環境規制對中國制造業升級的非線性影響
——基于面板平滑遷移模型的經驗分析

林秀梅,關 帥

(1.吉林大學數量經濟研究中心,吉林長春130012;2.吉林大學商學院,吉林長春130012)

改革開放以來,制造業憑借廉價的勞動力、原材料等優勢為我國經濟崛起做出巨大貢獻。截至2017年底,制造業商品出口占貿易總量的93.7%,制造業增加值年均增長率高達11.77%。我國作為制造業大國,仍處于全球制造業價值鏈底端,“大而不強”是我國制造業長期面臨的窘境。在經濟發展新常態下,我國制造業面臨內在驅動力不足與外在發展中國家低成本競爭和發達國家工業升級等多重重壓,亟需轉型升級。制造業轉型升級作為未來經濟增長的核心動力,關乎我國能否跨越“中等收入陷阱”并從制造大國邁向制造強國之列[1]。在制造業快速發展過程中,我國逐漸成為世界第一大能源消耗和溫室氣體排放國,“邊污染邊治理”的粗放型發展模式帶來的高能耗、高污染使得經濟可持續發展難以為繼。我國生態環境日益惡化已經不允許等待環境庫茲涅茨曲線中未知拐點出現,需要適當干預來實現經濟綠色發展[2]。環境規制作為政府有效的環境保護手段,一方面會增加企業治污成本,擠占利潤空間,使得企業競爭力下降;但另一方面,較大的環境成本壓力促使企業進行技術創新進而轉型升級。環境規制的提升對企業是一種強制性的“精洗”和優勝劣汰,從而驅動產業結構調整[3]。環境規制作為治理環境的一把雙刃劍,能否與制造業結構優化升級并行不悖值得深入研究。新工業革命浪潮來襲之際,我國努力躋身制造業強國,準確回答環境規制能否實現制造業結構優化升級,可以為我國“新常態”下的環境政策制定提供理論依據。

一、文獻綜述

早期學術界對環境規制的經濟效應研究的代表性成果是“遵循成本說”和“波特假說”。“遵循成本說”從靜態視角出發,以企業的技術水平、資源配置、生產過程和消費需求保持不變為前提假設,認為嚴厲的環境規制增加企業額外的治污成本,從而使得企業生產能力和利潤水平下降,削弱企業競爭力,最終阻礙經濟增長。“波特假說”基于動態視角,認為適當的環境規制能夠激勵企業為了降低成本而進行技術創新和優化資源配置,激發企業的“創新補償”效應,進而促進企業生產效率的提升和競爭實力的增強,使得環境保護和經濟增長得以兼顧。

近年來,國內外學者將研究焦點集中于從不同的前提假設出發對波特假說進行實證檢驗,得到的結論不盡相同,但多數研究結果支持波特假說。布魯納米爾(Brunnermeier)等[4]的研究表明,企業污染減排支出的增加可以促進環保專利申請量增長,并且這種關系在國際競爭力強勁的行業中十分突出。葉祥松等[5-6]根據不同的研究對象也得出類似結論,認為嚴格的環境規制政策促進企業全要素生產率提高。還有部分研究否定了波特假說。杰斐(Jaffe)[7]運用美國制造業行業的面板數據檢驗了波特假說,指出雖然環境規制成本的提升使得研發支出增加,但對創新產出沒有影響;同時指出,波特假說的部分支持者采用的案例分析法不夠嚴謹,并且對合理的環境規制沒有給出一個基本的評判標準。埃德林頓(Ederington)[8]研究發現,嚴厲的環境規制對凈進口有很大影響,即環境規制削弱企業競爭力。葉琴等[9]采用混合回歸和系統GMM方法研究不同環境規制工具對中國節能減排技術的影響,實證結果不支持狹義波特假說。

