基于经济地理增长理论的高校创新投入时空效应研究

顾芸 董亚宁 张瑞宇

摘要：本文基于经济地理增长理论，构建了高校创新投入时空效应分析框架，探讨了高校创新投入的经济增长效应和空间溢出效应，揭示出创新投入对经济增长具有正向的增长促进和空间溢出作用。通过选取我国省级层面数据，运用空间动态面板杜宾模型，在结构视角下从全国和区域层面检验了不同类型高校创新投入及其空间溢出对经济增长的影响，并提出了相关对策建议。

关键词：高校创新投入;经济地理增长理论;时空效应

党的十九大报告指出，创新是引领发展的第一动力，是建设现代化经济体系的战略支撑。高校作为科技创新的重要阵地和知识传播的主要载体，是国家创新体系的重要组成部分。伴随我国社会主要矛盾的转化，高校创新方面的不平衡不充分问题也日益突显。从投入总量看，我国高校R&D经费内部支出从2004年的3181亿元提高至2016年的10722亿元，增长三倍有余;R&D人员全时当量从2004年的212万人年上升至2016年的36万人年，总量近乎翻番。但与此同时，高校R&D经费内部支出占GDP比重却从197‰变为144‰。从高校类型看，以2016年为例，2021所理工农医类高校R&D经费内部支出金额93967亿元，占比达8764%，R&D人员全时当量2607万人年，占比达7242%;与之对应的2199所人文社科类高校创新投入占比相对较小，且依据2003年以来的数据，理工农医类和人文社科类高校R&D投入比例基本保持相当。从区域角度看，区域间高校R&D经费内部支出差异较大，以2016年为例，东部地区为7053亿元，远高于中部地区的2029亿元和西部地区的164亿元。可以看出，破解新时代高校创新方面的不平衡不充分难题迫在眉睫。从理论上讲，“平衡发展”侧重空间区域维度，“充分发展”则侧重时间效率维度。因此，如何解释高校创新投入在空间维度的溢出效应及其时间维度的经济增长影响就成了当前面临的重要问题。

一、研究现状

高校创新投入的经济增长效应和空间溢出效应问题一直倍受青睐，国内外学者侧重运用实证方法从不同角度做了大量研究。一是围绕高校创新投入与经济增长的研究。从投入总量角度，大多研究都发现高校创新投入对经济增长具有正向促进作用，且这种作用具有累积性和长期性（Martin[1]、孙文祥[2]、张海英[3]等）。在结构视角下高校创新投入对经济增长的影响尚未定论。从研发人员投入和研发经费支出角度，庞文和韩笑发现两者对经济刺激作用不明显[4]，王晓慧等也发现两者对经济增长没有起到推动作用[5];王淑英和秦芳则发现研发人员投入对创新产出具有正面影响，研发经费支出不存在明显影响[6]。从理工农医类和人文社科类角度，黄斌实证发现两类高校R&D支出对经济增长具有显著的时滞性促进作用。[7]从基础研究、应用研究、试验与发展研究角度，严成樑发现基础研究更有利于促进我国经济增长[8];孙伦轩和曹清峰运用面板计量模型研究发现三类研究经费支出对经济增长的促进作用依次递减[9]。从东、中、西区域角度，孙伦轩和施晓路实证发现政府和企业来源的高校R&D对东部地区经济增长的作用都显著为正，中部地区则政府资金表现显著，而西部地区则企业资金表现显著[10];严全治和刘璐发现高校R&D经费对经济增长的推动作用存在地区差异性，其程度从高到低依次为东部地区、西部地区和中部地区[11]。二是围绕高校创新投入的空间溢出效应研究。Griliches发现高校创新投入对区域创新能力具有空间溢出效应[12];Woodward等学者通过构建DM回归和CLM模型实证发现高校R&D具有空间溢出效应[13];张德茗和谢葆生基于Griliches-Jaffe知识生产函数，利用省级面板数据实证发现我国理工农医类高校R&D投入存在空间溢出效应[14];王立平在Anselin等知识生产函数框架下采用空间误差结构模型，实证发现我国高校R&D存在程度较低的溢出效应[15];程鹏运用空间杜宾模型实证研究了我国高校R&D对区域创新能力的溢出效应[16];陈涛和宗晓华在Griliches-Jaffe知识生产函数基础上建立固定效应模型，研究发现高校研发对企业技术创新具有显著的知识溢出效应[17];顾芸等通过实证发现高校基础研究和应用研究支出对经济增长具有正向溢出效应，且不同区域呈現差异性[18]。

