雙重環境規制、技術創新與制造業轉型升級

余東華 崔 巖

(山東大學 經濟學院， 山東 濟南 250100)

一、問題提出與文獻回顧

改革開放以來，中國經濟保持高速增長態勢，僅用40年的時間就取得西方國家幾百年的經濟成就，創造了舉世矚目的“中國奇跡”。經濟的迅速發展使得中國綜合國力快速增強，國際地位迅速提升，人民生活水平不斷提高，但同時也帶來了日益嚴重的環境問題。1987年中國頒布實施《大氣污染防治法》、1998年實行兩控區政策、2006年強化省級政府減排目標約束、2009年和2013年中國政府面向國際社會宣布減排目標，均顯示中國在加強環境保護與治理方面的決心。近年來，中央政府也將政績考核由經濟發展至上的“唯GDP政績觀”轉向包含環境指標的“多元政績觀”。這些都明確反映了政府對于環境問題的高度重視，決心轉變經濟發展方式，強化環境治理和環境規制，以實現經濟高質量發展。

中國自加入WTO以來，通過承接發達國家的產業轉移，發展成為制造業大國。然而，中國制造業大而不強的特征依舊比較突出，仍然存在技術水平不高、產品附加值較低、多居于全球價值鏈中低端環節等問題。大多數制造業企業仍為國際市場提供低附加值、高資源消耗、低環境效率的產品。金融危機以來，中國制造業面臨著發達國家高端制造業回流與發展中國家低端制造業興起的雙重擠壓，亟需尋找轉型升級的有效路徑，以實現制造業由大到強的轉變，而制造業轉型升級的首要動力是技術創新。有鑒于此，當前在環境規制趨緊的背景下，強化環境規制能否有效促進技術創新，進而推動制造業轉型升級，成為社會公眾和學術界共同關注的話題。

對于環境規制與技術創新之間的關系，現有研究主要存在三類觀點：

(1)環境規制不利于技術創新。Gray(1987)、Cropper et al.(1992)從靜態角度的分析認為，環境規制只會增加企業成本，降低企業競爭力，因此不利于技術創新；Wagger(2007)發現,環境規制水平與企業專利申請數負相關；Greenstone(2001)以美國制造業為例的研究發現，嚴格的環境規制會抑制污染密集型企業的創新發展。

(2)環境規制有利于技術創新。Porter(1991)、Porter et al.(1995)從動態視角分析后提出“波特假說”，認為適宜的環境規制有助于激勵企業技術創新；基于對“波特假說”的驗證，Lanjouw et al.(1996)、Brunner et al.(2003)等的研究顯示，環境規制與環保專利申請數量顯著正相關;Jaffe et al.(1997)、Arimura et al.(2007)等發現，環境規制會顯著增加R&D投入；李強等(2010)考察了環境規制與生產率之間的關系，結果表明，環境規制會顯著提高工業企業生產率，激勵企業進行技術創新。

(3)環境規制對于技術創新的影響不確定。李斌等(2013)、沈能(2012)、蔣伏心等(2013)、余東華等(2016)、劉偉等(2017)指出，環境規制與技術創新之間存在“U”型關系；張成等(2011)利用中國1998—2007年省級面板數據的研究發現，環境規制與技術進步率之間的“U”型關系在東部、中部地區成立，但在西部地區不顯著；李玲等(2012)發現，在重度、中度、輕度污染行業中，環境規制與技術進步之間分別呈倒“U”型、“U”型、“U”型關系；王杰等(2014)發現，環境規制與技術進步之間是折線關系。

