禽排泄物产生的养分总量较少.秸秆中N、P2O5、K2O含量在河南和山东2个粮食主产省最高,均>150万t;西北地区秸秆养分产生量相对较少.单位农田面积人畜禽排泄物的N、P2O5和K2O养分负荷量以北京最高,达到787.26 kg·hm-2,其次是天津和上海,分别为515.31和505.35 kg·hm-2,环境风险较大.     

我国主要海域海水养殖碳汇能力评估及其影响效应——基于我国9个沿海省份面板数据

随着海水养殖业的碳汇功能逐渐被认识和肯定,海水养殖不再单是一项经济活动,而是对环境具有正向影响的碳汇生态活动。以我国沿海9个省份为例,选取海水养殖业碳汇主要贡献的贝类和藻类海产品,并按照各自的碳汇方式对我国沿海地区2008—2015年海水养殖碳汇能力测算,进一步将9个沿海省份按照主要海域划分为渤海、黄海、东海、南海,利用LMDI模型从海水养殖的结构效应和规模效应角度分析碳汇能力的区域差异和主要影响因素。研究结果显示,黄海沿岸海水养殖碳汇能力最强,南海沿岸海水养殖的碳汇转化比例最高,规模效应与我国沿海地区海水养殖碳汇能力始终呈正相关,结构效应的作用显著但不稳定。基于上述结论,我国沿海地区碳汇养殖业应首先提升碳汇养殖技术、稳定海水养殖产量,其次注重优化养殖结构,对碳汇潜力巨大的贝类多加关注。     

黄淮海玉米生产能源利用效率和净生态系统碳平衡时空特征

黄淮海地区是我国重要的玉米产区之一,定量化该区域玉米生产的能源利用效率和净生态系统碳平衡对提高资源利用效率和实现碳中和具有重要意义。基于国家统计数据,利用生命周期评价(LCA)、能值分析和碳平衡等方法,定量化了2004-2018年黄淮海地区(包括河北、河南、山东、安徽和江苏5个省)玉米生产的能源利用效率和净生态系统碳平衡,并阐明其时空变化特征。结果表明:黄淮海地区玉米生产的平均能源利用效率、温室气体排放量、净生态系统碳平衡和可持续性指数分别为3.9、3.8 t CO₂-eq/hm²、12.6 t C/hm²和6.8。不同年份间黄淮海地区玉米生产的能源利用效率和净生态系统碳平衡存在显著差异,能源利用效率在2012年最高,为4.3,在2005和2007年最低,为3.7;净生态系统碳平衡在2015年最高,为14.2 t C/hm²,在2005年最低,为10.1 t C/hm²。各省份中以河北省玉米生产的能源利用效率、净生态系统碳平衡和可持续性指数最高,分别高于区域平均15.3%、9.6%和26.4%,较最低的江苏省高45.5%、22.0%和88.8%。河北省、河南省和山东省的综合得分均为正值,具有较高的资源利用效率和生态环境效益。黄淮海地区玉米生产资源投入、能源利用效率、生态环境效益和净生态系统碳平衡在时空尺度上存在较大的差异,应制定区域特异性优化管理策略,减少化肥和农药的施用,施用增效肥料和高效生物农药等,采用秸秆还田等保护性耕作措施,积极推进规模化和机械化的发展,实现黄淮海地区玉米生产的绿色可持续发展。     

基于ESTDA模型的中国水生态足迹及水生态压力评价

基于水足迹视角,测度了中国31个省份2000-2018年的水生态足迹广度、深度及水生态压力,采用ESTDA框架对其时空动态特征进行分析。结果表明：①研究期内,中国水生态足迹总量呈波动上升态势;水生态承载力波动幅度较大,空间分布格局整体呈现自东南向西北逐渐较少的趋势。②水生态足迹广度与水生态承载力呈同步变化趋势,整体上已接近水资源可提供的流量资本上限,各省市水生态足迹深度差异较大。③研究期内,水生态压力指数小于1的区域与水生态足迹深度为1的区域相吻合,水生态压力指数大于1的区域主要分布在华北及西北地区。④LISA时间路径表明,水生态足迹广度、深度及水生态压力的整体空间格局均具有较强的稳定性;三者的局部空间结构在空间依赖方向上的稳定性依次加强;空间格局演化的空间整合性呈现水生态足迹深度 > 水生态压力 > 水生态足迹广度,空间上,水生态足迹广度正向协同增长省份主要集中于南方省份,而水生态足迹深度和水生态压力正向协同增长区则分布于华北、西北地区;各要素的空间分布格局表现出较强的路径依赖及锁定特征。     

中国农业生态效率评价方法与实证——基于非期望产出的SBM模型分析

生态效率是衡量经济与资源环境协调发展的重要指标.基于将农业面源污染作为非期望产出的考量,在对传统DEA模型进行修正的基础上,采用非径向、非角度的SBM模型对中国30个省份的农业生态效率进行了测算,并给出了农业生态效率的改善途径.研究结果表明:1998-2009年中国农业生态效率虽然呈现缓慢上升态势,但整体仍处于较低水平,除北京、上海、海南、重庆外,其余省市都需要改变投入和产出来优化农业生态效率;资源的过度消耗和环境污染物的过量排放是农业生态效率损失的主要原因.提高资源利用效率、降低资源消耗量和环境污染物的排放量是农业生态效率改善的重要途径.     

