中國經濟增長與物質消耗關系的實證研究

彭新育 汪 輝

(華南理工大學工商管理學院，廣東 廣州，510640)

中國經濟增長與物質消耗關系的實證研究

彭新育 汪 輝

(華南理工大學工商管理學院，廣東 廣州，510640)

本文運用廣義最小平方法和處理面板數據的固定影響模型，利用我國各省市1995－2009年物質消耗指數、人均GDP和人均固定資產投資等跨部門的時間序列數據，分析經濟增長與物質消耗的關系。其主要結論如下:經濟增長與物質消耗呈現正向關系，沒有表現出明顯的去物質化。固定資產投資對物質消耗趨勢在統計上具有很好的解釋力。固定效應模型下的廣義最小二乘法對于處理跨部門的時間序列數據有明顯的效果，固定效應模型的省際差異項有效地刻畫了物質消耗與經濟增長相關關系的省級差異。我國目前仍處于有形資產的積累階段，為了達到發達國家的固定資產積累水平，必要的基礎設施建設不能缺少。產業結構的差異會影響物質消耗與經濟增長的關系強度，第一產業相對于第二產業需要更多的物質消耗。經濟發展水平同樣會影響物質消耗與經濟增長的關系強度，發達地區相對于欠發達地區需要的物質消耗更少。

物質消耗指數;廣義最小平方法;固定效應模型;跨部門的時間序列;產業結構

經濟增長與物質消耗的關系備受關注。一則需要了解能否獲得足夠的資源以支持持續的經濟發展。二則當人類從環境中提取資源的同時又將幾乎同樣多的物質作為廢物排放到環境中，環境是否能承受而不至于造成不可挽回的破壞。近三十年來我國經濟得到了持續的發展。對物質投入的需求日趨強烈，包括石油、煤炭、鐵礦石、水泥等大宗原材料和鋁、銅等有色金屬。關于我國經濟增長過程中經濟增長與物質消耗的關系的實證研究的意義不言自明。

國外很多學者的研究發現所謂的物質消耗與人均GDP的倒U型曲線關系。即在一個國家發展的最初階段，物質消耗隨收入的增長而增加，隨后，又隨收入的增加而減少。Malenbaum［1］、Williams［2］、Larson［3］、De Bruyn［4］和Opschoor［5］等用實證的方法驗證了倒U型曲線的存在。Bernardini和Galli［6］把上述現象歸納為“去物質化理論”(theory of dematerialization)。但是，Considine［7］，Cleveland和Ruth［8］等的研究表明倒U型曲線并沒有完全描述收入與物質消耗的關系的所有特征。于是一些研究指出:收入與物質投入之間的關系可能呈現N型曲線［9－10］。即在倒U型曲線后接著一段收入與物質消耗呈正相關的曲線，兩端正相關的曲線中夾著一段負相關的曲線。與前兩種觀點不同，Bringezu［11］、Canas［12］、Groenenberga［13］等人對發達國家與發展中國家的比較研究發現相對去物質化的趨勢，他們稱之為倒L曲線。即在經濟發展的前一階段，直接物質投入(Directed Material Input，DMI)隨GDP增長而增長，當經濟發展到一定水平，DMI不再隨GDP的增長而增長或增長不大。

中國經歷了近三十年的經濟高速成長。從物質投入與經濟增長的關系而言，發達國家的資料中難以體現這一階段的情況。同時，中國的經濟在發展水平和產業結構呈現明顯的地區差異。中國經驗的研究無疑可以為該領域的研究提供一些佐證。彭新育、侯先榮的實證分析指出:在中國經濟增長過程中，即使經濟發達的地區，物資消耗與GDP的關系呈正相關，但相關曲線的斜率逐漸遞減［14－15］。王青等的研究結論為中國的物質使用效率的提高，中國經濟的物質消耗沒有隨經濟總量的增長而成比例增長，實現了一定程度的相對減量。但我國的資源使用效率利用效率相當低，仍處于資源消耗型增長階段，物質消耗總量增長勢頭較強，實現絕對減量十分不易［16］。李慧明、王磊的研究結果表明:經濟規模擴張是驅動我國物質消耗的主導因素，經濟規模效應與結構效應的疊加使我國物質消費量呈逐年遞增趨勢。結構效應的減量被經濟規模擴張效應的增加所抵消，物質消耗的增長效應明顯［17］。

