高鐵能促進(jìn)低碳經(jīng)濟嗎?
——高鐵開通對城市碳排放強度的影響及機制研究

□張般若，李自杰

一、引言

高速鐵路作為鐵路運輸史上的一項重大技術(shù)創(chuàng)新，對沿線地區(qū)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。 2020 年8 月公布的《新時代交通強國鐵路先行規(guī)劃綱要》中提出，2035 年全國高鐵里程計劃達(dá)到7 萬公里左右，50 萬人口以上城市實現(xiàn)高鐵通達(dá)。 已有研究對高鐵的經(jīng)濟作用進(jìn)行了許多探索，認(rèn)為高鐵可以通過影響交通成本、可達(dá)性、勞動力流動、區(qū)域發(fā)展差距等方面作用于城市經(jīng)濟發(fā)展。[1][2][3]雖然存在部分爭議，但大多數(shù)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高鐵開通有利于促進(jìn)沿線地區(qū)的經(jīng)濟增長[4][5]。 在經(jīng)濟發(fā)展的過程中，隨著資源和環(huán)境約束的加劇，發(fā)展低碳經(jīng)濟、促進(jìn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展成為一種必然的選擇，然而現(xiàn)有研究更關(guān)注高鐵的經(jīng)濟影響，對其環(huán)境影響的研究較少，且僅有的相關(guān)研究往往僅采用單一視角，并未將經(jīng)濟與環(huán)境影響綜合進(jìn)行考慮[6][7]。

中國經(jīng)濟的快速發(fā)展帶來對化石能源需求量的急劇上升，但與此同時也對環(huán)境造成一定負(fù)面影響。中國向聯(lián)合國氣候變化框架公約秘書處提交的應(yīng)對氣候變化國家自主貢獻(xiàn)文件中提出，到2030 年，中國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放要比2005 年下降60%～65%。 因此降低碳排放強度，推動低碳經(jīng)濟發(fā)展已經(jīng)成為經(jīng)濟社會發(fā)展的重要任務(wù)之一。 目前對于高鐵與碳排放間關(guān)系的研究更關(guān)注于高鐵帶來的直接影響，即高鐵的建設(shè)過程以及與其他交通方式相比在運營過程中碳排放量的變化[8]，而對高鐵通過影響經(jīng)濟社會發(fā)展、進(jìn)而影響城市碳排放強度變化的間接作用關(guān)注較少。 與高鐵建設(shè)和運營帶來的直接影響相比，其間接影響更加廣泛和深遠(yuǎn)。 因此，本文通過多期雙重差分法進(jìn)行分析，探索高鐵開通對沿線城市的碳排放強度的影響，并進(jìn)一步探究其中的作用機制。

二、文獻(xiàn)綜述

作為交通基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，高鐵被認(rèn)為是經(jīng)濟增長的新的驅(qū)動力，其優(yōu)勢在于減少出行時間和成本，提高運力利用率和可靠性，增加可達(dá)性[2]。 已有研究關(guān)注高鐵帶來的經(jīng)濟效益，認(rèn)為高鐵可以通過多種作用渠道影響運輸成本、區(qū)域經(jīng)濟差距、經(jīng)濟增長等。 例如，Ahlfeldt 和Feddersen(2018)[4]研究發(fā)現(xiàn)，高鐵通過促進(jìn)知識擴散、提高可達(dá)性和降低交易成本對沿線地區(qū)經(jīng)濟增長起到積極作用。 雖然由于研究樣本、方法等不同，得到的研究結(jié)論并不完全統(tǒng)一，但大部分研究都認(rèn)為高鐵對沿線地區(qū)經(jīng)濟具有促進(jìn)作用[5]。 進(jìn)一步地，一些研究也開始關(guān)注高鐵帶來的“時空壓縮”效應(yīng)對區(qū)域創(chuàng)新和收入差距的影響，認(rèn)為交通基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展有益于形成完善的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，還可以改善區(qū)域經(jīng)濟差距和人口分布不平衡[9]。

同時，高鐵對環(huán)境的影響也逐漸成為研究的熱點，一部分研究通過較為系統(tǒng)的方式評估高鐵的修建和運行對于能源消耗和廢棄物排放的整體影響[10]；另一部分研究更專注于對某一種環(huán)境因素的影響，如生物多樣性、氣候變化、空氣污染、廢水排放等[11]。 雖然目前已有越來越多的研究關(guān)注高鐵對經(jīng)濟和環(huán)境因素的影響，但往往局限于單一視角，即只采用經(jīng)濟視角或環(huán)境視角，很少將二者綜合考慮[6][7]。隨著資源和環(huán)境約束的加劇，促進(jìn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展成為一種必然的選擇，而碳排放強度作為對單位產(chǎn)值的二氧化碳排放量的經(jīng)濟與環(huán)境結(jié)合的綜合測度，仍未得到充分關(guān)注。

