技術效應、資本深化、規模效應和收入效應對環境影響的研究——基于1985—2008年第二產業數據的實證分析

尹向飛

（1.湖南商學院經濟與貿易學院，湖南 長沙 410205；2.湖南經濟改革與發展研究中心,湖南 長沙 410205）

技術效應、資本深化、規模效應和收入效應對環境影響的研究
——基于1985—2008年第二產業數據的實證分析

尹向飛1，2

（1.湖南商學院經濟與貿易學院，湖南 長沙 410205；2.湖南經濟改革與發展研究中心,湖南 長沙 410205）

本文將環境變量引入柯布-道格拉斯生產函數，對1985—2008年中國第二產業相關數據進行分析，在統一框架下探討資本深化、人均收入、經濟規模以及全要素生產率對環境污染和環境污染密度的影響，研究結果表明：技術效應是促使污染和污染密度降低的最重要因素，資本深化位居第二位，規模效應為促使污染降低的第三位因素，而收入效應在對污染和污染密度降低重要性方面分別居第四位和第三位。發展模式的差異導致了各因素對污染的影響程度具有階段性。最后提出有關政策建議。

污染密度；全要素生產率；技術效應；資本深化；收入效應

1 引言

改革開放從很大程度上清除了束縛經濟發展的思想和政策等方面的障礙，但也給環境帶來巨大挑戰。“高消耗、高污染、高投入、低效益”的發展模式導致中國環境持續惡化，尤其在1998年以后，中國環境呈加速惡化趨勢。中國環境問題尤其是環境影響因素問題正成為國內外學者研究的熱點。根據已有研究，環境影響因素的主要研究方法可以分為如下三類。

第一種方法為環境庫茲涅茨曲線法 （EKC），該方法主要研究人均收入對環境污染的影響。國內學者主要利用該方法探討如下問題：第一，檢驗中國環境庫茲涅茨曲線的存在性及其形狀［1-2］；第二，中國環境質量改善的拐點在何處［3-4］。

第二種方法主要利用IPAT模型或者其隨機形式——STIRPAT模型，探討各因素對環境的影響。最初的環境壓力模型為由Ehrlich和Holdren提出的IPAT模型，在該模型中，將環境壓力表示為人口數量、富裕度、技術這三個因素相乘的恒等式，因此這些因素的波動同比例傳遞給環境壓力，它們的環境彈性系數為1［5］。Dietz和Rose放松了各因素環境彈性系數為1的限制，將IPAT模型推廣為隨機形式——STIRPAT模型［6］。

第三種方法主要建立在Grossman和Krueger的理論基礎上，將污染分解為技術效應、結構效應和規模效應［7］，利用回歸、協整等分析方法進行估計，如于峰、齊建國、莊惠明、趙春明、鄭偉騰等［8-9］。但這些研究主要利用二氧化硫作為環境污染指標，環境指標設置有待進一步完善；并且這些研究主要探討技術、結構以及規模對環境存在何種影響，對影響的大小沒有進行研究。

已有研究方法除了上述不足以外，還沒有很好解決如下問題：第一，各因素對環境污染貢獻問題。第二，已有研究要么未對技術和環境之間的關系進行探討，要么在探討他們之間的關系時，技術因素的構建過于簡單。第三，分段分析的缺乏。由于政策的跳躍性，各階段的經濟增長方式、要素投入都存在顯著性差異，從而導致了不同階段各因素對環境的影響程度存在顯著的不同，通過對該問題進行研究，能夠更加清楚地把握各因素影響環境的脈絡，進而針對性地采取有關措施。第四，勞均資本對環境影響方面的研究較少。毫無疑問，先進的技術一般固化為資本的具體表現形式——機器設備，因此勞均資本的增加，可以提高生產效率，降低單位產出消耗，進而降低污染的排放強度。從20世紀90年代開始，我國固定資產投資迅速增長，勞均資本存量持續增長，其對環境產生何種影響是一個值得深入研究的課題。

本文將環境因素引入柯布-道格拉斯生產函數，利用全要素生產率作為技術因素，在生產函數框架內，探討不同階段資本深化、技術效應、經濟規模效應以及收入效應對環境污染的絕對水平和相對水平的影響以及貢獻，這是本文的創新之處。

2 模型設定

在研究環境的影響因素時，首先需要將環境因素引入相關模型。考慮到一般利用柯布-道格拉斯生產函數來度量宏觀總產出和投入要素之間的關系，因此本文將環境污染作為投入要素引入C-D生產函數，假設總產出與投入的對數形式滿足如下模型：

