FDI 與區域CO2排放關系研究
——基于知識產權保護的動態門檻效應

賈 真，楊小輝

（1.河北工業職業技術學院，石家莊 050091；2.石家莊鐵道大學，石家莊 050043）

近30 年來，發達國家和發展中國家都經歷了外國直接投資（FDI）的顯著增長。外國直接投資已成為中國經濟發展的最重要推動力之一［1］，但是外國直接投資促進經濟增長的同時也帶來了污染密集的產業，從而造成了嚴重的環境污染［23］。黨的十九大提出，把建設美麗中國作為全面建設社會主義現代化強國的重大目標。雖然環境治理取得了顯著進步，但與公眾期盼仍有差距。根據世界環境績效指數（EPI），中國只有1%的城市符合世界衛生組織（WHO）規定的空氣質量標準［4］。因此，探索如何有效利用外國直接投資的同時改善區域環境問題，對于中央及地方政府實現綠色發展都具有借鑒意義。

外國直接投資與環境污染的關系已經引起了學術界的廣泛關注。然而，已有實證結果存在較大爭議及不確定性，這些差異會導致政策制定出現矛盾之處。第一種觀點認為FDI 對環境污染的影響遵循污染避風港假說（PHH）［5］，大量研究也驗證了FDI 會導致能源消耗增加、惡化環境條件的假說［67］。第二種觀點遵循污染暈假說，該假說認為FDI 的引入有利于改善區域環境條件［89］。這主要由于能源效率的提高［10］和綠色技術的引進［11］。Shahbaz 等［12］則認為FDI 與環境退化之間表現為非線性關系。實證結論的差異來源于多種因素的影響。一方面，區域發展水平不同對FDI 帶來的環境做出的反應不同；另一方面，環境改善與FDI 技術溢出效果有關，而知識產權保護水平影響著技術溢出效果。因此，本文認為FDI 與CO2排放的復雜關系可能同時受到地區異質性和知識產權保護水平的雙重影響。可見，分區域探索知識產權保護水平如何影響FDI 與CO2排放間的非線性關系，對于實現經濟增長與減排雙贏，制定更精準的碳減排措施具有指導意義。

本文擬在以下方面對現有研究進行擴展：一是將知識產權保護作為門檻變量納入到FDI 與CO2排放的非線性關系模型中；二是考慮中國現階段區域經濟發展特點，將研究對象分為東北、華北、東部沿海、東南沿海、黃河中游、長江中游、西南地區和西北地區，研究在不同區域FDI 對CO2排放的門檻效應。

一、文獻綜述

FDI 流入與CO2排放之間的關系是近年來學者們關注的焦點。現有的研究可分為兩類，但實證結果表現出一定爭議和不確定性。第一種觀點是悲觀主義。最早支持這一觀點的是污染天堂假說。該假說認為：由于東道國環境規制薄弱，一些污染程度高、消費水平高的產業會通過FDI 進行轉移，導致污染物排放大幅增加。此后，AliNasir［13］、Liu［14］和Lan［15］大量研究證實FDI 流入加劇了環境污染。一些研究通過考慮其他控制變量，比如經濟增長、貿易開放、研發水平、能源消耗、城市化等，分析了FDI 對環境退化的影響［16］。Omri 和Nguyen［17］發現FDI 與環境污染之間存在雙向因果關系，FDI 流入加劇了環境污染。鄭翔中［18］分析了政府在吸引外資及提高能源效率中的作用。Wang 等［1］研究了FDI 與環境污染的關系，指出FDI 促進了國內生產和生產效率，但也增加了環境污染。Shahbaz 等［12］研究了高、中、低收入國家的FDI 與環組織國家和經合組織國家的能源需求。環境退化之間的非線性關系，結果表明外國直接投資加劇了環境退化。Khan 和Khan［19］研究了能源消耗與經濟增長之間的聯系，認為外國直接投資促進了中、高收入國家、非經合組織國家和經合組織國家的能源需求。

另一種觀點是樂觀主義，即污染暈輪假說［20］。這一假設的結論是：從事外國直接投資的跨國公司可以給東道國帶來高標準的生產模式和先進的技術，從而有助于減少當地污染物的排放。Pao 和Tsai［21］發現FDI流入將有助于減少新興市場的CO2排放。Zhu 和Duan［22］利用分位數回歸方法得出FDI 有利于東道國降低污染水平的結論。基于線性面板模型，Zhang 和Zhou［23］發現FDI 流入與CO2污染物呈負相關關系，支持了污染暈輪假說。Liu 等［3］采用線性空間面板回歸分析了中國城市層面的數據，發現FDI 流入有利于CO2濃度的降低。Sung 和Song［24］的研究也為污染暈輪假設提供了一些證據，該假設認為流入的FDI 有助于降低CO2排放的濃度。Xu 和Miao［25］以空氣污染物為研究對象，驗證了FDI 不僅能積極促進環保技術的應用，還能有效加強地方環保監管。

