創新要素集聚、公共支出對城市生產率的影響
——基于京津冀蒙空間面板的實證研究

張斯琴，張 璞

（1.中央財經大學 經濟學院，北京 100081；2.內蒙古科技大學 經管學院，內蒙古 包頭 014010）

●區域發展

創新要素集聚、公共支出對城市生產率的影響
——基于京津冀蒙空間面板的實證研究

張斯琴1，2，張 璞2

（1.中央財經大學 經濟學院，北京 100081；2.內蒙古科技大學 經管學院，內蒙古 包頭 014010）

文章運用空間杜賓模型，度量創新要素集聚及其空間溢出活動對地理鄰近城市生產率的影響程度，同時關注政府用于創新支持的公共支出與這種效應的關系。研究結果證明了空間自回歸效應的存在，因此傳統的OLS方法大大低估了創新要素的集聚效應。研究表明創新要素集聚程度對于城市生產率具有顯著貢獻，可以有效提升本城市以及周邊地區的勞動生產率。政府用于創新支持的公共支出，強化了發達地區的虹吸效應，在促進當地生產率的同時，對周邊地區產生了負向影響。

創新要素；要素集聚；城市生產率；空間杜賓模型；公共支出

一、引 言

學界對于城市生產率研究的理論基礎主要有如下兩條線索：以新古典生產理論為基礎的分析強調區域間要素投入和技術水平的差異，并認為區域發展將最終趨于收斂；新經濟地理學派則基于規模報酬遞增，從集聚與擴散角度解釋區域勞動生產率的差異。城市作為各種要素的集聚地，城市化究其實質就是集聚程度不斷深化、集聚效應不斷提升的過程。范劍勇（2006）、柯善咨和姚德龍（2008）等學者均認為工業集聚是影響城市勞動生產率的主要因素［1-2］?？律谱珊挖w曜（2014）用城市規模和就業規模來反映集聚水平，研究結論表明集聚水平提高有利于城市勞動生產率的提升［3］；Ciccone（1996）提出用經濟密度來反映集聚水平后，該方法在學界獲得廣泛運用。Ciccone（2002）等國外相關研究均表明生產率與經濟密度有關［4］。范劍勇（2006）、劉修巖（2007）、趙麗崗（2014）等學者對中國區域勞動生產率的相關研究表明，經濟密度增加有助于提高勞動生產率［5-6］。但是也有一些學者認為集聚并非一定會促進區域經濟增長，比如覃一冬（2013）認為經濟活動的空間集聚會提升核心地區居民的福利水平，但會給邊緣地區居民帶來福利損失，從而拉大區域發展差距［7］。孫久文、李姍姍、張和偵（2015）認為集聚經濟對大城市經濟效率的帶動作用有限，中小城市則能從集聚經濟中獲得較大收益［8］。

對區域創新的研究歷來受到學者的關注（例如Anselin，1997；Fritsch 和 Franke，2003；Furman，2006等）。王良舉（2011）認為地區勞動生產率差異的主要因素是空間外部性和規模報酬遞增地方化，經濟集聚的規模效應和技術外溢會降低集聚地區的創新成本進而提高區域經濟效益［9］。創新對區域發展的影響作用在于：與要素稟賦、制度環境與經濟發展階段相匹配的內源式創新，有利于提升該區域技術進步水平［10］；要素集聚的規模效應以及相應的專業化能夠帶來技術進步效率［11］（鄭智團，2011）并提高地區的全要素生產率［12-13］；進而有助于推動區域產業結構升級及經濟增長方式轉變［14］（魏后凱，2011）。同時，創新要素的空間集聚與擴散對相鄰地區經濟增長具有明顯促進作用［15］（高麗娜，2011）；周邊地區創新驅動對地區間經濟收斂也具有明顯的促進作用［16］（白俊紅、王林東，2016）。

