長江經濟帶城市綠色創新效率的時空特征及影響因素

陸菊春，王新怡

(武漢大學經濟與管理學院，湖北武漢 430061)

綠色創新是傳統城市向綠色城市過渡的核心［1］。綠色創新效率是反映城市經濟可持續競爭優勢的重要指標［2］。城市綠色創新實質上就是通過創新轉變傳統發展模式，當傳統的投入要素已經不足以提供動力，創新、創造力和知識積累的作用不僅是自我延續和轉化，也是經濟增長的關鍵驅動力［3］。以創新為驅動建設低消耗、低污染、高效率、高宜居性的綠色城市是未來趨勢所在。長江經濟帶依托“黃金水道”，覆蓋9 省2 市，所轄人口和經濟總量超過全國的40%［4］，且擁有若干領先全國的先行先試模式及經驗，科技創新能力和績效也處于全國先進水平，因此長江經濟帶的綠色創新發展對全國來說具有先行示范和協同驅動的重要戰略意義。2018 年，習近平總書記在深入推動長江經濟帶發展座談會上指出，要正確把握整體推進和重點突破、生態環境保護和經濟發展、總體謀劃和久久為功、破除舊動能和培育新動能、自身發展和協同發展五大關系，堅持新發展理念。一方面，如何培育新動能、平衡長江經濟帶的環境保護和經濟發展是亟須解決的問題；另一方面，長江經濟帶各個城市的綠色創新水平存在較大差異，如何把握整體推進和重點突破、自身發展和協同發展值得我們思考。

1 文獻綜述

目前有關綠色創新效率的文獻主要集中在效率的測度和影響因素兩方面。綠色創新效率的測度，有基于參數的隨機前沿分析（SFA）和基于非參數的數據包絡分析（DEA）兩種方法。一些學者對DEA進行改進，提出DDF 模型和三階段DEA 方法，如Tone［5］提出的SBM 模型改進了DEA 徑向模型（BCC、CCR）無法體現松弛部分的局限性；為進一步比較有效單元之間的效率，又有學者提出超效率SBM 模型（Super-SBM）。

關于綠色創新效率的影響因素，現有研究主要從外部環境和內部驅動兩方面展開。外部環境通常包括政策、制度和市場化水平等，如杜龍政等［6］系統考察了環境規制、治理轉型對我國工業綠色競爭力提升的復合效應；Huang 等［7］通過建立博弈論模型證明了綠色貸款和政府補貼作為支持綠色創新和環境保護的干預方式的有效性；Yasmeen 等［8］運用系統高斯混合模型（GMM）探討了技術創新、環境規制和城市化對生態效率的影響。內部驅動因素則與技術創新的主體企業相關，包括企業規模和企業戰略等［9］，如Amore 等［10］研究公司治理與企業環境創新的關系，發現無效的公司治理可能是環境效率提升的主要障礙。

綜觀上述文獻，國內外學者從綠色創新效率的測度到影響因素都進行了深入研究，然而我們發現，目前研究對象主要側重于國家層面、省級層面、行業層面和企業層面，對于城市綠色創新效率的研究顯得不足。城市是區域管理中心，具有牽引創新促進經濟增長和作為綠色發展空間載體的雙重作用。此外，雖然學者們對于綠色創新水平存在較大區域差異達成了共識，但部分研究忽視了不同區域城際綠色創新活動的交互影響。基于此，本研究聚焦于城市視域，考察長江經濟帶綠色創新效率方面的整體特征和區域異質性，基于非期望產出的Super-SBM 模型和GML 指數測算2013—2019 年長江經濟帶37 個地級以上城市的綠色創新效率并考察效率的動態演變規律，并采用全局莫蘭指數和空間杜賓模型探索效率的空間關聯和影響因素。

2 研究設計

2.1 研究方法模型

2.1.1 城市綠色創新效率測度模型

對效率值為1 的單元構建Super-SBM 模型，如式（5）所示：

2.1.2 城市綠色創新效率動態演變測度模型

為了進一步探析樣本城市綠色創新效率的動態時序演變規律，采用OH［11］提出的GML（global-Malmquist-Luenberger）指數方法，將全局技術集定義為所有當期生產技術集的并集，使結果在各個決策單元和各個時期都具有可比性。指數形式如式（6）所示：

GML 指數可分解成全局技術效率變動（global efficiency change,GEC）指數和全局技術進步（global technology change,GTC）指數，指數形式分別如式（7）（8）所示：

