科技創新對城市土地利用效率的影響

朱鈿　沐年國　閆勇志

摘 要：基于2006—2021年上海大都市圈城市面板數據，運用超效率SBM模型、調節效應模型、門檻效應模型與中介效應模型，并從金融集聚和產業結構的作用機制視角，探究科技創新對城市土地利用效率的影響。研究發現：科技創新對城市土地利用效率具有直接影響，可以促進城市土地利用效率的提高。在科技創新促進城市土地利用效率的過程中，金融集聚起調節作用，并有一定的門檻效應。當金融集中度超過3.330 1時，科技創新對城市土地利用效率的促進作用就開始減弱。產業結構在科技創新促進城市土地利用效率提高的過程中發揮中介作用，即科技創新促進產業結構升級從而提高城市土地利用效率。研究結果有助于為上海大都市圈建設提供理論參考和決策依據，加強科技創新投入并引導金融業合理健康發展和促進產業結構優化升級。

關鍵詞：超效率SBM模型；調節效應；門檻效應；中介效應，金融集聚，城市土地利用效率

中圖分類號：F 124 文獻標識碼：A 文章編號：1672-7312（2023）06-0664-08

The Impact of Science and Technology Innovation on Urban Land Use Efficiency

——An Analysis of the Mechanism Based on the Role of

Financial Agglomeration and Industrial Structure

ZHU Dian，MU Nianguo，YAN Yongzhi

Abstract：Based on the panel data of Shanghai metropolitan area cities from 2006 to 2021，the impact of science and technology innovation on urban land use efficiency is explored by using the super-efficient SBM model，the moderating effect model，the threshold effect model and the intermediary effect model，as well as from the viewpoint of the mechanism of the role of financial agglomeration and industrial structure.It is found that science and technology innovation has a direct impact on urban land use efficiency and can promote the improvement of urban land use efficiency.In the process of promoting urban land use efficiency by science and technology innovation，financial concentration plays a moderating role and has a certain threshold effect.When the financial concentration exceeds 3.3301，the promotion effect of STI on urban land use efficiency starts to weaken.Industrial structure plays an intermediary role in the process of STI promoting urban land use efficiency，i.e.，STI promotes industrial structure upgrading and thus improves urban land use efficiency.The results of this study can help to provide theoretical reference and decision-making basis for the construction of Shanghai metropolitan area，strengthen the investment in science and technology innovation and guide the rational and healthy development of the financial industry and promote the optimisation and upgrading of industrial structure.

Key words：super-efficient SBM model；moderating effect；threshold effect；mediating effect；financial agglomeration；urban land use efficiency

0 引言

我國目前正處于推動經濟高質量發展的新時代，要實現城市高質量發展，城市土地利用就需要合理科學分配。但目前我國土地資源尤其是大城市土地資源面臨緊缺的問題，優化現有土地資源、提高土地利用率，是大都市亟須解決的難題。城市土地利用效率和城市的經濟發展程度有著緊密聯系，優化要素投入是城市土地利用過程中一個重要的環節[1]。同時，創新是經濟高質量發展的主要驅動力，經濟發展及區域協調發展水平的提高離不開科技創新[2]。除此以外，科技創新可以促進大都市圈城市土地綠色利用效率及綠色全要素生產率，但城市異質性會影響其對土地利用效率的促進作用[3-4]。因此，探究科技創新對城市土地利用效率的影響是促進城市經濟發展的必然要求，要完成經濟高質量發展的任務離不開這一關鍵因素。

