曾昭法,米先華
(1.南京理工大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,江蘇 南京 210094;2.湖南大學(xué) 金融與統(tǒng)計(jì)學(xué)院,湖南 長沙 410079)
基于貝葉斯面板模型的擴(kuò)展C-D生產(chǎn)函數(shù)估計(jì)及實(shí)證
曾昭法1,2,米先華2
(1.南京理工大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,江蘇 南京 210094;2.湖南大學(xué) 金融與統(tǒng)計(jì)學(xué)院,湖南 長沙 410079)
利用2008—2011年的省際面板數(shù)據(jù)并充分收集和整理先驗(yàn)信息,運(yùn)用貝葉斯面板模型分析和研究了擴(kuò)展的C-D生產(chǎn)函數(shù),有效地處理了短期時(shí)序造成的小樣本問題以及誤差項(xiàng)之間的相關(guān)性問題,實(shí)現(xiàn)參數(shù)的適時(shí)修正和更新。研究發(fā)現(xiàn):目前中國物質(zhì)資本份額的后驗(yàn)均值為55%,明顯低于中國學(xué)者估計(jì)的60%;人力資本所占份額僅為5%~6%,其對經(jīng)濟(jì)增長的拉動作用沒有得到充分的發(fā)揮,中國應(yīng)增大人力資本投入;固定資產(chǎn)投資比例人均產(chǎn)出彈性的后驗(yàn)均值為1.37;地理位置等個(gè)體差異依舊是造成中國發(fā)展不平衡問題逐年擴(kuò)大的重要原因。
生產(chǎn)函數(shù);面板數(shù)據(jù);貝葉斯
關(guān)于C-D生產(chǎn)函數(shù),雖然自1928年Charles Cobb和Paul Douglas提出該生產(chǎn)函數(shù)以來,國內(nèi)外有許多的學(xué)者對其進(jìn)行了研究,但對模型的實(shí)證結(jié)果沒有達(dá)成一致,且存在較大的分歧,究其原因主要有四個(gè)方面:(1)傳統(tǒng)的生產(chǎn)函數(shù)模型中,資本投入并沒有區(qū)分物質(zhì)資本和人力資本對經(jīng)濟(jì)增長的影響[1-4]。正如許多經(jīng)濟(jì)學(xué)家指出:雖然索洛模型(索洛模型是以C-D生產(chǎn)函數(shù)為基礎(chǔ)導(dǎo)出的一個(gè)增長模型)能正確地預(yù)測儲蓄率與人口增長對經(jīng)濟(jì)增長所產(chǎn)生影響的方向,但并不能很好地測量和解釋儲蓄率與人口增長對經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出影響程度的大小。其中一個(gè)重要的原因就是忽略了人力資本對經(jīng)濟(jì)增長的影響,使得實(shí)證結(jié)果會高估儲蓄和人口增長對產(chǎn)出的影響。為此N.Gregory Mankiw等人對索洛模型進(jìn)行擴(kuò)展,建立了包含人力資本在內(nèi)的擴(kuò)展生產(chǎn)函數(shù)模型。(2)物質(zhì)資本、人力資本和技術(shù)等投入要素的測度和量化問題。對于物質(zhì)資本存量,由于目前中國官方的統(tǒng)計(jì)資料中并沒有各年的資本存量,因而中國物質(zhì)資本存量都是通過一定的估算方法得到的,但估計(jì)的結(jié)果相差很大。如向蓉美等估計(jì)中國2005年的資本存量為209 024.57億元,而郭玉清估計(jì)中國2005年的資本存量為120 709億元,差距非常大,這無疑會對模型的實(shí)證產(chǎn)生很大的影響,對人力資本和技術(shù)變遷的量化更是顯得不可觸摸和缺乏數(shù)據(jù)的支撐[5-6]。國內(nèi)雖有許多學(xué)者對人力資本進(jìn)行了研究和估算,但采用的方法各式各樣,所得到的結(jié)果也千差萬別,沒有統(tǒng)一的共識[7-9]。對于技術(shù)變遷的量化,可采用索洛殘差進(jìn)行測算,但由于中國統(tǒng)計(jì)資料中資本收入份額的缺乏,一般只能通過簡單線性回歸等方法進(jìn)行近似的估算。