Spatio-temporal clustering of Mountain-type Zoonotic Visceral Leishmaniasis in China between 2015 and 2019

With several decades of concerted control efforts, visceral leishmaniasis(VL) eradication had almost been achieved in China. However, VL cases continue to be detected in parts of western China recent years. Using data of reported cases, this study aimed to investigate the epidemiology and spatio⁃temporal distribution, of mountain-type zoonotic visceral leishmaniasis (MT-ZVL) in China between the years 2015 and 2019. Epidemiological data pertaining to patients with visceral leishmaniasis (VL) were collected in Gansu, Shaanxi, Sichuan, Shanxi, Henan and Hebei provinces between the years 2015 and 2019. Joinpoint regression analysis was performed to determine changes in the epidemic trend of MT-ZVL within the time period during which data was collected. Spatial autocorrelation of infection was examined using the Global Moran’s I statistic wand hotspot analysis was carried out using the Getis-Ord Gi* statistic. Spatio-temporal clustering analysis was conducted using the retrospective space-time permutation flexible spatial scanning statistics. A total of 529 cases of MT-ZVL were detected in the six provinces from which data were collected during the study time period, predominantly in Gansu (55.0%), Shanxi (21.7%), Shaanxi (12.5%) and Sichuan (8.9%) provinces. A decline in VL incidence in China was observed during the study period, whereas an increase in MT-ZVL incidence was observed in the six provinces from which data was obtained (t = 4.87, P < 0.05), with highest incidence in Shanxi province (t = 16.91, P < 0.05). Significant differences in the Moran’s I statistic were observed during study time period (P < 0.05), indicating spatial autocorrelation in the spatial distribution of MT-ZVL. Hotspot and spatial autocorrelation analysis revealed clustering of infection cases in the Shaanxi-Shanxi border areas and in east of Shanxi province, where transmission increased rapidly over the study duration, as well as in well know high transmission areas in the south of Gansu province and the north of the Sichuan province. It indicates resurgence of MT-ZVL transmission over the latter three years of the study. Spatial clustering of infection was observed in localized areas, as well as sporadic outbreaks of infection.     

以材料“创造”土地？——中国城市化进程的一个重要特征

中国快速城市化进程的一个重要特征是以土地为载体,通过大量投入钢铁、水泥等建材大规模修建城市建筑和基础设施,创造出大量的城市生产和生活空间。利用1985—2010年中国省级行政单元城市建成区总面积、城市居住用地总面积、城市住宅总面积和城市住宅建筑材料总使用量等数据,识别城市扩张模式,揭示中国城市化进程中土地、建筑面积及其构筑材料三者间的关系。研究表明2000年是中国城市扩张的重要分界点,2000年之前中国各省份的城市建成区总面积、城市住宅总面积和城市住宅建筑材料总使用量均较小且省份间差异不大,2000年之后三者迅速增长且省份间差异逐渐扩大。在地区尺度上,三者均呈现东部地区最高、中部次之、西部最低的特点,地区内部差异则表现为东部地区最大、西部次之、中部最小的特征。大多数省份的城市住宅总面积及其构筑材料总量随着城市建成区的扩张而增长,表明城市在发展初期以扩大建成区和水平扩张为主。随着城市化水平的不断提高,城市内部空间重组和用地置换导致高层建筑逐步替代了原有的单层或低矮建筑,城市扩张的方向由依赖土地的水平扩张转向以大量使用建筑材料为基础的垂直扩张,使得许多省份的城市住宅总面积逐渐超过辖区内居住用地总面积。这种以建筑材料"创造"出更多"土地"的城市垂直扩张在满足人们对城市生产和生活空间需求的同时,有利于节约土地资源和保护生态空间,但需要以消耗更多的建筑材料并承担建筑材料在开采、制造、运输、使用和废弃过程中所造成的环境影响为代价。     