科技創新一直以來都引領著我國的現代化建設，對我國未來經濟發展具有十分重要的作用。其在發展新優勢中擔任“先鋒”的角色，在發展中起到關鍵作用。所謂科技興則民族興，人才強則國家強，科技、人才、創新三者協調統一，為高質量發展提供堅實支撐。科技創新可以改變土地傳統的利用方式，降低利用成本，避免資源浪費[3]。要進一步提升城市技術創新能力，強化創新對城市發展尤其是城市綠色發展的驅動作用[5]。FISHER-VANDEN[6]等研究指出，科技創新降低生產成本，導致生產過剩，土地的碳排放和能源的消耗都會增加，因此科技創新對資源要素的配置決定了其對土地利用效率的影響[7]。市場一體化對產業結構高級化和生態化具有促進作用，而科技創新在其中扮演重要角色，因此要加速市場一體化進程和提升創新水平，從而推動產業結構優化升級和區域一體化發展[8]。與此同時，由于我國目前土地利用效率難以得到突破，越來越多的學者開始對土地利用效率展開研究，視角主要集中在土地財政、產業結構及綠色發展和土地利用效率之間的相互關系上。經濟增長能夠促進土地財政，土地財政又進一步帶動城市土地利用效率，但經濟增長在土地財政和城市土地利用效率之間不存在連接作用[9]。在土地價格影響方面，商住用地價格的升高在短期內促進城市用地效率的改善，而長期內影響會逐漸減弱[10]。土地資源配置對城市經濟效率的影響主要體現在產業結構效應，技術創新效應和生態環境效應[11] 。而具有技術嵌入作用的數字經濟發展，對提升我國城市土地綠色利用效率也具有重要意義[12]。黨的十八大以來，我國堅定不移地貫徹新發展理念，產業結構不斷優化升級，為提高經濟資源配置效率提供了基礎。產業結構優化升級和城市土地利用之間存在“相互促進”的雙贏效應，現階段，土地經濟產出偏低、用地結構失調等是制約資源型城市土地利用效率提升的主要阻礙，應當加快形成產業轉型[13，15]。土地規劃的配套體系建設十分重要，在土地集約利用時要充分調整產業結構模式，從而增強產業結構對土地利用效率的促進作用及溢出效應[14]。另一方面，城市土地利用效率提高的關鍵在于在使用土地的過程中以盡可能小的投入和環境成本來獲得最大產出。在經濟高質量發展階段，企業普遍開始追求綠色生態發展。城市土地的開發利用離不開“綠水青山就是金山銀山”這一理念的指導，在構建城市生態環境共同體的過程中要始終貫徹這一綠色理念[16]。實現綠色生態和土地協調發展，對促進區域經濟發展和優化國土空間布局具有重要意義[17]。

從研究方法上來看，張瑞等[3]、呂添貴等[18]均采用超效率SBM模型來測算城市土地利用效率。李嘉琳[19]構建資本、土地、勞動三要素所組成的土地利用效率指標評價體系。陳蔚[20]利用交互效應模型檢驗金融集聚、市場一體化以及城市經濟效率三者之間的聯系。

綜上所述，大量學者研究科學創新對城市效率的直接影響，少有文章研究其內在的作用機制，作為創新城市的土地利用效率，影響因素有許多，作用機制又是復雜多元的。基于此，在借鑒已有研究的基礎上，本文以探究科技創新和土地利用效率的關系為切入點，使用超效率SBM模型測算上海大都市圈城市2006—2021年的城市土地利用效率。參照張鐘元等[21]測算上海大都市圈城市金融集聚程度，探究金融集聚和城市土地利用效率之間的關系，并對其作用機制展開進一步研究。同時，基于產業結構和土地利用效率之間的聯系，構建中介效應模型，研究產業結構在科技創新與城市土地利用效率之間的作用。

1 理論分析與研究假說

1.1 科技創新對城市土地利用效率的直接影響

在城市里，由于土地利用的空間有限，加上土地的不可再生性，導致土地利用效率難以提高。而我國目前正處在信息化階段，數字化、智能化態勢良好，同時也提出了要推動土地利用從“數字土地”轉向“智慧土地”。一方面，城市科技創新水平的提高可以吸引大量人才和資本流入，減少了土地開發過程中搜尋人才的成本。另一方面，科技創新降低了土地利用過程中對勞動力的依賴性，一定程度上緩解了因某個時段勞動力短缺而造成的效率低下問題。

