湖北省磷矿资源生态开发效率评估与分类管理_杜春丽.pdf

收稿日期2020-03-05 基金项目湖北省软科学项目 （编号 2018ADC127） 。 作者简介杜春丽 （1975） ， 女， 副教授， 博士， 硕士研究生导师。 总第 528 期 2020 年第 6 期 金属矿山 METAL MINE 湖北省磷矿资源生态开发效率评估与分类管理 杜春丽任雪莹杜子杰 1 （武汉工程大学管理学院， 湖北 武汉 430205） 摘要以湖北省 13 个磷矿资源开发的县域城市作为评价对象， 运用 DEA 模型和 Malmquist 指数对 2013 2017年湖北省磷矿资源的生态开发效率进行测度和分析， 探索磷矿资源绿色开发路径。结果表明 湖北省磷矿资 源生态开发综合效率不高， 主要原因是规模效率较低； 从Malmquist指数分析来看， 尽管因行业绿色技术进步， 湖北 省磷矿资源生态开发的全要素生产率总体呈增长态势， 但企业技术创新的不足、 规模效率不高阻碍了全要素生产 率的提升； 进一步研究发现， 湖北省县域间磷矿资源生态开发效率存在显著地域差异， 必须在把握区域资源分布和 经济技术发展水平差异性的基础上， 坚持分类管理和精准施策， 增强磷矿资源循环利用和矿山生态修复能力， 进一 步提升磷矿资源生态开发效率。 关键词磷矿资源生态开发效率DEA分类管理 中图分类号TD815文献标志码A文章编号1001-1250 （2020） -06-198-06 DOI10.19614/ki.jsks.202006031 Efficiency uation of Ecological Development of Phosphate Rock in Hubei Province and Its Classification Management Du ChunliRen XueyingDu Zijie2 （School of Management， Wuhan Institute of Technology， Wuhan 430205， China） AbstractTaking 13 cities for phosphate rock PR development in Hubei Province as the uation objects，DEA and Malmquist index models were used to uate and analyze the efficiency of PR ecological development from 2013 to 2017 to explore the green development path． The results suggest that the comprehensive efficiency of the PR ecological devel⁃ opment in Hubei Province is not high，mainly due to low scale efficiency． From the analysis of the Malmquist index，relying on the technological progress of the industry，the total factor productivity has generally increased，but on the other hand，not only insufficient technological innovation in enterprises but also the low scale efficiency hinders the improvement of total fac⁃ tor productivity． Further research demonstrates that there are significant regional differences in the efficiency of PR ecological development among cities in Hubei Province． Based on the differences in the regional resource distribution and the economic and technological development，it is essential to insist on classification management and accurate policy，enhance the ability of PR resource recycling and mine ecological restoration， and further improve the efficiency of PR ecological development． KeywordsPhosphate rock， Efficiency of ecological development， DEA， Classification management Series No． 