環境規制、技術創新與經濟增長
——基于2008—2015年中國省際面板數據的實證分析

許長新,胡麗媛

(河海大學 商學院,江蘇 南京 211100)

1 引言

近年來我國經濟獲得高速增長,GDP年均增長率接近8%,但也伴隨著大量的資源消耗與日益加劇的環境污染。環境污染問題已尖銳地暴露出來,凸顯成為經濟增長的焦點。2015年我國工業廢水排放量達到199.50億t,工業二氧化硫排放量達到1556.70萬t,工業固體廢物產生量達到33.11億t,能源消費總量達到40.22億t標準煤。環境保護與經濟增長此消彼長,陷入“經濟—環境”的怪圈,呈現出兩難格局。我國提出“加快生態文明體制改革”,樹立并落實“綠水青山就是金山銀山”理念,使“兩山”由沖突對立關系上升為協調統一的關系,推動建設人與自然和諧發展的現代化,環境保護與經濟增長相輔相成,走可持續發展之路。創新是引領發展的第一動力,這高度概括了技術創新的重要意義。考慮到技術創新在經濟可持續發展中的重要地位,企業技術創新是平衡環境保護與經濟增長的根本和有效的渠道。提升技術創新效率,實現環境保護與經濟增長協調統一,是我國當前亟待解決的難題。

本文將環境規制、技術創新與經濟增長納入同一個研究框架,綜合考察三者之間的內在關聯性。選取我國30個省區(未包括香港與澳門特別行政區、臺灣地區和西藏自治區)2008—2015年的省際面板數據,構建動態面板模型,運用系統GMM探究環境規制的經濟效益。采用面板門檻模型與空間面板杜賓模型實證檢驗環境規制和經濟增長的非線性關系與空間相互關系,厘清環境規制通過技術創新渠道作用于經濟增長的機理,為實現經濟增長與環境保護的“雙贏”提供政策參考,對制定科學合理的環境規制政策具有重要的理論與現實意義。

2 文獻述評

在理論研究方面,對環境規制與經濟增長兩者之間的關系還存在著爭議,現有研究主要集中在:①直接考察環境規制對經濟增長的影響效應。Jorgenon、Wilcoxen[1]通過環境規制對美國經濟增長的實證研究發現,環境規制導致國民生產總值下降2.59%；Levinsohn、Petrin[2]發現,美國造紙業較高的污染控制成本對造紙業的生產率具有抑制作用;Coria、Jaraite[3]以瑞典企業為研究樣本,發現CO2排放規制對企業生產行為與經濟效益不存在顯著影響;Hering、Poncet[4]以我國城市為樣本,研究發現環境規制對出口存在負向效應;Albrizio等[5]利用跨國數據研究環境規制強度對不同生產率企業的生產率增長率影響的異質性,發現對生產率排名靠前的企業,環境規制趨嚴會提高其生產增長率,而對生產率較低的企業,更嚴格的環境規制反而會降低其生產增長率。囿于數據可得性約束,并未對環境規制影響企業生產率的作用機理進行分析。②探究環境規制與經濟增長間的間接關系,通過考察環境規制對企業創新的影響,進而驗證環境規制對經濟增長的效應。Porter[6]認為,競爭優勢不應拘泥于靜態效率下的最優行為,而應建立在動態約束下的技術提升與企業的創新行為之上。恰當的環境規制可激勵企業進行技術創新,抵消生產要素相對價格提升帶來的生產成本增加,進而實現生產率提升。宋馬林、王舒鴻[7]采用DEA方法將環境效率分解為技術因素與環境規制因素,提出以技術進步帶動環境保護與產業升級,加大環境規制,從而推動我國環境效率的提升;Feng等[8]以我國企業為樣本,發現環境規制對企業綠色創新能力的提升存在正向積極影響;史貝貝[9]等采用雙重差分法檢驗環境規制對地區經濟增長的作用機制,研究發現環境規制帶來的經濟紅利具有邊際遞增效應。

基于文獻回顧與梳理,本文發現目前大多數研究使用的環境效果變量較單一,且主要檢驗環境規制、技術創新與經濟增長的兩兩單一關系,而技術創新在環境規制與經濟增長間存在聯結效應,因此本文試圖做出以下四點邊際貢獻:一是運用主成分分析法多指標系統地測度不同地區環境規制強度,并采用隨機前沿分析法(SFA)對技術創新效率進行估計;二是基于動態視角,構建動態面板數據模型考察環境規制對經濟增長的影響以及技術創新在兩者關系間的調節作用;三是采用面板門檻模型實證檢驗環境規制與技術創新交互項對經濟增長的門檻效應,探究環境規制通過技術創新渠道對經濟增長的非線性影響;四是構建空間面板杜賓模型,驗證環境規制與技術創新對經濟增長的空間溢出效應。