目前對于碳排放的相關(guān)研究主要分為兩類，一類主要關(guān)注對不同層面碳排放的測算和預(yù)測[12][13]；另一類研究主要是對影響碳排放的因素進(jìn)行分析，認(rèn)為從經(jīng)濟社會角度來看，富裕程度、人口和技術(shù)水平是碳排放的主要的驅(qū)動因素[14]。 同時，交通基礎(chǔ)設(shè)施也是影響碳排放的重要因素，并主要從兩個方面影響二氧化碳的排放:一是交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和運行直接向大氣排放二氧化碳，相關(guān)研究通常通過測算某一種交通方式的碳排放量或?qū)Ρ炔煌煌ǚ绞綆淼奶寂欧旁黾踊驕p少，如高速鐵路與普通鐵路相比能否起到減排作用[8]；二是交通基礎(chǔ)設(shè)施通過影響經(jīng)濟活動，進(jìn)而間接影響二氧化碳排放，相關(guān)研究通常是基于指標(biāo)分析來確定影響碳排放的因素，探索交通和社會經(jīng)濟因素的整體影響[7][14]。 目前高鐵對碳排放影響的相關(guān)研究大多更關(guān)注其直接影響[8]，對于高鐵的間接影響涉及較少。 事實上，相比于交通基礎(chǔ)設(shè)施的直接作用，間接作用可能更加廣泛和深遠(yuǎn)。

綜上所述，本文在已有研究的基礎(chǔ)上，從以下幾個方面進(jìn)行了拓展。 首先，碳排放強度能夠體現(xiàn)經(jīng)濟發(fā)展的環(huán)境效應(yīng)，從經(jīng)濟和環(huán)境兩個視角探索高鐵開通對沿線城市的影響。 同時，本文側(cè)重于交通基礎(chǔ)設(shè)施對經(jīng)濟社會帶來的間接影響的分析，探索高鐵的開通能否對沿線城市起到“減碳”的作用，在一定程度上對已有研究進(jìn)行拓展和補充。 其次，本文采用多期雙重差分法，將不同城市開通高鐵的年份作為政策實施的時間節(jié)點，剔除隨時間自然增長或經(jīng)濟形勢變化帶來的時間效應(yīng)，避免了OLS 方法或采用某一年作為高鐵開通的政策時間節(jié)點可能帶來的誤差，并通過平行趨勢檢驗、動態(tài)檢驗、工具變量法和安慰劑檢驗驗證了研究方法的可行性和研究結(jié)果的穩(wěn)健性。 第三，本文將產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和經(jīng)濟集聚納入高鐵開通與碳排放強度關(guān)系研究的理論分析框架中，并通過構(gòu)建中介效應(yīng)模型分析高鐵開通對碳排放強度影響的傳導(dǎo)機制，通過異質(zhì)性檢驗進(jìn)一步分析高鐵開通對碳排放強度作用在東、中、西部地區(qū)城市的影響是否存在差異。

三、理論分析與研究假設(shè)

(一)高鐵開通與碳排放強度

碳排放強度可以表示一個國家或地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展過程中的資源利用效率。 除了交通方式變革帶來的直接減碳影響外，高鐵開通對碳排放強度具有更重要的間接影響。 一方面，高鐵實現(xiàn)了對可達(dá)性的極大改善，壓縮了時空距離[2]，降低了出行成本，打破了交通低連通性帶來的阻礙[15]，從而最大程度地削弱了地理距離和行政力量對要素流動的束縛，使得跨區(qū)域間資金流、物流、信息流的流動和交換更加迅速和便捷。 對于微觀主體而言，高鐵開通促進(jìn)了生產(chǎn)要素尤其是管理、技術(shù)、知識等高端生產(chǎn)要素在更廣范圍內(nèi)的時空配置[16]。 要素在跨城市區(qū)域的尺度上發(fā)生的遷移與重組加速了資源的重新配置，高鐵開通使得資源的利用程度和效率得到進(jìn)一步提高[3]，從而降低了經(jīng)濟發(fā)展過程中單位產(chǎn)值所需資源，降低了碳排放強度。 另一方面，高鐵開通為科技創(chuàng)新和知識傳播提供了更為便利的條件。 高鐵增加了創(chuàng)新要素跨區(qū)域合理分布的可能性，有利于提高不同區(qū)域創(chuàng)新資源的可用性和儲備[6]。 由于地域的限制，創(chuàng)新資源特別是人力資源的初始分布往往不均衡，高鐵有利于優(yōu)化創(chuàng)新要素的空間分布，提高城市對人才的吸引力[17]，增加了區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展所需的創(chuàng)新要素儲備。 創(chuàng)新要素流動空間的增加和流動率的提高也促進(jìn)了生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)出效率的提高，使生產(chǎn)方式向更有效的方向發(fā)展，生產(chǎn)者可以實現(xiàn)更少的資源消耗和更高的產(chǎn)業(yè)專業(yè)化程度。 同時，高鐵可以促進(jìn)創(chuàng)新要素的溝通和交流，增強知識的溢出效應(yīng)，提高創(chuàng)新水平。 人口的跨區(qū)域的快速流動驅(qū)動不同主體之間的知識互動和交流，進(jìn)而加速知識溢出[18][19]。 對于沿線城市而言，開通高鐵還能夠有效提高城市對域外創(chuàng)新資源和要素的可得性，推動城市開放型創(chuàng)新水平提升和城市間創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的形成。 因此，高鐵促進(jìn)了創(chuàng)新要素的流動，促進(jìn)了技術(shù)水平的提升，技術(shù)的發(fā)展進(jìn)一步提升了資源利用效率，從而降低了城市的碳排放強度。 綜上所述，本文提出:

假設(shè)1 高鐵開通能夠降低沿線城市的碳排放強度。

(二)高鐵開通、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與碳排放強度

高鐵改變了要素的空間關(guān)聯(lián)和布局，進(jìn)而通過多種路徑影響區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。 一方面，生產(chǎn)要素的快速轉(zhuǎn)移和重構(gòu)會改變產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。 高鐵的開通促進(jìn)了要素的流動，加速了對各種要素的利用，影響了原始要素的相對價格和投入結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步影響各種生產(chǎn)要素的邊際生產(chǎn)率，加快了要素在不同產(chǎn)業(yè)部門間的空間流動和空間配置，引起產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化和調(diào)整[6]。 更重要的是，高鐵以提供客運服務(wù)為主，對勞動力要素以及依附于勞動力的資本、信息、技術(shù)等要素的影響最為直接。 高鐵的開通重塑和優(yōu)化了沿線城市的區(qū)位條件，帶來了豐富的勞動力、更好的技術(shù)與更便捷的信息渠道，為服務(wù)業(yè)企業(yè)的發(fā)展提供了便利[20]。 因此，相較于對自然資源和能源較為依賴的第二產(chǎn)業(yè)，第三產(chǎn)業(yè)更容易從高鐵開通中受益，尤其是知識密集型、技術(shù)密集型的高端服務(wù)業(yè)企業(yè)[16]。 因而隨著高鐵開通地區(qū)的相關(guān)要素豐裕程度提高，第三產(chǎn)業(yè)的比重也逐步上升。 另一方面，區(qū)位條件的優(yōu)化同時也意味著一部分要素價格的上升。 高鐵開通促進(jìn)了沿線地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展，同時也帶來租金、收入水平和物價的上升[9]，并由此降低了對土地價格、原材料成本和用工成本更為敏感的一些制造業(yè)企業(yè)的比重。 整體而言，高鐵開通促進(jìn)了沿線地區(qū)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。

在當(dāng)前工業(yè)化進(jìn)程中，產(chǎn)業(yè)布局不合理以及第二產(chǎn)業(yè)高投入、高污染、低產(chǎn)出的發(fā)展模式會增加二氧化碳排放。 第二產(chǎn)業(yè)集中了大多數(shù)的高能耗部門，生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)產(chǎn)生的碳排放量最大。 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變動尤其是第二產(chǎn)業(yè)比重下降是降低碳排放的有效途徑，對生態(tài)環(huán)境的改善起著至關(guān)重要的作用[21]。 高鐵開通帶來的沿線城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，第三產(chǎn)業(yè)占比提高，第二產(chǎn)業(yè)占比下降，降低了經(jīng)濟發(fā)展對能源和資源的依賴度，起到降低碳排放強度的效果。 因此，本文提出:

假設(shè)2 高鐵開通通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整影響沿線城市碳排放強度。

(三)高鐵開通、經(jīng)濟集聚與碳排放強度

高鐵帶來的要素流動和重新配置也會影響沿線城市的經(jīng)濟集聚程度。 高鐵縮短了設(shè)站地區(qū)與附近地區(qū)的交通時間，降低了跨區(qū)域交流成本，加強了高鐵城市與周邊地區(qū)的經(jīng)濟聯(lián)系，有利于吸引企業(yè)投資和人口集聚[4]。 對企業(yè)而言，高鐵的開通使得其能夠以更低的成本搜尋到供應(yīng)商和客戶，同時企業(yè)和員工可以在更大的空間范圍內(nèi)進(jìn)行雙向選擇，有利于幫助企業(yè)搜尋到更合適的勞動力，享受更高的知識溢出效應(yīng)，從而提高生產(chǎn)率，開通高鐵的城市成為一些企業(yè)設(shè)址的最優(yōu)選擇。 對個人而言，高鐵通車后通勤至大城市的時間成本更低，更能夠通過公共品共享、就業(yè)匹配等機制享受大城市的優(yōu)勢[1]。 高鐵開通還增加了知識勞動者面對面溝通的機會，有利于信息碰撞和知識創(chuàng)造。 雖然一些觀點認(rèn)為在部分開通高鐵的城市可能存在虹吸效應(yīng)大于溢出效益，使其要素流向發(fā)達(dá)的中心城市，導(dǎo)致集聚程度有所下降[22]，但這些城市同時也吸收來自附近區(qū)域非高鐵城市的要素聚集，因此整體而言，高鐵開通將帶來沿線區(qū)域的經(jīng)濟集聚程度上升。

高鐵帶來的經(jīng)濟集聚程度上升也會影響沿線城市的碳排放強度[23]。 首先，各經(jīng)濟主體的空間集聚會充分發(fā)揮范圍經(jīng)濟的優(yōu)勢。 具體而言，地區(qū)內(nèi)相關(guān)企業(yè)的集聚使得對于原材料和半成品供應(yīng)、銷售、人力招聘、基礎(chǔ)設(shè)施和相關(guān)服務(wù)的利用率提高，減少了由于資源分配不均衡、信息交流不順暢等造成的浪費，從而降低了單位產(chǎn)值經(jīng)濟發(fā)展所需的資源[24]。 其次，經(jīng)濟集聚利于提高環(huán)境規(guī)制程度。 當(dāng)經(jīng)濟集聚程度較低時，企業(yè)分布較為分散，使得監(jiān)管難度大且監(jiān)管措施實施成本高，即使有高標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境制政策也很難控制企業(yè)的偷排行為。 但經(jīng)濟集聚程度較高時，企業(yè)的集中有利于宣傳環(huán)境規(guī)制政策，便于監(jiān)管部門采取措施統(tǒng)一管理企業(yè)的行為[25]。 標(biāo)準(zhǔn)化、制度化的環(huán)境管理也有利于更嚴(yán)格的環(huán)境政策的制定和實施，使集聚效應(yīng)可以通過環(huán)境規(guī)制來實現(xiàn)降低碳排放強度的作用[23]。 綜上所述，經(jīng)濟集聚程度的提升有利于城市碳排放強度的下降。 因此，本文提出:

假設(shè)3 高鐵開通通過經(jīng)濟集聚影響城市碳排放強度。

(四)高鐵開通的區(qū)域異質(zhì)性影響

中國幅員遼闊，處在不同地域位置的城市長期以來受到歷史沿革、自然環(huán)境、資源稟賦、政策支持等多方面因素的影響，發(fā)展存在較為明顯的不平衡現(xiàn)象。 許多跨城市的分析都表明高鐵對不同類型和規(guī)模的城市在經(jīng)濟增長和要素價格等方面的影響存在異質(zhì)性，但是該異質(zhì)性影響如何表現(xiàn)尚未有統(tǒng)一的結(jié)論[26]。

高鐵對于某一地區(qū)可達(dá)性提升的程度取決于與公路、航空、普通鐵路等其他交通方式相比帶來的“時空壓縮”效應(yīng)的優(yōu)化程度[2]，因此高鐵開通對于碳排放強度的影響也依賴于該地區(qū)原有交通基礎(chǔ)設(shè)施的完善程度。 相較于其他地區(qū)，中國東部地區(qū)的交通基礎(chǔ)設(shè)施較為完善，在高鐵修建之前就有較為完善的公路、鐵路網(wǎng)，而且由于地理位置和河流分布的因素，東部地區(qū)的航運也更發(fā)達(dá)，為貨物運輸提供了巨大的運力。 相較于東部和中部地區(qū)，西部地區(qū)由于地形復(fù)雜，舊有的交通基礎(chǔ)設(shè)施相對落后，跨區(qū)域交通方式較為單一，城市間交通便利性較差，因此西部地區(qū)高鐵開通后帶來可達(dá)性的極大提升，西部城市開通高鐵對降低碳排放強度的邊際作用效果可能更為明顯。 而東部地區(qū)已有的交通基礎(chǔ)設(shè)施較為便利，高鐵開通后對于沿線區(qū)域可達(dá)性的提升有限。 同時，不同地區(qū)城市的發(fā)展方式和所處發(fā)展階段存在明顯差異，從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的角度看，雖然我國整體產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)呈逐漸升級的趨勢，但東、中、西部地區(qū)間差異仍很大。 其中東部地區(qū)第三產(chǎn)業(yè)占比較高，服務(wù)業(yè)是經(jīng)濟發(fā)展的主要驅(qū)動力，而中、西部地區(qū)第二產(chǎn)業(yè)占比更高，經(jīng)濟發(fā)展仍是工業(yè)主導(dǎo)的粗放型增長模式[27]。 因此，高鐵開通通過對沿線城市優(yōu)化要素配置、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而降低城市碳排放強度、促進(jìn)低碳經(jīng)濟發(fā)展的作用，對于第三產(chǎn)業(yè)占主導(dǎo)地位的東部地區(qū)而言作用有限，對于中、西部地區(qū)卻能夠發(fā)揮更強的邊際作用。 綜上所述，本文提出:

假設(shè)4 高鐵開通降低沿線城市碳排放強度的影響在東、中、西部城市存在區(qū)域異質(zhì)性。

四、研究設(shè)計

(一)數(shù)據(jù)及樣本

本文采用中國國家鐵路局及其頒布的《高速鐵路設(shè)計規(guī)范》中對高速鐵路的定義，將其界定為設(shè)計開行時速250 公里以上(含預(yù)留)、初期運營時速200 公里以上的客運專線鐵路。 目前公認(rèn)的中國第一條高速鐵路為2008 年開通的京津城際鐵路。 本文將2003—2016 年中國的地級市作為研究對象。 城市層面數(shù)據(jù)來自各年份《中國城市統(tǒng)計年鑒》，能源和電力數(shù)據(jù)來自各年份《中國電力年鑒》和《中國能源統(tǒng)計年鑒》，在剔除數(shù)據(jù)缺失嚴(yán)重的觀測值后，共獲得283 個城市共2914 個觀測值。

(二)計量模型

Dietz 和Rosa(1997)[14]提出的STIRPAT 模型強調(diào)了人口、財富、技術(shù)因素對碳排放的影響。 本文基于擴展的STIRPAT 模型構(gòu)建計量模型來研究高鐵開通對碳排放強度的影響，該模型允許考慮多種不同的影響因素，并且對于數(shù)據(jù)的限制較少[7][14]。 同時，雙重差分法通常被用于評估政策實施的效果，由于不同地區(qū)和城市的高鐵并不是同時開通的，很難確定一個統(tǒng)一的年份作為高鐵開通的政策實施年份，因此本文采用多期雙重差分法，將不同城市高鐵開通的年份作為當(dāng)?shù)卣邔嵤┑哪攴?，這樣更能準(zhǔn)確評估政策實施帶來的凈效果。 經(jīng)過Hausman 檢驗顯示應(yīng)拒絕原假設(shè)，采用固定效應(yīng)模型。 本文的基準(zhǔn)實證模型如下:

其中，CIi，t為碳排放強度；HSR×Post 為該城市樣本期內(nèi)是否開通高鐵和該年是否已開通高鐵的交互項，該項為1 表示該城市當(dāng)年已有高鐵開通，為0 表示當(dāng)年尚未開通高鐵；Ci，t表示一組控制變量，包括經(jīng)濟規(guī)模、人口規(guī)模、技術(shù)水平、城鎮(zhèn)化水平、固定資產(chǎn)投資、城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平、勞動要素成本和環(huán)境規(guī)制；Yeart和Cityi表示年份效應(yīng)和城市個體效應(yīng)的虛擬變量；εit為隨機擾動項。

(三)變量選取

1. 被解釋變量

碳排放強度(CI)。 碳排放強度由單位地區(qū)生產(chǎn)總值的二氧化碳排放量的自然對數(shù)表示。 本文借鑒任曉松等(2020)[23]的研究，將二氧化碳排放量分為液化石油氣、煤氣和全社會用電量三部分進(jìn)行估計測算:

其中，Q 表示二氧化碳排放總量；C1、C2、C3分別為液化石油氣、煤氣和全社會用電量帶來的二氧化碳排放量；k 為液化石油氣的CO2折算系數(shù)，E1為液化石油氣消費量；v 為煤氣的CO2折算系數(shù)，E2為煤氣消費量；η 為煤電占總發(fā)電量的比重；φ 為煤電燃料鏈溫室氣體排放系數(shù)。

2. 解釋變量

高鐵開通(HSR×Post)。 高鐵開通變量由是否為開通高鐵的城市(HSR)和當(dāng)年是否開通高鐵(Post)的交互項表示。 如果該城市在研究觀測期間內(nèi)有高鐵開通則將HSR 賦值為1，否則為0。 如果在報告當(dāng)年高鐵開通，則在當(dāng)年和之后的年份將Post 賦值為1，否則為0。

3. 中介變量

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)(IS)。 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)由第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占地區(qū)生產(chǎn)總值的比重表示。 相比于消耗大量化石燃料和用電量極大的第二產(chǎn)業(yè)，第三產(chǎn)業(yè)的比重提高能夠起到降低碳排放強度的作用。 同時產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整也可能受到交通條件改變帶來的生產(chǎn)要素加速流動的影響。

經(jīng)濟集聚(ED)。 經(jīng)濟集聚由第二、三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值與城市建設(shè)用地面積的比值來衡量經(jīng)濟集聚。 經(jīng)濟集聚通常由城市單位面積土地上的產(chǎn)出來表示，它能夠衡量經(jīng)濟活動的密集程度。 城市經(jīng)濟活動更加依賴于非農(nóng)產(chǎn)業(yè)，因此更側(cè)重于第二、三產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟集聚。

4. 控制變量

經(jīng)濟規(guī)模(ES)由人均地區(qū)生產(chǎn)總值的自然對數(shù)表示；人口規(guī)模(PS)由全市年末總?cè)丝诘淖匀粚?shù)表示；技術(shù)水平(TL)由城市科技支出費用的自然對數(shù)表示；城鎮(zhèn)化水平(UL)由建成區(qū)占市轄區(qū)面積比重表示；固定資產(chǎn)投資(FI)由固定資產(chǎn)投資增長率表示；城市基建水平(IC)由人均擁有道路面積的自然對數(shù)表示；勞動要素成本(LC)由職工平均工資水平的自然對數(shù)表示；環(huán)境規(guī)制(ER)由單位產(chǎn)值工業(yè)廢水、工業(yè)煙塵和二氧化硫排放量通過調(diào)整系數(shù)加權(quán)計算的環(huán)境規(guī)制強度綜合指數(shù)表示。

五、實證結(jié)果及分析

(一)描述性統(tǒng)計

表1 顯示了變量的描述性統(tǒng)計和相關(guān)系數(shù)矩陣。 為了避免極端值對結(jié)果的影響，本文對所有連續(xù)變量在首尾1%進(jìn)行縮尾。 相關(guān)系數(shù)矩陣顯示絕大多數(shù)變量間的相關(guān)系數(shù)小于0.5，同時變量的方差膨脹因子均在1.09 ～5.16，均值為2.13，均小于判斷臨界值10，說明不存在嚴(yán)重的多重共線性。

表1 描述性統(tǒng)計和相關(guān)系數(shù)矩陣

(二)基準(zhǔn)回歸

表2 顯示了本文的基準(zhǔn)回歸結(jié)果，其中第(1)列為混合回歸模型，第(2)列為控制個體效應(yīng)的固定效應(yīng)回歸模型，第(3)列為控制年份和個體效應(yīng)的雙向固定效應(yīng)回歸模型。 三種模型的回歸結(jié)果中高鐵開通變量(HSR×Post)的系數(shù)均顯著為負(fù)，為了吸收面板數(shù)據(jù)中由于年份和個體不同產(chǎn)生的差異，之后的分析均采用雙向固定效應(yīng)模型。 第(3)列結(jié)果顯示，高鐵開通與碳排放強度在5%的顯著性水平上呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(β =-0.044，p<0.05)，說明高鐵開通對城市碳排放強度起到負(fù)向影響，假設(shè)1 得到驗證。