綜上所述，現有關于FDI 與環境污染關系的研究已取得大量成果，但仍有一定改進空間：一是對于外來直接投資對污染物排放的直接影響是否符合污染天堂或污染暈輪假說尚無定論。中國從高增長逐步進入中高速增長過程中，二者是否表現出顯著的非線性關系有待驗證；二是FDI 的跨國轉移過程同時也是知識、技術和管理經驗的跨國轉移過程。知識產權保護作為影響創新及知識擴散的重要制度對兩者間關系的影響分析涉及較少；三是中國不同區域發展水平差異較大，區域異質性對FDI 與碳排放非線性關系的影響較少分析。因此，本文依據地區不同將研究對象劃分為8 個，將FDI、知識產權保護水平與CO2排放納入到一個框架中，研究FDI 對碳排放的作用是否受到知識產權保護的影響，是否因區域的不同而表現出不同的知識產權保護效應。

二、FDI、知識產權保護對CO2排放影響機制

FDI 對碳排放的影響機制如圖1 所示，分為直接機制和間接機制。關于直接機制，在經濟增長的最初階段，東道國技術缺乏，知識產權保護水平較低。知識產權保護對FDI 具有正向影響［26］，外資流入使得各國依靠燃燒化石燃料來滿足其經濟發展和能源需求，從而釋放出大量的二氧化碳。當經濟增長達到一定水平時，公民會更加關注環境質量，迫使行業改進能源效率。知識產權保護水平逐步提升，可能導致外資獲取壟斷利潤而有動力進一步改善能源效率，從而降低碳排放水平。

關于間接機制，健全的知識產權保護制度有利于減少機會主義行為，保護外商投資企業或其他企業的創新成果，增加其在高新技術投資中的附加值。知識產權保護有利于綠色技術創新以及綠色技術溢出，從而降低二氧化碳排放。相反，如果缺乏完善的知識產權保護體系，外商投資或其他企業擁有的綠色技術將受到威脅。其科研產出產品成為“公共產品”的可能性增加，削弱了高附加投資。不利于東道國企業獲得綠色技術溢出，從而導致本土企業較高的碳排放水平。如果知識產權保護強度過高，會增加本土企業的模仿成本，增強外資實力。企業的壟斷力量導致市場扭曲和資源配置失衡，降低外資企業優質技術創新動力，甚至出現許多污染性的技術，從而導致更多CO2排放。

綜上所述，本文認為只有適當的知識產權保護才能吸引外資的同時起到降低碳排放的作用。

圖1 IPR 強度對FDI 與CO2排放關系影響機制

三、研究設計

（一）基本模型

為了研究FDI 的直接和溢出效應，Liobikien 和Butkus［27］引入了lnFDI和lnGDP作為解釋變量，建立了回歸模型。此外，Kaab 和Sharifi［28］、Zhang 和Zhou［4］、Zhu 和Duan［22］也將lnPEO、lnENE和lnTRA作為附加變量來揭示人口、技術和貿易對CO2排放的影響。模型的基本表達形式如下：

其中：CO2it表示第i個樣本在時間t的CO2排放量；GDPit表示第i個樣本在時間t的人均GDP，FDIit表示第i個樣本在時間t的外國直接投資凈流入；PEOit表示第i個樣本在時間t的總人口；ENEit表示第i個樣本在時間t的能源強度；TRAit表示第i個樣本在時間t的貿易開放程度；μ為常數項；ε為隨機誤差項；α1、α2、θ1、θ2和θ3分別表示各自變量的影響系數。

（二）門檻模型

模型（1）未考慮知識產權保護門檻效應，為真實發現知識產權保護在FDI 影響碳排放中的作用，在式（1）的基礎上，將知識產權保護（IPRij）作為門檻變量，構建FDI 驅動碳排放的動態門檻模型（以單門檻為例）。門檻模型由美國經濟學家Hansen［29］引入，后來被其他學者所采用，它根據設定的階段定位關鍵閾值點并進行回歸。對于門檻變量知識產權保護（IPRij），首先假設一個閾值點，λ代表門檻值，其回歸函數如下：

