开放科学(资源服务)标识码(OSID)：
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水资源是社会经济发展中不可或缺的一部分，维系着人类文明与社会进步。然而，我国人均水资源量仅为世界平均水平的1/4左右，长期高强度的经济开发导致水资源短缺、浪费和水生态破坏问题日益凸显，严重降低了国民社会福利、阻碍了绿色经济发展。2017年，我国用水总量达6 043.4亿m3，耗水率达53.1%,废污水排放总量达756亿t，123个重要湖泊中水质达标率仅占26.0%，24.5万km的河流中水质为劣Ⅴ类的河长占8.3%，多数城市存在水体黑臭现象。虽然2017年我国万元国内生产总值用水量、万元工业增加值用水量相比2008年下降约60%，但与国际先进水平仍存在较大差距，用水量约是国际先进水平的两倍。要确保水生态文明建设稳步推进，水生态安全成为绿色发展的重要前沿问题。从2015年“水十条”出台到2016年“河长制”全面推行，再到2017年《“十三五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》颁布，反映出我国政府部门对水资源可持续利用和水环境质量的认知已提升至国家安全战略层面。提高水资源利用效率与改善水环境质量，必须坚持绿色发展理念，实施以水生态安全为核心的创新系统发展战略。
水生态安全概念衍生于生态安全,为了更准确地界定水生态安全内涵，首先从生态安全定义着手。目前，关于生态安全的主流定义为生态系统既能保持自身安全又能实现持续支持人类生存发展的状态[1-2]。这表明人类在使用生态系统提供的生态服务时不可避免地对生态系统的健康性与稳定性产生影响，但生态系统对外界干扰具有一定抵抗力和恢复力。据此，水生态安全是指在人们获得安全用水过程中，既要满足社会经济发展要求又使得水资源及自然环境得到妥善保护的状态，这表明水生态安全内涵涉及自然属性、社会经济属性、人文属性等[3]。自然属性是产生水生态安全问题的直接原因，主要包括水资源质量、总量及时空分布特性；社会经济属性反映出水生态安全问题波及或影响了包含人类群体的社会整体及其它各类资源等；人文属性是指水生态安全不仅与水生态系统的资源有限性密切相关，还与人们对水生态安全的保障期望及认识有关。当前的水生态安全研究主要集中于水资源使用效率、水环境质量影响因素、水生态安全指数评测等方面。如Hu等[4]基于DEA定义了全要素用水效率指标，发现中国节水潜力较大、全要素用水效率与人均收入呈U型关系等。同期，还涌现了大量相关研究[5-7]。随后Deng等[8]将废污水纳入考虑，发现农业部门增加值、人均用水量等对水环境质量具有显著负向影响；万生新等[9]基于改进的群组AHP法，进一步明确了影响沂河流域临沂段水生态安全的限制因素。还有一些研究聚焦于水生态环境破坏的经济损失[10]、水资源空间溢出[11]、水污染支付机制[12]、水污染许可证[13]等问题。由此可见，目前的水生态安全研究更多局限于其部分内涵，未能从全局上真正把握水生态安全内容。
区域创新发展离不开完善、高效的创新系统。Lundvall[14]于1985年首先提出创新系统，认为其是不同主体围绕某个特定创新目标，通过运行机制联系起来的有机整体，因此具有协同性特征。由此可见，创新系统分析旨在通过研究系统要素与运行机制认识创新规律及过程。在区域创新系统研究过程中，学者们发现国家创新系统无法合理解释区域层面创新活动。在此情况下，Cooke[15]于1992年首次提出区域创新系统，认为该系统支持并产生创新，国内学者于1996年开始对区域创新系统展开研究。随着学者们研究的不断深入，使得区域创新系统理论框架和研究体系得以完善与发展，并针对区域创新能力及绩效等方面展开丰富的实证研究。如Buesa等[16]研究发现，在西班牙生产力和创新环境比其它因素对创新系统能力更重要；Mattes等[17]借鉴RIS方法认为，区域发展主要源于相关子系统及其相互作用，如科学、政治、工业结构、公共管理、金融体系等，并以德国埃姆登和博特罗普两市经验数据进行验证。