專業化集聚的污染減排效應研究范文

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《經濟評論雜志》2016年第二期

摘要:

本文以產業集聚的環境外部性為切入點，利用2003－2012年中國279個地級市的面板數據，在區分專業化和多樣化集聚的基礎上，通過構建線性計量模型和面板門限模型，進一步從產業集聚動態演化的視角考察了集聚發展階段變遷對污染減排的差異化影響。線性模型的結果表明，基于環境保護的角度，多樣化集聚的發展模式優于專業化集聚。面板門限回歸模型的結果顯示，專業化集聚對環境污染產生了先抑制后促進的作用，兩者之間呈現一種“U”型關系;多樣化集聚的面板門限模型具有3個門限值，表明技術創新、專業的環保產業、閉合的物質循環系統，以及“擁塞效應”、路徑依賴和結構僵化等因素的交替作用，使多樣化集聚與污染減排的關系更為復雜。

關鍵詞:

專業化集聚;多樣化集聚;動態演化;污染減排;門限效應

一、引言

產業集聚是基于分工深化而形成的空間組織形式，不僅兼具了市場與企業的雙重優勢，且通過規模報酬遞增效應和知識溢出效應等機制，在提升產業競爭力、優化資源配置和激勵企業技術創新等方面發揮了積極作用，其對國民經濟增長的貢獻已成為各國經濟發展的特征性事實。為了獲得集聚效應、降低交易成本，中國大量企業選址于市場經濟更為發達和活躍的沿海地區，東部沿海省份的工業企業總數在全國占比已由1978年的44．39%攀升至2008年的72．10%，雖受到2008年全球金融危機的沖擊，該指標至2012年仍然高達64．58%。在產業集聚快速發展的同時，中國污染減排工作也初具成效。單位產出SO2排放量自1980年的0．3520(萬噸/億元)降至2013年的0．0036。②簡單的數據分析顯示，產業集聚與污染減排之間可能具有某種內在關聯。理論上，產業集聚對污染減排可產生三個層面的積極作用:第一，新地理經濟學的相關研究認為，技術的外部性與企業間技術溢出是經濟活動集聚的主要驅動力(師博、沈坤榮，2013)。而技術進步在污染治理中的關鍵作用已成為國內外學者的共識，大部分文獻的研究結果均表明，環境污染程度隨著技術水平的提高單調遞減(GrossmanandKrueger，1991)，因此，旨在分享技術溢出效應的產業集聚提供了協同創新的環境，大大提高了清潔技術的研發效率，具備了促進污染減排的可能。第二，產業集聚能夠為集群內的企業提供多種基礎設施(周文，1999)，其中便包括公共治污設施，甚至形成專門的環保產業。產業集聚不僅能夠提供高度專業化的治污服務，且實現了污染治理的規模效應，顯著降低了單個企業的平均治污成本。第三，在產業集聚的過程中，企業之間會因存在物質交換而呈現共生狀態(Enrenfeld，2003)，即一個企業的副產品或廢棄物可能恰是另一個企業生產所必需的原材料或中間投入品，由此可在集群內形成物質資源的循環利用，從而減少污染排放。鑒于此，本文運用2003－2012年中國279個地級市的面板數據，對產業集聚與污染減排的關系進行實證檢驗。接下來的結構安排如下:第二部分對產業集聚與污染減排的關系研究進行述評;第三部分是本文的研究設計及模型構建;第四部分首先對專業化和多樣化集聚的污染減排效應進行了線性考察，繼而就集聚的發展階段變遷對污染減排的不同影響進行了門限檢驗和非線性估計;最后是本文的基本結論。

