研發(fā)投入對環(huán)境污染影響的實證研究

王章名 王成璋

(西南交通大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院)

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研發(fā)投入對環(huán)境污染影響的實證研究

王章名 王成璋

(西南交通大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院)

借助“污染”與“清潔”兩部門模型，分析得出研發(fā)投入與環(huán)境污染可能出現(xiàn)類似于“先增加后減少”的關(guān)系，政府對于研發(fā)相關(guān)激勵政策將顯著影響環(huán)境狀況的發(fā)展。運用空間計量分析工具對我國31個省級1998～2013年的數(shù)據(jù)進行實證發(fā)現(xiàn)：研發(fā)投入對環(huán)境的影響作用呈現(xiàn)倒U型的關(guān)系，目前我國研發(fā)投入的增加惡化了環(huán)境質(zhì)量，但長期內(nèi)存在拐點；我國研發(fā)投入配置不合理，清潔能源技術(shù)發(fā)展遲緩，人口壓力仍然存在，這些都對我國的環(huán)境形勢提出嚴(yán)峻考驗，需結(jié)合市場調(diào)節(jié)和政府引導(dǎo)，加強省域間密切合作，努力協(xié)調(diào)好經(jīng)濟、人口與環(huán)境的系統(tǒng)性關(guān)系。

研發(fā)投入； 環(huán)境污染； 空間計量分析

1 研究背景

2014年中國全社會研發(fā)投入(R&D)13 400億元，R&D占GDP比重2.1%，其中企業(yè)支出占76%以上。我國規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)的R&D內(nèi)部支出經(jīng)費連年升高，2013年達(dá)到8 318.4億元，較2000年增加近16倍，反映出工業(yè)企業(yè)逐漸重視自主研發(fā)。加強研發(fā)投入，轉(zhuǎn)變過度依賴消耗能源的發(fā)展道路，可以提高企業(yè)的生產(chǎn)能力和市場競爭力，對國家整體有利。此外，技術(shù)進步可以幫助傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)提高能源利用效率，激勵新興工業(yè)和信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，客觀上有助于環(huán)境改善。由此，我國的科技統(tǒng)計年鑒也將環(huán)境指標(biāo)納入統(tǒng)計范圍內(nèi)，在近幾年的統(tǒng)計中均顯示了技術(shù)進步的一定正外部性。

需要說明的是，企業(yè)采取研發(fā)策略是就自身利益出發(fā)，目的是提高產(chǎn)能或降低成本，為企業(yè)帶來更強的市場競爭力。據(jù)此，采用清潔投入的新興工業(yè)部門和采用化石燃料的傳統(tǒng)工業(yè)部門都具備研發(fā)投入的能力，兩者的競爭關(guān)系暗示了研發(fā)資源將在兩部門之間配置，因此，研發(fā)投入是否能改善環(huán)境有待觀察。并且，處理類似于環(huán)境污染的外部性問題必須要求政府做出相應(yīng)的引導(dǎo)。如果政府把改善環(huán)境視為一個重要目標(biāo)，自然期望新興工業(yè)部門能夠具備更強的競爭優(yōu)勢，逐步提高工業(yè)體系的能源利用效率，其核心就在于激勵更多更優(yōu)秀的研發(fā)人員投入新興工業(yè)部門，但現(xiàn)實中往往傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)具有競爭優(yōu)勢，盡管研發(fā)在一定程度減少了污染排放，但由于自身規(guī)模的擴大并且抑制新興部門的發(fā)展，將會威脅到環(huán)境。世界主要新興經(jīng)濟體的發(fā)展過程以及著名的“環(huán)境庫茲涅茨曲線”都說明了，社會期望的結(jié)果并非是顯而易見、水到渠成的。傳統(tǒng)的能源消耗性企業(yè)一般在國家發(fā)展起步階段得到政府的大力扶持。在中國，該種企業(yè)多為國企，就業(yè)規(guī)模龐大并且承擔(dān)著國家重要戰(zhàn)略，而新興工業(yè)部門明顯處于發(fā)展劣勢，要想實現(xiàn)社會期望的技術(shù)進步路線，僅依靠市場自由配置尚不能夠?qū)崿F(xiàn)，需要政府出臺政策進行定向補助和稅收激勵。基于此，本研究借助理論模型對此進行論證，結(jié)合具體數(shù)據(jù)，探求我國的研發(fā)投入在客觀上對環(huán)境造成如何的影響，并由此提出相應(yīng)的政策建議。