3 環境規制對經濟增長的作用機理分析

有效的環境規制在保護環境的同時,也要盡可能降低對被規制地區經濟增長的不利影響。技術創新是平衡政府環境規制與地區經濟績效的決定因素,分析環境規制對經濟增長的作用機理,充分發揮環境規制對經濟增長的技術創新效應以實現環境保護與經濟增長的“雙贏”。環境規制對經濟增長的影響是通過直接效應與以技術創新為中介的間接效應綜合作用實現的,具體的作用機理見圖1。

圖1 環境規制對經濟增長的作用機理

3.1 環境規制影響經濟增長的直接效應

傳統學派的“遵循成本說”提出,環境規制增加了企業遵循成本,對企業生產效率具有抑制效應,不利于經濟增長。一方面,基于環境污染的外部性,企業受制于環境約束進行必要的污染治理投資以改善社會福利,或引進先進的減污設備、開發使用新的生產工藝,在資金有限的前提下,污染治理投資增加侵蝕了企業的生產性投資,導致經濟體生產績效下降,對經濟增長產生抑制作用。另一方面,政府環境規制對生產用社會資源限定范圍或收取費用,使環境資源具有經濟物品特性,企業生產對環境資源的消耗需要支付必要的費用,企業生產成本提高導致產品銷售價格上升,在產品需求不變的條件下,使產品利潤率降低,束縛企業經濟績效。Christainsen、Haveman[10]認為,環境規制引致生產成本增加的同時,用于提高質量、減少污染的資金投入會擠占有前景的項目投資。此外,環境規制標準趨嚴會占據部分管理時間,吸納企業財務資源,抑制企業經濟效益提升,對經濟增長產生不利影響。

3.2 環境規制影響經濟增長的間接效應

以Porter為代表的修正學派“創新補償說”提出,合理的環境規制對企業創新行為具有刺激作用,在抵消遵循成本制約的同時,也帶來技術擴散效應與結構的優化升級,提高企業生產率水平,促進經濟增長。伴隨環境規制強度的提升,政府的政策傾斜為企業帶來技術創新契機,激發企業進行環保技術升級與生產技術革新,催生產品創新補償效應,降低企業生產成本或增加產品價值。同時,環境規制的實施會推動污染控制技術的開發與環境管理創新,優化企業生產過程,提升資源生產率,產生生產過程中的工藝創新補償效應。產品與過程創新補償的共同作用,有利于促進企業與產業的轉型升級,推動地區經濟增長。馬海良等[11]提出,通過設置綠色進入壁壘,環境規制促使企業進行技術創新活動,推動產業結構改變,進而通過企業技術創新和經營績效的良性互動,促進地區經濟發展。嚴格的環境規制會對經濟產生“遵循成本效應”與“創新補償效應”,環境規制對經濟增長的作用效果取決于這兩種效應孰優孰劣,由于增加成本和創新補償共同作用下的凈效應影響方向不能確定,需通過實證進行檢驗。

4 研究方法與數據

4.1 模型構建與方法說明

為探究環境規制與技術創新對經濟增長的影響,本文借鑒現有研究的實證思路并進行拓展,引入因變量經濟增長的一階滯后項,以考慮因變量的滯后效應和模型可能存在的內生性。同時,為體現技術創新所導致的地區間環境規制行為的博弈性,引入技術創新與環境規制的交互項,構建計量模型為:

yi,t=c+φ1yi,t-1+φ2eri,t+φ3rdi,t+φ4er×rdi,t+ΦXi,t+δi+εi,t

(1)

式中,y為經濟增長;er為環境規制強度;rd為技術創新效率;X為其他對經濟增長產生影響的控制變量向量;δi為地區效應;φ與Ф分別表示參數與參數向量;εi,t為殘差項。

4.2 環境規制與技術創新交互項的門檻效應

借鑒Hansen[12]面板門檻法,探究不同環境規制強度下環境規制與技術創新交互項對經濟增長的影響系數是否有差異,即考察環境規制與技術創新交互項的門檻效應。以單門檻為例,構建估計模型:

yi,t=c1+θ1eri,t+θ2rdi,t+θ3er×rdi,tI(er≤τ)+θ4er×rdi,tI(er>τ)+ΦXi,t+δi+εi,t

(2)