GML 指數大于1，表示城市綠色創新效率提升；反之，則表示停滯或衰退。

2.1.3 城市綠色創新效率空間關聯考察模型

為了探究樣本城市綠色創新效率是否存在空間關聯，引入全局莫蘭指數對其進行空間相關性檢驗。全局莫蘭指數的計算公式如式（9）所示：

2.1.4 城市綠色創新效率影響因素評價模型

根據新經濟地理理論，地理空間在創新空間集聚中具有重要作用，一是區域內存在產業聯系、技術溢出和空間報酬遞增，二是存在極化即擴散效應，因此需要采用將地理位置考慮在內的空間計量模型分析樣本城市綠色創新效率的影響因素。采用空間杜賓模型（Spatial Durbin Model，SDM）考察鄰域因變量和自變量對自身因變量的影響，模型形式如式（10）所示：

2.2 研究指標

2.2.1 投入產出指標

綠色創新效率的測度通常將資源要素和創新要素納為投入要素，將環境代價作為非期望產出，如李雪松等［12］選取能源投入、R&D 人員和R&D 經費為投入要素，將“三廢”（廢棄排放、廢水排放、固體廢棄物排放）作為非期望產出。本研究將綠色效率、創新效率和傳統的經濟效率整合起來，具體投入產出指標和描述性統計如表1 所示。

表1 綠色創新效率投入產出指標及描述性統計結果

表1（續）

2.2.2 影響因素指標

城市綠色創新效率通常受到城市的制度環境、經濟基礎和技術水平等多個維度的共同影響。

（1）經濟水平（dev）。經濟發展為研發綠色創新技術、優化能源結構、提升環境治理效率提供資金上的支持；同時，經濟水平往往代表一個地區居民的生活水準，人均收入增加促成城市居民對美好生活環境的偏好，居民消費選擇成為城市綠色創新效率提升的外部動力。在經濟較發達地區，消費者對產品隱含的污染排放變得敏感，轉向支持環境友好型企業，但這種市場選擇并非在所有情況下都能起效用，因為綠色技術的研發相比于傳統技術周期更長、投資規模更大、風險更高、市場需求不確定性更大，以盈利為主要目標的企業更容易將利潤豐厚的傳統技術創新作為優選決策［13］，這種市場失靈常常造成區域差異。本研究選取人均GDP 作為經濟水平的代理指標。

（2）政府科技支出（tech）。政策調節綠色創新的數量和質量，進而促進綠色創新體系的發展。科技支出作為財政調控政策是政府常用的手段，一方面提供良好的創新環境，改善城市創新系統；另一方面高效且靶向地直接作用于企業全要素生產率［14］。雖然合理的科技投入通過對知識溢出進行經濟補償提高企業創新的積極性，但也有研究發現，政府資助會擠出企業的R&D 投資，導致創新活動的產出減少［15］。本研究選用政府科技投入占財政支出的比重作為政府科技支出的代理指標。

（3）環境規制（er）。傳統經濟學觀點認為環境規制政策增加企業的治污和排污成本，降低企業的生產率和競爭力；“波特假說”認為嚴格且適宜的環境規制通過引導企業創新部分或完全抵消前述負面效應，長此以往，能達到環境改善和企業更具競爭力的雙贏局面，因此環境規制對綠色創新效率的影響是擠出效應和激勵效應兩種機制共同作用的結果，企業成本增加對創新投入產生擠出效應，企業通過技術創新減少成本則是激勵效應的效果。參考曹霞等［16］的做法，本研究選取污染治理完成投資額作為環境規制的代理指標，并取其對數的二次項驗證環境規制強度對綠色創新效率是否存在拐點效應。

（4）產業結構（ind）。城市第二產業占比的增加對經濟增長有較強推動作用，但伴隨而來的是高能耗和大量污染，如鋼鐵、石化、有色金屬等過剩產業，綠色創新的發展更依賴于資源減量投入、資源再循環利用、污染減排的第三產業，而產業結構升級在促進經濟增長的同時減少污染排放和能源消耗，有利于綠色創新效率的提升。本研究選取第三產業增加值占GDP比重作為產業結構的代理指標。

（5）開放程度（open）。“污染天堂假說”認為他國污染密集產業傾向于在環境標準相對較低的國家或地區建立企業，這雖然有益于當地解決就業問題，但不利于產業結構優化；而“雙缺口”理論認為對外開放程度高的地區能夠率先獲取國外先進技術。所以，對外開放具有的污染擴散性和知識溢出性對城市綠色創新效率存在完全相反的作用。本研究采用各地區實際利用外資金額占GDP 的比重表征開放程度。