528 June 2020 长期以来GDP锦标赛与粗放式矿产资源开发的 传统思维， 导致我国磷矿资源开发过程中出现了资 源耗损严重、 生态破坏、 环境污染等一系列矿产开发 的负效应问题 ［1-2］， 磷矿资源开发与生态环境保护的 两难矛盾日益突出， 持续困扰着我国区域经济高质 量发展和生态文明建设进程。与此同时， 磷矿资源 作为我国24种战略性矿产资源之一， 其开发利用也 关乎国家经济、 国防安全和战略性新兴产业的发展 需求， 尤其是在中美经贸冲突不断升级的情况下， 其 供给安全问题已受到政界和学界高度关注 ［3-4］。显 然， 在实现区域经济高质量发展、 切实保障战略性矿 产资源供给安全的重大背景下， 如何推动磷矿资源 生态开发和高效利用成为需要予以深入研究的重要 课题。 我国磷矿资源主要集中分布在湖北、 云南、 贵 州、 四川和湖南等5省， 资源保有储量占全国磷矿资 安全与环保 198 ChaoXing 源保有储量81.25 （数据来源于2017年湖北省、 云南 省、 贵州省、 四川省和湖南省统计年鉴） ， 各地区磷矿 资源禀赋差异巨大， 决定了不同地区磷矿资源产业 发展存在 “先天性” 差异 ［5］。此外， 我国磷矿资源大都 分布在主体功能区规划中的限制开发区域， 区域内 生态脆弱、 自然灾害频发， 经济社会发展相对滞后， 是实施主体功能区战略和推进区域高质量发展的难 点地区 ［6］。因此， 如何把握区域经济技术发展水平和 资源禀赋的异质性， 是促进磷矿资源生态开发的关 键所在。那么， 磷矿资源生态开发效率如何不同 区域磷矿资源生态开发效率是否存在差异性基于 差异性如何推动磷矿资源生态开发和高效利用深 入探讨上述问题对推动磷矿资源绿色开发、 加快区 域高质量发展具有重要的理论价值和实践意义。 1研究对象的选择与概况 湖北省是我国5大磷矿基地之一， 2017年磷矿资 源保有储量占全国29.61 （数据来源于2017年 湖北 省矿产资源统计年报 ） ， 位居全国首位， 在开发过程 中， 湖北省磷矿资源不可避免地出现了开发与环境 保护的两难矛盾， 严重制约了湖北省磷资源产业绿 色转型和经济高质量发展步伐， 同时省内磷矿资源 分布也呈现分布不均衡特征 （湖北省磷矿资源主要 集中在宜昌、 荆门、 襄阳和神农架等鄂西和鄂西南地 区） 。总体而言， 湖北省磷矿资源开发利用情况是全 国磷矿资源开发利用的缩影， 极具代表性。 基于此， 本项目以磷矿资源丰富的湖北省为研 究对象， 根据磷矿资源禀赋、 区域功能定位以及经济 技术发展水平， 选取省内13个磷矿资源开发利用相 对稳定集中的县域城市作为评价决策单元， 分析磷 矿资源生态开发效率， 探究磷矿资源分类管理的路 径， 为实现磷矿资源绿色开发、 切实保障我国战略性 矿产资源供给安全提供科学依据和智力支持， 也为 其他战略性矿产资源的生态开发与差别化管理提供 借鉴与参考。 2研究方法与指标选取 一般而言， 在传统的矿业生产过程中， 生产者期 望以较少的投入获得较多的期望产出， 而实际的生 产过程不仅带来了产品、 利润等期望产出， 也伴随着 废石、 尾矿等非期望产出的出现。因此， 本项目构建 了一个考虑非期望产出的DEA模型来测算湖北省磷 矿资源生态开发效率。 2. 1基于非期望产出的数据包络分析方法 数据包络分析方法 （DEA） 是一种对基于投入和 产出的多个决策单元 （DMU） 的效率进行综合评价的 定量方法， 该方法不需要预先设定生产函数模型， 也 不受主观判断影响， 可以避免由于模型设定偏差导 致的问题， 其常用的分析模型主要有CCR模型、 BCC 模型和FDH模型。由于磷矿资源产业具有典型的规 模优势特征， 研究将非期望产出作为投入指标， 选用 DEA-BCC模型测算湖北省磷矿资源生态开发效率。 2. 1. 1基于非期望产出的BCC模型 假设某经济系统 （湖北省磷矿资源开发系统） 中 有n个独立的决策单元DMUj（j1， 2， ， n） （此处指湖 北省各磷矿开发利用县域） ， 各自组织m种可控性资 源 （简称投入） Xj （x1j， x2j， ， xmj） T， 生产 s 种产品 Y j （y1j， y2j， ， ysj） T， 同时产生 k种非期望产出物 Bj （y（s1） j， y（s2） j， ， y（sk） j） T。将非期望产出物作为输入指 标， 定义第j0个DMU的效率评价指数为 max ∑ r 1 s uryrj o ∑ i 1 m vixij 0 ∑ r s 1 s k uryrj 0 , s．