此外，还有学者从不同视角研究区域创新系统。如Zhao等[18]从知识流视角提出创新系统协同发展机制，发现其可促进战略联盟创新系统演化；徐佳等[19]则从开发式创新视角对区域创新系统演化动力、演化路径、演化特征等进行研究。很多学者采用DEA相关模型，从空间分布、生态适宜度、生态环境效应等视角展开创新系统效率评价研究。如刘明广[20]研究了2005-2014年我国区域创新系统绿色效率，发现空间分布存在明显的集聚效应且呈现出绝对收敛趋势；孙丽文和李跃[21]在分析创新主体竞争演化、协同创新演化的基础上，从生态适宜度及进化动力角度测度了创新生态系统，并构建了京津冀协同创新生态系统；丁绪辉等[22]研究了生态环境效应下的区域农业创新系统效率，发现我国区域农业创新系统效率呈现波动上升态势。
综上可见，目前多数研究成果集中在水资源利用效率、协同机制、水环境质量影响因素及经济损失等方面，仅研究了水生态安全的局部内容，同时，鲜有文献从水生态安全视角进行区域创新系统研究。这就导致该视角下对区域创新系统的探析存在明显不足，同时，也未充分考虑创新系统效率区域差距的形成机制及非期望产出。对此，本文将综合考虑水生态安全下创新系统的非期望产出，并基于超效率EBM和Theil指数分解法进行创新系统效率测度与区域差异结构性原因分析，同时借助Tobit模型对典型影响因素作用路径及强度进行估计检验，以期为提升水生态安全下区域创新系统效率提供政策参考。本文的理论贡献为：①基于水生态安全视角对区域创新系统展开研究，丰富了区域创新系统内容，并为我国实施水生态安全的绿色发展战略提供政策建议；②综合考虑了水生态安全内涵、纳入了非期望产出变量，并运用超效率EBM模型进行水生态安全创新系统效率测度；③借助Theil指数分解法对水生态安全下创新系统效率存在区域差异的结构性原因进行分析，为我国区域间与区域内创新系统效率协同提升找到突破口。
DEA模型思路是基于评价对象相对效率的分析，其处理多投入、多产出问题具有独特优势，且不受制于指定的具体函数形式及数据量纲处理。传统的CCR存在未考虑松弛变量、导致DMU效率被高估的现象，而SBM模型存在DMU效率被低估的现象。在考虑到CCR和SBM不足的情况下，Tone & Tsutsui[23]提出了混合模型EBM。本文选取考虑非期望产出的超效率EBM-VRS模型，具体见式(1)。式中，将水生态安全创新系统中的多个非期望产出变量纳入考虑，以提升决策单元效率测度的准确性。式(1)中，s-、s+分别表示投入与产出松弛变量，ε取值范围为[0,1]，以反映效率测度过程中非径向部分的重要程度，当取值为0时相当于径向模型，当取值为1时相当于SBM模型。
(1)
泰尔(Theil)指数作为广义熵值指标体系的一种特殊形式，其突出优点为可以科学衡量地区总体差距并将其分解为区域内和区域间差距，由此能够判断它们在总体差距中的贡献度。因此，本文利用泰尔指数衡量我国区域水生态下系统创新效率差距，泰尔指数值介于0～1之间，指数值越小表明区域差距越小，反之越大。本文借鉴李博等[24]关于泰尔指数结构分解的做法，得出我国区域水生态安全下系统创新效率的泰尔指数及分解，具体见式(2)-式(5)。
(2)
(3)
(4)
(5)
式中，np(p=1,2,3,4)表示我国东部、中部、西部和东北4个区域的省市数量；
表示我国四大地区水生态安全下创新系统效率均值；
为我国水生态安全下创新系统效率均值；epi(p=1,2,3,4；i=1,2,…,30)表示我国内地30个省市(由于数据不全，西藏未纳入统计)水生态安全下创新系统效率值；Theil为创新系统效率总体差距的泰尔指数；Theilp为4个区域各省市水生态安全创新系统效率差距的泰尔指数；Theilw和Theilb分别表示我国水生态安全下创新系统效率区域内与区域间差距的泰尔指数。
