基于PVAR模型三峡库区基础设施与经济增长的互动效应*

丁黄艳， 黄 了

(重庆工商大学 数学与统计学院，重庆 400067)

0 引 言

循环累积效应理论揭示：基础设施与经济增长之间存在互动效应关系，基础设施提高了经济活动主体的生产效率，经济增长为基础设施改善提供了物质来源[1]。发展经济学家普遍认为，基础设施是贫困地区经济增长的先决条件，正如20世纪90年代形成的《华盛顿共识》和本世纪初达成的《圣地亚哥共识》中，均把基础设施建设列为拉美发展中国家的施政重点。我国始终把基础设施建设作为驱动经济增长的主要手段之一，一方面我国基础设施整体发展水平有待进一步提高，特别是在广大的西部地区，基础设施还较为薄弱，经济增长潜力较大；另一方面，基础设施投资能够形成资本和劳动力集聚，为欠发达地区提供经济起步的必要条件。因此，在西向陆海新通道、乡村振兴、精准扶贫、新时代推进西部大开发形成新格局等一系列顶层战略设计中，均把基础设施建设列为推动经济增长的实然之举。

三峡库区是为配合三峡工程建设而形成的具有独特经济发展路径的地理单元，近年来在全面建成小康社会和促进区域协调发展的统筹规划下，中央和省级层面为三峡库区研究制定《三峡库区后续扶持规划》和《全国对口支援三峡库区合作规划(2014—2020)》，持续为三峡库区基础设施建设和经济增长注入强心针。根据三峡库区年报数据显示，2000—2018年库区经济增长环比速度达到15.7%，货运量、邮电业务总量、能源消费量等指标年均增速分别为12.0%、12.8%和8.6%。央地两级积极推进兰渝高铁、沿江高速、长江黄金水道沿线港口、万州、巫山机场等一批基础设施项目在库区落地，有效弥补了三峡库区基础设施发展短板，对库区经济增长和民生改善起到重要支撑作用。

但也应关注到，目前对三峡库区帮扶力度较大的“后扶规划”和“对口支援”政策在2020年迎来收官阶段，在政策红利到期后，依靠外来资金投入和行政性对口支援的“输血式”发展模式将转换到依靠市场竞争来获得内生增长动力。因此，在三峡库区帮扶政策收官阶段，评估库区基础设施发展和经济增长的协同互动效应，这事关库区能否稳健过渡到可持续发展阶段。基于此，通过构建基础设施与经济增长的指标体系，运用面板向量自回归模型对三峡库区重庆段15个区县2000—2018年基础设施与经济增长的互动效应进行定量测度和分析，考察基础设施与经济增长的发展路径和协同程度，以期为三峡库区增强内生增长动力提供实践参考。

1 文献综述

已有文献从不同的理论视角研究了基础设施与经济增长的互动关联。从经济增长促进基础设施发展的视角上，由于基础设施建设具有投资周期长、规模大的特点，在无外部资金投入情况下，需要依赖经济增长成果来提供必要的物质条件[2-3]；随着经济增长水平的不断提高，已有基础设施的功能需要进一步提质，以求适应经济增长的需要，在均衡增长路径上，经济增长与基础设施之间呈现出动态有效匹配关系[4-6]。从基础设施促进经济增长的视角上，基础设施建设能够引致私人投资扩张，形成资本和劳动力的集聚效应，有效刺激经济增长[7-8]；在基础设施投入运行和功能不断完善过程中，有效降低了经济主体的社会分摊成本，提高了生产效率，促进了经济增长[9]；此外，基础设施具有有限非排他性的公共品属性，使得经济活动主体可以通过“搭便车”行为获得基础设施的溢出红利，体现出基础设施对经济增长的正外部性特征[10-11]。基础设施与经济增长的互动关联如图1所示。

图1 基础设施与经济增长的互动关联Fig. 1 The interaction between infrastructure and economic growth

