城市蔓延、人口規模與生產效率

摘要：隨著中國城市規模不斷向外低密度式地擴張，城市蔓延所帶來的外部性與生產效率之間的關系逐漸成為城市經濟領域的熱點研究話題。為此，在借助外部性理論討論城市蔓延對生產效率的影響機制之后，運用中國制造業企業數據從微觀層面系統探討了城市蔓延對企業生產效率的動態影響。研究發現，中國制造業企業整體的生產效率隨著城市蔓延水平的持續提高呈現先降后升的正U型特征;城市人口規模的擴張能夠顯著地改善企業的生產效率。同時，城市蔓延在一定程度上削弱了人口規模對企業生產效率的促進作用。進一步分樣本檢驗結果顯示，城市蔓延對不同城市規模、不同行業乃至不同生產規模的企業生產效率的影響不盡一致，這為中國各地區從生產效率視角制定城市規劃政策提供了一定的現實依據。

關鍵詞：城市蔓延;人口規模;生產效率;正U型關系

中圖分類號：F291 文獻標志碼：A 文章編號：1008-5831（2019）04-0038-15

一、問題和文獻綜述

隨著中國城市化進程的不斷深化，蔓延的城市結構逐漸成為中國城市發展過程中的一個重要特征，表現為城市中心區域的經濟生產活動以低密度、高分散度的方式逐步向城市外圍擴散。早在20世紀80年代，Moomaw[1]在從空間結構視角探索制造業生產率的影響因素過程中便強調，未來關于生產率的研究應當逐步考慮以經濟密度為代表的城市經濟分布這種因素的影響。迄今為止，以空間集聚為代表的城市空間結構對經濟增長、生產率乃至出口貿易的影響已得到眾多學者的探討和檢驗，而城市形態的另一種重要特征，即城市蔓延，其對經濟發展所帶來的外部效應也是當前亟需探討的重要問題。

目前來看，城市蔓延的相關研究主要包括對特定城市的蔓延現象的測度和推動蔓延形成的因素分析[2-5]。相比之下，城市蔓延對經濟所產生的外部效應研究相對較少，且主要集中在城市蔓延對城市勞動生產率的影響方面，所得結論也不盡一致。如秦蒙和劉修巖[6]以及Fallah、Partridge和Olfert [7]認為在城市規模尚未達到最優規模的情況下，城市蔓延對經濟密度的稀釋導致了集聚外部經濟效應的降低，進而損害了城市的勞動生產率。但也有研究指出城市蔓延對生產率的影響并不明顯，也不一定是負面影響，甚至城市蔓延過程中所形成的多中心化反而有利于生產率的提升[8-9]。

此外，早期的城市經濟學者從集聚外部性視角提出了解釋城市密度影響經濟績效的分析框架，這也為我們從經濟密度視角理解城市蔓延對生產率的影響提供了一定的參考。部分研究認為具有良好形態的緊湊型城市通過促進技術溢出、降低通勤成本和便利企業與工人間的匹配而有助于城市生產效率的提升。如Ciccone和Hall[10]研究發現，城市經濟活動密度的增加能夠顯著推動當地勞動生產率的提升和經濟增長。類似的，Baldwin和Okubo[11]以及范劍勇等[12]基于微觀企業視角證實了較高的經濟密度對企業生產效率所產生的正向溢出影響。因此，這些研究結果也暗含了城市蔓延由于減弱了集聚效應的發揮將帶來生產效率損失這一觀點。但另一種觀點指出，外部經濟和市場擁擠是空間集聚這枚硬幣的兩面，城市密度的提高并不總能為當地企業和工人帶來收益。比如Rizov等[13]根據荷蘭企業數據的實證研究發現，當區域內的集聚超過一定水平之后，集聚經濟對企業生產效率的提升作用越來越弱。此外，沈能等[14]和葉寧華等[15]分別從行業和地區層面發現中國目前部分行業和地區已存在市場擁擠現象。因此，城市蔓延是否能夠通過改變集聚效應而影響生產率是一個值得我們探討的問題。