同時，科技創新可以產生新技術、新理念，有效避免在城市土地利用過程中因設計、規劃不當等帶來的土地資源浪費，高級的勘測技術更是可以精準確認土地資源的適用開發類型，促進土地的合理化、高效化利用。把創新技術應用到土地管理的各個環節，采用先進技術減少土地過度開發，即創新技術可以綜合考慮到城市地上地下空間以及功能復合等因素，在節約土地資源的基礎上做到功能最大化。基于此，筆者認為較高的科技創新水平有利于城市土地利用效率的提高，并提出以下假設。

H1：科技創新對城市土地利用效率具有正向促進作用。

1.2 金融集聚在科技創新與城市土地利用效率之間具有調節效應

金融集聚是金融高度發達的結果，隨著金融發展程度達到某一程度，相關金融人才、機構等就會形成一定程度的金融集聚。在金融集聚的初始階段，某些地區依靠自身的優勢因素，吸引、匯聚周邊地區的資本、人才、技術等生產要素，從而使得金融市場的規模擴大，產生規模經濟效應。同時，與金融有關的輔助性產業開始興起，更多金融機構集聚形成金融中心，這在很大程度上緩解了科技創新所面臨的資金緊缺問題。除此之外，金融集聚還增加了學習交流的機會，使得城市當地有足夠的資金學習先進的創新技術，而科技創新所產生的理念和實操技術又能進一步帶來城市土地利用效率的提高。但與此同時，當金融集聚達到一定程度后會產生擁擠效應，即由于該地區資本相對其他生產要素過多，導致整體的資金運用層面的不適配。金融集聚程度過大會導致很多領域難以再實現突破，當地經濟發展的成本增加，收益下降，因而在科技創新方面的投入也會隨之減少。缺乏足夠的資金，該城市在科技創新領域的發展速度放緩。而在城市土地利用方面，需要先進的技術支撐，因此城市土地利用效率相較之前最優狀態會有所降低。因此基于以上理論，提出以下假設。

H2：在科技創新促進城市土地利用效率的過程中，金融集聚起調節作用，并有一定的門檻效應。

1.3 科技創新通過產業結構影響城市土地利用效率

產業結構升級離不開科技創新的推動作用，科技創新通過技術引進、模仿創新、自主創新的形式，實現產業發展過程中產品及制造過程的創新，傳統的產業由于生產工藝的不斷改進以及產品內容和形式的提升得到了質的變化，降低傳統行業的生產成本，由此實現傳統產業迅速轉型升級并催生出新的產業，實現產業優化升級。隨著科技水平的提高及不斷的科技創新，可以促使城市開發出可替代利用的資源，即生產要素，并降低資源損耗率，因此對于自然資源稟賦較高的地區，可以通過科技創新發揮資源型產業優勢。而要素替代效應是產業結構優化提升城市土地利用效率的關鍵途徑，在城市用地緊張的背景下，謀求資本、人力等要素對土地的替代，而后隨著資本、勞動等流動范圍的擴大，促進先進技術、知識的擴散，強化技術溢出對城市土地利用效率的提升。

另一方面，科技創新帶來的產品創新，會引起消費需求的變化，而需求變化進一步引起供給端的變化，從而導致創新產品生產規模擴大，促進產業結構升級。單一產品的升級優化又推動相關產品本身及工藝的創新，使得產業間的協調性加強。同時，依靠科技創新，城市產業趨向于往中高端方向發展，進而提升我國產業在國際市場上的地位，優化國際貿易結構，反過來帶動我國技術外溢，依據現有研究，技術溢出效應對城市土地利用效率具有明顯的促進作用，尤其是大城市和特大城市的土地利用效率[22]。基于此，提出以下假設。