本文運用空間計量經濟學的研究方法，度量歸屬不同省際行政區的地理鄰近城市創新要素集聚及其空間溢出對城市生產率的影響，同時關注政府用于創新支持的公共支出與創新要素集聚的空間效應的關系。本文的主要特色在于：第一，目前對于區域創新的相關研究多采用傳統估計方法，忽視了知識創新及溢出的空間關聯性，導致創新要素的集聚效應被低估，使模型估計結果和推論不夠科學可靠，缺乏應有的解釋力［17］。本文運用空間計量的研究方法，更為嚴謹地度量創新及公共支出對于地區經濟發展的作用。第二，不同于以往以省級經濟區域為研究對象，本文考慮到城市是要素集聚的主要空間，選用城市面板數據進行分析。第三，實現將京津冀經濟圈打造為世界級城市群的戰略目標，需要在更大空間范圍內全方位、多層次地規劃京津與其周邊城市整合比較優勢、協同發展方略。而目前學界對于這一研究內容還不多見。本文基于如下原因的考慮：河北、內蒙古距京津地理鄰近、人脈相通，其生態環境、物質資源、要素成本乃至于產業結構都與京津存在明顯梯度互補性，跨區域合作優勢十分明顯，因此選擇京津冀蒙區域為研究樣本，從區域創新及公共支出的空間溢出效應角度探討四地梯度共贏協同發展對策。

二、理論模型與研究方法

（一）理論模型與影響機理

本文以Ciccone和Hall（1996，2002）的原始模型為基礎，構建如下理論模型。假設經濟體采用C-D形式生產函數，城市內部非農生產布局是均質的，則有：

其中，Y表示城市總勞動生產率，E為用于非農生產的城市土地面積，二者比值代表單位面積勞動生產率，下文用y表示。生產中的傳統生產要素為k和l，分別表示單位土地上投入的資本和勞動力；A代表創新型要素。其中從事農業生產的勞動力占全部勞動力的份額有aL，則配置于非農生產部門的勞動力為1-aL；同理資本在兩類部門中的配置份額分別為aK、1-aK；aL、aK均為外生。e為誤差項，反映其他因素對城市生產率的影響。式（1）兩邊取對數，得式（2）：

知識擴散的兩種主要形式是知識傳遞和知識創造，作為知識載體的研發者之間在地理上的鄰近和易于到達是非常重要的。對特定公司和地理區位的粘性，決定了創新型要素本質上具有在地域空間上集聚的特性。本文預期創新要素的空間集聚度對當地及周邊地區的技術創新能力及生產率提升有正向的促進作用，其作用機制在于：

一是匹配效應。創新要素集聚度高的地方，作為個體的研發者更容易找到與自己的專業和能力相匹配的崗位，企業越容易雇傭到與工作崗位匹配的專業化勞動者，從而可以人盡其才，使勞動生產率更高。

二是學習效應。知識作為一種獨特的生產要素，很多時候是嵌入在人力資本里發揮對生產率的影響作用的，其積累和溢出需要“干中學”，因而創新型人才通過交流學習積累經驗提高專業技能的需求也更強。創新要素集聚度高的城市，研發者個體向周圍的人學習交流的機會更多、在工作中接收的信息量和業務量更大，對能力和生產率的提升也更高。

三是成本效應。創新要素集聚度高的城市往往規模更大，基礎設施更為完備，服務社會化程度更高，每個研發者可以全力專注于自己的創新活動，基礎設施共享、空間鄰近帶來的交流成本節約以及因此可以更好克服溢出效應的距離衰減律等因素，使勞動生產率更高。

（二）研究方法

在進行空間自相關測度之前，需要進行空間相關性檢驗，對區域之間存在空間上的依賴性進行證明。本文參照Anselin（1988）的做法，采用莫蘭指數（Moran'I）來測度變量之間的空間自相關程度。

式（3）表示了莫蘭指數的計算公式，其中s2為樣本方差，wij代表定義空間對象地理鄰近關系的空間權重矩陣中的一個元素。莫蘭指數的取值一般在-1到1之間，指數大于0表示區域之間存在正自相關，指數小于0則表示區域之間存在負相關。指數的大小表征了空間相關的程度，絕對值越大表明空間相關程度越大，反之則越小。

