基础设施结构、空间溢出与绿色全要素生产率

黄永明 陈宏

[摘要]本文将基础设施区分为经济基础设施和社会基础设施，通过Malmquist指数计算了绿色全要素生产率，结果表明2005-2014年我国的绿色全要素生产率呈现先上升后下降的态势；使用空间杜宾模型探讨经济基础设施、社会基础设施以及两者的交互项对于绿色全要素生产率的影响，发现无论是经济基础设施还是社会基础设施对绿色全要素生产率都有正向的促进作用，但两者的交互项是负向的抑制作用，说明基础设施对于绿色全要素生产率存在适度性影响，而且对邻近地区总体是抑制性的。基础设施投资需要适度和在更大区域范围进行资源整合。

[关键词]基础设施结构 绿色全要素生产率 空间杜宾模型

[基金项目]本文为国家社会科学基金一般项目“中国出口技术含量的演化机制与增长效应研究”（13BJL049）的阶段性成果。

[作者简介]黄永明（1969-），男，湖北谷城人，武汉大学中国中部发展研究院教授、博士生导师，产业发展与区域竞争力研究所所长，研究方向：全球化背景下的产业发展；陈宏（1992-），男，安徽宿松人，武汉大学中国中部发展研究院硕士研究生，研究方向：产业经济分析。

[中图分类号]F421.4 [文献标识码]A [文章编号11008-7672（2018）03-0056-09

一、引言

當前，我国经济发展进入新常态，资源和环境约束不断强化，劳动力等生产要素成本不断上升，投资和出口增速明显放缓，主要依靠资源要素投入、规模扩张的粗放发展模式难以为继。从根本上缓解经济发展与资源环境之间的矛盾，必须构建科技含量高、资源消耗低、环境污染少的产业结构，加快推动生产方式绿色化，大幅提高经济绿色化程度，有效降低发展的资源环境代价。基础设施作为稳定经济发展的一种重要公共品，在改善国内交通物流、人力资本和提升生态环境等方面的作用，已被国内外众多学者的研究所证实。2016年公布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》指出，“推进交通运输低碳发展，集约节约利用资源，加强标准化、现代化运输装备和节能环保运输工具推广应用”。经济的绿色转型离不开大规模的基础设施建设，但建设过程带来的环境压力以及过量投资所导致的过低回报率等负面影响又迫使人们采取更为审慎的态度权衡基础设施建设的利弊得失。那么，基础设施建设对绿色全要素生产率是否产生显著的影响？如果有影响，其影响规律如何？是否存在空间差异？在上述背景下，研究绿色全要素生产率问题对中国经济可持续发展具有重要的理论和现实意义。

基础设施的增长效应问题一直以来是政策制定者与学术界研究和关注的热点。研究脉络大致沿着以下方面进行：第一，研究基础设施与本国全要素生产水平的关系。第二，考虑到空间相关性，研究了基础设施对于邻近地区的空间溢出。一些文献认为对邻近地区拥有促进作用，另一些文献认为抑制了邻近地区的生产率发展，还有一些文献认为结果并不确定。第三，关注到基础设施与环境污染的问题，考察了基础设施与绿色全要素生产率之间的关系。陈浩等的研究表明基础设施对环境效率拥有显著的负向促进作用。颜洪平通过研究发现基础设施对工业绿色全要素生产率为正，其中西部和全国较为显著，中部地区通过了0.1的置信水平，而东部地区并不显著。另外，刘生龙和胡鞍钢对基础设施进一步细分，研究认为基础设施对全要素生产率的促进作用拥有结构性差异。