近年來，有關環境規制與產業結構調整方面的國內研究多集中于宏觀層面。例如：鐘茂初等(2015)、阮陸寧等(2017)認為，環境規制與產業轉型升級之間存在門檻效應，只有跨過特定的門檻才能發揮促進作用；李強(2013)、肖興志等(2013)、原毅君等(2014)、鄭加梅(2018)發現，環境規制與產業結構調整之間存在地區差異，東部地區產業結構調整受環境規制的影響較大，而中部、西部地區則無顯著影響；然而，鄭金鈴(2016)的研究卻表明，環境規制對中部、西部地區產業調整的影響較大。目前，針對環境規制與制造業轉型升級的研究相對較少，且主要關注環境規制對制造業轉型升級的直接影響,例如衛平等(2017)。

從以上文獻回顧可以看出，當前針對環境規制與產業結構之間關系的研究鮮有中觀層面的；有關環境規制與制造業之間關系的探討多著眼于制造業生產率、污染減排與國際競爭力等方面，很少涉及對制造業轉型升級的影響，尤其是缺乏環境規制對制造業轉型升級間接影響的研究；多數研究只關注正式環境規制，而很少考慮非正式環境規制的作用。基于此，本文從正式環境規制與非正式環境規制兩個維度出發，從理論層面分析了雙重環境規制對技術創新及制造業轉型升級的影響機制。在此基礎上，利用2005—2015年中國省級面板數據，分別檢驗正式環境規制和非正式環境規制對技術創新的影響，以及雙重環境規制對制造業轉型升級影響的直接效應與間接效應。

二、理論分析與研究假設

(一)雙重環境規制與技術創新

環境規制是指以實現污染減排、保護環境為目的的社會性規制，根據實施主體的不同可分為正式環境規制與非正式環境規制。其中， 正式環境規制是指由政府部門實施的，通過設置一定排污標準或征收排污費方式來進行環境治理的社會性規制；非正式環境規制是指當政府實施的正式環境規制作用不佳或失靈時，社會公眾自發行動而形成的環保組織或其他自發式力量，以與污染企業進行協商或談判，或通過群眾上訪、媒體曝光等方式向當地政府和污染企業施加壓力，從而達到改善生活環境、提高生活質量的目的。

1.正式環境規制對技術創新的作用機制

正式環境規制對于技術創新的作用機制主要表現在兩個方面。一是，在企業技術調整成本較高的情況下，環境規制強度的提升會促使企業減少污染排放量，由于企業在短期內可能缺乏足夠的財力與物力更換生產設備，因此其會選擇降低產量或改變要素投入組合來減少污染排放，而這將致使企業生產率下降，競爭力受損；或是，隨著環境規制成本的上升，企業利潤率下降，此時企業可能會選擇挪用研發投入的方式進行污染治理，從而導致企業開展技術創新的財力、物力不足，技術創新效率與創新能力下降。二是，在環境規制強度適宜的情況下，企業一般會通過增加研發投入的方式進行生產流程升級或生產技術創新，以此提高生產率，這雖然可能會導致污染排放量增加，但由于在生產技術改進的同時也會顯著提升企業利潤率，因而可以補償治污成本；或者，企業選擇增加研發投入進行綠色技術創新或引進先進清潔設備以減少污染排放。

2.非正式環境規制對技術創新的作用機制

在可持續發展的政策背景下，公眾對環境質量的要求不斷提高，對環境污染問題更加關注。當污染事件發生時，公眾會通過談判、媒體曝光、上訪、上訴等方式向當地污染企業施加壓力，迫使企業降低污染排放量。與此同時，當非正式環境規制的強度足夠大時，污染企業也會出于維護自身形象及社會信譽的考慮，增加資金投入以引進或研發綠色技術，即從“末端污染治理”向“源頭治理”轉變，從而取得先動優勢，占據市場有利地位，因此非正式環境規制同樣有助于刺激企業開展技術創新。