同時，城市蔓延往往伴隨著人口規模的變化，生產效率也將隨之發生改變。一般認為，城市的勞動生產率將隨著人口規模的擴張而提高，其原因在于：一方面，大城市較高程度的經濟密度能夠通過集聚效應促進生產率提升[16]。比如梁婧等[17]基于城市面板數據的研究指出，盡管人口規模與生產率之間存在倒U型關系，但目前中國城市的生產率仍處于隨著人口規模擴張而提升的階段。另一方面，由于選擇效應的存在，能夠在大城市存活的企業往往具有較高的生產率[18]。類似的，趙曜和柯善咨[19]基于新新經濟地理理論揭示了由于篩選效應的存在，人口規模較大的城市往往具有更高的勞動生產率。

綜上所述，盡管秦蒙和劉修巖[6]以及魏守華等[9]基于宏觀層面探討了城市蔓延對經濟增長和生產率的影響，但尚未觸及更為具體和微觀的企業。大量研究表明，首先，由于不同企業特征的巨大差異，導致不同企業的生產率對來自經濟密度的外部效應的反應也會大相徑庭。其次，城市蔓延和人口規模變化往往是在城市結構變遷過程中同時出現的重要現象，二者對生產效率的影響很可能并非是相互獨立的，而是存在一定程度的協同效應。最后，城市生產率在本質上還是由眾多微觀企業的生產率構成，從企業層面探索城市蔓延對生產率的影響會更加具有現實意義和政策參考價值。鑒于此，本文將通過構建能夠全面反映中國各地級市蔓延水平的指標，重點探討城市蔓延所帶來的外部效應對企業生產效率產生的非線性影響，以及人口規模在其中發揮的協同效應。

二、理論機制和模型設定

關于城市蔓延對當地制造業企業生產效率的影響機制，本文認為主要有兩大途徑。其一，從城市平均密度的變化層面看。一方面，城市的蔓延將直接導致居民到城市中心的通勤距離延長，通勤成本可能也會隨之增加。但隨著近年來中國城市基礎設施的快速發展和完善，如地鐵、快速公交及私家汽車的普及，物理距離的增加可能并未對通勤效率產生明顯的負面影響。另一方面，城市蔓延所導致的城市就業平均密度的“稀釋”減少了人才之間面對面交流的機會和頻率，削弱了知識溢出對生產率的積極影響。但也有觀點指出，隨著互聯網的飛速發展，視頻交流、電子郵件等網絡互動大大減少了面對面交流的必要性和重要性。因此，城市蔓延對當地制造業企業生產效率的影響可能呈現非線性的動態變化特征。事實上，現有文獻關于經濟密度對生產率影響的觀點也不盡一致。比如，Ciccone和Hall指出，提高城市生產率的關鍵途徑之一就是增加城市經濟活動的密度。而另一種觀點認為，經濟密度對生產率的影響表現出顯著的先揚后抑的倒U型特征[14]。還有一種觀點認為，城市蔓延的負面影響主要體現在工業制造業中，服務業則能夠受益于城市蔓延[9]。

其二，從生產要素之間的替代關系層面看。在土地成本方面，城市蔓延過程中土地租金將隨著制造業企業對土地資源需求的增加而提高，由于制造業企業的生產車間和廠房以單層結構為主，這就導致了大量的制造業企業難以通過用勞動替代土地來緩解城市蔓延所引致的土地租金上漲，其相應的生產率可能將由于生產成本的增加而受到削弱。在勞動力成本方面，城市蔓延所引致的勞動力供給的增加有助于制造業企業降低其勞動力成本，特別是對于中國東南經濟發達地區，城區面積的向外擴張有助于企業招募到更多較低成本的高技術勞動力，進而推動了企業生產效率的提升。因此，本文認為，中國城市蔓延對制造業企業生產效率的影響可能并非是單一線性的特征。

為此，我們提出假說1：城市蔓延對生產效率的影響呈現非線性特征。

從城市人口規模層面看。城市蔓延過程中往往伴隨著城市人口規模的擴張。首先，人口規模擴張意味著勞動力供給增加和生產規模擴大，規模經濟能夠借此得到更加充分的發揮。其次，人口規模的擴張意味著城市內部經濟集聚程度的增加，有助于知識技術的溢出、模仿和改進。最后，人口規模的擴張也意味著勞動力在數量、質量及多樣性等方面的提升，有助于企業招收到與崗位更為匹配的熟練勞動力。因此，企業的生產效率能夠通過規模經濟、技術溢出及就業匹配實現提升。