通过对现有文献的分析，笔者发现关于基础设施的绿色增长效应研究还存在以下一些不足：

第一，已有研究大多用局部性指标衡量基础设施。现有研究主要利用每平方千米等级公路、每万人拥有电话数等单个指标或者某类基础设施进行研究，但是利用这种指标作为基础设施的表征会产生较大的偏差。实际上近年来相关研究领域进展迅速，我国已经有一些文献特地对基础设施存量进行了测算。世界银行将基础设施划分为经济基础设施和社会基础设施。金戈在前人的基础上，首次对中国的基础设施物质资本存量做了测算。胡李鹏等在金戈基础上改进了折旧率和考虑了统计口径变化等。金戈重新测算了1997-2012年的经济基础设施、社会基础设施和非基础设施存量，为后续展开基础设施结构分析以及基础设施对其它变量的研究提供了基础。

第二，当前基础设施项目规划建设的可行性论证和评价多从经济效益角度考察，忽视了基础设施及其组成结构对人居环境的影响。基础设施的建设对于构建可持续的人居环境至关重要，基础设施是国家和地区经济圈形成的条件，是区域产生聚集效应的决定性要素。刘慧敏的研究表明人居环境因相关基础设施的存在而改变了原有状态，产生了正向或反向的影响。

第三，已有研究没有考虑到空间相关性的影响。在理论上无论是基础设施还是绿色全要素生产率均会对邻近地区产生影响。由于基础设施的影响范围会扩散到周边区域，而地方政府更为关注能够提升本地区短期竞争优势的项目，可能会导致部分基础设施的供给低于最优规模，造成基础设施投资结构的扭曲和效率的损失。在这方面，已有其他领域的文献证实了绿色全要素生产率的空间溢出效应。

与已有文献相比，本文的贡献主要体现在：采用基础设施存量数据系统研究了经济基础设施、社会基础设施及其交互项对绿色全要素生产率的影响，探讨了基础设施绿色全要素生产率增长效应的结构性影响；考虑到空间相关性的影响，采用空间杜宾模型的方法，识别和检验基础设施对本地以及邻近地区的影响作用。

本文的行文结构如下：第一部分是引言，包括分析问题提出的背景以及本文的特色之处；第二部分是理论框架和研究假设，包括基础设施对绿色全要素生产率的理论作用机制以及全文的假设；第三部分是数据描述及实证方法；第四部分是实证结果及分析；第五部分为全文结论。

二、理论框架与研究假设

（一）理论框架

按照世界银行的经济报告，基础设施分为经济基础设施和社会基础设施，前者主要以道路交通、邮电通讯等为代表直接参与经济活动，后者以科技、教育、卫生等为代表作为社会重要的先行资本，对人力资本的积累拥有重要影响。基础设施通过以下几个方面影响地区绿色发展：

1.基础设施构筑立体物流系统。基础设施作为一种重要的公共品，一个重要的功能就是加快物流运输速度。几十年来，我国构筑了公路、铁路、水路、航空等庞大的立体交通基础设施网络，这种高效率的网络通过直接和间接途径促进绿色发展：（1）直接途径。更高效的运输网络可以使得同样的物流运量耗费更少的能源和排放更少的污染，从而促进绿色全要生产率。（2）间接途径。高效的运输网络极大地方便了地区问和地区内部的交流，使得资源不断向大城市聚集，出现了以上海、北京、广州、深圳等城市为代表的一线城市和众多准一线城市，城市通过范围经济效应最终使得社会资源的生产效率和利用效率都得到了提升。

2.基础设施建设能够进一步完善整个经济循环系统。作为经济发展的非期望产出之一，污染的产生在所难免，但是完善基础设施特别是以垃圾处理、污水处理为代表的绿色基础设施可以尽可能地减少这种污染的排放。如果技术条件允许，这种污染甚至能够成为二次产品重新进入生产循环，从而促进绿色全要素的生产。

3.基础设施建设需要消耗大量的原材料，这里面包括大量钢铁、煤炭、水泥等重污染行业产品，造成了大量污染，而且这种污染程度会因为原材料供给与最终需求方的空间转移而对地区之间的绿色全要素生产率产生影响。