環境規制對技術創新的影響機制如圖1所示。

圖1 環境規制對技術創新的影響機制

(二)雙重環境規制對制造業轉型升級的影響機制

雙重環境規制既能直接影響制造業轉型升級，也可以通過技術創新這一路徑施加間接影響，具體的作用機制如圖2所示。

圖2 環境規制對制造業轉型升級的影響機制

1.環境規制對制造業轉型升級的直接影響

正式環境規制對制造業轉型升級的直接影響主要體現為兩個方面。其一，正式環境規制會通過優勝劣汰機制淘汰污染產業。企業為滿足污染排放要求，需減少產量、改變要素投入組合或購買先進的污染處理設備，這不但會降低企業生產率，還會增加企業的治污成本，導致其喪失價格優勢，進而負面影響企業競爭力。在環境規制趨緊的情況下，大型企業有充足的資金來更換生產設備、排污設備或引進先進綠色技術，以達到環保要求；但對于中小企業而言，環境規制成本的上升必將導致其產品競爭力下降，從而被迫退出市場。其二，正式環境規制強度的增大，將提高企業進入本地區的綠色壁壘。面對嚴格的環保標準，新進入企業必須具備更先進的綠色技術或更清潔的生產方式，這會增加企業進入的沉沒成本，導致其喪失成本優勢。因此，在原有的污染型企業面臨被淘汰風險以及新進入企業面臨高環保門檻的雙重作用下，污染型企業將逐步退出本地市場，綠色清潔型生產企業的比例將不斷上升，從而對地區制造業轉型升級產生顯著的促進作用。

非正式環境規制能夠通過促使公眾調整消費偏好，繼而推動制造業向綠色化轉型升級。具體來說，公眾對環保問題重視程度的提升通常伴隨著環保意識的提高和消費理念的升級，由此導致消費者的需求結構發生變動。消費者對“清潔型”產品偏好的提高，有助于激勵企業為迎合消費者需求、得到市場認可而改變投資決策，增加對綠色產品的投入與研發，從而會提升該產業的綠色化比例，推動制造業轉型升級。

2.環境規制對制造業轉型升級的間接影響

作為產品附加值的關鍵影響因素，技術創新是制造業轉型升級的重要動力。首先，新技術會對傳統產業進行改造和升級，在淘汰落后產能的同時，使得產業內部分工更為細化。其次，當新技術被研發成功并付諸實踐時，會帶動以新技術為基礎的產品與工藝創新，加快新興產業的出現；產業間緊密的前后向聯系會促進技術創新在各產業間的擴散與應用，從而帶動更多產業發展。最后，新技術會派生出對新材料和新產品的需求，只有產業結構向高級化發展才能與新需求保持匹配。

環境規制可以與技術創新形成良性互動，從而間接影響制造業轉型升級。適宜的環境規制強度，一方面會促進技術創新，提高企業競爭力；另一方面，也會提高科技成果轉化率，促使更多的生產技術與綠色技術被投入使用，而不會淪為“沉睡專利”。其它企業為了提高競爭優勢，也會不斷進行技術創新，從而促進制造業轉型升級。

根據上述分析，本文提出：

假設1：環境規制與技術創新之間的關系是非線性的，二者之間存在“門檻效應”，規制者能夠尋找一個推動技術創新的最優環境規制區間。

假設2：正式環境規制與非正式環境規制對制造業轉型升級存在差異化影響，二者都能通過技術創新路徑間接影響制造業轉型升級。

三、雙重環境規制與技術創新的門檻效應

(一)面板門檻模型的構建

為驗證假設1是否成立，本文借鑒Hansen(1999)提出的面板門檻回歸模型，分別構建了正式環境規制、非正式環境規制與技術創新的面板門檻模型，具體如下：

ln Tit=α0+α1ERit×I(ERit≤γ1)+α2ERit×I(γ1

αn+1ERit×I(ERit>γn)+αn+2ln RDit+αn+3HUMit+εit

(1)

ln Tit=β0+β1INERit×I(INERit≤θ1)+β2INERit×I(θ1θn)+βn+2ln RDit+βn+3HUMit+δit

(2)

式(1)和式(2)中，i表示省份，i=1，…，30；t表示時間，t=2005，…，2015；γ、θ為待估計的門檻值；α、β為解釋變量的影響系數；I(·)為示性函數；εit、δit為隨機擾動項。正式與非正式環境規制強度為門檻變量。