·高校科研·基于经济地理增长理论的高校创新投入时空效应研究

综合来看，已有研究或多或少存在局限性，如大多研究要么基于科布道格拉斯生产函数进行增长效应分析，要么运用空间计量经济学模型进行溢出效应分析，鲜有文献将时间动态影响与空间溢出效应同时纳入模型进行研究;又如，大多研究要么从宏观尺度进行，要么分区域尺度进行，变量选取大多采用单一指标，由于变量选取、研究尺度等方面的不同导致研究结论存在差异、甚至截然相反。因此，本文的目标是基于经济地理增长理论，将时间维度上的增长效应与空间维度上的溢出效应纳入到一个统一框架，在结构视角下从全国和区域层面检验不同类型高校创新投入在空间维度的溢出效应和时间维度的经济增长效应。

事实上，伴随着空间集聚机制与内生增长机制理论的完善，学者们陆续提出了考虑时间维度的动态增长和空间维度的溢出效应的研究框架。Baldwin在新经济地理学模型中首次引入资本创造部门建立了CC模型[19]，假设资本创造部门具有完全竞争的市场结构和规模收益不变的特征，每个区域都使用劳动创造资本，并且单位资本的形成都需要耗费aI单位的劳动力，模型中经济活动空间分布变化的关键在于资本的创造和折旧损耗，虽然模型没有得出集聚与增长相互影响的内生机制，但算是较早一次对经济集聚与增长进行整合的研究。Martin & Ottaviano在CC模型的基础上，引入创造学习曲线，假设创造单位知识资本的成本随着知识资本的积累而下降，从而把内生经济增长引入到新经济地理学模型中，建立了GS模型[20]。GS模型虽然引入了知识溢出效应，但是假定了溢出没有区位差异。Baldwin等构建的LS模型[21]则进一步考虑了知识溢出区位差异，模型假定l [0，1]为知识在空间传播的自由度，l越大就表示越容易传播，但模型中l是外生给定的。鉴于此，曹骥贇的KSDIM模型[22]对l进行了内生化拓展，以贸易自由度作为区际经济联系频度的指标，并将其引入到资本创造成本和产品生产率，进而实现了知识的溢出效应内生化。董亚宁等进一步构建了一个运输成本内生化的经济地理增长模型。[23]Hirose & Yamamoto在Martin & Ottaviano的基础上引入知识区际溢出的非对称性，并且分研发部门对国外和国内两种情形做了理论分析。[24]本文将基于Hirose & Yamamoto构建的知识溢出增长模型，综合考虑创新投入和知识传播的增长效应与溢出效应，在一个统一框架中同时考察创新投入和知识传播对经济增长在时间维度上的增长效应和空间维度上的溢出效应，力争为高校创新投入对经济增长时空效应研究提供启发。

·高校科研·基于经济地理增长理论的高校创新投入时空效应研究

二、理论模型

（一）理论假设

假设经济系统中有北部和南部两区域，每个区域均有农业部门、工业部门和知识创新部门，其中农业部门和工业部门分别生产同质产品和多样化产品。北部区域和南部区域生产的产品种类分别为n和n*，两区域产品种类总和为N=n+n*，并设定北部和南部两区域增长速度分别为g和g*。同时，假设北部和南部两个区域的知识资本分别为K和K*，则北部区域所拥有的知识资本份额为k=K/（K+K*）。设定每个区域的劳动力总量为L=1，且劳动力不能跨区域流动，而两个地区的单位劳动的名义工资w相同。

由于每个区域都有吸收另一个区域知识的能力，假设北部区域吸收南部区域知识的能力为ε*（0≤ε*≤1），亦即南部区域的知识溢出程度;南部区域吸收北部区域知识的能力为ε（0≤ε≤1），亦即北部区域的知识溢出程度。北部和南部两区域创造每单位知识资本的劳动力水平系数均为η，η越小说明研发劳动力创造知识资本的效率越高。这样，两区域的知识资本创造成本可分别表达为υ=wη/（n+ε*n*），υ*=wη/（n*+εn）。