二、文獻綜述

根據集聚外部性是否來源于同一產業，產業集聚可劃分為專業化集聚和多樣化集聚兩種模式，而哪一種模式對一個國家或城市的經濟增長貢獻更大，一直是學術界爭論不休的問題。專業化集聚經濟理論最早可回溯到Marshall的“產業區觀點”(industrialdistrict－argument)。他著重強調同行業的知識溢出營造了協同創新的環境，促進了創新效率的提高及企業信息成本的降低(Marshall，1920)。與此相反，Jacobs(1969)則認為重要的知識溢出往往來自于產業之外，互補知識在產業間的溢出更能促進創新搜尋，因此地理空間上的產業多樣化集聚更有利于區域經濟增長。以Marshall和Jacobs的理論為依據，學者們圍繞專業化或多樣化集聚對經濟增長相對貢獻的問題，從不同角度開展了大量的實證檢驗。基于區域經濟增長的角度，孫曉華和周玲玲(2013)、Simonen等(2015)的研究結果均表明，適度的專業化和多樣化均對區域經濟增長發揮了積極作用，但受到城市規模和集聚結構等條件的影響。李金滟和宋德勇(2008)的研究則表明，多樣化更能促進經濟的城市集聚，這是因為生產者和消費者對于多樣化城市的偏好存在著相互促進的自我強化的集聚機制。從產業發展的角度，Henderson等(1995)認為多樣化集聚對高科技產業具有更大的吸引力，而專業化集聚更有利于成熟產業的發展。薄文廣(2007)對中國的研究表明，專業化水平與產業增長負相關;多樣化水平與產業增長之間具有非線性關系，隨著多樣化水平的不斷提高，會對產業增長產生先抑制后促進的影響。基于技術創新視角的大部分文獻認為多樣化集聚具有更高的研發效率，顯著促進了技術創新;而無論在產業層面還是企業層面，專業化集聚則具有對創新激勵不足且高風險的劣勢(FeldmanandAudretsch，1999;DurantonandPuga，2000)。

近年來，隨著環境污染問題的逐漸凸顯，產業集聚作為重要的經濟發展模式之一，其環境外部性問題亦得到越來越廣泛的關注。部分學者驗證了產業集聚發揮了正的環境外部性。Zeng和Zhao(2009)的研究證明了制造業集聚能夠減輕“污染天堂”效應。Wagner和Timmins(2009)認為化工行業的集聚效應是提高FDI流入的環境門檻的重要因素。另有學者則指出，產業集聚環境正外部性的發揮需要一定的條件。閆逢柱等(2011)運用面板誤差修正模型考察了產業集聚與環境污染的關系，認為集聚發展只能在短期內有助于降低環境污染，而在長期內與環境污染之間并不具有必然的因果關系。師博和沈坤榮(2013)的研究表明，只有市場機制主導的產業集聚能夠顯著提高能源效率、改善環境質量，而政府主導型的產業集聚由于扭曲了資源配置，導致其抑制了能源效率的改進。李筱樂(2014)驗證了工業集聚與環境污染的非線性關系，認為市場化水平是影響工業集聚環境外部性的重要因素:當市場化水平較低時，工業集聚會導致環境污染;隨著市場化水平跨越較高的門限值，工業集聚則會改善環境。由上述文獻的梳理可知，一方面，已有文獻驗證了不同的集聚模式對資源配置、產業結構、技術創新等作用機制的差異，而關于其環境外部性的研究卻并未區分不同的集聚模式以進行更深入的探討;另一方面，現有文獻多基于靜態視角進行分析，而產業集聚的發展表現為一個逐漸推進的、周期性的演化過程，處于不同演化階段的產業集群具有不同的特征(王宏起、王雪原，2008)，因此亦可能產生不同的環境外部性，但現有文獻尚未從產業集聚動態演化的視角分析其對污染減排的影響。基于現有文獻的不足，本文將嘗試從以下幾個方面進行拓展:(1)專業化和多樣化是產業集聚的兩種不同模式。筆者猜想，兩種集聚模式環境外部性的產生機理和作用機理也應不同。因此，分別對專業化和多樣化集聚的環境外部性進行考察就顯得尤為重要。(2)“集群生命周期”理論認為集聚處于生命周期的不同階段，其在資源配置效率、研發效率、競爭程度、公共設施建設及企業間的合作等方面均呈現不同的特征(Evaetal．，2013;MadsandTorben，2013)。因此，產業集聚與環境污染之間存在非線性關系的可能。本文從產業集聚動態演化的視角，運用面板門限模型考察了集聚發展階段變遷所產生的不同的污染減排效應。(3)在對中國問題的實證研究中，現有文獻大多數使用中國省級面板數據，然而中國各省的面積普遍較大，導致省內各個地區和城市之間在經濟發展水平、產業結構、資源稟賦等方面依然存在較大差異。因此，本文采用地級市數據，以更好的刻畫不同城市的集聚發展對污染減排的相對貢獻。

三、研究設計

(一)模型與研究方法假設城市中的企業具有規模收益不變的生產技術，但受益于Marshall和Jacobs外部性。同時，由于污染具有負外部性，政府會設定一定的環境規制水平(R)以控制污染排放，企業為了滿足環境規制的要求而將θ份額的產出投資于污染治理。本文借鑒李筱樂(2014)模型的思路，將兩種集聚模式的集聚函數引入城市生產函數。

(二)變量選取及數據處理本文選取2003－2012年中國279個地級市的面板數據①，原始數據主要來自歷年《中國城市統計年鑒》。所有貨幣量均按相關價格指數調整為可比價格，基期為2003年。