為此，我們提出假說2：城市規模的擴張能夠促進生產效率的提升。

基于以上分析，本文的計量模型設定如式（1）所示：

其中，被解釋變量productivity表示企業的生產效率。核心解釋變量sprawl表示企業所在城市的城市蔓延水平，sprawl2表示城市蔓延的平方項。此外，為了避免或緩解變量之間可能存在的異方差性，除了研發投入和出口這兩個離散變量，其他的控制變量均以對數形式體現。同時，解釋變量的影響發揮往往需要一定的時間，因此在回歸過程中，所有變量均滯后一期。

此外，在城市持續蔓延的過程中往往伴隨著人口規模的擴張。在人口規模的擴張通過規模經濟和集聚經濟推動生產效率提升的同時，城市蔓延初期對經濟密度的稀釋可能會在一定程度上抑制規模經濟和集聚經濟的充分發揮。特別是在目前中國整體的城市規模和經濟密度尚未達到最優水平的情況下[17]，城市蔓延可能會抑制人口規模所帶來的集聚經濟和規模經濟效應對生產效率的提升作用。

為此，我們提出假設3：城市蔓延可能會削弱人口規模對生產效率的促進作用。

相應的計量模型如式（2）所示。相比于式（1），式（2）增加了城市蔓延與人口規模變量的交互項，以考察城市蔓延和人口規模對企業生產效率的協同效應，同時也剔除了城市蔓延的平方項，以降低模型的多重共線性。

三、指標構建和數據說明

（一）指標構建

1.城市蔓延指數

早期部分學者將人口密度的降低或城市面積的擴張作為城市蔓延的體現[20-21]，但這些指標本質上均是城市人口平均密度，難以準確反映出城市人口的分布是集中還是均勻。為了克服這一缺陷，Fallah等采用下式（3）來計算城市蔓延。

式（5）表明，城市中低密度人口所占面積的比例以及低密度人口比例的增加都將導致城市蔓延程度的加深。可以發現，相比于式（3），本文所使用的城市蔓延指數能夠更加全面地體現城市人口分布的低密度趨勢和面積的擴張。

在城市蔓延的測度過程中，考慮到中國部分城市中存在著相當一部分“有樓無人”的鬼城及大片未開發的荒涼區域，它們并不能被當作嚴格意義上的城區。為此，首先，本文參考毛其智等[22]，根據全球人口分布數據和夜間燈光數據將中國各城市中常住人口大于1 000且夜間燈光亮度高于10的區域定義為真實城區。其次，借助全球人口分布數據確定中國各個城市每個柵格（單位面積）中的人口分布，并將城市中的柵格加總計算出城市的真實面積及城市內各區域的人口密度。最后，根據式（5）得出中國各地級市的城市蔓延水平。

2.企業生產效率productivity

本文分別運用全要素生產率和勞動生產率來表示企業的生產效率。其中，全要素生產率用LP法計算獲得。勞動生產率用企業的人均產出來表示。

3.控制變量

在城市層面，pop表示人口規模;FDI表示城市經濟發展中外資參與程度，其測算公式為：實際利用外資額/GDP;edu表示政府對教育的投入力度，本文用政府財政支出中教育支出所占比重來表示;road表示城市的交通基礎設施水平，本文用人均道路面積來衡量。在企業層面，企業的資本密集度kl用人均固定資產來表示;本文用員工人數來體現制造業企業規模size。同時，企業的出口活動exportdummy是虛擬變量，如果企業當年存在出口行為，則exportdummy取值1，否則取值為0。

此外，為了避免和克服城市蔓延與企業生產率之間可能存在的內生性，本文在回歸估計過程中選取了城市地表坡度、地表粗糙度及粗糙度的平方項這三個嚴格外生的指標作為工具變量。