以IPRij為門檻變量，檢驗FDI 對CO2排放的門檻效應。系數矩陣β和變量χ分別為

上述函數可以表示為

其中：Y*表示因變量的伴隨矩陣；χ（λ）*T表示變量χ的伴隨矩陣的轉置；e*為殘差項的伴隨矩陣。

殘差項的平方和為

門檻值的估計如下：

雙重門檻函數表達式及門檻值估計如下：

（三）CO2排放計算

根據政府間氣候變化專門委員會（IPCC）推薦的方法［30］，計算CO2排放量如下：

排放按能耗計算，其中CE為CO2排放；ECi（i=1，2，3）為第i種一次能源消耗。EFi為第i種一次能源的碳排放系數，因子44/12 為CO2與C 的分子量之比。本文計算了煤、原油和天然氣3 種能源。碳排放系數分別為0.7476、0.5854和0.4479（t C/t 標準煤）。

（四）變量選取及數據統計性描述

表1 給出了變量和數據來源。樣本期設定為2005—2016 年。考慮到西藏和港澳臺地區數據的不完整性，本文的對象是中國其他30 個省、市、自治區。表1 給出了各變量解釋及數據來源，表2 給出了各變量統計性描述。

表1 變量及數據來源

表2 樣本描述性統計

四、實證檢驗和結果分析

大部關于碳排放的研究基于省域層面或籠統將中國分為東、中、西3 個區域進行分析。但是，發改委研究報告指出將中國分為東、中、西部已經不符合當下中國區域經濟發展的現狀。本文基于中國都市圈的發展現狀，將中國劃分為東北、華北、東部沿海、東南沿海、黃河中游、長江中游、西南地區和西北地區8 個經濟發展具有較強空間依賴特征的地區。

（一）動態門檻估計

傳統的閾值面板模型是使用固定效應進行回歸分析的靜態閾值面板模型［29］。事實上，固定效應估計量是向下傾斜的，因為回歸量可能與未觀察到的固定效應相關。工具變量估計器——特別是GMM 方法——可以很好地解決任何內變性問題［31］。新開發的動態閾值面板模型結合了GMM 方法的特點和閾值模型上已有的時間序列技術，可以有效地解決潛在的內生性問題［32］。

首先進行門檻檢驗，檢驗不同地區FDI 與碳排放的知識產權保護水平的門檻值及門檻值個數，進而確定模型的具體表達形式。以知識產權作為門檻變量，分別檢驗在單重門檻、雙重門檻設定下對模型（2）和模型（9）進行檢驗。圖2 表明不同地區FDI 對于CO2排放存在不同門檻效應（根據LR 檢驗結果）。圖2～圖8 中所示分別為東北、東部沿海、東南沿海、黃河中游、長江中游、西北和西南地區門檻值，華北地區不存在FDI 對碳排放的門檻效應。其中東北地區為雙門檻效應，而其他地區則為單門檻效應。綜上，知識產權保護對不同地區FDI 與碳排放的影響呈現出不同于簡單線性特點的復雜非線性門檻效應，據此本文對單門檻效應和雙重門檻效應進行實證分析。此后，對不同地區FDI 的知識產權保護門檻值進行估計和檢驗（表3）。

圖2 東北地區LR 檢驗

圖3 東部沿海地區LR 檢驗

圖4 東南沿海地區LR 檢驗

圖5 黃河中游地區LR 檢驗

圖6 長江中游地區LR 檢驗

圖7 西北地區LR 檢驗

圖8 西南地區LR 檢驗

表3 不同地區門檻回歸結果

（二）門檻估計結果及分析

從表3 可知，基于LR 檢驗將知識產權保護分為單門檻值和雙門檻值，基于單門檻值可將知識產權保護水平分為弱知識產權保護和強知識產權保護兩個影響區間，基于雙門檻值可將知識產權保護分為弱知識產權保護、中等知識產權保護和強知識產權保護3 個影響區間。由此，可以分析FDI 對CO2排放門檻效應在不同區域的空間差異。

結果表明，FDI 在東北地區的知識產權保護門檻分別為8.8939 和10.4714。當知識產權低于第一個門檻值時，FDI 在東北地區對CO2排放的影響為正，但不能通過10%顯著性檢驗。當東北地區知識產權保護水平處于（8.8939，10.4714）區間時，FDI 對東北地區CO2排放的影響顯著為負（-0.2107），表明當知識產權保護水平跨過8.8939 時，FDI 的技術進步效應開始顯現。當知識產權保護跨國第二個門檻值（10.4714）時，FDI 對東北地區CO2排放仍為負影響，但影響系數彈性變小，表明FDI 對CO2抑制作用降低。由此可知，知識產權保護在東北地區對于CO2排放存在最優區間（8.8939，10.4714），過高或過低的知識產權保護水平都不利于碳減排目標的實現。當東北地區知識產權水平低于第一個門檻值時，外資的流入受到限制較少，促進東北地區經濟較快發展的同時，也產生了大量能源需求。此時主要通過直接機制影響碳排放，主要表現為能源消費增加。當IPR 位于（8.8939，10.4714）區間時，一方面國外企業改進能源效率；另一方面中國企業吸收外資企業綠色技術溢出。碳排放的減少同時受到直接機制和間接機制的影響。當IPR 超過10.4714 時，國內企業在技術競爭中處于不利地位，外資企業的壟斷地位使其喪失綠色技術投入動力，可能導致污染技術副產品的產生。