空間權重矩陣定義為W，是用以描述區域之間的地理特征與空間關系的n×n維矩陣，形如式4?？臻g權重矩陣設立原則通常有鄰接標準和地理距離標準兩種。鑒于本文的研究對象及研究目的，參照Les?age（1999）的做法，按照鄰接標準建立一階相鄰函數矩陣如下：

記作W={wij}，wij表示城市i與城市j的空間關系，i=1，…，n，j=1，…，n。

將指標權重集A1=[0.666 7,0.333 3]與R1代入公式(3)，由B1,B2,B3可得U(綠色礦山綜合評價)對應的模糊評價矩陣R：

三、變量選取與空間相關性檢驗

（一）數據說明和變量選取

本文使用2003-2014年共12年間京、津、冀、蒙四省市的21個地級市數據，所用基礎數據來自于《中國統計年鑒》《中國城市統計年鑒》及中經網統計數據庫。城市是第二和第三產業集聚的載體，市轄區一般也是城市的工商業集中區，是城市中經濟活動最活躍、要素集聚程度最高的區域，因此本文所用指標均為市轄區統計口徑下指標。關于相關指標及數據處理作如下具體說明（見表1）。

表1 數據描述統計

（1）城市勞動生產率。參照范劍勇（2006）、王良舉（2011）等采用非農產業勞動生產率指標來度量城市生產率，以城市二、三產業產值除以城市市轄區土地面積計算得出。為了去除指標中的趨勢性影響，將其進行對數化處理，以下各指標同理。

（2）創新要素集聚度。對集聚的刻畫方法并不統一，本文參照Ciccone（1996）提出的以經濟密度度量集聚的方法，以科研及教育從業人員就業密度作為創新要素集聚程度的代理變量。

（3）專業化指標。區域產業結構特征和就業差異直接影響著城市勞動生產率，本文以當年單位面積第二產業就業人口構造專業化指標，該指標包含產業結構和就業兩方面的信息，用來衡量工業化發展對各城市勞動生產率帶來的影響。

（4）市場規模，反映消費水平對城市生產率的影響，以城市人均消費量來衡量。

（5）固定資產投資強度，以單位面積的固定資產投資規模來衡量。

（7）地方政府對區域創新的支持力度。以政府用于科研及教育的財政支出占當年公共總支出的比例來表示。本文取該指標與創新要素集聚度指標的交互項來考量政府用于創新支持的財政支出作用于創新要素集聚進而對城市生產率的影響。

（二）空間自相關檢驗

表2報告了京津冀蒙非農產出和創新要素集聚的Moran'I指數統計值，結果顯示2003-2014各年份兩個指標的Moran'I指數均顯著為正，表明京津冀蒙區域非農產出與創新要素集聚在空間分布上具有明顯的正自相關關系，其中，非農產出Moran'I指數從2003年到2014年有明顯下降，區域差異有所擴大；相比之下，創新要素空間集聚趨勢更為明顯，相鄰地區的創新要素集聚水平比較接近。

表2 京津冀蒙空間依賴性Moran'I指數檢驗結果

變量間的空間相關性也可以通過莫蘭散點圖來描述（圖1、圖2），圖中以橫軸及縱軸的零值為中心分成四個笛卡爾象限，分別代表高高集聚（HH）、低高集聚（LH）、低低集聚（LL）和高低集聚（HL）。從圖1、圖2可看到大部分樣本點均集中于Ⅰ、Ⅲ象限，Ⅱ、Ⅳ象限的樣本點則比較少，說明產出水平和創新要素水平高的地區多與高水平地區相鄰、低水平地區也多與低水平地區相鄰，呈現出典型的“空間俱樂部趨同特征”［18］。表3直觀展示了京津冀蒙區域各城市在創新要素集聚方面的變遷。京津一直是該區域的增長極和創新中心，石家莊作為河北省的省會城市也吸引了大量的創新人才；三地發揮了區域空間集聚效應，帶動了鄰近的廊坊、保定、邢臺、邯鄲等地創新人才匯集。內蒙古各城市基本處于第Ⅲ象限，研發人員密度及創新水平整體仍處于相對較低的水平，表現出低值被低值包圍的低低集聚類型。作為內蒙古首府的呼和浩特近年來創新要素集聚程度有所提高，成長為內蒙古的創新中心。

