生态资本积累、创新与地区经济增长

刘 燕,2,梁双陆1b,张利军

(1.云南大学 a.发展研究院;b.经济学院，云南 昆明 650091;2.西南林业大学 经济管理学院,云南 昆明 650224)

1 引言

长期以来,我国在经济发展过程中对生态系统的保护不足,生态环境对经济的制约作用日益明显。我国先后实施了天然林保护工程、“三北”和长江中下游地区等重点防护林体系建设工程、退耕还林(草)工程、京津风沙源治理工程、野生动植物保护、自然保护区建设工程等。尽管这些生态工程的实施为生态环境改善做出了非常重要的贡献,但短时间内未能形成人与自然和谐发展的主流。十八大报告中,我国将生态文明建设纳入“五位一体”的战略布局,凸显了生态文明建设的重要性。十八届五中全会,我国更是提出了坚持绿色发展的新理念,并将生态环境保护和改善提到了新的高度:“保护生态环境就是保护生产力,改善生态环境就是发展生产力”。

然而,由于主流的经济增长理论对生态资本(自然资本)的忽视[1],导致理论上缺乏指导,同时由于生态资本内涵的不确定,缺乏适合的测度指标,研究结论不一。因此,从理论方面探索生态资本与经济增长的内在机理,并进行实证检验是非常重要的研究课题。

“生态资本”一词最早是由布伦特兰在1987年发表的报告中提及,而正式提到生态资本的则是Pearce、Turner的《自然资源和环境经济学》一文[2]。由于影响社会和国家发展的很多因素都会随着自然资源的消耗而不断失去动力,自然资源被界定为可影响国家经济发展的一种资本,即自然资本。此后,生态资本(或自然资本)的内涵除了自然资源,还包括各种生态系统及其产生的生态潜能。生态资本在超过自然更新的阈值后只能通过生态建设投资才能使生态资本存量增加,因此生态资本实质上是人造自然资产[3]。随着经济的发展,资源对经济增长的约束日益明显,环境恶化将会严重影响人们的生活,因此生态资本对人类更重要、更稀缺[4]。福利水平或生活质量是经济社会发展的终极目标,生态资本投资是经济社会发展的根本手段之一,而经济增长则承担着中间手段与中间目标的功能[5]。

古典经济学家在19世纪早期曾担心,自然资源特别是土地可能会成为人均GDP增长的一个限制,但在经济学领域中倾向性地认为自然资源对经济增长的重要性远远低于资本和劳动力[6]。众多经济学家认为,技术可突破自然资源和环境对经济产出的限制。例如,Joseph提出了一种替代劳动、资本品和自然资源的生产函数,研究表明不断恶化的自然资源稀缺可能被技术进步抵消[7]。Baumol声称,自然资源的经济库存量可能会持续增加,但也可能会由于技术进步在预期的经济贡献方面有着无限期的未来[8]。Aghion、Howitt承认污染和自然资源是值得考虑的问题,然而熊彼特模型暗示“智力资本”的积累可转移经济活动的生物限制,从而使增长进入无限的未来[9]。20世纪中期的主流模型，如在柯布—道格拉斯、哈罗德—多马模型，占据新古典绝对优势的索洛模型中,自然资本几乎没有发挥作用。因此,对新古典模型的三个常见的批评是:①观察到的经济增长速度差异很大程度上是由资本和劳动力的贡献无法解释的;②全球经济生产率趋同的预测并没有实现,一些观察家发现了持续性的显著分歧[10];③批判来源于两种新的资本形式,社会资本[11]和自然资本[12]对经济表现的差异至关重要[10]。因此,生态资本(或自然资本)作为除了人力资本、物质资本和技术等因素以外的一种新的解释经济增长的因素逐渐进入经济增长研究领域。相关理论提出,生态环境具有资本特性,以此研究它对经济增长的影响,这是对生态环境在人类生产生活中贡献的正视,同时也为生态环境保护提供了经济方面的理由[13]。