旅游产业集聚对旅游业碳排放效率的空间溢出效应

在碳中和、碳达峰的时代背景下,提高旅游业碳排放效率对实现旅游产业高质量发展具有重要的实践价值。基于2001—2018年中国省际(自治区、直辖市)面板数据,首先利用区位熵和Super-SBM模型分别测算中国省际旅游产业集聚水平和旅游业碳排放效率,并探究二者空间演变趋势和关联特征;其次,运用空间杜宾模型分析旅游产业集聚对旅游业碳排放效率的影响及其空间溢出效应。结果表明：(1)研究期内,中西部地区的旅游产业集聚水平明显提高,东部地区则无明显变化;除河北省、山西省、内蒙古自治区等地区外,其他省份的旅游业碳排放效率均无显著变化。整体上看,二者高水平地区的空间分布变化大致均呈现出以现有集聚区为中心向周边扩散的趋势。(2)旅游产业集聚能显著提高旅游业碳排放效率,并且具有正向空间溢出效应,而旅游业碳排放效率的负向空间溢出效应则会抑制其他地区旅游业碳排放效率的提高。(3)经济发展、产业结构、城镇化、对外开放、技术进步和环境规制均能不同程度促进旅游业碳排放效率,但城镇化作用效果不显著,旅游业产权结构则显著抑制旅游业碳排放效率,经济发展和城镇化均具有正向空间溢出效应,产业结构呈现出较强的负向空间溢出作用,技...     

Provincial water use efficiency measurement and factor analysis in China: Based on SBM-DEA model

This paper estimates water use efficiency of 31 provinces in China during 2004–2013 using slack based measure-data envelopment analysis (SBM-DEA) model which takes consideration of sewage. By using panel data model, factors that influence water use efficiency are explored. The results show that: (1) water use efficiency is higher in economically developed provinces such as Beijing, Shanghai and Tianjin. (2) In general, inefficiencies of labor input and water input are larger than that of capital input. (3) After taking into account sewage as unexpected output, inefficiency of gross domestic product (GDP) for each province is quite low, but most provinces have inefficient sewage emission. (4) It is found in the analysis of influencing factors that the ratio of added value of agricultural sector, water usage per capita and sewage per unit of output have negative impact on water resources use efficiency, while the import dependence and export dependence have positive impact. The results are robust.     

中国资源再生利用的生态效率演变特征与空间分异格局

解析资源生态效率演变特征和分异格局,可为我国实现资源再生利用区域均衡发展和提高生态利用效率水平提供参考。本研究以26个省(市、区)的资源再生利用面板为对象,采用超效率DEA模型测算了2004—2017年其产业生态效率水平,并基于地理区划,分析该产业生态效率演变特征和空间分异格局。结果表明: 2004—2017年,研究区的资源再生利用产业生态效率逐年提高,约有年均1.5%的增长势能,整体表现为由内陆逐渐向沿海递增的演变态势。该产业生态效率全局空间相关性显著,且省(市、区)之间存在明显的空间集聚特征;随着年份推移,区域差异性减弱,高水平省(市、区)辐射带动力较强。研究期间,我国资源再生利用的生态效率空间分异趋于缓和,主要因为华北、东北、华东、华南、华中和西北地区的空间分异减弱,而西南地区的分异不断增强,从而弱化了整体降低趋势。     

Regional environmental efficiency in China: Analysis based on a regional slack-based measure with environmental undesirable outputs

As the largest developing country, China has been suffering from resource shortage and serious environmental pollution. Evaluation and improvement of the regional environmental efficiency is crucial to pursuing the balance between economic development and environmental protection. This paper used a regional environmental efficiency SBM (slack-based measure) (REES) model which treats environmental pollution as undesirable outputs to evaluate the environmental efficiency of 30 provincial administrative regions (PARs) in China from 2005 to 2011 and investigated the factors affecting environmental efficiency using the Tobit regression model. The results indicate that there is distinct difference in environmental efficiency amongst each PAR. The GDP per capita, industrial structure, innovation capability, environmental awareness of local government and population density have significant positive impacts, while energy intensity exerts a significantly negative effect on environmental efficiency. In order to make more effective policies for improving China’s regional environmental efficiency, the hierarchical cluster analysis was applied to divide the 30 PARs into 3 sub-regions. A number of policy recommendations were provided for improving environmental efficiency according to the characteristics of each sub-region, which are helpful for the Chinese government to achieve the targets of environmental protection along with the economic development in the coming years.     