圖1 2014年京津冀蒙非農產出的Moran’I散點圖

圖2 2014年京津冀蒙創新要素集聚的Moran’I散點圖

表3 創新要素集聚的LISA聚類結果

（三）空間模型設定

由于空間自相關的存在，用傳統的OLS方法來估計變量間關系將導致偏誤。為克服這一問題，本文采用如下空間杜賓模型：

其中，y為被解釋變量，本文指城市生產率ln?duct。X包括核心解釋變量和控制變量兩部分，本文的核心解釋變量是lntech和lntech×lngov，分別度量以市場主導的創新要素集聚和考慮到政府創新支持影響的創新要素集聚。W為反映各單元空間關系的權重矩陣，ρWijyit和θWijXit分別為被解釋變量及解釋變量的空間滯后項；ρ和θ是對應的空間滯后項回歸系數。i、t分別代表城市維度和考察期內時間維度，μi、λt分別表示城市i的個體效應和時間效應。本文空間計量模型如式（6）、式（7）。

四、實證及分析

表4列出了傳統OLS回歸和考慮到空間依賴性的SDM回歸的對應結果，其中式（1）、（2）分別對應以lntech與lntech×lngov為核心解釋變量的OLS回歸。（3）、（4）、（5）、（6）為運用空間方法SDM的回歸，（3）、（4）分別對應式6模型的SDM固定效應和SDM隨機效應；（5）、（6）分別對應式7模型的SDM固定效應和SDM隨機效應。

表4 不同模型估計結果

無論OLS估計還是考慮了空間依賴性的SDM模型中都驗證了創新要素集聚度對于城市生產率具有顯著貢獻，OLS的回歸系數均小于對應的SDM回歸系數，可見忽略空間相關性將導致對創新要素集聚效應的影響被大大低估。空間自回歸系數（rho）均在1%水平上顯著，進一步證明了空間自回歸效應的存在。并且看到，考慮了政府支持對創新集聚影響因素后，空間自回歸效應更大了，這一點將在后文進一步闡述。為了進一步證實空間效應的存在，采用LeS?age&Pace（2009）提出的空間回歸模型偏微分方法，將溢出效應分解為直接效應、間接效應和總效應。針對SDM的Hausman檢驗結果表明，采用固定效應和隨機效應兩種方法估計值并無顯著差異，此時隨機效應模型更有效率，因此表5只給出隨機效應下的溢出效應分解，表中方程（1）、（2）分別對應式（6）、式（7）。

對結果的分析發現一個有趣的現象，在對應式6的回歸中顯示，單純創新要素集聚對城市生產率的影響系數明顯大于其他變量，表明創新要素集聚水平對城市勞動生產率的影響重大，中國城市仍需進一步提升創新要素集聚水平，發揮其集聚效應促進城市生產率。當考慮到政府作用時創新要素集聚對城市生產率的影響系數則大為減小，甚至低于區域專業化、市場規模等變量，一定程度上驗證了單純行政干預在提升城市生產率方面效果并不理想。政府公共支出對生產率的影響能否很好發揮還取決于區域市場化程度以及公共支出投入的方向等。進一步考慮集聚對周邊地區的影響后發現，以人力資本為代表的創新要素集聚具有明顯的增長效應，可以提升本城市和周邊地區的勞動生產率；但是政府干預與創新要素交互項的間接效應為負且在10%水平上顯著，表明政府干預會強化發達地區的虹吸效應，政府對科教的公共支出可以促進當地的生產率，但對周邊地區則有負向影響。