2.2.3 數據來源

本研究所用全部數據都來源于2013—2020 年《中國統計年鑒》《中國城市統計年鑒》《中國科技統計年鑒》和各城市的國民經濟與社會統計公報，個別城市存在少量數據缺失的用線性擬合法補齊。

3 實證結果與分析

3.1 綠色創新效率測算結果

借助MaxDEA 軟件測算樣本城市的綠色創新效率，結果如表2 所示。具體如下：

表2 2013—2019 年長江經濟帶城市綠色創新效率

表2（續）

（1）2013—2019 年，樣本城市綠色創新效率整體呈現波動上升趨勢，效率均值最小為0.749、最大為0.824，有較大提升空間。

（2）從區域層面來看，上中下游地區綠色創新平均效率變化如圖1 所示，綠色創新效率水平的高低和演變趨勢存在明顯的區域不平衡，上游和中游地區拉低了總體平均水平。中部地區一些傳統資源密集型城市經濟發展水平較低，面臨著資源枯竭、環境污染和產業升級緩慢的共同困境，以南昌市為例，“兩高一資”行業產能的迅速擴張加大了南昌市節能減排和工業污染治理的壓力和難度。上游地區相比下游較發達地區的整體產業層次偏低，需要加大基礎性科技創新投入、調整環保法規以改善現狀。

圖1 長江經濟帶上中下游地區綠色創新效率變化趨勢

（3）從城市微觀視角看，成都、上海、合肥、舟山、武漢5 座城市歷年綠色創新效率均大于1，表現出穩定的高綠色創新水平，其中成都市和上海市表現最好；而鄂州、黃石、銅陵歷年綠色創新效率皆低于0.5，可能是由缺乏技術創新或不重視環境保護導致。

3.2 綠色創新效率動態演變規律的區域分異

2013—2019 年樣本城市綠色創新效率的GML指數測算結果分別如表3和圖2所示。具體分析如下：

圖2 2013—2019 年長江經濟帶城市綠色創新效率的GML 指數

表3 長江經濟帶分區域綠色創新效率的GML 指數及因素分解

表3（續）

（1）綠色創新效率的動態演變存在階段特征。2013—2014 年，GML 指數小于1，技術進步不足是主要原因；2014—2019 年，GML 指數保持大于1 但先大幅下降后穩步上升，這個階段我國經濟發展正式進入新常態，國家和地方政府開始構建沿海與中西部相互支撐、良性互動的“新棋局”。從分解指標來看，GTC 指數與GML 指數的變化步調完全一致，可能是長江經濟帶部分地區以企業改革創新為核心、政策補貼和公眾支持為外部驅動力的多元創新系統成功促進了技術進步，對綠色創新效率的提升發揮關鍵作用；但也可以看到，GEC 指數在2016—2018年間存在波動，因此未來有必要在保證技術進步的同時避免出現資源錯配問題。

（2）從區域層面看，2013—2014 年，GML 指數的區域差距較小；2018—2019 年，中、上游與下游地區GML 指數的差距分別上升到0.46 和0.27，區域差距有擴大趨勢。2013—2018 年，中游地區GTC指數一直高于上游地區，說明中游地區在技術進步方面優于西部地區；2019 年，上游地區的GTC 指數達到與中游地區持平。但2016—2019 年中游地區的GEC 指數都小于1，說明中游地區在技術效率方面還存在較大進步空間，基于自身稟賦的資源分配和利用與技術開發沒有達到有效平衡。

（3）從城市視角看，南京、揚州等32 座城市GML 指數的幾何均值都大于1，這些城市通過技術創新促使資源配置更加靈活和高效，從而綠色創新效率保持穩定或上升；無錫、九江等5 座城市的綠色創新效率整體有所下降，其中經濟較發達城市效率降低可能是由于嚴格的環境規制增加當地廠商的成本，并且創新具有經濟性公共物品屬性，部分廠商存在無須付費便可以“免費搭車”的情況，也有可能是綠色創新技術的研發到達瓶頸期，大規模的投入不能得到相稱的產出；GEC 指數低于1 的城市如武漢、荊州則亟須從高投入、高消耗、高污染、低效率的粗放型經濟增長模式向高質量、可持續的模式轉型。