這種方法必須滿足在一個(gè)比較長的時(shí)期內(nèi),資本份額保持不變,而這在中國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展和體制不斷轉(zhuǎn)型的背景下是一個(gè)比較苛刻的假設(shè)。(3)樣本的選取問題。CD生產(chǎn)函數(shù)的參數(shù)會隨著時(shí)期以及對象的不同而發(fā)生變化。如果選用時(shí)序數(shù)據(jù),一般的參數(shù)估計(jì)方法(如OLS、MLE)都要求樣本時(shí)期T較大甚至趨于無窮才能得到有效一致性估計(jì)值。但選取較長的時(shí)序數(shù)據(jù)并假定函數(shù)參數(shù)固定不變是不合理的,所以有必要利用短期的樣本數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)參數(shù)的適時(shí)更新。然而,短期時(shí)序數(shù)據(jù)會產(chǎn)生小樣本問題。如果選用截面數(shù)據(jù),忽略了樣本之間的個(gè)體異質(zhì)性則會擴(kuò)大誤差項(xiàng)的影響,同樣也使參數(shù)估計(jì)值出現(xiàn)偏誤。(4)隨機(jī)擾動項(xiàng)的假定問題。在實(shí)際中,隨機(jī)擾動之間往往存在相關(guān)性,并不滿足相互獨(dú)立的經(jīng)典正態(tài)高斯分布,利用最小二乘法等一般估計(jì)方法會使結(jié)果出現(xiàn)偏誤。
對于上述問題,貝葉斯面板數(shù)據(jù)模型提供了一個(gè)很好的解決方法。本文在N.Gregory Mankiw等人擴(kuò)展的索洛模型基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和變形,建立以中國31個(gè)省市為對象的短期貝葉斯面板數(shù)據(jù)模型,可以很好地處理上述問題。所建模型具有如下優(yōu)點(diǎn):(1)面板數(shù)據(jù)既可以控制諸如地理位置、異質(zhì)性等難以測度的潛變量,又可以擴(kuò)大樣本容量和樣本數(shù)據(jù)信息,得到更好更有效的模型參數(shù)。(2)通過充分利用已有的先驗(yàn)信息和對樣本似然函數(shù)的設(shè)置,運(yùn)用密度函數(shù)描畫未知參數(shù)的統(tǒng)計(jì)特性,貝葉斯方法可以很容易地處理短期時(shí)序的小樣本問題和隨機(jī)擾動項(xiàng)的相關(guān)性問題,實(shí)現(xiàn)模型參數(shù)不斷修正和更新,使得模型更符合實(shí)際的經(jīng)濟(jì)背景。(4)通過對模型改進(jìn)和變形,選取每年的全社會固定資產(chǎn)投資總額占GDP的比例作為解釋變量,從而避免了估算各省市各年度的資本存量。此外,還可以通過估計(jì)和分析各省份的人力資本、技術(shù)水平、地理位置和個(gè)體差異等難以觀測和量化變量(本文稱之為綜合固定效應(yīng))的影響,從省際的角度探討這些綜合影響因素與中國日趨嚴(yán)重的區(qū)域發(fā)展不平衡問題的關(guān)系。
根據(jù)1992年N.Gregory Mankiw等人擴(kuò)展的索洛模型,本文的C-D生產(chǎn)函數(shù)模型設(shè)定和推導(dǎo)如下:
其中Y為產(chǎn)出,K為物質(zhì)資本,H為人力資本,L為勞動力,A為技術(shù)水平。α和β為未知參數(shù),分別表示物質(zhì)資本和人力資本的產(chǎn)出彈性,同時(shí)如果各生產(chǎn)投入要素的邊際報(bào)酬等于邊際產(chǎn)量,則α和β也表示了物質(zhì)資本報(bào)酬和人力資本報(bào)酬在總產(chǎn)出中所占的份額。假設(shè)L和A為外生變量且分別以n和g的速率增長,即:Lt=L0ent,At= A0egt,則有效勞動力AtLt以速度n+g增長。
① 關(guān)于δ的這點(diǎn)假設(shè)可能跟實(shí)際的經(jīng)濟(jì)背景有點(diǎn)出入。物質(zhì)資本和人力資本折舊率δ大小的確定在學(xué)術(shù)界本身就存在很大的爭議且可能不一樣,這一點(diǎn)在第三部分有比較詳細(xì)的說明。
則a包含了人力資本、政策制度、技術(shù)、地理位置和個(gè)體異質(zhì)性等多種不可觀測的影響因素,本文稱之為綜合固定效應(yīng)。