虽然理论研究构建了基础设施与经济增长的互动逻辑，但由于区域发展的特殊性，相关实证成果既有支持的一面，又存在不支持的例证。Ahlfeldt等[12]运用面板向量自回归模型实证分析德国城市公路密度和经济增长的互动效应，结果显示基础设施发展对经济增长的短期促进作用为2%，长期促进作用为8.5%。Shiu[13]和汪晓文等[14]运用动态面板数据模型对我国西部地区经济增长和基础设施发展进行因果关系检验，研究证明了基础设施与经济增长互为格兰杰原因；廖凯诚[15]和李慧玲等[16]均运用面板向量自回归模型分析了我国城市和农村地区基础设施对生产效率和农民增收的动态影响，结果发现基础设施对生产效率和农民收入具有正向脉冲响应，反之，实证结果不显著；与此同理，Srithongrung[17]运用面板向量自回归模型对美国高速公路与经济增长的长期关系进了实证分析，结果显示基础设施建设对经济增长具有长期促进作用，但经济增长对基础设施建设的长期作用不显著。孙早[7]和李强等[18]讨论了基础设施投资强度与我国经济增长的相关关系，结论显示高强度基础设施投资甚至会抑制经济增长，侧面证明了基础设施与经济增长之间存在最优匹配度。

综观上述研究，可以发现理论上存在的基础设施与经济增长互动关系，在实践中并没有得到充分验证。执果索因，既存在基础设施初始水平与经济增长不匹配，导致二者互动效应较低，又因为基础设施投资来源渠道多元化的影响，特别是以外部援建方式而形成的基础设施发展模式，导致当地经济增长成果对基础设施发展的支撑力度较小。三峡库区既是我国少有的集中连片贫困地区之一，又是我国对口帮扶的目标地区之一，在此背景下，三峡库区基础设施和经济增长是否依然具有长期互动效应，对于政策支持下的西部省市和贫困地区实现内生发展具有一定的启发意义。

2 模型、指标与数据说明

2.1 PVAR模型基本原理

相较于传统面板数据模型，面板向量自回归模型(Panel Vector Auto-Regression， PVAR)充分考虑了实证分析中的内生性、异质性和动态性问题，能够测度现象间的整体协调性，因而被广泛应用于变量间互动关系研究上[19]。

(1)

则式(1)可简化为

yi，t=η⊗xi，t+μi+εi，t

运用一阶差分法，固定个体效应，可得：

Δyi，t=η⊗Δxi，t+Δεi，t

其中：

Δyi，t=yi，t-yi，t-1

Δxi，t=xi，t-xi，t-1，Δεi，t=εi，t-εi，t-1

由于E(yi，tεi，t)≠0，故E(Δxi，tΔεi，t)=E[(yi，t-1-yi，t-1)(εi，t-εi，t-1)]≠0，表明模型存在内生性，运用OLS法所得的参数估计结果非一致。根据Pesaran和Smith[20]的处理方法，引入自变量滞后期作为工具变量，如下所示：

Δzi，t=(Δxi，t-1，Δxi，t-m，，…，Δxi，t-m)

m表示工具变量最优滞后期。

由于工具变量与误差项正交，那么根据总体距条件，可得：

E(Δzi，tΔεi，t)=E[Δzi，t(Δyi，t-η⊗Δxi，t)]=0

因此，运用广义矩估计法(GMM)的参数估计结果为

2.2 指标体系与数据说明

针对三峡库区基础设施发展与经济增长互动效应分析的相关指标，构造基础设施综合指数(Infrastructure)来表示基础设施发展水平，运用地区生产总值(GDP)来衡量经济增长水平。在基础设施综合指数计算上，参考张光南等[21]的研究成果，选择货运量(万t)表示交通基础设施发展水平，能源消费总量(万t)表示能源基础设施发展水平，邮电业务总量(亿元)表示信息基础设施发展水平。由于基础设施综合指标包含3类基础设施类型，在合并过程中，分别构建15个区县关于交通、能源、信息基础设施的判断矩阵，采用层次分析法(AHP)进行赋权。交通、能源、信息基础设施的赋权结果为w=(0.52，0.17，0.31)，且通过一致性检验。

