中国工业行业技术变化的环境效应研究

韦 燕 生,敖 荣 军,成 艾 华

(1.中南财经政法大学经济学院,湖北武汉 430060;2.华中师范大学可持续发展研究中心,湖北武汉 430079;3.中南民族大学经济学院,湖北武汉 430074）

中国工业行业技术变化的环境效应研究

韦 燕 生1,敖 荣 军2＊,成 艾 华3

(1.中南财经政法大学经济学院,湖北武汉 430060;2.华中师范大学可持续发展研究中心,湖北武汉 430079;3.中南民族大学经济学院,湖北武汉 430074）

基于2001-2008年中国内地36个工业细分行业的面板数据,分别以全要素生产率、技术进步和技术效率为衡量技术变化水平的指标,以污染排放指数为衡量排污水平的指标,对技术变化的环境效应进行了计量分析。结果表明,2001年以来工业行业的技术进步起到了促进污染排放下降的效果,但是技术效率和全要素生产率却具有促进污染排放增加的效果。研究认为,我国工业行业的技术进步已经凸显环境友好型特征,而在现有技术条件下,工业行业应该谨慎的优化组合生产要素,实施环境友好型生产方式,以实现技术效率和环境质量的双赢。

技术变化;环境效应;全要素生产率;技术进步;技术效率

0 引言

20世纪90年代以来,环境经济学和环境政策研究日益集中于与技术变化有关的问题[1],但是,对技术变化的环境后果的专门研究并不多,相关的实证研究主要在两个框架下展开,一是70年代初期研究者在探讨人口增长的环境效应时提出的模型[2],二是90年代初期研究者在探讨经济增长与环境质量关系时提出的假说[3]。

模型以非常简单的形式明确了环境变化与其驱动因素间的数量关系[2]。20世纪90年代后,基于该模型框架的实证分析大量涌现,有些研究涉及对技术变化的环境效应的探讨。Dietz等[4]以回归残差项的反对数值反映技术的影响,通过对1989年111个国家的实证分析,揭示了技术变化增加CO2排放的效果。Shi[5]以制造业和服务业产出占 GDP比重作为技术变化指标,对1975-1996年93个国家进行了实证分析,认为制造业产出占 GDP比重对CO2排放量构成正向影响,服务业比重则为负向影响。Hamilton等[6]对影响 1982-1997年 OECD国家CO2排放量的因素进行了算术分解,揭示了能源利用效率的提高促进CO2排放量下降的效应。

Grossman等[3]认为经济增长通过规模效应、结构效应和技术效应影响环境质量,二者之间的动态变化呈现出一个倒U型曲线(EKC）。20世纪90年代中期以后,检验 EKC假说的实证研究大量涌现,有些研究将技术变化作为控制变量引入模型,检验了技术变化的环境后果。Shafik等[7]将时间趋势作为技术的替代变量,认为技术变化与大多数污染物的排放量之间呈现显著的正相关。之后许多研究沿用了他们的方法,把时间趋势作为反映技术变化的替代变量,得出的结论也不尽一致[8-10]。M anagi[11]引入环境技术进步,认为环境技术进步降低了1970-1990年美国的农业污染排放。Levinson[12]通过将污染排放量分解为行业的规模效应、结构效应和技术效应,揭示了技术变化对美国制造业污染排放的削减效应。彭水军等[13]把“与环境相关的科研课题经费投入”和“政府财政科研支出”作为技术变化变量,揭示了技术导致我国污染排放增加的效果。

总之,当前的实证研究对象主要是发达国家,针对发展中国家尤其是中国的实证研究非常有限。另外,研究者关于技术变化究竟起到了改善还是恶化环境作用的认识并不一致,其主要原因在于在选择反映相关变量的量化指标方面存在明显的不足。

第一,在技术变化的量化指标选取方面,缺乏更为科学地从总体上衡量技术变化的指标。以时间趋势反映技术变化很牵强,因为时间趋势不仅反映了技术变化,还可能包括经济结构变化以及其他所有未引入模型的社会经济变量的动态变化。科研投入作为技术变化的量化指标,间接性太强,因为科研投入并不意味着更多的研发产出,研发对环境质量的作用可能并不是直接的。能源利用效率并不是技术变化本身,只是技术变化的结果。采用这项指标的隐含假设是,能源利用效率提高仅仅是技术变化的结果,并且技术变化必然导致能源利用效率提高。显然,这种假设是不可靠的。首先,效率提高不仅是技术变化带来的,还可能是经济结构、消费观念转变等的结果;其次,大量研究已经验证了技术变化并不必然导致能源利用效率提高。Jo rgenson等[14]揭示技术变化导致1958-1974年美国单位产出的能耗逐年增加。Fisher-Vanden等[15]则认为如果技术变化是倾向于提高产品质量和增加产品品种,就会导致更高的能源消耗而不是更高的能源利用效率。