（二）均衡分析

基于上述假设条件，在竞争性均衡条件下，消费者实现利润最大化，企业实现利润最大化，市场完全出清。因此，当两个地区的企业规模相同时，北部区域工业企业的均衡份额表示为γ。通过长期均衡求解，两区域经济增长速度分别为：

g=2α[γ+ε*（1-γ）]ση-σ-ασρ

g*=2α[εγ+（1-γ）]ση-σ-ασρ（1）

其中，α为消费者收入中对组合产品的支出份额，且α∈（0，1）;ρ为动态时间优先选择率;σ为两种产品的替代弹性。

进一步地，对ε*、ε和η求偏导，可得：gA/ε*≥0，gB/ε≥0，gA/η≥0，gB/η≥0。

从理论上看，创新投入和知识溢出是影响经济增长的重要因素，且创新投入和知识溢出对经济增长均具有同向影响作用。这能够为高校创新投入对经济增长的影响作用研究提供理论依据。

三、研究设计

（一）模型选择

考虑到本文要探讨高校创新投入对经济增长在时间维度上的动态效应和空间维度上的溢出效应，这里选取空间动态面板杜宾模型，表达式为：

Yit=τYit-1+αXit+βWXit+μt+εt（2）

其中：τ为被解释变量的时间滞后项系数;α为解释变量的直接影响系数，衡量解释变量对经济增长的影响程度;β为解释变量的空间滞后项系数，衡量解释变量对经济增长的空间溢出作用;W为空间权重矩阵。此外，鉴于动态面板数据广义矩估计法能够使用工具变量的方法有效解决被解释变量与解释变量之间的内生性问题，选用广义矩估计法进行模型估計。

（二）变量选取

选取2004-2015年我国31个省（市、自治区）相关数据进行实证检验，数据主要来源于《中国科技统计年鉴（2005-2016年）》、《中国统计年鉴（2005-2016年）》和各省（市、自治区）统计年鉴。变量选取如下：（1）经济增长水平（GDP）作为因变量，以GDP表征。（2）资本投入（K），以资本存量表征，参考张军等（2004）[25]方法计算所得。（3）劳动投入（L），以就业人数表征。（4）高校创新投入（RD），包括资金投入和人员投入。其中，资金投入分为高校基础研究经费内部支出（RDb）、高校应用研究经费内部支出（RDa）和高校试验发展经费内部支出（RDe），人员投入以高校研发全时当量人员为表征，记作RDp，高校类型可分为理工农医类高校和人文社科类高校。（5）对外贸易是推动我国经济增长的重要因素，故引入进出口总额T作为控制变量。

基于上述变量选取，设定如下计量模型：

InGDPit=τInGDPit-1+α1InKit+α2InLit+α31InRDbit+α32InRDait+α33InRDeit+α34InRDpit+α4InTit+

β1∑Nj=1wijInKjt+

β2∑Nj=1wijInLjt+

β31∑Nj=1wijInRDbjt+

β32∑Nj=1wijInRDajt+

β33∑Nj=1wijInRDejt+

β34∑Nj=1wijInRDpjt+

β4∑Nj=1wijInTjt+

μt+εt（3）

式中，wij为空间权重矩阵，这里选取空间邻接矩阵。

四、研究结果

基于以上研究设计，下面在结构视角下从全国和区域尺度分别讨论不同类型高校创新投入及其空间溢出对经济增长的影响。

（一）基于全国尺度分析

从全国尺度并按照理工农医类和人文社科类两类分别就高校创新投入与经济增长的直接动态效应与空间溢出效应进行分析。表1报告了OLS模型和基于邻接矩阵的空间动态面板杜宾模型回归结果。与OLS模型相比，空间模型的拟合优度均有所提高，变量的系数也基本有所下降，这是由于OLS模型忽视空间溢出效应所致。从检验结果看，空间模型中F值、Wald值和Morans I值均显著，能够反映模型的空间相关性。从空间动态面板杜宾模型回归结果看，被解释变量的时间滞后项在1%水平下显著，表明经济增长受上期基数影响较大;资本投入、劳动力投入和进出口对经济增长具有正向促进作用，资本投入、劳动力投入对周边区域的溢出效应为负，显示为竞争效应;进出口对周边区域溢出效应为正，具有协同效应。