在数据处理上，对货运量(万t)、能源消费总量(万t)、邮电业务总量(亿元)进行0-1标准化处理，以消除量纲。然后采用层次分析法分别计算2000—2018年份各区县的基础设施综合指数。对于GDP，先采用重庆市地区生产总值平减指数消除价格变动影响，然后对GDP数据进行对数化处理。所有数据来源于《重庆统计年鉴》、重庆市各区县统计年鉴以及重庆市统计局官方网站(http：//tjj.cq.gov.cn/)。

3 实证分析

3.1 现状概括

运用层次分析法计算得出2000—2018年三峡库区15个区县基础设施综合指数，提取2000年，2010年和2018年15个区县的基础设施综合指数和GDP，如表1所示。

表1 2000，2010，2018年三峡库区基础设施与GDP水平Table 1 The level of infrastructure and GDP of the Three Gorges Reservoir Area in 2000， 2010 and 2018

三峡库区基础设施和经济增长水平持续提升。从表1可知：三峡库区各区县的基础设施综合指数和GDP在2000年、2010年和2018年均呈现快速增长，其中万州、涪陵、长寿等区县基础设施指数从0.025，0.106，0.168增长至0.790，0.775，0.740；渝北、涪陵、万州等区县的GDP从61.141亿元、78.607亿元、72.304亿元增长至1 543.095亿元、1 076.128亿元、982.575亿元，处在库区基础设施和经济增长水平的前列；巫溪、巫山、石柱、武隆等库腹地区，基础设施和经济增长水平较低，具有历史贫困路径依赖特征，属于秦巴山区和武陵山区集中连片贫困区的一部分。

三峡库区各区县基础设施发展水平差距在不断缩小，经济增长规模差距在不断扩大。从表1中变异系数可以看出:2000年、2010年、2018年三峡库区基础设施综合指数的变异系数分别为90.28%，72.10%，66.87%，呈现向下发展趋势，表明库区各区县的基础设施发展水平差距在不断缩小。与此同时，三峡库区GDP变异系数分别为66.23%，79.56%，85.73%，经济增长规模差距在持续扩大，区域发展不平衡问题较为严峻。2000年以来，三峡库区处于经济社会的恢复发展期，在财政资金支持下，三峡库区基础设施进入全面大推进阶段。既抓重点城镇基础设施建设，又补齐贫困区县基础设施短板，三峡库区基础设施发展水平呈现空间收敛趋势。与之相反的是库区各区县的经济增长规模差距在不断扩大，库腹中心城镇和库尾主城都市圈城镇具有明显的区位优势和增长动力，在经济快速增长阶段里，对周边地区产生虹吸效应，导致三峡库区经济增长空间差距呈扩大的趋势。

3.2 回归分析

运用面板向量自回归模型考察三峡库区基础设施发展与经济增长的互动效应，为检验变量是否满足同阶单整，对基础设施综合指数和对数化GDP进行面板单位根和面板协整检验，检验结果如表2，表3所示。

表2 面板单位根检验结果Table 2 The results of panel unit root test

表3 面板协整检验结果Table 3 The results of panel cointegration test

表2检验结果显示：在5种面板单位根统计量的联合检验下，GDP与Infrastructure均表现出显著的零阶单整过程，为平稳序列，表明经济增长与基础设施发展的面板向量自回归分析不存在伪回归情况。在Pedroni异质性面板数据协整检验方法下，通过添加截距项和趋势项，进行组内和组间协整检验。表3检验结果显示：GDP 和Infrastructure之间存在显著协整关系。

构建面板向量自回归模型时，需要确定被解释变量与解释变量的最优滞后阶数。因此，分别模拟被解释变量与解释变量滞后1～4期时的AIC，BIC，QIC水平，模拟结果如表4所示。根据最小信息损失准则，可以判断滞后一期面板向量自回归模型的3类信息准则值最小，确定GDP 与Infrastructure的面板向量自回归最优滞后期为1期。

表4 AIC/BIC/QIC准则下最优滞后期确定Table 4 The determination of optimal lag period under AIC/BIC/QIC criterion