England[14]将自然资本引入一个简单的增长模型,讨论了自然资本的耗竭、自然资本和其他形式的社会资本之间互补性和技术知识的积累对增长过程的影响。经济增长和发展导致自然资本大量消耗,因此当自然资本的经济存量高于一定阈值时,制约经济增长的是人口、物质资本和生产率(技术)。但随着人类人口的指数增长,往往会降低生态系统的土地面积,从而威胁到生态系统服务,导致自然资本存量减少到一定阈值以下,人类经济产出将不再受限于人口、物质资本或生产率,而受限于自然资本的存量和自然资本的生产率。这时,只有技术进步从劳动节约型转换为自然资本节约型,经济总产出才可继续增长。Bovenberg、Smulders[15]提出了一种环境质量直接影响社会福利和生产力的模型;Roseta-Palma等[16]提出了自然资本、物质资本、社会资本、人力资本等所有相关资本之间关系的一般模型,为经济的内生增长提供了一个包容性的理论框架;Naidoo[1]的研究表明,控制了通常与国家增长率相关的因素,超过70个国家的经济增长受到了自然资本的一个方面如森林清算的积极影响。

国内学者田东芳、程宝良[17]将生态资本作为内生变量嵌入到索洛模型中,分析了生态资本与经济增长之间的关系,认为经济增长率不仅取决于实物资本、人力资本、人口增长率等,还取决于生态资本增长率,而后者依赖于总产出中生态资本积累的比例;史仕新、刘鸿渊[18]建立了一个集物质资本、人力资本、生态资本与技术进步于一体的生产函数,讨论了三种资本的动态运动,并进一步探讨了在约束条件下如何在三种资本间分配经济资源,从而使经济处于最优的平衡增长路径上;赵志远[2]将生态资本项引入新古典经济增长模型,以山东省近海7个地市为例,研究了海洋生态资本对区域经济的增长;李京梅等[19]的研究结果表明,当养殖生产服务的价值量增加1%时,总产出将增加0.86%,说明海洋生态资本对经济增长有明显的促进作用;马兆良、田淑英[20]运用我国2004—2013年的省际面板数据,从生态资本外部性特征视角,考察生态资本对人力资本积累与创新的影响,结果表明生态资本能显著促进人力资本积累;生态资本并不能直接引致创新效率的提高,生态资本的创新效应主要体现在外部性上,人力资本积累是生态资本创新效应的主要渠道;马兆良、田淑英、王展祥[21]在MRW模型的框架下,分析了生态资本、人力资本与长期经济增长的内在理论逻辑,并通过多维度指标体系验证了生态资本能促进经济增长,而人力资本积累与外溢则是生态资本产生经济增长效应的主要作用机制;魏强等[22]以净初级生产力(NPP)作为生态系统服务的综合测量指标,在柯布—道格拉斯生产函数的基础上,使用1986—2010年时间数列数据进行了经验研究,说明生态系统服务在促进经济增长的同时保障了经济体系的稳定运行。前人的研究为本研究奠定了基础,但也存在有待改进的地方:①利用内生增长模型没有准确刻画生态资本影响创新进而影响经济增长的机制;②生态资本测度方法有等改进和优化。生态作为一种资本,虽然需要与自然更新相结合,但它也具有通过投资累积的特性,因此本文认为林业投入更能反映生态资本积累的过程。

根据国内外生态资本的相关研究,本文构建了包含生态资本的内生经济增长模型,分析了生态资本、创新与地区经济增长之间的关系,并利用我国31个省份1998—2014年的林业投资作为生态资本投资指标,采用永续盘存法估计各省份的生态资本存量,进行实证研究。根据研究结论,提出通过生态资本积累促进创新,再促进经济增长的建议。

2 理论模型

本文借鉴严成木梁[23]的方法,在Romer[24]的内生增长模型中引入生态资本,即生态资本可以通过增加区域创新能力,提高创新效率,同时生态资本也能增加个体的福利水平。同样,我们假设区域经济体内部包含四个部门:最终产品生产部门、中间商品生产部门、知识生产部门和代表性家庭。

2.1 最终产品生产部门

最终产品生产部门通过购买中间产品x(i),i∈[0，A]并雇佣劳动(LY)来生产最终产品Y。最终产品市场为完全竞争市场,最终产品的生产是规模报酬不变的,总产出函数为:

(1)

最终产品生产部门通过选择中间产品数量和雇佣劳动使其实现利润最大化:

(2)

通过求解上述利润最优化问题,可得到最终产品生产部门对劳动及中间产品的需求函数:

(3)

(4)

2.2 中间产品生产部门

中间产品生产部门通过在市场上租借资本,并购买知识产品进行生产。假设资本的利率为r,且每生产1单位的中间产品需要从市场上租借1单位资本,中间产品生产部门厂商通过选择雇佣资本的数量和购买专利的数量最大化其利润:

max{p(i)x(i)-rx(i)}

(5)

式中,p(i)x(i)、rx(i)分别为x(i)单位商品的市场价值和生产成本(主要是指资本租借成本)。将方程(4)代入中间产品利润最大化函数,求解中间产品部门的最优性问题,可得:

(6)

方程(4)代入求解中间产品生产部门的利润最大化问题,可求得中间产品部门的利润:

(7)

2.3 知识生产部门

根据Romer[24]关于知识生产函数的设定,知识生产取决于R&D人员的数量和经济中知识的存量。生态资本能影响创新,它通过增加区域创新力,从而增加知识的生产速度,故将生态资本引入知识生产函数。与严成木梁[23]类似,我们认为新知识的产生受知识生产部门的生产效率、劳动力数量、知识存量和生态资本存量的影响,因此构建知识生产C-D函数:

(8)

式中,δ表示知识生产部门的生产效率;LA表示知识生产部门的劳动数量;A表示知识存量;E表示经济中的生态资本水平。

马兆良、田淑英[20]分析了生态资本促进创新的路径:①生态资本有助于提高人力资本,提高创新水平;②生态资本有助于人力资本集聚,提高以社会网络与相互沟通为特征的社会资本,推动整个社会创新的灵感;③生态资本可提升幸福感,提高个体在工作中的创新与创造能力。需要指出的是,本文所指的生态资本是一种比自然资本范围更宽的生产资料,包含丰富的自然资源和各种生态系统及其产生的生态潜能。生态资本在超过自然更新的阈值后只有通过生态建设投资才能增加生态资本存量[3]。从积累角度看,生态资本与物质资本不同,除了需要通过投入货币资本人为增加资本存量外,还依赖于生态资本所处的自然环境的自然积累。由于数据的限制,以及生态资本投资如何转换成生态资本存量,生态资本形成率和折旧率仍有待研究,因此本文利用林业投资作为宏观生态资本投资的替代指标,虽然不全面,但较合理。

根据Romer的研究成果[24],假设知识生产部门面对的劳动力市场与产品市场是完全竞争的,劳动力是完全流动的,从而有以下均衡条件:

(9)

方程(9)表示知识生产部门生产的价值增值等于其雇佣的劳动力成本。根据相关文献[24,25],由于劳动力自由流动,假定我们假设劳动者在知识生产部门与最终产品部门工作都能获得相同的工资,则:

w=wy=wA

(10)

由(3)式可知:

(11)

由于中间产品生产部门需要从知识生产部门购买创新产品(知识或专利)来生产耐用品(最终产品生产部门的投入品类似于资本品),因此知识或专利的数量A为中间部门生产耐用品的总和。根据Romer的研究成果[24],知识生产部门生产知识的价格等于中间产品生产部门垄断利润的贴现值:

(12)

2.4 家庭

无论是最早的以自然资本为基础的生态资本,还是包含丰富自然资源的各种生态系统及其产生的生态潜能都有利于提高经济体中有代表性的家庭福利水平。生活在一个生态资本丰富的社会,生态环境更好,能享受更多的生态服务,人的身体更健康、精神更愉悦。本研究借鉴严成木梁[23]的思路,在代表性家庭个体的效用函数中引入生态资本,并使代表性家庭效用函数最大化,作为目标函数:

(13)

式中,C和E分别代表消费水平与生态资本水平;ρ表示主观贴现率,ρ>0;β表示对消费而言的生态资本对个体福利的影响程度，β>0。

本研究所指的生态资本包括自然资源及其生态系统潜能。由于生态资本提供的产品具有公共物品的特性和外部性,因此可通过政府的公共投资或生态补偿形成生态资本。政府收入通常以税收形式获得,我们可将政府用于林业投资占GDP的比例表示为家庭对生态资本积累的贡献,用I表示家庭用于积累生态资本的支出,从而家庭的约束方程为:

(14)