t． ∑ r 1 s uryrj ∑ i 1 m vixij∑ r s 1 s k uryrj ≤ 1, u,v ≥ 0; j 1,2,,n; i 1,2,,m; r 1,2,,s,s 1,,s k． （1） 将式 （1） 进行分式转化得出基于投入的 BCC模 型， 并进一步引入投入/产出的松弛变量 （sx-，sy， sb-） ， 如式 （2） 所示。 min[]θ - εETs x - sy sb -, s．t．∑ j 1 n λjXj sx - θXj 0, ∑ j 1 n λjY y j - sy Y y j0 , ∑ j 1 n λjY b - j sb - θY b - j0 , ∑ j 1 n λj 1, λj,sx -,sy ,sb -≥ 0; ε 0; j 1,2,,n． （2） 显然， 当最优解θ*1，sx -*0，sb -*0时， 则称决策 单元j0为 DEA 有效； 当θ*＜1， 或sx -*≠0，sy *≠0，sb -*≠0 时， 则称决策单元j0为非DEA有效。若θ*1， 且sx -*≠ 0， 或sy *≠0或sb -*≠0时， 则判定决策单元j0为弱DEA 有效。 2. 1. 2Malmquist指数 Malmquist指数是由 Caves （1982） ， Fare （1994） 等 引入并进一步发展的一种非参数线性规划方法， 主 要通过构造从 t期到 t1期的 Malmquist指数来分析 2020年第6期杜春丽等 湖北省磷矿资源生态开发效率评估与分类管理 199 ChaoXing 效率的动态变化情况， 其模型如下 M xt 1,yt 1,xt,yt Dt 1 xt 1,yt 1|VRS Dt xt,yt|VRS → ← Dt 1 xt 1,yt 1|CRS Dt 1 xt 1,yt 1|VRS Dt xt,yt|VRS Dt xt,yt|VRS PTEC SEC TC TEC TC TFP．3 在式 （3） 中，Dt 1 xt 1,yt 1和Dt xt,yt分别表示 t1期和t期评价对象的研究对象的生产距离函数。 假设规模报酬可变， 全要素生产率指数 （TFP） 可以分 解为技术效率指数 （TEC） 和技术进步指数 （TC） ， 技术 效率指数 （TEC） 反映了决策单元的技术投入和创新 状况， 技术进步指数 （TC） 反映了行业技术水平和创 新能力， 当TC大于1时说明技术出现进步， 反之则出 现退步， 等于1时则表明技术水平不变。技术效率指 数 （TEC） 可以分解成纯技术效率指数 （PTEC） 和规模 效率指数 （SEC） 。 2. 2指标体系构建和数据来源 （1） 构建湖北省磷矿资源生态开发效率评价投 入产出指标体系。通过相关文献梳理 ［7-10］以及对矿 产资源生态开发效率的理解， 本项目将非期望产出 作为投入指标， 构建湖北省磷矿资源生态开发效率 评价的投入产出指标体系， 详见表1所示。 （2） 数据来源与处理。本项目所用数据均来自 于20132017年的 湖北省矿产资源统计年报 、湖 北省矿山企业矿产资源开发统计年报 。基于数据 的可获得性， 在具体操作上， 将年报中各个企业归属 到所在县域城市， 将相关数据加总求和作为各个评 价决策单元投入产出指标体系的具体数据， 对于部 分缺失数据采用算数平均法进行补缺 ［11］， 并进行属 性归一化处理， 将结果保留3位小数。 3实证分析与结果 3. 1基于DEA模型的湖北省磷矿资源生态开发效 率评价 基于DEA-BCC模型， 本项目利用DEAP2.1软件 对湖北省 13 个县域城市 20132017 年磷矿资源生 态开发效率进行实证分析， 得出了湖北省磷矿资源 生态开发的综合技术效率、 纯技术效率和规模效率 等各项效率指标， 具体如表2所示。 从表2可以发现， 总体来看， 湖北省磷矿资源生 态开发的综合技术效率水平不高， 且呈波动下降的 趋势， 多年平均值仅为0.781。具体分析如下 （1） 湖北省磷矿资源生态开发的纯技术效率平 均值较高， 为 0.996， 趋近于 1， 总体呈现出逐年上升 的趋势， 说明近5年来， 湖北省磷矿资源生态开发的 技术水平日益提升， 也反映了湖北省对环境负荷产 物综合利用的能力也逐渐增强。 （2） 由表2也可以看出湖北省磷矿资源生态开发 的规模效率平均值较低， 仅为0.784， 并呈现出波动下 降的趋势， 这说明20132017年湖北省磷矿资源生 态开发的规模效率不高， 存在着投入冗余或产出不 足的问题。规模效率变化趋势与综合技术效率变化 趋于一致， 由此可以判断导致湖北省磷矿资源生态 开发低效率的主要原因是规模效率不高。 