國內研究主要聚焦于環境規制對技術進步、產業國際競爭力的影響。宋馬林等[10]基于DEA方法將中國的環境效率分解為技術因素和環境因素來研究技術進步和環境保護兩者之間的關系,發現技術進步可以帶動產業升級。張成等[11]對我國工業部門全要素生產率進行測算,發現環境規制在長期對全要素生產率促進作用顯著,可以通過環境規制的“創新補償效應”實現環境保護和生產效率的提升。張中元[12]得出類似結論,認為加強環境規制有利于工業技術進步。傅京燕等[13]基于中國24個制造業的面板數據,構造綜合環境規制指數,研究環境規制對產業競爭力的影響,結果顯示,環境規制與污染行業的比較優勢呈U形關系,跨過拐點后將顯著促進競爭力的提升。董直慶等[14]利用面板門檻模型研究環境規制與技術進步方向的作用機制,發現環境規制在一定強度范圍內能夠促進清潔技術創新。現有研究較少關注環境規制對產業結構的影響機制,隨著產業結構調整成為經濟持續、穩定發展的核心動力,開始有學者關注環境規制的產業調整效應,發現區域間的環境規制強度對產業升級的促進作用存在差異[3,15]。童健等[2]從要素投入結構視角研究環境規制對工業行業轉型升級的影響,發現環境規制對工業行業轉型升級呈J型特征,分區域J型特征同樣十分顯著,但曲線拐點所對應的環境規制強度差異較大。時樂樂[16]運用面板門檻模型分析環境規制、技術創新對產業結構升級的影響,發現高強度環境規制通過倒逼技術創新推動產業升級。

現有文獻大多基于微觀層面進行分析,較少從產業架構角度對環境規制能否促進制造業升級進行深入研究。由于集中考察某項具體環境保護措施對產業結構的影響在指標選取上缺少綜合考量,本文通過構造更為基礎的全面指標,研究環境規制對制造業升級的倒逼效應。此外,環境規制對產業結構的影響方向非正即負的結論略顯苛刻,而利用面板固定效應模型或面板門檻效應來檢驗環境規制和制造業升級之間的線性或非線性關系可能導致估計偏誤。鑒于此,本文擬構建實證模型來探討環境規制對制造業結構調整的影響機制。與以往研究不同,本文使用岡薩雷斯(Gonzlez)等[17]提出的面板平滑遷移模型(PSTR)進行研究,該模型可以較好地捕捉參數在各截面單元的異質性,進而較好地檢驗環境規制對制造業升級影響的非線性效應;同時,本文利用面板數據對波特假說在產業層面適用性這一問題展開研究并進行實證檢驗,以期為環境保護政策制定提供理論支撐。

二、模型設定與變量選擇

(一)PSTR模型設定

i=1,2,…,N;t=1,2,…,T

(1)

其中,yit是被解釋變量,xit是解釋變量,μi代表個體固定效應,uit是隨機誤差項;轉移函數g(qit;γ,c)采用邏輯型的函數形式,取值為0—1之間,是關于轉移變量qit的連續單調遞增函數;斜率系數γ決定了機制轉移的速度,斜率系數越大表示轉移速度越大,反之轉移速度越小;位置參數c代表區制發生轉移的位置,在給定位置參數時,隨著轉移變量qit的變化,模型中xit的系數將在β0和β0+β1之間平滑變動。邏輯型轉移函數定義如下:

λ>0,c1≤c2≤…≤cm

(2)

(3)

本文參考科萊茨(Colletaz)等[18]提出的研究方法對PSTR模型的參數進行估計。首先對模型進行線性檢驗,即模型是否存在截面異質性。在式(1)中,檢驗H0:γ=0或H0:β1=0。但在這兩種假設下,模型都含有未知的冗余參數,解決方法之一就是在γ=0處對轉移函數進行一階泰勒展開,構造如下輔助回歸方程:

(4)

(5)

(6)

LRT=-2[log(SSR0)-log(SSR1)]

(7)

其中,k為解釋變量的數量,式(5)和式(7)服從漸進χ2(mk)分布,式(6)服從F(mk,TN-N-mk)分布。基于以上三個統計量,可以檢驗模型是否具有非線性特征。若模型具有非線性特征,則利用同樣的檢驗統計量對PSTR模型進行剩余非線性檢驗來確定模型中轉移函數的個數。位置參數個數m,可以根據不同模型的非線性最小二乘法(NLS)的參數估計結果中的AIC和BIC值來確定。最后,通過固定效應的非線性最小二乘對模型進行參數估計。

本文借鑒已有研究[19],用全員勞動生產率代表制造業升級,構造如下模型:

lnaplit=μi+β00fdiit+β01openit+β02lneduit+

β03lnerit+(β10fdiit+β11openit+β12lneduit+

β13lnerit)g(qit;γ,c)+uit

(8)

lnaplit=μi+β00fdiit+β01openit+β02lneduit+

β03lnpciit+(β10fdiit+β11openit+β12lneduit+

β13lnpciit)g(qit;γ,c)+uit

(9)

lnaplit=μi+β00fdiit+β01openit+β02lneduit+

β03lnpgdpit+(β10fdiit+β11openit+β12lneduit+

β13lnpgdpit)g(qit;γ,c)+uit

(10)