(三)平行趨勢檢驗及動態(tài)檢驗

進(jìn)行雙重差分估計的假設(shè)前提是在高鐵開通之前所有城市的碳排放強度具有平行趨勢。 為了驗證平行趨勢假設(shè)，本文借鑒Beck 等(2010)[28]的做法，選取高鐵開通前后共15 年的觀測窗口期，將高鐵開通前8 年和后6 年的虛擬變量納入回歸模型中。

圖1 展示了觀測窗口期間各年份虛擬變量的系數(shù)估計值和95%的置信區(qū)間，結(jié)果顯示高鐵開通前8 年各年份虛擬變量的系數(shù)與0 相比均無顯著差異，支持了平行趨勢假設(shè)，意味著開通高鐵與碳排放強度之間沒有預(yù)先相關(guān)性。 圖1 展示了高鐵開通后的動態(tài)效應(yīng)檢驗，結(jié)果顯示在高鐵開通后的第4 年碳排放強度開始顯著下降，且在隨后兩年該下降趨勢逐漸擴大，說明高鐵開通對碳排放強度的作用效果存在滯后。 影響滯后的原因可能在于，高鐵開通帶來的可達(dá)性提高對資本、勞動力等要素的吸引需要一個過程，勞動力的遷移和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整都需要較長的周期。

表2 基準(zhǔn)回歸結(jié)果

圖1 平行趨勢及動態(tài)效果檢驗

(四)作用機制檢驗

根據(jù)理論分析和假設(shè)，本文認(rèn)為高鐵開通可能通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和經(jīng)濟集聚影響碳排放強度，因此需進(jìn)一步對中介作用進(jìn)行檢驗。 本文通過Baron 和Kenny(1986)[29]提出的逐步檢驗法驗證中介作用是否成立。

表3 顯示了中介效應(yīng)的檢驗結(jié)果。 第(1)列中HSR×Post系數(shù)顯著為負(fù)(β=-0.044，p<0.05)，說明高鐵開通負(fù)向影響碳排放強度；第(2)列將產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)作為因變量后，HSR×Post 顯著為正(β=0.565，p<0.05)，說明高鐵開通會使該城市第三產(chǎn)業(yè)占地區(qū)生產(chǎn)總值比重提高；第(3)列將高鐵開通(HSR×Post)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)(IS)同時進(jìn)行回歸，HSR×Post 系數(shù)仍顯著為負(fù)(β=-0.041，p<0.05)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)也顯著為負(fù)(β=-0.005，p<0.01)，說明產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化即第三產(chǎn)業(yè)占比提高對碳排放強度有著顯著負(fù)向影響。 因此產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的中介效應(yīng)成立，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對高鐵開通與碳排放強度間的影響起到部分中介的作用，假設(shè)2 得到驗證，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整是高鐵開通降低碳排放強度的作用機制之一。

表3 中第(4)列將經(jīng)濟集聚作為因變量后，HSR×Post 不顯著；第(5)列將高鐵開通(HSR×Post)和經(jīng)濟集聚(EA)同時進(jìn)行回歸，HSR×Post 系數(shù)仍顯著為負(fù)(β=-0.045，p<0.05)，經(jīng)濟集聚系數(shù)也顯著為負(fù)(β=-0.037，p<0.05)，說明經(jīng)濟集聚程度的提高對碳排放強度有著顯著負(fù)向影響。 綜合以上結(jié)果，假設(shè)3 中經(jīng)濟集聚的中介效應(yīng)尚未得到驗證，但經(jīng)濟集聚能夠促進(jìn)碳排放強度的降低與本文假設(shè)中的邏輯一致。 高鐵開通對經(jīng)濟集聚的影響不顯著的原因可能是對于部分城市而言，高鐵帶來的作用存在溢出效應(yīng)和虹吸效應(yīng)，兩種效應(yīng)同時提升和降低經(jīng)濟集聚程度的影響，是否能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟的集聚取決于兩種效應(yīng)的權(quán)衡，當(dāng)這兩種作用同時存在于樣本中時，使得整體的效應(yīng)并不顯著。 因此，在全樣本下高鐵對于經(jīng)濟集聚的作用不顯著，但經(jīng)濟集聚對于碳排放強度降低具有顯著的作用。

