物流基础设施投资与经济增长关系研究——基于系统动力学与误差修正模型

刘俊华，李瑶琴，长 青

（内蒙古工业大学 管理学院，内蒙古 呼和浩特 010051）

一、引 言

自2001年国家6部委出台“推进现代物流业发展若干意见”10多年来，我国现代物流业快速发展，国家及各地政府纷纷出台相关政策法规支持与鼓励现代物流基础设施建设。2008年国务院出台了关于加快铁路、公路和机场等重大基础设施建设政策，2009年交通运输仓储及邮政业固定资产投资同比增加了20.28%，2009-2011年3年间交通运输仓储及邮政业固定资产投资占GDP比重均值为6.93%，比2008年的5.42%增加了1.5%，2011年出台的促进物流业发展的“国8条”第7条明确指出要要加大对物流业的投入，各级政府要加大对物流基础设施的投资扶持。大力投资物流基础设施建设，推动物流业发展以促进经济增长，仍然是目前我国各个地区的普遍现状。

随着物流基础建设投资的增加，其对经济的具体作用及影响程度成为政府和学术界关注的热点问题。物流基础建设对经济的影响一方面表现为建设本身拉动了对其他行业的需求，体现了投资对经济的拉动效应，另一方面体现在日趋完善的物流基础设施对经济活动的支撑和促进作用。国内外学者对各类基础建设与经济增长的关系进行了广泛探讨。Hesse,Markus（2004）研究了柏林1990年以来在郊区建立物流中心作用，结果表明在运输转变及效益方面的具体效果相当有限[1]。ALAN C MCKINNON（2007）探讨了英国公路交通运输与经济增长的分离趋势，指出英国在1997-2004年间国民生产总值增长了1/5，而公路货运量保持基本不变[2]。JAMES M W WONG等（2008）分析了香港经济发展与建设的关系，Granger因果关系检验结果显示建设推动了香港经济的发展而反之不然，同时指出，建设的作用随着经济的成熟而向设施维护角色转变，建设与经济之间符合Bon提出的倒U形关系[3]。Zhaofang Chu（2012） 利用中国30个省市1998-2007年十年的面板数据，分析了物流投资与经济增长的长期关系，得出了显著的正向关系结论，同时基于中国地区经济发展的不平衡，分别对内陆地区和沿海地区进行了研究，结果表明在内陆地区物流投资对经济增长的影响作用明显大于沿海地区[4]。Ping Deng等（2013）利用结构方程模型研究了中国大连港口与当地经济间的关系，实证结果显示港口的供给与需求之间、港口的增值业务与当地经济之间均存在显著正向关系，而港口的供给、需求与当地经济之间并不存在显著的正向关系[5]。国内，钱晓英等（2007）运用协整检验对我国1980-2005年物流发展水平、固定资产投资和国内生产总值的年度经济数据进行分析，指出三者之间存在长期稳定关系[6]。杨志梁、张雷等（2009）利用1991-2007年GDP和货运周转量数据，运用协整检验和Granger因果关系检验等方法,对中国东、中、西部地区的物流和经济增长的关系研究表明，三个区域的物流与经济增长均存在协整关系,东部地区两个变量存在双向Granger因果关系,而中、西部地区仅存在物流对经济增长单向的关系[7]。文志滨（2011）考察了1978-2008年广东省交通基础设施与经济增长之间的长期均衡关系和Granger因果关系，指出公路通车里程与和总收入之间的协整关系不稳定，货物周转量、旅客周转量与总收入之间存在正相关关系，货物周转量、旅客周转量是总收入的格兰杰原因[8]。张建升、胡秀忠（2012）构建了区域物流与经济综合评价指标体系，并利用2008年面板数据定量评价了我国东中西部地区物流与经济的耦合协调度。指出东部地区耦合协调度较高，而中西部地区基本处于失调状态[9]。王新宇（2013）应用协整理论和误差修正模型分析了1978-2008年间我国基础设施建设（交通、电力、卫生机构、邮路）与经济增长之间的相互关系，得出了基础设施建设与经济增长之间存在着长期稳定的关系，且长期内交通运输、电力供应等基础设施对经济增长的影响作用较为突出[10]。

