城市基礎設施建設對土地產出率的影響及其地區差異

柯善咨，趙玉奇，王 莉

（湖南大學經濟與貿易學院，湖南 長沙 410079）

城市基礎設施建設對土地產出率的影響及其地區差異

柯善咨，趙玉奇，王 莉

（湖南大學經濟與貿易學院，湖南 長沙 410079）

研究目的：研究基礎設施建設對城市土地產出率的影響及其地區間的差異。研究方法：根據集聚經濟原理構建城市土地產出率模型，利用全國城市面板數據檢驗基礎設施對土地產出率的貢獻。研究結果：控制了實物資本和勞動投入密度等土地產出率的基本決定因素后，基礎設施資本密度是土地產出率的重要貢獻因素，各項基礎設施都有獨立的貢獻；基礎設施資本存量在西部地區的增長對城市土地產出率作用最大，在東部次之，在中部地區的影響不顯著。研究結論：各地應根據自身基礎設施的完善程度和邊際收益有選擇地推進基礎設施建設，達到節約土地和促進增長的綜合目的。

土地利用；城市土地產出率；固定效應模型；基礎設施；資本存量；地區差異

1 前言

伴隨著城市化進程和基礎設施投資規模擴大，城市建設對土地資源產生了旺盛需求。據《中國城市統計年鑒》數據，中國城市建成區面積由2000年的22439 km2擴大到2011年的43603 km2，10年間增長94%。城市建設用地面積的擴大必然征收近郊良田，各地政府對土地財政的依賴更加劇了城市用地和農業用地的矛盾。經濟發展是一個資源配置優化的過程，在有限的土地資源條件下，合理發展城市基礎設施是優化資源配置、提高土地資源使用效率的一條重要途徑。城市基礎設施是城市生產生活的必要條件，良好的基礎設施帶來更多的投資、就業與其他機會，基礎設施不足將制約城市經濟的發展，但是，基礎設施本身占用土地，并且引導城市的空間擴張?；A設施還占用大量公共資本，過度的基礎設施建設易造成基礎設施閑置和資源的浪費、降低城市土地利用效率。城市基礎設施建設與土地產出率間存在著錯綜復雜的關系，因此，研究城市基礎設施和土地利用效率的關系是解決人地矛盾、實現城市經濟和土地可持續發展的需要。

國際學者較早關注基礎設施對經濟增長的作用。Aschauer[1]、Munnell[2]和Motrison、Schawartz[3]等分別檢驗了公共資本對美國不同地區或產業生產率的影響，都確認了基礎設施投入對生產率的積極作用，其中Munnell[2]估計公共資本產出彈性總體為0.10。Canning 和 Fay[4]檢驗了公路、鐵路、電話等設施對104個國家經濟增長的影響，發現基礎設施的投資回報開始時發生緩慢，但最終會很大，基礎設施是經濟高速增長的條件，但是也有個別研究[5-6]發現基礎設施對經濟發展影響并不顯著。中國學者也在這一領域進行了實證研究。郭慶旺、賈俊雪的初步研究表明基礎設施總投資、交通運輸、倉儲、郵電通信以及電力煤氣和水生產對產出具有較大和持久的影響，其中電力煤氣及水生產對產出的提升作用更大[7]。其他研究者各自用不同的計量方法和數據檢驗基礎設施對經濟增長的影響，普遍發現交通設施對經濟效率有顯著影響[8-10]。一些實證研究還表明基礎設施的地區差異是影響區域發展不平衡的重要因素（如魏后凱[11]和劉倫武[12]等）?，F有研究勾勒出基礎設施影響經濟發展的兩條路徑：首先，基礎設施本身是一種投入要素，其投入水平直接影響城市產出；另一方面，城市基礎設施作為普通生產要素的互補條件，有助于提高其他要素的效率。但是，以往的文獻并未研究基礎設施投入是否在促進經濟增長的同時提高了城市土地利用率。相反，有的研究發現基礎設施用地在城市建設用地中占有很大比重，對耕地保護壓力很大[13]。因此，在中國特定條件下，基礎設施建設是否提高了城市土地產出率是具有現實意義的課題。

