海洋科技創新與產業結構耦合協調發展研究

（寧波大學 商學院，浙江 寧波 315211）

一、引言

21 世紀是海洋的世紀，在陸域資源日趨匱乏以及環境破壞問題日益嚴峻的情況下，各國紛紛將目光聚焦到海洋。黨的十八大報告首次將建設海洋強國提升到國家發展戰略高度，黨的十九大報告又明確要求“堅持陸海統籌，加快建設海洋強國”。在此背景下，海洋經濟總量增長明顯，已從2012 年的500 87 億元增長至2018 年的834 15 億元。但值得注意的是，海洋生產總值占GDP 的比重卻從9.6%略微下降至9.3%，且沿海11 省市海洋經濟占地區生產總值的比重年份間變化差異較大。這究竟是因為海洋科技水平沒有跟上海洋經濟發展的需要，還是海洋產業結構仍存在較大調整空間，這是值得商榷的。此外，科技創新與產業結構優化升級之間又有很強的互動性，兩系統間的協調發展是實現海洋經濟高質量增長的關鍵。因此，在中國經濟結構面臨轉型調整、科技興海以及壯大海洋經濟的背景下探討海洋科技創新與產業結構優化升級之間的耦合關系具有較強的現實意義。

學術界一直重點關注科技創新對產業結構優化升級的單向影響（Peneder，2003[1]；Dolata，2009[2]），而研究產業結構優化升級對科技創新影響機制的文獻則有所欠缺，不過近年來兩者間的互動關系得到了學者的廣泛關注。周叔蓮和王偉光（2001）[3]從市場供需視角分析了兩者間的交互影響。李政和楊思瑩（2017）[4]指出科技創新創造了新的需求、產品、產業部門和產業鏈，由此帶動產業升級。而產業升級也會通過知識積累、結構調整等方式間接推動創新投入和科技水平的增加。葉堂林和毛若沖（2019）[5]則從要素、市場和環境三個層面探討了兩者間的耦合機制。另外，現有文獻已從國家[6]、城市群[5]、制造業[7]、農業[8]等角度對科技創新與產業結構優化升級的相互影響進行了研究，但尚未有文章分析海洋產業內部兩者間的互動關系。基于此，本文在闡述兩者間耦合機制的基礎上，利用耦合協調度模型與核密度估計方法對沿海11 省市兩者間的耦合情況進行時空演化分析。

二、理論分析

本文從市場供需匹配、資源再配置以及技術選擇三大耦合機制分析兩者間的相互關系。

（一）市場供需匹配機制

從供給角度看，科技創新不僅使勞動生產率得以提升、產生新的更為高效的勞動工具，而且極大地拓寬了勞動對象的范圍。因此，科技創新可以憑借生產力的三要素直接推動產業結構優化升級。而產業結構優化升級所帶來的生產效益與金融發展能為科技創新提供更豐富的資金支持與融資渠道。此外，產業轉型升級后會增加對高端人才的需求，與此同時也會加大對人才的教育、培訓和吸引力度，使得科技人員自身的勞動素質和勞動技能不斷增強，從而有利于科技創新。從需求角度看，科技創新與產業結構優化升級主要依靠消費、投資和出口交互作用?？萍紕撔略黾恿耸袌鰧Ψ諛I的需求，且積極推動固定資產投資從而使生產結構發生轉變。此外，科技創新使得出口產品的附加值得以提升進而優化出口結構。而產業結構優化升級后會帶動社會對高質量產品、高技術設備需求的增加，帶動社會對高技術企業投融資的增加，并帶動出口企業進入全球價值鏈中更高端的環節，這些都為企業進行科技創新注入了動力。

（二）資源再配置機制

科技創新是生產效率提高的關鍵。不同行業生產率的差異導致行業間利潤率的差異，驅使生產要素向利潤率更高的行業流動，從而引致三產間的比例關系發生變化。而在同一產業大類內部，人力資本和物質資本會傾向于流入更具發展前景和投資價值的領域，新興產業和高技術產業生產要素的集聚與傳統產業生產要素的流出會引致產業大類內部的結構升級。而在產業不斷更迭的過程中，尤其是主導產業的更迭，往往會伴隨著資源再配置效率的提高。而資源產出效率的提升，特別是人力資源，能在更深層次上推動科技創新。

（三）技術選擇機制

最佳的技術選擇并非選擇最先進的技術，而是選擇最適合地區自身發展比較優勢的技術。各地區依據自身的要素稟賦優勢選擇和扶持現階段應優先發展的產業，通過加大科技投入以激發科技創新特別是綠色技術創新以增加人均產出和環境效益，使該產業的資本得以深化、份額得到增加，進而促進產業升級。而產業自身內在的升級需要必然也會對具有發展應用前景的技術加以選擇，促進相關技術的研發和科技成果的轉移轉化。

