工业化、出口、经济增长与环境压力的实证考量

冯 烽，叶阿忠

（1.福州大学 管理学院，福州 350002；2.广西财经学院 信息与统计学院，南宁 530003）

0 引言

自2002年中国进入重工业化阶段以来，伴随着经济的快速发展，能源消费也不断攀升。能源利用效率低与温室气体排放量大已经成为制约中国经济持续健康发展的重要因素。1980～2000年，中国的实际GDP增长了3.38倍，一次能源消耗仅增加了一倍，这20年间，中国的能耗强度年均降低近3%；但是，在2002年以后，能源需求的增长速度远远超过GDP，能耗强度也随之增长。2009年中国的能源消费和碳排放已跃居世界首位，在节能减排问题上，中国面临着巨大的国际压力。因此，科学分析我国经济发展与环境质量的演进关系，厘清工业化发展、出口、居民生活水平改善等经济因素对环境质量的影响，将有助于提出切合我国实际情况的节能减排对策和环境外交建议。

1 变量选取与模型设定

传统EKC模型的设定如表1中模型1的计量方程形式，即通过将环境压力变量(E)设定为人均GDP(Y)的二次函数的形式，由二次项及一次项的系数判断经济发展与环境压力间是否满足EKC假说。模型1具有使用方便、形式直观的优点，但由于变量Y与Y2存在着相关性，这种共线性违背了最小二乘估计的经典假设，因此，得到的参数估计不是有效的。此时，采用模型2的非参数形式可以有效避免参数模型在模型设定与参数估计中的不足，更能真实地还原变量间的关系。

作为发展中国家，中国有权力发展自己的工业化、现代化，增加污染物的排放难以避免；除此，西方发达国家将大量高能耗、高排放的生产“外包”给中国的同时也将大量的废气排放转移给了中国。因此，环境压力是不仅是经济增长的结果，还与工业能耗、出口等有着直接的联系，为此，有必要把工业能耗(D)、出口(F)等重要因素也引入到模型中，并通过剔除它们对环境压力的影响后以获得经济发展与环境压力的真实关系。这对于消除“中国环境威胁论”，为中国在国际社会上树立一个负责任的大国形象颇具意义。本文在模型1、2的基础上，构建分析中国EKC的半参数模型，模型3中的线性部分可用于把握被解释变量的大势走向，适用于外延预测，非参数部分可刻画有关解释变量与被解释变量间的非线性关系。

表1 考虑的三种模型及其形式

2 模型的估计方法

2.1 非参数计量模型及其局部线性估计

设Y为被解释变量，Z为q维解释变量向量，给定样本观察值建立非参数计量模型：

其中，m(⋅)为待估回归函数，ut为随机误差。

非参数回归函数m(⋅)的估计有局部不变核估计、局部线性估计、k-近邻估计、正交序列估计等估计方法。Robinson(1988)的半参数模型中采用的是局部不变核估计。由于局部线性估计是线性估计类中一个比较理想的估计，它不存在边界效应问题，而且在估计出回归函数的同时也估计出回归函数的导函数，便于进行经济学意义的边际分析或弹性分析(叶阿忠，2008)，为此，本文选择的是局部线性估计法。式(1)中的回归函数m(z)的局部线性估计通过求解式(2)的最小化问题获得。

其中，

k(⋅)为核函数。Serfling(1980)证明了二阶 Epanechnikov核函数为可达到最小积分均方误(IMSE)的最优核函数，其形式为：k(u)=0.75(1-u2)I(u2＜1)，其中，I(⋅)为示性函数。

记则式(2)可写成如下标准的广义最小二乘问题：

易得δ(z)的估计为：

2.2 半参数计量模型

半参数部分线性模型是实践中最简单直观的一种半参数模型，其设定为：

其中，X′tβ为模型的线性部分，Xt=(X1t,…,Xpt)′为p×1的解释变量向量，β为p×1的未知参数向量，g(⋅)为模型非参数部分的未知函数，Zt为q×1的解释变量向量，ut为满足E(ut|Xt,Zt)=0的扰动项。

2.3 半参数计量模型的估计

给定Zt，对式(5)两端取条件期望

由式(5)减去式(6)可消去非参数部分：

进而可获得非参数部分g(Zt)的估计：

3 实证分析

3.1 数据来源与预处理

采用1983～2010年的时间序列数据，人均GDP(Y)为以1980年的不变价格计算的人均实际GDP；人均工业能耗(D)由人均能耗乘以产业结构计算，其中人均能耗由能源消费总量除以年末人口数计算，产业结构为工业总产值占当年GDP的比重；人均出口额(F)由以1980年不变价格计算的出口总额除以年末人口数计算；环境压力(E)为人均工业废气排放量。上述数据：人均名义GDP、人均GDP指数、年末人口数、能源消费总量、工业总产值、GDP、出口额、工业废气排放量均来源于历年的中国统计年鉴与国泰安数据库。

3.2 环境库兹涅茨曲线：模型结果对比

先考虑只有人均GDP单个解释变量的情形，分别建立参数模型与非参数模型，结果如下：模型1的估计结果：

残差标准误=0.1927；判决系数R2=0.9601；F统计量的p值＜2.2×10-16.

