生态效率指生态资源用于满足人类需要的效率, 即用更少的资源投入获得更多的价值产出, 在最大经济目标和最优环境目标之间建立一种最佳的链接。生态效率是衡量生态文明水平的重要手段, 提高生态效率是契合“两山理论”并实现经济、资源、环境3者协调健康发展的客观要求和必然选择。如何衡量生态效率、提高生态效率成为当前生态研究的重点之一。近年来, 有多位学者从不同视角对生态效率的相关研究进行了梳理。例如, 刘军等^[1]归纳了旅游生态效率的研究现状; CAIADO等^[2]对83篇生态效率和可持续发展文献的概念框架、指标体系等进行综述; 姚治国等^[3]围绕概念、理论演化等对国外旅游生态效率的研究成果进行综述; 孔佳南^[4]从宏观、中观和微观等不同层面对生态效率评价方法与应用研究进行综述; 孙源远等^[5]从企业、产品和行业3个层面综述了工业生态效率及评价研究的相关文献。这些综述从不同视角、不同层面对生态效率的研究现状进行梳理, 为了解生态效率的研究进展提供了重要参考。但现有综述大多为基于小样本的定性分析, 且较少比较国内外生态效率研究的差异。笔者基于大样本的定量分析, 从国内外比较的视角对生态效率的相关文献进行总结, 分析现有的研究动态与热点, 并预测未来研究的发展方向, 对促进生态效率研究具有重要意义。

1 生态效率研究文献的外部特征分析

中文文献样本来自中国知网的学术期刊库, 检索条件为篇名或关键词中含有“生态效率”的核心期刊; 英文文献样本来自Web of Science, 检索条件为“主题”中含有“ecological efficiency”或“eco-efficiency”的SCI或SSCI文献。截至2019年9月20日, 共检索到608篇中文文献和1 725篇英文文献。统一检索口径和剔除无关文献后, 最终英文文献样本数为795篇, 中英文文献合计1 403篇。

1.1 相关文献量

1992—2019年, 生态效率研究文献呈现整体波动增长趋势(图 1)。主要可以分为初始探索(1992—2004年)、波动上升(2005—2013年)、快速发展(2014年之后)3个阶段。在初始探索阶段, 国内外的生态效率研究都很少, 13 a间仅发表82篇文献。在波动上升阶段, 国内外生态效率研究逐步增加, 从2004年的15篇增加到2013年的58篇。在快速发展阶段, 中英文文献量迅速增加, 分别从2013年的37、21篇增加到2018年的83、105篇。

1.2 核心刊物

刊发生态效率英文文献的期刊分布比较集中, 前10名期刊的发文量占总发文量的46.38%。其中, 《Journal of Cleaner Production》发文量最多, 共175篇, 占英文文献总发文量的22.01%, 排名第2的《Journal of Industrial Ecology》仅41篇(表 1)。中文文献的刊发期刊相对分散, 前10名期刊的发文量占总发文量的34.70%, 且前3名期刊的发文量差距很小(表 1)。

1.3 核心作者

生态效率英文文献发文量第1的作者是上海交通大学耿涌(9篇), 其余作者都在4篇及以下。耿涌的论文被引用总次数也排在第1位(601次), 其次为西班牙萨拉戈萨大学Zabalza Bribian Ignacio、美国密西根州立大学Seungdo Kim、英国利兹大学Frank Figge等学者，相关论文分别被引用397、333和307次。生态效率中文文献发文量最多的第一作者是同济大学诸大建, 其论文被引用总次数也排在第1位(913次), 是国内最早研究生态效率的学者之一。东北大学顾晓薇、南京大学吴小庆、天津外国语大学姚治国、生态环境部环境与经济政策研究中心周国梅、西南大学杨斌等学者的发文量和被引用总次数紧随其后。

1.4 主要研究机构

中国科学院是英文文献发文量和被引用总次数最多的研究机构, 分别为24篇和689次。从机构类型上来看, 高等院校是发表生态效率英文文献的主力, 发文量超过5篇的研究机构中高等院校占83.33%, 被引用总次数超过200次的研究机构中高等院校占84.21%。值得注意的是, 德国巴斯夫集团是唯一发文数量不少于5篇和被引用总次数超过300次的企业。中文文献发文量最多的机构是中国科学院(24篇), 但高等院校是中文生态效率研究的主要力量, 例如, 紧跟其后的同济大学和东北大学发文量都不少于10篇, 分别被引用1 081和1 017次。