本文數據來源于《LandScan全球人口動態分布數據庫》和美國氣象衛星所繪制的全球夜間燈光數據庫及《中國工業企業數據庫》，年份跨度為2001—2011年。在樣本選取過程中，本文保留了其間中國持續經營的制造業企業。

（二）數據描述

表1展示了近年來中國蔓延程度前十位的城市。可以發現，近年來中國城市蔓延水平較高的城市每年排名也較為穩定。城市蔓延程度較高的主要有黑河、池州、廊坊、呼倫貝爾等城市。

四、實證檢驗與分析

本文分別運用固定效應回歸和工具變量回歸對城市蔓延與企業生產效率之間的關系進行檢驗，全樣本檢驗結果如表2所示。列（1）至列（4）展示了以全要素生產率為被解釋變量的估計結果，列（5）至列（8）展示了以勞動生產率為被解釋變量的估計結果。可以發現，不論是用固定效應模型還是工具變量模型，城市蔓延指標的一次項和平方項的估計系數均分別顯著為負和顯著為正，這意味著城市蔓延對企業生產效率的影響呈現顯著的先抑后揚的正U型特征和趨勢。假設1得到了驗證。此外，人口規模變量的估計系數均為正數，且通過了顯著性檢驗。這表明，人口規模越大的城市，其生產效率水平也越高。假設2得到了驗證。

此外，控制變量的估計結果也為我們提供了重要信息。在城市層面，FDI的估計系數顯著為正，意味著外商直接投資能夠通過技術溢出或市場競爭效應顯著地改善中國的生產效率。類似的，教育投入與人均道路面積指標均顯著為正的估計結果表明，教育投資和基礎設施水平的提升能夠有效地促進當地企業生產效率的改進。在企業層面，人均資本和勞動力人數的回歸系數同樣在1%的顯著性水平上顯著為正，這表明資本深化是提升生產率的有效途徑。且相對于小規模企業，大規模企業往往具有更高水平的生產效率。最后，企業是否出口這一虛擬變量的估計系數顯著為正，意味著相比于非出口企業，出口企業具有更高的生產效率，這一結果與Melitz[23]相吻合。

在城市異質性方面，本文根據人口規模將城市劃分為大型城市、中型城市和小型城市在文中，人口大于500萬的為大城市，介于200萬至500萬之間的為中型城市，小于200萬的為小城市。，分別進行檢驗和對比，結果如表3所示。我們可以發現，城市蔓延對企業生產效率的影響在不同規模的城市中表現出明顯的差異。比如在中小型城市樣本中，城市蔓延指標一次項和平方項的估計系數分別顯著為負和顯著為正，而在大型城市樣本中，城市蔓延指標一次項和平方的估計系數則完全相反，分別顯著為正和顯著為負。這意味著城市蔓延對企業生產效率的正U型影響特征主要存在于中小城市中，而大城市中的企業的生產效率則隨著城市蔓延水平的提高呈現先上升后下降的發展趨勢。

出現此差異結果的原因可能在于，對于中小城市來說，集聚和規模經濟效應相對不足，需要進一步借助人口規模和密度的提升來促進集聚經濟效應的發揮。而在蔓延初期，過早的城市蔓延無疑削弱了人口密度并引致當地生產效率的降低。隨著城市新建地區的交通、生活服務等基礎設施的逐漸完善以及次級經濟中心的逐步形成，城市蔓延對企業生產效率的積極影響開始顯現。相反，對于大城市來說，過度集聚所導致的市場擁擠已逐漸顯現[15，24]，蔓延初期，適當的城市蔓延有助于緩解市場擁擠和推動集聚經濟的充分發揮，但隨著大城市由于人口持續增加而快速地向外擴張，基礎設施無法及時跟進，通勤成本提高并引致生產效率的下滑。因此，城市蔓延對大城市企業生產效率的影響呈現倒U型特征。