LR 檢驗結果表明FDI 在華北地區對CO2排放不存在門檻效應。表明知識產權保護在華北（尤其京津冀地區）協同度不夠。盡管吸引了大量外資，但在該地區直接機制中增加能源消費（河北地區）和改進能源效率（北京、天津）作用相互抵消，間接作用中綠色技術創新（北京地區）和污染技術溢出（河北地區）作用相互抵消。因此，不存在顯著門檻效應。

非線性回歸結果表明，FDI 在東部沿海地區對CO2排放存在單門檻效應。門檻值為11.6947，東部沿海地區門檻值顯著高于東北地區。當知識產權保護水平低于11.6947 時，FDI 對東部沿海地區CO2排放的影響為負（-0.1168），促進CO2排放，但影響系數并不顯著。當知識產權保護水平跨過門檻值11.6947 時，FDI 對CO2排放對影響系數為正，且彈性變大（0.287），在10%的顯著水平下成立。當東部沿海地區IPR 低于11.6947時，間接效應中的綠色技術研發和綠色技術溢出以及直接效應中的能源效率改進同時存在，表現為“污染暈輪效應”。當知識產權水平進一步提高，東部沿海地區吸引的外資表現出“污染避難所”效應，東部地區提高知識產權保護并未能顯著降低碳排放，這與東部沿海地區FDI 投資產生污染技術溢出緊密相關。

FDI 在東南沿海地區對CO2排放同樣具有單門檻效應。當知識產權保護水平低于6.2106 時，FDI 對CO2排放的影響為負（-0.034），但未能通過10%水平下的顯著性檢驗。當知識產權保護水平跨過門檻值6.2106時，FDI 對東南沿海地區CO2排放影響系數在1%顯著水平下為正（0.528）。表明在東南沿海地區，知識產權保護水平過高同樣不能起到抑制碳排放的作用，反而造成了CO2排放的增加。當知識產權保護水平低于6.2106 時，直接效應中能源效率改進和間接效應中綠色技術溢出效應在東南沿海地區占據主導地位。當知識產權保護水平超過6.2106 時，間接效應中的污染技術溢出會發揮更大作用。

FDI 在黃河中游地區對CO2排放的影響存在明顯的門檻效應。門檻值為9.9050，當知識產權保護水平低于門檻值9.9050 時，FDI 對黃河中游地區CO2排放對影響系數為0.1205，且在10%的顯著性水平下成立。當知識產權保護水平跨過門檻值9.9050 時，FDI 對CO2排放的影響同樣在10%顯著性水平下成立，影響系數由正轉負（變為-0.034）。這表明知識產權保護水平的提升對于黃河中游地區CO2排放具有顯著的抑制作用。當知識產權達到較高水平時，促進綠色技術向該地區轉移，從而產生了環境的正外部性效應。由于黃河中游地區產業結構和發展水平與東部和東南沿海相比差異較大，因此門檻效應也頗為不同。當知識產權保護水平低于門檻值9.9050 時，主要是直接效應中的能源消費增加發揮作用。當知識產權保護水平跨過門檻值9.9050 時，綠色技術研發以及綠色技術溢出逐步發揮作用。

FDI 在長江中游地區對CO2排放的影響存在單門檻效應。門檻值為9.1771，當知識產權保護水平到達門檻值之前，外國直接投資對長江中游4 省份的碳排放存在顯著的抑制作用。而當知識產權保護水平跨過門檻值時，外國直接投資對碳排放的影響為負，影響系數的絕對值降低，而且影響系數不顯著。這說明長江中游地區知識產權保護水平不宜過高，應當與自身發展階段相適應。當知識產權保護水平低于9.1771 時，FDI通過直接機制改進能源效率，并通過間接機制激勵自主創新和綠色技術溢出3 種路徑降低碳排放。當跨過門檻值9.1771 時，綠色技術溢出效應減弱，因此，總體減排效應降低。