2 文獻綜述

國內(nèi)學(xué)者對于環(huán)境污染的研究主要集中于求證兩個假說：環(huán)境庫茲涅茨曲線(EKC)和“污染天堂”假說。

高宏霞等[1]實證發(fā)現(xiàn)廢氣和二氧化硫的排放量數(shù)據(jù)均與EKC模式吻合，但其他污染物并未出現(xiàn)上述規(guī)律，指出政府必須出臺相應(yīng)的管制措施。李巖巖等[2]運用空間面板模型發(fā)現(xiàn)廢氣污染對經(jīng)濟增長貢獻度依然較大，尚未出現(xiàn)EKC中的拐點，建議征收碳稅以抑制廢氣排放。晉盛武等[3]在環(huán)境庫茲涅茨曲線的基礎(chǔ)上加入地區(qū)腐敗指標(biāo)進行研究，同樣得到了EKC的基本結(jié)論，并提出腐敗抑制經(jīng)濟增長，可能帶來一定程度的環(huán)境改善，但對于經(jīng)濟損害更大。高輝[4]研究發(fā)現(xiàn)中國的重工業(yè)占比較高，能源需求較高，污染物排放與人均GDP的U型關(guān)系尚未真正呈現(xiàn)，建議中國轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式，減少能耗。李小勝等[5]認(rèn)為，模型和環(huán)境污染指標(biāo)的選取對結(jié)果均有顯著影響，倒U型關(guān)系并不顯著，但收入的增加的確能有助減少污染排放。

“污染天堂”假說指污染密集產(chǎn)業(yè)的企業(yè)傾向于建立在環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)相對較低的國家或地區(qū)，因此外商直接投資(FDI)可能造成我國的環(huán)境污染。許和連等[6]運用空間計量研究表明FDI在地理上的集聚有利于改善我國的環(huán)境污染，因此認(rèn)為“污染天堂”假說在中國并不成立。楊博瓊等[7]實證發(fā)現(xiàn)FDI直接降低了我國污染物的排放，但如果考慮到對國內(nèi)資本的帶動作用，F(xiàn)DI 的進入增加了我國污染物的排放。鄧玉萍等[8]認(rèn)為在財政分權(quán)體制下，地方政府間的策略性競爭行為顯著影響到FDI 的區(qū)位選擇，F(xiàn)DI本身可以帶來清潔的生產(chǎn)技術(shù)，顯著改善當(dāng)?shù)丨h(huán)境，但地區(qū)對GDP過度關(guān)注與地區(qū)間的惡性引資競爭，可能導(dǎo)致部分地區(qū)無法跨越EKC的轉(zhuǎn)折點。計志英等[9]結(jié)合理論與實證發(fā)現(xiàn)FDI與我國環(huán)境污染呈倒U型關(guān)系，即符合環(huán)境庫茲涅茨曲線;環(huán)境規(guī)制對污染排放的治理沒有促進效應(yīng)，地方政府的環(huán)境治理支出與環(huán)境污染排放之間呈顯著正相關(guān)關(guān)系,各地正面臨環(huán)境越污染越治理的困境。