在测算得到我国各省市水生态安全下创新系统效率值后，以其作为被解释变量，各影响因素作为解释变量，构建计量经济模型评价水生态安全下创新系统效率驱动机制。由于各省市水生态安全下创新系统效率值均大于0，属于受限因变量，无法采用普通最小二乘法，为克服参数估计量有偏问题，选用Tobit回归模型进行影响机制研究，且Tobit可以解决受限或截断因变量建模问题。式(6)中，Yk为受限因变量；Xk为自变量向量；β为待估计参数；随机干扰项μk～N(0,σ2)，其中，k为观测值个数。
(6)
为考察我国水生态安全下创新系统效率的区域差异，参考《中国统计年鉴2018》中关于东部、中部、西部和东北的划分(港澳台和西藏地区因数据缺失严重，未计入)。其中。东部包括北京、江苏、山东等10个省市；中部包括河南、湖北、湖南等6个省份；西部包括云南、四川、重庆等11个省市；东北包括辽宁、吉林、黑龙江3个省份。
关于创新系统评价投入指标，现有研究多集中于R&D人员与R&D经费指标，也有选择科研经费投入作为投入指标。考虑到科研经费投入指标易受主观影响[25]，因此投入指标选取万元国内生产总值R&D经费内部支出、万元国内生产总值R&D人员全时当量衡量。对于区域创新系统效率产出指标，科技创新成果可通过专利授权数体现，因此选用三类专利授权数作为期望产出。为更好突显水生态安全，分别从水生态安全的自然属性、社会经济属性、人文属性3个维度进行细化。如自然属性选取人均水资源量表示，社会经济属性选取环境污染治理投资总额占地区生产总值比重、万元国内生产总值耗水量表示，人文属性选取万元国内生产总值废水排放量、人均用水量表示，以此反映人们对水生态资源有限性的重视程度。其中，人均水资源量、环境污染治理投资总额占地区生产总值比重为水生态安全下创新系统的投入变量，而人均用水量、万元国内生产总值废水排放量、万元国内生产总值耗水量为水生态安全下创新系统的非期望产出。以上指标能够充分反映产业发展、城镇化进程中的水资源使用与损耗情况。各指标基础数据来自2009—2018年《中国统计年鉴》、《中国科技统计年鉴》、《中国环境统计年鉴》，或通过整理获得，具体投入产出指标体系见表1所示。
表1 水生态安全下创新系统效率投入产出指标体系
类型代码指标单位投入X1万元国内生产总值R&D人员全时当量人年/万元X2万元国内生产总值R&D经费内部支出万元/万元X3人均水资源量立方米/人X4环境污染治理投资总额占地区生产总值比重%产出Y1万人平均专利授权数件/人Y2人均用水量立方米/人Y3万元国内生产总值耗水量立方米/万元Y4万元国内生产总值废水排放量吨/万元
基于我国内地30个省市水生态安全下创新系统投入产出指标数据，采用产出导向下的超效率EBM-VRS模型进行效率测度。表2为部分年份测度的创新系统综合技术效率值。
从省际层面看，水生态安全下创新系统效率均值大于1的省市有6个，其中，北京、上海、浙江处于前3名，其创新系统效率均值分别为1.190 5、1.081 5、1.054 3，处于创新效率前沿面。可以发现，创新系统效率较高的省市基本集中于东部，即东部依托其高经济水平及产业高端化等，以及在水资源利用和水污染防治等方面拥有先进技术且科研经费相对充足，因此能够在减排控污和高效使用水资源方面取得较好效果。此外，东部地区城镇化程度高，利于聚集资源与提高资源使用效率，居民文化程度高，水环境治理政策较为齐备，政府部门的水生态安全管理职责明确。对于陕西、云南、甘肃等效率偏低省份，可以发现，上述地区在科研经费、产业结构水平等方面存在明显劣势，同时承接了来自发达省域高耗能高污染产业的梯度转移。2008年陕西、甘肃水生态安全下创新系统效率分别为0.610 2、0.545 3，但随着近年来高耗能高污染产业的转移，加剧了这些省份的水资源消耗与污染排放，导致创新补偿效应低于成本效应，2017年陕西与甘肃的创新系统效率分别降低到0.451 5和0.416 0。
表2 考虑非期望产出的水生态安全下创新系统综合技术效率