此外，人口規模指標在大、中、小城市樣本中均為正數，且在1%的顯著性水平上顯著，城市人口規模對企業生產效率的積極影響在不同規模的城市中表現出顯著的穩定性。

在行業異質性層面，本文進一步將企業所處行業劃分為勞動密集型、資本密集型和技術密集型這三大類型行業分類標準參考謝建國[25]。，相應的回歸結果如表4所示。在列（1）、列（2）中，城市蔓延指標的一次項和平方項的估計系數分別為負數和正數，且均通過了顯著性檢驗。這表明勞動密集型和資本密集型企業的生產效率隨著企業所在城市的蔓延水平的上升呈現先降后升的正U型發展趨勢。相比之下，在技術密集型企業樣本中，城市蔓延指標估計系數的方向則完全相反。這意味著城市蔓延對技術密集型企業生產效率的影響表現出顯著的倒U型特征。出現這種結果的原因可能在于，在大多制造業企業分布于城市外圍地區的格局下，相比于勞動和資本密集型企業，技術密集型企業的生產效率受土地成本和勞動力成本的影響相對較小，因此在蔓延初期，在勞動和資本密集型企業的生產效率因為生產成本的變化而下降的同時，技術密集型制造業企業能夠通過招募到熟練和技術水平更高的勞動者實現生產效率的提升。最終引致城市蔓延對企業生產效率的影響在勞動、資本密集型企業樣本中與技術密集型企業樣本中呈現完全相反的特征。

在從宏觀城市層面和中觀行業層面探討城市蔓延與企業生產效率之間的關系之后，本文進一步從微觀企業層面考察城市蔓延對不同規模企業的生產效率的影響及差異，結果如表5所示。不論是以全要素生產率來衡量生產效率還是以勞動產出來衡量生產效率，城市蔓延指標的一次項估計系數在大、中、小型企業中均為負數，相應的平方項的估計系數均為正數。但其回歸系數在大型企業樣本中并未通過顯著性檢驗。這表明，從企業規模視角看，城市蔓延對企業生產效率的正U型影響主要存在于中小企業中。其原因可能在于，大型企業具有較高水平的規模經濟，對外部經濟環境的依賴程度相對較小，因此大型企業生產效率受到城市蔓延的影響尚不明顯。

考慮到城市在向外蔓延過程中同時伴隨著人口規模的變化，為此，本文通過城市蔓延與人口規模交互項來考察這二者對企業生產效率的協同作用。表6展示了全國和不同城市規模的檢驗結果。首先，在全樣本中，交互項的估計系數顯著為負，如列（1）、列（5）所示。這意味著城市蔓延削弱了人口規模對企業生產效率的積極影響。假說3得到了驗證。基于城市規模的分樣本檢驗結果看，城市蔓延與人口規模對企業生產效率的協同影響在中小城市中顯著為負，這與假說3一致。但是在大城市中，城市蔓延與人口規模的協同效應則顯著為正，這意味著城市蔓延進一步增強了人口規模對企業生產效率的積極影響。出現此結果的原因可能在于，對于人口眾多的大城市，市場擁擠現象逐漸顯現。比如沈能等[14]和陳旭等[24]分別從生產率和出口視角發現中國部分行業和地區出現過度集聚現象，由此導致了集聚經濟和規模經濟效應的削弱。因此，城市蔓延能夠在一定程度上緩解大城市內部存在的擁擠現象，進而有助于規模經濟和集聚效應的發揮，最終表現為大城市的城市蔓延和人口規模對企業生產效率產生正向的協同影響。

表7展示了基于行業視角的城市蔓延與人口規模對企業生產效率協同影響的檢驗結果。可以發現，城市蔓延與人口規模的協同效應在不同行業中表現出了強烈的穩健性。以全要素生產率為例，城市蔓延與人口規模交互項的估計系數在勞動密集型、資本密集型和技術密集型企業中分別為-0.605、-0.504和-0.512，并在1%的顯著性水平上顯著，這表明在不同要素密集特征的行業中，城市蔓延均削弱了人口規模的增加對當地企業生產效率的提升作用。此外，以勞動生產率衡量生產效率的估計結果亦是如此。

相應地，表8展示了城市蔓延與人口規模對不同規模企業生產效率的協同影響。與分行業檢驗結果類似，分企業規模的檢驗結果顯示，城市蔓延與人口規模對企業生產效率的協同影響在大、中、小型生產規模的企業中均顯著為負，這意味著人口規模的擴張對企業生產效率的促進作用在不同規模的企業中均受到了城市蔓延的削弱，再次從企業規模異質性層面驗證了假說3。