針對技術(shù)研發(fā)與環(huán)境污染之間關(guān)系的研究，國外學(xué)者涉足較早。RABUS等[10]論證了經(jīng)濟增長同環(huán)境污染之間的關(guān)系，構(gòu)建了DICE模型。NEWELL等[11]、STAVINS等[12]理論論證了內(nèi)生技術(shù)進步的存在，且指出技術(shù)研發(fā)的方向?qū)τ诃h(huán)境污染會造成顯著的影響。ACEMOGLU等[13]建立清潔和污染兩部門模型，詳細(xì)分析了偏向性技術(shù)進步對環(huán)境污染的影響，論證了兩部門針對研發(fā)資源的競爭將會決定技術(shù)進步是否有利于環(huán)境改善，政府對清潔部門積極的補貼政策將會最終改善環(huán)境，但同時也提出前期若污染部門相對占優(yōu)，將會對環(huán)境造成可怕的影響。近幾年，國內(nèi)學(xué)者開始關(guān)注這一問題。金培振等[14]運用我國行業(yè)面板數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)技術(shù)進步在工業(yè)領(lǐng)域通過能源效率改進帶來的減排效應(yīng)尚不能抵消其推動經(jīng)濟增長帶來的二氧化碳增長效應(yīng),逐步轉(zhuǎn)化工業(yè)結(jié)構(gòu)成為重要的減排方式。賈軍等[15]發(fā)現(xiàn)我國的技術(shù)進步存在著路徑依賴的情況，環(huán)境規(guī)制可以促進綠色技術(shù)創(chuàng)新，但也促進了非綠色技術(shù)創(chuàng)新，環(huán)境規(guī)制效用并不十分理想，建議政府加大環(huán)境規(guī)制強度以及合理政策引導(dǎo)才能有效促進中國經(jīng)濟綠色增長。何曉萍[16]認(rèn)為，R&D投資誘發(fā)的節(jié)能型內(nèi)生技術(shù)變遷是降低中國工業(yè)能源強度的重要動力，但作用弱于能源價格的相對提高。內(nèi)生技術(shù)變遷有明顯的節(jié)能效應(yīng)，持續(xù)加大科技投入是解決工業(yè)經(jīng)濟增長和節(jié)能目標(biāo)之間矛盾的一個重要手段。李凱杰等[17]運用VECM檢驗了技術(shù)進步和碳排放之間的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)技術(shù)進步與碳排放之間存在長期均衡關(guān)系，長期內(nèi)的技術(shù)進步可以減少碳排放，而短期內(nèi)的技術(shù)進步對碳排放沒有明顯作用。申萌等[18]基于內(nèi)生增長理論構(gòu)建了技術(shù)進步、經(jīng)濟增長與二氧化碳排放的理論模型，并實證發(fā)現(xiàn)技術(shù)進步對碳排放的彈性為負(fù)，但無法抵消技術(shù)進步對經(jīng)濟的促進作用所產(chǎn)生的間接效應(yīng)，目前中國的技術(shù)進步無法兼顧經(jīng)濟增長和碳減排兩個目標(biāo)。

綜上可知，學(xué)者主要關(guān)注技術(shù)進步促進經(jīng)濟增長進而對環(huán)境造成的影響，但并未就初期研發(fā)投入配置角度探究技術(shù)進步與環(huán)境質(zhì)量間的聯(lián)系，技術(shù)進步偏向性的根源就在于研發(fā)投入的偏向配置。由此，本研究借鑒ACEMOGLU等[13]的兩部門競爭模型，分析研發(fā)投入的配置將導(dǎo)致技術(shù)進步出現(xiàn)偏向性，并最終影響環(huán)境質(zhì)量。

3 模型設(shè)定

假設(shè)存在一個經(jīng)濟體，主要由工人、企業(yè)家和研發(fā)人員組成。居民只消費一種商品Y，經(jīng)濟體內(nèi)存在一個代表性偏好的家庭，表達(dá)式如下

(1)

瞬時效用u(C,E)是C、E的增函數(shù)，二階可微且擬凹。此外，設(shè)定如下的稻田條件

(2)

最后兩個條件顯示，環(huán)境質(zhì)量下降至較低水平，會導(dǎo)致人們效用水平的嚴(yán)重下降，由此假設(shè)

(3)

之前提及的最終消費品Y，由“清潔”和“污染”兩種存在競爭關(guān)系的中間產(chǎn)品Yc和Yd生產(chǎn)，表達(dá)式如下

(4)

一般而言，傳統(tǒng)能源部門與清潔能源部門存在著明顯的替代關(guān)系，故假設(shè)ε>1*如果出現(xiàn)ε<1的情況，兩部門互補，污染制造部門將會始終存在，并且隨著社會生產(chǎn)力的提高逐步擴大，最后只能帶來環(huán)境災(zāi)難，與現(xiàn)實不符。。中間產(chǎn)品Yc、Yd，需耗費勞動和特定機器，兩種投入要素的生產(chǎn)函數(shù)如下

(5)

式中，Act表示t時刻用于清潔領(lǐng)域機器的生產(chǎn)能力；Adt表示t時刻用于污染領(lǐng)域機器的生產(chǎn)能力；xit表示該機器的數(shù)量(i∈{c,d})。模型并未將化石能源消耗考慮其中，因為通常污染制造部門需要消耗的化石能源存量有限，導(dǎo)致價格一直呈現(xiàn)上升趨勢。學(xué)者已經(jīng)論證，如果化石能源價格升高，污染制造部門被迫喪失一部分產(chǎn)能，將有效抑制環(huán)境污染[16]。模型主要刻畫研發(fā)人員流向?qū)τ诃h(huán)境污染的影響，因此假定兩部門具備相同形式的生產(chǎn)函數(shù)。