3.3 綠色創新效率空間關聯和局部特征

運用Stata16.0 軟件測算樣本城市2013—2019 年綠色創新效率的全局莫蘭指數（global Moran's I），以檢驗長江經濟帶城市綠色創新效率的空間關聯，結果如表4 所示。樣本城市歷年的全局莫蘭指數均為正，表明長江經濟帶城市綠色創新效率的分布存在顯著的空間依賴性。從變化趨勢來看，莫蘭指數總體上升，表明相關性逐漸加強，可能的原因是隨著經濟增長和交通便捷程度提高，各城市綠色創新活動的互動性增加、經濟和技術的依存度加強。

表4 長江經濟帶城市綠色創新效率的全局莫蘭指數檢驗

2013 年和2019 年樣本城市綠色創新效率的局部空間相關性如圖3 所示，各城市的分布由較為分散變成較為集中，并且2019 年“低低”集聚的城市少于2013 年，“高高”集聚的城市多于2013 年，表明整體上“高高”集聚的城市有增加趨勢。分區域看，下游“高高”集聚城市數量的比例遠多于上、中游地區，主要是因為下游地區經濟相對發達、地理位置優越，率先吸取國外先進綠色創新技術，成為國內技術前沿，且區域內人才、技術等要素流動更為頻繁，故輻射周邊地區的能力較強。

圖3 2013 年、2019 年長江經濟帶城市綠色創新效率局部莫蘭散點分布

3.4 綠色創新效率影響因素的區域異質性

對長江上、中、下游地區分別進行建模，以全流域面板數據建模為例（見表5），首先進行固定效應與隨機效應模型的擇取，其豪斯曼檢驗（Hausman test）以1%的顯著性水平拒絕隨機效應形式的原假設；再采用沃爾德檢驗（Wald test）來確定空間杜賓模型（SDM）能否退化為空間誤差和空間滯后模型，結果均通過5%和1%的顯著性水平檢驗，可以判定空間杜賓模型為最優的模型選擇。最大似然值（L-likelihood）越大擬合效果越好，因此時空固定效應模型相比時間固定模型和空間固定模型更優。

表5 2013—2019 年長江經濟帶城市綠色創新效率空間杜賓模型估計結果

（1）整體上，樣本城市綠色創新效率的空間滯后系數ρ為0.280 且在5%水平下顯著，意味周邊城市綠色創新效率每提高1 個百分點，將促使本城市效率平均提升0.280 個百分點，即鄰近城市的綠色創新對本城市有正向城際空間溢出效應。不同區域存在較大差異，下游地區相比上游地區輻射帶動的能力更強；中游地區的空間溢出效應為負，可能是中游地區城市間產業可替代性高、競爭激烈，城市綠色創新發展會從周邊城市榨取人力和技術資源。

（2）整體上，經濟水平與綠色創新效率呈正相關關系。人均GDP 每提高1%，綠色創新效率提升0.006%。較發達城市的居民更有余力重視環境質量，企業受到市場需求的調節主動研發綠色工序和綠色產品，因而下游經濟水平提升對綠色創新效率的帶動作用更顯著。上游地區人均GDP 增長帶來的影響是負面的，依循環境庫茨涅茲曲線，人均收入增長初期環境污染由低趨高，只有當經濟發展到一定水平后，隨著人均收入的進一步增加，環境污染才由高趨低，顯然上游地區經濟發展的規模效應超過技術效應和結構效應。從影響因素的空間滯后系數看，中下游區域周邊城市人均GDP 增加對本城市的綠色創新效率有顯著負向空間溢出效應，可能是交通便利程度提高，當人均收入增加，一些城市環境質量改善，健康作為消費品的“影子價格”降低，從而吸引周邊的高素質創新型人才集聚，產生虹吸效應。

（3）整體上，政府財政支出中科技占比每提高1%，綠色創新效率將降低0.146%。首先由于信息不對稱性，政府制定的科技支出政策有較大尋租空間，會擠占企業科技研發投入，扭曲正常經營路徑；其次部分地區以GDP 為主要績效考核指標，而經濟發展的后果不在考核范圍內，政府資金支持的科研項目也是以經濟增長為目標導向的，甚至會犧牲環境作為代價，所以對城市綠色發展造成不利影響。

（4）整體上，環境規制強度的系數小于0、平方系數大于0，表明環境規制強度與效率呈顯著的“U”型關系，說明環境治理初期會造成多方成本增加；但長期規制下，污染者、污染損害程度、地方環境質量、排污賠償等信息不斷健全和公開，政府和社區治理能力提高，企業不僅通過產出增加抵消污染的付費和創新的成本，還通過獲取先發優勢搶占市場份額并樹立良好的企業道德形象以提高競爭能力，綠色創新水平開始往好的方向發展。分區域看，下游地區環境規制強度對城市綠色創新效率表現出顯著的促進作用，上中游地區則與之呈“U”型曲線關系；從影響因素的空間滯后系數看，環境規制強度的城際溢出效應表現為先負后正的“U”型曲線。顯然周邊地區嚴格的環境規制初期會導致高污染企業被迫遷移到本城市，但在長期會帶動本城市綠色創新效率提升。

