生产性服务业与制造业协同集聚、空间溢出与区域创新

陈子真，雷振丹，李晶仪

(1.清华大学 公共管理学院，北京 100084；2.石河子大学 经济管理学院，新疆 石河子 832000；3.深圳市规划国土房地产信息中心，广东 深圳 518000)

内容提要：产业协同集聚是区域创新的源泉，也是我国经济发展从要素驱动向创新驱动的路径之一。随着我国区域经济一体化程度逐步提高，协同集聚对区域创新的空间外部性也逐步显现。研究发现，生产性服务业-制造业协同集聚有助于本地区创新，但对邻近地区创新的影响呈现“先抑后扬”。其中，支持性生产服务-制造业协同集聚有助于提高本地区和邻近地区创新水平，其空间溢出效果随着距离的增加逐步衰减。基础性生产服务-制造业协同集聚对本地区创新水平的影响不显著，会对邻近地区创新产生“虹吸效应”。生产性服务业不同细分行业与制造业协同集聚对区域创新的影响呈现差异性，当空间距离达到750km时，均呈现正向空间溢出。因此，产业协同集聚是区域创新能力提升的现实需求，不仅需要差别化和精细化管理，还需完善区域交通基础设施网络，提高信息传递速率，推动产业间多样化协同。

一、问题的提出

随着我国经济发展步入新常态，经济发展已从高速增长逐步向中高速转变，创新已成为驱动我国经济结构调整，推动经济实现供给侧改革的新动力。经济发展方式转变过程中，产业协同发展、融合发展已成为新的发展趋势。产业协同发展能够通过深化劳动分工和技术变革，对传统行业进行升级改造的同时产生诸多新的产品和服务，如互联网+、智能制造、智能物联等。其中产业升级通过产业间的相互渗透和融合，形成融合创新的新动力[1]，驱动产业发展和区域创新。由此可见，产业协同发展是区域创新的“温床”，能否形成产业协同集聚、协同发展是决定区域创新能力高低的必要条件[2]。产业协同发展、融合发展已经成为我国未来区域经济发展的新趋势，是优化区域产业布局、提升区域创新力、促进区域产业结构转型的重要手段之一。

Ellison和Glaser最早提出产业协同集聚和协同发展观点，发现多样化的产业容易形成空间上的共同集聚，不同产业间的共同集聚受劳动力共享、中间投入品成本以及技术的空间溢出等产业集聚三要素的影响[3]。此外，产业协同集聚能够显著提高劳动生产率，但影响效果随着城市规模的扩大呈现倒U型[1, 4]。受误差反馈机制的影响，生产性服务业-制造业协同集聚对邻近地区存在空间溢出；与此同时，产业间的协同布局和融合发展有利于本地区与邻近地区形成产业的空间互动，推动区域间产业布局的合理化和科学化[5]。

协同创新将是未来产业创新发展的主流趋势，提高产业间协同创新水平有助于解决生产性服务业发展滞后以及制造业效率低下带来的管理低效和资源浪费问题。产业集聚通过知识共享和技术的空间溢出促进区域创新的发展[6-7]，是推动企业决策创新和产品创新的重要动力之一，其水平受行业和企业异质性的影响[8]。同时，产业集聚对城市创新有显著的空间溢出效应，本土产业专业化集聚的溢出效应最显著[9]，其对制造业自主创新的影响并非线性，存在最优集聚度[10]。

从以上文献可以看出，目前关于产业间协同集聚和协同发展的研究仍停留在不同产业间的相互作用以及产业协同集聚对区域经济发展、区域经济效率提升等方面，并没有科学解释产业协同集聚对区域创新水平的影响。随着我国区域间和区域内产业融合度的逐步提高，产业协同发展对区域创新是否存在空间溢出效应？其对区域创新的空间溢出效应的强度如何？是否受服务业类型的影响？这些问题的解决有助于形成新常态下产业发展思路，即坚持以产业融合、协同发展作为提升区域创新能力的主要手段，实现区域高质量、高效率发展。基于以上分析，本文通过对传统空间模型中的误差修正，构建空间杜宾误差修正模型，实证检验生产性服务业与制造业协同集聚对区域创新的影响效果。进一步地，为检验空间效果是否受地理距离的影响，本文通过构建空间地理距离衰减矩阵，检验不同空间距离条件下，不同类型服务业与制造业协同集聚对区域创新的空间溢出效应的差异性。