H3：產業結構在科技創新促進城市土地利用效率提高的過程中發揮中介效應，即科技創新通過促進產業結構優化升級進而促進城市土地利用效率的提高。

2 變量選取與模型構建

2.1 變量選取

選取2006—2021年，上海大都市圈（上海、無錫、常州、蘇州、南通、寧波、湖州、嘉興、舟山）9市面板數據。數據來源于2006—2021年的《中國城市統計年鑒》 《中國能源統計年鑒》《省級溫室氣體排放清單指南（試行）》等。

2.1.1 被解釋變量

城市土地利用效率（LUE），將資本投入、勞動投入、土地投入作為投入變量，二、三產業產值和CO2排放作為產出變量，帶入非期望超效率SBM模型。

2.1.2 投入產出變量

在投入指標方面：①借鑒薛建春[9]，將土地投入要素加入到城市利用效率指標體系中，以城市建設用地面積表示土地投入。②借鑒已有研究[23]，將固定資本投資額用永續盤存法折算成資本存量，表示資本投入。③勞動力投入用城市第二產業和第三產業從業人數表示。

在產出指標方面：參考張瑞[3]在研究城市土地綠色效率的指標體系中①第二產業和第三產業產值作為期望產出。②非期望產出用二氧化碳排放量表示。參考叢建輝[24]范圍1、范圍2和范圍3核算。

2.1.3 核心解釋變量

采用各個城市專利授權量代表科技創新能力水平（PT）。

2.1.4 調節變量

參考張鐘元等[21]的研究，市場整體創新能力的提高依賴于大量金融支持。金融集聚可以產生創新知識效益，進而提高知識積累水平，同時技術的內生增長依賴于知識的溢出效應，其最終又反過來提升整體創新能力和知識水平。上海是金融中心，圍繞上海都市圈發展的城市，金融發展水平也相對較高。本文采用區位熵指數作為衡量城市金融集聚程度（FAI）的指標其公式如下：

FAIij=（Lij/Li）/（Lj/L）（1）

式中，FAIij為i城市金融業的區位熵;Lij為i城市金融業的產值;Li為i城市總產出;Lj為金融業全國總產值;L為全國總產出。

2.1.5 中介變量

參考宋洋等[13]的研究，選取第三產業產值與第二產業產值之比作為各城市產業結構高級化程度（OPT）。

2.1.6 控制變量

借鑒聶長飛等[25]的研究，以下變量作為控制變量①城市規模（LS）人均城市建設用地面積。②政府規模（GS），用政府財政支出與GDP的比重表示。③外商投資企業進出口總額（FT），實際利用外商投資（萬元）/GDP（萬元）

變量描述性統計（見表1）。

2.2 城市土地利用效率測算

非期望產出的超效率SBM模型[26]，首先包含非期望產出，更貼近真實的情景，其次模型可以計算超效率，即能夠將城市土地利用效率區分地更加細致完善。

式中，lnPT為核心解釋變量；LS，GS，FT為控制變量。

2.4 調節效應模型

金融集聚在科技創新與城市土地利用效率之間有一定的調節作用，選取2006—2021年上海大都市圈9個城市面板數據構建調節效應模型。

式中，lnPT為核心解釋變量；LS，GS，FT為控制變量；β0為常數項；α1為核心解釋變量系數；α2為調節變量系數；α3為交互項系數；β2，β3，β4為控制變量的系數值；ε為隨機擾動項。

2.5 門檻效應模型

選取2006—2021年上海大都市圈9個城市面板數據構建門檻效應模型建立模型（5）驗證假設H2

式中，I（·）為示性函數；β11，β12為門檻變量的系數。

2.6 中介效應模型

選取2006—2021年上海大都市圈9個城市面板數據構建中介效應模型，建立模型（6）驗證假設H3

式中，OPT為中介變量；p，q，p1，q1為模型估計系數。

3 實證結果與分析

3.1 基準回歸結果

運用逐步回歸法的基準模型，探究科技創新對城市土地利用效率的影響。模型（1）科技創新系數為0.025在1%水平上顯著，說明科技創新促進城市土地利用效率的提高，模型（2）-（4）表示加入其他控制變量的回歸結果，科技創新系數估計值在1%水平上顯著為正，表明科技創新能夠促進城市土地利用效率提高（見表2），假設H1成立。