地区20092011201320152017地区20092011201320152017北京1.044 7 1.045 6 1.042 9 1.562 0 1.504 6 河南0.742 7 0.791 7 0.710 7 0.783 3 0.801 0 天津0.985 6 1.147 7 1.037 5 1.016 5 1.062 7 湖北0.617 2 0.705 2 0.836 6 0.863 4 0.762 3 河北0.759 6 0.877 2 0.828 9 0.765 6 0.766 3 湖南0.684 0 0.939 1 0.895 9 0.713 8 0.863 7 山西0.684 0 0.659 9 0.627 9 0.656 3 0.638 1 广东1.062 2 0.781 0 0.786 6 1.007 9 1.100 7 内蒙古0.909 3 0.883 6 0.841 4 0.816 5 0.820 7 广西0.524 8 0.583 0 0.614 1 0.651 8 0.692 9 辽宁0.799 3 0.861 6 0.904 0 0.928 3 0.860 8 海南0.535 1 0.641 6 0.582 2 0.584 8 0.577 5 吉林0.725 1 0.864 8 0.899 4 0.895 4 1.005 7 重庆0.724 7 0.830 3 0.643 4 0.672 8 0.776 3 黑龙江0.664 3 0.673 0 0.571 5 0.716 3 0.769 8 四川0.528 6 0.724 9 0.717 3 0.915 6 0.679 7 上海1.196 5 1.130 0 1.178 3 1.004 5 1.006 9 贵州 0.916 7 0.768 6 0.772 0 0.798 6 0.760 5 江苏1.049 0 1.011 7 1.024 5 0.745 9 1.017 0 云南0.387 2 0.403 8 0.506 1 0.496 5 0.516 0 浙江1.055 1 1.063 1 1.073 7 1.026 7 1.050 3 陕西0.615 0 0.658 9 0.459 2 0.511 5 0.451 4 安徽0.632 2 0.724 7 0.645 5 0.625 4 0.672 2 甘肃0.566 3 0.535 3 0.472 3 0.503 6 0.416 0 福建0.711 8 0.718 6 0.672 1 0.903 4 1.000 6 青海0.584 8 0.499 0 0.635 0 0.690 0 0.605 8 江西0.653 3 0.773 8 0.856 5 0.842 6 0.885 9 宁夏0.653 6 0.670 3 0.652 0 0.705 4 0.654 0 山东1.000 4 1.007 5 1.006 7 1.008 6 1.020 0 新疆0.761 8 0.798 0 0.753 1 0.710 3 0.668 1
图1 2008—2017年全国及各区域水生态安全下创新系统效率均值
从区域间创新系统效率情况看(见图1)，研究期内我国水生态安全下创新系统总体效率处于平缓上升态势,2008—2013年在0.73～0.80之间上下波动，2014年后呈现效率提升趋势，反映出我国环境规制政策取得较好效果，水生态安全下创新系统效率得到较快增长。区域间水生态安全下的创新系统效率呈现出“东部>东北>中部>西部”的发展态势，表现出明显的阶梯型分布以及差异化发展态势。东部创新系统效率在0.95附近波动，这是因为东部多数省市为经济发达地区，具有优越的区位禀赋与人才吸引政策，区域创新能力较强。2005—2016年由于经济下行与产能严重过剩等因素，东北3省创新系统效率出现骤降现象，随后实施的供给侧结构性改革逐步缓解该状态，创新系统效率出现稳步提升。中部、西部区域水生态安全下的创新系统效率低于全国平均水平，2009年西部效率值接近中部区域水平，随后中部区域一直显著高于西部区域，可能是中部区域开始意识到经济发展与生态环境并重。近年来随着东部环境规制力度不断增强，高耗能高污染企业开始向西部区域转移，这也加剧了西部区域水生态安全下创新系统效率的降低。
