演化视角下大国工业化与矿产资源消费的典型事实和脱钩实证

梁姗姗，杨丹辉

演化视角下大国工业化与矿产资源消费的典型事实和脱钩实证

梁姗姗，杨丹辉

(山西财经大学国际贸易学院，山西太原，030006；
中国社会科学院工业经济研究所，北京，100006)

工业化进程伴随着产业结构跃迁，矿产资源消费的总量与结构表现出较为明显的阶段性演进特征。文章从演化视角下中国、英国、美国、德国、日本五国工业化、产业结构变动与矿产资源消费的典型事实出发，将原材料库兹涅茨曲线(EKC)和Tapio脱钩理论引入资源消费领域，讨论矿产资源在工业化不同阶段中演进的长期趋势和短期脱钩规律。研究发现，在能源矿产以外的金属矿产中，主要工业国铁矿石和铜满足EKC假说，后工业化时期已经实现强脱钩。作为后发工业大国，中国金属矿产消费在达峰过程中与主要工业大国“殊途同归”，收敛到相近的终点，呈现出增长连结的脱钩状态。面对新工业革命的深入发展和大国博弈升级的世界大变局，数字化与绿色化的全球产业变革使矿产需求出现新的特点。因此，应遵循资源消费规律，持续关注工业化进程与矿产资源的消费轨迹及其脱钩状态，有效应对矿产资源领域的激烈竞争，加快推动中国经济高质量发展与矿产资源消费的“强 脱钩”。

大国工业化；
产业结构；
矿产资源消费；
EKC假说；
Tapio脱钩理论

矿产资源的消费贯穿一国(地区)工业化的始终。一国(地区)工业化表现为产业结构的深度调整[1]。伴随着产业结构变迁，工业化不同阶段对矿产资源的需求总量和结构不断发生变化，这种变化呈现出鲜明的阶段性特征[2]。考察世界范围内工业化的历程可以发现，工业革命进入快轨道后，矿产资源消费迅速增长，资源消费结构急剧变化[3]。工业化初、中期，大量消耗煤炭、铁矿石等大宗矿产资源；
工业化中期，石油、有色金属消费增长较快；
后工业化时期，发达国家基础金属消费总量普遍达到或接近峰值，开始由增量开发逐步转向存量利用[3−4]。随着产业结构持续升级，主要工业国对以稀土、锂等稀有金属为代表的关键矿产的消费需求增加。当前，新一轮科技革命和产业变革纵深发展，“双碳”目标驱动下全球清洁能源系统转型加速，为应对地缘政治风险、国际贸易不确定性、重大应急事件等，主要大国在关键矿产资源消费和应用领域的竞 争更加激烈，矿产消费总量和结构呈现出新的特点[5−6]。

矿产资源是推动产业结构转型升级、构建现代化产业体系、实现高质量发展的重要保障。进入新发展阶段，面向国家资源安全战略的矿产资源研究亟须系统、全局地把握资源消费的特点，重新审视工业化不同阶段产业结构演进对矿产资源消费总量和结构的影响，厘清大国工业化时期主要矿产品消费总量演变轨迹，以及消费结构的变化与产业结构变迁的关系，探析“双碳”目标下矿产资源的消费路径。本文探讨矿产资源作为工业化基础要素的角色及其在工业化中发挥的作用，这种作用最初更大程度上反映出人类工业化对自然资源的依赖，而随着技术进步、产业结构调整以及环境规制趋严，终将重塑经济与自然的关系，使得产业与矿产走向脱钩或存量利用的方向。本文通过选取铁矿石、铜、铅等矿产资源为主要研究对象，考察中国、英国、美国、德国和日本等五国工业化进程中矿产资源消费的事实，勾勒出大国工业化主要矿产品消费总量的演变路径与脱钩进程，以期为中国实现经济增长与矿产消费的“脱钩”提供思路借鉴。

学者对矿产资源消费总量的研究始于霍特林的可持续优化理论[7]。希尔和哈森将研究重点转向矿产资源的有效配置[8]。Malenbaum提出能源矿产消费生命周期的时间效应理论，认为处于不同发展阶段的国家或地区的能源矿产消费过程由初始、增长、成熟和衰落四个阶段构成[9−10]。之后大量研究能源矿产消费规律的学者发现，能源消费强度的变化呈现明显的倒“U”形规律。国内学者更多地将研究对象从能源矿产转向非能源矿产，认为工业化进程中主要金属矿产消费与人均GDP的关系呈现倒“U”形曲线上升阶段的“S”形规律。王安建认为，“线性增长—指数增长—零增长关联”的“S”形规律是人类经济社会发展过程中能源和矿产资源消费的普适性规律[11]。资源开发与工业化发展阶段性理论认为，在工业化不同阶段，伴随着产业结构演进，各类资源的投入与作用存在差别[12]。在工业化进程中，矿产资源消费结构依次为传统类型、现代类型及新兴类型[13]。其中，传统类型能源矿产具有明显的社会“公共”消费属性，与产业结构演进存在很强的相互影响关系，能有效促进经济结构性更迭[14−16]。从传统类矿产消费到现代类矿产消费结构的演变遵循“资源−产业雁行式演进规律”，产业结构基本呈现由建筑、冶金、家电到机械制造、化工与汽车、电力、计算机、电子再到航空军工及其他新兴产业等的“雁行式”演进规律，而支撑上述产业跃迁的矿产资源其消费峰值期也呈现出相应的“雁行式”序列[17]。