第二,在环境质量的量化指标选取方面,缺乏从总体上反映排污水平的指标。以各类污染物的排放量反映排污水平,首先直接导致了不同的结论,因为技术变化对不同污染物排放量的影响是不同的;其次不可能揭示技术变化对地区或行业总体排污水平的影响方向。其原因在于:技术变化具有替代效应,新技术经常会减低某些污染物的排放量,同时增加其他污染物的排放量;技术变化还可能转移污染。因此,即使技术变化导致某类污染物排放量的减少,地区或行业总体排污水平仍然可能是增加的。

基于以上分析,本文以2001-2008年我国内地工业细分行业为样本,分别以全要素生产率、技术进步和技术效率为衡量技术变化水平的指标,以污染排放指数为衡量排污水平的指标,实证分析中国工业行业技术变化的环境效应。研究结果不仅可充实对技术进步与环境质量关系的研究,而且可为决策者确定调控技术进步方向的政策提供客观依据。

1 研究方法与数据处理

1.1 实证模型与变量说明

本文实证分析数据采用同时包括截面数据(工业细分行业）和时序数据的面板数据(panel data）。以工业细分行业的总体排污水平为因变量,以工业细分行业的总体技术变化水平为自变量,采用面板数据模型对工业行业技术变化的污染排放效应进行计量分析。为了控制行业规模对模型估计的影响,向模型中引入工业总产值和企业单位数两个控制变量。采用的回归模型如下:

其中,P代表排污水平,T代表技术变化水平,GIP代表工业总产值(万元）,UNIT代表企业单位个数,μ代表对污染排放的随机扰动(假设与其它变量不相关）,j代表工业细分行业类型,t代表年份。

1.2 数据来源与处理方法

截面数据涉及工业细分行业的经济指标和排污量指标,相关数据均取自《中国统计年鉴》。2002年前的统计年鉴在统计经济指标时对工业细分行业的划分与统计排污量时的划分不一致,为了确保面板数据平衡及足够大的样本量,实证分析的起始期为2001年,截面数据采用36个工业细分行业。另外,需说明的是,《中国统计年鉴》在统计工业细分行业的经济指标时所指的工业是“国有及规模以上国有工业企业”(2001—2006年）和“规模以上工业企业”(2007年和2008年）,而在统计工业细分行业排污量时所指的工业是“全部工业”。二者的不一致无法处理,在一定程度上会对实证结果带来一定的影响。

为了揭示行业总体技术变化水平而不仅仅是治污技术或能源利用效率的污染排放效应,采用全要素生产率(TFP）作为工业细分行业技术水平的量化指标。20世纪90年代国际上流行的Malmquist生产率指数法是一种有效测算全要素生产率的非参数方法。本文把我国36个工业细分行业作为决策单元,采用产出导向的DEA方法,运用DEAP2.1软件,分别对我国2001-2008年36个工业细分行业的数据进行分析整理,得到各细分行业 TFP逐年的M almquist生产率指数,并将其分解为技术进步指数和技术效率变化指数。DEA分析法以决策单元的投入产出资料为衡量要素,投入项和产出项之间具有正相关性是DEA模型的一个假设前提。考虑到数据的可得性,选用3个投入指标:固定资产净值年均余额和流动资产年均余额、从业人员年平均人数以及2个产出指标:工业总产值、产品销售收入。表1列出了2001-2008年我国36个工业细分行业的技术变化情况,限于篇幅,仅列出了各行业2001-2008年技术变化的平均值,省略了逐年的结果。

为了反映工业行业的总体排污水平,本文构建了“污染排放指数”。计算公式如下:

其中,PI表示污染排放指数;X表示污染物排放量(万t）;i表示污染物种类,根据《中国统计年鉴》对工业污染物种类的划分,i=5(包括废水、二氧化硫、烟尘、粉尘和固体废弃物）;j=36(代表36个工业细分行业）;t代表年份。污染排放指数是一个相对指标,将其作为横向比较行业间排污水平和纵向分析排污水平动态变化的标准更有意义。指数值越大,说明总体排污水平越高。表2列出了2001-2008年36个工业细分行业的污染排放指数。

表1 2001-2008年36个工业细分行业Malmquist指数及其分解Table 1 Malmquist index and its compositions of 36 industry sub-sectors,2001-2008

表2 2001-2008年36个工业细分行业污染排放指数Table 2 The pollution em ission index of 36 industry sub-sectors,2001-2008

2 模型估计与结果分析

以技术变化(包括全要素生产率、技术进步和技术效率变动指数）、工业总产值对数和工业企业单位个数对数为自变量,以污染排放指数为因变量,运用面板数据模型对技术变化的环境效应进行实证检验。考虑到自变量之间可能存在的内生性问题,采用两阶段最小二乘法(2SLS）估计模型,选取工业总产值为横截面工具变量。根据 Hausman检验和F检验的结果,模型均采用个体和时点双固定效应模型。