(二)變量界定與數據來源

1.被解釋變量:技術創新(T)

對于技術創新的衡量，主要存在專利申請數量與研發投入強度兩種方法，專利申請數量代表創新結果，研發投入強度表示創新過程。本文選用地區專利申請數量來度量企業的技術創新能力。

2.解釋變量:正式環境規制(ER)與非正式環境規制(INER)

目前，對于正式環境規制的度量，常見的方法主要有污染排放量、污染物去除率、環境污染治理投入與地區經濟發展水平等幾種。鑒于數據的可得性及指標設計的合理性，本文借鑒沈能(2012)的方法，選取各地區廢水、廢氣處理設施年度運行費用與環境污染治理投資三個單項指標衡量正式環境規制。對于非正式環境規制(INER)，則借鑒Pargal et al.(1996)的方法，選取人均收入、受教育水平、人口密度和年齡結構等指標來衡量。相關指標的具體釋義如下：(1)人均收入。通常情況，收入水平越高的地區，公民越注重生活質量，因而對環境問題也越敏感。本文選取各地區城鎮平均工資水平表示人均收入。(2)受教育水平。一般而言，公眾受教育水平越高，可能越重視環境問題，并且會采取相應手段來改善環境污染狀況。本文選取各省份大專以上學歷人數所占比重表示受教育水平。(3)人口密度。地區人口密度越高，意味著受環境問題影響的人數越多，參與環境保護的公眾也就越多。本文利用各省份年末總人數與各省份面積的比重表示人口密度。(4)年齡結構。相比中老年人，年輕人更加注重環保問題，因此年輕人口比重較高的地區加入環保組織的人數越多。本文選取各省份15歲以下人口所占比重表示年齡結構。

表1 正式與非正式環境規制單項指標與權重

3.控制變量

對于人力資本(HUM)，可以采用平均工資水平(蔣伏心 等,2013)、普通高等學校在校生比重和人均受教育年限(韓晶 等,2014;鄭加梅,2018)等方法衡量，本文選擇地區人均受教育年限表示人力資本。人均受教育年限越多，意味著人力資本水平越高，越有利于促進技術創新。具體計算方法為:(小學學歷人數×6+初中學歷人數×9+高中學歷人數×12+大專及以上學歷人數×16)/總人數。研發投入(RD)，用地區規模以上工業企業R&D經費內部支出來衡量。同時，將技術創新和研發投入非比例變量進行對數轉換處理，以消除異方差的影響。

4.數據來源

考慮到環境規制政策的階段性特征和原始數據的可得性，本文樣本選取2005—2015年30個省份(因西藏大量數據缺失，不作考慮)的面板數據。具體數據來自于歷年《中國環境統計年鑒》《中國環境年鑒》《中國科技統計年鑒》《中國工業統計年鑒》《中國統計年鑒》《新中國六十年統計資料匯編》，部分缺失數據通過各地區統計年鑒進行補充。

(三)實證結果分析

分別對正式環境規制、非正式環境規制進行單一門檻、雙重門檻及三重門檻的顯著性檢驗，結果見表2。

表2 門檻模型檢驗結果

注：***、**和*分別表示回歸系數在1%、5%和10%的水平上顯著；P值與置信區間為Bootstrap法重復抽樣1000次得到的結果。

表2給出了Bootstrap法重復抽樣1000次的門檻檢驗結果。從中可以發現，正式環境規制通過了三重門檻檢驗，其中單一門檻、雙重門檻和三重門檻的F值分別為9.78、7.952和3.3058，并且分別在1%、1%和5%的水平上顯著。非正式環境規制通過了單一門檻與雙重門檻檢驗，相應的F值為10.6064和8.438，并且均在1%的水平上顯著。因此，正式環境規制有三個門檻值，分別為0.0437、0.1282、0.2292；非正式環境規制有兩個門檻值，分別為0.1424和0.31。正式環境規制與非正式環境規制的門檻回歸結果見表3。

