科技创新对产业结构升级的空间外溢效应研究——基于省域空间面板模型的分析

陈 堂，陈 光

(西南交通大学 a．经济管理学院；b．公共管理与政法学院，成都 610031)

以创新驱动代替传统要素驱动优势已逐步显现，创新通过引进、消化、吸收新技术，带来产业集聚，效率提升，有利于驱动产业结构调整升级。创新为产业发展带来新动力，是产业结构优化升级的关键[1]。Schumpeter和Elliott指出创新是生产要素或条件的新组合带来的内生研发力，是经济增长的源泉[2]，创新能力影响着经济发展的速度和方向[3]，为产业结构优化提供技术支持，促进产业结构升级[4]。因此，针对科技创新对产业结构升级的空间外溢效应分析，在新时代背景条件下具有重要的理论和实践意义。

从文献分析上看，大多数学者从产业结构高级化和产业结构合理化方面分析科技创新对产业结构升级的影响。首先，科技创新对产业结构高级化的影响方面，部分学者认为科技创新促进了产业结构高级化。贾仓仓和陈绍友运用省际面板数据，采用回归分析指出，科技创新对产业结构高级化存在显著促进作用[5]。也有部分学者认为科技创新对产业结构高级化有一定的阻碍作用。季良玉指出，融资约束的存在会抑制技术创新活动，进而阻碍产业结构的优化升级[6]。其次，科技创新对产业结构合理化的影响方面，学者认为科技创新对产业结构合理化具有推动作用。Russu对罗马尼亚产业结构发展过程的分析中，指出科技创新是产业结构合理化的重要影响因素[7]。李翔等以省域经济为研究对象，分析认为科技创新对产业结构合理化促进作用非常显著[8]。

由文献分析可以看出，这些研究多以时间序列或是截面数据进行分析，少部分以省域面板数据进行分析。科技创新一方面对产业结构的优化调整具有差异性[9-10]，另一方面科技创新对不同地区产业结构升级具有显著的促进作用和空间溢出效应[8]111;[11]，而以上研究针对科技创新对产业结构升级的空间效应考虑不足。其次，这些研究大多从传统的资本和劳动力的维度论证科技创新对产业结构升级的影响，较少学者考虑科技创新和产业结构升级均在一定的客观环境条件下发展，实现绿色发展是产业结构调整与发展的重点[12]。第三，较少学者分析了城市创新投入对产业结构升级过程中的资源集聚作用，以及城市创新投入对临近地区发展的抑制作用，忽略了城市创新投入在产业结构升级空间外溢效应。第四，我国产业结构升级和科技创新在新时代背景下具有新的特征，为本文的研究提供了广阔的空间。因此，以空间计量经济学为视角，采用空间面板数据，以省域经济为研究内容，既考虑时间特征属性和个体差异，以及个体内部的动态性和个体间的空间相关性，分析我国科技创新对产业结构升级的空间外溢效应，具有较强的现实意义。创新之处在于：(1)考虑科技创新对产业结构空间外溢作用的基础上，采用空间面板数据对我国省域数据进行分析，考虑时间因素和个体特征，增加空间特征。(2)在科技创新对产业结构升级的影响因素上，在传统资本和劳动力的维度上，增加环境创新投入和城市创新投入维度。(3)同时分析科技创新对产业结构高级化和产业结构合理化的空间外溢影响。(4)研究结果较以往研究有了新的认识。首先，劳动力创新投入对于域外地区产业结构合理化的间接效应具有抑制作用。其次，环境创新投入对域内地区产业结构合理化的直接效应具有抑制作用。

一、模型与指标选取

(一)数据来源及样本说明

采用我国30个省域经济为样本来源(西藏和港澳台地区数据缺失太多，因此，未分析西藏和港澳台地区数据)，时间选取2008年至2018年，数据主要来源为《中国科技统计年鉴》《中国统计年鉴》和各地区《统计年鉴》《科技统计年鉴》《统计公报》，部分缺失数据采取均值法进行插补。各变量选择如表1所示。

表1 指标体系

产业结构升级是生产效率的提升和生产要素由效率低行业转移到高行业。从产业结构高级化和产业结构合理化两个方面进行分析[5]28;[8]107。

产业结构高级化是指生产效率的提升，反映各要素的有效利用程度。用第二、三产业产值占GDP的比重进行衡量[5]28;[13-15]。

产业结构合理化是指各生产要素在各产业间的协调程度，一般选择泰尔系数进行衡量[8]107;[16]，一般大于0小于1，值越大表明产业结构越不合理，值越小表明产业结构越合理。其公式为

(1)