由此可见，经济增长与矿产资源消费总量与结构的关系一直是资源经济领域的研究重点。基于可持续发展目标，20世纪90年代以后，学者们更倾向于研究经济增长与资源环境压力的关系，注重理论深化与量化方法的应用，因此，环境库兹涅茨曲线(EKC)、脱钩(Decoupling)等理论、方法和指标的引入，为矿产资源可持续发展研究提供了理论指导和更加多样化的定量方法。EKC 假说由库兹涅茨假说发展而来，认为经济增长与资源环境压力长期呈倒“U”形关系，即在经济增长过程中，资源环境压力首先呈现上升趋势，随着人均GDP的提高，最终二者的联系断开(或称为“脱钩”)[18−19]。目前，在资源环境维度上，针对资源环境变量(如CO2、能源和城市垃圾)、短期和局域污染物(如SO2、SPM、NOx和CO)、土地消费等的研究[20]颇多，却鲜有关于非能源矿产资源消费脱钩条件的研究。实际上，脱钩分析方法旨在打破资源环境压力与经济绩效的联系，其不仅能透过简约的数量关系表征二者间的内在联系，而且能有效识别关系演化的具体阶段和实时信息，可以用于分析经济增长与物质资源消耗、能源消费、土地占用、环境污染和碳排放等的关系。与EKC假说关注经济发展对资源环境压力的长期趋势不同，脱钩分析则重点关注二者互动关系的短期实时变化。沈镭认为，中国经济增长与矿产资源消费呈现周期性的脱钩和复钩[21]。2013年以来的经济增速放缓、产业结构深度调整与能源消费强度持续降低是能源消费总量下降的关键原因[22]。中国工业经济增长与能源消耗呈现强脱钩状态，且部门的能源强度效应和产业结构效应是实现强脱钩的关键影响因 素[23]。“双碳”目标约束要求加快产业结构调整，控制能源消费总量，提升能源效率，实现能源矿产行业长期绿色低碳可持续发展。

尽管大多数学者已经注意到能源矿产资源消费的演变规律，但对非能源矿产资源消费的演变规律关注较少，且缺乏广阔的理论视角，对多国别多矿产类别的比较分析不够深入系统，而且兼顾长期趋势与短期实时变化的研究不足。已有研究对以下几个重要问题尚未给出充分的分析和解释：中国非能源矿产消费是否与工业化先行国遵循相近的演进规律？对不同国家而言，矿产资源的消费总量是否会在相同经济水平上实现达峰？在整个工业化阶段是否呈现相同的消费轨迹？对同一国家而言，不同种类的矿产资源消费达峰的顺序是否相同？对已实现脱钩的国家而言，其脱钩进程呈现什么特征？发达国家和后发国家的脱钩进程是否不同？本文基于演化视角，尝试揭示两百多年时间跨度、多国空间维度下非能源矿产消费的总量和结构演化规律，立足国际经验，以EKC假说为理论指导，结合脱钩分析方法，将长期趋势和短期实时变化分析相结合，探析中国作为工业大国实现经济增长与矿产资源消费脱钩的可行路径。

工业化是一国(地区)现代化的主旋律。中、英、美、德、日五国在工业化模式、启动时间、工业比重见顶时间和人均GDP峰值等方面存在差异，但后四国工业比重都于20世纪50到60年代见顶。发达国家GDP增速变化的历史表明，一个国家的GDP增速会随着人均GDP的不断增长，呈现出先增长、达到峰值、后逐步下降的“库兹涅茨”事实[17]。那么，矿产资源消费是否具有与GDP增速相似的“库兹涅茨”规律？本部分基于不同国家矿产资源消费的历史，通过对工业化进程中矿产资源消费结构、总量以及消费强度的典型事实考察，探究非能源矿产消费总量和结构演化的多维度特征。