由以上文献可以发现，国内文献多数证明（物流）基础设施建设水平、物流发展水平与经济之间具有长期稳定关系[6-10]，而国外研究则表明物流基础设施对经济增长的作用有限[1]、存在一定分离趋势[2]或可能存在倒U型关系[3]，其中Zhao⁃fang Chu（2012）和Ping Deng等（2013）研究了中国的情况，Zhaofang Chu同样证明了两者间的正向稳定关系，并指出内陆地区物流投资作用明显大于沿海地区[4]，Ping Deng等的研究表明港口建设与经济不存在正向关系，而港口的物流增值服务与当地经济存在显著正向关系[5]。国内外文献研究结论看似矛盾，实则不然，究其原因是国外文献多研究发达经济体，物流投资作用不明显，对经济的显著影响不是基础设施而是物流增值服务。国内文献研究的均是国内情况，经济发展相对欠成熟，故固定资产投资、物流基础设施、物流水平对经济正向作用显著。

文献研究表明，物流基础设施投资对经济增长的作用在不同发展阶段有所区别，发达经济体该类投资对经济增长的作用已由物流增值业务取代，而我国物流发展水平及物流设施与经济增长关系密切。物流基础设施是现代物流发展的基础平台，我国经过10多年的物流发展，已经进行了大量的物流基础设施建设投资。但是，目前我国物流基础设施投资究竟处于什么阶段，什么程度，其与经济增长之间到底存在怎样的关系，国家应采用何种政策取向面对物流基础设施投资，这些问题是在我国继续大力促进物流业发展的背景下需要迫切回答的。本文通过系统动力学模型和误差修正模型对以上问题进行研究，以期给出探索性结论。

二、基于现代物流与经济体系的系统动力学模型

（一）系统动力学介绍

系统动力学研究起源于美国麻省理工学院Jay W Forrester教授的名著《工业动力学》，随着学科的发展和应用范围的扩大，改名为系统动力学。系统动力学模型本质上是带时滞的一阶微分方程组，该方法在利用计算机建模时借助于系统流图（stock and flow diagram），其中流位变量（level/stock）、流率变量（rate/flow）、辅助变量（auxiliary）等均具有明确的物理（或经济）意义，是一种面向实际的结构型建模方法，主要特点在于能方便地处理非线性和时变现象，能作长期的、动态的、战略性的仿真分析与研究[11]。系统动力学模型的优势是其结构，而非数据。本文根据我国目前物流与经济两个系统之间的因果反馈关系构造了二者之间相互作用的系统动力学模型，进行分析模拟仿真，定性了解我国现阶段下二者之间的相互关系。

（二）物流与经济的系统动力学因果图与系统流图

系统因果图是系统动力学模型的基础与关键，本文结合物流与经济体系的诸多要素构造了如图1所示的因果关系反馈图。

图1的因果反馈图中包含11条因果链,“→+”表示正因果链，即箭头指向的变量会随着箭头前段变量值的增加而增加。“→-”表示负因果链，箭头指向的变量会随着箭头前段变量值的增加而减少。因果链构成了反馈环，图1中的11条因果链共形成3个主要反馈环：

（1）经济发展水平→+实际货运需求量→+物流短缺缺口→-经济发展水平（负反馈环）。

（2）物流供给能力→-物流短缺缺口→-货运完成量→+企业收入→+企业自投资→+物流供给能力（正反馈环）。

（3）经济发展水平→+全社会固定资产投资→+物流业固定资产投资→+物流供给能力→-物流短缺缺口→+经济发展水平（负反馈环）。

因果反馈图设定了模型的主体结构，通过3个主要反馈环我们可以看出模型的基本内在作用机理，在此基础上进一步细化可得详细系统流程图（图2），即为现代物流与经济的系统动力学模型。该模型共有变量29个，其中流位变量2个，流率变量4个、辅助变量10个、参数11个、函数2个，具体变量分类与含义等见表1，关键变量、方程等见表2。