二、影响机理分析

不同产业间的协同集聚、协同布局是产业融合发展的主要表现形式之一。所谓协同是指在开放条件下，作为一个地区的经济运行子系统，各产业内部、产业间或产业群内部和集群之间通过相互协调合作，实现“1+1>2”的协同效应，并形成宏观有序结构的过程[11]。江静等(2007)认为生产性服务业一方面通过扩大规模和提高专业化分工水平，加快了信息流通速度，提高行业生产效率[12]。另一方面生产性服务业通过知识、信息以及人力资本等生产要素的共享，推动其与制造业形成产业链融合，深化产业间分工，推动产业链升级。不仅有助于降低制造业服务外包成本，还会进一步缩短制造业升级创新的时间周期和技术推广应用成本，提高区域制造业的高级化和创新水平。其中前者主要通过生产性服务业自主创新，提高自身的服务效率，降低制造业外包服务成本，提高制造业创新水平。后者则主要通过生产性服务业创新的空间溢出效应，推动产业间协同创新。区域生产活动中，地理距离的邻近不仅有助于知识共享以及技术传播，其“空间溢出”效应也会对周边与技术创新产生影响。

生产性服务-制造业协同集聚能够通过加快区域间和区域内资本、人才和技术等生产要素的流动速率，推动新技术和应用的区域传播，提高区域创新的空间外溢性。技术、知识共享是产业协同集聚的内在动力和纽带。产业间技术水平的不断升级改造对于优化资源配置、延长产业价值链的正外部性作用较为显著。随着我国区域经济一体化水平逐步提高，区域间联系日益增强，产业协同发展不仅对本地区创新作用显著，也会通过空间溢出对周边地区产生影响。新经济地理学认为区域经济发展受向心力和离心力共同作用，若向心力大于离心力则会产生集聚现象，反之则会产生扩散。其中向心力主要受本地市场效应和价格指数效应的影响。在本地市场效应、价格指数效应的共同作用下，外部地区的要素和产业将逐步向本地区转移，此时，本地区产业集聚将会对周边地区产生“虹吸效应”，生产性服务业-制造业协同集聚的正外部性以及产业集聚的循环累积因果效应将会增强“虹吸”效果。随着本地区产业集聚度逐步提高，城市竞租效应以及要素的竞价效应会对本地区产业产生筛选效应，协同集聚将逐步从“低端生产服务-低端制造协同”向“高端生产服务-高端制造协同”过渡，其中低附加值、低效率的企业将会逐步向周边区域迁移，此时提高本地区协同集聚度将会对周边地区产生空间溢出效应。

三、模型构建与数据说明

(一)模型构建

1.空间面板杜宾模型

文章假设区域创新函数为柯布-道格拉斯形式，产业协同集聚对区域创新的作用主要体现为提高创新效率。文章采用空间面板杜宾模型(Spatial Durbin Model)来检验产业协同集聚对区域创新的空间效应，该模型将空间滞后自变量纳入分析框架。通过对函数两边分别取对数，模型可表示为：

(1)

其中，yit为因变量，θ、β分别均为K×1阶矩阵，xit为自变量，wij为空间矩阵。

模型首先需进行以下形式的假设性检验，H0:θ=0和H0:θ+λβ=0。若通过假设检验，空间杜宾模型则能简化为空间滞后模型和空间误差模型[13]。

2.空间面板杜宾误差修正模型

(2)

(3)