（5）第三產業占比增加對于城市綠色創新發展的影響存在較大區域差異，對下游地區有0.039%的顯著提升效果，對中游和上游地區則表現出抑制作用，原因可能是中西部地區的第三產業存在非綠色發展現象。根據龐瑞芝等［17］的研究結果，我國各區域服務業對于綠色發展的有效程度差異較大，其中沿海地區服務業有效程度較高。第三產業中交通運輸、餐飲商貿等行業同樣造成大量能耗和污染，致使第三產業的發展無益于綠色創新效率的提高。

（6）整體上，對外開放有利于綠色創新發展，但是中游地區外商實際投資占比每增加1%，綠色創新效率降低0.129%，表明一方面中部城市沒有很有效地利用外商投資帶來的先進技術和科學的管理經驗來提高本地區的綠色技術水平，另一方面其引進的外資質量較低，在事實上擠占了當地綠色創新活動的空間，是發達國家的“污染避難所”。

4 結論與對策

本研究采用非期望產出的超效率SBM 模型、GML 指數、全局莫蘭指數和空間杜賓模型，從時序動態演變、空間關聯和影響因素3 個維度全面探索長江經濟帶37 個城市2013—2019 年綠色創新效率的整體特征和區域分異，得出如下結論：（1）長江經濟帶綠色創新效率整體上呈現上升趨勢，局部空間呈現下游、上游地區效率高的“U”型關系。（2）整體上，除了2013—2014 年GML 指數都大于1，技術進步與綠色創新效率提高的步調完全一致，但上、中游地區與下游地區的差距不斷擴大。（3）綠色創新效率全局空間集聚度不斷加強，局部空間“高高”集聚的城市增加，且多發生在下游地區。（4）整體上綠色創新效率存在空間交互作用，鄰近城市綠色創新效率提高會對本城市產生正向溢出效應，但中游地區的空間溢出效應為負。（5）人均GDP 增長、產業升級、城市開放度提高在整體上提升綠色創新效率，環境規制存在拐點效應，不同區域影響因素的表現不同：上游地區人均GDP 增加導致環境惡化；上中游地區第三產業存在非綠色發展現象；中游地區引進外資質量相對較低。

基于上述研究結論，為促進長江經濟帶平衡環境保護和經濟增長以及實現區域協同發展提出以下對策建議：

（1）建設互動合作的協調發展帶。首先針對資源錯配問題，可以建立資源互補、政策互利的組織機構進行統籌，打破區域和行政壁壘。其次針對下游效率高、中上游效率低的發展格局采取差異化的扶持政策，完善落后地區補償機制，其中東部地區充分利用綠色創新輻射能力，引領和帶動中西部協同發展；中部地區完善項目準入機制，引進綠色外資；西部地區通過減少資源冗余盡早步入經濟發展的高級階段；此外，中西部地區都應以真正綠色的第三產業作為發展目標。最后，針對中部城市產業布局過度集中、雷同，產業結構競爭性強于互補性造成的負向空間溢出效應，建議協調城市間的定位和規劃，各地區因地制宜、發揮相對優勢，向產業鏈式的互補型經濟發展。

（2）改進地方政策實施理念。首先將綠色指標納入評價體系，對于各級政府官員將城市環境質量作為績效考核標準；對于各類企業和機構給予科技研發和污染排放方面表現好者以獎勵。其次，加強知識產權保護，減少“搭便車”現象打擊企業創新的積極性。最后，嚴格執行環境規制，長期執行環境規制對上中下地區綠色創新效率的提升都有顯著作用，因此相關部門需要細化環保條例，加強執法力度，注重環境規制施行的合理性和到位性，約束企業形成綠色環保自覺性。此外，還可以大力宣傳綠色消費理念，提高居民低碳生活意識。

（3）繼續推進對外開放。東部地區發達城市發揮先行先試、經驗推廣的示范引領作用，打造與國際接軌的營商環境，建立與國際通行規則銜接的貿易和投資制度；中西部地區加強與絲綢之路經濟帶的戰略互動，借助“一帶一路”沿線國家和地區的資源稟賦特征解決產能過剩問題，推進貿易投資自由化、便利化，達到同時收獲經濟效益和環境效益的效果。