其中i=1,2,…,N,表示不同省市;下標(biāo)t=1,2,…,T,表示不同年份;ai為各省份的綜合固定效應(yīng);uit為隨機(jī)擾動因素;b為固定資產(chǎn)投資比例人均產(chǎn)出彈性。
對于擾動項(xiàng)μ,我們有理由認(rèn)為各省份之間在同期內(nèi)存在相關(guān)性。因?yàn)樵谕黄诟魇∈械慕?jīng)濟(jì)聯(lián)系密切,某一省市所受到的沖擊會對其他省市產(chǎn)生影響,且各省市將同時(shí)受到同樣的宏觀經(jīng)濟(jì)沖擊的影響,所以經(jīng)典的高斯假設(shè)假定各省市的擾動項(xiàng)之間相互獨(dú)立是不合理的。但是,對于不同時(shí)期的擾動項(xiàng),在索洛模型穩(wěn)定狀態(tài)的假定條件下仍然可認(rèn)為是獨(dú)立的,因而設(shè)干擾項(xiàng)uit滿足對所有的t≠s有E(uituis)=0,對所有的i和j有E(uitujt)≠0。根據(jù)以上分析則有矩陣簡寫形式:
對于固定效應(yīng)面板數(shù)據(jù)模型,首先可以通過差分的方法去除固定效應(yīng)。對模型(8)進(jìn)行差分后可得:
在確定參數(shù)的先驗(yàn)分布時(shí),根據(jù)對未知參數(shù)信息的掌握程度,可以將其分為有信息先驗(yàn)分布和無信息先驗(yàn)分布。由于知道α是處于0到1之間的一個(gè)未知參數(shù),且可以根據(jù)資金流量表對α進(jìn)行一些統(tǒng)計(jì)特性推斷,從而可以采用先選定先驗(yàn)密度函數(shù)形式再估計(jì)超參數(shù)的方法對α的先驗(yàn)信息進(jìn)行總結(jié)。貝塔分布能夠很靈活地描述那些參數(shù)在[0,1]的統(tǒng)計(jì)分布,所以設(shè)α的先驗(yàn)分布為貝塔分布,然后再根據(jù)相關(guān)先驗(yàn)信息確定α的超參數(shù),即α~Beta(c,d),其中c,d>0,則α的密度函數(shù)f(α)為:
為了表示簡便,在后驗(yàn)密度式(17)中省略了常數(shù)項(xiàng)因子,符號∝表示正比于。由于通過精確積分很難得到本文的后驗(yàn)邊際分布,所以采用馬爾科夫蒙特卡羅(MCMC)方法對式(17)進(jìn)行抽樣分析,即可得未知參數(shù)的后驗(yàn)邊際分布,進(jìn)而進(jìn)行相關(guān)推斷分析。
本文所有用于建模的數(shù)據(jù)全部來源于統(tǒng)計(jì)局網(wǎng)站上公布的數(shù)據(jù),時(shí)間段為2008—2011年。經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出Y是通過各省市的名義GDP經(jīng)各省市CPI調(diào)整后的實(shí)際GDP,其中各省市的CPI都以2008年為基期;由于目前統(tǒng)計(jì)局沒有公布各省市的勞動人口數(shù),可獲取的分地區(qū)就業(yè)人數(shù)只有按行業(yè)分的城鎮(zhèn)單位就業(yè)人數(shù)和私人企業(yè)與個(gè)體就業(yè)人數(shù),所以本文選取這兩個(gè)指標(biāo)相加來代替各省市的勞動力投入L,其中增長率n的測算為:各省市總勞動人口數(shù)L取對數(shù)后 Ln(Lt)減去前一年的 Ln(Lt-1)得到n。投資比例sk為全社會固定資產(chǎn)投資除以Y得到。關(guān)于折舊率的選取,在中國學(xué)術(shù)界沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),一些學(xué)者采取固定的折舊率,一些學(xué)者在不同的時(shí)段采用不同的折舊率。由于本文所選取的樣本數(shù)據(jù)的時(shí)間期限比較短,所以采用固定的折舊率。固定折舊率也沒統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),例如5%、6%、9.6%、10%[6,10-14],有的研究則假定各省每年的折舊率為全國折舊率加上各省該年的經(jīng)濟(jì)增長率[15]。本文選擇理論界用的最多也最認(rèn)同的折舊率5%。