土地利用效率的一個綜合測度是城市土地產出率。本文的目的是定量分析城市基礎設施投入對土地產出率的綜合影響及其地區間差異。本文構建城市土地產出率方程，控制城市資本與勞動密度、用地結構和產業結構的差異，以全國所有地級及以上城市2003—2011年面板數據為樣本，檢驗基礎設施資本存量和基礎設施實物的空間密度對城市土地產出率的影響。研究結果揭示了中國城市基礎設施建設與土地產出率間的總體關系和地區間差異，有助于對近年來的土地利用和基礎設施建設效益做出客觀評價，為制定相關政策提供依據。

2 計量模型設置和變量選取

2.1 計量模型設置

Ciccone 和 Hall[14]的集聚經濟模型在該研究領域產生了廣泛的影響，本文借鑒并拓展該模型，構建中國城市土地產出率影響因素的計量模型。Ciccone和Hall從理論上證明集聚經濟來自高密度的經濟活動，其結構方程的解是廣義C-D函數形式的簡約方程：

式1中，qi是城市i單位面積的產出，用每單位面積土地上的增加值表示；Gi為城市全要素生產率，也代表?？怂怪行约夹g進步；ni、Hi和Ki分別是單位土地面積上的平均就業、平均人力資本和物質資本投入。中括號內參數βi（i= 1,2）是相應要素的貢獻率，0≤βi≤1。中括號外的參數α是單位面積資本與勞動的規模報酬，0＜α≤1表示邊際生產率遞減，因為經濟密度過高可能產生“擁擠效應”。Qi和Ai是總產出和總面積，Qi/Ai是產出密度，λ＞1時，集聚經濟具有正外部性，反之，集聚密度對城市空間生產率產生不利的作用。

將資本投入Ki細分為生產性資本ki和基礎設施資本si。同時，基礎設施還作為廠商生產的外部技術環境影響城市全要素生產率Gi。因此，生產函數(式1)變為：

式3中的Zi包含若干不可忽視的城市經濟因素，如城市產業結構、城市規模、城市土地市場化水平以及城市各類用地結構等。雖然這些變量并非本文的主要研究內容，但是計量分析中必須對其加以控制。用產業結構R、建設用地面積A、土地市場化水平M和土地利用結構L表示?？怂剐屎瘮抵械淖兞縕，代入廣義C-D函數G(s, Z)= sα1Rα2Aα3Mα4Lα5，取對數整理后得：

式4使用統一的變量參數，易于發現式4與式3參數的對應關系，例如參數γ1= β21αλ 是資本密度ki對土地產出率的貢獻，γ3= α2是產業結構的影響，等等。其中lns的參數γ5= α1+ β22αλ 反映了基礎設施的綜合效應，是本文的關鍵參數。自然條件、地理區位和經濟體制等也影響全要素生產率，設這些因素在短期內不變，其影響可以在面板數據模型中用固定效應予以控制。

2.2 變量的選取

方程（式4）的被解釋變量是城市土地產出率（104元/km2），是按2000年不變價格計算的城市二、三產業增加值除以建成區面積。物質資本和勞動力以及人力資本等是城市土地產出率的主要決定因素，且往往與城市基礎設施水平相關，必須予以控制。城市就業密度由城市市區單位非農就業人數與城鎮個體就業人數之和除以城市建成區面積得到（Empdensity，人/km2）。城市單位面積資本投入用每平方公里建成區面積的全社會固定資本存量表示。與國內資本相比，國際資本往往同時帶來比較先進的技術，并且進入收益較高的部門，因此本文將全社會固定資本存量分為國內資本存量（Kdensity，104元/km2）和FDI存量（FDIdensity，104元/km2）。單位面積物質資本投入等于全社會固定資本減去基礎設施資本。其中，資本存量數據最難構建，工作量最大。本文借鑒文獻[15]，用各年投資和永續盤存法計算資本存量式中Ki,t是資本存量；δ是年折舊率，表示去年的固定資產Ki,t-1今年的價值為（1-δ）Ki,t-1，借鑒以往研究，設折舊率δ為5%；It-1是實際投資，考慮資本的建設周期，使用一年的滯后期，di,t-1采用各省的累計資本價格指數。FDI存量也用類似方法估算。人力資本E受教育水平和醫療衛生條件影響，本文用高校教師數（Cteacher，人）和醫院病床數（Hospitalbed，張）表示。