从总体上看，全国基础研究和应用研究投入的产出弹性系数均显著为正，并对周边区域具有显著的正向溢出效应。从理工农医类看，基础研究和应用研究投入的产出弹性系数均显著为正，并且对周边区域具有显著的正向溢出，存在较强的扩散带动效应。从人文社科类看，基础研究和应用研究投入对当地经济和周边区域经济增长表现为1%置信水平下正向显著，这也与全国层面基本一致;试验发展研究投入的产出弹性系数显著为正，且对周边区域经济增长产生显著的正向溢出效应，存在较强的扩散带动效应;全时当量人员对周边区域经济增长则产生负向溢出效应，具有吸附制约效应，较之全国和理工农医类呈现出不同影响。见表1。

表1基于系统GMM的空间动态面板杜宾模型估计结果

变量

全国

理工农医类

人文社科类

OLS

邻接矩阵

OLS

邻接矩阵

OLS

邻接矩阵

C

-1185***

1176**

-1168***

0876

-1361***

0558

GDP-1

—

0562***

—

0606***

—

0551***

Ln K

0717***

0119***

0721***

0110***

0724***

0160***

Ln L

0229***

0112**

0225***

0125**

0230***

0198***

Ln T

0096***

0027***

0100***

0021**

0100***

0023**

Ln RDb

0027**

0029***

0008

0011*

0043***

0018***

Ln RDa

0022

0020***

0025*

0016**

-0003

0013***

Ln RDe

0017***

-0001

0019***

0000

0000

0000

Ln RDp

-0053***

-0002

-0047***

-0003

-0013

-0017***

W*ln K

-0144***

-0113***

-0058**

W*ln L

-0255***

-0267***

-0248**

W*ln T

0153***

0154***

0154***

W*Ln RDb

0070***

0047***

0045***

W*Ln RDa

0077***

0069***

0043***

W*Ln RDe

0002

-0002

0014***

W*Ln RDp

-0057

-0014

-0081***

R-squared

0992

0997

0992

0997

0991

0997

F

6422***

8166***

6411***

7733***

5980***

8686***

Wald

122500***

115998***

130303***

MoranI

0289***

0311***

120426***

Log L

692650

683922

669315

注：*p<01; ** p<005; *** p<001。

（二）基于區域尺度分析

下面按照理工农医类和人文社科类分别从东、中、西三个区域就高校创新投入对经济增长的动态直接效应和空间溢出效应进行分析，实证结果见表2。从检验结果看，F值、Wald值以及Morans I值反映了模型的空间相关性。从空间动态面板杜宾模型回归结果看，被解释变量的时间滞后项在1%水平下均显著，表明经济增长很大程度受上期基数影响;相比而言，资本投入、劳动力投入和进出口对经济增长的直接效应和溢出效应在不同区域存在分化现象。

从理工农医类高校角度：直接效应方面，东部地区三类创新研究经费投入的产出弹性系数均显著为正;西部地区基础研究和应用研究投入的产出弹性系数均在1%置信水平下显著为正;而中部地区仅研发全时当量人员投入的产出弹性系数均在1%置信水平下显著为正。空间溢出效应方面，东部地区基础研究、西部地区基础研究和应用研究，以及中部地区应用研究、试验发展研究和研发全时当量人员投入都对周边区域经济增长产生显著的正向溢出效应;而中部地区基础研究和西部地区研发全时当量人员投入则产生显著的负向溢出效应。

從人文社科类高校角度：直接效应方面，中部和西部地区应用研究、东部地区研发全时当量人员，以及西部地区试验发展研究投入的产出弹性系数均显著为正。空间溢出效应方面，东部地区基础研究和试验发展研究，以及西部地区的应用研究和试验发展研究投入都对周边区域经济增长产生显著的正向溢出效应;而东部地区和西部地区的研发全时当量人员、中部地区和西部地区的基础研究投入则产生显著的负向溢出效应。