(一) 产业结构变迁与矿产资源消费时间维度特征考察

英国作为第一个开启工业化的国家，在1811年第一产业比重开始下降，第二产业比重稳步提高(见图1)。1840年以后，劳动力由农业、纺织业向建筑业、采矿业、钢铁业等产业转移，钢铁业、纺织业和煤炭采掘业成为英国工业的三大支柱，煤炭、铁矿石、钢的消费增长较快，铅和铜的消费增长较缓。第二次世界大战爆发前，铅的消费增长较快，于1936年达到第一次峰值顶点(见图3、图4)。1955年，英国第二产业占比达到50%，钢和铁矿石消费的峰值时间几乎与第二产业达峰的时间一致(见图4)。通过分析矿产资源消费结构发现，矿产资源消费在英国的波次递进变化是钢、铁矿石、铜、铅依次达到峰值，下游对应机械制造、冶金、建筑及汽车电池等相关行业。人均消费量轨迹大致呈现“缓慢增长—快速增长—到达顶点—趋于下降(或稳定)”的规律性演变趋势。

图1 英国1800—2020年三次产业结构演变图

图2 美国1800—2020年三次产业结构演变图

图3 英国1800—2018年人均矿产资源消费量

图4 英国不同矿产资源消费峰值点比较

考察美国经济史和产业结构演变特征发现，19世纪20年代，美国开始工业革命，1850年，第一产业在国民经济中的比重开始下降(见图2)。1894年，美国GDP超越英国，成为世界头号工业强国，在第二次科技革命的基础上，钢铁及制品、石油冶炼、运输机械与化学制品四大重工业部门共同发展，形成了全新的工业体系。1950年，美国工业比重见顶，机械制造、冶金、建筑等下游产业对应的初级冶金类矿产资源的人均消费量达峰。美国铁矿石、钢、锡的人均消费量从时间维度上呈现“缓慢增长—快速增长—到达顶点—趋于下降”的规律性演变趋势；
而铜、铅的人均消费则是“缓慢增长—快速增长—到达顶点—趋于稳定”[24]。铬、镍人均消费量达峰，对应的机械制造产业在1980年前后也达峰；
锂金属的人均消费峰值时间为1974年，此时美国工业化已完成，下游电子产业占制造业的比值也达到最大，锂的人均消费量呈现“缓慢增长—快速增长—到达顶点—趋于稳定”的演变趋势。

1950年以后，美国初级冶金类基础金属消费量趋于下降(见图5)，以稀土、铟、锗、铂族金属等为代表的稀有、稀散、稀贵“三稀”金属的消费量呈现稳步增加的趋势(见图6、表1)。随着新科技革命和新工业革命的蓬勃兴起，3D打印等工业4.0下的增材制造方式及其应用将改变工业原材料利用的方式。同时，国际金融危机发生后，发达国家实施“再工业化战略”，推动制造业智能化、绿色化、服务化转型，现阶段战略性新兴矿产在全球矿产消费结构中的地位上升。

图5 美国1900—2019年初级冶金矿产人均消费量

图6 美国1900—2019年锡镍铬镁人均消费量

注：数据来自《主要资本主义国家经济统计集(1848—1960)》、及美国USGS等。为便于比较，图3和图5中铁矿石和钢的人均消费量是实际人均消费量的1/10。

表1 美国代表性矿产人均消费峰值

注：根据美国USGS历史数据资料整理。

通过对代表性矿产人均消费峰值时间、人均GDP、顶点消费量以及下游产业相关事实数据的研究，发现英国和美国矿产资源消费总量和结构演变呈现协同与一致的特点，体现了由初级冶金相关矿产—合金不锈钢相关矿产—电子产品相关矿产—汽车制造相关矿产—飞机制造相关矿产的消费依次达峰的特点，对应于冶金、机械制造、汽车、电子、航空航天等高科技领域的产业演进特征。

(二) 人均GDP与矿产资源消费国别维度特征考察

1．人均GDP与人均矿产资源消费的典型事实

考察英、美、德、日和中国人均GDP与人均铁矿石消费之间的关系发现，人均GDP 1 000美元～2 500美元时铁矿石消费开始快速增长，3 000美元～3 500美元时铜消费开始增长。工业化中期资源消费增幅明显加快，1954、1957、1974、1979和2014年，美、英、德、日和中国人均铁矿石消费量依次达峰(见图7)。由于铜是兼具结构性和功能性的金属，英、美、德、日四国分别在1977、1999、1998、1990年铜消费量达峰，目前中国仍然处于达峰前的爬坡阶段(见图8)。美国铅消费在1941—1944年(人均GDP为7 400美元～7 700美元)第一次达峰，二战后铅消费急剧下降后又缓慢增长，1994年二次达峰。类似于美国，英国也出现两次峰值(1936年和1993年)，德国、日本人均GDP在15 000美元～18 000美元时，人均铅消费一次达峰(见图9)。如果抛开战争因素对铅消费的影响，主要工业化大国人均GDP与人均矿产资源消费量大致都呈现出“缓慢增长—快速增长—到达顶点—趋于下降”的演变 特征。