其次，若上述三个模型均包含空间和时间固定效应，则其他回归参数也需进行修正。其中空间滞后模型修正如下所示：

(4)

空间误差模型的偏差修正过程为：

(5)

其中空间杜宾模型的偏差修正过程为：

(6)

(二)变量设定和数据说明

1.变量设定

(1)区域创新水平(innov)。本文选取各地级市专利授权数量作为区域创新的代理变量。专利的拥有量能科学合理地反映出一个国家或地区的原始创新能力，是衡量区域创新能力的重要标志。因此，本文选取2003-2015年我国275个地级市专利授权数来测度我国区域创新水平。数据来源于2004-2016年《国家知识产权局统计年报》。

(2)生产性服务业-制造业协同集聚(psman)。本文对产业协同集聚水平的测量采用江曼琦等(2014)[17]的测评方法，具体公式为：

其中，wi和wj分别为权重指标，用某个产业从业人员占两个产业从业人员之和的比重来表示；Hi和Hj分别代表产业i和产业j的地理集中度；Hij代表两个产业形成的地理集中度。本文采用赫芬达尔指数计算，具体计算公式为：

其中Sk为某产业第k个地区的从业人员占该产业整个区域从业人员的比重，n为地区个数。

(3)控制变量。除此之外，地区人力资本和技术进步对区域创新的作用也较为显著，为了使得实证结果更具有说服力，文章选取各地区每十万名大学生在校人数作为技术进步的代理变量(tech)；除此之外，科研投入对于地区创新能力的影响也较为显著，因此文章选取各地区科学技术支出占公共财政支出的比重作为科研投入的代理变量(input)。

2.数据和相关处理

本文选取2004-2016年《中国城市统计年鉴》市辖区统计数据，创新能力数据来源于《国家知识产权局统计年报》，矢量地图来源于国家基础地理信息系统数据库。为保证样本数据统计口径的前后一致性，共选取275个城市的有效样本数据。文章根据《国民经济行业分类》标准，将生产性服务业进一步细分为不同行业。为了消除异方差的影响，文章对全部数据进行了对数化处理。

四、实证结果分析

文章采用空间面板杜宾误差修正模型实证检验了生产性服务业-制造业协同集聚对区域创新的空间溢出效应。在权重选择方面，分别采用空间反距离权重矩阵和空间地理距离衰减权重矩阵。根据LM检验和联合显著性(LR)检验得出模型存在时间和空间双固定效应，Lesage and Pace(2009)[18]推荐使用空间杜宾模型进行估计。

(一)生产性服务业-制造业协同集聚对区域创新的空间溢出效应

表1即为进行误差修正后的空间面板杜宾模型的回归结果，由Hausman检验可知应采用空间固定效应模型进行估计。如表1所示，核心解释变量均通过统计性检验，由此可知，本地生产性服务业-制造业协同集聚能显著提高本地创新能力，也会对邻近地区创新产生空间影响。

表1 协同集聚对区域创新的空间溢出效应

表1 (续)

注：***、**、*分别为1%、5%和10%水平下通过显著性检验(下同)。

由于空间杜宾模型与传统的非空间面板模型存在差异，空间杜宾模型的回归参数并非自变量对因变量的边际影响[19]，因此为进一步考察协同集聚对区域创新的空间效果，需进一步估计其直接效应和间接效应，结果见表2。