綜上，近20年的研究雖然發現了去物質化的現象，但研究的結論不一致，因此只能稱為“去物質化假設”。在解釋去物質化現象時，也大都為猜想，沒有系統、嚴格的實證檢驗。本文旨在反映我國經濟增長過程中物質消耗的趨勢，并嘗試對物質消耗的趨勢加以解釋，期待在已有的經驗分析的基礎上對未來做出有限的展望。本文的結構安排如下:第二部分，主要介紹本文的實證研究方法;第三部分對我國經濟增長與物質消耗作實證研究。第四部分對各省(市)經濟增長與物質消耗作實證研究，第五部分為結論與討論。

1 研究方法

這一部分將介紹如何確定各指標的計算，即物質消耗指數的計算及GDP和固定資產投資的計算。1.1 物質消耗指數的計算

本文的基本視角是經濟增長過程中物質消耗的趨勢來構造指數，因此，選擇主要的大宗原材料如鋼材、水泥、能源以及鐵路運輸量作為構造物質消耗指數的基礎，采用Janicke［18］等所提出的物質消耗指數構造思想，可得其計算方式如下:

MCIi，t為各省(市)各年的物質消耗指數，Mi，c，t(i為省份、自治區、直轄市，c為四種實物，t為年份)為各省(市)各種物質的人均消耗量，Mc，i為各省(市)各種物質人均消耗的平均值。

1.2 經濟計量分析方法

經濟增長與物質投入的關系的經濟計量分析方法通常為把人均GDP作為自變量，物質消耗指數作為因變量，選擇一定的函數形式進行相關分析。函數形式與需要驗證的假設有關。本文按Bringezu［11］設有四種函數形式:代表Kuznets曲線假設的二次函數，代表N曲線假設的三次方函數，代表相對去物質化假設的對數函數以及代表常數增加假設的線性函數:

其中MCIit為省(市)i在t年的物質消耗指數，GDPit為省(市)i在 t年的國內生產總值，εit為誤差項，β0，β1，β2和β3為回歸方程的估計參數，如果倒U字假設被證實則β2為負，β，β為正。同時，為了分析固定資產投資與物質消耗的關系，我們對此進行經濟計量分析。設定人均固定資產投資作為自變量，物質消耗指數作為因變量，選擇線性函數代表常數增加假設，二次函數代表絕對去物質化假設，對數形式代表相對去物質化假設。

其中MCIit為省(市)i在t年的物質消耗指數，Iit為省(市)i在 t年的人均固定資產投資，εit為誤差項，β0，β1，β2為回歸方程的估計參數，如果倒U字假設被證實則β1為負，β0，β1為正。

當我們進行各省(市)的面板數據分析時，我們使用跨部門的時間序列數據(time series cross-section，TSCS)，需要從TSCS的數據中用相同的回歸方程來找出其趨勢。但數據的特征從三個方面違背普通最小平方對于面板數據的基本假設:①誤差的序列相關，即同一時間序列不同時點的數據存在自相關性;②誤差的跨省(市)的橫向相關，即對于某一時點上對于環境的變化(如宏觀經濟政策的調整)所表現的類似反應;③誤差往往是異方差的。本文在Bringezu的技術路線［11］基礎上根據研究目標加以調整。首先，針對面板數據的特征，用適合處理個體成員截面異方差的廣義最小平方法(generalized least squares，GLS，即，引入異方差消除項 γ，λ)代替一般最小平方法(ordinary least squares，OLS)［18－20］。其次，由于數據包括了我國所有省份，個體成員是所研究總體的全部單位，所以個體成員之間的差異能被看作是回歸的參數變動，采用面板數據的固定效應模型(Fixed Effects Model)除去固定效應;并通過對非線性的回歸方程的坐標移動除去隨機效應。同時，物質消耗的指數化在一定程度上抑制了異方差問題。經過上述調整后的回歸方程為:

2 經濟增長與物質消耗的關系的國家總體趨勢

我們從國家統計局的統計數據查詢系統(http://www.stats.gov.cn/tjsj/ndsj/)收集我國 1978 －2009 年的GDP、固定資產投資、物價指數、人口數據以及計算物質消耗指數所需的鋼材、水泥的產量、能源消耗量以及鐵路貨物周轉量四個數據，相關的數據都是引用該數據庫的數據或根據該數據庫查詢的數據計算而來。所有的GDP和固定資產投資的數據都根據物價指數換算為以2009年為基準年的數據。

圖1 物質消耗指數對人均GDP的一元線性回歸Fig.1 Regression between MCI and GDP per capita

在計算出國家的物質消耗指數MCI后，對其與我國的人均GDP做OLS的一元線性回歸，得出兩者的關系為:MCI=0.011GDP+11.61(R2=0.984)(見圖 1)，說明在我國目前人均GDP仍然與物質消耗之間存在著正向的關系。如果我們把時間分為1978－1993年、1994－2001年、2002－2009年三段分別進行回歸時候，可以發現在相對于1978 －1993 年(MCI=0.016GDP － 2.052，R2=0.909)，1994－2001年之間出現了物質消耗指數對人均GDP斜率變平緩的現象(MCI=0.004GDP+59.88，R2=0.9832)。其后，2002－2009年物質消耗指數對人均GDP的斜率變得更大(MCI=0.011GDP+0.902，R2=0.973)。說明我國的經濟增長與物質消耗的相對去物質化趨勢并沒有出現。但是我們考慮到一方面樣本數據在這里過少，最短的時間段的樣本只有8個;另一方面，這里所采用的回歸方法OLS過于簡單，不可避免的遇到嚴重的異方差和自相關問題。在本文第四部分會采取省際數據和廣義最小二乘法來分別對此進行更深入的闡述。

圖2 物質消耗指數對人均固定投資的一元線性回歸Fig.2 Regression between MCI and fixed assets investments per capita

同時，利用OLS回歸，我們對物質消耗與我國人均固定資產投資關系進行了分析(MCI=0.017I+41.07，R2=0.972)(見圖2)，發現兩者幾乎被完全擬合。

3 經濟增長與物質消耗的關系的地區經驗

3.1 實證分析結果

前文中我國經濟增長與物質消耗的研究所采用的是1978－2009年的32個數據，樣本數量過少使得解釋的力度減小。其次，我國地域廣闊，各個省市地區經濟發展存在明顯的地區差異。按照人均GDP計算，上海、北京、廣東等省份已經進入了發達國家水平，而西藏、新疆、甘肅等省依舊落后。可以利用我國各個省市的數據來研究差異性以及總體趨勢。以下將運用Eviews6.0對我國31個省份1995－2009年的共計465個樣本的面板數據進行回歸分析。

表1 普通最小二乘法(OLS)和廣義最小二乘(GLS)的估計結果Tab.1 Estimation of OLS and GLS

采用普通最小二乘法(OLS)估計(見表1)的R2比較小，GDP對物質消耗指數的解釋程度較小。采用加權為個體成員截面異方差(Cross-Section Weights)的廣義加權最小平方法(GLS)時R2有了實質性的提高，所以我們認為GLS法更加貼切。在這種假設下，所有的省份有相同的斜率和截距，但沒有去除省際效應。

表2 考慮固定效應的廣義最小二乘(GLS)的估計結果及Hausman檢驗結果Tab.2 Estimation of GLS considering fixed effects and Hausman Test

表2為在固定效應模型(Fixed Effects Model)下使用廣義最小二乘法(GLS)估計的結果及隨機效應模型下的Hausman檢驗。從表2的結果可以發現固定效應模型是符合其基本假設的。所以應該采用固定效應模型來處理數據。固定效應模型下，人均GDP和物質消耗MCI的關

通過比較R2，易得四種假設的函數形式中一次方模型更加合理。但一次方接近的二次函數曲線沒有足夠多的樣本數據達到其頂部和下行部分，所以二次曲線的可信度值得考慮。因此，一次函數能描述物質消耗與GDP的基本關系，二次函數需要更多數據做進一步驗證。