兩部門勞動力需求之和不超過勞動力總供給

(6)

借鑒內(nèi)生技術(shù)進步的相關(guān)研究，兩部門的機器均由壟斷競爭廠商提供，生產(chǎn)單位數(shù)量的機器需花費ω單位的最終產(chǎn)品Y，假定ω≡α2。

市場出清情況下，消費等于最終產(chǎn)品除去生產(chǎn)機器所耗成本

(7)

技術(shù)前沿函數(shù)由如下描述給出：每一時期的開始，研發(fā)人員決定在清潔領(lǐng)域還是污染領(lǐng)域從事他的研發(fā)工作，由于技術(shù)壁壘的存在，研發(fā)人員不能改換研發(fā)方向。研發(fā)成功的概率為σi(i∈{c，d})，若研發(fā)成功將使單位機器的生產(chǎn)能力提高γ(γ>0)，該研發(fā)人員將獲得當(dāng)期i型機器的專利權(quán)；若未取得技術(shù)進步則該部門繼續(xù)使用之前的技術(shù)。同樣對研發(fā)人員的總數(shù)r標(biāo)準(zhǔn)化為1，t時刻在i部門從事研發(fā)工作的研發(fā)人員數(shù)量為rit。由此

(8)

與勞動力市場相同，研發(fā)人員也須滿足rct+rdt≤1。高度的技術(shù)專業(yè)性使得研發(fā)人員在市場中十分稀缺，因此在此假設(shè)研發(fā)人員完全就業(yè)，即

(8)

環(huán)境質(zhì)量由下式給出

(9)

4 模型分析

在自由經(jīng)濟條件下，各經(jīng)濟主體分散決策決定產(chǎn)量和技術(shù)投入，不受政府干預(yù)。

根據(jù)實際觀察，采用清潔投入的部門最初往往落后于污染制造(如化石燃料)部門，因此在自由經(jīng)濟條件下，技術(shù)進步首先由污染制造部門開始?；诖?，做如下假定。這一假設(shè)，將有助于理解政府干預(yù)對改善環(huán)境的重要性。

(10)

在t時刻給定的Act和Adt技術(shù)水平下，由于最終產(chǎn)品Y是兩種投入競爭生產(chǎn)的，故兩種投入產(chǎn)品均衡價格滿足如下條件

(11)

根據(jù)上述定義，生產(chǎn)最終產(chǎn)品的廠商需要支付工人的工資以及購買機器的費用，因此其利潤最大化決策過程由下式給出

(12)

廠商根據(jù)式(12)對機器數(shù)量xit和勞動投入Lit做決策，得到如下兩個一階條件

(13)

(14)

(15)

由于假定模型時已經(jīng)提到研發(fā)成功有一定的概率，現(xiàn)在將技術(shù)研發(fā)的概率和機器生產(chǎn)能力的設(shè)定代入函數(shù)中，故壟斷機器的廠商的利潤改寫為

(16)

通過分析兩部門的利潤之比，得出重要的結(jié)論

(17)

(18)

由于0<α<1，因此式(18)可直觀反映：產(chǎn)能更高的機器所生產(chǎn)的產(chǎn)品相對價格更低。借助式(15)簡化兩部門的生產(chǎn)函數(shù)(式(5))，可得i部門的生產(chǎn)函數(shù)

(19)

聯(lián)立式(13)、式(18)和式(19)，可得

(20)

將式(18)、式(20)代入式(17)中，該式轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

(21)

這說明了研發(fā)總是傾向于在利潤回報較高的部門展開，因為研發(fā)人員同時也是機器的壟斷廠商將會從中獲取更高的回報(前提是ε>1)，而實際情況通常是，采用清潔投入的部門最初往往落后于污染制造(如化石燃料)部門，因此在自由經(jīng)濟條件下，技術(shù)進步首先在污染制造部門開始?；诖?，做如下假定,由于ε>1，故τ<0)。這一假設(shè)，將有助于理解政府干預(yù)對改善環(huán)境的必要性。

(22)

在自由市場均衡條件下式(4)、式(5)可改寫為

(23)

