高铁开通对长江经济带城市绿色发展的影响研究

摘 要： 基于长江经济带城市2003—2019年的面板数据，运用双重差分模型和空间杜宾模型考察高铁开通对城市绿色发展的影响及其作用机制。研究结果表明，高铁开通对长江经济带城市绿色发展水平有显著的促进作用。机制分析表明，高铁开通可通过代效应、结构优化效应和绿色创新效应对城市绿色发展提升产生积极影响。异质性分析表明，高铁开通对于绿色发展的促进作用在上游城市更大。高铁开通对不同圈层内城市GTFP的促进效应呈“倒U”型变化趋势，且在距离省会城市80～180 km处达到最大。此外，高铁开通对地区绿色发展水平存在显著的负向空间溢出效应。本文结论对如何通过交通基础设施升级带动城市绿色发展具有重要的启示意义。

关键词： 高铁开通；绿色发展；长江经济带；多时点双重差分法

中图分类号： F 532. 8

文献标志码： A

收稿日期：2024-04-10

作者简介：袁星钰（1998—），女，浙江台州人，硕士研究生，研究方向：区域经济、交通运输经济。

文章编号：1005-9679（2024）05-0044-07 ·绿色低碳·

Research on The Impact of High Speed Rail on The GreenDevelopment of Cities in The Yangtze River Economic Belt

YUAN Xingyu HU An

（School of Economics， Zhejiang University of Technology， Hangzhou 310023，China）

Abstract： Based on the panel data of cities in the Yangtze River Economic Belt from 2003 to 2019， the difference-in-difference model and the spatial Durbin model were used to investigate the impact and mechanism of high-speed rail opening on urban green development. The results show that the opening of high-speed rail has a significant effect on the green development level of cities in the Yangtze River Economic Belt. Mechanism analysis shows that the opening of high-speed rail can have a positive impact on the improvement of urban green development through generation effect， structural optimization effect and green innovation effect. Heterogeneity analysis shows that the opening of high-speed rail has a greater role in promoting green development in upstream cities. The promotion effect of high-speed rail opening on GTFP in different circles showed an “inverted U” shaped trend， and reached the maximum at 80～180km away from the provincial capital. In addition， the opening of high-speed rail has a significant negative spatial spillover effect on the level of regional green development. The conclusions of this paper have important implications for how to promote urban green development through transportation infrastructure upgrading.

Key words： opening of high-speed rail; green development; yangtze river economic belt; multi-time point differential method

0 引言

自党的十八大以来，中国经济发展进入了高质量发展阶段，正面临着如何在经济增长与环境保护之间找到平衡点的挑战。为了解决这一难题，绿色发展已成为国家和各级政府的重要经济规划目标，并被视为实现经济高质量发展的必要条件。在推动绿色发展的过程中，交通基础设施的升级，特别是高铁网络的扩展，发挥了至关重要的作用［1］。高铁不仅提高了区域间的互联互通，促进了经济的快速发展，还因其高效和低碳的特性，成为推动绿色发展的重要力量。作为我国重要的经济枢纽与国家重点发展战略，习近平总书记在江苏省南京市主持召开全面推动长江经济带发展座谈会时再次强调，要谱写生态优先、绿色发展的新篇章，使长江经济带成为我国生态优先绿色发展的主战场。基于上述背景，本文针对高铁开通能否对长江经济带城市绿色发展产生正向影响进行研究，其间的因果关系、作用路径等问题在后文展开研究。