對物質(zhì)資本收入份額α的先驗(yàn)信息的歸納如下:根據(jù)柯布道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)的理論可知,在生產(chǎn)規(guī)模不變的條件下,當(dāng)生產(chǎn)投入要素只有勞動和資本時(shí),則1-α為產(chǎn)出中勞動報(bào)酬的份額。根據(jù)統(tǒng)計(jì)局公布的資金流量表中勞動者報(bào)酬在國民生產(chǎn)總值中的占比估算勞動力投入要素的份額,以此可以得到α的一些先驗(yàn)信息。在統(tǒng)計(jì)局網(wǎng)上能找到的資金流量表為2000年到2009年的數(shù)據(jù),根據(jù)勞動者報(bào)酬在總產(chǎn)出中所占的比例,得到圖1。從圖1可以看出,在這9年的時(shí)間里勞動份額總體上呈下降趨勢,存在一定的波動性,雖然有一定的變化,但總體還是比較穩(wěn)定的,變化區(qū)間為48%~54%,距發(fā)達(dá)國家勞動份額30%還有一定的差距,所以從這個(gè)數(shù)據(jù)來看資本份額α在46%~52%之間。另外,根據(jù)國內(nèi)學(xué)者的實(shí)證研究,認(rèn)為資本份額在60%左右[6,16]。綜合以上信息,本文取折中的辦法,設(shè)資本份額的先驗(yàn)均值為55%。
圖1 勞動報(bào)酬在總收入中的占比份額圖
投資增長率可以反映投資環(huán)境、資本回報(bào)等相關(guān)信息。從中國投資增長率來看(圖2),中國的外商直接投資和固定資產(chǎn)投資增長率基本保持在3%以內(nèi),沒有很大的變化,特別是從外商直接投資的穩(wěn)定性可以看出,中國的資本回報(bào)率比較穩(wěn)定,因此資本份額α較穩(wěn)定。由于資本投資增長率較穩(wěn)定,波動性較小,所以可以設(shè)定方差比較小的α,故設(shè)c=11,d=9,即α~Beta(11,9)。同時(shí)這也進(jìn)一步表明了短期內(nèi)設(shè)定面板數(shù)據(jù)模型為斜率項(xiàng)系數(shù)相等的合理性。
圖2 資產(chǎn)投資增長率折線圖
對于超參數(shù)矩陣Q,為了盡量減少自由度,設(shè)v=31,Q的元素為對角線上為1,其余的為0.5。
由于后驗(yàn)分布比較復(fù)雜,很難對其精確積分,求出模型參數(shù)精確的后驗(yàn)分布,運(yùn)用OPENBUGS軟件,選用MCMC方法對后驗(yàn)分布進(jìn)行模擬抽樣分析可得到α、b和Σ的后驗(yàn)分布。由于限于篇幅和研究目的,本文只簡要分析α和b①由于軟件輸入法問題,本文所有圖標(biāo)和表格中,alpha0表示為α,beta1表示β。的后驗(yàn)分布。在進(jìn)行21 000次迭代之后可得α的后驗(yàn)密度函數(shù)和統(tǒng)計(jì)特性。
從圖3可看出,α不存在自相關(guān),迭代歷史圖也很穩(wěn)定,從表1可知MCMC誤差為7.923E-4,說明馬氏鏈?zhǔn)諗?。其密度函?shù)圖如圖4所示,呈現(xiàn)中心對稱,不存在厚尾的現(xiàn)象。
圖3 資本份額α的MCMC收斂診斷圖
表1 α后驗(yàn)分布統(tǒng)計(jì)特性
圖4 α的后驗(yàn)密度分布圖
從后驗(yàn)分布的均值來看,α的均值為0.549 9,約為55%。在考慮了人力資本、地理優(yōu)勢等不可觀測的影響因素后,物質(zhì)資本份額與郭玉清、張軍等人研究得到的60%相比有所下降,下降幅度為5%。這與模型理論是相符合的,即忽略了人力資本會高估物質(zhì)資本的作用。當(dāng)物質(zhì)資本份額為55%時(shí),則在規(guī)模報(bào)酬不變和均衡產(chǎn)出的條件下,勞動力報(bào)酬為45%。從圖1可以看出,在2000—2009年期間,中國的勞動者報(bào)酬在48%~54%之間,平均為50.74%。如果勞動者報(bào)酬分為勞動力報(bào)酬和人力資本報(bào)酬兩部分,則中國的人力資本報(bào)酬僅占了5%~6%,這與發(fā)達(dá)國家還有一定的差距,或者說中國的人力資本累積水平還比較低。充分發(fā)揮人力資本的作用,無論是對提高總量生產(chǎn)還是改善勞動者報(bào)酬,都有著不可估量的作用。