运用广义矩估计法(GMM)对面板向量自回归模型进行参数估计，在此基础上对基础设施发展水平和经济增长相关关系进行面板格兰杰因果检验，相关结果如表5所示。

表5 GMM参数估计与面板格兰杰因果检验结果Table 5 The results of GMM parameter estimation and panel Granger causality test

三峡库区基础设施发展对经济增长的动态促进作用显著，经济增长对基础设施发展的动态促进作用不显著，基础设施发展与经济增长呈现单向互动关系。表5中GMM参数估计结果显示：L.Infrastructure对GDP的参数估计为0.068，显著为正；L.GDP对Infrastructure的参数估计为0.021，T检验结果不显著。GDP和Infrastructure的时滞效应参数估计分别为0.404和0.322，显著为正。进一步地，面板格兰杰因果检验结果显示：原假设“经济增长不是基础设施发展的格兰杰原因”的卡方值为2.608，统计意义上不拒接原假设；原假设“基础设施发展不是经济增长的格兰杰原因”的卡方值为5.309，统计意义上拒接原假设。参数检验和因果关系检验均表明：三峡库区基础设施发展与经济增长只存在单向互动效应，即基础设施发展是经济增长的动力源泉，但经济增长并非是现阶段三峡库区基础设施发展的原因。

历史贫困和淹没重建导致三峡库区经济增长规模无法支撑基础设施投资，帮扶援助政策为基础设施发展注入动力。三峡库区腹心地带属于历史集中连片贫困区，又由于三峡工程建设导致15个区县淹没重建，使得基础设施资本累积不足，并且有发展断裂的情况发生。加大基础设施投资是促进库区重建恢复和经济增长的重要政策举措，据《重庆统计年鉴2016》数据显示，三峡库区后扶资金中63.08%用于库区经济社会发展方面，而在库区固定资产投资项目中，基础设施投资比例高达 31.40%。在帮扶政策惠及下，三峡库区基础设施取得明显改善，例如沪渝高速、银百高速分别打通库区东-西向和南-北向的公路通道，渝利高铁、渝万高铁、渝怀铁路、达万铁路等建成通车加深了库腹与外界的经济联系，万州、巫山机场进一步拓宽库区外向辐射范围，万州港、涪陵港等成为长江黄金水道上的重要物资集散地，凡此种种，不一而足。

三峡库区基础设施发挥出对经济增长的先导作用，具体表现在投资拉动和成本降低上。在投资拉动方面，随着三峡库区基础设施投资力度的加大，刺激了有效需求扩张，提高了经济活动效率，不仅有效遏止了库区产业空心化趋势，还引导一批材料工业、能源工业、装备制造业、商贸流通业等在库区安稳落地并逐步壮大，从而拉动经济增长。在成本降低方面，随着三峡库区基础设施互联互通水平的提高，有效降低了企业生产要素和产品的流通成本和信息搜寻成本，特别是库区优质的农产品、生态资源、旅游资源得以开发和利用，建立起一批农产品加工基地、旅游名胜地和现代康养基地，改善了产业结构，提高了经济发展质量。

为直观了解三峡库区基础设施发展与经济增长互动效应，运用正交脉冲响应函数，分别给予GDP和Infrastructure一个标准差的正向冲击，通过500次Monte Carlo模拟，得到脉冲响应路径图，其中横轴表示变量响应时期，纵轴表示变量响应幅度，如图2所示。

(a) GDP对GDP的脉冲响应

(b) GDP对infrastructure的脉冲响应

(c) infrastructure对GDP的脉冲响应

(b) infrastructure对infrastructure的脉冲响应

为了准确考察不同时期三峡库区基础设施发展与经济增长的时滞效应和互动效应，运用预测误差方差分解法测算脉冲变量对响应变量的预测均方误差贡献比例。模拟结果显示：脉冲变量对响应变量的预测均方误差贡献率到20期时逼近稳定状态，因此，提取第5，10，15，20期的结果进行分析，如表6所示。可以看出：第20期在脉冲变量GDP，Infrastructure冲击下，对响应变量GDP的预测均方误差贡献率分别为84.2%，15.8%；同理，第20期在脉冲变量GDP，Infrastructure冲击下，对响应变量Infrastructure的预测均方误差贡献率分别16.3%，83.7%。从贡献率大小上可以判断，三峡库区基础设施发展与经济增长的效益大部分被自身吸收，从而表现出时滞效应大于互动效应的特征。