2 生态效率研究文献的内容特征分析 2.1 高频关键词分析

从表 2可知, 中英文文献的高频关键词涉及范围较广, 包括生态效率的研究方法、研究对象、理论框架、研究背景、影响因素等。比较中英文文献的前10个高频关键词可知:(1)虽然研究方法是中英文文献的共同高频关键词, 但中文文献的关键词更为侧重研究方法。有2个英文文献的高频关键词涉及研究方法, 占比20%, 有4个中文文献的高频关键词涉及研究方法, 占比40%;(2)英文文献的理论基础更偏好生命周期评估理论, 中文文献更偏好生态足迹理论; (3)可持续发展是中英文文献共同关注的热点。

2.2 社会网络分析

运用可视化分析工具NetDraw绘制中英文高频关键词的社会网络图谱, 见图 2~3。

从网络密度上看, 英文文献的关键词网络整体呈现相对分散的态势, 但中文文献的关键词网络相对集中。英文关键词的网络密度均值为0.27%, 标准差为0.010 2;中文关键词的网络密度均值为0.36%, 标准差为0.013 4。从点度中心势上看, 中英文关键词网络的标准化点度中心势分别为1.35%和1.67%, 同样说明关键词整体网络相对分散。

2.3 结合多维尺度法和聚类法的分析

将多维尺度分析和聚类分析结合起来, 先运用多维尺度分析将相异矩阵降维成2个维度, 接着运用聚类分析法对多维尺度分析的结果进行聚类, 分析结果见图 4~5。英文高频关键词被归类为8个热点主题, 分别是生态效率测算方法、工业生态学、碳排放、生命周期评估、环境管理、能源效率、循环经济、生态与经济的关系。中文高频关键词被归类为7个热点主题, 分别是生态效率测算方法、旅游业生态效率、农业生态效率、地区的生态效率、中国的生态效率、生态足迹、生态与经济的关系。

比较中英文热点主题的异同可知:(1)生态和经济的关系是中英文文献关注的重要热点; (2)中英文文献都关注生态效率的测算方法, 但英文文献更注重方法的原理, 中文文献更注重方法的应用; (3)从研究对象上看, 中文文献更关注旅游生态效率、农业生态效率、地区生态效率, 英文文献更关注工业生态效率、能源效率、碳排放; (4)从理论框架上看, 中文文献更侧重于生态足迹理论, 而英文文献更侧重于生命周期评估理论。

3 生态效率研究领域的热点主题讨论 3.1 生态效率的评价方法

生态效率的评价方法主要分为经济-环境比值评价法和多投入-多产出评价法2类。经济-环境比值评价法采用经济价值和环境影响的比值衡量生态效率。多投入-多产出评价法通过多个投入指标和多个产出指标来测量生态效率, 并至少包含1个非期望产出, 如王玉梅等^[6]构建了区域生态效率的评价指标体系。生态效率评价方法的英文文献有129篇, 占英文文献总数的16.23%, 关键词主要包括数据包络分析法、方向性距离函数、非期望产出等方面。

与英文文献相比, 中文文献的应用评价方法更加多样, 高频关键词包括“DEA”“超效率DEA” “Tobit模型” “Malmquist指数”以及“空间杜宾模型”“SBM模型”“三阶段DEA”。标题或关键词中包含以上词汇的中文文献有178篇, 占中文文献总数的29.28%。其中, “超效率DEA”“Malmquist指数”“SBM模型”“三阶段DEA”等关键词出现在对一般DEA模型的优化研究中, “Tobit模型”和“空间杜宾模型”主要用于分析生态效率的影响因素。从评价方法的热度上看, 中文文献应用超效率DEA的有29篇, 应用Malmquist指数的有29篇, 应用Tobit模型的有30篇, 应用SBM模型的有38篇, 应用三阶段DEA的有11篇, 应用空间杜宾模型的有9篇。关键词或标题中含有“空间计量”“空间杜宾模型”“空间相关”“空间溢出”的中文文献有38篇, 表明空间计量经济学是生态效率研究的热点。

