基于SDM 模型的產業升級對生態環境質量作用及溢出效應分析

□向棟良

（廣東中地土地房地產評估與規劃設計有限公司 廣東 廣州 510200）

1 研究背景

截至2019 年末，在全國統計的城市中，空氣質量達標城市僅占46.6%，生態質量優良區域僅占44.7%，表明我國生態環境狀況不容樂觀。粗放型經濟發展方式引發資源過度消耗、生態環境污染隱患突顯、綠化設施不足和生態系統功能下降等問題，并演變為制約我國經濟可持續發展和社會進步的瓶頸。

產業結構作為協調經濟發展與生態環境保護之間的樞紐，反映各個產業在國民經濟中的比重和關聯變化，產業升級是其正向化特征的集中體現，實質是生產要素在不同產業間的有機流動、協調配置，并通過技術進步和改進管理模式等手段提升生產效率和產品質量的過程[1]，對資源配置[2-3]、能源消耗[4-5]、技術進步[6-7]和經濟增長[8-9]等具有重要作用。產業升級會對生態環境質量產生怎樣影響?是否存在區域差異和空間溢出效應?通過構建產業升級對生態環境作用的關系模型，分析產業升級對生態環境質量的影響，并進行多方面異質性考察，為我國更好制定產業發展政策以及優化生態環境質量提供理論借鑒和經驗參考。

目前，關于產業升級對生態環境質量的影響研究主要存在以下3 種觀點。第一種觀點認為，產業升級對提升生態環境質量具有積極作用。Brock W 和郭子琪認為產業結構升級通過要素轉移提高生產效率，并通過節能減排技術達到保護環境的效果[10-11]。Llop 認為產業升級和空間優化措施有助于實現環境保護與經濟發展之間的互利平衡，對生態環境優化產生積極作用[12]。袁曉玲等人和Dong 通過實證分析表明產業轉型升級和提升生態環境質量存在良性互動關系，在產業轉型升級過程中往往伴隨科學技術創新，提高能源使用率和生產效率，減少污染物排放，有助于提升生態環境質量，而在生態環境改善過程中，也倒逼企業進行轉型，因此，有利于產業轉型升級[13-14]。第二種觀點認為，產業升級與生態環境質量存在非線性關系。李鵬支持產業升級與污染物排放存在“U”型曲線關系的觀點，就我國當前形勢而言，工業固體廢棄物和廢水排放仍處于“U”型曲線左側，即產業升級對其起到抑制作用；而二氧化硫則處于“U”型曲線右側，即產業升級會先抑制二氧化硫排放，達到一定階段時，會增加二氧化硫排放，其作用會受到經濟發展的影響[15]。范慶泉等人認為產業升級與生態環境質量的關系會因所處階段不同而產生相異結果，當產業升級處于初級階段時會對生態環境質量起到破壞作用；當產業升級處于高級階段時會對生態環境質量起到優化作用[16]。Wei 通過PSTR 模型分析結果表明，我國產業升級與二氧化碳排放量存在非線性關系，并隨著時間的變化而變化；在產業轉型升級過程中，若是第二產業數量增加則會加劇環境污染，若是第三產業數量增加則會促進環境質量優化[17]。第三種觀點認為，產業升級對生態環境質量優化沒有起到積極作用。Cole 和Elliott認為產業升級對生態環境作用甚微且影響效應會因污染物選擇不同而產生相異結論[18]。李姝運用廣義矩估計分析發現，在產業升級過程中，由于大量污水未經過處理就進行排放，加劇了水污染程度，給生態環境造成壓力[19]。龔夢琪和劉海云認為產業結構合理化會抑制生態環境優化，原因在于我國生產要素流動主要由農業轉到制造業，排放大量污染物，不利于生態環境改善[20]。

國內外學者相關的研究成果較為豐富，但存在以下兩點問題。第一，在研究范疇上，關于產業升級對生態環境質量影響的研究還處于比較缺乏、分散和粗淺狀態，沒有針對不同區域深入探討產業升級對生態環境質量的影響，且研究單元多以省域或者某一地區為主，省域層面尺度大、內部差異高，準確度低。第二，在研究方法上，多數文獻未考慮空間關聯效應。在生產要素流動情況下，區域產業結構調整和生態環境質量改善都會對周邊地區產生影響，如果利用傳統估計方法，可能導致模型估計偏誤，低估或高估某一因素對生態環境質量的作用。