同理，采用相同的方法對各省份人均固定資產投資與物質消耗指數的關系進行分析，并對結果進行檢驗，得出在廣義最小二乘法的固定效應模型下，其擬合程度最佳。在對其余方程形式的選擇上，一次方程的R2相對較高，所以在物質消耗與人均GDP關系的主要趨勢依然是一次曲線形式。

相應的，固定效應模型下，人均固定資產投資和物質消耗的關系方程可表示為:

3.2 總體趨勢分析

一次方程(15)反應了我國物質消耗與經濟增長的基本趨勢，說明我國物質消耗與人均GDP存在正向關系，相關系數為0.004 75，固定截距項33.270 87說明各省之間的共同點，所有的省份在相同斜率的基礎上存在一個縱向的平移項［CX=F］，其代表了固定效應模型下的變截距項，表示各個省份對初始總體截距項的偏離情況，即省際差異，下一節將重點分析。

如果考慮次級趨勢二次曲線假設成立，其背后的經濟含義是Kuznets曲線的倒U型假設在我國是成立的。對稱軸的左側，各省表現出經濟增長時對物質消耗的不斷增加，當經濟發展使人均GDP達到對稱軸的GDP時，物質消耗開始逐步降低，呈現出去物質化的現象。具體來看，二次項系數為－9.87×10－8，驗證了倒U字型曲線的存在。同時計算可得方程對稱軸為:GDP=51 702.13，即人均GDP達到51 702.13元，拐點就將出現。在這個對稱軸上將出現我國物質消耗指數的最高點，是經濟發展方式轉變的臨界點。根據各省的數據來看:上海(2001－2009)、北京(2007－2009)、天津(2008－2009)分別超過經濟的臨界點。其中上海的表現比較典型，其物質消耗指數從2006年開始的有下降的趨勢。但就我國絕大多數省份而言，其人均GDP還遠遠沒有達到臨界點，經濟增長依舊依賴于物質消耗的增加。

四個方程形式中人均固定資產投資對物質消耗指數的解釋程度都超過90%，一次方程的高度擬和說明物質消耗與固定資產投資相關性。在次級趨勢下，二次方程(20)曲線的對稱軸為I=25 233.33，這是一個相當高的人均固定資產投資值，在我國目前只有上海、天津(2008－2009)以及北京、內蒙古自治區、遼寧(2009)接近這個水平;而大部分省份甚至都沒有達到20 000元。從側面表明我國整體對基礎物質的消耗還遠遠沒有到相應的臨界點。所以在中國物資消耗與經濟增長以及固定資產投資的關系并沒有表現出去物質化。對于大多數省份而言，當前和以后相當長的一段時間內，我國依然需要投入大量原材料、加大固定資產投資以促進基礎設施的建設和經濟的增長。

3.3 省際差異的分析

物質消耗與人均GDP在固定效應模型下的省際差異項［CF=X］可以做進一步的研究。省際差異項是省份對平均截距項的偏離，反應為同樣形狀的曲線在y軸的上下平移，反映我國的省際的差異。

首先，人均GDP與物質消耗指數在固定效應模型中的一次函數為方程(15)，進一步計算各個省份不同的［CX=F］項(表3)。之前實證的結果顯示［CX=F］項最小的幾個省市分別為(如表格3所示):上海、海南、福建、廣東、浙江;而［CX=F］最大的幾個省份分別為:河北、遼寧、天津、內蒙古、山西。

從這些截距項上我們可以看到，截距較小的省份，如上海、北京、天津都是經濟發展較快的地區，人均GDP較高;而截距較大的省份如貴州、甘肅、云南的共同特點是:(1)相對于上海、北京、天津，這些省經濟相對不發達;(2)這些省份礦產豐富;(3)第三產業不是很發達。截距項的大小似乎和經濟發展程度有某種聯系，經濟較發達的地區有負的較小的截距項，兩者給人有反向變動的關系。可是，還有一些意外的省份出現打破了這樣的猜想。截距較小的省份里出現了西藏這樣一個人均GDP不是很高的省份，所以僅從經濟發展程度來解釋物質消耗截距項的初始差異似乎是行不通的。產業結構可能是其中原因之一。