图7 中、美、英、德、日人均铁矿石消费量与人均GDP关系

图8 中、美、英、德、日人均铜消费量与人均GDP关系

图9 中、美、英、德、日人均铅消费量与人均GDP关系

2. 人均GDP与矿产资源消费强度的典型事实

矿产资源消费强度是衡量资源利用效率的重要指标，反映资源消费与国家经济发展的相关程度，与工业化阶段、产业结构水平、科技进步密切相关。能源矿产资源消费强度已经被证实与工业化发展阶段呈现库兹涅茨倒“U”形变化。那么，金属矿产资源消费是否也呈现相同的规律？下面考察五国在工业化进程中矿产资源消费强度变化的特征事实及其与经济增长、产业发展之间的演进关系。

由图10、11、12可知，工业化进程中铁矿石、铜、铅等金属矿产资源消费强度与人均GDP大致表现出库兹涅茨倒“U”形曲线关系。英、美、德铁矿石消费强度的顶点集中于人均GDP位于3 000美元～5 000美元时，日本人均GDP 10 000美元左右时，消费强度峰值远远高于英、美、德等国，但消费强度顶点的到来时间却较 晚(见图10)，这一结论不同于王安建等的研究结 论[25]。本文认为，这主要是因为日本工业化具有后发特征，其工业化进程同样有一定的压缩性。1975年，日本人均GDP达到10 000美元，但在石油危机之前，日本经济增长在很大程度上是粗放式的，矿产资源资源使用效率总体上低于英、美、德等工业化先行国家。

图10 中、美、英、德、日铁矿石消费强度比较

铜消费强度顶点所处的人均GDP水平比较靠后且比较离散(见图11)，顶点靠后的现象是由铜投入经济社会的周期较晚造成的；
离散的原因在于铜在不同国家的下游消费结构有差异且有替代品市场(如铝等)的发展。美国铜消费的48%是其下游建筑业，房地产市场的饱和与放缓对铜消费强度的影响较大，因此铜消费强度较早达峰，顶点是人均GDP 8 205美元时，而在欧洲、日本和中国，铜消费在电器工业中所占比重较大，日、英、德铜消费强度分别在人均GDP为11 433美元、12 383美元、17 299美元时达峰。德国、英国和美国铅消费强度呈现库兹涅茨倒“U”形曲线，顶点分别在人均GDP为3 941美元、5 138美元和6 282美元时(见图12)。

图11 中、美、英、德、日铜消费强度比较

图12 中、美、英、德、日铅消费强度比较

注：数据来自《主要资本主义国家经济统计集(1848−1960)》、、《国际统计年鉴》(1961−2019)、《新中国有色金属工业60年》《中国有色金属工业年鉴(2021)》等。

由以上基于演化视角的典型事实分析发现，主要工业大国人均GDP与人均矿产资源消费量大致呈现出“缓慢增长—快速增长—到达顶点—趋于下降(稳定)”的规律性演变趋势，矿产资源消费强度则表现为类似的库兹涅茨倒“U”形曲线。但在不同国家、不同发展阶段，这种演变趋势会有差异与独特性，即使是同一种矿产资源，由于各国工业结构以及工业化路径不同，人均矿产资源消费的峰值顶点也出现了分异现象。同时，因各种矿产资源的性质与用途不同，矿产资源消费强度到达顶点的位置(时间)有差异，这可能与金属的特性和国家发展阶段以及经济结构的梯次递进有着密切关系。对于中国而言，尽管工业化开启时间较晚，但矿产资源消费也大致遵循这一规律，这反映出这一规律总体上对后发国家工业化进程同样适用。

工业化、经济增长与矿产资源消费之间的多维事实是否说明金属矿产资源消费满足EKC假说？鉴于工业化早期锌、锡、镍、铬和镁等矿产消费量很低，可供实证分析的样本年限较短，为确保实证结果的可比性与准确性，本部分选取大宗矿产铁矿石和铜的消费数据为样本，利用库兹涅茨曲线回归模型进行实证分析，验证金属矿产资源消费的长期趋势。

(一) 理论模型

EKC假说指随着地区经济水平的不断增长，环境污染会随之上升，在达到峰值后将改变趋势，出现下降。为研究工业化进程中经济增长与矿产资源消费之间的关系是否符合EKC假说，以人均GDP为自变量，人均矿产资源消费为因变量，建立包含一次项、二次项和三次项的矿产资源消费库兹涅茨曲线回归模型如下：

lny=+1lnx+2(lnx)2+3(lnx)3+μ(1)