由于采用的面板数据截面数(36个行业）远大于时期数(8个）,为了避免不同行业样本截面异方差问题对估计有效性的影响,所有模型均采用截面加权回归法(cross-section weights）消除截面异方差问题。采用横截面加权面板校正标准误(PCSE,Panel Corrected Standard Errors）方法计算参数估计值的标准误,并以此计算回归系数的t统计量。另外,根据估计结果的D.W.统计值判断回归残差是否存在序列自相关问题,并相应在估计方程中加入AR项,以消除序列自相关现象。表3为回归结果。

表3 技术变化对排污指数影响的回归检验Table 3 The effects of technological change on the environment

模型Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的因变量分别是全要素生产率指数、技术进步指数和技术效率变化指数。所有模型的判决系数均在0.9以上,表明模型的拟合效果非常好,可以解释该期间工业污染排放水平变化原因的90%以上。所有回归系数均通过了t检验,且t统计量都在1%水平显著,说明每个自变量对污染排放水平的影响都非常显著。

模型Ⅰ的结果表明,在控制了工业生产总值和企业单位数后,全要素生产率指数与污染排放指数呈显著的正相关,前者每提高1%,污染排放指数将增加0.0308。这说明,2001年以来我国工业行业全要素生产率的增长具有增加污染物排放的效果。模型Ⅱ的结果表明,技术进步指数与污染排放指数呈显著的负相关,前者每提高1%,污染排放指数将下降0.0226。技术进步是指科学发现、发明、革新及技术的传播、扩散等,反映了新技术的运用效果。因此,可以说,2001年以来新技术在工业行业的应用起到了削减污染物排放的效果。模型Ⅲ的结果表明,技术效率指数与污染排放指数呈显著的正相关,前者每提高1%,污染排放指数将增加0.0287。技术效率描述的是现有技术水平下,生产者通过优化生产要素组合而获得最大产出的能力,反映了现有技术的发挥程度。因此,可以说,2001年以来工业行业在利用现有技术提高生产率的过程中,推动了污染排放的增加。

综上可以判断,20世纪以来,我国工业行业的技术进步方向已经出现了较为显著的变化,新技术应用不仅提高了工业行业的全要素生产率,而且成为削减污染排放的推动因素。但是,由于发挥现有技术仍是提高全要素生产率的重要途径,其增加污染排放的效果抵消甚至超越了技术进步对污染排放的削减效果,最终导致了全要素生产率与污染排放之间的正相关关系。

3 结语

我国工业行业技术进步的方向已经出现了较为显著的环境友好型特征,新技术应用不仅提升了全要素生产率,而且已经成为推动工业行业污染排放下降的因素。另一方面,在现有技术条件下,应该谨慎的优化组合生产要素,实施环境友好型生产方式,以实现技术效率和环境质量的双赢。评估当前的环境和科技政策在引致环境友好型技术和生产方式等方面存在的不足,进而制定更有利于推进环境友好型技术进步和环境友好型生产方式变革的政策措施,是决策部门的当务之急。

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Study on the Effect of Technological Change in Chinese Industry on the Environment

W EI Yan-sheng1,AO Rong-jun2,CHENG Ai-hua3
(1.CollegeofEconomics,ZhongnanUniversityofEconomicsandLaw,Wuhan 430060;2.ResearchCenterfortheSustainableDevelopment,CCNU,Wuhan 430079;3.EconomyCollegeofSouth-CentralUniversityforNationalities,Wuhan430074,China）

Based on the panel data composing of 36 industry sub-sectors from 2001 to 2008 inmainland China,the effectof technological change on the environment is econometrically analyzed in this paper,in w hich total facto r p roductivity,technical p rogress and technical efficiency are respectively taken as the indicator of technological change,and pollution emission index is taken as general levelof pollution emission from industry.The analysis reveals the effect on emission reduction by technical p rogress and the effecton emission increase by technical efficiency.Since the effectof technical efficiency surpasses that of technical p rogress on emission,the grow th of total factor p roductivity has been certain to increase pollute emission since 2001.The result imp lies that technical p rogressmade by Chinese industries has been characterized by environmental-friendliness.However,under the current level of technology,the facto rs of p roduction should be allocated perfectly and w isely to realize the environmentallyf riendly p roduction,w hich would guarantee the w in-win between technical efficiency and environmental quality.

technological change;effects on environment;total facto r p roductivity;technical p rogress;technical efficiency

X196

A

1672-0504(2010）05-0048-05

2010-05- 26;

2010-08-06

国家社会科学研究基金项目(08BM Z030）;教育部人文社会科学研究项目(09YJC790112）

韦燕生(1973-）,女,博士研究生,从事人口、资源与环境经济学研究。＊通讯作者E-mail:rongjun8600@yahoo.com.cn