Yt、Kt、Lt、Et（t=1，2…T）分別表示第t年的總產出、資本、勞動力和環境污染，T表示時間序列最大長度，0<α<1，0<β<1，0<γ<1并且α+β+γ=1。對式（1）兩邊進行差分，再加上α+β+γ=1，考慮到利用實際樣本數據估計式（1）中的參數時，可能存在隨機誤差，因此引入誤差項，得到如下模型：

其中μt為隨機誤差項，顯然式（2）右端和左端的差分項表示增長率，如Δln（Kt/Lt）表示勞均資本增長率。為了克服參數選取的主觀性，本文通過回歸來確定式（2）的參數，然后根據如下公式計算全要素生產率（第t期的全要素生產率記為At）：

則式（1）、式（2）分別可以變為：

3 變量和數據說明

本文所選取的樣本為第二產業相關數據，研究時間段為1985—2008年，如非特殊指出，所有數據來源于歷年《中國統計年鑒》，相關變量定義如下。

3.1 總產出、資本和勞動力

由于歷年《中國統計年鑒》沒有提供第二產業固定資本存量數據，僅提供固定資產投資數據，因此需要在固定資產投資的基礎上構建固定資本存量。本文利用“永續盤存法”計算各年資本存量，而“永續盤存法”需要用到的參數有折舊率、基期固定資本存量、固定資產投資和固定投資價格指數。假定每年的固定資產折舊率為10%。至于基期固定資本存量問題，一般學者通過假定資本產出比來加以確定，張軍擴和何楓等假設基期的資本產出比為3，而張軍、章元的測算結果表明1985年的資本產出比大約為3.2，因此本文假設1985年資本存量為總產出的3倍是比較合理的。1991年后的固定資產價格指數來自于歷年《中國統計年鑒》，1991年之前的指數通過對單豪杰的全國固定資產形成價格指數進行計算得到。第二產業的固定資產投資利用歷年的采礦業、制造業、電力、燃氣及水的生產和供應業、建筑業的固定資產投資之和，然后對該年的固定資產價格指數進行平減得到（以1985年價格表示）。

3.2 環境污染分類數據

企業生產一般不止排放一種污染物，如何全面、科學地描述某國或地區的環境污染程度，國內外已有研究尚未給出答案。一種辦法利用一種或幾種具體的污染指標來度量污染程度，如二氧化硫、廢水中化學需氧量等［12-13］，顯然單一污染指標很難全面反映環境污染的整體水平。另外一種方法基于所有污染排放物，構建一個污染指數度量污染程度，由于這種方法考慮了所有污染排放物，因此較前一種方法更加全面，而且更為直觀。構建污染指數方法主要有算術平均法、主成分法、熵值賦權法等等，算術平均法假定各類排放物對環境污染總體水平影響程度相同，存在人為主觀性，而主成分法、熵值賦權法克服了上述不足。但是主成分法不利于處理面板數據，因此本文采用熵值賦權法來構建環境污染總體指標。考慮到中國環境數據的可獲得性以及獲得數據的連續性、完整性，采用三類污染排放物（工業廢水排放量、工業廢氣排放量、工業固體廢棄物產生量），在這三類排放物的基礎上利用熵值賦權法構建環境污染綜合評價指標，作為第二產業環境污染程度的度量。

4 實證分析

4.1 污染指數以及污染密度指數的波動

利用熵值賦權法對工業廢水排放量、工業廢氣排放量、工業固體廢棄物數據進行處理，得到的中國第二產業環境污染指數以及污染密度指數結果見圖1。

從圖1可以看出，中國第二產業環境污染指數基本上呈“V”變化趨勢。1985—1997年，第二產業環境污染指數總體上呈緩慢下降趨勢，基本上保持在0.035至0.0295之間；1998—2008年，環境污染指數急劇上升，從0.034上升到2008年的0.077。這說明，改革初期，中國第二產業污染整體水平有所降低，但在1998年以后，第二產業對環境的污染程度急劇上升。

圖1 中國第二產業污染指數以及污染密度趨勢圖

中國第二產業環境污染密度基本上呈“L”字型下降趨勢，分界點也為1997年。1985—1997年，環境污染密度指數總體上呈急劇下降趨勢，從1985年的 0.0000097下降到 1997年的 0.000002；1998—2008年，環境污染密度緩慢下降，從0.0000021下降到2008年的0.0000017。這說明，自1985年以來，中國第二產業的單位產出所帶來的環境污染總體上呈下降趨勢，但在1997年以后，下降趨勢緩慢。

4.2 生產函數參數估計以及全要素生產率的測算

將1985—2008年相關數據代入式（2）進行回歸分析，具體結果見表1第二列與第三列，從表1可以看出，DW統計量為0.462，殘差時間序列存在自相關現象，因此在式（2）中加入AR（1），再進行回歸，回歸結果見表1的最后兩列。從表1最后兩列可以看出，DW統計量為2.049，殘差序列自相關現象得以消除。資本的產出彈性為0.341，且在5%的置信度水平下顯著，環境污染的產出彈性為0.251，從而勞動力的產出彈性為 0.408；加入 AR（1）后的可決系數也有很大的提高，這說明該回歸方程更能反映總產出的波動。