圖5 b的MCMC收斂診斷圖
從圖5可看出,b不存在自相關(guān),迭代歷史圖也很穩(wěn)定,從表6可知MCMC誤差為0.005 041,說明馬氏鏈?zhǔn)諗?,其密度函?shù)如圖6所示,b的分布函數(shù)是不對稱的,且存在右偏厚尾。從表2中可看出,b的均值為1.378,中位數(shù)為1.229。從經(jīng)濟(jì)學(xué)意義上講,b表示的是固定資產(chǎn)投資比例的產(chǎn)出彈性。如果以b的均值做經(jīng)濟(jì)分析,其值大于1,說明目前在中國增加固定資產(chǎn)投資比例能有效地拉動經(jīng)濟(jì)增長。這也解釋了為什么中國的固定資產(chǎn)投資比例逐年增加。
中國的全社會固定資產(chǎn)投資比例從2000年的33.59%逐年增加到了2011年的66.48%,特別是2008年受金融危機(jī)的影響,該比例從54.69%增加到2009年的66%,一年就增加11.3個(gè)百分點(diǎn)。就地方政府而言,投資率已經(jīng)非常高,特別是西部地區(qū)。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì),2013年前三季度,西部多省區(qū)的投資總量接近甚至超過了GDP,投資率最高的青海和貴州兩省均達(dá)到了135%。因此,中國依靠增加投資比例拉動經(jīng)濟(jì)增長的空間極為有限,難以持續(xù)。
圖6 b的后驗(yàn)密度分布圖
表2 b的后驗(yàn)分布統(tǒng)計(jì)特性
圖7 各省市綜合固定效應(yīng)a折線圖
本文利用中國2008—2011年的省際短期面板數(shù)據(jù),通過構(gòu)建貝葉斯面板模型分析和估計(jì)了中國的C-D總量生產(chǎn)函數(shù)。研究表明,中國現(xiàn)階段總量生產(chǎn)函數(shù)的總體特性為:資本份額α為55%,人力資本份額β為5%,勞動力份額為40%。地理位置、個(gè)體異質(zhì)等綜合固定效應(yīng)對經(jīng)濟(jì)增長的影響較大,并得到以下結(jié)論:
在充分綜合和整理已有研究成果等先驗(yàn)信息和樣本數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,本文所建立的貝葉斯面板模型不僅能處理小樣本問題,還能方便地處理由于隨機(jī)擾動項(xiàng)不滿足經(jīng)典的高斯假設(shè)所造成的影響,提高模型估計(jì)效果。利用短期的時(shí)期數(shù)據(jù),可以避免由于長期內(nèi)經(jīng)濟(jì)關(guān)系的改變而導(dǎo)致參數(shù)變化所帶來的誤差,并適時(shí)更新和修正模型系數(shù)。
資本份額的后驗(yàn)分布呈現(xiàn)出中心對稱的鐘形分布,而固定資產(chǎn)投資比例產(chǎn)出彈性的后驗(yàn)分布呈現(xiàn)非對稱和右偏厚尾的密度分布。如果以后驗(yàn)分布均值進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析推導(dǎo),中國固定資本份額均值為55%,與發(fā)達(dá)國家的70%相比還有一定的差距,同時(shí)比中國學(xué)者在沒有考慮不可觀測影響因素條件下得到的60%要低,即忽略了人力資本、地理位置等難以測度的影響因素對經(jīng)濟(jì)的影響會高估物質(zhì)資本對經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出的影響程度。中國的人力資本報(bào)酬僅占總產(chǎn)出的5%~6%,人力資本的作用顯然沒有得到充分的發(fā)揮。為此,中國應(yīng)增大人力資本投入,積累人力資本,改善人力資本的報(bào)酬。
固定資產(chǎn)投資比例人均產(chǎn)出彈性平均為1.378。雖然目前增大中國的固定資產(chǎn)投資比例能有效拉動中國的經(jīng)濟(jì)增長和人均產(chǎn)出,但中國的全社會固定資產(chǎn)投資比例已高達(dá)66.48%,有些省份的投資總額甚至超過了GDP,繼續(xù)依靠增加投資比例拉動經(jīng)濟(jì)顯然已不利于中國的持續(xù)發(fā)展。