3.2 与生命周期评估结合

生命周期评估法是生态效率英文文献的研究热点, 该方法是测算产品或组织等微观主体生态效率的主要工具。涉及生命周期评估的英文文献有148篇, 占英文文献总数的18.62%。其中, ZABALZA等^[7]运用生命周期评估法测算了不同建筑材料的生态效率。KIM等^[8]运用生命周期评估法测算了在不同轮种制度下, 利用玉米、大豆、小麦生产生物燃料的生态效率。SALING等^[9]基于生命周期评估法, 提出了一种新的工业产品生态效率的测算方法。上述3篇文献的被引用次数排第1、2和6位。

然而, 涉及生命周期评估法的中文文献仅有5篇, 主要原因是生命周期评估法适用于分析微观个体的生态效率, 但中文文献侧重于分析行业、区域等中观视角的生态效率。例如, 被引用最多的前10篇英文文献中有8篇是分析微观个体的生态效率, 5篇涉及生命周期评估法的中文文献有3篇测算了产品的生态效率:吕彬等^[10]以计算机电源为例, 测算了2种不同电子废物回收处理体系的生态效率; 王一超等^[11]分析了玉米、蔬菜和桃的生态效率; 赵薇等^[12]比较分析了焚烧发电、卫生填埋-填埋气发电与堆肥+卫生填埋3种生活垃圾资源化利用模式的生态效率。

3.3 与生态足迹结合

生态足迹指一个人或经济体生存所需要或者能够容纳人类所排放废物的、具有生物生产力的地域面积, 是衡量人类行为对生态环境影响程度的重要指标。一些学者用生态足迹衡量环境影响, 用国内生产总值、培养在校生数量等衡量经济产出, 据此计算高校、城市、交通等的生态效率；涉及生态足迹的中文文献有48篇, 英文文献有30篇。被引用次数超过100次的中文文献有2篇:刘建兴等^[13]用单位生态足迹所创造的国内生产总值作为生态效率指标, 测算了我国不同行业的生态效率；顾晓薇等^[14]以东北大学和沈阳大学为例, 用单位生态足迹培养的在校生数量作为生态效率指标, 测算了大学校园的生态效率。在英文文献方面, 被引用次数最多的是EGILMEZ等^[15]、CERUTTI等^[16]和LI等^[17], 他们利用生态足迹测算了城市住宅开发的生态效率。中英文文献相比, 英文文献的被引用次数明显较低, 被引用次数最多的EGILMEZ等^[15]仅为39次, 而被引用次数在39次以上的中文文献有13篇, 说明中文文献更关注生态足迹在生态效率中的应用。在研究对象上, 有7篇中文文献应用生态足迹测算高校的生态效率, 是研究热点之一。

3.4 与工业生态学结合

工业生态学又称为产业生态学, 是研究工业系统和自然环境之间相互作用、相互关系的新兴交叉学科。关键词中包含“industrial ecology”的英文文献有41篇, 其中28篇发表在工业生态学的专业期刊《Journal of Industrial Ecology》上, 但关键词中包含“工业生态学”或“产业生态学”的中文文献仅有3篇。因为物质流分析和生态工业是工业生态学的重要研究方向, 所以增加关键词“物质流分析”“能值分析”“能流”“能量流”“生态工业”进行检索。包含以上关键词的英文文献有64篇, 中文文献有41篇, 表明与工业生态学结合是中英文文献的共同研究热点。

生态效率与工业生态学结合的研究热点可以分为3个子热点:一是以能值分析为基础测算生态效率。涉及物质流分析的中文文献16篇, 其中张妍等^[18]基于能值分析法构建了城市物质代谢的生态效率指数, 被引用次数最多。二是以物质流分析为基础测算生态效率。涉及能值分析的中文文献有13篇, 其中张炳等^[19]基于物质流分析法衡量环境影响, 以国内生产总值衡量经济产出, 据此计算区域的生态效率, 被引用次数最多。三是测算生态工业园的生态效率。涉及生态工业园的中文文献有9篇, 如芮俊伟等^[20]运用生态足迹法测算了昆山高新区的生态效率。其中, 被引用次数最多的是刘巍等^[21], 其应用数据包络分析法测算了24家综合类国家生态工业示范园的生态效率。