表2 直接和间接效应估计

其中直接效应是指本地生产性服务业-制造业协同集聚对本地创新水平的直接效果；间接效应即本地区协同集聚对邻近地区创新的影响。如表2所示，生产性服务业-制造业协同集聚度提高1%，本地区创新水平将提高0.0426%。协同集聚对区域创新的影响路径主要有以下两种：一是，随着市场分工的逐步深化，生产性服务业已逐步从制造业中分离出来，形成专业化空间布局的格局，成为区域经济和创新的增长极，生产性服务业自身创新水平的不断提升已成为提高区域创新能力的重要推力。二是，生产性服务业作为制造业的高级中间投入要素，其创新能力已成为决定制造业生产效率高低的重要标准。随着电子信息技术的快速发展，生产性服务业的集聚度已超过制造业，生产性服务业的快速发展和集聚，有助于降低制造业资本、技术等要素投入成本，提高其生产效率。也即生产性服务业通过提高制造业创新水平，最终提高区域创新能力。相反，生产性服务业-制造业协同集聚对邻近地区创新水平有“虹吸效应”，其中本地协同集聚水平提高1%，将会对邻近地区创新产生0.3072%的“虹吸效应”。协同集聚是个动态的过程，是从单一集聚向多样化协同集聚、融合发展转变的过程。产业的融合发展引致的正外部性，有助于降低产业间的贸易成本和要素成本，较低的贸易成本和要素成本会吸引邻近地区的企业向本地集聚，形成“多米诺骨牌效应”，即产业发展程度高的地区其产业发展的政策扶持力度较大，本地区产业政策的制定将更加有利于本地区产业发展，会进一步加大对邻近地区产业的吸引力度[15]，会对邻近地区创新产生抑制作用。

为进一步考察不同类型生产性服务与制造业协同集聚的创新效果，文章将生产性服务业细分为基础性生产服务(jsman)和支持性生产服务(zsman)①。

支持性生产服务-制造业协同集聚对地区创新能力提升有显著推动作用，协同集聚度提高1%，本地区创新能力将提高0.1011%。产业协同集聚过程中，支持性生产服务能够将人力资本、新知识和新技术传导到下游产业，是新知识和新技术的创造者和扩散者，有助于推动制造业结构升级，提高区域技术创新水平。区域技术创新离不开支持性生产服务和制造业的协同发展，支持性生产服务作为技术的开发和推广者，制造业则作为新知识和新技术的承载者，在区域创新过程中二者缺一不可。支持性生产服务通过服务嵌入与制造业融合发展，不仅有助于提高制造业生产效率，还会通过深化市场分工，增强制造业在整个价值链上的竞争力，推动制造业沿着价值链从低端向高端转变[20]。支持性生产服务-制造业协同集聚会对邻近地区创新水平产生空间溢出效应，本地区协同集聚水平提高1%，邻近地区创新能力将提升0.6476%。随着我国区域经济一体化水平的提高，人力、资本以及技术等生产要素在区域间自由流动。支持性生产服务通过信息传输、资本支持和技术服务能够显著提高制造业企业技术进步水平和市场竞争力。较高的市场竞争会对城市产业产生筛选效应，低附加值、低效率的产业将逐步从城市中心向周边二三线城市迁移，因此会对周边城市产生技术溢出。其次，随着信息化水平的逐步提高，新技术、新知识的边际递送成本已接近于零，支持性生产服务的技术辐射半径将逐步加大，本地支持性生产服务将不再局限于仅为本地制造业服务，将会对周边邻近地区产生较大的辐射作用，提高邻近地区的创新水平。最后，支持性生产服务-制造业协同集聚通过相互融合，培育出一系列新型产业，如互联网+以及智能制造等新兴行业。新兴业态的出现，打破了原有的产业空间布局，提高了区域整体创新水平。