其中，Theil表示产业结构合理化，Qi表示第i产业产值，Q表示该地区生产总值，Li表示该地区第i行业就业人数，L表示该地区就业总人数。

劳动力创新投入表示科技创新在人力资本投入上对产业结构升级的影响。研究与开发机构以及高新技术产业劳动力投入量是各产业创新的基础，人力资本是技术创新的关键要素，是知识消化吸收与溢出的重要载体[17-18]。选择研究与开发机构R&D人员折合全时当量、高新技术产业R&D人员折合全时当量求和表示[16]57-58;[19]。

资本创新投入是生产性创新活动的基本要素之一。用研究与开发机构R&D内部支出、高新技术产业R&D内部支出、高新技术产业投资额、技术引进费用、技术吸收费用支出、技术改造经费支出求和表示[15]30;[19]30。

环境创新投入表示为转变经济增长方式，推动产业结构升级提供的生态环境基础，用污水处理率和生活垃圾无公害处理率求和表示[12]59;[20]。

城市创新投入表示各地区城市建设能力，为产业结构升级提供空间载体。用人均城市道路面积和人均公园绿地面积求和表示[21]。各变量描述性统计如表2。

表2 变量描述性统计

(二)理论模型

创新活动和产业结构升级均为生产性活动，符合柯布—道格拉斯函数特点。因此，在柯布—道格拉斯函数基础上，建立理论模型如下

Y=f(lob，cap，evn，cit)=A×lobα×capβ×envγ×citχ

(2)

两边分别取对数，建立科技创新对产业结构高级化和产业结构合理化的空间外溢理论模型。

LN(Ais)=C1+α1LN(lob)+β1LN(cap)+γ1LN(env)+χ1LN(cit)

(3)

LN(Theil)=C2+α2LN(lob)+β2LN(cap)+γ2LN(env)+χ2LN(cit)

(4)

A为全要素生产率，C为常数项，α、β、γ、χ为未知系数。

Anselin认为，地区之间经济活动具有空间相关性[22]。空间计量模型主要有：空间自回归模型(SAR)、空间误差模型(SEM)和空间杜宾模型(SDM)。根据以上分析，空间面板模型设置如下。

SAR模型：

(5)

(6)

SEM模型：

LN(Ais)it=α1ln(lob)it+β1ln(cap)it+γ1ln(env)it+χ1ln(cit)it+μi+φit

(7)

LN(Theil)it=α2ln(lob)it+β2ln(cap)it+γ2ln(env)it+χ2ln(cit)it+μi+φit

(8)

SDM模型：

(9)

(10)

其中i为截面维度，t为时间维度，δ为空间自回归系数，μi为空间个体效应，φit为空间误差项，ε为随机误差项，λ为空间误差自相关系数，Wij为空间矩阵，η、θ、ξ、ψ表示空间回归系数。空间权重矩阵运用Rook相邻原则，采用简单二分权重矩阵。

二、实证检验与结果分析

(一)空间相关性检验

为了进一步分析科技创新对产业结构升级的空间相关性，通过全域莫兰指数进行分析，其公式如下

(11)

从表3可以表明，2008年至2018年我国产业结构高级化、产业结构合理化、劳动力创新投入、资本创新投入、环境创新投入、城市创新投入的Moran’s Ι指数值均为正值，说明产业结构高级化和产业结构合理化，以及劳动力创新投入、资本创新投入、环境创新投入、城市创新投入具有显著的空间正相关关系，省域间产业结构优化和创新要素投入具有全域空间集聚特征，为科技创新对产业结构升级的空间外溢效应研究奠定了基础。

表3 2008年至2018年我国省域Theil、Ais、Lob、Cap、Evn、Cit的Moran’s Ι指数值

注：***为1%，**为5%，*为10%显著。

(二)结果分析

运用Matlab2012b软件对不考虑空间效应的数据分析LM检验和稳健性检验，具体如表4和表5。

从表4中可以分析发现，产业结构合理化在普通混合面板、空间固定效应、时间固定效应和双项固定效应模型中，LM检验均在1%水平显著拒绝原假设，说明各变量存在空间效应。普通混合面板效应和空间固定效应中，LM稳健性检验在5%水平显著拒绝原假设，其他两种模型均在1%水平显著拒绝原假设。因此，综合考虑可以认为科技创新对产业结构合理化的空间外溢模型具有空间滞后项和自相关残差项。

表4 Theil无空间效应面板模型的LM检验和稳健性LM检验

注：括号内为t值，***为1%，**为5%，*为10%显著，下同。

从表5可以分析发现，在产业结构高级化的四种效应模型中，LM检验均在1%水平下显著拒绝原假设，说明各变量存在空间效应。四种模型的LM稳健性检验在1%水平下显著拒绝原假设。四种模型的Robust LM-error的p值均大于10%，可以发现在残差项空间效应假设检验上，四种模型均无法拒绝原假设。因此，综合考虑可以认为科技创新对产业结构高级化的空间外溢模型具有空间滞后项，不具有自相关残差项；在产业结构高级化上SAR模型更优于SEM模型。