4.过量的基础设施会造成资本的回报率过低，根据投资回报率边际递减规律，随着资本存量的不断上升，资本的边际回报率会不断下降，从而造成生产效率的降低。

（二）競争性假设的提出

1.理论上，经济基础设施和社会基础设施都对绿色发展存在促进作用，这种关系类似硬件和软件的结合，经济基础设施可以通过降低企业成本提高生产效率，而社会基础设施可以通过提高人力资本推动可持续发展。但任何一方投资过量都会导致边际促进作用下降，甚至表现为边际抑制作用。

由此提出假设1：基础设施既有对绿色全要素生产率促进的一面，也有其抑制作用的一面，在投资适度时其边际效果表现为促进，但是当投资过量时其边际作用甚至会抑制经济绿色增长。

2.基础设施是一个外部性非常明显的公共物品，不仅对本地存在效应，对邻近地区也存在一定影响。一方面，由于经济的集聚作用，本地的基础设施可能在一定程度上吸引了邻近地区的科技、人才等资源，造成本地全要素生产率上升而邻近地区的全要素生产率受损；另一方面，便捷的交通也造成我国工业原材料产地与最终交付使用地的空间分离，给基础设施的环境影响创造了空间转移的条件。

由此提出假设2：基础设施在促进本地绿色发展的同时，会抑制邻近地区的绿色发展。

三、数据描述和实证方法

（一）数据描述

1.指标选取

本文以2005-2014年为研究时段，数据来自EPS统计数据库。子库包括《中国宏观统计数据库》《中国区域经济数据库》《中国国土资源数据库》《中国环境数据库》《中国能源数据库》。由于数据的可得性问题，本文将西藏自治区、香港特区、澳门特区和台湾地区进行了剔除。最终选取了中国内地30个省（市、自治区）作为考察对象。

被解释变量；绿色全要素生产率（GTFP）。参照现有文献，本文将环境污染、能源消耗、耕地面积、用水总量同时纳入全要素生产率核算框架体系，采用数据包络分析的malmguist生产率指数方法测度中国绿色全要素生产率指数。对投入和产出指标的选取做如下界定：（1）投入指标，本文选取劳动、资本、能源、耕地面积、用水总量、建成区面积等六个投入指标。对于劳动力的投入，本文认为由于实际经济中有很多隐性就业没有被统计到就业人数中，故而采用年末常住人口数（单位：万人）。对于资本投入，采用单豪杰的方法，以2004年为基期，分别估计出四川和重庆资本存量的数据（单位：亿元），并将其数据扩展至2014年。对于能源投入，采用《中国能源数据库》中使用标准煤法折算的能源消费量（单位：万吨标准煤）来衡量，作为非期望产出的主要来源。（2）产出指标，包括期望产出和非期望产出。对于期望产出，采用各省市区生产总值（单位：亿元）来表示，并以2004年作为基期，运用GDP平减指数进行平减，以消除价格因素的干扰。对于非期望产出，考虑到目前中国环境污染的三大污染源，固体废物、废气、废水，本文利用熵权法对其进行加总作为代理指标，由于污染物属于逆向指标，这里进一步对其进行了倒数处理。

核心解释变量：经济基础设施存量、社会基础设施存量、经济基础设施与社会基础设施存量的交互项。2004-2012年相关数据直接借鉴金戈测算的基础数据，2014年相关数据按照金戈的方法进行了计算获得。至于2013年的数据，由于2014年中国固定资产统计年鉴的缺失，其中北京、天津、河北、山西、辽宁、江西、河南、湖北、重庆、四川、宁夏、新疆12个省（市、自治区）分行业全社会固定资产投资可以从各地的统计年鉴中查得，而其他省份没有分行业全社会固定资产投资，加上每年的农村农户投资数额相对全社会投资数额相对较小，故而2013年的分行业全社会固定资产投资用固定资产投资（非农户）分行业相关的新增投资数额予以代替。以上所有解释变量均以2004年为基期，扣除了价格因素的影响。