土地規模估計系數在1%水平上顯著，說明上海大都市圈范圍的城市建設合理有序，沒有發生因擴大城市規模而造成生產資源的浪費或者造成更大污染的排放，因此上海都市圈城市規模促進了土地利用效率。外商企業進出口總額估計在1%水平上顯著，說明上海大都市圈引進外商投資水平較高，外商投資對城市土地利用效率具有促進作用。政府規模的系數不顯著，說明政府規模對上海都市圈城市土地利用效率影響較小（見表2）。

3.2 金融集聚的調節效應檢驗

研究金融集聚在科技創新對城市土地利用效率影響路徑中的調節作用，為了避免變量之間存在多重共線性，因此將變量進行均值中心化處理。結果表明：科技創新與金融集聚水平的交互項對城市土地利用效率的影響系數為-0.042，并且在1%的水平上顯著（見表3），說明金融集聚水平在科技創新與城市土地利用之間有調節作用。并且科技創新與金融集聚水平的交互項對城市土地利用率有抑制作用。盡管金融集聚在一定程度上吸引科技創新技術的投入，但是當金融集聚達到一定程度后會產生擁擠效應，此時會弱化科技創新對城市土地利用效率的促進作用。

3.3 金融集聚的門檻效應檢驗

金融集聚在科技創新與城市土地利用之間存在一定的調節作用，并且理論分析認為隨著金融集聚水平的增加，金融集聚會弱化科技創新對城市土地利用效率的促進作用，因此建立門檻回歸模型通過“自舉法”重疊500次模擬似然比，實證檢驗金融集聚是否存在門檻效應、門檻數量是多少，并估計變量系數值。

金融集聚通過了單一門檻檢驗（見表4）。所以運用單一門檻模型對公式（5）進行估計。估計結果見表（5）和圖（1）所示。

金融集聚確實有單一門檻效應（圖1），金融集聚的單一門檻值為3.3301（見表5）。當FAI<3.3301時，科技創新水平對土地利用效率的影響系數為0.028并且在1%的水平上顯著，當FAI>3.3301時，科技創新水平對土地利用效率的影響系數為0.017并在1%的水平上顯著（見表5）。說明隨著金融集聚程度的擴大，科技創新對城市土地利用效率具有積極影響，但當金融集聚程度超過這一特定值后，科技創新對城市土地利用效率的促進作用減弱，這一研究結果與前文研究結果相符。

3.4 產業結構的中介效應檢驗

構建中介效應模型，研究科技創新是否通過產業結構升級進而影響土地利用效率。檢驗結果見表6。

列（1）中，科技創新水平系數為0.025，在1%水平上顯著，說明科技創新促進土地利用效率提高。列（2）中，估計系數0.125在1%水平上顯著，科技創新會促進產業結構升級。列（3）顯示，產業結構系數0.092在1%水平上顯著（見表6），說明產業結構發揮了部分中介作用。綜上所述，產業結構發揮了部分中介作用，H3成立。

中介效應通過Sobel檢驗，直接效應為0.012，間接效應為0.014，總效應為0.025，中介效應在總效應中占比為 45.3%（見表6）。

3.5 穩健性檢驗

3.5.1 基準回歸穩健性檢驗

第一，考慮到科技創新水平衡量指標不夠全面，選擇用北京大學企業大數據研究中心的創新指數（IRIEC）替代專利申請授權量來衡量城市科技創新水平結果，科技創新水平系數為0.194，在1%水平上顯著（見表7）；第二，考慮當年專利申請授權量對當期土地利用率影響有滯后效應，因此將變量滯后一期，科技創新水平系數在1%水平上顯著（見表7）；第三，考慮變量之間可能存在的異常值，對控制變量和被解釋變量科技創新水平進行縮尾5%處理，創新水平系數在1%水平上顯著（見表7）。基準回歸通過穩健性檢驗。