表2基于系统GMM的空间动态面板杜宾模型估计结果

变量

理工农医类

人文社科类

东部地区

中部地区

西部地区

东部地区

中部地区

西部地区

C

-1811*

-4807

466***

-1112

8464*

3844***

GDP-1

0533***

0743***

0625***

0510***

0753***

0788***

Ln K

0141***

-0068

0114***

0166***

0001

0005

Ln L

0102*

-0230

-0071

0106*

-0170

-0033

Ln T

0020

0050***

0007

0041**

0055**

0014

Ln RDb

0032**

-0019

0025***

-0003

-0016

-0008

Ln RDa

0027**

0013

0029***

-0008

0050***

0019***

Ln RDe

0009**

0006

0002

-0003**

0002

0002**

Ln RDp

0035

0074**

-0031**

0027**

-0099**

0008

W*ln K

-0139***

-0100

-0178***

0023

0230***

0012

W*ln L

0056

0602

-0495***

-0061

-0890

-0558***

W*ln T

0164***

0120***

0152***

0184***

0131***

0112***

W*Ln RDb

0062**

-0093***

0090***

0054***

-0148***

-0043**

W*Ln RDa

0026

0163***

0068***

0010

0017

0051***

W*Ln RDe

-0001

0076***

0000

0007*

0004

0012***

W*Ln RDp

0013

0157**

-0091***

-0097***

-0138*

0023

R-squared

0998

0997

0997

0998

0997

0997

F

3878***

2159***

3080***

3991***

1651***

2723***

Wald

58171***

32399***

46207***

59866***

24767***

40851***

MoranI

2488**

0261***

0241***

0096*

0484***

0307***

Log L

289077

208033

275428

295045

194695

264974

注：*p<01; ** p<005; *** p<001。这里，东部地区包括北京、天津、河北、辽宁、上海、江苏、浙江、福建、山东、广东、海南，中部地区包括山西、吉林、黑龙江、江西、安徽、湖南、湖北、河南，西部地区包括四川、广西、云南、贵州、内蒙古、陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆、重庆、西藏。

五、结论与建议

本文首先基于一个经济地理增长模型，探讨了高校创新投入的经济增长效应和空间溢出效应，揭示出创新投入对经济增长具有正向的增长促进和空间溢出作用;然后运用空间动态面板杜宾模型，在结构视角下从全国和区域层面检验了不同类型高校创新投入及其空間溢出对经济增长的影响。主要结论表明：从全国来看，高校创新投入中基础研究和应用研究投入对经济增长具有显著的促进和溢出效应;按类型分理工农医类和人文社科类高校基础研究和应用研究投入也表现为促进和溢出效应。区域层面，东部地区两类高校创新投入中基础研究投入正向溢出效应明显，中部地区理工农医类高校正向溢出效应显著，西部地区两类高校创新投入也都有外溢效应，但呈现正负分化现象。

基于以上研究结论，提出如下建议：一是强化高校创新投入，从经费投入角度持续加大投入力度，力争投入经费与GDP增速保持同步，确保高校创新经费投入合理增长;从创新人员角度，坚持“质”“量”并举，加大科研创新人员培养培训力度，切实提升创新能力，确保适应高质量发展需要的创新人员供给。二是优化投入结构实效。运用系统化思维，统筹安排理工农医类、人文社科类和基础研究、应用研究和试验发展类研究经费投入，持续优化投入结构，不断提高经费投入精准化水平;结合高校自身科技创新优势和定位，合理优化基础研究、应用研究和试验发展研究经费投入结构;注重研究实效提升，切实提高经费使用效益。三是深化协作创新。鼓励开展跨区域、跨高校、跨学科合作交流，探索建立科研投入使用共享机制，避免大量重复性人力物力投入;大力支持高校与科研机构和企业开展科学研究、人才培养合作，促进人文社科类高校与政府、企业合作，充分发挥知识溢出效应。四是深化创新体制改革。破除各类体制机制壁垒，完善以创新和质量为导向的科研评价机制，健全知识产权保护机制，有效激发各类创新要素活力，不断释放出巨大的“创新”改革红利。

参考文献：

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