四、計量結果及分析

本文將上文中構建的計量模型式(4)、(5)和(6)分別記為模型1、模型2和模型3，并進行內生性檢驗。結果表明，模型1和模型3存在內生性，而模型2通過顯著性檢驗，即不存在內生性。為了消除內生性給估計結果帶來的偏誤，本文采用兩步GMM方法對模型1進行估計，而對模型3進行被解釋變量滯后一期處理。

(一)線性模型回歸結果及分析當變量存在內生性問題時，OLS的估計結果會有偏誤，而兩步GMM估計不僅能有效解決內生性的問題，還能同時處理個體效應的影響，使估計結果更加準確。本文使用內生變量的滯后一期和滯后二期作為工具變量。回歸結果見表1所示。表1給出了分別用兩步GMM方法和傳統面板回歸方法的估計結果。由表1－1和表1－2估計結果的對比分析可知，無論是擬合優度還是參數估計的顯著性，兩步GMM方法均優于固定效應模型，因此本文將著重對表1－1的估計結果進行分析。由表1－1可知:就本文所關心的產業集聚指標而言，相對專業化指數與環境污染負相關，但并未通過顯著性檢驗;相對多樣化指數亦與環境污染負相關，且在1%的顯著性水平下顯著，影響系數為－0．5923，表明多樣化集聚能夠作為促進污染減排的有效手段。可見，基于環境保護的視角，線性模型的估計結果更加支持多樣化集聚的發展模式。中國的專業化集聚主要可分為兩類，一類以一家或少數幾家大型國有企業為主導，由于其壟斷地位而普遍缺乏創新激勵，加之其較大的市場勢力易與政府形成制衡之勢，地方政府可能因為利益驅使而放松環境管制，縱容企業的污染行為;另一類則主要由同質化的中小企業組成，以加工貿易、為外資企業貼牌生產為主，彼此臨近、易于模仿，但缺乏廣泛的前后向聯系(張公嵬、梁琦，2010)，這種“企業扎堆”的現象并非真正意義上的產業集聚，反而會導致重復建設、產能過剩和能源過度消耗。因此，專業化集聚尚未有效發揮減排效應。而多樣化集聚更能充分發揮競爭效應，市場規律在資源配置中發揮了主要作用。企業為了提高競爭力而努力降低能源消耗和邊際治污成本，而激烈的競爭將驅使企業間的聯盟合作，從而企業間的環境技術外溢更加顯著，大大提高了環境創新的效率而降低了創新風險，因此能夠顯著促進污染減排。經濟規模和產業結構均為造成環境污染的主要因素，這是因為傳統重化工業在經濟發展中仍占有重要地位，中國業已形成的高污染、高能耗的經濟發展模式以及能源驅動的產業格局尚未改變。研發投入與環境污染負相關，影響系數為－0．1344，再次證明了技術進步在污染減排中的關鍵作用。FDI亦與環境污染負相關，影響系數為－0．0297，表明中國并未成為發達國家的“污染避難所”。環境規制強度與環境污染正相關，這一結果與預期不符。這在一定程度上反映了中國現有環境規制體系尚不完善，規制強度普遍偏低，各地企業超排、偷排現象屢禁不止，并未有效促進污染減排。