生态资本积累取决于林业投资支出所占的比例。生态资本的积累方程为:

(15)

式中,PF为政府对林业投资支出。家庭的问题是,如何在既定的收入和政府生态资本积累倾向的双重约束下,选择每期消费与储蓄最大化福利水平。本研究构建现值的Hamiltonian函数来求解上述的最优化问题:

(16)

式中,λ1和λ2分别表示物质资本和生态资本的影子价格,可得到如下条件:

HC=1/C-λ1=0

(17)

HI=-λ1+λ2=0

(18)

(19)

(20)

横截性条件:

(21)

通过求解上述优化问题,并依据平衡增长路径的定义可知:

(22)

r/C=β/E

(23)

式中,g为经济收敛于平衡增长路径时的经济增长率。

3 求解竞争性均衡

资本市场出清,家庭的资本总供给等于厂商对资本的总需求:

(24)

为了简化问题,假定经济处于均衡状态时最终产品部门对每一种中间产品的需求量相同,由于市场出清的条件,每种中间产品的供给量也相同,因此x(i)=x,i∈[0，A],将x(i)=x代入方程(24)中得到:

x=K/A

(25)

将方程(24)代入总产出函数(1)中得到:

Y=(ALY)αK(1-α)

(26)

将方程(26)代入方程(3)、方程(6)、方程(7)、方程(14)可得到生态资本的约束方程:

(27)

当经济处于平衡增长路径时,C、K、A、E、Y和I具有相同的增长率,记为g;LY、LA、PA和x均为常数。

根据方程(6)、方程(25)、方程(26)可得:

r=(1-α)2(Y/K)=(1-α)2(ALY/K)α=ρ+g

(28)

由上式可求出:

(29)

结合知识生产函数式(8),两端除以A,同时结合平衡增长路径的定义可得:

(30)

将生态资本的积累方程和家庭优化问题代入方程(27),再结合平衡增长路径的定义可得:

(31)

对式(12)的时间t求微分,当PA为常数时,有:

(32)

由此,可得:

(33)

将式(33)代入式(9),结合平衡增长路径的定义,化简得:

(34)

同时,劳动力市场出清,即LA+LY=L,根据生态资本积累动态方程可知:

(35)

(36)

将式(30)除以式(29)可求得E/K,同时将式(29)、式(35)和式(36)代入式(31),结合平衡增长路径的定义,可得:

(37)

进一步,可求得生态资本投资占总收入的比例:

(38)

4 实证模型的设定和变量选取

4.1 检验模型设定

本文首先通过实证分析检验生态资本对创新的影响,再分析生态资本的经济增长效应。根据本文理论模型中对知识生产函数的设定,我们就知识生产函数式(8)两边分别取自然对数,得到生态资本对创新影响的回归方程:

(39)

基于前文的理论模型,对生态资本与经济增长的关系,我们对总产出函数(26)中引入生态资本,然后两边取对数,构建以下计量模型估计各种投入的系数,以检验生态资本对经济增长的影响:

lnYit=β0+β1lnLYit+β2lnAit+β3lnKit+β4lnEit+εit

(40)

式中,Y表示实际产出水平;LY表示最终产品生产部门的劳动投入;A表示知识存量;K表示物质资本存量;E表示生态资本;i表示省份;t表示年份。

4.2 变量选取与数据说明

生态资本不但直接进入生产中影响最终产出,而且通过影响健康水平、社会资本和幸福水平促进新知识的生产,从而通过技术创新达到经济增长。本研究采用目前文献中常用的方法,用专利申请数表示每年新生产知识的代理变量,并通过永续盘存法构建知识存量。首先，本研究根据文献中的情况,用公式A0=P0/(gA+δ)计算基期的知识存量。这里假设相对于已有的知识,其增长率非常小,因此基期的知识存量直接用1998年新知识除以折旧率,然后利用公式At=(1-δ)At-1+Pt-1计算各年的知识存量,其中折旧率取10%。此外,关于资本存量的估算,我们通过利用固定资产投资指数对全社会固定资产投资进行调整,利用永续盘存法计算出以1998年为基期的物质资本存量,根据相关文献,取折旧率为10%。同时,借鉴张军等学者[26]的方法,对1998年资本存量的估计利用当年全社会固定资产投资除以10%。