表5 創新要素空間溢出效應分解

研究結果揭示了城市的專業化水平不僅能有效推動當地的生產率，也有助于周邊城市的生產率提升。工業化發展是一個緩慢而長期的過程，目前京津冀蒙區域的大部分城市仍處于工業化進程之中，不應僅僅片面強調經濟服務化，現代服務業和先進制造業仍然是現階段城市經濟穩定發展的兩個驅動輪。這個結論對于該區域發展戰略與產業政策制定具有很強的現實指導意義。

居民消費力增強有利于提高城市生產效率，且空間溢出效應明顯。資本的直接效應和總效應在兩個模型中都顯著為正，而間接效應卻為不顯著的負數，總體驗證了現階段京津冀蒙各城市仍處于要素擴張階段，依然是投資驅動型的增長道路，然而這種粗放式的發展模式對周邊地區存在擠出效應。

基礎設施水平對當地及周邊城市生產率的促進作用十分明顯，有效推進城市交通、商業網點、物流、電信網絡等基礎設施建設，能夠為城市帶來集聚經濟，但應協調好基礎設施建設與經濟密度水平，避免固定資產和公共服務投資失調引起的擁擠效應。

五、結束語

京津冀蒙經濟圈各城市應加強往來、增強互動、共享信息，在更大的空間格局中尋求更有效的資源配置模式，實現協同共贏發展。對于京、津這樣的“區域創新高地”，應該打破創新溢出的市場與體制壁壘，完善技術交易市場，強化區域創新的全方位合作，進而帶動周邊地區創新要素的集聚與創新水平的提升，實現區域創新水平的共同提高。對于河北和內蒙古的大部分城市而言，當地政府應繼續保障創新支持與研發經費投入，培育區域創新能力；同時應著力基于本地資源產業基礎精準定位，充分利用比較優勢實現錯位發展；優化發展環境，吸引創新要素的集聚。中央財政支出則要有效發揮“扶助之手”功能，對創新水平較低地區給予有針對性的傾斜政策，扶持落后地區關鍵創新要素的培育及集聚，并推動發達地區對口援助，提升京津冀蒙區域整體創新要素集聚和城市生產率水平。

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Impacts of Innovation Elements Agglomeration and Public Expenditure on City Productivity—An Empirical Study of the Spatial Panel of Beijing-Tianjin-Hebei-Inner Mongolia

ZHANG Si-qin1,2,ZHANG Pu2
(1.School of Economics,Central University of Finance and Economics,Beijing 100081,China;2.School of Economics and Management,Inner Mongolia University of Science and Technology,Baotou 014010,China)

The paper applies the spatial Durbin model to measure the impacts of innovation elements Region agglomeration and their spa?tial spillover activities on productivity of geographically adjacent cities,and also focuses on the relationship between the government’s ex?penditure on innovation support and the impacts.The results prove the existence of spatial autoregressive effect,thus the traditional OLS method greatly underestimates the accumulative effect of innovation elements.The study shows that the degree of innovation elements ag?glomeration has a significant contribution to city productivity,which can effectively promote the productivity of both local and adjacent cit?ies.The government's expenditure on innovation support has strengthened the siphon effectin developed areas,which improves the local productivity,but has had a negative impact on the surrounding areas.

innovation elements;element agglomeration;city productivity;spatial Durbin model;public expenditure

F290；F061.5

A

1007-5097（2017）11-0065-06

10.3969/j.issn.1007-5097.2017.11.009

2017-08-20

國家社會科學基金項目（14BJY058）；內蒙古社科聯資助項目（16B21）

張斯琴（1977-），女（蒙古族），內蒙古烏蘭察布人，副教授，博士研究生，研究方向：城市化與區域可持續發展；張 璞（1962-），男，內蒙古烏蘭察布人，教授，博士，研究方向：區域經濟發展。

［責任編輯：張 青］