為了避免這一極端情況的出現(xiàn)，必須引入一定形式的干預(yù)措施，促使研發(fā)人員向清潔部門流動。政府可對從事清潔投入領(lǐng)域的研發(fā)人員進行一定金額的研發(fā)補助，比方說，一定比例的利潤補助。姑且將這一補助比率設(shè)為St，那么清潔投入部門研發(fā)人員的期望利潤函數(shù)則變?yōu)?/p>

(24)

由模型推導(dǎo)可知：研發(fā)人員的流向?qū)⒏淖儍刹块T研發(fā)實力的對比，有利可圖的部門將會得到巨大的研發(fā)優(yōu)勢，另一部門則相應(yīng)處于劣勢。結(jié)合實際情況，本研究給出了一個重要前提假設(shè)——污染制造部門機器的初始生產(chǎn)能力強于清潔投入部門，因此在自由市場條件下，研發(fā)人員更傾向于在污染制造部門進行研究，這將加大兩部門的差距，環(huán)境質(zhì)量持續(xù)下降；環(huán)境惡化到一定程度將引起公眾的反對和抗議，政府響應(yīng)民眾需求，必須對清潔部門的研發(fā)采取適當(dāng)比例的激勵補助，或者更為一般地是制定環(huán)境指標(biāo)限制企業(yè)的污染排放，以此改變研發(fā)人員投向清潔部門，從而最終改善環(huán)境質(zhì)量。由此可以看出，研發(fā)投入的增加并不必然帶來環(huán)境質(zhì)量的改善，相反在一定時期內(nèi)污染制造部門的“擠出”效應(yīng)將會持續(xù)破壞環(huán)境，環(huán)境質(zhì)量的持續(xù)下降勢必引起民眾的意見，政府才有足夠動機采取如定向研發(fā)補貼等環(huán)境管制措施，促進清潔能源部門的發(fā)展，最終改善環(huán)境。這可用環(huán)境庫茲涅茨曲線來解釋：當(dāng)收入水平較低時，人們往往只關(guān)注經(jīng)濟利益，向重污染行業(yè)配置資源，隨著收入增加，環(huán)境污染由低趨高，環(huán)境惡化程度隨經(jīng)濟的增長而加??；當(dāng)收入水平較高時，人們對于環(huán)境質(zhì)量有較高要求，政府將會響應(yīng)訴求加大環(huán)境規(guī)制力度，增加治理投資，并且由于化石能源的日益消耗，引導(dǎo)市場發(fā)展清潔能源行業(yè)等。換言之，當(dāng)經(jīng)濟發(fā)展達(dá)到一定水平后，即到達(dá)“拐點”后，隨著收入的進一步增加，環(huán)境污染又由高趨低，其環(huán)境污染的程度逐漸減緩，環(huán)境質(zhì)量逐漸得到改善。

5 實證分析

綜上分析，可猜想環(huán)境污染與研發(fā)投入之間存在著類似倒U型的關(guān)系：初期隨著研發(fā)投入的加大，環(huán)境質(zhì)量由于污染制造部門的“擠出”效應(yīng)而下降，隨后政府逐漸意識到環(huán)境污染的問題，逐步采取污染排放限制、對清潔能源部門采取研發(fā)補貼等手段，研發(fā)投入逐步流向清潔投入部門，環(huán)境污染逐漸減少。本研究擬對研發(fā)投入對環(huán)境污染的影響進行實證研究，以驗證上述猜想。此外，水流、風(fēng)向以及產(chǎn)業(yè)集聚等因素使得相鄰地區(qū)間存在著相互影響，環(huán)境污染往往具有顯著的空間聯(lián)動性，傳統(tǒng)的面板模型很難刻畫這一特性，因此本研究擬運用空間面板模型進行估計。

5.1 變量選取與處理

本研究考察的核心變量為環(huán)境污染變量及研發(fā)投入，其余則是結(jié)合實際和相關(guān)文獻選取的控制變量。除比率變量外，其余變量均取對數(shù)。