采用泰尔(Theil)指数分解法揭示水生态安全下创新系统效率区域差异形成机理，依据式(2)-式(5)测算得出2008—2017年我国30个省市创新系统效率区域差距的泰尔(Theil)指数及分解贡献率。图2展示了我国30个省市水生态安全下创新系统效率差异，可以看出，各省市差距呈现倒U型分布，2010年上升到峰值0.081 007，这可能是由于部分省份经济迅速发展，农业、工业、生活废水等未经严格处理而排放，造成水资源过度开发和不合理开发利用，导致水生态环境严重破坏和趋于恶化。随后2010—2013年呈现出较快下降，2013年后创新系统效率泰尔指数呈现波动上升后又平缓下降，2017年达到最低值0.049 564，反映出2013年后我国各省份间差距逐渐缩小，但仍存在显著差距，这显然不利于我国整体创新系统效率提升。
图2 我国水生态安全下创新系统效率泰尔指数变化趋势
将上述泰尔指数反映的总体差距进行分解并转换为差距贡献率，见表3与表4所示。可以发现，东部、中部、西部及东北地区间的差距与各区域内差距贡献率随时间推移不断变化。平均来说，在我国水生态安全下的创新系统效率差距中，区域间贡献占78.98%，区域内贡献占21.02%。可以看出，区域间差距是造成我国水生态安全下创新系统整体效率差距的主要方面。从动态视角看，区域间差距的贡献率呈现“先上升，后下降”的倒U型变化趋势，2008—2012年区域间差距贡献率由76.16%上升至84.98%，随后逐渐下降至2017年的72.64%，但占比一直维持在72%以上。总体而言，区域间差距成为影响我国水生态安全下创新系统整体效率差距的主要方面。
从各区域内省市差距角度分析，可以发现，各区域内差距贡献率相对稳定。如西部区域内差距贡献率由2008年的10.94%上升到2017年的15.62%，呈现出波浪式上升态势，除个别年份外其差距贡献率均高于其它区域。东北区域内差距贡献率最低，由2008年的0.39%逐步上升到2017年的0.47%，期间出现一定程度波动，2011年降低至最低值0.10%，随后的2012—2017年呈现平稳上升，这与近年东北3省内创新系统效率差距逐渐扩大的现实相符。东部区域内差距贡献率由2008年的11.67%下降到2017年的9.39%，呈现波动式下降态势。中部区域内各省市差距呈现U型发展态势，2017年达到最大值1.88%。总体而言，西部区域各省市差距贡献率均值为10.70%，远高于其它区域内部差距，表明西部区域内差距是影响总体差距的另一个主要因素。这可能是由于西部各省份经济发展水平、基础设施、科技投入等方面存在显著差距，诸如西部既包括经济与科技相对发达的省份四川、重庆等，但也拥有如青海、甘肃等欠发达省份。各省份在创新投入力度上差距较大，区域内水生态安全下的创新系统效率也出现较大差距。东部区域内各省份差距是影响总体差距的第二大重要因素，在总体差距占比中始终维持在6.58%～11.67%之间，而中部、东北区域内的省市差距贡献率较低且波动较为平缓。其中，中部区域内的省市差距贡献率始终保持在0.53%～1.88%之间，而东北3省差距贡献率基本保持在0.10%～0.47%之间。
综上可知，缩小区域间差距和西部、东部区域内省市差距是在我国水生态安全下优化与提升创新系统效率的关键。
表3 2008-2017年水生态安全创新系统效率泰尔指数值
年份区域内东部中部西部东北区域间整体20080.009 012 0.000 649 0.008 448 0.000 301 0.058 812 0.077 222 20090.005 856 0.000 436 0.004 413 0.000 279 0.060 430 0.071 413 20100.008 716 0.000 729 0.009 583 0.000 324 0.061 654 0.081 007 20110.004 211 0.000 301 0.005 882 0.000 064 0.053 542 0.064 000 20120.004 141 