表3 我國各省物質消耗指數與人均GDP關系(一次方程)中的［CF=X］項Tab.3 ［CF=X］term in relationship between MCI and GDP per capita of provinces in China

表4 我國各省物質消耗指數與人均固定資產投資關系中的［CF=X］項Tab.4 ［CF=X］term in relationship between MCI and FAI per capita of provinces in China

同樣，利用物質消耗與人均固定資產投資關系基本趨勢關系的方程(19)，我們可得到表格4的結果。表格4顯示了人均固定資產與物質消耗指數的關系上，各省初始截距項［CF=X］最低的幾個省份分別為:上海、北京、天津、浙江、江蘇;最高的幾個省份分別為:貴州、甘肅、廣西、云南、湖南。上表中西藏的截距項依然比較小，分析不難發現西藏和寧夏都是旅游業發達的省份。而我們知道固定資產投資和基礎物質的消耗多是用于第二產業工業，因此，把物質消耗指數截距項的偏離和產業結構聯系起來就比較自然了。

通過GDP及固定投資與物質消耗的關系研究我們發現了一些與我們直觀感覺不一樣的結論，即物質消耗對經濟總量小的省份的影響并不一定就大。比如西藏，按照一般的經濟學邏輯，作為經濟總量較小的西藏的經濟發展應當很大程度上依賴物質的消耗，但是事實上，這種依賴關系并不明顯。經過對比分析我們會發現，各個省份的經濟結構和經濟增長方式是不一樣的。像西藏、寧夏、海南這類省份是以旅游業、服務業等第三產業的發展為主，其經濟增長對物質消耗的依賴不如依靠第二產業發展經濟的省市明顯。這點在后面的結論及分析評價中會進一步提到。

4 結論及討論

4.1 結論

中國近三十年來的快速發展對物質的投入產生了極大的需求，本文從經濟發展與物質消耗之間的關系入手，探討了我國的經濟發展對物質消耗的依賴程度。在實證研究中，選擇以主要的大宗原材料如鋼材、水泥、能源以及鐵路運輸量作為基礎構造了我國及各省市的物質消耗指數(MCI)。在此基礎上，采用我國各省(市)的1995－2009年的人均GDP、人均固定資產的面板數據，利用面板數據固定效應下的變截距模型對我國經濟增長與物質消耗的關系做出了總體上的刻畫，同時也展現出各個省市在物質消耗情況上的差別。實證的結果顯示:

(1)中國當前經濟發展與物質消耗依然呈現正向關系。

(2)對經濟增長過程中的物質消耗可能有多種解釋，但我國的經濟增長中，固定資產投資在統計上具有很好的解釋力。無論是在國家層面的數據上，還是省(市)層面的數據上，固定資產投資與物質消耗指數之間具有和GDP數據與物質消耗指數之間同樣甚至更強的統計相關性。

(3)各省市在物質消耗與經濟增長間以及在物質消耗與固定資產投資間存在差異。

(4)固定效應模型下的廣義最小二乘法對于處理跨部門的時間序列數據有比較好的效果。物質消耗與人均GDP和物質消耗與人均固定資產投資回歸分析的固定效應模型中的省際差異項［CF=X］很好地刻畫了省級差異。

另外，本文也嘗試在現有數據的基礎上尋找經濟增長對物質消耗需求下降的拐點。如果二次方模型成立，則拐點應該分別為人均GDP=51 702.13元和人均固定資產投資I=25 233.33元。因為我國各省(市)中人均GDP和人均固定資產投資實際達到該水平的樣本很少，這兩個指標的預測意義需要鄭重考慮。

4.2 討論

本文從全國和各省市的兩個不同的角度對經濟增長與物質消耗的關系進行了實證研究，即全國經濟增長與物質消耗的關系和各省市經濟增長與物質消耗的關系。對于本文的上述結論，我們可以做如下的理解:

(1)我國目前仍然處在需要大量的有形資本積累的階段。經濟的發展要求大量的物質固化在基礎設施、工業廠房和設備之中，這導致對物質的消耗仍然不見減少，去物質化假說在我國大部分省市沒有出現;倒U型假設的前提是一個國家的基礎設施已經完善到相當程度，從而在基礎設施上從建設變成維護，消耗量也會不斷減少。發達國家用了上百年以完成的工業化，對于中國這個世界上人口最多的國家而言，不可能是短短幾十年就完成的，必定將是一個長期的過程。從而從側面支持了我們的推論:我國的固定資產的積累還遠遠沒有達到發達國家的水平，當前依然需要投入大量的物質以完成基礎設施的建設。

(2)地區差異可以從產業結構和經濟發展水平的差異來解釋。部分經濟發展前列的地區出現了的制造業向服務業的結構轉化，如上海、北京、天津浙江;而像西藏這樣的省份旅游業較發達，它們共同的特點是第三產業發達，初始物質消耗指數低;而對于貴州、甘肅、云南這樣的極度依賴自然資源、第三產業不發達的省份依然需要大量物質投入才能支持其經濟增長。當去物質化在我國大部分地區依然只是美好的愿望時，經濟增長對物質消耗需要會成為我國經濟發展中的重要問題。

需要指明的是，本文研究的初衷是希望通過對中國經濟增長與物質消耗的關系的實證研究來說明物質化對中國經濟發展的重要性，但是本文并不認同未來通過大量的、急劇的物質投入能實現中國經濟的可持續增長。通過物質消耗來增長經濟是中國經濟發展的一個階段，但并不是全部或是最終方向。恰如“十二五”規劃中要求的要加快轉變經濟增長方式一樣，經濟增長的結構和質量是我們在“十二五”期間需要重點討論的課題。本文把經濟發展定義為國內生產總值(GDP)的增長，而未曾考慮經濟增長的結構和經濟發展的質量。其原因有二:第一，經濟增長結構的合理性討論一直沒有嚴格的定論，沒有統一的標準進行測度和評價，這給研究工作帶來了技術上的困難;第二，經濟發展的質量也面臨同樣的困境，缺乏被學術界廣泛認同的指標來測度其質量。這兩個技術上的瓶頸使得當下對有關經濟結構和質量的實證研究進展十分困難，筆者希望將來能有學者提出更能反映真實經濟結構和質量的、更能被學界廣泛認同的指標，同時希望未來能出現更多關于中國經濟結構和質量評價的文章，為中國經濟的可持續發展貢獻更多的力量。

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Empirical Relationship Between Economic Growth and Material Input in China

PENG Xin-yu WANG Hui
(Business School，South China University of Technology，Guangzhou Guangdong 510640，China)

Based on the time series cross-section(TSCS)data about index of material consumption，per capita GDP and per capita fixed assets investment(FAI)of all provinces and cities in China from 1995 to 2009，this paper analyzes the relationship between economic growth and material consumption by utilizing generalized least squares method(GLS)and fixed effects model dealing with panel data.The main conclusions are as follows:The relationship between economic growth and material consumption was positive，and did not show obvious dematerialization.The relationship between economic growth and FAI was significant statistically.Combining GLS with fixed-effect model is a helpful way to deal with TSCS data，and the provincial difference of relationship between economic growth and material consumption is well described with inter-provincial differences in［CF=X］in the fixed-effect model.China is still in the stage of physical assets calculation.In order to reach developed countries'level，proper fundamental infrastructure is necessary.Industrial structure will influence the relationship between material consumption and economic growth.The primary and secondary industries need more material consumption than tertiary industry.The level of economy development will also affect the relationship between material consumption and economic growth.Developed areas need less material consumption.

index of material consumption;generalized least squares method;fixed effects model;time series cross-section(TSCS)data;industrial structure

F202:F205

A

1002－2104(2012)05－0087－07

10.3969/j.issn.1002－2104.2012.05.015

2011－12－23

彭新育，博士，副教授，主要研究方向為資源與環境管理、市場設計。

廣東省自然科學基金項目(編號:B6100470)。

(編輯:張 英)