模型的綜合固定效應(yīng)來看,固定效應(yīng)對經(jīng)濟(jì)的影響程度與中國各省市的地理分布存在明顯的相關(guān)關(guān)系,地理優(yōu)勢對經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著明顯的作用,地理位置依舊是影響中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡的主導(dǎo)因素,其中影響最大的是浙江,最小的是新疆。在中國,人力資本水平還比較低,對于綜合固定效應(yīng)較低的地區(qū),應(yīng)增加人力資本投入和固定資產(chǎn)投資比例,以彌補(bǔ)地理上的劣勢,加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展,縮短發(fā)展差距。
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The Estimation and Empirical of Extended C-D Production Function Based on the Bayesian Panel Model
ZENG Zhao-fa1,2,MI Xian-hua2
(1.School of Economics and Management,Nanjing University of Science and Technology,Nanjing 210094,China;2.College of Finance and Statistics,Hunan University,Changsha 410079,China)
Using the inter-provincial panel data from 2008to 2011and by collecting the prior information sufficiently and through Bayesian panel model,this paper deal effectively with the small sample problem caused by short-term time series and the correlation issue of random error term,realizing the parameters timely revised and updated.The results found that:at the present,our posterior mean of physical capital share is 55%,significantly less than 60%of the scholars estimated;with only 5% ~6%share,human capital's role fueling economic growth has not been fully play,indicating that we should increase human capital investment;the posterior mean of elasticity of fixed asset investment ratio of per capita output is 1.37;Individual differences such as geographic location is still an important factor causing the growing problem of unbalanced development.
production function;panel data model;Bayesian
O212.8∶F224.0
A
1007-3116(2014)07-0029-07
2014-01-10
曾昭法,男,湖南漢壽人,管理學(xué)博士,副教授,研究方向:宏觀經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì),投資管理。
米先華,男,湖南婁底人,碩士生,研究方向:金融統(tǒng)計(jì),貝葉斯計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型。
(責(zé)任編輯:崔國平)