(二)面板門限模型回歸及結果分析1．門限效應檢驗根據門限回歸模型的原理可知，門限變量既可以是模型中的解釋變量，也可以是其他的獨立變量。Menzel和Fornahl(2009)指出產業集聚的演化發展可以從“量”和“質”兩個維度進行衡量。“量”是指集群內的企業數量、就業人數等;“質”則指集群內知識、技術的多樣性。由于“質”的維度難以定量測度，本文從“量”的維度選取能夠衡量集聚發展階段變遷的指標。根據空間經濟學理論，新企業在城鎮選址的目的是為了獲取集聚經濟效益，其結果是隨著企業數量的不斷增多，城鎮規模也越來越大(孫祥棟等，2015)。因此，產業集聚是城鎮產生和發展的主要驅動力，并決定了城市的規模(AuandHenderson，2006)。基于此，本文將城市規模的變遷視作產業集聚發展階段演化的外在表現，從而選取城市人口數量作為門限變量。分別對單門限、雙門限和三門限模型進行顯著性檢驗，結果見表2所示。由表2可知，模型2通過單門限檢驗，城市規模(lncitypop)的LR統計量為82．3136，對應的Bootstrap－P值為0．0433①，表明城市規模在5．7982處存在且僅存在單一門限，將樣本內生性地分為兩組;模型3通過三門限檢驗，lncitypop的LR統計量為47．2448，對應的Bootstrap－P值為0．0167，表明存在3個門限值，分別為4．6570，5．6744和5．7982，可將樣本分為4組。2．面板門限回歸結果及分析表3報告了面板門限模型的回歸結果。模型2中，專業化集聚與環境污染之間呈現一種“U”型關系，表明專業化集聚對環境污染產生了先抑制后促進的作用，且在城市人口為329．7056萬人②處出現拐點。當城市人口數量小于等于329．7056萬人時，表明專業化集聚尚處于初步形成或成長階段，有利于降低污染排放，影響系數為－0．1846;當城市人口數量跨越329．7056萬人這一門限值后，專業化集聚規模不斷擴張，演化至成熟或衰退階段，此時對環境污染的影響系數變為0．1971，表明隨著集聚規模的繼續擴大，專業化集聚的“擁塞效應”超過集聚效應，增加了污染排放。這是因為，首先，在專業化集聚從形成到成長、成熟的發展過程中，集群內的資源配置不斷優化，并吸引人才的集聚，為環境創新和技術創新帶來了豐富的知識供給。人才之間的溝通、交流與合作促進了知識的溢出，尤其是企業環保知識和環保技術的外溢，有助于激發“創新補償”效應。其次，專業化集群內相同產業的生產活動將產生相同或相似的污染物，因此公共治污設施可實現污染治理的專業化操作和規模效應。此時，專業化集聚的集聚效應占主導地位，充分發揮了其環境正外部性。然而，集群內的各類資源都是有限而稀缺的，其承載能力亦不是無限擴大的。當集聚達到一定規模時，區內企業數量趨于飽和，進一步的擴張將使集群內的資源供給出現短缺，“擁塞效應”開始占主導地位。此時，集群規模接近極值，不斷擴張的生產規模必然將產生更多的污染;但公共治污設施逐漸成為稀缺資源而導致企業間的過度競爭，新的設施又不可能在當期就迅速擴建，企業的治污成本上漲導致“偷排”、“超排”行為增多。另一方面，集聚效應的外部性開始逐漸減弱。在短期內，人們之間的交流有利于知識的傳播和獲得，但在長期內，同樣一群人的集聚，有知識同化的傾向，所以時間將削弱知識外部性(梁琦，2005)。此時，企業為了生存而更可能增加產品創新或生產技術的研發投入，環境技術的創新活動則極有可能因資金短缺而被迫停止。因而，專業化集聚的環境正外部性逐漸被環境負外部性所抵消，表現為其對環境污染的影響由抑制作用變為促進作用。

多樣化集聚演化的階段性特征對環境污染的影響更加復雜。模型3的估計結果顯示，4組子樣本中多樣化集聚指標的估計系數具有顯著差異。當citypop≤105．3196萬人時，多樣化集聚與環境污染呈負相關，影響系數為－1．3020;當105．3196萬人＜citypop≤291．3135萬人時，多樣化集聚依然對環境污染產生抑制作用，但影響系數變為－0．2707;當城市人口規模跨越第二個門限值而落入(291．3135，329．7056］區間時，多樣化集聚對環境污染的抑制作用顯著回彈，影響系數變為－0．8323;當citypop＞329．7056萬人時，多樣化集聚對環境污染的影響方向發生突變，由抑制作用變為促進作用，影響系數為0．1434。當城市規模較小，即落入［0，105．3196］的區間時，多樣化集聚正處于初步形成階段，集群內的企業數量較少，企業間的合作關系和上下游關聯未形成，尚不存在完整的價值鏈條。因此，較小的生產規模意味著較低的污染排放水平。此時，基礎的污染治理設施或最先遷入集群內的環保企業足以滿足這一階段的治污需求。最先進入集群的企業獲得了先動優勢和超額利潤，從而強烈吸引著外部廠商的進入。集群內不同行業的企業數量不斷增加，多樣化集聚加速擴張，集聚效應逐漸顯現。該階段中，多樣化集聚依然具有正的環境外部性。企業間逐漸頻繁的交流和技術合作促進了知識溢出。Ciccone(2002)指出，跨行業的知識外溢效應往往是重大創新的主要原因。因此，這一階段的技術創新效率顯著提高。然而，生產規模的擴大必然伴隨污染排放量的攀升;而技術創新的成果轉化存在一定的時間滯后，加之技術進步可能產生的“回彈效應”(ReboundEffect)，即技術進步會擴大生產規模進而間接帶動能源消耗攀升，使得技術進步的節能減排效應具有不確定性(Khazzoom，1980)。上述因素的綜合作用，導致該階段多樣化集聚對減排的積極影響被大大削弱。