0.000 314 0.004 354 0.000 089 0.050 339 0.059 236 20130.004 871 0.000 380 0.004 074 0.000 104 0.042 612 0.052 036 20140.005 413 0.000 830 0.007 556 0.000 154 0.042 899 0.056 857 20150.004 301 0.000 440 0.006 732 0.000 122 0.041 372 0.052 966 20160.005 726 0.000 278 0.006 320 0.000 168 0.040 043 0.052 536 20170.004 654 0.000 932 0.007 742 0.000 233 0.036 003 0.049 564
表4 2008-2017年水生态安全下创新系统效率泰尔指数分解贡献率
年份区域内(%)东部中部西部东北区域内(%)区域间(%)200811.67 0.84 10.94 0.39 23.84 76.16 20098.20 0.61 6.18 0.39 15.38 84.62 201010.76 0.90 11.83 0.40 23.89 76.11 20116.58 0.47 9.19 0.10 16.34 83.66 20126.99 0.53 7.35 0.15 15.02 84.98 20139.36 0.73 7.83 0.20 18.11 81.89 20149.52 1.46 13.29 0.27 24.55 75.45 20158.12 0.83 12.71 0.23 21.89 78.11 201610.90 0.53 12.03 0.32 23.78 76.22 20179.39 1.88 15.62 0.47 27.36 72.64
为更好地了解创新系统效率差距形成机制，有必要对其典型影响因素进行实证分析。在水生态安全下创新系统效率影响因素众多，结合已有研究并基于数据可获得性，采纳以下典型影响因素，具体指标选取如下：①地区经济发展水平，以各地区人均实际GDP衡量。为减少异方差带来的负面影响，采用对数化处理后引入回归方程；②产业结构，选用各产业产值在总产值中占比经加权计算后的结果衡量产业结构水平，三次产业权重分别为1、2、3；③教育水平，以各阶段受教育人数比重乘以相应权重衡量各省市教育水平，将各省市文盲、小学、初中、高职、大专及以上教育程度分别赋值0、6、9、12、16；④水资源禀赋，以各省市人均水资源拥有量衡量；⑤城镇化水平，以城镇人口占区域人口比重衡量；⑥外商直接投资，选用各省市外商投资额的对数衡量；⑦对外开放度，选取进出口额占GDP比重衡量；⑧技术进步，选用各省市R&D投入强度衡量。上述变量指标的基础数据主要源于2009-2018年《中国统计年鉴》、《中国科技统计年鉴》、Wind资讯，个别缺失数据采用估算法补充。
遵循两阶段分析思路，以2008-2017年我国水生态安全下创新系统效率作为被解释变量，以各地区经济发展水平、产业结构、教育水平、水资源禀赋、城镇化水平、外商直接投资、对外开放度、技术进步等8个指标作为解释变量，建立面板计量经济模型，考察创新系统效率影响因素的作用路径及强度。由于回归方程被解释变量值均大于0，为受限因变量，因此构建受限因变量Tobit回归模型进行影响机制研究。
采用Stata 15.1对以上变量数据进行Tobit回归分析，回归结果见表5所示。
依据表5回归结果，各影响因素分析如下：
(1)地区经济发展水平对水生态安全下的创新系统效率具有正向影响，回归模型系数为0.038 853且通过5%水平下的显著性检验。即在其它因素不变情况下，经济发展水平每提高1个单位，水生态安全下创新系统效率将会提升0.038 853个单位。经济发展水平较高的地区，其节水减排设备与技术更先进，能够有效降低非期望产出。同时，企业和政府在水污染治理方面的资金相对充足，从而使得水生态安全下创新系统效率处于前沿水平。