基础性生产服务-制造业协同集聚对本地创新的作用不显著。主要原因在于协同集聚对区域创新的作用并非立竿见影，受当地人力资本水平的影响。当人力资本水平较高时，协同集聚的区域创新效应才能凸显，否则将会抑制区域创新[21]。基础性生产服务作为生产性服务业的低端形式，其与制造业协同集聚将会通过外包制造业中间服务，降低制造业中间投入成本，提高制造业在本地区的市场竞争力，有助于制造业形成人力资本积累。人力资本的积累是一个动态的过程，协同集聚初期由于本地尚未形成有效的人力资本积累，因此对区域创新的效果不显著。除此之外，低级产业的过度协同集聚会对导致“拥挤效应”和“技术锁定效应”，使得本地区发生土地价格上涨、交通拥堵、环境污染等一系列问题，导致区域创新的衰竭，引发创新人才的流失[22]，会对本地创新产生抑制作用。相反，本地基础性生产服务-制造业协同集聚水平提高1%，将会对邻近地区创新能力产生0.3383%的“虹吸效应”。由上文可知，基础性生产服务主要职能是以提供城市公共服务、降低城市运行成本为主，良好的城市公共服务和较低的城市运行成本是城市产业发展的“温床”。与此同时，基础性生产服务-制造业协同集聚有助于降低制造业中间品投入成本，延伸产业价值链，提高其市场竞争力。新经济地理模型得出价格指数效应是导致产业集聚的向心力之一。厂商受价格指数效应的影响，将会在中间投入品要素价格较低的区域集聚和发展，商品也将呈现多样化供给，因此均衡价格指数较低，会对周边邻近地区劳动力产生较强的吸引。劳动力池效应的存在会进一步吸引周边地区产业向本地区集聚，会抑制邻近地区创新能力的提升。

技术进步(tech)和科研投入(input)对本地创新均有正向促进作用，且效果较为显著。相反，随着本地技术进步水平的提高，会对邻近地区创新产生抑制作用，但效果不显著。本地科研投入则不仅能显著提高本地区创新水平，对邻近地区也会产生空间溢出。与此同时，提高本地创新水平会对邻近地区创新产生空间溢出效应，效果较为显著。

(二)空间溢出范围估计

上述分析可知，本地区生产性服务业-制造业协同集聚会对邻近地区创新水平产生影响，其中支持性生产服务-制造业协同集聚会对邻近地区创新水平产生空间溢出。相反基础性生产服务-制造业协同集聚会对邻近地区产生“虹吸效应”。

为进一步考察协同集聚对区域创新是否存在衰减效应，文章构建了以指数衰减为元素的空间权重矩阵，形式如下：

其中D为阈值距离，用来考察当空间距离达到D以上时是否还存在空间溢出效应。ω为外生参数，文章采用空间截面之间的最短地理距离dmin代替ω，其目的在于消除距离度量单位对结果的影响，同时也在一定程度上避免权重数值太小而产生的误差[23-24]。

文章通过构建指数衰减空间矩阵，进一步探讨了基础性和支持性生产性服务与制造业协同集聚对区域创新的空间溢出效应是否受空间地理距离的影响。根据上述方法，文章将不同递进距离的权重矩阵代入回归模型，分别探讨了从150km至750km范围内的5个空间外溢系数。空间外溢系数与距离的关系如图1所示，从生产性服务业整体来看，其与制造业协同集聚对区域创新的空间效应呈现“先抑后扬”，即协同集聚会对邻近地区产生较强的“虹吸效应”，随着距离的增加逐步由虹吸向空间溢出转变，其中450km为峰值点，此时空间溢出的效果最大。从细分行业角度看，基础性生产服务-制造业协同集聚对区域创新的空间效应与总体生产性服务业的效果相近。相反，支持性生产服务-制造业协同集聚对区域创新的空间效应随着空间距离的增加逐步递减。