绿色发展是一种思量资源和环境因素的平衡发展模式。测度城市绿色发展水平的方法，一是构建评价指标体系评估绿色发展的程度［2］。二是从效率测度角度出发，提出绿色全要素生产率［4］、绿色发展效率［5］等概念。学者们通常使用Tobit模型进行回归分析，以评估不同影响因素对城市绿色发展的效果［6］。现有研究已证实城市绿色发展与经济发展、产业结构、产业集聚、技术创新、外商投资、财政支出以及环境规制等因素高度相关［7］，并肯定了创新型城市、宽带中国等试点政策的绿色发展效应［8，9］，但是针对高铁开通这一因素研究其对城市绿色发展的影响并识别其作用机制的研究尚未充分展开。当前关于高铁对绿色发展影响的研究，大多单一关注其关于排放与污染这类环境效应［10］，且尚未形成统一意见。并且对效率提升效应这方面研究较少，仅有少数学者认为高速铁路建设对绿色全要素生产率和绿色经济效率提高有着显著提升作用［11，12］，其中针对长江经济带的研究更是少见。

综上所述，本文的边际贡献体现在以下方面：一是研究长江经济带各城市，提升绿色发展描述精度，为高铁与绿色发展提供深入分析，弥补现有研究不足，推动长江经济带绿色发展研究。二是考察高铁开通对绿色发展的推动作用，统筹经济和环境效应，用绿色发展指标研究高铁开通的影响机制，探究高铁开通对绿色发展的异质性效果。三是运用空间计量模型，深入探究高铁开通的空间溢出效应。

1  理论分析与研究假说

1.1 替代效应

高铁替代效应通过优化运输能耗和结构以及改善交通问题，对经济环境产生积极影响。首先，高铁高效低污染，优化了城市交通结构，提升了客运能力，减轻了客货运输竞争压力，促进了顺畅运输。其次，其电动化工程减少了石油需求和污染排放，保护了环境。此外，高铁还减少了公路交通客运需求，改善了生态环境［13］，缓解了交通拥堵［14］，提高了车辆行驶速度和能源利用效率，促进了节能减排。因此，高铁替代效应对经济环境有积极影响，并提升绿色发展水平。

1.2 结构优化效应

首先，高铁的高容量、高速度和高准点率改善了城市通达性，促进了服务业和旅游业发展［15］，在日本新干线案例得到验证［16］，高铁运营提升了服务业水平，扩大了服务业比重，减少了第二产业比重，实现了经济“去污染化”，助力绿色转型［17］。其次，高铁在沿线城市产生服务业集聚效应，推动服务业发展，减少工业污染物排放，实现产业结构高级化和绿色化，提升绿色发展水平。高铁还促进了新兴技术产业和高端服务业发展，推动城市产业向高附加值和清洁生产方向转型，为绿色转型奠定基础。最后，高铁开通提升了城市化水平，促使工业企业向郊区迁移，推动环保型产业在市区汇聚，改善了城市产业结构，从传统工业转向更环保和高端产业，支持城市绿色发展。

1.3 绿色创新效应

首先，高铁开通促进了绿色知识与技术的传播。高铁缩减时空距离，促进绿色创新和技术扩散［18］，提高企业间信息共享和合作，推动绿色工艺创新［19］，减少能源消耗和环境污染。在环境规制加强的情况下，企业生产成本和城市环境污染风险均降低［20］。其次，高铁促进了绿色技术和环境权益市场的交易。高铁运营简化了面对面洽谈，推动交易顺利进行，促进绿色技术推广和流通，帮助企业治理末端污染，减轻城市生态压力。最后，高铁的“时空压缩”和“边界突破”效应改善了技术传输，减少信息损失，引入节能技术，提高能源效率，降低环境污染。高铁网络为技术传输提供高效通道，推动经济绿色创新和发展。

综上， 本文提出以下研究假说：

假说1：高铁开通有助于促进城市绿色发展水平的提升。

假说2：高铁建设通过替代效应、结构优化效应和绿色创新效应促进城市绿色发展水平的提升。

2  模型设计与变量选择

2.1 模型设定

本文建立的双重差分模型具体如下：

GTFPit=α+βHSRit-1+φControlit-1+μt+γi+εit（1）

式中，i和t分别表示城市和年份，GTFPit表示城市绿色发展水平。HSRit-1为高铁开通的虚拟变量，考虑到高铁连通的影响在时间上存在滞后性，模型中的解释变量均滞后一期，这也有助于减轻反向因果问题对识别造成的干扰。Controlit-1表示一系列控制变量。μt为年份固定效应，γi为城市固定效应，εit为随机误差项。如果高铁开通能有效提升绿色发展水平，β应该显著为正。