其中,i代表我國30個省市區(不包括西藏和港澳臺地區),i=1,2,…,30;t代表各個時期,t=1998,1999,…,2015;apl為規模以上工業企業的全員勞動生產率,是制造業升級指標;fdi是外商直接投資水平指標;open為對外貿易水平指標;edu為人均受教育年限,反映人力資本水平;式(8)中的er為排污密度表征的外生環境規制強度。式(9)中的治污投資(pci)與式(10)中的人均地區生產總值(pgdp)分別作為環境規制程度的替代指標對式(8)進行穩健性檢驗。

(二)變量和數據

本文采用1998—2015年中國30個省市區(不包括西藏及港澳臺地區)的面板數據作為樣本,所有的原始數據均來自歷年的《中國統計年鑒》《中國工業統計年鑒》《中國環境年鑒》以及各省統計年鑒。同時利用GDP平減指數和工業生產者出廠價格指數對變量進行不變價處理,以期提高估計的精確性和可信度,基期設定為1998年。對于部分缺失數據,采用插值法進行補充。

1.制造業升級

國內外學者主要從產業技術復雜度[20]、產業結構調整指數[21]和勞動生產率[19]三個角度衡量制造業升級。基于制造業價值鏈升級構造的產業技術復雜度指標和基于產業結構調整程度構造的制造業升級指標均不能全面刻畫企業的升級行為,因此不能準確判斷制造業升級。無論企業采取產品升級戰略還是產業價值鏈升級戰略,制造業升級落實到企業層面的表現就是企業生產率的差異,即由低附加值向高附加值轉變。目前,主要存在兩種衡量生產率的方式:一種為利用LP與OP等方法計算的全要素生產率,另一種為利用工業增加值計算的全員勞動生產率,全要素生產率因其綜合性較強而在制造業升級問題研究中應用較廣。但即便使用同一種方法計算該指標,也會因參數設定不同而得到差異較大的結果[22]。全員勞動生產率相比全要素生產率,其可比性更佳,且是政府用于衡量制造業升級的重要指標[19]。因此,本文選取規模以上工業企業的全員勞動生產率衡量制造業升級。全員勞動生產率的計算利用規模以上工業企業的工業增加值除以期間平均職工人數,期間平均職工人數為工業企業期初和期末職工人數的平均值。

2.環境規制強度

由于現實中既沒有固定的政府干預模式,也不存在獨立的規制工具,因此測度實際的環境規制強度有很大困難[23]。現有研究主要采用如下幾種測度方法:(1)以治污投資占總成本或總產值的比重衡量環境規制強度,如拉諾伊(Lanoie)等[24-25]。(2)用治理污染投資設施運行費用來衡量環境規制強度,如張成等[11]。(3)用排污收費來衡量環境規制強度,如王兵等[26]。(4)用各行業的實際污染指標構建綜合指數來衡量環境規制強度,如傅京燕等[13]。(5)用人均GDP來衡量環境規制強度,如瑪尼(Mani)等[27]。(6)用排污密度來衡量環境規制程度,如科爾(Cole)等[28-29]。政府治理環境的首要目標就是減少污染物的排放量,因此使用排放量能準確反映環境規制強度。基于此,本文選擇排污密度作為環境規制強度度量指標對實證結果進行驗證。排污密度的計算方法是利用規模以上工業企業的三廢(廢水、固體廢物和二氧化硫)排放量除以工業增加值,該指標為逆向指標,即單位增加值的排放量越少,環境規制越強。我國現階段主要的環境規制格局是以投資治理為主,末端治理是重要方式[30]。因此,本文選擇工業企業治理污染投資總額與工業產值的比重作為環境規制的替代指標進行穩健性檢驗。此外,為使得實證結果具有較好的穩健性,本文也選擇人均生產總值作為內生環境規制的度量指標對實證結果進行穩健性檢驗。