(五)區(qū)域異質(zhì)性檢驗

將中國的城市劃分為東、中、西部在已有研究中受到廣泛應(yīng)用[30]。 本文將研究樣本根據(jù)所處省(自治區(qū)、直轄市)構(gòu)造屬于西、中、東部地區(qū)的虛擬變量(變量符號分別為Western、Middle、Eastern)，將該虛擬變量分別與高鐵開通變量(HSR×Post)構(gòu)造交互項代入模型。 表4 展示了高鐵開通對碳排放強度影響的東、中、西部區(qū)域異質(zhì)性檢驗，第(1)、(2)、(3)列分別為加入西部、中部、東部地區(qū)虛擬變量交互項的回歸結(jié)果，該結(jié)果顯示HSR×Post×Western 顯著為負(fù)(β=-0.119，p<0.01)，說明高鐵在西部城市開通后，能夠?qū)μ寂欧艔姸绕鸬斤@著降低的作用，而該作用在中部和東部地區(qū)城市不顯著，表明相較于中部和東部地區(qū)城市，西部地區(qū)城市開通高鐵對碳排放強度的邊際影響更大，在一定程度上說明了高鐵開通對碳排放強度的影響具有區(qū)域異質(zhì)性，假設(shè)4 得到驗證。 這主要是因為，相比于東部和中部地區(qū)，西部地區(qū)城市交通便利性較差，高鐵開通后帶來可達(dá)性的極大提升，因此邊際作用顯著，而東、中部地區(qū)，尤其是東部地區(qū)，在高鐵開通之前可達(dá)性就遠(yuǎn)優(yōu)于西部，因此高鐵帶來的邊際作用有限。 同時，西部地區(qū)較其他地區(qū)而言，第三產(chǎn)業(yè)占比較低，經(jīng)濟發(fā)展方式較為粗放，高污染、高能耗的工業(yè)雖在初期有助于經(jīng)濟發(fā)展，但不是可持續(xù)、高質(zhì)量的經(jīng)濟增長方式。 因此在西部地區(qū)，開通高鐵能夠為沿線城市帶來更明顯的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，進(jìn)而降低碳排放強度，改變發(fā)展模式，促進(jìn)低碳經(jīng)濟發(fā)展。

進(jìn)一步地，由于省會級城市在行政等級上高于其他地級市，可能會受到一系列政策傾斜影響，因此在第(4)、(5)、(6)列中剔除這些樣本，重復(fù)上述過程進(jìn)行區(qū)域異質(zhì)性檢驗。 結(jié)果顯示，HSR×Post×Western(β=-0.072，p<0.1)和HSR×Post×Middle(β=-0.048，p<0.1)均顯著為負(fù)，說明在中、西部非省會城市開通高鐵能夠?qū)μ寂欧艔姸绕鸬斤@著降低的作用，而該作用在東部城市不顯著，表明中、西部城市開通高鐵對碳排放強度的邊際影響更大，再次驗證了假設(shè)4。 在剔除省會級別城市后，中部地區(qū)虛擬變量交乘項顯著的原因可能是中部地區(qū)由于地理位置及自然因素，其交通基礎(chǔ)設(shè)施在省會城市明顯優(yōu)于地區(qū)內(nèi)其他城市，在非省會城市中，高鐵開通仍對可達(dá)性有顯著影響，從而對碳排放強度有顯著的邊際作用。由于省會級別城市往往是各區(qū)域內(nèi)優(yōu)先發(fā)展的城市，相比于其他鄰近城市能夠最先實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級，第三產(chǎn)業(yè)對經(jīng)濟發(fā)展的貢獻(xiàn)更高，所以高鐵對這些城市能夠通過調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)而降低碳排放強度的邊際作用也較小。 中、西部地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中第二產(chǎn)業(yè)占比均較高，在剔除較發(fā)達(dá)的省會級城市后，其他城市仍大多保持工業(yè)主導(dǎo)的粗放增長方式。 因此在中、西部的非省會城市中，開通高鐵更能起到明顯的減碳作用，而在東部地區(qū)該邊際作用并不顯著。

表3 中介效應(yīng)檢驗

表4 區(qū)域異質(zhì)性檢驗

(六)穩(wěn)健性檢驗

1. 工具變量法控制內(nèi)生性問題

高鐵開通城市的選擇本身可能存在內(nèi)生選擇的問題，使得一些不可觀測的因素同時影響高鐵的開通和城市的碳排放強度。 本文參考劉沖和周黎安(2014)[31]的研究，將城市的地形起伏度作為工具變量、采用兩階段最小二乘法(2SLS)進(jìn)行估計。 首先，地形起伏度體現(xiàn)了城市的地形變化情況，影響高鐵修建的成本，對某一城市是否開通高鐵會產(chǎn)生重要影響[18]，因此滿足相關(guān)性的要求；其次，地形因素是歷史上形成的客觀自然條件，與當(dāng)期城市碳排放強度不直接相關(guān)，因此滿足外生性要求[31]。 由于在樣本期間內(nèi)地形起伏度是一個不隨時間變化的變量，因此借鑒卞元超等(2019)[18]的方法，本文將其與每一年份各地級市所在省開通高鐵城市的總數(shù)相乘。

工具變量法的2SLS 模型結(jié)果如表5 所示，高鐵開通與碳排放強度在1%顯著性水平上呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明高鐵開通能夠顯著降低城市碳排放強度，與基準(zhǔn)結(jié)果相一致。 同時，第一階段結(jié)果表明，所選用的工具變量(IV)與高鐵開通的概率在1%顯著性水平上相關(guān)，且F 統(tǒng)計量為36.437，大于10%水平上識別弱工具變量的臨界值，說明本文選取的工具變量是有效的。 總體而言，在控制了內(nèi)生性問題后本文的研究結(jié)果仍較為穩(wěn)健。