式(1)中，lny为年份时人均矿产资源消费量的对数；
lnx为年份时人均GDP对数；
，1，2，3为模型中待确定的参数；
μ为误差项。根据Grossman和Krueger[19]，简化型模型与估计结构型方程相比，可以更清晰地展现经济增长对矿产资源消费的净影响。另外，由于与矿产资源消费相关的技术状态数据很难获得，且其有效性仍存疑，因此，本部分选用简化型模型作为基本函数形式。矿产资源消费与经济增长之间可能存在以下三种曲线关系：线性、“U”形(倒“U”形)和“N”形(倒“N”形)。

(1)1>0，且2=3=0，两者为正向线性关系，原材料EKC曲线为直线上升；
1<0，且2=3=0，两者为反向线性关系，原材料EKC曲线为直线下降。

(2)1>0，2<0，且3=0，原材料EKC曲线为倒“U”形；
1<0，2>0，且3=0，原材料EKC曲线为“U”形。

(3)1>0，2<0，且3>0，原材料EKC曲线为“N”形；
1<0，2>0，且3<0，原材料EKC曲线为倒“N”形。

(二) 实证分析

1．单位根检验

为了检验数据序列是否平稳，防止出现伪回归，对各组数据序列进行单位根检验。参照时间序列自相关、偏相关图形，对铁矿石和铜的人均消费数据和人均GDP进行简单回归，由其数据生成过程可知，两者均为有确定趋势的自回归过程(AR)。根据相关研究，若变量的DPG为AR过程，可采用Dickey−Fuller的ADF检验方法进行单位根检验(见表2)。

2．模型估计结果

由表3可知，铁矿石数据中德国和日本的值均小于0.01，表示在99%的置信水平下，两个模型均整体显著，2分别为0.865 8和0.982 7，表示这两个国家矿产资源消费量的86.58%和98.27%的对数变动可以由EKC模型解释；
然而英国、美国和中国未通过检验，值均大于0.1，表示在90%的置信水平下，三个模型均不显著。

英国、美国和中国三个国家三次项的系数3均小于0.1，为找出英国、美国和中国拟合结果不够理想的原因，尝试运用去掉三次项的如下模型：

lny=+1lnx+2(lnx)2+μ(2)

表2 人均GDP和人均矿产资源消费量的单位根检验结果

表3 铁矿石库兹涅茨曲线(EKC)拟合参数及结果(一)

由表4可得铁矿石库兹涅茨曲线如下：

英国、美国、德国和日本四国参数回归结果支持原材料库兹涅茨曲线假说，在统计期内其经济增长与矿产资源消费呈现倒“U”形关系。其中，英国、美国、德国和日本拐点人均GDP区间位于1.2万—2.5万美元，拐点坐标分别为(9.44,6.45)、(9.71,6.8)、(10.1,6.18)和(9.94,7.04)。可得到如下结论：英国人均GDP>1.3万美元，美国人均GDP>1.7万美元，德国和日本人均GDP分别超过2万美元时，人均铁矿石消费量随经济增长开始下降；
拐点处人均铁矿石消费量处于600—1200千克，不同国家存在一定的差异性，其中英国人均铁矿石消费已经经历了完整倒“U”形，且处于后期的尾部；
美国目前处于倒“U”形下降阶段的中部，顶点位置的人均铁矿石消费量大于英国；
德国和日本目前处于倒“U”形下降阶段的中部偏上位置。

由表5可知，铜的数据均通过检验，模型整体显著，通过拟合参数的结果为英国金属铜EKC曲线为倒“N”形，美国为倒“U”形，日本为近似“N”形，德国和中国的曲线形状无法判断。

由表5发现，美国三次项系数3均小于1，德国和中国由于无法根据系数判断形状，尝试运用如下去掉三次项的模型：

lny=+1lnx+2(lnx)2+μ(8)

由表6可得如下金属铜库兹涅茨曲线：

(9)

美国、德国和日本金属铜参数回归结果支持原材料库兹涅茨假说，德国模型拟合结果较好。由于战争期间铜消费增加，1910—1950年的铜数据或高或低，英国铜消费与经济增长拟合呈现倒“N”形，修正后的数据符合假设。其中，英国、美国、德国和日本拐点坐标分别为(9.87，2.23)、(10.02，2.40)、(10.49，2.90)和(10.29，2.60)，拐点的人均GDP为1.9万—3.6万美元。目前，英国处于倒“U”形曲线后期尾部，顶点位置的人均铁矿石消费量为9.293 8千克/人；
美国处于倒“U”形下降阶段中部，顶点位置的人均金属铜消费量为10.993 5千克/人；
日本则位于倒“U”形下降阶段的中部偏上，顶点位置最高，为13.088千克/人；
德国处于倒“U”形曲线下降阶段。