表5 面板Tobit回归结果
解释变量回归系数稳健性标准差t值P>|t|经济发展水平0.038 853**0.000 1022.230.006产业结构0.070 113***0.000 019-1.420.005教育水平0.064 829***0.059 936-1.340.041水资源禀赋-0.000 102*0.000 074-6.570.214城镇化水平0.001 916*0.005 8363.490.074外商直接投资0.002 894*0.006 1820.570.046对外开放度-0.034 0240.058 196-0.610.503技术进步0.110 394***0.057 892-1.870.031常数项0.398 201***0.368 7421.580.007F值1 283.72Prob>F0.000 0样本数300
注：*、**、***分别表示在10%、5%、1%水平下的显著性
(2)产业结构水平提高对促进我国水生态安全下创新系统效率提升具有显著的积极作用，其回归系数为0.070 113，表明每提升1个单位产业结构水平将会促进创新系统效率提升0.070 113个单位，且通过1%水平下的显著性检验。产业结构水平不断提高说明农业及工业比重逐渐降低，第三产业比例增大及产业层次不断优化，相应地，用水结构也因此发生转变，高耗水高污染的低端产业减少。第三产业发展较好也能侧面反映出地区技术创新水平提高，因此也将带动创新系统效率提升。
(3)教育水平提高有助于促进水生态安全下创新系统效率提升，其作用系数为0.064 829且通过1%水平下的显著性检验。这表明随着受教育年限增加，人们的文化素质不断提高，知识储备更加丰富，因此能够逐步形成良好的生态安全意识，从而促进区域水生态下创新系统效率逐步提升。
(4)水资源禀赋会阻碍水资源创新系统效率提升，回归系数为负，且通过10%水平下的显著性检验。水资源禀赋也即人均水资源拥有量，水资源充沛地区的节水意识相对薄弱，而水资源相对匮乏的省市会比较注重提高水资源利用率及节水技术研究，这间接反映出水资源禀赋会在一定程度上阻碍水生态安全下创新系统效率提升。
(5)城镇化水平与水生态安全下的创新系统存在正相关性，其作用系数为0.001 916。城镇化水平提升会促进城市管理体系完善，水污染预防治理体系也更为健全。具有较高城镇化水平的地区往往拥有较高的经济发展水平，对专业型人才吸引力较大，更加注重科研创新投入，因此水生态安全下创新系统效率也较高。
(6)外商直接投资对水生态安全下创新系统具有积极作用。外商直接投资每提升1个单位，将会带动创新系统效率提高0.002 894个单位，且通过10%显著性水平检验。外商直接投资有利于积累大量先进技术与管理理念，同时，促进高技术人才资源集聚与管理水平提高。因此，在经济发展期内外商直接投资对区域创新系统效率提升具有重要贡献。
(7)对外开放度的非线性作用。对外开放度对水生态安全下创新系统效率的作用系数为-0.034 024，但未通过10%的显著性水平检验。一般而言，对外开放度提升有利于引进国外先进技术及设备，创新系统效率值理应表现较佳，但回归结果中对外开放度的作用系数为负，很大程度上是由于对外开放度对创新系统影响具有非线性影响。随着对外开放度不断提高，会出现发达地区向欠发达地区进行低端产业梯度转移，随即带来更多高污染企业进入，导致创新补偿效应不及成本效应，致使创新系统效率降低。
(8)研发投入的促进作用。以增加R&D经费投入为代表的技术进步能够显著促进水生态安全下创新系统效率提高，回归系数为0.110 394且通过1%的显著性水平检验，这表明技术进步能够带来明显的创新系统效率提升。R&D经费投入强度提升能够带动技术创新，特别是短期内引入先进节水设施和技术，能够长期促进节水和水污染防治领域的技术革新。因此，加大研发投入能够有效提升创新系统效率。