表6 预测均方误差贡献率Table 6 The contribution rate of prediction mean square error

4 结论与启示

帮扶政策实施阶段，基础设施发展与经济增长的互动关系具有现实特殊性。运用面板向量自回归模型，对2000—2018年三峡库区基础设施发展和经济增长的互动效应进行实证分析，主要结论和启示如下：

第一，三峡库区基础设施发展水平和经济增长持续提升，地区间基础设施差距在不断缩小，经济增长规模差距在不断扩大。在表1的现状分析中，可以看到：三峡库区各区县基础设施综合指数和GDP快速提升，表明三峡库区交通、能源和信息等基础设施改善效果明显，经济社会发展阶段从恢复期转入到大推进期，经济增长规模和发展质量不断攀升。在三峡库区大推进期，基础设施发展的地区差距得到有效弥合，为库区互联互通水平提升夯实基础。同时，由于区位禀赋不同，经济增长规模的空间差距进一步拉大，具有比较优势的区县对周边地区产生虹吸效应。

第二，三峡库区基础设施发展对经济增长的动态促进作用显著，经济增长对基础设施发展的动态促进作用不显著，基础设施发展与经济增长呈现单向互动关系。表5的互动效应和因果关系实证结果显示，L.Infrastructure对GDP的参数估计结果显著,为0.068，而L.GDP对Infrastructure的参数估计结果不显著，面板格兰杰因果检验拒绝“基础设施发展不是经济增长的格兰杰原因”，而不拒绝“经济增长不是基础设施发展的格兰杰原因”。从三峡库区经济社会发展的现实情况来看，三峡库区全库区19个区县有11个曾是国家级扶贫工作重点县，加之水淹区恢复重建和124万移民安置，所以，以三峡库区自身经济实力，难以补齐基础设施短板。对此情形，一系列帮扶政策的制定和实施为三峡库区基础设施发展提供了资金支持，取得了明显成效。基础设施投资有效遏止库区产业空心化趋势，材料工业、能源工业、商贸物流业、旅游康养行业等蓬勃发展，优化了库区产业结构，提高了经济发展质量。

第三，三峡库区基础设施发展与经济增长的时滞效应呈现“反J型”响应路径，互动效应呈现“倒U型”响应路径，时滞效应大于互动效应。从图1脉冲响应路径走势上看，在脉冲变量Infrastructure冲击下，对响应变量Infrastructure的影响逐步减小，表现为“反J型”曲线，对响应变量GDP的影响先增大后减小，表现为“倒U型”曲线；响应变量GDP同理亦然。从表6预测均方误差贡献率上看，第20期三峡库区基础设施发展和经济增长的时滞效应贡献率分别为83.7%和84.2%，互动效应贡献率分别为16.3%和15.8%，时滞效应大于互动效应。可以看出：当前三峡库区基础设施发展与经济增长的提升模式以短期激励为主，中长期的互动效应偏弱。随着帮扶政策步步收紧，如何避免三峡库区基础设施发展和经济增长出现断崖式下跌，决策部门应当未雨绸缪。

2020年是三峡库区帮扶政策的收官之年，也是全面建成小康社会目标的实现之年。增强三峡库区基础设施发展和经济增长的互动效应，可从两方面做好准备工作：一是帮扶政策要分类分阶段有序退出。在收官之年，除了不新增帮扶政策外，已有各类帮扶政策不能一断了之，否则必然增加经济下行压力，可以建立分类分阶段退出的时间表和力度表，给库区决策部门留下回旋空间。二是以区县为主体共建三峡库区基础设施发展基金，协调各区县在基础设施发展上的利益诉求，集中有限资源在关键性基础设施上重点突破，最大限度发挥基础设施的经济效益。