表4 铁矿石库兹涅茨曲线(EKC)拟合参数及结果(二)

表5 金属铜库兹涅茨曲线(EKC)拟合参数及结果(一)

表6 金属铜库兹涅茨曲线(EKC)拟合参数及结果(二)

由表3、5和图7、8可知，中国铁矿石消费量在2014年达到EKC曲线顶点，目前人均铁矿石消费量为764.71千克/人，未来铁矿石消费会在倒“U”形的后半段缓慢降低，符合原材料库兹涅茨假说；
铜的人均矿产资源消费呈现直线上升趋势，目前顶点还未到来，铜消费还未达峰。基于铜在中国的消费主要集中在电力电子业、空调制造业、交通运输业，借鉴发达国家达峰的GDP区间，可以推测，中国铜库兹涅茨倒“U”形曲线拐点处的人均GDP为1.9万—3.6万美元，而且基于压缩型工业化的特点，会处于偏低段位置，顶点位置人均金属铜消费量会在13—18千克/人。铜、铅、铝等基础金属消费仍在矿产资源EKC曲线前半段上爬坡，并将随着汽车、机械、电子等制造业进一步发展而逐步增加，直至达峰。

实证结果显示，中国、英国、美国、德国和日本的原材料库兹涅茨曲线基本成立。其中，对于铁矿石、铜等基础金属而言，经济增长对矿产资源消费的影响呈倒“U”形关系，符合原材料EKC假说。这意味着虽然包括要素禀赋、气候地理、制度文化等因素在内的工业化基础不同、工业化模式不同，但主要工业大国矿产资源消费殊途同归，都收敛到相近的终点。这一结论的重要启示在于，对于后发国家而言，工业化先行国经济增长与矿产资源消费脱钩的实现路径、政策工具及经验教训是具有一定借鉴价值的。撇开后发大国赶超的客观事实，中国大体上遵从发达国家矿产资源消费的演进规律，反映出经济增长、产业结构变动与矿产资源消费之间的倒“U”形关系总体上适用于不同类型国家的工业化进程。

通过对矿产资源消费EKC假说长期趋势的验证，可知当前主要国家对铁矿石和铜的消费均处于原材料库兹涅茨倒“U”形“趋于下降”阶段，那是否意味着经济增长与金属矿产资源的消费已经脱钩？本部分基于脱钩模型进一步分析矿产资源消费的短期趋势特点。

(一) 基本模型

Tapio脱钩弹性模型具有稳定性、精确性和不受统计量纲变化的影响等优点。本部分将其运用在金属矿产资源消费领域，研究工业化进程中经济增长与矿产资源消费之间的阻断关系。构建Tapio脱钩弹性模型如下：

其中，表示脱钩弹性指数；
指环境压力指标，本研究中指矿产资源消费量；
指经济驱动力指标，本研究中指人均GDP，0表示基期，1表示当期。脱钩分析的时间尺度方面，由于资源消费与经济增长存在滞后关系，需采用5—10年时间间隔做时期分析，本文采用5年的时间间隔。

Tapio脱钩弹性分为强脱钩、弱脱钩、衰退脱钩、强负脱钩、弱负脱钩、增长负脱钩、增长连结、衰退连结八个等级(见表7)[26]。其中，强脱钩是最佳状态，表明伴随着经济增长，资源环境压力逐步下降，强负脱钩则是最差脱钩状态，意味着经济增长与资源环境压力负相关，经济衰退的同时，资源环境压力加剧，其余状态的经济学含义介于二者之间。

表7 Tapio脱钩弹性模型划分标准[26]

(二) 测算结果

根据公式14，计算五国铁矿石和铜消费与经济增长脱钩指数(见表8、9)。从整个时段来看，1955—2019年，英、美铁矿石和铜消费与经济增长总体处于强脱钩的理想状态，已经实现完全脱钩，德国铁矿石总体上呈现弱脱钩，“强脱钩—强脱钩—强脱钩—增长负脱钩—强脱钩—增长负脱钩—强脱钩”的变化轨迹表明强脱钩频率增多，资源利用效率在提升，且2010年以后已经处在强脱钩状态。德国铜金属、日本铁矿石和铜金属的消费与经济增长呈现周期性脱钩与复钩现象，这与铁矿石和铜在制造业中的重要地位，以及德国和日本两国制造业在GDP中相对较高的占比有直接关系。