在梳理现有文献的基础上，运用EBM-Tobit对我国水生态安全创新系统效率进行两阶段分析。第一阶段，采用非期望超效率EBM模型测算2008—2017年我国水生态安全下创新系统效率，并借助泰尔指数法对区域差异结构性原因进行分析；第二阶段，借助Tobit模型对典型影响因素作用路径及强度进行估计检验。研究表明：水生态安全下创新系统效率呈现东部>东北>中部>西部的阶梯式分布，区域间表现出差异化发展态势；我国各省市间水生态下安全创新系统效率差距逐渐缩小，但仍然显著，不利于我国整体创新系统效率提升。区域间差距和东部、西部区域内差距是我国缩小创新系统效率差距的关键点；经济发展水平、产业结构、教育水平、外商直接投资、技术进步变量对创新系统效率具有不同程度的促进作用，而水资源禀赋、对外开放度对其存在负向影响。基于以上研究结论，提出以下对策建议：
(1)因地制宜实施创新系统政策，避免政策“一刀切”。鉴于我国水生态安全下创新系统效率呈现阶梯式分布，且区域间表现出差异化发展态势，对此，为保障政策实施的可行性，需依据各区域创新系统效率特征匹配相应的政策措施。西部地区水生态安全下创新系统效率值仅为0.646 1，且创新系统效率提升平缓。这意味着西部区域应该注重学习水资源利用先进技术与管理理念，同时在承接产业转移时确保生态环境与经济并重。东北区域创新系统效率值为0.800 4，远落后于东部地区，因此东北区域应积极优化与调整现阶段发展方向，着力产业结构优化升级与经济质量发展，从而实现创新系统效率提升。东部区域创新系统效率值为0.953 1，虽处于发展前沿面，但考虑到其耗水量占比最大，因此需在注重社会经济发展的同时进一步推进节水措施和激励机制规范化。
(2)落实区域创新系统协同发展战略。在我国水生态安全下创新系统效率总体差距中，区域间与区域内贡献率分别为78.98%、21.02%，且东部、西部区域内创新系统效率差距贡献率分别为9.15%、10.70%。这意味着要缩小我国水生态安全下创新系统效率的区域差异，省域间应在水生态安全管理方面打破行政壁垒，尤其是跨省、跨地市重要江河流域的行政部门。地区间应注重深化区域交流与合作，实现水资源先进技术交流与共享，促进水生态安全创新技术的全流域分享与创新系统协同发展。此外，考虑到东部、西部区域内各省市水生态安全下创新系统效率存在显著差距，东部、西部地区应避免区域内优势省份对劣势省份的“虹吸现象”，切实把握省际创新系统效率的协同发展。
(3)着力推动产业结构升级，全面实现绿色可持续发展。技术进步与产业结构升级对水生态安全下创新系统效率提升的作用系数分别为0.110 394、0.070 113，且均通过1%的显著性水平检验。这表明技术进步与产业结构升级是促进水生态安全下创新系统效率提升的主要动力。政府应加大绿色技术创新补贴力度，加快新旧产能转换，优化产业结构，鼓励企业通过前沿追赶和突破技术瓶颈实现技术梯度进步。同时，鼓励企业积极嵌入全球价值链，通过价值链攀升加快向前沿技术靠拢。这就意味着需要对高质量产出、低污染排放的新兴产业予以扶持，激励企业进行节水减排技术革新，对现行排污制度再设计，促使企业形成持续的内生动力，最终实现政策倒逼技术创新，降低非期望产出，从根本上改善水生态环境。
(4)加强政府规划的指导作用。第一，政府部门应健全水资源论证制度，对于不符合水资源管理制度的产业计划一票否决。通过对外开放度的作用效果可以看出，各政府部门应避免出现对外开放度不断提升下发达地区将低端产业向欠发达地区扩散，从而造成创新补偿效应不及成本效应的问题。另外还要强化水资源用途监管力度，将水生态安全纳入党政干部政绩考核；第二，教育水平对水生态安全下创新系统效率提升具有显著正向作用，这意味着政府部门应加大人力资本投入力度，提升高技术专业型人才产出。同时，加强治污减排新技术研发，为水生态安全下系统发展创造良好条件；第三，应针对农业、工业等高耗水产业推行先进节水技术，提高用水效率，降低用水损耗；第四，由于水资源禀赋对水生态安全下的创新系统效率呈现出负向影响，因此应切实推进节水立法，实现水生态安全保护的内生动力与外在动力。
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