2.2 变量设定与数据说明

被解释变量。参考前人的研究，本文基于非期望产出超效率SBM模型，借助绿色生产率增长指数（GML）测算了城市绿色全要素生产率（GTFP）并将其作为绿色发展水平的代理变量分析一定区域内的绿色发展情况。资本投入借鉴张军等［21］做法，使用永续盘存法计算，以2006年为基期，根据各城市固定资产投资价格指数进行平减，设定资本存量折旧率为10.96%计算资本存量。劳动力投入使用各城市年末就业人数，资源损耗使用折算标准煤后的能源消费总量。选取各地区实际GDP作为期望产出变量，以2006年为基期。非期望产出采用“三废”，即工业废水排放量、工业二氧化硫排放量与工业烟（粉）尘排放量进行衡量。

解释变量。本文核心解释变量为表征“高铁开通”的虚拟变量。如果在第t年开通运营了高铁，那么在第t年及其以后的年份就取值为1，之前的年份均取值为0。为减轻估计偏差，将上半年开通高铁（6月30日之前）定义为当年开通，下半年开通定义为下一年开通。

控制变量。本文在现有文献的基础上控制了一系列可能影响城市绿色发展水平的因素： 经济发展水平（ECO）采用人均GDP表征，以2006年为基期进行平减；政府干预程度（GOVR）采用各城市当年年末财政支出总额/GDP，并以2006年为基期进行折算；城市规模（CS）采用城市期末从业人数；人力资本（HUM）采用普通本专科及以上人口数占常住人口比重；人口密度（PD）采用各城市行政区域内每单位面积的人口数；技术发展水平（TEC）采用政府科学事业支出占财政总支出的比重；环境规制水平（ENVIR）采用工业固定废弃物综合利用率；对外开放水平（OPEN）采用各城市当年实际利用的外商直接投资额/GDP。为控制异方差带来的影响，以上所有指标均取对数并滞后一期引入模型。

本文选取的数据是2006－2019年中国长江经济带地级市的面板数据。其中高铁开通数据来源于中国铁路总公司网站、12306网站等，其余数据来源于历年《中国城市统计年鉴》《中国能源统计年鉴》《中国环境统计年鉴》及各省（自治区、直辖市）的统计年鉴和年度公报。实证研究中剔除了缺失统计资料的部分地级市样本，并对少量缺失的数据采用线性插值法逐一补齐。各变量的描述性统计情况如表1所示。

3 实证分析

3.1 基准回归分析

表2报告了高铁开通与城市GTFP之间关系的基准检验结果，模型（1）回归结果中的解释变量仅包括核心解释变量，模型（2）-（5）增加控制变量后进行回归，且逐步加入时间和个体固定效应。可以看出，相比于未开通高铁的城市，开通高铁的城市GTFP平均提高了1.58%，并且估计系数至少通过了5%的显著性检验，这意味着城市开通高铁后，其绿色发展水平相对样本均值提高2.36%，高铁开通可以有效促进城市绿色发展，验证并补充了假说1。此外，就控制变量而言，系数未发生明显的变化，这说明模型设定较为合理。

3.2 平行趋势检验

双重差分法的关键假设是平行趋势假设。本文通过在式（1）里加入一系列表征城市高铁开通年份的时间虚拟变量及其与高铁开通虚拟变量HSR的交叉项，然后检验交叉项的系数来实现，结果如图1所示，处理组和控制组这两组样本城市在高铁开通前的绿色发展水平发展趋势保持一致，结果通过了平行趋势检验。