三、研究方法與指標體系構建

（一）研究方法簡介

1.耦合協調度模型。耦合本是物理學中的一個概念，指兩個（或多個）體系或者運動形式依靠種種交互影響而產生雙向作用的現象[9]。近年來，越來越多的學者借助這一概念來研究城市化與生態環境、經濟增長與環境、產業集群與經濟發展等方面的經濟問題，以體現各個體系之間彼此增進、協調共生的關系。本文以海洋科技創新和海洋產業結構優化升級兩個體系為研究對象，建立如下耦合協調度模型：

圖1 科技創新與產業結構優化升級耦合機制圖

C 為耦合度，表示兩個體系依靠各自的耦合要素產生互相增進的程度；Z1、Z2分別為海洋科技創新與海洋產業結構優化升級兩大體系的得分；T 是反映兩系統聯合效益的綜合得分，其中α+β=1，α 和β為兩系統的權重，取α=β=0.5；D 為耦合協調度，反映兩大體系交互耦合的程度，其值在0～1 之間。根據耦合協調度的值域，將其劃分為4 個發展階段和10 個協調等級，詳見表1。

表1 耦合協調度發展階段與協調等級劃分

2.核密度估計。核密度估計屬于非參數估計方法，它利用數據自身的特點來擬合分布，以平滑的方式用連續的密度曲線更為準確地模擬隨機變量的分布狀況。設隨機變量的概率密度函數為f（X），對于獨立同分布的n 個樣本點x1，x2，…，xn，核密度估計式為：

式中，K（·）為核函數，本文選用Gaussian 核函數；h 為帶寬，它的設定對所估計密度函數的平滑度和精度起決定性作用。借鑒相關研究[10]，將帶寬設定為h=0.9SN-0.2（S 為隨機變量觀測值的標準差，N 為觀測值的個數）。

（二）構建指標體系

參考相關研究[11-13]，本文從“投入—產出”視角構建海洋科技創新指標體系，從合理化與高度化兩大方面構建海洋產業結構優化升級指標體系。在確定指標權重上，本文認為主觀與客觀賦權法相輔相成、優勢互補。如在熵權法計算過程中，若某一重要指標在評價對象間數值差異較小，則熵權法給予較低權重，這顯然不符合綜合評價的目的，而層次分析法可以相對中和這種偏頗。另一方面，即使是融入了一定數學處理的層次分析法，本質上仍是基于專家的感知性判斷，而熵權法能挖掘出數據本身所隱含的絕大部分信息，又能相對中和層次分析法的主觀隨意性。綜合考慮后，采用線性加權的方式對熵權法與層次分析法的賦權結果各取50%的比重進行組合。在指標數據標準化方面，朱喜安和魏國棟（2015）[14]指出極值處理法是在熵權法中對原始數據進行標準化的最佳方法，因此采用極值處理法以破除指標間不可公度性的問題。在信息合成上，采用線性加權評價法對兩大體系進行綜合評價。原始數據來源于《中國海洋統計年鑒》《中國統計年鑒》《中國能源統計年鑒》以及沿海11 省市統計年鑒。

四、結果分析

（一）海洋科技創新現狀分析

通過聚類分析，可將各地區海洋科技創新的年度變化情況分為5 類。第一類僅包括遼寧，因其11年間的波動幅度最大。第二類包括上海、山東和廣東，其每年的海洋科技創新得分均位居前列，且11年間提升較快。第三類包括天津和江蘇，其海洋科技創新能力在平均水平之上，但提升幅度不大。第四類包括浙江、河北和福建，其海洋科技創新得分偏低，波動較為平緩。第五類包括廣西和海南，其海洋科技創新水平最低。。其中，wit為第t 期海洋第i 產業產值占海洋生產總值的比重。n 取3，表示三大海洋產業。et越大，表明海洋產業發展越多元化，海洋產業結構越合理；②的計算公式為：。其中，Y 代表海洋產業產值，L 代表涉海就業人數。當海洋三產的勞動生產率都相等時，海洋經濟體達到均衡，此時TL=0，產出結構與就業結構耦合。由于缺少各省海洋三產具體的涉海就業人數，計算時采用各省三產從業人數之比替代；③為海洋產業增加值與年度涉海就業人數之比；④為海洋產業增加值與海洋能源消費量之比。由于缺少海洋能源消費量數據，以沿海11省市地區生產總值中海洋經濟占比估算各地區的海洋能源消費量。