將資本、勞動力、污染的產出彈性以及相關數據代入式（3），就可以測算出歷年的中國第二產業全要素生產率以及增長率。

將表1中資本、勞動力、污染的產出彈性系數代入式（4），可以算出各因素的污染和污染密度彈性。計算得出勞均資本的污染和污染密度彈性為-1.36，即勞均資本增長1%，污染和污染密度降低1.36%；全要素生產率的污染和污染密度彈性為-3.99，即全要素生產率增長1%，污染和污染密度降低3.99%；勞均收入的污染和污染密度彈性為2.99，即勞均收入增長1%，污染和污染密度增長2.99%。

4.3 各因素對污染以及污染密度的貢獻

將相關數據代入式（5）和式（6），計算出各時期各因素的平均增長率以及貢獻，具體結果見表2。

表1 生產函數參數估計的回歸結果

表2 各因素增長率及其對污染、污染密度的貢獻

從整個時間段來看，污染年均增長3.5%，而污染密度年均下降7.6%，因此從總體上看我國第二產業污染絕對量呈惡化趨勢，而相對量呈降低趨勢；全要素生產率年均增長6.1%，拉動污染以及污染密度年均降低24.4%，對污染的貢獻為-697.8%，對污染密度的貢獻為319.8%，成為促進污染和污染密度降低的最重要因素。勞均資本年均增長5.3%，拉動污染以及污染密度年均降低7.3%，對污染的貢獻為95.2%，對污染密度的貢獻為-207.8%，在降低污染和污染密度方面，勞均資本位居全要素生產率之后，為第二重要因素。勞均收入年均增長8%，拉動污染以及污染密度年均增長24.0%，對污染的貢獻為687.4%，對污染密度的貢獻為-315.1%，在降低污染和污染密度方面，勞均收入分別為第四、第三重要因素。第二產業GDP年均增長11.1%，拉動污染年均增長11.1%，對污染的貢獻為318.2%，為促使污染降低的第三重要因素。因此在降低污染密度重要性方面，從高到低的順序依次為技術效應、資本深化效應和收入水平效應；在降低污染重要性方面，從高到低的順序依次為技術效應、資本深化效應、經濟規模效應和收入水平效應。

從1997年以前的時間段來看，污染年均降低1.3%，而污染密度年均下降13.4%，因此1997年以前看我國第二產業污染絕對量呈緩慢下降趨勢，但污染相對量呈急劇下降趨勢；全要素生產率年均增長10.9%，拉動污染以及污染密度年均降低43.5%，對污染的貢獻為3239.5%，對污染密度的貢獻為325.4%。勞均收入年均增長8.2%，拉動污染以及污染密度年均增長24.4%，對污染的貢獻為-1814.6%，對污染密度的貢獻為-182.2%。勞均資本年均降低4.2%，拉動污染以及污染密度年均增長5.8%，對污染的貢獻為-429.3%，對污染密度的貢獻為-43.1%。第二產業GDP年均增長12.0%，拉動污染年均增長12.0%，對污染的貢獻為-895.7%。從1997年以前的時間段來看，在降低污染密度方面，各因素的重要性和整個時間段相同，但是勞均資本對污染密度的貢獻為負，從高到低的順序同樣依次為技術效應、資本深化效應和收入水平效應。在降低污染總量方面，各因素的重要性和整個時間段也相同，從高到低的順序也依次為技術效應、資本深化效應、經濟規模效應和收入水平效應。

從1998年以后的時間段來看，污染年均增長9.9%，而污染密度年均下降1.3%，1998年后我國第二產業污染絕對量呈急劇惡化趨勢，而相對量呈緩慢下降趨勢；全要素生產率增長緩慢，年均僅增長0.9%，僅拉動污染以及污染密度年均降低3.5%，對污染的貢獻為-39.6%，對污染密度的貢獻為259.6%。勞均收入年均增長7.9%，拉動污染以及污染密度年均增長23.6%，對污染的貢獻為269.1%，對污染密度的貢獻為-1766.1%。勞均資本年均增長15.8%，拉動污染以及污染密度年均降低21.5%，對污染的貢獻為-244.8%，對污染密度的貢獻為1606.5%。第二產業GDP年均增長10.1%，拉動污染年均增長10.1%，對污染的貢獻為115.2%。因此1998年后，在降低污染密度方面，勞均資本超越全要素成為最重要因素，勞均收入仍然為第三重要因素，因此在降低污染密度重要性方面，從高到低的順序依次為資本深化效應、技術效應和收入水平效應。在降低污染總量方面也同樣如此，除了全要素和勞均資本的位置調換一下以外，其他因素的重要性不變，在降低污染重要性方面，從高到低的順序依次為資本深化效應、技術效應、經濟規模效應和收入水平效應。