生态资本的测量是本文的重点,鉴于当前没有确定的生态资本核算方法,同时缺乏对生态资本科学的数据汇总,因此依据计算简单方便、结果可比的原则,本文选择单项生态功能单独核算——森林生态资本,并尽量保持时间的持续性和空间的一致性[27]。由于生态系统主要包括海洋生态系统和陆地生态系统,陆地生态系统中又以森林生态系统对生态环境的贡献大，从投资积累和公共物品提供的角度,本文采用《中国林业统计年鉴》林业投资中的自年初累计完成投资额作为生态资本投资的测量数据,整理得出1998—2014年31个省份的林业投资数据,计算出实际的投资额。然后,对实际投资额利用永续盘存法估算我国31个省份1998—2014年的生态资本存量。为了检验生态资本对创新和经济增长的影响是否稳健,本文利用各地区森林覆盖率作为生态资本的代理变量,进一步对比实证结果。由于森林资源清查每五年开展一次,因此《中国林业统计年鉴》中各省份的森林覆盖率并非连续数据,依据森林生长的规律,本文利用平均法插入相关年份的数据。

本文用到的实际GDP来源于《中国统计年鉴》,以1998年为基期,根据国内生产总值指数计算各年的实际GDP。最终产品部门的劳动投入,利用年末就业人口数减去科技活动人员表示。其中,科技活动人员数来源于《中国科技统计年鉴》,但由于口径的变化,2008年以后在《科技统计年鉴》中只统计R&D人员全时量。因此,我们根据2008年的科技活动人员与R&D人员全时量的比例,将2009—2014年R&D人员全时量调整为科技活动人员。各地区指数变量的统计描述分析见表1。

表1 各变量的统计描述分析

注:Y、E、LY、LA、K、A、FC分别表示实际产出、生态资本、最终产品部门劳动力、研发部门劳动力、物质资本、知识存量和森林覆盖率。

5 实证检验结果

5.1 生态资本对创新的影响

依据实证检验方程,对生态资本的创新效应进行实证检验,Stata13.0软件分析结果见表2。

表2 生态资本的创新效应实证结果

注:t statistics in parentheses;*p<0.1,**p<0.05,***p<0.01;Re为随机效应,Fe为固定效应。

表2是生态资本存量对创新影响的实证分析结果,由于使用霍特霖检验值为负值,无法确定应该使用随机效应模型还是使用固定效应模型,因此本文报告了两种类型的回归结果。表2中的(1)列、(2)列为基准情形的回归,分别为随机效应和固定效应的结果;(3)—(8)列为稳健性检验,(3)列、(4)列为将生态资本滞后一期的回归结果,(5)列、(6)列为生态资本滞后2期的回归结果;(7)列、(8)列为将森林覆盖率作为各个省份生态资本的代表变量进行回归的结果。

从结果可见,无论是在固定效应模型中还是随机效应模型中,生态资本对应的系数都显著为正,说明生态资本可显著地促进各省份的创新能力。在固定效益模型中,生态资本存量对创新的弹性系数为0.150,表明生态资本存量增加1%,创新(新知识)将会增长0.150%。同时发现,知识存量对创新的贡献最大,知识存量每增加1%,创新(新知识)将增长0.971%;研发部门劳动投入每增长1%，将会带来创新(新知识)增长0.153%,对创新的贡献略高于生态资本。

由于生态资本提供了良好的工作环境而带动创新水平的提升,而创新又通过研究出新的生产技术和方式来影响生态资本。因此,将变量滞后1期来检验生态资本的稳定性,进一步考察生态资本对创新的影响。表2中的(3)列和(4)列为生态资本滞后一期的稳健性检验结果,可见滞后1期生态资本的系数仍显著为正,说明生态资本对创新的促进作用较稳健。此外,生态资本对创新的影响可能具有持续性。即当期生态资本不但可影响当期创新增长,而且还可影响未来几期的创新增长。所以将生态资本滞后2期作为变量进一步进行稳键性检验,结果见表2中的(5)列和(6)列。从表2可见,生态资本对应的系数仍显著为正,进一步说明生态资本对创新增长的促进作用是稳键的。同时,我们利用森林覆盖率作为生态资本的代理变量进行回归,回归结果见表2中的(7)列、(8)列。生态资本对创新的作用在固定效应模型中仍非常显著,只是随机效应模型中的回归系数不显著。在固定效应模型中,生态资本增长1%,创新将会增长0.160%,系数与基准情形中的生态资本的回归系数非常接近,充分验证了生态资本能促进区域创新。