影響?？怂剐蔊i的各變量必須在模型中予以控制。第一組變量是表示城市經濟結構的制造業份額和生產性服務業份額，分別用兩個行業就業份額表示。為了構建生產性服務業變量，本文根據《中國2007年投入產出表》，從14個服務業部門中選取制造業對其消耗系數較高的交通運輸、倉儲及郵政業，批發和零售業，金融業，租賃和商務服務業，住宿和餐飲業，科學研究技術服務和地質勘查業，信息傳輸計算機服務和軟件業7個行業，將7個行業就業份額合并。第二組變量與城市土地有關：土地市場化水平M用招拍掛出讓面積占土地出讓的比例表示（Landmarket， %），城市用地面積即建成區面積（Urbanland， km2），土地利用結構則以居住、公共設施、工業、倉儲、對外交通、城市道路廣場、市政設施、綠地和特殊用地9類各占建成區用地份額表示，其中市政用地作為參照，從方程中略去。

本文構建的城市基礎設施資本存量數據庫包含城市供水、燃氣、集中供熱、公共交通、道路橋梁、排水、防洪等等所有單項投資，用永續盤存法和各年投資數據以及累計固定資產投資價格指數計算，得到以2000年不變價計算的各年基礎設施資本存量，再除以建成區面積得到城市基礎設施資本密度si（I_Kdensity， 104元/km2）。城市道路對經濟發展有重要影響，下水道是城市各功能區建設的先行項目，而路燈的裝修則意味著基礎設施的基本完成，因此本文使用城市道路密度（Roaddensity， km/km2）、下水道密度（Sewdensity， km/km2）和路燈密度（Streetlightdensity， 盞/km2）表示基礎設施實物密度。中國城市居民日常工作對公交有一定的依賴性，方程中還增加了公交車輛密度（Busdensity， 輛/km2）。

3 數據說明

本研究的數據主要來源于《中國城市統計年鑒》、《中國城市建設統計年鑒》和《中國國土資源統計年鑒》。表1是2003—2011年的描述統計量。

4 城市基礎設施對土地產出率影響的固定效應模型估計結果

4.1 全國城市土地產出率方程估計

本文利用Hausman檢驗確定方程設置，其零假設是解釋變量與隨機誤差無關，隨機效應模型是無偏和有效的。檢驗結果拒絕了零假設，表明必須用固定效應模型控制隨機誤差中相關的城市因素才能獲得一致性估計。因為每個城市多年數據存在時間相關性，一般固定效應回歸會低估參數的標準誤差，夸大統計顯著性，本文采用按城市分組簇團—穩?。–luster-robust）方法獲得有效性估計。表2第一列報告全國城市方程參數估計結果，其經濟意義是各變量的產出彈性。估計表明，國內固定資本、外商資本和就業空間密度都對城市土地產出率有重要貢獻，生產性服務業和制造業就業以及高等教育也對城市土地產出率有顯著的影響。然而，這些變量僅僅是本文的控制變量。

本文的重點是考察基礎設施對城市土地產出率的影響。基礎設施資本存量、城市道路、路燈、城市建成區排水管道和公交車等設施的密度都有顯著的正參數估計。利用產出彈性(β)和邊際產出率（dq/dx）的關系以及要素投入(x)和產出(q)的城市樣本均值計算三類資本存量密度邊際產出率。以國內資本為例，β是k的參數。由于式4是線性對數函數，對k的一階導是dq/dk = βq/k。根據產出彈性的定義，β = (dq/dk)/(q/k)。利用參數估計（β = 0.3825）、產出和資本的樣本均值（q = 35769，k = 86860）可算出被研究期間國內資本的邊際產出率為dq/dk = βq/k = 0.1575，即每平方公里面積上增加1×104元國內資本存量每年可增加0.1575×104元的單位面積產出。雖然回歸參數顯示基礎設施資本產出彈性（0.0557）僅略大于城市固定資本產出彈性的1/7，但是全國平均每平方公里城市用地上基礎設施資本投入（8181×104元/km2）不足生產性投入（86860×104元/km2）的1/10，由此推算，基礎設施資本產出邊際效率是一般性資本邊際效率的1.5倍。城市基礎設施的實物測度，包括地面的道路和路燈密度、地下的排水管道密度，都對城市土地產出率有顯著貢獻。值得說明的是路燈密度代表的是道路設施水平，而不僅是照明的作用。通常不引人注意的排水管道占用的建設用地微不足道，卻是城市高效運行的保障，排水不暢的城市則會在暴雨期遭受重大經濟損失。公交車密度對城市土地產出率也有顯著影響，其彈性系數0.0657。最后值得注意的是，基礎設施投入對中國城市土地產出率的作用是上述資本存量和實物兩者的疊加。