表3 正式環境規制和非正式環境規制門檻模型回歸結果

注：***、**和*分別表示回歸系數在1%、5%和10%的水平上顯著；括號內為系數檢驗的t值。

由表3，對于正式環境規制，在第一區間內，即當ER≤0.0437時，其對技術創新具有顯著的負向影響，即正式環境規制會抑制企業技術創新。原因可能是，在環境規制強度較小的情況下，企業沒有充足的動力進行技術創新，更傾向于進行“末端污染治理”，因而會擠占研發投資，對技術創新產生“擠出效應”。在第二個區間內，即當0.04370.2292時，環境規制的回歸系數為正，且在5%的水平上顯著，但對技術創新的影響程度要小于第三區間，說明在環境規制成本過高的情況下，技術創新的“創新補償效應”難以完全彌補規制成本，導致企業進行技術創新的動力減弱。由上述分析可知，正式環境規制對技術創新的影響是非線性的，即隨著正式環境規制強度的提升，其對技術創新的促進作用呈“先下降-后上升-再下降”的倒“N”型關系，且正式環境規制強度位于0.1282～0.2292之間最優。因此，假設1得到驗證。

對于非正式環境規制，在三個區間內其對技術創新的影響均為正，且在1%的水平上顯著。但是，隨著規制強度的增大，其對技術創新的促進作用逐漸減弱。這可能是因為非正式環境規制失效，一方面，消費者在與企業進行談判或協商的過程中處于弱勢地位；另一方面，由于存在信息不對稱，公眾掌握的信息遠少于污染企業，因此非正式環境規制對企業的影響有限，對技術創新也缺乏足夠的促進作用。

對于控制變量，研發投入(RD)和人力資本(HUM)對技術創新均存在顯著的正向影響，這是因為技術創新作為一種新知識的產出過程，需要投入大量的財力、人力等生產要素。

四、雙重環境規制與制造業轉型升級

(一)模型構建與變量說明

為檢驗雙重環境規制對制造業轉型升級的直接影響，本文構建了環境規制與制造業轉型升級的直接效應模型。由上文分析可知，正式環境規制的影響可能是非線性的，因此在直接效應模型中加入正式環境規制的二次項，具體模型如下：

(3)

進一步，為分析雙重環境規制對制造業轉型升級的間接影響，探究環境規制能否通過提升企業技術創新水平倒逼制造業轉型升級，本文在式(3)的基礎上分別添加正式環境規制、非正式環境規制與技術創新的交叉項，得到如下間接效應模型：

(4)

(二)實證結果分析

本文利用2005—2015年中國30個省份的面板數據來分析雙重環境規制對制造業轉型升級影響的直接與間接效應。Wald檢驗發現存在異方差，因此選擇可行廣義最小二乘法(FGLS)進行回歸，以消除異方差的影響，具體分析結果見表4。

由表4，從直接效應模型的回歸結果來看，正式環境規制ER的一次項顯著為負，二次項顯著為正，這說明正式環境規制與制造業轉型升級呈“U”型關系，即當正式環境規制強度較小時，不利于制造業轉型升級，但隨著正式環境規制強度的逐步提升并跨過拐點時，正式環境規制將有助于促進制造業轉型升級。原因可能在于，在規制強度較小時，污染企業有能力承擔環境規制成本，所以很難通過優勝劣汰機制迫使污染企業退出市場；同時，環境規制強度較低意味著綠色進入壁壘較低，大量污染企業的進入也會阻礙產業的轉型升級。而隨著正式環境規制強度的逐步提升，環境規制成本不斷提高，這將導致污染企業的利潤率下降，被迫退出本地市場。環境規制強度增大促使部分企業更換生產設備或排污設備，以符合環保要求，因此有利于制造業轉型升級。對于非正式環境規制(INER)，在直接效應模型中其對制造業轉型升級具有正向影響，但與正式環境規制同時回歸時則變得不再顯著。原因可能在于:隨著經濟的發展，消費者對產品質量與身體健康更加關注，因此傾向于選購綠色產品，這會激勵企業加大綠色產品的研發投入，以提高競爭優勢，因此有利于制造業轉型升級。但是與正式環境規制相比，非正式環境規制缺乏有效的強制措施，因而作用效果不佳。同時，技術創新對制造業轉型升級具有顯著的正向影響。