(1)環(huán)境污染(EP) 工業(yè)污染排放主要包括“三廢”：廢氣、廢水和固體廢物。廢氣中又包括二氧化硫、粉塵、煙塵。選取變量上，相關(guān)研究通常有兩種方式：①直接選取工業(yè)二氧化硫排放量作為代理變量，因為其對于空氣、降水等主要環(huán)境監(jiān)測指標(biāo)影響巨大，而空氣污染對居民的健康危害巨大[19]；②將上述所有變量通過評價方式合成為一個代理變量[6]。目前，我國環(huán)境年鑒中除二氧化硫排放量以外其余統(tǒng)計數(shù)據(jù)均有較大缺失，為保證數(shù)據(jù)的完整性故采用第一種方式，本研究選取31個省、市、自治區(qū)的1998～2013年度工業(yè)二氧化硫排放量(SO2)作為環(huán)境污染的代理變量。

(2)研發(fā)投入(R) 統(tǒng)計年鑒中的R&D經(jīng)費內(nèi)部支出為企事業(yè)單位用于內(nèi)部開展R&D活動的實際支出，因此本研究采用1998～2013年《中國科技年鑒》中的R&D經(jīng)費內(nèi)部支出作為研發(fā)投入的代理變量。

(3)國內(nèi)生產(chǎn)總值(G) 環(huán)境庫茲涅茨曲線以及后續(xù)研究變量，地區(qū)整體的經(jīng)濟水平與環(huán)境質(zhì)量關(guān)系密切，必須將其納入分析框架內(nèi)。選用《中國統(tǒng)計年鑒》中各省當(dāng)年的GDP數(shù)據(jù)，以1998年為不變價格，用GDP平減指數(shù)剔除價格因素。

(4)環(huán)境治理投資(I) 選用各省的環(huán)境治理投資作為一個控制變量，可以表征各省對于環(huán)境污染問題的重視程度，并可以檢驗其最終的治理效果。同樣以GDP平減指數(shù)剔除價格因素。

(5)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)(S) 經(jīng)濟發(fā)展初期，工業(yè)的發(fā)展很可能伴隨嚴(yán)重的環(huán)境污染，而隨著經(jīng)濟的發(fā)展，工業(yè)占比逐漸下降，服務(wù)業(yè)占比上升，環(huán)境壓力相應(yīng)得到緩解。基于此，本研究采用工業(yè)產(chǎn)值占地區(qū)生產(chǎn)總值的比重作為代理變量。

(6)人口規(guī)模(Po) 人口規(guī)模的增長通常伴隨著巨大的資源消耗和環(huán)境壓力，對于中國這樣的人口大國而言，環(huán)境和人口規(guī)模之間必然存在著相互制衡的關(guān)系，因此，本研究選用各省當(dāng)年人口數(shù)量作為一個控制變量。

5.2 環(huán)境污染的空間探索性分析

探索地區(qū)污染的空間關(guān)系主要借助全局Moran’I指數(shù)判斷，其表達(dá)式如下

(25)

式中，S2代表Y的方差；W為空間權(quán)重矩陣。Moran’I指數(shù)衡量地區(qū)間變量值的加權(quán)相關(guān)系數(shù)，取值范圍為[-1,1]。該指數(shù)越接近于1，說明空間正相關(guān)性越強；越接近于-1，空間負(fù)相關(guān)性越強。空間權(quán)重的選取對于結(jié)果的影響巨大，目前主要包括如下3種：簡單相鄰(0-1)權(quán)重矩陣、地理距離空間矩陣、經(jīng)濟加權(quán)距離矩陣。本研究采用簡單相鄰權(quán)重，即地理相鄰的地區(qū)賦值為1，其余賦值為0，具體定義如下式

本研究運用GeoDa 9.5軟件計算歷年工業(yè)二氧化硫排放量的Moran’I，結(jié)果見表1。

表1 中國31個省級工業(yè)二氧化硫排放量Moran’I及Z值

注：**、*分別表示在5%、10%統(tǒng)計水平上顯著，下同。

由表1可知，除1998年、1999年外，其余年份的Moran’I值均滿足10%顯著性水平；2004年之后均達(dá)到了5%顯著性水平，說明環(huán)境污染的空間相關(guān)性較為顯著，且大致呈現(xiàn)逐年加強的趨勢，顯示地區(qū)間經(jīng)濟聯(lián)系加強，產(chǎn)業(yè)聚集等因素導(dǎo)致污染排放呈現(xiàn)地區(qū)正相關(guān)性。由此，可以采用空間面板模型進行分析。

5.3 模型建立

根據(jù)前文的理論分析，可猜想環(huán)境污染與研發(fā)投入之間可能存在著類似于EKC的關(guān)系，即環(huán)境污染隨研發(fā)投入的增加呈現(xiàn)先增加再下降的情況。為檢驗這一情況，必須引入研發(fā)投入的二次項，二次項為取對數(shù)后變量的平方，由此可得到如下面板模型