表1 变量名称及含义

表2 模型主要变量、方程及说明

（三）模型有效型检验与模拟结果分析

运行模型（图2），可得各变量的模拟值。将GDP作为检验变量，以2005-2012年的数据进行拟合检验。检验结果见表3所列。

表3 模型拟合检验（以GDP为检验值）

由表3可见2005-2012年GDP模拟值与真实值误差较小，绝对误差均不大于0.88%，远小于5%[12]，证明模型拟合较好，通过有效性检验，合理可用。

根据研究目的，使用该模型主要考查增加物流固定资产投资比例将引起GDP怎样的变化。现将物流固定资产投资比例在11%的基础上增加5%达到16%，运行该模型，结果见图3。

图3 增加物流固定资产投资比例对应的GDP

由图3我们可以得出两个结论，第一，增加物流固定资产投资对经济发展具有平稳地拉动作用；第二，增加物流业固定资产投资比例短期内对经济的影响作用不太明显，投资比例增加的作用更多地体现在未来，即物流业固定资产投资对经济增长存在累积效应，具有长期的促进作用。

三、协整与误差修正模型

以上系统动力学模型证明物流基础建设投资与经济增长存在正相关关系，且其作用具有一定的时滞，长期作用明显，但由于系统动力学的预测精度较差，不能反映出二者之间的确切关系，为此需使用其他相对确定的模型和方法。本文运用经济计量方法[13]，采用《中国统计年鉴》（1982-2012年）中1982-2011年的数据[14]，选取GDP作为经济增长指标，交通运输仓储和邮电业固定资产投资作为物流基础建设投资指标（INVESTMENT），对二者之间的关系进行计量分析。

（一）单位根检验——ADF检验

由于物流基础建设投资与GDP的时间序列并不是稳定的，直接回归估计容易产生虚假回归现象，所以需要检验变量的平稳性。为消除数据中存在的异方差，对原始数据进行了对数处理之后，进行ADF单位根检验，检验结果如表4。

检验结果表明，在显著性水平为5%的情形下，原始序列LNGDP和LNI的ADF值均大于临界值，均为非平稳时间序列。经过一阶差分后，LNGDP和LNI的ADF值均小于临界值，是一阶单整序列，可用于协整分析。

表4 变量的单位根检验

（二）协整检验

本文采用E-G两步法对LNGDP和LNI进行协整检验。首先运用最小二乘法对lnGDP和lnI序列进行回归拟合，得到如下方程：R2=0.9900,Rˉ2=0.9897,D.W.=0.6377,F=2881.225

由拟合结果的D.W.值为0.6377可知方程（1）存在自相关现象（D.W.值越接近2越好），因此需加入滞后项消除自相关，方程如下:

方程（2）中除了常数项的T值没有通过检验，其他各项均通过显著性检验。现对方程残差项resid进行平稳性检验（见表5）。

表5 残差序列的平稳性检验

由检验结果可知，residI～（0），lnGDP和lnI～I（1），因此可以判断时间序列lnGDP和lnI是（1，1）阶协整的。根据方程（2）可得两者的长期均衡模型：

（三）误差修正模型

方程（3）反映两者之间的长期均衡关系，而长期均衡是由短期波动的不断调整实现的，长期均衡的协整方程将短期的非均衡状态拉回均衡状态。这种长短期的调整力度可由误差修正模型反映，为此，将长期均衡模型所产生的残差resid序列作为解释变量引入，回归拟合得出误差修正模型如下：

模型（4）中的误差修正项系数为-0.9131，反映了长期均衡对短期波动的调整力度为91.31%，调整力度较大，收敛性较好。为检验模型的合理性，对误差修正模型进行白噪声检验，检验结果见表6。