隨著多樣化集聚規模的進一步擴大，集聚效應帶來的超額利潤逐漸下降，企業數量的增加速度放緩，集聚規模趨于穩定，污染排放量亦收斂于某一特定值域。首先，企業之間在長期的競爭與合作中經過頻繁的交流和人員流動，形成特定的協同創新路徑，且經過前一時期高效率的技術創新和積累，此時集群內已具有相對成熟和先進的技術，包括清潔生產技術和污染治理技術。其次，經過長期的發展，集群內的支持性產業已逐步完善，尤其是提供專業環保服務的企業。因此，多樣化集聚已不僅限于公共治污設施的共享，而是形成了專門的環保產業，以進行專業化的污染治理，治污效率顯著提高。再次，集群內不同類型企業間的關聯更加密切，甚至呈現共生狀態，一個企業產生的廢棄物可能恰是另一個企業生產所必需的原材料或中間投入品，因而可以在集群內形成閉合的物質流，實現了廢棄物的循環利用。集群容量的漸進飽和將產生一系列的負外部性，如勞動力成本上漲、土地資源稀缺和環境污染等(PhelpsandOzawa，2003)。此時，“擁塞效應”逐漸超過集聚效應而占據主導地位。出于對有限資源的惡性競爭，原有的集聚企業將阻止新企業的進入和成長，以防止集群規模的進一步擴大。這種自阻礙機制同時阻止了新技術和新知識的進入，而將集群結構、知識溢出和技術創新等鎖定在特定的路徑上，企業只能接受過時的技術和知識(MartinandSunley，2006)，而失去了獲得突破原有發展路徑的機會，多樣化集聚逐漸走向衰退。此時，多樣化集聚的環境負外部性最終抵消其正外部性，環境質量開始惡化。

五、結論

隨著中國市場經濟體制的逐步完善和改革開放的不斷深入，產業集聚成為拉動國民經濟高速增長的重要發展模式。與此同時，中國的環境質量趨于惡化。2012年以來，在全國范圍內集中爆發的嚴重霧霾天氣，以及頻頻曝光的惡性污染事件，使中國的環境壓力越來越大。因此，產業集聚發展的環境外部性問題逐漸得到學者們的關注。本文利用2003－2012年中國279個地級市的面板數據，在區分專業化和多樣化集聚的基礎上，從產業集聚動態演化的視角研究了集聚發展階段變遷對污染減排的差異化影響。本文的結論如下:(1)兩步GMM的估計結果表明，專業化集聚對環境污染的影響不顯著，而多樣化集聚能夠有效促進污染減排。因為多樣化的產業在地理空間的融合具有更顯著的競爭效應，企業為了提高競爭力而努力降低能源消耗和邊際治污成本;知識在互補產業間的溢出激發了不同主體之間知識的碰撞，增加了創新產出，更有助于“創新補償”效應的實現。可見，基于環境保護的視角，多樣化集聚的發展模式優于專業化集聚。(2)專業化集聚與環境污染之間呈“U”型關系，即專業化集聚對環境污染產生了先抑制后促進的作用。當專業化集聚處于形成或成長階段時，集群內環保知識、技術的外溢和集體學習，大大提高了清潔生產技術和節能治污技術的水平，而公共治污設施的共享實現了污染治理的規模效應。此時，專業化集聚有利于污染減排。當專業化集聚進一步演化、擴張，區內資源供給出現短缺，“擁塞效應”超過集聚效應，專業化集聚的環境正外部性逐漸被負外部性所抵消。(3)多樣化集聚的階段性演化對環境污染的影響更為復雜。當集聚初步形成時，較小的生產規模意味著較低的污染排放水平，因此，基礎的治污設施足以滿足此時的需求;進而，集聚規模的加速擴張導致污染排放量大幅攀升，加之技術進步可能產生的“回彈效應”，雖然仍具有環境正外部性，但其減排效應被大大削弱;隨著集聚規模趨于穩定，污染排放量亦收斂于某一特定值域。此時，由于成熟的技術、專業的環保產業以及多樣化產業間形成的物質循環系統等因素的綜合作用，多樣化集聚對污染的抑制作用再次得到充分發揮;最終，當集群的容量漸進飽和，過時的技術和僵化的結構將集聚鎖定在既已形成的發展路徑中，多樣化集聚的衰退不可避免地導致了環境質量的惡化。

作者：謝榮輝 原毅軍 單位：大連理工大學管理與經濟學部