(26)

前文已經(jīng)檢驗出環(huán)境污染存在著空間相關(guān)的特性，因此需引入空間計量模型?？臻g面板回歸模型主要包括空間滯后模型(SLM)和空間誤差模型(SEM)

(27)

式中，W為空間權(quán)重矩陣；ρ、λ分別空間滯后參數(shù)。面板回歸結(jié)果見表2。

表2 面板回歸結(jié)果

注：括號內(nèi)為t統(tǒng)計量，***表示在1%統(tǒng)計水平上顯著，下同。

由表2可知，3種模型的結(jié)果基本一致，擬合水平良好，采用空間計量模型后絕大多數(shù)參數(shù)的顯著水平均有提高，說明實證結(jié)果穩(wěn)健。本研究采用SLM結(jié)果進行分析：①衡量空間溢出效應(yīng)的參數(shù)ρ=0.178，顯著為正，說明我國的環(huán)境污染的確存在著正向的空間聯(lián)動效應(yīng)，高污染地區(qū)將會對周邊地區(qū)造成環(huán)境壓力，極易出現(xiàn)區(qū)域性的環(huán)境污染問題，警示地區(qū)政府必須密切合作，協(xié)同檢測環(huán)境指標(biāo)，治理環(huán)境問題。②研發(fā)投入的參數(shù)顯著為正，從直接效應(yīng)來看，目前我國的研發(fā)投入增多加劇環(huán)境污染，說明主要研發(fā)投入都流向了“污染”投入部門，這些工業(yè)部門的技術(shù)進步使得自己的市場競爭力加大，生產(chǎn)的擴大造成更大的污染，同時“清潔”投入部門處于弱勢位置，無法使得清潔技術(shù)得到長足發(fā)展。③研發(fā)投入的二次項Ln2R系數(shù)顯著為負(fù)，提示了政府采取的研發(fā)補貼可以在一定程度上促進清潔投入部門的技術(shù)開發(fā)，減少污染物排放，長期來看研發(fā)投入可以促進轉(zhuǎn)折點的出現(xiàn)；④上述兩項的系數(shù)絕對值差距達(dá)到23倍，倒U型所預(yù)示的轉(zhuǎn)折點及較高比例的研發(fā)投入仍然無法達(dá)到，我國研發(fā)投入無法有效流入清潔部門，技術(shù)進步加重污染物的排放，這提示我國正面對嚴(yán)峻的環(huán)境形勢，通過提高研發(fā)投入試圖改善環(huán)境的方法在實際經(jīng)濟中卻得到完全相反的結(jié)果，顯然需要更為合理的引導(dǎo)政策。⑤控制變量的回歸結(jié)果大多較為顯著，GDP一次項顯著為正，二次項系數(shù)顯著為負(fù)，同過往研究一致，二次項的絕對值過小(見圖1)，僅有部分省份在某些年份出現(xiàn)環(huán)境污染得到控制的局面，而絕大多數(shù)省份仍然出現(xiàn)經(jīng)濟增長加重環(huán)境污染的情況，并且根據(jù)回歸結(jié)果，在假設(shè)其他變量不變的情況下，各省調(diào)整后GDP應(yīng)大于17 848億元，除上海等部分發(fā)達(dá)地區(qū)外，絕大多數(shù)省份仍然處于拐點的左側(cè)，說明目前EKC轉(zhuǎn)折點尚未真正出現(xiàn)，經(jīng)濟增長對于環(huán)境的巨大壓力依舊存在。工業(yè)產(chǎn)值比的系數(shù)顯著為正，高工業(yè)比重導(dǎo)致高能耗、高排放，只有轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式，合理引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級才是我國必須堅持的產(chǎn)業(yè)政策；人口規(guī)模的系數(shù)顯著為正，人口基數(shù)龐大仍然深刻影響著我國的發(fā)展，需結(jié)合市政建設(shè)、教育以及經(jīng)濟手段綜合處理其對環(huán)境的負(fù)面影響，才能有效減小環(huán)境壓力；環(huán)境治理投資系數(shù)不顯著，這可能暗示了目前我國的環(huán)境治理效率不高，并未對環(huán)境質(zhì)量造成明顯影響。