計量模型中的最后一組變量是土地市場和城市用地結構。城市土地市場化水平回歸系數不顯著，意味著全國總體上已經基本完成了城市土地市場化，微小的差別對城市土地配置效率已無顯著影響。建成區規模對土地產出率有正向影響，似乎表明規模較大的城市產出率較高。表示城市用地結構的各類用地份額中，市政用地是參照類型，其他用地的參數估計結果表明與市政用地相比，該類用地份額每增加1%，城市土地產出率相應的百分數變化。其中，居住用地、倉儲用地、城市道路和特殊用地對產出率的作用比較顯著，其他變量沒有通過顯著性檢驗。估計結果表明中國許多城市的工業用地和市政公用設施用地的經濟效率不僅低于物流和城市道路用地，而且低于居住用地，反映了中國特有的現象：一些城市工業園區和市政用地占用大量土地卻沒有產生很高的經濟效益，也反映了被研究期間中國城市房地產市場普遍過熱的現象，一路攀升的房價、地價使新增居住用地在短期內產生了較高的經濟效益。

表1 2003—2011年地級及以上城市變量的描述統計量Tab.1 Descriptive statistics of variables for prefecture cities from 2003 to 2011

表2 2003—2011年地級及以上城市土地產出率方程的固定效應估計Tab.2 FE estimates of land productivity in prefecture or higher level cities from 2003 to 2011

表2續

4.2 東、中、西部地區城市土地產出率方程的估計

為了檢驗基礎設施對東、中、西部地區城市土地產出率的差異化影響，本文分別估計三大地區城市方程。同樣根據Hausman檢驗結果確定了固定效應模型，并用穩健方法獲得參數估計的標準差進行統計檢驗。表2內右三組參數報告各地區方程參數。雖然存在地區間差異，但是主要要素投入的空間密度，包括國內外資本和勞動，以及生產性行業就業結構和高等教育都對各地區城市的土地產出率有顯著的影響，而醫療衛生條件則沒有明顯作用。

分地區模型估計顯示，基礎設施資本存量密度參數估計在西部地區最大最顯著，東部地區其次，在中部地區未通過統計檢驗。計量估計結果意味著城市基礎設施投入在欠發達地區對土地產出率的貢獻比在發達地區更大,表明國家在西部開發中對城市基礎設施的投入具有合理性和有效性。所估計的彈性系數表明，就每個地區平均而言，西部地區城市的基礎設施資本每增加一個百分點，城市土地產出率就可能增加0.14個百分點，東部基礎設施資本增加一個百分點得到的產出率只有0.05個百分點，在中部城市則完全不確定。在不同地區的方程中有不盡相同的基礎設施實物參數估計通過了顯著性檢驗：三個在東部、兩個在中部、三個在西部。其中，增加城市道路密度在西部城市提高了土地產出率，但是在東、中部卻沒有顯著的作用；代表道路設施水平的路燈密度在三個地區的城市都有顯著作用；增加排水管道建設有利于提高東中部城市土地生產率；公交車輛密度則在東部和西部都促進了土地利用效率。這組估計結果表明，各地應根據自身基礎設施的完善程度和邊際收益有選擇地推進基礎設施建設，達到節約土地和促進增長的綜合目的。