图1 空间溢出系数与地理距离关系

为进一步考察生产性服务业不同行业与制造业协同集聚对区域创新的空间效应，文章选取交通(jt)、金融(jr)、居民服务(jm)、科研服务(ky)、信息服务(xx)以及租赁服务(zl)等六个生产性服务行业[25]，分别考察了其与制造业协同集聚的空间效应，具体见表3。从细分行业角度来看，除金融和租赁服务以外，其他行业与制造业协同集聚对区域的创新均呈现“先抑后扬”。0-150km范围内科研服务-制造业协同集聚对邻近地区的“虹吸效果”最强，达到0.1686%，其次为租赁服务行业，为0.1329%；0-300km范围内，信息服务-制造业协同集聚的虹吸效果最强，达到0.4322%，其次为租赁服务业，为0.2557%；0-450km范围内，科研服务-制造业协同集聚的对区域创新的空间效应由负转正，即由虹吸逐步向空间溢出过渡。其中金融业-制造业协同集聚在该距离段的虹吸效果最强，达到0.2502%，其次为信息服务业；0-600km范围内交通、居民服务与制造业协同集聚对区域创新的空间效应由负逐步转为正。该距离区间信息服务-制造业协同集聚对区域创新的虹吸效果最强，达到0.2402%，其次为租赁服务业，为0.1390%，0-750km范围内，除租赁服务与金融服务外，其他行业与制造业协同集聚对区域创新均具有正向的空间溢出，其中交通服务业与制造业协同集聚的空间溢出效果最强，达到0.431%，其次为信息服务业，为0.4037%，租赁服务业与制造业协同集聚对区域创新的空间效应仍以虹吸为主。

表3 不同类型生产性服务业-制造业集聚的空间溢出效应

五、结论和建议

本文在梳理生产性服务-制造业协同集聚对区域创新的影响机制基础上，从空间维度实证检验了协同集聚对区域创新的空间溢出效应。研究发现：

1.总体上来看，生产性服务业-制造业协同集聚对区域创新有正向促进作用，且效果较为显著。其中支持性生产服务与制造业协同集聚对本地区创新的影响效果要明显强于基础性生产服务。基础性生产服务-制造业协同集聚对本地区创新的影响效果不显著。

2.纳入空间因素后，生产性服务业与制造业协同集聚对区域创新的空间作用呈现“先抑后扬”的特征，即随着空间距离的增加，影响效果逐步从“虹吸”转变为空间溢出。相反，支持性生产服务-制造业协同集聚对邻近地区创新的空间溢出效应随着距离的增加逐步递减。

3.生产性服务业-制造业协同集聚对区域创新的空间效应具有行业异质性，不同类型生产性服务业与制造业协同集聚的区域创新效果存在差异。450km距离范围内，生产性服务业细分行业与制造业协同集聚对区域创新的空间效应均以“虹吸”为主。当空间距离达到750km时，除金融和租赁行业外，其他生产性服务业细分行业与制造业协同集聚对区域创新均呈现正向空间溢出，其中交通运输服务与制造业协同集聚的效果最强，其次为信息服务业。

根据以上研究结论，提出相关建议：

首先，由于产业协同集聚对区域创新呈现行业差异，各地区产业发展应该坚持因地制宜、差别化和精细化发展的原则。东部地区应坚持以发展支持性服务为主，充分发挥其与制造业协同发展对区域创新的空间溢出效应，提高地区创新水平。中西部地区则应坚持以发展优势产业为主，加强产业间的融合程度，拓宽产业链条，优化产业结构，推动产业由低级别协同逐步向高级别协同转变，从而有效提升区域创新能力。

其次，产业协同发展需突破行政区限制，通过完善区域基础设施水平，提高区域联系程度，推动资本、人才以及技术等要素在更大的空间范围自由流动，提高协同集聚对区域创新的空间正外部性。此外，各地区需结合自身要素禀赋和比较优势，从细分行业视角，增强本地区优势生产性服务业与制造业的协同集聚程度，提高其对本地区创新的推动作用。

再次，各地区应加大科研投入力度，提高本地区人力资本存量，最大化知识和技术的空间溢出效应。与此同时，加快对地区创新的扶持力度，充分发挥创新的正外部性特征，推动区域整体发展。

注释：

① 其中基础性生产服务主要包括交通运输、仓储和邮政业，房地产业，租赁和商务服务，居民服务和其他服务业以及建筑业，其他生产性服务则被定义为支持性服务，主要包括信息传输、计算机服务和软件业、金融业以及科研、技术服务和地质勘查业。