事实上， 湖北省磷矿开发利用的主要县域城市 均处于限制开发区域， 这种区划功能定位以及相关 政策均对所在地区的经济技术发展水平、 资源环境 承载力提出了较高的要求， 使得湖北省磷矿资源开 发利用的规模受到限制， 这也是近年来湖北省对矿 产资源开发及生态环境管控力度加大的结果。 3. 2基于DEA-Malmquist指数的湖北省磷矿资源 生态开发效率评价 为了更加深入地研究湖北省磷矿资源生态开发 金属矿山2020年第6期总第528期 200 ChaoXing 效率在20132017年间随时间推移而产生的动态变 化及其原因， 项目运用DEA-Malmquist指数模型测度 湖北省20132017年的磷矿资源生态开发效率及其 分解值， 具体结果见表3所示。 通过对Malmquist指数分解可以发现， 总体来看， 20132017年湖北省磷矿资源生态开发的全要素生 产率指数均值为1.042， 5年间整体呈增长趋势 （年均 增长4.2） 。其中， 技术进步指数平均上升8.9， 技 术效率指数平均下降4.4， 说明20132017年湖北 省磷矿资源生态开发全要素生产率的提升主要来源 于行业技术进步。然而， 磷矿资源开发利用中企业 技术效率在5年间呈现了下降态势， 究其原因主要是 磷矿资源开发的规模效率下降导致的， 这与前文 DEA-BCC模型分析结论基本一致。 从时间维度来看， 20132017年湖北省磷矿资 源生态开发的全要素生产率呈现先上升后下降的态 势， 显然， 2015年是转折点， 见图1所示。20132014 年、 20142015年这2年内， 湖北省磷矿资源生态开 发的全要素生产率指数均大于1， 分别增长21.7和 6.9， 表明这两个阶段全要素生产率呈上升态势， 但 前者是由于行业技术出现较大进步， 后者是因为规 模效率指数增长了17.2。20152016年期间， 尽管 规模效率指数提高了8.2， 但由于行业技术进步指 数下降18.4， 导致湖北省磷矿资源开发利用效率整 体下降， TFP值下降了11.4； 20162017年间， 尽管 行业技术进步指数提高了24.7， 但规模效率的下降 阻碍了全要素生产率的大幅上升。 需要说明的是， 湖北省磷矿资源开发利用的全 要素生产率在 2013年上升而 2015年后陡然下降的 原因是有迹可循的。2013年， 国土资源部在鄂、 湘、 川、 黔、 滇磷矿主产区启动 “三型矿山” 建设试点工 作， 湖北省各磷矿企业大力推广中低品位磷矿选矿 技术、 中下磷层同时回采等新技术、 新方法， 转变矿 产资源开发利用方式， 实现了开采方式科学化、 资源 利用高效化， 从而使行业全要素生产率得到大幅度 提升。2015年以后， 湖北省先后进行了 “全省矿产资 源领域专项整治行动” 、“全省矿产资源勘查开发秩 序整顿专项行动” 等一系列改革行动， 部署开展了创 建省市级绿色矿山、 大力推进矿产资源绿色勘查、 开 展矿产资源绿色开发收益共享精准扶贫试点等六项 重点工作， 规范磷矿企业生产运营与管理， 强调重视 矿产资源的生态开发和绿色发展， 这种生态倒逼机 制促使一些绿色技术水平较低的磷矿开采和开发企 业减少产能或者停止开采， 直接或间接影响了湖北 省磷矿企业资源开发利用的全要素生产效率。此 外， 随着 湖北长江经济带生态保护和绿色发展总体 规划 等行动纲领的逐步颁布实施， 湖北省加大了长 江沿线磷矿采选和磷化工企业的环境整治， 某种意 义上降低了湖北省磷矿资源开发的规模效益， 从而 也解释了20152016年间湖北省磷矿资源开发利用 的全要素生产率的下降。 3. 3湖北省磷矿资源开发利用的区域差异性 为了进一步了解湖北省磷矿资源开发利用效率 的区域差异情况， 本项目对20132017年湖北省13 个县域城市磷矿资源开发利用效率进行测度， 具体 结果详见表4所示。 显然， 13个县域城市磷矿资源生态开发综合效 率差异较大， 综合效率平均值最高的县域城市是兴 山县和钟祥市， 达到了1.000， 保康、 神农架林区、 远安 县的综合效率值都在0.9以上， 其他县域城市的综合 效率平均值均在0.9以下， 且最低的仅为0.603。为了 切实把握区域资源开发的差异性， 本研究采用K-均 值聚类分析方法对湖北省13个县域城市磷矿资源生 态开发效率进行聚类分级， 有效理清了13个县域的 归属梯队问题。聚类结果详见表5所示。 由表5可知， 1类高效区包括兴山、 保康、 钟祥等 3个县域城市， 占比23.1。该区域拥有磷资源行业 2020年第6期杜春丽等 湖北省磷矿资源生态开发效率评估与分类管理 201 ChaoXing 的龙头企业， 技术水平相对较高， 保证了人力、 资本、 技术等要素投入产出较高收益， 能将矿山开发的负 效应降到最小， 因而资源开发综合技术效率、 纯技术 效率和规模效率较高。 2类中效区包括神农架林区、 夷陵区和远安县， 占比23.1， 其磷矿资源生态开发的综合技术效率和 规模效率不高， 但纯技术效率较高。