Debido a los impactos tecnológicos persistentes en la eficiencia ecológica (ecoeficiencia) y las variaciones en el poder económico y los recursos disponibles entre regiones, considerar la heterogeneidad regional y temporal se vuelve imperativo. Los ecosistemas, a menudo divididos en etapas de producción económica y gobernanza ambiental, requieren una evaluación holística que incorpore la heterogeneidad regional, temporal y las distinciones entre etapas. Para abordar posibles problemas de una relación de brecha tecnológica (TGR) que exceda 1 dentro de una estructura de red de dos etapas con doble heterogeneidad, introducimos un método de análisis de meta-frontera de tres capas con proyección segmentada. En el estudio empírico, examinamos sistemáticamente la ecoeficiencia, la ineficiencia de emisiones y las brechas tecnológicas a través de dimensiones de gestión, regionales y temporales en 30 provincias chinas de 2016 a 2020. Los hallazgos revelan disparidades en la ecoeficiencia de gestión, con las provincias centrales superando a las del este. Las diferencias regionales indican tecnología avanzada en el este, lo que contribuye a una ecoeficiencia superior. El análisis temporal destaca el papel positivo del desarrollo científico y tecnológico. Se observan mejoras en la ineficiencia de emisiones, lo que requiere atención hacia los niveles de tecnología de gestión y regional. Las provincias del este exhiben una eficiencia de emisiones superior, enfatizando el papel del desarrollo regional y tecnológico. Las recomendaciones incluyen priorizar la gobernanza ambiental, fortalecer las colaboraciones regionales e implementar políticas para cerrar las brechas tecnológicas.