表5(续)

由表6可以看出，科技创新对产业结构合理化空间外溢效应的四种模型中，针对SDM模型是否简化为SAR模型和SEM模型的Wald检验、LR检验和Hausman检验的P值均小于5%，表明拒绝原假设。而且有上面LM检验和稳健性LM检验，说明因变量间具有空间相关性。因此，科技创新对产业结构合理化的空间外溢效应应该选择SDM面板模型。

表6 Theil的空间面板模型的Wald检验、LR检验和Hausman检验

从表7可以看出，在科技创新对产业结构合理化影响的SDM模型中，四种效应参数估计结果显示，时间固定效应的R2为0.8913，变量Lob、Cap、Evn在1%水平下通过检测，Cit在5%水平下通过检测，而且中国土地空间广阔，地区差异较大，所选10年样本数据显示的时间周期短，国家科技政策变化不大。因此，在科技创新对产业结构合理化的空间外溢SDM模型中，综合考虑应选择时间固定效应进行讨论。

表7 Theil的SDM面板模型四种效应结果

表7(续)

从表8可以看出，在科技创新对产业结构高级化空间外溢的SAR模型中，四种效应参数估计结果显示，时间固定效R2为0.9099，最大，变量Lob、Cap、Evn、Cit在1%水平下通过检测，而且中国土地空间广阔，地区差异较大，所选10年样本数据显示的时间周期短，国家科技政策变化不大。因此，综合考虑后，在科技创新对产业结构高级化的空间外溢SAR模型中，选择时间固定效应进行讨论。

表8 Ais的SAR面板模型四种效应结果

在回归分析中，各解释变量对本地区被解释变量有直接影响外，还对临近地区被解释变量有影响。为了正确估计出科技创新对产业结构升级的影响，通过Matlab2012b软件把空间总效应分为直接效应和间接效应，对Theil的时间固定SDM面板模型和Ais的时间固定SAR模型进行计算，得出表9和表10的结果。

表9 Theil的SDM模型效应分解

表10 Ais的SAR模型效应分解

首先，科技创新对产业结构合理化的影响方面，资本创新投入影响最大，回归系数为0.9619，劳动力创新投入次之，回归系数为0.8773，城市创新投入第三，回归系数为0.2882，环境创新投入最小，回归系数为0.1797。科技创新对产业结构高级化的影响方面，资本创新投入影响最大，回归系数为0.2397，劳动力创新投入次之，回归系数为0.2072，城市创新投入第三，回归系数为0.1119，环境创新投入最小，回归系数为0.0925。

其次，劳动力创新投入对产业结构合理化的影响上，直接效应、间接效应和总效应均在1%的水平上显著，直接效应的回归系数为0.8882，间接效应的回归系数为-0.1109，总效应的回归系数为0.8773。对于产业结构高级化的影响上，直接效应、间接效应和总效应均在1%的水平上显著，直接效应的回归系数为0.1417，间接效应的回归系数为0.0655，总效应的回归系数为0.2072。表明劳动力创新平均投入1%，对产业结构合理化和产业结构高级化分别增加0.8773%和0.2072%的外溢效应，对本地产业结构合理化和高级化分别带来0.8882%和0.1417%的外溢效应，对临近省域的产业结构合理化带来0.0109%的负外溢效应，高级化带来0.0655%的外溢效应。表明科技创新投入不仅能带动省域内产业结构合理化和产业结构高级化，还对域外产业结构合理化带来负的外溢作用和产业结构高级化带来正的外溢作用。科技人才具有较强的流动性，科技人才聚居于经济发展快速和产业结构优化强的地区，人才的聚居推动了本地区产业结构的优化升级，挖走了临近地区的部分人才，产生阴影效应，阻碍了临近地区产业结构的优化升级。

第三，资本创新投入是科技创新对产业结构升级的最大影响因素，对于合理化和高级化的总效应回归系数分别为0.9619和0.2397，直接效应回归系数分别为0.7785和0.1215，间接效应回归系数分别为0.1934和0.1182，产业结构合理化的影响均在1%的水平上显著，对产业结构高级化的影响上，在5%的水平上显著。表明在科技创新平均投入1%的资本，对于产业结构合理化和产业结构高级化分别带来0.9619%和0.2397%的外溢效应。资本创新投入一方面使新技术得到引进、消化、吸收，并运用到各个产业间，使各产业效率提升，推进了省域内产业结构合理化和高级化；另一方面通过科技创新的溢出作用，对域外的地区带来了示范推动效应，促使域外地区增加资本创新投入，推动产业结构升级。