表2 指標體系及其權重

圖2 2006—2016 年沿海11 省市海洋科技創新綜合得分

從海洋科技投入來看，大部分省市都在逐年加大投入力度。其中，上海、山東、廣東和天津的投入力度明顯高于平均水平，遼寧增勢強勁，江蘇和浙江的投入力度處于平均水平，河北和福建相對不足，廣西和海南相對欠缺。從海洋科技產出來看，整體產出效益不佳，特別是海洋發明專利授權數極化現象嚴重。但廣東增勢強勁，2016 年一枝獨秀。山東、上海的產出水平明顯高于總體水平，江蘇、遼寧產出水平一般，浙江、河北、福建、天津有所欠缺，廣西、海南明顯不足。相比之下，上海、廣東、山東保持著比較高的投入—產出水平；天津產出效益低下；遼寧、浙江、江蘇的投入—產出水平較低；福建、河北有所缺乏；廣西、海南的投入—產出水平則明顯不足。

（二）海洋產業結構現狀分析

通過聚類分析，可將各地區海洋產業結構優化升級得分的年度變化情況分為4 類。第一類僅包括上海，因其每年的得分皆為最高。第二類包括江蘇、浙江和福建，三省得分同屬第二梯隊，且11 年間提升較大。第三類包括天津、遼寧、山東、廣東和海南，五省市得分比較接近，同樣具有較大的增長幅度。第四類包括河北和廣西，其得分最低且與前一梯隊差距較大，但增長速度很快。

從產業結構合理化來看，海洋三產間的耦合質量要比協調程度提升得更快。具體來說，浙江、遼寧、福建的合理化水平顯著優于各省市的平均水平，海南、江蘇提升最快，天津、上海由于海洋一產所占比重過小導致其合理化程度不高，而山東、廣東、廣西三產間的耦合質量不高導致其合理化程度略低于平均水平，河北兩大指標均表現較差。從產業結構高度化來看，各省市數量和質量兩方面的提升均較明顯。其中，上海每年高度化得分均為最高，江蘇、廣東、天津的高度化程度與上海有一定差距，福建、浙江、山東的高度化程度處于平均水準，河北和海南相對偏低，廣西和遼寧則明顯不足。結合合理化與高度化的得分情況，發現各省市似乎很難平衡好這兩者間的關系。上海、天津、廣東的高度化程度高于合理化水平，而浙江、遼寧、福建和海南的合理化水平高于高度化程度。江蘇、山東是其中將這兩者平衡的最好的省份，河北、廣西合理化水平與高度化程度均不足。

圖3 2006—2016 年沿海11 省市海洋產業結構綜合得分

（三）耦合協調度時空演化分析

1.整體分析。從協調等級來看，沿海11 省市兩者間的耦合協調度極化現象嚴重。2006 年，上海已達到初級協調，但廣西仍為中度失調；2011 年，上海處在中級協調等級，但海南仍為輕度失調；2016 年，上海、江蘇、山東和廣東都已是中級協調等級，然而廣西和海南仍為瀕臨失調。不過，總體協調等級有所提升。從2008 年起沿海11 省市已全部脫離中度失調等級，從2012 年起已沒有輕度失調等級的省份，處于勉強協調等級的省市數量大體呈下降趨勢，達到初級和中級協調等級的省市則越來越多。

從發展階段來看，沿海11 省市所處的發展階段空間差異不大，整體發展階段有所提升。但遺憾的是，除了上海在2014 和2015 年踏入成熟階段外，其余省份均未步入過成熟階段。2006—2011 年，廣西從萌芽階段進展到起步階段，而天津、遼寧、江蘇、浙江、山東、廣東6 省市從起步階段進展到穩定階段。2011—2016 年，只有海南從萌芽階段進展到起步階段。雖然其他省市兩者間的耦合協調度在數值上有所提升，但并未實現從較低發展階段到更高發展階段質的飛躍。而在2006—2016 年間，河北、福建一直處于起步階段，其耦合狀況有待突破。

圖4 海洋科技創新與產業結構優化升級耦合協調度時空演化分布

2.分省市分析。在環渤海海洋經濟區中，遼寧的耦合協調度在11 年間提升最大，這主要得益于“遼寧沿海經濟帶發展規劃”的有力實施，使得其不斷增加海洋科技的投入力度，海洋科技產出也隨之增加，從而提高了與產業結構的耦合程度；河北兩者間的耦合協調度提升最少，且海洋科技創新水平與產業結構優化升級程度均處于較低水平；天津增長幅度也不大，但兩者間的耦合協調度始終處于較高水平，若天津未來更注重科技效率，積極采取措施提升海洋科技的產出水平，則兩者間的耦合協調度會顯著提高；山東11 年間的耦合協調度在環渤海海洋經濟區中始終排名最高，這是因為山東積極推進“一體兩翼”模式，海洋科技效率始終處于較高水準。