模型2的估计结果：残差标准误=0.0124；判决系数R2=0.9853；窗宽h=0.2124.

图1 参数、非参数回归拟合效果图

尽管从模型1的估计结果看，各系数均是显著的，模型的拟合效果似乎较好；由于二次项的估计系数为正，进而判断人均工业废气排放量与人均实际GDP呈正“U”型的抛物线关系，并且可计算出转折点在人均实际GDP为0.90千元处，即环境压力先是随着经济的发展而缓和，在人均实际GDP达到0.90千元后环境压力开始随经济的增长而增大。然而，在转折点上，模型1与模型2所得到的结果差异较大。

从回归的残差标准误及判决系数看，非参数的估计结果明显优于参数估计的结果。事实上，非参数模型的结果显示，经济发展与环境压力之间并非呈现正“U”型关系，而是反“L”型关系(如图1中的虚线所示)，环境污染指标先是呈现缓和的线性增长，在人均实际GDP达到1.54千元后变为急速的线性增长。

在考虑经济发展与环境压力非线性关系的同时，引入工业能耗和出口量对模型进行修正，这是因为，中国的工业废气排放主要源于工业化生产的能源消耗，同时也受到出口的拉动，因此，半参数模型将有助于对环境压力进行因素分解，把线性部分用于把握环境压力的大体走向，非参数部分可表示剔出其他因素影响后，经济增长与环境压力间的非线性关系。模型3的估计结果为：

表2 三种模型的估计结果比较

模型3的估计结果：

残差标准误=0.0081；判决系数R2=0.9902；窗宽hE(Y)=0.2124,hD(Y)=0.1291,hF(Y)=0.1404.

表2列出了各模型的拟合情况，可以看到半参数模型的估计效果最好，而且模型3的残差标准误也是三个模型中最小的。

3.3 人均收入对环境压力的边际效应分析

为进一步考察经济增长对环境压力的净影响及边际效应分析，从环境压力中剔除工业化发展及出口因素的影响，并记为：

将对Yt作非参数回归，由此获得经济增长对环境压力的净影响，拟合曲线如图2所示，其中最优窗宽h=0.2065。

图2表明，在剔除了工业化与出口因素影响后得到的经济环境曲线呈斜“U”型，且转折点为1.74，即2004年的人均实际GDP处。从图3进一步表明，在2006年以前，中国的人均实际GDP对环境压力的边际效应一直为负，这表明了在2006以前，我国人民生活的改善实际上并未增加环境压力，环境的恶化主要是由工业化生产和出口的增加等因素造成的；2007年后，人均实际GDP对环境压力呈现正的边际效应，环境污染随经济的发展而日益严重。

图2 (Y,E-4.1450D-0.0558F)的非参数回归

图3 人均实际GDP对环境压力边际影响的估计

4 结论

本文分别采用参数、非参数与半参数计量方法，对中国是否符合EKC假说进行了检验，没有证据显示中国的经济增长与环境压力存在EKC假说的倒“U”型关系或“N”型关系，结果还表明：

(1)非参数方法在研究环境压力与人均实际GDP二者关系中明显优于参数方法，非参数拟合得到的经济环境曲线提示环境压力首先随人均实际GDP的上升而缓慢增大，在人均实际GDP于2002年达到1.58千元后环境污染指标开始急剧上升，即倾向于呈反“L”型的分段线性关系而非倒“U”型关系。这一结果提示，自2002年我国起经济整体进入重工业化阶段起，经济的增长是以高能耗、高排放为代价的。

(2)半参数计量结果显示，工业能源消费是环境污染的主要原因，每增加1吨的人均工业能耗将引致约4.1万标立方米的工业废气排放量的增加。此外，出口的增加也是环境压力加剧的显著因素，这提示了西方国家的碳外包是我国环境恶化不可忽视的原因，这也是2009年哥本哈根会议上发展中国家普遍要求进行碳债务清算的重要原因之一。

(3)在剔除工业化发展与出口因素后的环境压力与人均实际GDP呈斜“U”型关系。如果把环境压力看作是由工业化、出口、居民生活水平的提高所共同作用的结果，那么，剔除工业化与出口因素影响后得到的环境压力与人均实际GDP的斜“U”型关系曲线表明在1983～2004年居民生活的改善有助于缓解环境压力，可能的原因是随着物质与文化水平的提升，国民整体的环保意识也越来越强，并且这一时期居民生活的改善程度并未显著改变其能源消费结构；然而，在这之后，特别是2006年以来，由于居民的实际购买力不断提升，私家车数量的剧增使得环境压力骤然增大。

(4)在剔除工业化发展与出口因素后的环境压力与人均实际GDP的边际效应曲线呈“N”型关系。其中，1983～1992年经济发展对环境压力净影响的边际效应始终保持在-0.5这一负影响水平，在经历了1993～1995年的短暂的增高后，1996～2002年间边际效应开始走低，此后，边际效应持续上扬，并于2007年起呈现正的边际效应。这说明了在过去近30年的大部分时间里，居民生活水平的改善总体而言并未加重环境污染的程度，但是，2007年起由居民生活水平改善所导致的居民能源消费的变化应当引起重视。

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