表6 残差序列的单位根检验

由表6可以看出，残差项水平序列的ADF值小于1%显著水平下的临界值，说明残差序列属于白噪声过程，模型设定较为合理。此外，模型（4）中的误差修正项系数为-0.9131，符合反向修正机制，反映了长期均衡关系对短期波动以91.31%的调整力度向长期均衡状态收敛。若lnGDP＞6.3744+0.6973lnI，那么在t-1时刻，ECM为正，调整项-0.9131ECMt-1为负，使得△lnGDP减少，lnGDP增长放缓，从而t时刻，lnGDP增长放缓；当lnGDP＜6.3744+0.6973lnI时则反之，lnGDP增长加速。两变量通过误差修正因子的调整，从短期动态波动向长期均衡水平收敛。

（四）均衡关系检验

考查我国近年来物流基础建设投资与经济之间的均衡关系，将2005-2011年的GDP与物流基础设施建设投资代入长期均衡模型（3）的左右两端，见表7。

表7 物流基础建设投资与经济均衡关系比较

由表7可见，在2005-2011年间，我国物流基础设施投资与经济增长未达到长期的均衡状态，存在短期波动，在-0.70至-0.46之间变化，且均处于lnGDP＜6.3744+0.6973lnI的情况，表明我国近年来物流基础设施投资的增加，均使得经济加速增长，说明了我国现阶段物流基础设施不足，对经济产生了一定制约，目前物流基础设施对经济增长仍具有乘数效应。

四、结论与建议

通过对中国经济增长与物流业固定资产投资的实证研究,可得现阶段我国物流业固定资产投资与经济增长之间的关系。

（1）系统动力学模型仿真结果表明了二者之间的定性关系，当物流基础设施建设投资增加5%时，GDP体现了同向增长趋势，说明我国目前物流基础设施建设投资对GDP有正向促进作用。同时，我们看到随着时间的推移，GDP增长速度增加，表明了物流基础设施投资作用的滞后性，即物流基础设施投资具有累积效应，对经济的促进作用更多地体现在未来。

（2）物流基础设施投资与经济增长之间存在长期均衡关系，即lnGDP=6.3744+0.6973lnI。现阶段，我国物流基础设施投资与经济增长尚未达到长期均衡状态，物流基础设施投资对经济增长仍具有加速作用。误差修正模型（ECM）进一步解释了物流业固定资产投资与经济增长之间的短期动态关系,误差项ECM（-1）估计系数为-0.9131，体现了对短期偏离的修正，且该修正力度较大，说明物流固定资产投资的长期波动和短期波动同时影响GDP的变化,但长期均衡的控制作用相对大些,表明中国物流固定资产投资已经达到了一定的规模，物流基础设施存量与增量已经开始同时发挥作用。

根据研究结论，在目前我国物流基础设施投资比例占固定资产投资比例11%的基础上，继续增加5%，GDP随着时间加速增长，具有正向作用和未来的长期作用；同时，我国现阶段物流基础设施投资与经济增长未达到长期均衡状态，前者对后者仍具有加速作用。因此，建议政府继续增加物流基础设施投资，实现对经济的加速促进作用。然而，91.31%的误差修正绝对系数表明了我国现阶段物流固定资产投资的产出-物流基础设施存量已经发挥作用，即前几年物流投资的长期作用已经显现，政府在增加物流基础设施投资时不宜过多过快，需要考虑存量的长期作用。此外，发达经济体的发展经验告诉我们，成熟经济中对经济增长产生显著作用的是物流增值业务而非物流设施投资，而我国目前多年的物流基础设施投资积累已经开始发挥作用，因此，在继续增加物流基础设施投资的同时，需依托已有设施，引导、开发各类物流增值业务，提高物流基础设施使用效率，实现物流产业对经济增长的可持续拉动作用。

由于没有得到我国目前物流基础建设投资比例与GDP之间的定量关系，因此无法估计合理的物流基础设施投资比例，该问题将作为下一步的研究方向。同时，物流基础设施投资在经济的整个发展阶段与经济增长的一般关系也是一个研究的方向。

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