3.3 内生性和稳健性检验

3.3.1 内生性检验

本文借鉴参考Baum-Snow et al. ［22］的思路，将历史铁路线路作为评估高速铁路等交通基础设施效应时的工具变量减少内生性问题，具体选择各城市在1931年是否有铁路通达作为工具变量。鉴于铁路通达状态并不随时间变动，这里将其与并将其与年份虚拟变量相乘，以构建HSR的工具变量，采用2SLS对模型进行估计。表3列（1）的结果表明1931铁路通达与HSR高度相关，且通过不可识别检验和弱工具变量检验。表3列2回归结果，说明即使在采用工具变量缓解内生性问题后本文的基准结论仍然成立。

3.3.2 稳健性检验

为保证主要回归结果的稳健性，本文采用了以下三种方法实行稳健性检验：

第一，双重差分倾向得分匹配（PSM-DID）。表4列（1）结论与基准估计结果基本一致。此外，本文借鉴 Hainmueller等已有研究方法［23］，使用熵平衡配比法重新进行配比检验。结果为表4列（2），前文结论仍然成立，具有稳健性。第二，被解释变量重新进行测算。本文采用混合距离EBM模型对城市GTFP进行重新测算，表4列（3）结论与基准估计结果基本一致。第三，安慰剂检验。本文将高铁开通的时间分别提前4、5和6年，构建伪虚拟变量重新回归。表4的第（4）-（6）列显示伪虚拟变量系数均不显著，证实了稳健性。

4 进一步分析

4.1 机制检验

本文根据前文理论分析的三部分进行机制检验，具体模型构建如下：

Mit=α+βHSRit-1+φControlit-1+μt+γi+εit（2）

其中，M表示高铁开通影响地区绿色发展水平的机制变量，分别表示公路客运量（RP）、公路货运量（RF）、产业结构高级化（AIS）以及绿色创新能力（GI），其余变量设定与式（1）中变量保持一致。

表5中列（1）的结果表明，HSR对RP的影响系数为负，但并不显著。列（2）结果显示，HSR对RF的影响系数显著为负，说明高铁开通明显降低公路货运量，对公路货运交通有替代效应。

本文借鉴袁航和朱承亮［24］的思路测算各地区产业结构高级化水平（AIS1），设定如下：

AISit=∑3n=1 yi， n， t×n， n=1，2，3（3）

式（3）中， yi， n， t表示地区第n产业在t时期占地区生产总值的比重。表5的列（3）可以看出，高铁开通显著提升了地级市的产业结构高级化水平。

本文使用地级市每万人绿色发明专利申请数、每万人绿色实用新型专利申请数和每万人绿色专利申请数作为衡量地区绿色创新能力GIi（i=1，2，3）的替代变量。表5列4-6的回归结果表明，高铁开通对绿色技术创新的影响显著为正，说明高铁开通能够帮助城市的绿色创新能力提升。通过以上模型，验证了理论假说2。上述机制检验不仅为本文核心问题提供了有力的内在逻辑支撑，还进一步丰富了相关证据，增强了研究的可靠性和说服力。

4.2 异质性分析

4.2.1 区域异质性

本研究将长江经济带划分为上、中、下游三个区域，并进行相应的分样本回归分析。表6展示的结果显示，高铁对上游地区的GTFP具有显著的推动作用，对中游和下游地区的绿色发展同样有推动作用，但这种影响并不显著。相较于未开通高铁的城市，上游地区开通高铁能够使城市GTFP相对样本均值提高约5.63%，效果最为明显，中游次之，下游效应最小。

4.2.2 地理距离异质性

省会城市因其在政治、经济和文化方面的中心地位，对周边城市的发展产生深远影响。为了深入分析高铁开通对不同距离城市GTFP的影响，本文将城市与省会城市的直线距离划分为三个地理层级：大于或等于180公里的远距离城市，介于80公里至180公里之间的中距离城市，以及小于或等于80公里的近距离城市。表6显示，高铁的开通对中距离城市绿色发展具有一定的促进作用，而对于近距离城市与远距离城市效果不佳。