FDI 在西北地區對CO2排放存在顯著的單門檻效應。門檻值較低為6.7382，當知識產權保護水平未達到6.7382，FDI 對西北地區CO2排放影響系數為-1.630，而且影響系數在1%的顯著水平下成立。當知識產權保護水平跨過6.7382 時，FDI 顯著促進CO2排放，影響系數為0.249，影響系數在10%的顯著水平內成立。這表明與其他地區相比，適宜西北地區的知識產權保護水平需更低，才能實現碳減排的目標。由于西北地區總體技術積累薄弱及產業結構偏向工業、農業等高排放行業。在較低的知識產權保護水平下，間接效應中的綠色技術溢出略高于直接效應中的能源需求增加效應。當知識產權保護水平跨過門檻值6.7382 時，不利于本地企業技術吸收，只表現為能源消耗增加。

FDI 在西南地區對CO2排放同樣存在顯著的單門檻效應。門檻值為9.0269，當知識產權保護水平到達9.0269 前，FDI 對該地區CO2排放影響顯著為負，而且在1%顯著水平下成立。當知識產權保護水平跨過9.0269 后，FDI 對CO2排放影響系數顯著降低（-0.048），且影響系數在10%水平下不顯著存在。這表明西南地區知識產權保護水平低于9.0269，更有利于降低碳排放。由于西南地區成都、重慶等中心城市較高的技術資源積累，其門檻值高于西北地區。當知識產權保護水平低于門檻值9.0269 時，通過間接機制中的能源效率改進、綠色技術研發及擴散有效降低了碳排放，表現為“污染暈輪效應”。當知識產權保護超過門檻值9.0269時，綠色技術擴散效應受阻，因此，“污染暈輪效應”降低。

五、研究結論及政策建議

（一）研究結論

本文基于2005—2016 年省際面板數據，將知識產權保護作為門檻變量，利用GMM 方法構建了FDI 對不同地區CO2排放的影響的非線性動態門檻效應模型。研究結論表明知識產權保護在8 個不同區域門檻值不同，且隨著門檻值的變化，FDI 對碳排放影響的直接機制和間接機制也隨之變化。具體結論如下：知識產權保護水平的最優區間具有空間差異性，IPR 處于不同門檻值區間內FDI 的作用機制不同。在東部、東南沿海和西北地區，隨著知識產權保護水平跨越單門檻值，FDI 對CO2排放影響由負變正。低于門檻效應時，能源效率改進、綠色技術研發和綠色技術溢出主導。高于門檻效應時，能源消費增加或污染技術擴散發揮主導。黃河中游地區相反，FDI 對CO2排放影響由負變正，但同樣受到直接作用機制和間接作用機制中的多種效應共同影響。在長江中游地區和西南地區，FDI 的影響隨著知識產權保護跨過門檻值始終為負，但影響系數絕對值都出現降低。低于門檻值時，同樣是能源效率改進、綠色研發和綠色技術擴散3 種作用共同存在。但跨過門檻之后，綠色技術進步效應減弱。東北地區知識產權保護最優區間為8.8939～10.4714，直接和間接機制影響下，過高或過低的知識產權保護水平都不利于碳減排目標實現。華北地區由于知識產權保護水平低協同度，未表現出顯著的門檻效應。

（二）政策啟示

基于以上研究結論，可得出如下政策啟示：

第一，從對環境影響角度，不同地區知識產權保護水平的設定應結合自身技術積累和產業結構。東部、東南和西北地區，知識產權保護要低于各自門檻值。在知識產權保護水平提升過程中，防止外資企業壟斷出現，通過命令型和市場型環境規制約束污染性技術的擴散。黃河中游地區需保持其知識產權保護水平高于最低門檻值。長江中游和西南地區要確保其知識產權保護水平不高于其門檻值，同時利用政府補貼等手段促進綠色技術擴散效應。東北地區知識產權保護既不能太低也不應太高，太低的知識產權保護會導致更多高排放的外國企業流入，從而產生更多的碳排放。過高的知識產權保護也會導致壟斷發生，不利于能源效率改進。華北（尤其京津冀）地區則應提升三地間知識產權保護工作的協同度。

第二，對外資的引入要設置合理的負面清單。應當將具有改進能源使用效率的生產性投資、提升綠色技術的技術型投資作為FDI 引進重要參考指標，將單純提升GDP、增加能源消耗或污染技術轉移的外資列入負面清單。同時，可采用金融優惠、政府補貼的方式促進綠色技術研發。適度增加交通基礎設施和技術交易平臺的建設，提升綠色技術擴散效率。