五、研究結論與政策啟示

城市空間結構對經濟效率的影響是近年來城市經濟領域的熱點研究話題。本文在改進了城市蔓延指標的基礎上，從微觀企業層面詳細探討了城市蔓延和人口規模對生產效率的影響。研究結果顯示：（1）從整體看，本文發現制造業企業的生產效率將隨著城市蔓延水平的提高而呈現先下降后上升的正U型變化趨勢，城市人口規模的擴張有助于企業生產效率的提高。同時，城市蔓延削弱了人口規模的擴張對企業生產效率的促進作用。（2）進一步的分樣本結果顯示，在城市異質性方面，城市蔓延對企業生產效率的正U型影響特征主要存在于中小城市中;在行業異質性方面，勞動和資本密集型企業的生產效率與城市蔓延之間存在顯著的正U型關系;在企業規模異質性方面，相比于中小型企業的生產效率受到城市蔓延先抑制后促進的正U型影響，大型企業受到的影響并不顯著。同時，人口規模對生產效率的影響在分樣本檢驗中展示出強烈的穩健性。（3）除了大城市的生產效率受到城市蔓延與人口規模顯著為正的協同影響，不論是中小城市還是不同要素密集度和生產規模的企業，城市蔓延均顯著地抑制了人口規模的擴張對企業生產效率的積極影響。

根據研究結果，本文提出以下政策建議：首先，加快新建城區公共服務和基礎設施的一體化建設，減少城市蔓延的負面影響并盡快發揮城市空間正外部性的發揮。城市蔓延初期對企業生產效率帶來的負面影響本質上還是由于城市擴張過程中新城區的基礎設施不夠完善所致。因此，在城市蔓延過程中，地方政府應當及時對剛被“城市化”不久的區域進行合理規劃和建設，確保當地制造業企業享有較為完善的外部經濟環境。其次，糾正對城市蔓延的認識誤區。現有基于城市層面視角的研究均顯示城市蔓延對城市勞動生產率具有損害作用，而根據本文基于企業層面的研究結果，從長期看，城市蔓延能夠顯著改善當地企業的生產效率。其背后的原因既包括了城市基礎設施的逐步完善，也涵蓋了城市人口規模擴張所引致了規模經濟及熟練勞動力供給的增加。因此在城市蔓延過程中，應當加快城市外圍次級經濟中心和人才中心的構建，盡快使城市蔓延過程中的外圍區域形成一定的經濟輻射能力和人才吸聚能力，進而能夠對當地企業生產和人才流動形成正向的外部經濟效應。最后，從目前中國城市蔓延削弱了中小城市人口規模對生產效率的提升作用這一結果看，還是需要各中小城市政府適當控制城市過快的無序蔓延，避免出現由于過度依賴土地財政收入而進行城市過度開發所導致的有樓無人的現象。這便需要各中小城市在土地供給方面更加尊重市場化的力量，通過人口流動趨勢來規劃城市對外蔓延程度，以實現人口規模與城市蔓延演進幅度的協調統一。綜上所述，本文的研究結論從城市蔓延與人口規模視角為各地政府通過規劃城市結構促進經濟發展提供了一定的政策參考，也為我們從長期理性看待城市擴張對生產效率的動態影響提供了現實證據。

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Abstract：With the expanding of city scale and low density horizontal sprawl， the relationship between the economic growth and the externality from city sprawl gradually becomes a hot research topic in the field of urban economy. Therefore， this paper deeply investigates the impact of city sprawl on enterprises’ total factor productivity based on China’s manufacturing enterprise data. The empirical results show that the relationship between production efficiency of manufacturing enterprises and city sprawl appears U-shape development trend， and the expansion of population could significantly improve production efficiency of manufacturing enterprises. Meanwhile， urban sprawl weakens the positive effect of population on production efficiency of enterprises in some degree. Further sample test indicates that the impacts of urban sprawl on production efficiency are different in different cities， industries， and enterprises， which could provide empirical evidence for formulating urban planning policies.

Key words：" urban sprawl; population; production efficiency; U-shape relationship

（責任編輯 傅旭東）