通過1997年前和1998年后的比較，我們發現在考慮環境污染的情況下，這兩個時間段的發展模式存在顯著差異。1997年前，全要素生產率為推動經濟增長的主要因素，其貢獻率達91%左右，而要素投入處于次要地位；1998年后，全要素生產率對經濟增長的推動作用甚微，經濟發展以資本投入增長以及環境嚴重污染為代價。以要素投入為主的發展模式既不利于環境絕對水平的改善，也不利于環境相對水平的大幅度改善，環境絕對水平和相對水平的改善，歸根到底取決于全要素生產率的提高。

5 結論與政策建議

本文研究結果表明：全要素生產率以及勞均資本的提高有助于污染和污染密度的降低，而人均收入的提高促進了污染和污染密度的增長，經濟規模的擴大導致了污染的惡化。在整個研究時間段以及1997年以前，全要素生產率都為促進污染以及污染密度降低的最主要因素，但1998年后，勞均資本成為最主要因素。1997年前后導致各因素對環境影響程度不同可能歸因于發展模式的差異。為此，本文提出如下政策建議。

第一，中國要做到經濟發展與環境質量協調發展，必須提高全要素生產率，通過技術進步來實現產業結構升級、完善生產合理布局。1998年后，歸因于我國工業企業改革政策對全要素生產率增長邊際影響的下降，以及粗放型經濟增長方式等原因，使得全要素生產率低速增長，從而導致技術效應在降低環境污染中的作用大幅降低，因此，現階段很有必要進一步推行經濟體制改革，促進資源優化配置，進一步挖掘技術效應的政策潛力，促進經濟增長由要素投入為主的粗放型增長方式向依靠科技進步和人力資本提高為主的集約型增長方式轉變，通過全要素生產率的快速增長實現經濟發展、資源以及生態環境的協調發展。

第二，盡管中央強調增長方式轉變的重要性，但未落到實處，地方政府“唯GDP論”現象普遍存在，同時自2002年開始，重工業出現增速加快、比重上升的現象，“高耗能、高投入、高排放”的工業重化趨勢進一步促進了規模效應和收入效應對環境的污染。我們必須認識到為了實現全面小康以及中等發達國家的目標，很有必要保持經濟規模的持續擴大以及人均收入的快速增長，因此，現階段除了將轉變經濟增長方式落到實處外，還必須調整產業結構，降低高污染的重工業比重，大力發展清潔能源，實現“清潔排放”，以降低規模效應和收入效應對環境污染的影響。

第三，改革開放30年，但我國先進生產技術和落后的生產工藝同時存在，因此很有必要逐步關閉低層次的生產工藝、手工業作坊，引進先進機器設備，以提高資源利用效率，降低單位排放，進而擴大資本深化效應在降低環境污染中的作用。

第四，強化和明確政府在環境保護中作用，借鑒世界銀行提出的“經濟靠市場，環境靠政府”的觀點，政府的環境保護職能應不斷加強，加大環境的綜合管理力度，逐步建立各級領導干部環保實績考核制度。

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Influence of Technical Effect,Capital Deepen,Scale Effect and Income Effect on Environment——based on the Empirical Study on the Second Industry from 1985 to 2008

Yin Xiangfei
（1.School of Economics and Trade，Hunan Business College，Changsha 410205，China；2.The Center of Economic Reform and Development Research，Changsha 410205，China）

In the paper,environment parameter is imported into C-D product function,and this function is applied to analyze the second industry data of China from 1985 to 2008.TFP,capital deepen,income per capita and economic scale’s effect on environment pollution and pollution density are studied under unity frame,in which major finding includes:technical effect is the first most important factor of decreasing pollution and pollution density,capital deepen is the second factor,economic scale is the third important factor of decreasing pollution，while income effect is third most important factor of decreasing pollution density and the fourth most important factor of decreasing pollution.The importance of different factors on pollution and pollution density changes on different stage.In the end of this paper,some advice are advanced.

pollution density;TFP;technical effect;capital deepen;income effect

教育部人文社會科學研究青年項目（10YJC790348），國家社科基金項目（06BJL030）,湖南省軟科學重點項目（編號2007ZKQ016），湖南省社科基金重點項目（編號09ZDB24）。

2010-10-22

尹向飛（1974-），男，湖南邵陽人，經濟學博士，講師；研究方向：人口資源環境。

F064.2

A

（責任編輯 胡瓊靜）