其中， 夷陵区和 远安县经过多年的大规模、 高强度无序开采， 生态环 境已受到严重的破坏， 处于规模报酬递减阶段； 而神 农架林区是重要生态安全屏障， 生态环境异常敏感 脆弱， 已有磷矿资源开发已经造成较为严重的水土 流失现象。 3类低效区包括大悟、 房县、 鹤峰、 黄梅、 南漳、 随 县和宜城等7个县市地区， 占比53.8， 受困于该区域 的功能定位， 大规模、 高强度的开发活动受到限制， 加之磷资源产业基础相对薄弱， 其磷矿资源生态开 发的综合技术效率和规模效率较低。 4研究结论与对策建议 4. 1主要结论 （1） 从DEA静态分析来看， 湖北省磷矿资源生态 开发的综合效率不高， 主要原因在于规模效率较低， 存在投入冗余或产出不足的情况， 但湖北省磷矿企 业处理环境负荷产物并进行综合利用的纯技术效率 相对较高。 （2） 从Malmquist指数分析来看， 因行业绿色技术 水平的进步， 20132017年湖北省磷矿资源生态开 发的全要素生产率总体呈增长态势， 但企业技术创 新的不足以及规模效率不高阻碍了全要素生产率的 进一步提升。 （3） 从区域来看， 湖北省县域间磷矿资源生态开 发综合效率存在显著差异， 可以明显划分为高效区、 中效区和低效区。 以上评判结果较准确地反映了湖北省磷矿开发 利用的现状。 4. 2建议与对策 当前资源环境约束力度日趋加大， 建设绿色矿 山是矿产资源开发大势所趋， 亟需破解矿产资源开 发和生态环境保护的两难困境， 实现矿产资源绿色 高质量发展， 为此， 本文提出以下建议与对策 （1） 在未来资源开发利用活动中， 建议出台相关 政策鼓励磷矿企业开展技术创新， 不断持续增强矿 山企业绿色技术创新能力， 降低矿山开发带来的生 态环境负面影响， 积极申报 “绿色矿山” 、“生态开发” 试点， 实现磷矿资源产业的绿色发展。 （2） 建议继续执行强有力的生态约束和环境规 制。对于符合主体功能区规划要求的局部重点开发 区域要加强环境监督与管理， 对于禁止开发区域， 应 采用 “关、 停、 并、 转” 等措施继续执行严格的环境规 制。 （3） 建议根据区域资源禀赋差异、 区域功能差 异， 实行差异化的分类管理。高效区要充分发挥区 域内磷矿资源行业内龙头企业的示范作用和技术引 领作用， 保持现有开发规模， 呈现稳中有质的发展态 势； 中效区应提升磷矿资源规模化开采、 集约化经营 水平， 加快绿色矿山建设， 研发磷矿资源深加工的关 键技术， 不断提高产品附加值， 全面提升绿色全要素 生产率； 低效区生态环境敏感性较强， 磷矿资源开发 和相关产业基础相对薄弱， 应尽快实施企业退出机 制， 对于该区域中发展基础较好的企业， 应大力发展 循环经济， 使磷矿资源开发和生态环境保护并行。 参 考 文 献 张玉韩， 吴尚昆， 董延涛．长江经济带矿产资源开发空间格局优 化研究 ［J］ ． 长江流域资源与环境， 2019， 28 （4） 839-852． Zhang Yuhan，Wu Shangkun，Dong Yantao． Optimization of the ［1］ 金属矿山2020年第6期总第528期 202 ChaoXing ［2］ ［3］ ［4］ ［5］ ［6］ ［7］ ［8］ ［9］ ［10］ ［11］ spatial pattern of mineral resources development in the Yangtze River Economic Belt ［J］ ． Resources and Environment in the Yang⁃ tze Basin， 2019， 28 （4） 839-852． 陈军， 成金华．中国矿产资源开发利用的环境影响 ［J］ ．中国人 口 资源与环境， 2015， 25 （3） 111-119． Chen Jun，Cheng Jinhua． Environmental impacts caused by the de⁃ velopment and utilization of mineral resources in China ［J］ ． China Population， Resources and Environment， 2015， 25 （3） 111-119． 吴巧生， 薛双娇．中美贸易变局下关键矿产资源供给安全分析 ［J］ ．中国地质大学学报 社会科学版， 2019， 19 （5） 69-78． Wu Qiaosheng，Xue Shuangjiao． Supply security analysis of Chi⁃ na′s critical minerals under the Sino-US trade change ［J］ ． Journal of China University of GeosciencesSocial Sciences Edition， 2019， 19 （5） 69-78． 