中部沿海海洋經濟區依靠陸域經濟的有力支撐，海洋科技創新與產業結構優化升級之間的協調水平一直處于較高水準。其中，上海始終保持絕對領先，這得益于上?！皟珊巳龓Ф帱c”的海洋產業布局，海洋高技術產業集聚、現代服務業發達；江蘇從2014 年起達到中級協調，但其發展瓶頸在于傳統海洋產業仍占有較高比重，海洋新興產業尚未形成規模，海洋科技投入力度略顯不足；浙江相對表現較差，提升幅度也不大，主要是其海洋科技創新能力不足，海洋科技的投入與產出多年低于沿海11 省市的平均水平。

在南部沿海海洋經濟區中，廣東的耦合協調度一直處于高水平狀態，提升幅度也很大，這與廣東先試先行的政策優勢、內外聯通的通道優勢以及自然資源稟賦優勢密切相關；福建耦合協調度波動不大，且仍處于勉強協調等級，主要是福建海洋科技的投入水平與產出效益在11 年間均相對不足；廣西兩者間的耦合協調度在2009 和2014 年呈跳躍式增長，但這耦合是低質量的耦合，其兩系統的得分均較差；海南的耦合協調度在沿海11 省市中排名最低，主要是因為其海洋第二產業占比較低，導致其海洋科技創新能力相對匱乏，制約了與海洋產業結構的協調發展。

表3 2006—2016 年沿海11 省市海洋科技創新與產業結構優化升級耦合協調度

3.動態演化分析。依照耦合協調度，利用核密度估計對沿海11 省市2006—2016 年間的耦合情況進行動態演化分析。圖5 給出了2006—2009 年、2010—2013 年以及2013—2016 年三個時間段的核密度分布圖。從位置上看，核密度曲線波形不斷向右移動，特別是2010—2013 年較2006—2009 年提升明顯，而波峰所對應的耦合協調度也逐步提高，說明整體上海洋科技創新與產業結構優化升級之間的耦合狀況在不斷優化向好。從形態上看，前兩個時間段均有兩個高度不同的波峰，說明各省市在2006—2013 年間兩系統的耦合情況存在兩極分化，但耦合協調度相對較高的集聚省市數量要多于耦合協調度相對較低的集聚省市數量。2013—2016 年由雙峰變成單峰，說明極化集聚現象正逐步消失。此外，波峰垂直高度不斷下降，水平寬度增加，說明各省市耦合協調度的集聚程度在下降、區域差異在拉大。耦合協調度的變化區間基本維持不變，表明雖然整體上耦合狀況均有所改善，但耦合情況最好的省份與耦合情況最差省份間的差距并未縮小。

圖5 沿海11 省市耦合協調度的核密度估計

五、結論與建議

本文在分析三大耦合機制的基礎上，通過構建綜合指標體系，對沿海11 省市2006—2016 年海洋科技創新和產業結構優化升級的現狀進行了聚類分析?；隈詈蠀f調度模型與核密度估計結果，進一步對沿海11 省市兩者間的耦合協調度進行了時空演化分析，得出以下結論：第一，沿海11 省市海洋科技創新能力均有不同幅度的提升，但海洋科技產出效益普遍低下。第二，沿海11 省市海洋產業結構合理化水平與高度化程度均明顯上漲，但似乎很難平衡好這兩者間的關系。第三，雖然沿海11 省市兩者間的耦合協調度均呈現上升趨勢，但協調等級極化現象嚴重，極差并未縮小，整體發展階段有待進一步提升，而海洋科技創新水平相對不足是制約兩者協調發展的重要原因。

基于以上結論，提出如下建議：第一，提升海洋科技的產出效益是沿海11 省市發展海洋經濟的關鍵。因此，要通過產學研用的方式打通科技創新與企業需求之間的屏障，積極搭建海洋科技轉化平臺促進科技成果轉移轉化；第二，利用海洋高技術改造和升級傳統海洋產業，其生產效率的提高能推動海洋產業結構合理化與高度化的協調發展；第三，海洋科技創新水平相對較高的地區要積極開展與落后地區海洋科技活動人員的交流與合作。要營造良好的商貿環境使海洋科技發達省市充分發揮技術溢出效應，借此推動海洋科技相對落后省市的技術進步。