3.5 测算农业生态效率

农业可持续发展是关乎人类生存发展的关键课题, 农业生态效率是衡量农业可持续性的重要指标, 是国内外生态效率研究的重要领域。涉及农业生态效率的英文文献有66篇, 中文文献有53篇。主要可以分成3类:一是测算某地区的农业生态效率。例如, 潘丹等^[22]测算了1998—2009年中国30个省(区、市)的农业生态效率; 吴小庆等^[23]、张子龙等^[24]、鲁莎莎等^[25]分别测算了无锡市、庆阳市、黑龙江省的农业生态效率。二是测算合作社、农场等农业经营主体的生态效率。如BASSET-MENS等^[26]运用生命周期评估法测算了新西兰奶牛场的生态效率, GÓMEZ-LIMÓN等^[27]测算了292个橄榄油农场的生态效率。三是测算农产品的生态效率。如PELLETIER等^[28]比较分析了油菜籽、玉米、大豆和小麦传统耕作与有机耕作的生态效率差异。多数英文文献的研究对象是农产品或农业经营主体, 但多数中文文献的研究对象是区域, 表明英文文献更侧重于分析微观层面的农业生态效率, 中文文献更侧重于分析中观层面的农业生态效率。

4 结论与展望 4.1 结论

以中国知网和Web of Science的1 403篇中英文文献为研究对象, 采用文献计量法对生态效率研究的文献外部特征、内容特征和热点主题进行分析。主要结论如下:

第一, 生态效率研究处于快速增长阶段, 中国的研究机构和研究人员发挥了重要的作用。从文献数量上看, 生态效率研究经历了初始探索(1992—2004年)、波动上升(2005—2013年)、快速发展(2014年之后)3个阶段。对英文文献的分析结果显示，上海交通大学耿涌是发文数量和被引用次数最多的研究人员, 中国科学院是发文数量和被引用次数最多的研究机构。

第二, 生态效率研究视角多样化, 但评价方法等5个主题是研究热点。中英文关键词的网络密度的均值和标准差都很低, 网络整体呈现相对分散的态势, 但生态效率的评价方法、生态效率与生命周期评估结合、生态效率与生态足迹结合、生态效率与工业生态学结合、测算农业生态效率是生态效率研究的5个热点主题。

第三, 中英文文献既存在很多共性, 也有各自的侧重点。英文文献侧重于分析微观个体的生态效率, 中文文献侧重于分析行业、区域等中观视角的生态效率; 英文文献侧重于与生命周期评估理论结合, 中文文献侧重于与生态足迹理论结合。此外, 中文文献的实证研究方法更加多样, 注重新的实证方法的应用。

4.2 展望

第一, 微观个体的生态效率研究。国内研究主要分析行业或区域的生态效率, 很少研究微观个体的生态效率。这对国内生态效率研究造成不利影响:一是在测算行业或区域生态效率时, 一些关键的参数必须借鉴国外的测算结果, 但国内外的生产条件、生产方式等存在明显差异, 可能导致生态效率测算结果偏差。二是研究缺乏微观数据基础, 选取的指标体系无法科学、全面地反映人类活动对环境的影响, 也可能导致生态效率测算结果存在偏差。因此, 为了深入研究行业或区域生态效率, 必须对其微观个体的生态效率进行研究, 并从个体层面观察行业或区域生态效率的变化, 筑牢生态效率研究的微观基础。

第二, 生态效率研究的理论框架。目前生态效率研究的学科视角多样, 涉及经济学、管理学、生态学、农学、建筑学等, 缺乏统一的理论框架。研究方法上以经验研究为主, 主要是基于经验数据测算不同个体、行业、区域的生态效率, 并分析其影响因素, 不注重理论原理的探讨。因此, 目前生态效率变化的内部机理仍是“黑箱”, 亟需统一的理论框架和更多的基础理论研究打开“黑箱”, 为提高研究对象的生态效率提供理论依据。

第三, 生态效率研究的实践应用。生态效率是衡量绿色经济发展的重要指标, 提高生态效率是推进生态文明建设、践行“两山理论”的重要途径, 生态效率在相关政策制定和评估方面有着广阔应用前景。例如, 中观层面的研究成果可应用于区域发展考核, 微观层面的研究成果可应用于经营主体的管理决策, 但在实践中, 经济-环境比值评价法是区域发展考核的主要方法, 不便于全面考察多种投入和多种负面产出。结合研究热点趋势看, 生态效率的多投入-多产出评价法具有广阔的应用前景。