中国航空碳排放及其效率时空演化特征分析

航空碳排放不仅影响空气质量且可造成温室效应。中国正处于从民航大国向民航强国迈进的关键时期,提高航空碳排放效率是行之有效的航空碳减排手段。运用可拓展随机性环境影响评估模型(STIRPAT)对中国2004—2019年航空碳排放总量的时空演变特征进行分析,以探明不同尺度区域航空碳排放的空间差异与空间关联表现;运用基于非期望产出的超效率松弛变量模型(SBM)和标准差椭圆分析法(SDE)对中国航空碳排放效率的时空分布与格局演化过程进行判定,以分析各省域航空碳排放效率的差异,并给出有效的航空碳减排方略。研究发现：2004—2019年,中国航空碳排放总量持续增长,航空碳排放增长率和航空碳排放强度均呈波动下降趋势;四大经济区航空碳排放总量分布总体表现为“东部>西部>中部>东北”的格局,东部仍是中国航空碳排放的主要区域;高碳排放区较分散,还未形成省域之间连片的碳排放高值区。2004—2019年,中国航空碳排放效率总体呈现“M”型波动上升趋势,各省域航空碳排放效率均不同程度的提高,但主要以低效率区、中效率区为主;各省域之间的航空碳排放效率差异性经历了逐渐减小到逐步增大的过程,但总体航空碳...     

中国人均灰水生态足迹变化驱动效应测度及时空分异

将传统灰水足迹和水生态足迹方法相结合,运用扩展的Kaya恒等式和LMDI指数分解方法对中国各省市的人均灰水生态足迹变化的驱动因素进行测度分析,充分考虑了资本和劳动力因素,选取经济活度效应,资本深化效应,资本效率效应,足迹强度效应,环境效率效应5个效应对人均灰水生态足迹变化的影响,结合ISODATA聚类模型对各效应进行空间聚类,从而分析各效应的空间特征。结果显示:中国人均灰水生态足迹产出变化是这5种因素共同作用的结果,资本深化效应和经济活度效应具有增量效应特点,而环境效率效应、足迹强度效应、资本效率效应呈减量效应特点;在各驱动效应的的强弱对比中,资本深化效应和足迹强度效应的特征较为明显。经济发展带动了科技进步也使得用水效率不断提高是足迹强度效应呈减量效应的主要原因;而工业化阶段经济向资本密集型转变是资本效率下降的主要原因。研究对中国灰水生态变化与资本要素之间的关系进行了探讨,对环保政策的调整及水资源可持续利用研究具有一定的参考价值。     

黄土高原不同降水区休闲期土壤贮水效率及其对冬小麦水分利用的影响

土壤贮水是影响黄土高原冬小麦生产力的最重要因素,分析休闲期贮水效率对有效利用水资源具有重要意义。利用黄土高原旱作区4个农业气象观测站土壤水分长期观测资料和冬小麦产量资料,探讨了不同气候区休闲期土壤贮水和耗水特征及对冬小麦水分利用的影响。结果表明:(1)黄土高原旱作区休闲期1 m土层多年平均贮水量半湿润区为9 1mm,贮水效率为30.7%,半干旱区为32 mm,贮水效率为16.5%,且不同降水年型、不同气候区休闲期贮水量和贮水效率差别较大;(2)黄土高原旱作区1 m土层贮水量从土壤解冻至封冻期间基本呈波谷型分布,休闲期为主要贮水阶段,冬小麦返青—开花期为休闲期贮水的主要消耗阶段。半湿润区休闲期土壤贮水量主要消耗在起身至开花期,半干旱区主要消耗在越冬至拔节期;(3)黄土高原旱作区播种—越冬前消耗0—40 cm土层贮水,越冬-起身期各土层贮水量都有消耗,起身—开花期半湿润区主要消耗0—40 cm土层贮水量、半干旱区主要消耗0—60 cm土层贮水量,开花—成熟期半湿润区主要消耗40 mm以下土层贮水量、半干旱区主要消耗60 cm以下土层贮水量;(4)黄土高原休闲期贮水效率与冬小麦产量显著相关,半湿润区水分利用效率远高于半干旱区。黄土高原不同区域降水时空分布不均和土壤贮水能力的差异是造成不同气候区休闲期水分贮存差异的主要原因,通过调整耕作方式、水肥管理、种植结构进一步实现冬小麦增产和水分高效利用。     

Ecological indicators for green building construction

Building construction is one of the largest final consumers of environmental resources as well as one of the largest emitters of greenhouse gas and other pollution. This paper aims to propose ecological indicators for green building construction by applying a slack-based data envelop analysis approach, in which resource conservation and environmental protection are both incorporated. We conduct an empirical analysis of ecological indicators for green building construction using China's regional panel dataset during 1995–2012, and use the analysis to further discuss the technological gaps across the regions. The findings show that: (i) half of China's provinces have a substantial potential increase of more than 60% in ecological performance for green building construction; (ii) the developed areas perform better than the developing areas; (iii) the 11th five-year plan period is a turning point for China's green building construction and development as the policies for green construction have significant effects.