3.控制變量

本文選取4個控制變量來加強模型的解釋力。(1)外商直接投資(fdi):外商直接投資作為一種重要的生產要素,能夠為東道國帶來顯著的技術溢出效應。用各省市區實際利用外商投資存量與各地區生產總值比值得到外資參與程度。外商投資存量計算公式為:fdii(t)=fdii(t-1)-αfdii(t-1)+fdili(t)。其中,fdi表示存量數據,fdil表示流量數據,α采用10%作為折舊率。(2)對外開放(open):一國可以通過對外貿易獲得技術溢出,促進產業升級。本文用各地區進出口總額與區域GDP的比值作為衡量對外開放的指標。(3)人力資本水平(edu):人力資本是蘊含在人身上各種生產知識、勞動與管理技能的總和,在經濟增長和社會發展中至關重要。本文采用各省市區6歲以上人口的人均受教育年限衡量人力資本水平。各變量的描述性統計分析見表1。

表1 變量的描述性統計結果

三、環境規制對制造業升級的影響分析

(一)環境規制對制造業升級的“門檻效應”檢驗

本文以規模以上工業企業的全員勞動生產率來衡量制造業升級,基于PSTR模型對環境規制的門檻效應展開實證分析。首先對面板數據進行線性檢驗,即檢驗面板數據是否具有截面異質性。該檢驗的原假設為H0:r=0,若拒絕原假設,則證明面板數據不具有線性關系。本文以環境規制(er)、排污密度(polld)和人均地區生產總值(pgdp)為轉移變量對模型進行非線性檢驗,結果見表2。

表2 模型的非線性檢驗結果

注:括號內為p值,***、**和*分別表示在1%、5%和10%水平下顯著。

(a)排污密度 (b)治污投資 (c)人均地區生產總值圖1 排污密度、治污投資和人均地區生產總值分別作為轉移變量的轉移函數

表2中,模型一、模型二和模型三在1%的顯著性水平下均拒絕了模型的線性原假設,說明環境規制與制造業升級之間存在著明顯的非線性動態關聯機制。剩余非線性檢驗中,三個模型在1%的顯著性水平下均接受了原假設,說明兩個模型的最優轉移函數個數為1,即模型一、模型二和模型三均為兩區制的PSTR模型。

一般情況下,模型的位置參數個數m取值為1或者2,本文在m=1和m=2的情況下對模型一、模型二和模型三進行估計,得到相應的AIC和BIC值,如表3所示。從中可知,三個模型的最優位置參數個數均為1。

表3 最優位置參數個數的確定

(二)實證結果分析

被解釋變量分別以排污密度、治污投資和人均地區生產總值作為轉移變量的轉移函數,如圖1所示。圖1中每一個點都代表一個觀測值,可見在高區制和低區制都有觀測值的分布,并且還有部分觀測值處于中間位置。若使用PTR模型,則會導致中間數值包含的信息損失。鑒于此,本文使用面板平滑遷移模型(PSTR)進行分析。

環境規制和制造業升級的PSTR實證結果見表4。從中可見,在5%的顯著性水平下,模型一、模型二和模型三中幾乎所有參數的估計結果均十分顯著。環境規制強度對制造業升級的非線性影響十分明顯。因為排污密度為逆向指標,所以模型一中環境規制的估計系數在-0.2672和-0.0671(β03+β13)之間平滑變化。模型含有一個位置參數,當模型處于低區制時(er>91.2588=e4.5137),環境規制強度提高1%會使全員勞動生產率增加0.0671%;當環境規制跨越門檻值,模型處于高區制時(er<91.2588=e4.5137),環境規制對制造業升級的促進作用更加明顯,當環境規制提高1%時,全員勞動生產率增加0.2672%。本文認為,較弱的環境規制下,企業可能面臨的環境成本占企業總生產成本比例較小,企業從短期利益出發,主要將精力集中于污染治理而忽略了環保技術研發和管理模式創新,進而使企業整體技術水平沒有較高提升,導致環境規制對制造業結構優化升級的促進作用較低。此外,對于污染密集型企業集中地區,在面對日益嚴格的環境規制時要投入更多的精力和資金,降低了生產技術進步的速度。當環境規制強度逐漸提高,過高的長期治污成本會使企業主動加大環保技術創新投入,從而降低生產成本、提高利潤。隨著全球貿易化進程的不斷發展,外資流動帶來的技術溢出有利于企業獲取先進技術,提升技術創新效率。環境規制將推動制造業升級,環境友好型廠商更具競爭力。現階段多數省市區都已經處于高區制,環境規制對制造業升級倒逼效應十分明顯。