4.3 溢出效应检验

高铁的网络特性使其具有空间溢出效应，故本研究对式（1）进行拓展，将空间因素纳入模型，建立以下空间计量模型进一步分析高铁开通的溢出效应：

GTFPit=α+ρWij×GTFPit+βHSRit-1+θW×HSRit1+φControlit-1+μt+γi+εit（4）

式中，Wij为非负空间权重矩阵，反映城市间的空间关系。本文采用三种设定形式，邻接矩阵中的元素满足相邻的空间单元之间具有显著的相互影响（W=1），不相邻的空间单元基本不存在相互影响（W=0）；逆地理距离权重矩阵中的元素满足当i≠j时，Wij=1/dij；当i=j时，Wij=0。dij表示城市i和城市j之间的地理空间距离；逆地理距离平方矩阵中的元素满足当i≠j时，Wij=1/d2ij；当i=j时，Wij=0。dij同前文定义。

根据式（4），采用空间杜宾模型进行回归，并进一步对空间效应进行偏微分分解，得到直接效应和间接效应，后者表示本区域高铁建设对周边区域绿色发展水平的影响。回归结果如表7所示，HSR的系数为正，且均在1%的水平上显著，但是空间滞后项W×HSR所对应的系数为负且显著，说明了高铁开通对本地区绿色发展水平有促进作用，但对相邻地区绿色发展水平却有显著的抑制作用。

5 结论与启示

本文将高铁开通视为基础设施升级的准自然实验进行研究，以2006—2019年长江经济带城市为研究样本，利用DID与工具变量探究分析高铁开通对城市绿色发展的影响、作用机制、异质性以及空间溢出效应。研究结论如下：（1）高铁开通能够使城市绿色发展水平GTFP提高约2.36%；且在经过深入6b46fec61fb1206a2ca5bf2715de1c1a的内生性问题探讨与多项稳健性检验的验证后，结论依旧成立。（2）机制分析表明，高铁开通可通过替代效应、产生结构优化效应和城市绿色创新效应对城市GTFP提升产生积极影响，并且绿色创新效应带来的影响最为明显。（3）异质性影响：长江经济带上游城市更能充分发挥高铁的绿色经济特性；高铁对城市GTFP的促进效应表现为“倒U”型，最大效应在距离省会城市80至180公里处。（4）高铁开通对本地区绿色发展水平有促进作用，但对相邻地区绿色发展水平却有显著的抑制作用。根据以上结论，我们得出如下启示：

（1）应继续推进高铁网络建设，增大建设密度，以进一步发挥高铁对城市GTFP的积极影响。地方政府应统筹规划高铁建设，充分利用高铁带来的信息技术扩散和产业结构优化潜能，捕捉发展机遇。加速绿色知识和技术的发展和传播，促进企业间信息沟通协作，提高绿色创新合作与科技成果转化效率。大力推动服务业的全面发展，提升城市经济结构的绿色化程度，推动产业深度转型与升级，注入新的发展活力。同时，支持和培育环保型服务业，培养绿色就业机会，推动城市经济向绿色服务、创新型产业转变。

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（2）应深化完善高铁网络规划，政府需加强对中型城市、长江经济带上游城市和非中心城市产业的支持，完善基础设施。探索独特发展路径，与中心城市形成互补优势，实现共赢发展。政府应考虑合理规划高铁站点与城市距离，确保最佳辐射范围，增加区域间通勤与交流便利程度，避免非规模经济问题，保证高铁网络经济特性发挥。

（3）高铁开通在相邻地区绿色发展引发负面效应。为改进这一状况，首先应加强高铁建设过程中的环境保护，采用可持续的建设和运营方式，减少对周边城市生态环境的不良影响。其次，建议实施资源合理利用政策，规划资源高效配置方案，缓解可能引发的资源紧缺问题。为防范产业结构调整的负面影响，可推动绿色产业引入，减小高耗能、高污染产业的发展。加强土地规划管理，制定明确的土地利用政策，维护原有自然生态系统。

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