1975—2019年，中国铁矿石消费与经济增长之间的关系相对复杂，依次经历了“增长负脱钩—增长连结—增长负脱钩—强脱钩—弱脱钩—增长负脱钩—增长连结”的多个状态，除1985—1990年以外，铜消费与经济增长之间一直呈现增长负脱钩关系。铜消费脱钩弹性系数大于1.5且呈现逐渐下降趋势，为增长负脱钩状态，表明中国经济增长对金属矿产资源表现出强依赖，但资源利用率在提高。由于铜消费仍处于增长阶段并未达峰，可知未来中国在制造强国与质量强国的背景下金属矿产消费还会保持一定的增速，但随着经济增长速度的稳中有降，未来脱钩弹性系数会进一步下降。同时结合铜EKC曲线分析发现，“双碳”目标对钢铁、有色等高耗能行业部分产能将形成强制性约束，从而改变中国铁矿石、铜等基础金属达峰的时间表和脱钩路径，“城市矿山”等存量矿产的利用技术及其产业化的技术经济性随之凸显，铜将会在库兹涅茨倒“U”形曲线拐点的较低处、人均铜消费量约为13千克时，走向“增长连结—弱脱钩—强脱钩”的脱钩状态。

表8 1955—2019年中、英、美、德、日铁矿石脱钩状态及分段结果

注：由于数据缺失，中国铁矿石总脱钩弹性指数由1975年到2019年的数据计算而得。

表9 1970—2019年中、英、美、德、日铜脱钩状态及分段结果

注：由于数据缺失，中国铜总脱钩弹性指数由1980年到2019年的数据计算而得。

本文深入分析了英国250余年、美国近230年、日本和德国近150年以及中国近70年工业化进程中产业升级与多种矿产资源消费总量及结构变化之间的关系，基于原材料库兹涅茨假说对矿产资源消费的长期趋势进行了验证，并以Tapio脱钩理论为基础对矿产资源消费的短期实时脱钩情况进行了分析，刻画出自工业革命以来人类对矿产资源开发利用的脉络。基本结论 如下：

第一，从演进时间、人均GDP、人均矿产资源消费量和矿产资源消费强度的两两多交叉维度，定量描述了人均GDP与人均矿产资源消费量、人均GDP与矿产资源消费强度、产业结构跃迁与矿产资源消费之间的关系。结果表明，尽管不同国家工业化的初始条件和历史进程存在差异，但在矿产资源消费变动规律方面却表现出较为明显的一致性。其中，不同国家不同经济增长水平下矿产资源消费的波次递进依次为铁矿石、铜、铅，不同国家铁矿石消费量变化按照人均GDP由低到高为英国、美国、中国、日本、德国依次达峰，呈现“缓慢增长—快速增长—到达顶点—趋于下降”的演变特征。同时，需要强调的是，不同国家、不同发展阶段的演变又具有一定的独特性，即便是同一种矿产，在各国差别化的工业化路径下，人均矿产资源消费峰值和消费强度的顶点发生了分异。

第二，发达国家经济增长与传统矿产资源消费之间呈倒“U”形关系，符合原材料库兹涅茨假说。主要工业国的矿产资源消费强度变化则基本上行进在原材料EKC曲线上，这意味着虽然包括要素禀赋、气候地理、制度文化等因素在内的工业化基础不同、工业化模式不同，但主要工业大国矿产资源消费仍然遵循了基本相同的规律，反映出经济增长、产业结构变动与矿产资源消费之间的倒“U”形关系总体上适用于不同类型国家的工业化进程。

演化视角下的“一致性”与EKC曲线的“殊途同归”表明，中国的大国工业化道路虽特色鲜明，但撇开后发大国赶超的客观事实，中国同样大体上遵从发达国家矿产资源消费的演进规律。这也是本文最有价值的发现之一。由此可以推定，对于后发国家而言，工业化先行国经济增长与矿产资源消费脱钩的实现路径、政策工具及经验教训总体上是值得借鉴的，其中由技术进步引发的产业结构跃迁是矿产资源消费达峰、驶入脱钩方向的根本动力。进一步地，演化视角的“分异”事实提示我们，与发达工业国相比，“压缩式”的工业化道路使中国铁矿石消费用更短的时间、在更低的人均GDP水平、更低的矿产资源消费强度上达到EKC曲线峰值。同时，世界范围内矿产资源开发利用越来越受到环境规制、全球治理议题和地区政治等因素的制约，“双碳”目标将是对中国矿产消费总量、强度和结构产生重要影响的关键因素。中国凭借后发优势，有望在较低的人均GDP水平上到达主要基础金属矿产资源消费强度和总量的峰值，进而实现经济增长与矿产资源消费脱钩。然而，稀有金属的脱钩形势则有别于基础金属，全球“净零排放”和碳中和行动刺激了可再生能源、新能源汽车、节能环保等产业的快速发展，巨大市场潜力将进一步拉动稀土、锂、铍、铌、钽、铟、锗、镓等稀有金属的需求，导致这类矿产消费的达峰时间可能会在不同程度上有所推迟。稀有矿产虽然用量小，但供求关系更不稳定，碳中和目标有可能加剧这一领域的大国竞争。