借鉴相关文献的研究，本文选取以下变量作为控制变量：（1）外商直接投资（FDI），本文利用实际外商投资额作为控制变量。其中，实际外商投资额按照历年人民币汇率年平均价格折算成人民币。（2）产业结构（indus），用第二产业总产值占地区总产值比例。产业结构反映了一个地区的经济结构和发展模式，结构优化是提高绿色发展效率的有效途径。

2.数据分析

图1显示2005年我国大部分地区的绿色全要素生产率非常接近，集中在0.916到1.03之间，但是山西、北京两地的绿色全要素生产率明显高于其他地区。到2010年，新疆、浙江和北京三地的绿色全要素生产率非常接近，其他地区的绿色全要素生产率也集中在0.916到1.03之间。2005-2010年期间正是我国经济发展和基础设施快速增长的阶段，总体来说全国的绿色全要素生产率有一定的提高。2010-2014年期间，我国基本处于经济转型升级的阶段，2014年全国整体的绿色全要素生产率相比2010年却有一定的下降，这反映了大规模建设基础设施特别是2008年全球金融危机爆发我国推出4万亿投资刺激政策之后，基础设施促进生产率增长的作用并没有完全显现，这一时期的污染排放也没有能够得到更好的控制；值得注意的是，青海、海南两省的绿色全要素生产率同期却是上升，这两省的共同特点是旅游业相对其他产业更发达，这一产业产生的污染少。

（二）实证方法

1.面板数据模型

由于经济基础、地理位置和支持政策倾斜等原因，不同省市基础设施存量存在差异，绿色全要素生产率水平也不尽相同，为了从时空纬度客观地解释基础设施对绿色全要素生产率的异质影响效应，构建均衡面板数据模型如下：绿色全要素生产率水平，K_it。表示i省（市、自治区）t时期的非基础设施资本存量，K_it表示i省（市、自治区）t时期的经济性基础设施存量，k^s表示i省（市、自治区）t时期的社会性基础设施存量，lnfdi表示外商直接投资的对数，lnindus表示产业结构指标的对数。

2.空间杜宾模型

空间杜宾模型不仅考虑了因变量的空间相关性，还考虑了自变量的空间相关性，即因变量不仅受到本地区自变量的影响，还受到其他地区自变量和因变量的影响。其基本形式为：

其中，W_y是因变量的空间滞后项，WX是自变量的空间滞后项。

鉴于绿色全要素生产率的空间依赖性以及基础设施的溢出效应，本文将采用空间杜宾模型，具体表述如下：

其中，W代表空间权重矩阵，WlnGTFP_it代表因变量绿色全要素生产率的空间滞后项，WlnK_it代表经济基础设施的空间滞后项，WlnK_it代表社会基础设施的空间滞后项。

四、实证结果及分析

（一）实证分析

由于本文选取的数据是2005-2014年中国各省区的数据，T=10，n=30，属于短面板数据，因此不需要进行单位根检验和协整检验。考虑基础设施的空间溢出效应，本文不仅采用面板回归，而且选用空间计量方法进行实证检验。

1.空间自相关性检验

本文使用moran's，I指数、Geary's C指数以及Getis-Ord指数G来检验空间相关性，以尽可能准确地获取结果。由于这三个指数只能检验截面数据的空间相关，若要得到面板数据的指数，需要计算截面矩阵与单位矩阵的克罗内克积，得到分块对角矩阵C代替统计量计算公式中的空间权重矩阵，这样就可以方便地把这些检验扩展到面板数据分析。

本文的空间相关性检验结果见表1。

从表1的检验结果可以看出，大部分变量均有显著的空间相关性。其中MoransI均表现为强烈的显著性（显著性0.01），而Getis-Ord指数G也在经济基础设施、社会基础设施及两者交互项等表现空间相关（至少0.1的显著性）。因此，这些检验的结果初步表明，我国无论经济基础设施还是社会基础设施均存在着正的空间自相关性；这些结果说明运用空间计量模型进行回归将更加适合。