第四，环境创新投入对产业结构合理化方面的直接影响效应回归系数为-0.6071，在1%水平上显著，间接效应回归系数为0.7869，总效应回归系数为0.1797，均在5%水平上显著。在环境创新对产业结构高级化方面的直接影响效应回归系数为0.0365，在10%水平上显著，间接效应回归系数为0.0560，接受原假设，对域外地区产业结构高级化无溢出效应，总效应回归系数为0.0925，在10%水平上显著。表明本地区环境水平的提升对本地区产业结构合理化有一定的抑制作用，对域外地区有促进作用。环境创新和产业结构合理化具有双门槛效应，在科技创新水平较低时，环境规制与科技创新联合对产业结构的影响呈现出抑制作用[23]。说明我国科技创新水平提升空间较大，现阶段在产业合理化布局上，资源更多投入到第二产业和第三产业，高耗能低产出的现状还没有完全改变。

第五，城市创新投入对产业结构合理化的直接影响效应回归系数为0.2587，在1%水平上显著，间接效应回归系数为0.0295，在5%水平上显著，总效应回归系数为0.2882，在1%水平上显著。对产业结构高级化的直接影响效应回归系数为0.0437，间接效应回归系数为0.0683，均在在5%水平上显著。说明本地区城市创新投入不仅对本地区产业结构优化升级具有推动作用，而且通过城市辐射带动域外地区产业结构升级。城市是产业发展的载体，以大城市和特大城市为中心的城市圈，集聚了科研人才和技术资本，为产业结构升级提供了动力。功能完善和便捷化的大城市圈，一方面促进了本地区的产业结构升级，另一方面增强了区域间的要素流动，带动域间经济合作，推动域外产业结构升级。

三、结论和措施

以省域经济为研究对象，从产业结构高级化和产业结构合理化的角度，分析了科技创新对产业结构升级的空间外溢效应。从以上分析可以得出：第一，劳动力创新投入、资本创新投入、环境创新投入和城市创新投入，不仅能够促进本地区产业结构升级，而且对域外地区具有空间外溢效应。对产业结构升级影响上，资本创新投入影响最大，劳动力创新投入次之，城市创新投入第三，环境创新投入第四。第二，各省域产业结构之间存在显著的空间依赖，域间产业互动明显。第三，劳动力创新投入能够促进本地区人才集聚，推动产业结构升级的同时，对域外地区产业结构合理化具有阴影效应，抢走人才，阻碍域外地区产业结构升级。第四，资本创新投入能够促进本地区产业结构升级的同时，对临近地区起到示范作用，促使其增加创新资本投入，推动产业结构升级。第五，环境创新投入能够促进本地区产业结构升级，对临近地区产业结构升级具有外溢作用，但对本地区产业结构合理化有抑制作用，对临近地区产业结构高级化无溢出效应。第六，本地区城市创新投入不仅对本地区产业结构优化升级具有推动作用，而且通过城市辐射带动域外地区产业结构升级。

通过以上分析，为了充分发挥科技创新对产业结构的空间外溢作用，提出以下建议：第一，充分利用科技创新和产业结构升级的空间外溢效应，建立域间协同合作机制。首先，国家宏观层面，以要素域间合作构建价值链分工，推动产业从价值链低端向高端延伸。其次，取消社保异地转换程序，形成域间统一的福利政策，尤其是域间社保、医保实现通用。促进劳动力、资本等要素的域间流动，引导域间要素合理配置，提高各产业生产效率和各要素在产业间的合理布局，形成域内和域间产业结构优化的良性互动。第二，加强政府引导作用，充分发挥创新劳动力和创新资本投入在产业结构升级中的示范作用。首先，政府通过资金投入、环境营造、基建设施、制度构建等对产业进行合理布局，引导社会资本和劳动力转向高新技术产业和绿色能源，促进产业结构升级。其次，实施开展职务科技成果混合所有制改革，开放合作战略，达到人才流通、产权合作，金融支持，着力打通“政产学研用”协同创新的通道。再次，各地区每年制定“劳动力引进、培训计划”，消除阻碍优秀人才落户的政策，促进优秀人才引进的政策的实施。加大科技人才的培养，提升劳动力的人力资本，为产业结构升级奠定基础。第三，完善环境制度标准，以环境规制迫使落后产能退出，使各要素从效益不佳的企业转向绿能高效产业。推进治污成本对产业技术进步的逼迫作用，由“末端治理”转变为“源头治理”，促进资源型行业与现代绿能产业深度融合。第四，优化城市环境，加快快速便捷的交通网络建设，推动城市圈发展，促进产业结构优化升级。一方面，营造良好的城市环境，为人才集聚、资本集聚、先进技术集聚提供良好的创新发展环境，为产业结构优化升级构建城市吸引力。另一方面，加快城市间交通网络建设，推进城市间的协同发展，发挥大中城市的辐射影响作用。