2. 安慰劑檢驗

表5 工具變量2SLS 結(jié)果

圖2 安慰劑檢驗

為了進(jìn)一步檢驗本文的結(jié)果是否由城市和年份層面可能遺漏的不可觀察因素驅(qū)動，借鑒Cai 等(2016)[32]的方法，本文通過隨機抽取開通高鐵的城市和開通高鐵的年份進(jìn)行安慰劑檢驗。 由于安慰劑檢驗中開通高鐵的變量HSRp和高鐵開通年份都是隨機抽取的，因此構(gòu)造的交叉項HSRp×Postp應(yīng)不會對模型因變量碳排放強度產(chǎn)生影響，即如果沒有顯著的遺漏變量導(dǎo)致的偏差，安慰劑處理變量(HSRp×Postp)的回歸系數(shù)不會顯著偏離零點，反之如果該系數(shù)統(tǒng)計上顯著偏離于零則表明模型設(shè)定存在偏誤。 同時，為了避免其他小概率事件對估計結(jié)果的干擾，本文進(jìn)行了200 次隨機抽樣，按照式(1)進(jìn)行基準(zhǔn)回歸。圖2 顯示了200 次隨機抽樣后的估計系數(shù)核密度及對應(yīng)的p 值分布，可見估計系數(shù)的均值幾乎為0，且絕大多數(shù)p 值大于0.1，表2 中模型(3)的實際估計值在安慰劑檢驗中為明顯異常值。 因此，綜合考慮以上結(jié)果，本文的估計結(jié)果不存在由遺漏變量導(dǎo)致的嚴(yán)重偏誤。

六、結(jié)論

交通因素是影響碳排放的重要因素，除了交通基礎(chǔ)設(shè)施的修建和車輛運行的能源消耗外，交通方式通過作用于經(jīng)濟社會發(fā)展，進(jìn)而影響碳排放強度的間接作用是一個重要但尚未得到充分研究的領(lǐng)域。因此，探索高速鐵路開通對沿線城市碳排放強度的影響至關(guān)重要。 本文通過分析2003-2016 年中國283 個城市的面板數(shù)據(jù)，采用多期雙重差分模型探索高鐵開通對城市碳排放強度的影響，并通過中介效應(yīng)模型進(jìn)一步分析其作用機制。 研究發(fā)現(xiàn):首先，高鐵開通會降低城市碳排放強度，且平均而言該影響具有三年時滯，即在高鐵開通后的第四年開始城市碳排放強度顯著降低，并且下降趨勢在此之后進(jìn)一步擴大。 其次，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整在高鐵開通對碳排放強度的影響中起到部分中介作用，高鐵開通使沿線城市第三產(chǎn)業(yè)占比上升，而產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整起到了降碳的作用。 同時，雖然經(jīng)濟集聚程度的上升也顯著降低了碳排放強度，但是高鐵開通對于經(jīng)濟集聚的影響不顯著。 第三，高鐵開通對碳排放強度的影響在東、中、西部地區(qū)存在差異，在我國所有城市中其對西部地區(qū)城市的影響更顯著。 在非省會城市中，高鐵開通對西部和中部地區(qū)高鐵沿線城市起到顯著降低碳排放強度的作用，而在東部地區(qū)沒有顯著影響。 本文據(jù)此提出以下政策建議。

1. 充分發(fā)揮高鐵促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的作用，實現(xiàn)高質(zhì)量經(jīng)濟發(fā)展和降碳作用的最大化。 高鐵的客運優(yōu)勢和對要素流動的促進(jìn)作用推動沿線地區(qū)第三產(chǎn)業(yè)比重的上升，地方政府在充分發(fā)揮其優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，完善產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的配套措施，有規(guī)劃、有條理地實現(xiàn)企業(yè)、人口的引入及遷移，使高鐵開通能夠助力推動城市整體發(fā)展的低碳化轉(zhuǎn)型升級。 中西部城市更應(yīng)把握高鐵開通對于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移、產(chǎn)業(yè)升級的積極作用，將粗放型增長方式逐漸轉(zhuǎn)化為可持續(xù)、高質(zhì)量的增長模式。

2. 發(fā)揮經(jīng)濟集聚的降碳作用，同時權(quán)衡高鐵的溢出效應(yīng)與虹吸效應(yīng)。 部分非中心城市的地區(qū)開通高鐵后可能導(dǎo)致虹吸效應(yīng)和溢出效應(yīng)并存，當(dāng)導(dǎo)致要素流出的虹吸效應(yīng)的作用大于導(dǎo)致要素流入的溢出效應(yīng)時，城市發(fā)展可能受到一定負(fù)面影響。 因此地方政府應(yīng)充分發(fā)揮高鐵帶來的優(yōu)勢，制定一系列優(yōu)惠政策吸引周邊非高鐵城市要素集聚，經(jīng)濟的集聚將進(jìn)一步通過實現(xiàn)范圍經(jīng)濟和加強環(huán)境管制效果來促進(jìn)碳排放強度降低，實現(xiàn)低碳經(jīng)濟發(fā)展。

3. 中、西部城市要借助高鐵開通的契機，加強交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，合理規(guī)劃高鐵站點與各級交通的聯(lián)接，合理利用站點附近土地。 地方政府可以借助交通成本的降低和旅行時間的減少發(fā)掘地方優(yōu)質(zhì)資源，如規(guī)劃特色旅游景區(qū)、建設(shè)高新產(chǎn)業(yè)園區(qū)等，因地制宜，發(fā)揮當(dāng)?shù)靥厣蛢?yōu)勢，實現(xiàn)對高能耗、高污染產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。