表4 雙重環境規制與制造業轉型升級的直接效應與間接效應

注：括號內的數值為標準誤；***、**和*分別表示回歸系數在1%、5%和10%的水平上顯著。

從間接效應模型的回歸結果來看，正式環境規制與技術創新的交互項在1%的水平上顯著為正，其回歸系數要大于直接效應模型中技術創新的回歸系數。非正式環境規制與技術創新交互項的回歸系數在模型(6)中并不顯著，在模型(7)中顯著為負。上述結果表明，正式環境規制與技術創新形成了良性互動，環境規制會對技術創新產生倒逼效應，促使企業有充足的動力來實現技術創新成果的轉化，促進科技成果產業化，進而向綠色化與高級化轉換。非正式環境規制的影響要顯著弱于正式環境規制，因此難以與技術創新形成良性互動，并且會對制造業轉型升級產生負面影響。這一結果意味著，雖然公眾的環保意識有所增強，但受限于法律及反饋機制的不盡完善，非正式環境規制很難有效發揮作用。

對于控制變量，對外開放程度(OPEN)、外商直接投資(FDI)、人力資本(HUM)均會對制造業轉型升級產生顯著的正向影響，而地區經濟發展水平(PGDP)對制造業轉型升級具有顯著的負向影響。

綜上分析可知，非正式環境規制與正式環境規制對制造業轉型升級的間接影響存在差異，非正式環境規制未能通過技術創新的途徑促進制造業轉型升級。因此，假設2得到部分驗證。

五、研究結論與政策建議

本研究先從理論層面分析了正式環境規制與非正式環境規制對技術創新及制造業轉型升級的影響機制。在此基礎上，利用2005—2015年中國省級面板數據，檢驗了雙重環境規制對技術創新的影響，以及對制造業轉型升級影響的直接效應與間接效應。實證結果表明：正式環境規制對技術創新的影響存在顯著的門檻效應，隨著規制強度的提升，其對技術創新的促進作用呈“先下降-后上升-再下降”的倒“N”型關系，規制者能夠選擇最優規制區間；非正式環境規制雖然能顯著促進技術創新，但這種作用隨規制強度的提升而減弱；對于直接效應，正式環境規制與制造業轉型升級之間呈“U”型關系，非正式環境規制對制造業轉型升級的影響弱于正式環境規制；對于間接效應，非正式環境規制與正式環境規制對制造業轉型升級的間接影響存在差異，非正式環境規制未能通過技術創新路徑促進制造業轉型升級。

基于以上研究結論，提出如下政策建議：

(1)確定適宜的環境規制強度，促使企業提高技術創新水平。環境規制對制造業技術創新既存在“創新補償效應”，又具有“遵循成本效應”。只有在適宜的環境規制強度下，企業進行技術創新所得的收益才能彌補規制成本。

(2)提高對非正式環境規制的重視，促使更多的社會公眾參與環境保護。當前，雖然公眾對環境的關注程度較之以往大大增加，但環保意識仍相對薄弱。因此，政府部門要加大環保宣傳教育力度，疏通群眾監督渠道，完善環境監督治理體系。

(3)加大對技術創新的投資與補貼力度，降低企業的技術創新風險，提高科技成果轉化率。一方面，要加大正式環境規制力度，促使企業重視技術創新；另一方面，要充分重視人才在技術創新中的重要作用，不斷加大對教育的投入力度，努力培養高科技人才。