式中,I(·)為指示函數;環境規制強度er為門檻變量;τ為特定的門檻值。當環境規制強度er小于門檻值τ時,環境規制與技術創新交互項對經濟增長的影響系數為θ3;當環境規制強度er大于門檻值τ時,環境規制與技術創新交互項對經濟增長的影響系數為θ4。多門檻模型可通過引入更多的τ擴展得到。

4.3 變量選擇及數據來源

經濟增長y:以地區人均GDP作為經濟增長的衡量指標,并取其對數形式表示。

環境規制er:現有文獻關于環境規制的測度尚存爭議,主要采取以下替代指標以衡量環境規制:①采用環境規制政策表征[13];②不同污染物的排放量[14];③以不同污染物的排放密度作為其替代指標[15];④以人均收入水平作為環境規制的代理變量[16];⑤以治污投資與工業產值的比值來衡量[17];⑥基于資源消耗情況[18]?？紤]到單一的衡量指標存在不全面性,指標體系選取的不完全可能會造成啡量結果的偏差，本文基于各地區的實際環境規制效果指標混合衡量,運用主成分分析法系統地測度環境規制強度。指標體系由1個目標層(環境規制強度綜合指標)、3個評價指標層和9個單項指標層構成,具體為:污染物排放量(單位GDP廢水排放量、單位GDP二氧化硫排放量。單位GDP固體廢物產生量)、資源消耗量(單位GDP水耗、單位GDP能耗)和污染處理率與利用率(廢水處置率、二氧化硫去除率、固體廢物處置率、固體廢物綜合利用率)。本文利用SPSS22.0軟件,運用主成分分析法對各地區環境規制強度進行測度。具體處理為:首先,由于各指標量綱與單位屬性存在差異,因此進行環境規制強度測度時需要先對指標進行處理。單位GDP廢水排放量、單位GDP二氧化硫排放量、單位GDP固體廢物產生量、單位GDP水耗和單位GDP能耗與環境規制強度負相關,取倒數進行度量。同時,為使數據具有可比性,對數據進行標準化處理,以得到無量綱數據。其次,通過KMO和Bartlett檢驗進行分析方法的可行性檢驗,發現符合因子分析的條件,可進一步進行主成分分析。然后，選擇提取特征根大于1對應的主成分,由此將原始變量轉化為新變量指標,在起到降維作用的同時,基本上包含了原始指標的信息。最后進行環境規制強度測算,將計算所得的特征向量矩陣與標準化后的指標值相乘,得到主成分函數的表達式,并以各主成分對應的特征根占所抽取的主成分特征根之和的比值為權重,得到綜合主成分值。環境規制強度越高,說明該地區政府對環境實行了更為嚴格的控制。

技術創新rd:近年來學者們通常采用數據包絡分析(DEA)與隨機前沿分析(SFA)對技術創新效率進行測度,而隨機前沿分析法針對大樣本面板數據更具有優越性?；诖?本文利用2008—2015年30個省區規模以上工業企業數據,運用隨機前沿分析法估計區域工業企業技術創新效率。本文借鑒Battese、Coelli[19]的模型設定,以規模以上工業企業為研究對象,構造企業技術創新效率隨機前沿模型(SFA),以專利申請數為產出指標,選取R&D經費與R&D人員全時當量為投入指標,模型設定為:

lnY=β0+β1lnX1+β2lnX2+μi,t-νi,t,TE=exp(-μi,t)

(3)

式中,i為地區;t為時間;Y為產出指標,以區域規模以上工業企業專利申請數表示;X為投入指標;X1為各地區規模以上工業企業R&D經費;X2為R&D人員全時當量;TE為技術效率,在此處表示技術創新效率。

控制變量X:主要包括資本因素k,以全社會固定資產投資總額的對數表示;勞動因素w,以在崗職工平均工資的對數來衡量。

基于數據的可得性,本文采用2008—2015年的30個省區的相關數據作為樣本,數據來源于相關年份的《中國環境統計年鑒》、《中國能源統計年鑒》與《中國統計年鑒》。運用Stata14.2軟件對數據進行處理,變量統計見表1。