3.5.2 門檻效應穩健性檢驗

對于門檻效應的檢驗，由于選取的九個城市中，只有上海市金融集聚水平大于3.330 1，說服力不強，因此選擇增加樣本容量的方法進行穩健性檢驗分析。杭州市2006—2021年金融集聚水平平均值3.623，最大值4.359，最小值3.122。因此增加杭州市數據，能夠提高檢驗結果的可靠性和穩健性。

金融集聚通過了單一門檻檢驗（見表8），門檻值為3.3301。當FAI<3.330 1時，科技創新水平對土地利用效率的影響系數為0.028，并且在1%的水平上顯著；當FAI>3.330 1時，科技創新水平對土地利用效率的影響系數為0.02，并在1%的水平上顯著（見表9）。金融集聚門檻效應通過穩健性檢驗。

4 結論與建議

運用超效率SBM模型測算2006—2021上海大都市圈9市的城市土地利用效率，通過靜態面板回歸模型研究城市土地利用效率與科技創新水平之間的關系，并運用調節效應模型、門檻效應模型和中介效應模型，探究金融集聚和產業結構對科技創新和城市土地利用效率關系的調節作用和中介作用，得出如下結論。

1）科技創新對城市土地利用效率具有正向促進作用，該結論通過穩健性檢驗。在上海大都市圈內，城市規模擴大并沒有造成大量資源浪費和廢物排放，城市建設在帶動經濟發展的同時也促進了城市土地利用效率的提高。

2）金融集聚在科技創新對城市土地利用效率影響的過程中起調節作用，且弱化科技創新對城市土地利用效率的正向促進作用，主要是因為金融集聚到達一定程度后會產生擁擠效應，導致生產過剩，土地利用效率反而會降低。

3）產業結構在城市土地利用效率和科技創新之間發揮部分中介作用，且中介效應在總效應中占比45.3%。科技創新促進產業結構升級，產業結構升級促進土地利用效率的提高，即產業結構升級在科技創新影響城市土地利用效率過程中發揮中介作用。

根據以上結論，對城市土地利用效率的提高提出以下幾點建議。

1）把握科技發展趨勢，推動科技創新研究長期的制度性資源保障。精準識別科技創新的關鍵領域，投入大量創新資金，激勵企業增加研發成本投入，打造強有力的國家科技力量，培養科技領域優秀人才和高水平創新團隊，充分調動科技工作者的創新精神。以全球視野推動科技創新，促進國際科技交流合作，學習國外科技創新優勢領域，構建創新合作伙伴關系。總體來說，要營造包容、合作、協調的創新環境，鼓勵創新，尊重知識、人才，強化創新的法制保障，加強知識產權保護，完善激勵保障制度，全面提升我國科技創新水平。

2）金融集聚可以為科技創新提供大量資金，但是要防范化解重大金融風險，引導資本健康有序發展，防止資本無序擴張。合理健康的金融發展有利于科技創新以及提高城市土地利用效率。因此要依靠創新的整體趨勢，推動金融業的高質量轉變。要統籌金融管理的資源，強化監管力量，密切關注國際金融發展趨勢。在如今的信息化、數字化時代，更要全力推動數字金融的發展，進而提高金融服務的效率。同時把握好數字金融與金融監管、數字金融與宏觀調控的關系，以強化金融集聚對我國城市土地利用效率的積極影響。

3）推動產業結構優化升級，促進產業方面先進技術的推廣，加大各級政府對綠色低碳產業的支持力度，激發市場投資綠色產業的動力。在生態保護的基礎上有序開發制造，整合有效資源，完善產業結構、功能。著眼于城市的實際情況，從空間層面整體優化產業結構。打造產業自主品牌，減少老舊產業產生的資源浪費和環境污染。

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（責任編輯：王綠）

收稿日期：2023-07-04

作者簡介：朱鈿（2000—），女，安徽黃山人，碩士研究生，主要從事經濟統計方向的研究。