2.空间权重矩阵

空间权重矩阵的选取是基于邻近的空间权重矩阵，并对空间权重矩阵进行行标准化，相关数据来自我国30个省市（除西藏和港澳台地区），相关操作使用Matlab（R2014a）软件进行。

3.实证的回归结果

本文选择了面板数据回归和空间杜宾模型进行回归。使用Matlab（R2014a）进行回归操作，回归结果见表2。

从回归结果可以看出，三个回归模型的经济基础设施、社会基础设施以及两者的交互项系数均表现为0.05的水平下的显著，空间计量模型的回归系数并不能直接反映自变量对因变量的影响，还要通过直接效应、间接效应和总效应来反映。

从表3可以看出，在空间杜宾模型直接效应中，经济基础设施和社会基础设施继续对本地区的绿色全要素生产率有非常明显的促进效应，两者的交互项对本地区的绿色全要素生产率是一个负向的作用。这与假设1相同，当基础设施适量时，其对绿色全要素生产率边际作用是促进效果，但是当投资过量时，边际作用就会变成显著的负向。

在空间杜宾模型的间接效应中，经济基础设施对其他地区的绿色全要素生产率呈现显著的抑制作用。这与假设2相同，即由于污染的空间转移和本地区经济集聚作用，本地的基础设施建设会造成其他地区绿色全要素生产率的下降。

间接效应中，社会基础设施虽然也表现为抑制作用，但是结果并不显著，这说明社会基础设施的空间溢出效应不明显；也就是在2005-2014年问，社会基础设施集聚的地区在吸引邻近地区科技、人才等资源方面，并没有对邻近地区的绿色发展产生显著影响。

一个值得注意的情况是，在间接效应中，经济基础设施与社会基础设施的交互项对其他地区是一个促进作用。这可能是因为，本地基础设施投资过量时，由于规模效应，其对原材料产品需求造成其他地区生产率的快速上升，这种上升幅度甚至超过了污染的增加幅度，从而导致了其他地区绿色全要素生产率的上升。

总之，空间杜宾模型的回归结果表明，基础设施对本地区绿色全要素生产率的作用表现为适度性的。具体表现为当基础设施存量适度时，其促进绿色全要素生产率增长；当投资过量时，其抑制绿色全要素生产率的增长。对其他地区来说，结果则相反。

（二）稳健性分析

考虑到有学者采用距离矩阵进行空间计量检验，本文也采用空间距离矩阵进行稳健性分析。基于距离的空间权重矩阵，相关数据来自我国30个省（市、自治区）（除西藏自治区和港澳台地区），具体方法是对每个省（市、自治区）的省级政府驻地经纬度进行计算得出，并对空间权重矩阵进行行标准化。结果见表4和表5。

从表4和表5可以发现，采用空间距离矩阵的回归结果与采用邻近矩阵的回归结果基本相同，并无明显变化，这再次表明经济基础设施与社会基础设施对绿色发展作用是适度性的。采用空间距离矩阵的回归结果验证了本文实证部分的结果是稳健可靠的。

五、结论

本文通过Malmquist指数计算了全国30个省区（市、自治區）的绿色全要素生产率，采用空间计量的方法测算了经济基础设施、社会基础设施及两者之间的交互项对绿色全要素生产率的影响，发现基础设施对绿色全要素生产率拥有适度性影响。在2005-2014年间，当基础设施适量的时候，其对绿色发展的作用表现为促进作用，而当基础设施超过一定量的时候，其对于绿色发展的作用表现为抑制作用。

上述研究结论的政策启示如下：第一，我国基础设施建设需同时兼顾直接参加生产活动的经济基础设施和改善人民福利的社会基础设施。第二，基础设施投资需要适量，当基础设施存量超过经济发展的限度时，反而会抑制绿色发展。第三，由于基础设施和绿色全要素生产率的空间溢出效应，基础设施投资需要更大区域范围的资源整合，这就需要不同地区政府间建立统一协调机制，共同保障更大范围的基础设施最佳投资量和结构。

（责任编辑：余风）