表1 變量描述統計

5 實證結果與分析

5.1 動態面板模型回歸

通過在回歸模型中引入被解釋變量滯后期,構建動態面板模型,從動態視角探究環境規制對經濟增長的影響。為解決動態模型可能存在的內生性問題,采用兩步系統GMM方法對模型進行估計。同時,公布固定效應模型的回歸結果,從固定效應與兩步系統GMM的回歸結果看,變量系數的符號與顯著性一致,表明研究結果具有穩定性,面板數據具體回歸結果見表2。AR(1)和AR(2)的檢驗結果表明,擾動項的差分僅存在一階自相關而不存在二階自相關,Sargan檢驗結果顯示模型不存在過度識別,驗證了工具變量的有效性。

表2 面板數據回歸結果

注:***、**、*分別表示在1%、5%和10%的水平下檢驗通過，表3、表4同。

基于模型(4)的回歸結果,滯后一期的經濟增長對當期的影響系數為0.435,且通過了1%的顯著性檢驗,驗證了我國的經濟增長具有動態的正向持續性。環境規制系數為-0.038,在1%的水平上顯著,表明環境規制對經濟增長具有顯著負向抑制作用。這一結果得到遵循成本假說的支持,在資源配置固定的前提下,企業污染治理支出將擠占其他生產性投資,造成企業機會成本增加,進而抑制地區經濟增長。技術創新效率的影響系數在1%的水平上顯著為正。即技術創新效率的提高對經濟增長的正向影響顯著,說明技術創新效率的提升是推動地區經濟增長的重要動力。對控制變量,資本因素與勞動力因素的影響系數均為正且通過了1%的顯著性檢驗,即資本與勞動力投入是促進地區經濟增長的主要因素。引入環境規制與技術創新的交互項以度量環境規制的技術創新效應,進而測度環境規制通過技術創新渠道對經濟增長產生的間接影響。環境規制與技術創新的交互項在5%的顯著性水平下為正,表明環境規制引致的技術創新效應對經濟增長具有正向促進作用。隨著環境規制標準的趨嚴,企業若按照原有方式生產必將導致環境成本增加,為降低成本,企業會通過技術創新手段改善生產工藝或增強減排能力,提升企業競爭力,在保護環境的同時也能實現經濟增長。

5.2 環境規制與技術創新交互項的門檻效應

研究在不同環境規制強度下,環境規制與技術創新交互項對經濟增長的效應。單一門檻F值為54.84,P值為0.000,在1%水平上顯著;雙重門檻對應的F值為3.11,P值為0.870,在統計上不顯著。因此,采用單門檻模型進行回歸的結果見表3。由表3可知,環境規制的影響系數在1%的水平上顯著為負,技術創新系數為正且在1%水平上顯著,資本和勞動力系數分別為0.165和0.389,且均在1%的水平下通過顯著性檢驗。

表3 環境規制與技術創新交互項的門檻效應估計

環境規制強度的單一門檻值為0.670,該門檻值將環境規制強度分為兩個區段:第一個區段是環境規制強度較低水平,當er低于門檻值0.670時,er*rd的影響系數為正,且通過了1%的顯著性檢驗;第二個區段是環境規制強度較高水平,當er高于門檻值0.670時,er*rd的影響系數在1%的水平下顯著為負。這表明環境規制強度較低時,環境規制通過技術創新渠道對經濟增長具有正向積極的影響效應;而當環境規制強度過高時,環境規制的技術創新效應會對經濟增長產生顯著抑制作用。究其原因,環境規制強度相對較低時,環境規制的實施會激勵企業提高技術創新效率,通過“學習效應”與“創新補償效應”推動地區經濟增長。這與我國環境規制的實踐相符隨著經濟發展條件的逐步積累,環境規制的制定實施與企業承載力聯系緊密,同時環境法律法規與政策制度日臻完善,以環境規制為有效政策工具處理環境負外部性的作用逐步呈現,刺激企業主動提升技術創新效率,實現環境績效與經濟增長的“雙贏”。當環境規制強度過高時,由于其自身的成本因素,企業環境治理適應性成本投入過多,環境規制所引致的創新補償效應小于其負面效應,環境規制通過技術創新渠道對經濟增長具有抑制作用。因此,適度的環境規制強度才能有效激勵企業提高技術創新效率,對經濟增長產生顯著積極影響。

5.3 空間溢出效應分析

基于地理空間的鄰近性,我國地區環境規制與經濟增長可能存在空間溢出效應[20]?？臻g面板杜賓模型(SPDM)由面板數據擴展所得,綜合考慮了自變量與因變量的空間相關性,以考察變量間的空間相互關系與結構模式。本文基于空間面板杜賓模型研究環境規制與經濟增長的空間溢出效應,構建空間計量模型為:

(4)

本文采用車鄰接方式構建空間權重矩陣,鄰接元素為1,不鄰接元素為0,設置海南與廣東相鄰以消除孤島效應。運用Stata14.2軟件計算得出我國各地區2008—2015年環境規制與經濟增長的Moran′s I指數。檢驗結果顯示,Moran′s I指數均在5%的水平上顯著,即環境規制與經濟增長均表現出顯著的空間相關性。本文從直接效應、間接效應與總效應三個層面實證檢驗環境規制對經濟增長的空間影響效應,空間面板杜賓模型檢驗結果見表4。

表4 空間面板杜賓模型檢驗結果

根據表4的估計結果可知:從直接效應角度,環境規制的直接效應回歸系數為-0.014,通過了1%的顯著性檢驗,表明各空間單元的環境規制對該空間單元的經濟增長存在顯著負向影響,環境規制強度每提升1%，將使該空間單元經濟增長水平平均下降0.014%;從間接效應角度,環境規制的間接效應系數為-0.055,且通過了1%的顯著性檢驗,表明環境規制對相鄰空間單元經濟增長表現出負向溢出效應,環境規制強度每提升1%，則相鄰空間單元的經濟增長水平平均下降0.055%;從總效應角度,環境規制的總效應估計系數為-0.069,且通過了1%的顯著性檢驗,表明環境規制強度每提升1%,全部空間單元的經濟增長水平下降0.069%。通過比較發現環境規制的間接效應大于直接效應,即相鄰地區環境規制對經濟增長的負向影響比當地環境規制更明顯。

技術創新的直接效應系數為0.161,且通過了1%的顯著性檢驗,說明技術創新效率每提高1%，則該空間單元經濟增長0.161%;技術創新的間接效應系數為0.538,且通過了1%的顯著性檢驗,表明技術創新對相鄰地區經濟增長具有正向空間溢出效應,技術創新效率每提高1%，使相鄰空間單元經濟增長0.538%;技術創新的總效應系數為0.699,通過了1%的顯著性檢驗,技術創新效率每提高1%，則全部空間單元經濟增長0.699%。同時,資本與勞動要素均對經濟增長具有正向促進作用,表明資本與勞動力要素是推動經濟增長的主要正向因素,且資本與勞動力投入的直接效應大于間接效應,當地的資本與勞動力要素對經濟增長的推動作用大于相鄰地區。

6 結論與政策涵義

基于2008—2015年我國省際面板數據,構建動態面板數據模型檢驗環境規制與技術創新對經濟增長的經濟效益,通過面板門檻模型與空間面板杜賓模型,探究環境規制、技術創新對經濟增長的門檻效應與空間溢出效應,實證結果表明:①環境規制對經濟增長具有顯著負向抑制作用,而技術創新效率的提高對經濟增長的正向影響顯著,環境規制與技術創新的交互作用正向促進經濟增長。②環境規制的技術創新效應對經濟增長呈現出顯著的單一門檻特征,環境規制強度較低時,環境規制通過技術創新渠道對經濟增長具有正向積極的影響效應；而當環境規制強度過高時,環境規制的技術創新效應會對經濟增長產生顯著抑制作用。③環境規制對相鄰或鄰近地區的經濟增長表現出明顯的負向空間溢出效應,技術創新對相鄰地區具有正向空間溢出效應。

以上實證結果蘊涵重要的政策涵義:首先，需建立適宜的環境規制體制,設置合理的規制水平,恰當的環境規制強度才能有效激勵企業提高技術創新效率,降低環境規制的實施成本,進而促進經濟增長,過猶不及。其次,加大技術創新力度,全面實施創新驅動戰略,刺激實體經濟發展,充分發揮技術創新對經濟增長的促進效應,推動科技與經濟深度融合。第三,政府環境規制政策的制定與實施應以技術創新效率的提升為導向,利用技術創新優勢,彌補環境規制“遵循成本”劣勢,從而更好地發揮技術創新在環境規制與經濟增長的中介效應。第四,環境規制與技術創新的區域協調也必須得到關注與重視,強化區域間環境規制統籌,實現區域間經濟的共同發展。

本研究豐富并拓展了環境規制與經濟增長相關理論,為地方政府協調環境規制與經濟發展提供了重要的決策基礎,對我國實行合理的環境規制制度、提高技術創新效率具有深刻的參考價值。