5.2 生态资本的经济增长效应分析

依据前文构建的实证检验模型,生态资本的经济增长效应结果见表3。

表3 生态资本的经济增长效应的实证检验结果

注:t statistics in parentheses;*p<0.1,**p<0.05,***p<0.01;Re为随机效应,Fe为固定效应。

由于使用霍特霖检验值为负值,无法确定应该使用随机效应模型还是固定效应模型,因此本文报告了两类回归结果。表3中的(1)列和(2)列为基准情形的回归,分别为随机效应和固定效应的结果;(3)—(8)列为稳健性检验,(3)列和(4)列为将生态资本滞后一期的回归结果,(5)列、(6)列为生态资本滞后2期的回归结果;(7)列和(8)列为将森林覆盖率作为各省份生态资本的代表变量进行回归的结果。

根据表3的回归结果,无论是固定效应还是随机效应模型,生态资本存量对我国各区域经济增长的作用非常显著。在固定效应模型中,生态资本存量对经济增长的弹性系数为0.118,表明生态资本存量每增加1%,最终产出将会增长0.118%。同时,劳动力的经济增长效应最大。当最终产品部门的劳动力增长1%时,最终产出将增长0.616%。资本对经济增长的贡献也较大。当资本存量增加1%时,最终产出将增长0.455%;当知识存量增加1%时,最终产出仅增长0.070%。表明我国的经济增长目前主要是依赖劳动力和资本驱动,创新和生态资本的贡献较小。因此,我国应加快转变生产方式,加大对创新与生态资本的投资,才能形成可持续的经济增长模式。

与生态资本影响创新一样,生态资本和实际GDP之间可能存在内生性问题。本文对生态资本做了滞后1期和滞后2期处理,再用森林覆盖率作为生态资本的代理变量,以便检验生态资本对经济增长效应是否稳健。滞后1期和滞后2期的生态资本系数显著为正,只是系数略有变小。同时,利用森林覆盖率作为生态资本的代理变量进行回归,其系数也显著为正。在固定效应模型中,当生态资本存量增加1%时,最终产出增加0.234%,比用投资测算的生态资本系数更大,说明生态资本对实际GDP增长的促进作用是稳键的。

6 结语

本文使用林业投资支出数据,利用永续盘存法,测算以1998年为基期的生态资本存量,验证生态资本通过影响创新水平而影响区域最终产出的过程。用生态资本滞后1期和2期,以及利用森林覆盖率作为生态资本的创新效应和经济增长效应的稳健性。通过理论与实证检验可得出如下结论:①创新对生态资本的弹性系数为0.150。即生态资本每增加1%,创新产出(新知识)将会增长0.150%。②目前,我国省级区域创新主要依赖于知识存量，即知识存量越大,创新产出越高。知识存量每增长1%,创新产出将增长0.991%。③生态资本对最终产出的弹性系数为0.118。即生态资本存量每增长1%,最终产出将会增长0.118%,生态资本的经济增长效应非常稳健,在滞后期回归和以森林覆盖率为生态资本代理变量的回归中非常显著。④创新对总产出的弹性系数为0.070。知识存量每增长1%,最终产出将增长0.070%,说明持续推进创新驱动战略对我国意义重大。⑤目前全国省级区域经济增长仍以劳动力与资本驱动为主,对总产出的弹性系数分别为0.616和0.455。

通过以上分析表明，必须通过向生态资本投资,增加生态环境建设支出的力度,提高生态环境质量和潜力,促进生态资本积累,从而促进创新,最终才能增加经济总产出水平。本文还存在以下不足:①没有深入研究生态资本投资如何向生态资本积累转化的问题,生态资本形成率、生态资本折旧率仅假设取值10%估算生态资本存量。②由于数据限制,仅考虑了森林生态系统的建设投资,没有考虑其他类型的生态系统建设投资。③没有分区域研究不同区域的生态资本创新效应与经济增长效应的差异。

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