表4 模型估計結果

注:括號內為t統計量,***、**和*分別表示在1%、5%和10%水平下顯著。

表4的模型一中,外商直接投資(fdi)和人力資本水平(edu)對制造業升級的影響均為正向,其系數分別在0.0489和0.0650、3.5087和1.2124之間平滑變化。人力資本水平(edu)對制造業的影響均顯著為正,在高區制下的促進作用要強于低區制。相比于低區制的情況,高區制時各省的平均人均受教育年限都較高,而高水平人力資本會通過“干中學”促進企業技術創新,進而影響制造業升級。外商直接投資(fdi)對制造業升級的影響在環境規制強度低時并不顯著,在環境規制強度較高時則明顯促進制造業升級。嚴格的環境規制使政府對外資有所篩選,不斷調整外資結構,對于環境友好型的外商直接投資優先準入,促進制造業升級。對外開放程度(open)對制造業升級的影響系數在-0.4590和1.4154之間平滑變化,當環境規制強度較低時,對外開放促進制造業升級,而當環境規制強度增強時,對外開放不利于制造業升級。這與我國現階段的出口商品結構有關。目前,我國出口產品仍以低附加值的勞動密集型產品為主,雖然近幾年來高新技術產品的出口比重有所增加,但是高精尖產品出口所占比重仍然較小。

(三)穩健性檢驗

為保證估計結果的可信性,本文替換了模型一中核心解釋變量的衡量指標并重新進行估計,估計結果見表4模型二和模型三。模型二以治污投資總額與工業產值的比值作為環境規制替代指標,模型三以人均地區生產總值作為內生的環境規制強度替代指標,指標數值越大則環境規制越強。模型二與模型三測度的環境規制強度指標均為正向指標,所以模型二和模型三中主要被解釋變量回歸系數與模型一的回歸系數符號相反,但是三個模型中各個系數的實際經濟含義沒有發生實質性改變,驗證了本文結論的穩健性。模型二中以治污投資總額與工業產值比值衡量環境規制強度,該指標能準確地反映企業面臨趨緊環境約束時的治理污染力度與決心。回歸結果表明,較強環境規制將推動企業轉型升級。此外,模型三中使用人均地區生產總值作為內生環境規制衡量指標,發現內生環境規制對制造業升級的促進作用同樣十分顯著。隨著生活水平的提升,人們對環境質量與產品質量要求的逐漸提高推動了企業污染治理與治污技術創新進程,進而驅動制造業升級。

四、結論

目前,我國資源稟賦優勢和人口紅利逐漸消失,經濟發展已經步入新常態。制造業作為我國未來經濟增長核心,承載著實現環境保護和經濟增長的雙重壓力。本文基于1998—2015年我國30個省區市的面板數據,運用面板平滑遷移回歸模型(PSTR)檢驗了環境規制與制造業升級的非線性動態關聯機制,分析了對外開放程度、外商直接投資和人力資本等變量對制造業升級的影響。得到以下主要結論:(1)環境規制有效倒逼制造業進行升級,在一定程度上驗證了波特假說的正確性。(2)環境規制和制造業升級之間存在顯著的非線性關系,高區制下環境規制對制造業升級的促進作用要明顯大于低區制,加強環境規制能夠推動制造業升級。嚴厲的環境規制雖然給企業帶來成本上升的壓力,但同時也促使企業進行技術創新進而轉型升級。環境規制使得邊際治污成本較低的企業獲得持續發展的比較優勢,逐漸淘汰邊際治污成本較高的企業。嚴厲的環境規制通過淘汰污染密集型的產能來驅動制造業轉型升級。(3)外商直接投資和高水平的人力資本均有利于制造業升級,但對外開放程度增強不能有效推動制造業升級。

基于以上研究結果,本文提出以下政策建議:首先,政府部門應該因地制宜制定合理的環境規制政策,充分發揮環境規制的“創新補償效應”,倒逼制造業升級。通過適當提高環境規制強度并提升環境標準,淘汰產能低下、污染嚴重的落后產業,改變傳統的發展方式,從根源上對資源消耗型產業的生產模式進行整飭。協調發揮命令型與激勵型環境規制政策對產業升級的作用,靈活利用各種環境規制工具如環境保護稅、排污交易權等。其次,加大對環境友好型企業的支持力度,倡導消費者綠色消費。同時,政府應該給予排污企業更多的技術和資金扶持,積極引導其進行綠色技術開發和自主創新,逐漸形成自主知識產權,擺脫依靠技術引進的創新方式,努力實現“中國制造”到“中國創造”的轉變。