圖1 各省工業(yè)SO2排放量和GDP對數(shù)值的散點圖

6 結(jié)語

為分析我國研發(fā)投入與環(huán)境污染的關(guān)系，本研究引入“清潔”、“污染”兩工業(yè)部門模型進行了理論分析，并采用空間計量分析工具，對1998～2013年我國31個省、市、自治區(qū)的環(huán)境污染和研發(fā)投入的關(guān)系進行實證分析，研究發(fā)現(xiàn)：①由理論模型分析可知，研發(fā)投入存在著路徑依賴，污染制造部門若在初期處于相對優(yōu)勢，在研發(fā)投入的競爭中將繼續(xù)保持優(yōu)勢，因此研發(fā)投入的增加并不必然帶來環(huán)境質(zhì)量的改善，污染制造部門的“擠出”效應(yīng)將會持續(xù)破壞環(huán)境，基于此，要求政府對清潔投入部門實施較大力度的研發(fā)補貼，或者對污染制造部門的研發(fā)制定必要的環(huán)境考核措施。由此，才能積極引導(dǎo)研發(fā)投入流向環(huán)境友好產(chǎn)業(yè)，解決污染問題。②借助空間探索分析方法，發(fā)現(xiàn)我國的環(huán)境污染存在著高度的空間正相關(guān)性，并且有逐年加強的趨勢，這表明我國環(huán)境問題存在區(qū)域性和系統(tǒng)性的特點，治理環(huán)境污染、應(yīng)對突發(fā)環(huán)境事件，必須加強區(qū)域合作，協(xié)調(diào)區(qū)域間經(jīng)濟與環(huán)境的關(guān)系，杜絕“以鄰為壑”的情況出現(xiàn)。③借由空間面板模型，證實了目前我國研發(fā)投入的增加惡化了環(huán)境質(zhì)量，但二次項系數(shù)顯著為負(fù)，說明如果繼續(xù)加大研發(fā)投入并且側(cè)重向清潔能源行業(yè)配置資源，將同EKC所指示的一樣，出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點。這就需繼續(xù)加大研發(fā)投入，提高企業(yè)的清潔技術(shù)水平，減少化石能源的使用，同時要求政府實施必要措施，引導(dǎo)研發(fā)投入流向清潔工業(yè)領(lǐng)域。④我國目前仍然面臨經(jīng)濟增長同環(huán)境保護間的兩難境地。研發(fā)投入配置不合理，清潔能源技術(shù)發(fā)展遲緩，人口壓力仍然存在，這些都對我國的環(huán)境形勢提出嚴(yán)峻考驗。如何跨越EKC所指示的轉(zhuǎn)折點，需要結(jié)合市場調(diào)節(jié)和政府引導(dǎo)，加強省域間密切合作，努力協(xié)調(diào)好經(jīng)濟、人口與環(huán)境的系統(tǒng)性關(guān)系。

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(編輯 丘斯邁)

Spatial Analysis of China’s R&D Investment’s Impact on Environmental Pollution

WANG Zhangming WANG Chengzhang

(Southwest Jiaotong University， Chengdu, China)

Using two sectors model, it is found that pollution may first increase and then decrease with the growing of R&D, and the government’s relevant policies will significantly influence the environment. Then by using the spatial-econometric analysis tools, it is found that R&D investment’s impact on the environment effect presents inverted U-shaped relationship, the increase of R&D deteriorates environmental quality in China now, and there would be a turning point in the long run. It is concluded that China’s R&D is inconsequently allocated, clean energy technology is being developed slowly, environmental pressure from population still exists, and it should be combined with market and government Intervention to coordinate the relationship among economics, population and environment.

R&D； environmental pollution； spatial-econometric analysis

10.3969/j.issn.1672-884x.2016.11.016

2015-12-18

國家自然科學(xué)基金資助項目(71171169)；四川省軟科學(xué)研究計劃資助項目(VQ21SS1110Y15005)

C93

A

1672-884X(2016)11-1710-08

王成璋(1955～)，男，四川成都人。西南交通大學(xué)(成都市 610000)經(jīng)濟管理學(xué)院教授、博士研究生導(dǎo)師，博士。研究方向為計量經(jīng)濟學(xué)、房地產(chǎn)經(jīng)濟學(xué)、管理經(jīng)濟學(xué)等。E-mail：wang-chengzhang@163.com