城市用地規模和用地結構對城市土地產出率的影響也存在地區差異。在東部和中部地區，建成區面積大小與土地產出率之間沒有顯著的關系，但是在西部地區，建成區越大的城市，土地產出率越高，表明西部地區一些城市建成區過小，必要的經濟活動難以開展，已有的生產活動效率偏低。與市政用地相比，不同類型的城市用地對東部地區城市土地產出率沒有明顯不同，但是公共設施、倉儲用地和城市道路用地在中部地區對城市土地產出率的作用比市政用地更大，倉儲用地在西部城市對土地產出率也有顯著貢獻。

5 結論與政策啟示

本文構建城市土地產出率模型，利用2003—2011年全國地級及以上城市面板數據檢驗城市基礎設施建設與土地產出率的關系。固定效應模型估計結果表明：控制了各項要素投入、城市就業結構和用地結構，城市基礎設施資本密度和各項基礎設施實物密度是城市土地產出率的重要影響因素。其中，西部城市的基礎設施資本對土地產出率的貢獻最大，東部其次，中部地區城市的基礎設施資本存量的變化對土地產出率沒有很顯著的影響。研究還發現，物質資本投入仍然是城市土地產出率的決定性因素；現代生產性服務業和制造業就業份額提高了城市土地產出率；城市建成區面積大小和城市土地市場化程度對土地產出率沒有明顯影響；與市政用地相比，居住用地、倉儲用地、城市道路和特殊用地對城市土地產出率的作用比較顯著。

上述研究結果提供了若干政策啟示：（1）基礎設施建設可以節約城市土地或在給定的用地范圍內創造出更多的財富，從而緩和人地矛盾、實現城市經濟可持續發展。但是，基礎設施建設的經濟效果有明顯的區域差異，增加西部地區的基礎設施資本投入對土地產出率的增長效果最為明顯，在東部發達城市次之，在中部地區的投入收益率較低。國家應繼續通過主導西部公共基礎設施建設吸引民間生產性要素和其他經濟活動向西部轉移，同時評價中部地區城市的投資效益、加強投資可行性分析、調整各項基礎設施的投資結構。（2）各類基礎設施都具有生產性作用。城市道路密度具有收益遞減的趨勢，在西部城市增加城市路網密度較易獲得明顯的經濟效果，東西部城市地面路網已經較密，需另辟他徑提高城市土地生產率。如果路燈密度的確代表了城市道路設施的水平，道路設施水平在各地區（尤其是東部地區）城市對土地產出率有很大的促進作用。（3）中國城市居住用地效益比工業用地效益更高，有悖經濟學常識，實則反映了房地產價格高昂，在現有財稅制度下房地產開發為城市帶來的是短期收益，不利于城市的可持續發展。農村和城市土地市場一體化和城市財稅改革能促使城市財政擺脫對房地產開發的過度依賴，改善土地配置和生產效率。

（References）：

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（本文責編：仲濟香）

The Effect of Urban Infrastructure Construction on Land Productivity and the Regional Disparities

KE Shan-zi, ZHAO Yu-qi, WANG Li
（The College of Economics and Trade, Hunan University, Changsha 410079, China)

The purpose of this paper is to investigate the effects of infrastructure development on urban land productivity and the regional variations. Research method include urban land productivity model based on the principle of agglomeration economies, and to use the panel data of China’s cities to examine the contribution of infrastructure to land productivity. Research findings shows that 1) controlling for the densities of capital and labor, the infrastructure capital density was an important contributor to urban land productivity and each type of infrastructure contributed individually to the urban land productivity; 2) the stock of infrastructure capital had the largest impact on land productivity in the western region cities than in the eastern cities, and the impact was insignificant in the central region cities. The paper concludes that each city should improve its infrastructure selectively according to the marginal return to reach the integrated goal of land conservation and economic growth.

land use; urban land productivity; fixed effects model; infrastructure; capital stock; regional disparities

F301.24

A

1001-8158（2014）02-0059-09

2012-12-25

2013-12-12

柯善咨（1951-）, 男，浙江臺州人，博士，教授，博士生導師。主要研究方向為城市經濟學、區域經濟學。E-mail:shanzike@hnu.edu.cn