第三，英国和美国经济增长与矿产资源消费基本呈现理想的强脱钩状态，德国和日本总体上为增长负脱钩或者弱脱钩，中国从改革开放至今金属矿产资源消费处于增长负脱钩状态。“双碳”目标对钢铁、有色金属等行业部分高耗能产能的强制性约束和“城市矿山”等存量矿产的利用技术将改变中国铁矿石、铜、铝等基础金属达峰的时间表和脱钩路径，中国基础金属矿产资源将会在越过库兹涅茨倒“U”形曲线拐点之后，在更短时间更快出现“增长连结—弱脱钩—强脱钩”的脱钩状态。

需要强调的是，在工业化不同阶段，由技术水平和产业结构共同决定的资源利用效率会发生较大变化，这将直接影响矿产资源消费总量、强度及结构，其中技术进步带来的替代品如铝代钢、镁代铝等也将对矿产资源消费产生影响。受限于数据可得性，本文未能对上述影响因素及其作用机理作出系统性分析，今后可成为开展拓展性研究的方向。

本研究对中国如何在新发展阶段制定实施矿产资源开发利用战略具有启示意义。“十四五”时期是我国应对气候变化、实现碳达峰的关键五年，站在开启第二个百年奋斗目标的历史节点上，随着新一轮科技革命和产业变革不断催生新的制造模式和商业模式，在掌握矿产资源消费规律的基础上，我们要把握矿产资源初级产品供给保障能力，加快先进开采技术开发应用，构建废弃物循环利用体系，以创新突破资源桎梏，有效应对矿产资源领域的激烈竞争，采取更加集约高效的利用方式，在更短的时间内，推动中国经济增长，工业化、城镇化与矿产资源消费“强脱钩”，从而为人类工业化历程贡献中国矿产资源消费脱钩的后发大国经验。

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Empirical study on typical facts and decoupling of industrialization and mineral resource consumption of great powers from the perspective of evolution

LIANG Shanshan, YANG Danhui

(School of International Trade, Shanxi University of Finance and Economics, Taiyuan 030006, China; Institute of Industrial Economics, Chinese Academy of Social Sciences, Beijing 100006, China)

The progression of industrialization is accompanied by the transition of industrial structure, and along the way, the total amount and structure of mineral resources consumption show obvious characteristics of phased evolution. Taking the perspective of evolution, the article starts from the typical facts of industrialization, industrial structure change and mineral resource consumption in China, the United States, Britain, Germany and Japan, then introduces the Environmental Kuznets Curve(EKC)hypothesis of raw material Kuznets curve and Tapio decoupling theory into the field of mineral resource consumption, and discusses the long-term trend and short-term real-time decoupling rules of mineral resources at different phases of industrialization. The empirical study finds that, in terms of metal minerals apart from energy minerals, iron ores and copper in major industrial countries meet the EKC hypothesis of raw material Kuznets curve, and have achieved strong decoupling in the subsequent post-industrialization period. As a great industrial power that developed fairly late, China, in its peaking process, achieved the same goal as those major industrial powers in the mineral resource consumption via different routes though, converging to a similar end point, and revealing a decoupling state of growth connection. In the face of development in depth of the new industrial revolution and the global great change of the escalating game among great powers, the global industrial transformation trend of digitization and greening has brought new characteristics to the demand for mineral resources. Therefore, we should follow the consumption rules of mineral resources, pay continuous attention to the decoupling of mineral resources between industrialization process and the consumption trajectory, cope with the fierce competition in the field of energy and mineral resources effectively, and accelerate China"s high-quality economic development and the "strong decoupling" of mineral resources consumption.

industrialization of great powers; industrial structure; consumption of mineral resources; EKC hypothesis; Tapio decoupling theory

10.11817/j.issn. 1672-3104. 2023.01.007

F121.3；
F426.1

A

1672-3104(2023)01−0066−16

2022−04−14；

2022−10−28

国家社科基金重大项目“中国战略性三稀矿产资源供给风险治理机制研究”(19ZDA112)；
中国社会科学院登峰战略优势学科项目(产业经济学)；
山西省哲学社会科学规划课题“增强山西省战略性矿产资源产业链供应链韧性与提升对策研究”(2022YD082)

梁姗姗，女，山西晋城人，博士，山西财经大学国际贸易学院讲师，主要研究方向：产业经济、资源经济、开放经济与国际贸易，联系邮箱：glxylss@163.com；
杨丹辉，女，山东济南人，中国社会科学院工业经济研究所研究员、博士生导师，主要研究方向：产业经济、资源经济、开放经济与国际贸易

[编辑: 何彩章]

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