龙如银， 杨家慧．国家矿产资源安全研究现状及展望 ［J］ ．资源科 学， 2018， 40 （3） 465-476． Long Ruyin，Yang Jiahui． Research status and prospect of national mineral resource security［J］ ． Resources Science，2018，40（3） 465-476． 王然， 成金华， 王小林．中国矿业经济区矿产资源保障程度差 异性研究 ［J］ ．中国人口 资源与环境， 2015， 25 （12） 138-146． Wang Ran，Cheng Jinhua，Wang Xiaolin． Research on diversity of mineral resources carrying capacity in Chinese mining economic re⁃ gions［J］ ． China Population，Resources and Environment，2015， 25 （12） 138-146． 米文宝， 宋永永， 米楠， 等．宁夏限制开发生态区区域发展水 平空间分异特征及驱动机理 ［J］ ．经济地理， 2017， 37 （11） 171- 180． Mi Wenbao，Song Yongyong，Mi Nan，et al． Spatial pattern and driving mechanism of regional development level of the limited de⁃ velopment ecological zones in Ningxia［J］ ． Economic Geography， 2017， 37 （11） 171-180． 陈丽新， 王雪峰， 张丹．矿产资源集约利用评价体系及典型铁 矿区实证研究 ［J］ ．金属矿山， 2017（2） 24-30． Chen Lixin，Wang Xuefeng，Zhang Dan． uation system for in⁃ tensive utilization of mineral resources and its empirical study on typical iron mining area ［J］ ． Metal Mine， 2017 （2） 24-30． Shujie Ma， Shanying Hu， Dingjiang Chen，et al． A case study of a phosphorus chemical firm′s application of resource efficiency and eco-efficiency in industrial metabolism under circular economy ［J］ ． Journal of Cleaner Production， 2015， 87 839-849． Luo Zhibo，Ma Shujie，Hu Shanying，et al． Towards the sustain⁃ able development of the regional phosphorus resources industry in China A system dynamics approach ［J］ ． Resources，Conservation Recycling， 2017， 126 186-197． 罗德江， 吴尚昆， 郭科．基于组合权灰色关联分析法的矿产 资源开发利用综合评价 ［J］ ．金属矿山， 2015（2） 20-25． Luo Dejiang，Wu Shangkun，Guo Ke． The comprehensive ua⁃ tion of exploitation and utilization efficiency of mineral resources based on combination weight and gray relation analysis ［J］ ． Metal Mine， 2015 （2） 20-25． 李国和， 杨绍伟， 吴卫江， 等．基于聚类的连续型数据缺失值充 填方法 ［J］ ．计算机工程， 2019， 45 （9） 32-39． Li Guohe，Yang Shaowei，Wu Weijiang，et al． Clustering-based missing value filling for continuous data［J］ ． Computer En⁃ gineering， 2019， 45 （9） 32-39． 2020年第6期杜春丽等 湖北省磷矿资源生态开发效率评估与分类管理 203 ChaoXing