鑒于此，文章從以下兩個方面進行拓展。第一，在研究范疇上，相比以往關于產業升級水平對生態環境質量影響的文獻多集中在省域層面，數據精度低，這對于全國范圍內研究產業升級水平對生態環境質量的影響存在一定的不足。以2004—2018 年我國248 個地級市作為研究樣本，進行更細化的研究，較以往研究，跨度更長、樣本更多，更具有準確性。將中國分為東、中、西3 個部分進行分析，更加全面估計產業升級對生態環境質量的異質性影響效應，加強實證研究說服力，所得結論更具針對性和現實指導意義。第二，在研究方法上，運用空間計量方法考察產業升級對生態環境質量的影響。將空間要素納入模型分析中，考慮生態環境質量的空間外溢性，從而能夠更為準確評估產業升級對生態環境質量的影響。

此外，文章除了構建地理距離權重之外，進一步構建經濟地理權重，更加真實反映距離衰減效應，彌補相關文獻忽略地區經濟差異對衰減速率影響的不足之處，提高結果穩健性。

2 評價方法與變量說明

2.1 數據來源

數據主要來源于歷年的《中國城市統計年鑒》《中國統計年鑒》、各省市統計年鑒、EPS 數據庫和CNRDS 數據庫等。由于社會制度和統計口徑的差異，研究對象不包含港澳臺地區城市，最終選取248 個地級市作為考察對象，時間為2004—2018 年。

2.2 評價方法

熵值法是根據指標信息熵來確定各個指標權重，具有客觀性強、準確度高的特點。其賦值原理主要根據各指標變異性大小確定權重，相對變化較大的指標權重較大，能夠更為準確分析出指標差異性和重要程度。因此，采用熵值法作為指標賦值依據，其計算方法如參考文獻[21]。

2.3 變量說明

2.3.1 被解釋變量

生態環境是指影響人類活動的資源數量和質量總和，生態環境質量是指生態環境優劣程度，是根據人類生存發展具體要求對生態環境性質與狀態的結果進行評定[22]。鑒于數據的權威性與可獲取性，參考Rapport 等人[23]和李強等方法[24]，運用PSR 評價模型從生態環境壓力（lnEnp）、生態環境狀態（lnEnp）、生態環境響應（lnEnp）這3 個方面來構建生態環境質量綜合指標（lnEn），具體如表1 所示。

表1 生態環境評價指標

2.3.2 核心解釋變量

產業升級是指產業結構協調發展，生產要素有序流動，主導產業從低到高更替，并通過改進科學技術和創新水平提高生產要素和產品質量的過程。從產業合理化（lnIR）、產業高級化（lnIS）、產業智能化（lnIA）和產業創新化（lnIC）這4 個方面來構建產業升級綜合評價指標（lnIU），具體如表2 所示。

表2 產業升級評價指標

產業合理化是指通過產業結構調整生產要素合理配置和有效利用程度。從靜態上看，是產業結構和就業人員相協調；從動態上看，是產業間互補能力和轉換能力。借鑒干春暉的研究方法[25]，用各產業產值占比與就業人數占比，構成產業結構偏離度來測度產業合理化水平，更能體現產業結構規模協調度和內部均衡度，其計算公式如下。

其中，yi和li分別表示第i產業的產值和勞動力人數，當IR為0 時，表明產業結構處于均衡狀態。值越小，產業結構域均衡狀態的偏離度越小，產業合理化水平越高，反之，則表示產業合理化程度越低。

產業高級化是指城市主導產業依次從低層次向高層次轉移，從勞動密集型產業向技術和資金密集型轉移。根據配第-克拉克定理可知，隨著經濟發展，所在地區產業重心會從第一產業向第二、第三產業有序更迭。因此，借鑒干春暉的研究方法，將各城市第三產業與第二產業的產值之比作為其測度指標。

產業智能化是指通過智能技術提高研發、管理以及服務等環節的效率，促進產業結構調整和升級。借鑒楊萬里的研究方法[26]，將人均互聯網用戶數與信息傳輸、計算機服務和軟件業從業人員數占比來衡量產業智能化水平。

產業創新化是指企業利用技術、知識等無形要素對生產要素進行重新整合，運用新技術，生產新產品，并在市場上進行銷售，創造更多利潤從而促進產業升級。技術創新是經濟增長和產業發展的核心動力，因此，運用技術創新來衡量產業創新化水平。技術創新體系包括創新投入和創新產出，借鑒李兵等和徐皓等的研究方法[27-28]，用人均R&D 經費內部支出作為創新投入測度指標，用人均專利申請數作為創新產出測度指標。

2.3.3 控制變量

文章將城鎮化水平（lnUrb）、人口素質（lnEdu）、地區富裕程度（lnPro）、政府干預強度（lnGov）、外商投資規模（lnFdi）等作為控制變量加入到模型中，以減少遺漏變量可能帶來的估計偏誤問題。其中，城鎮化水平參考馬孝先的做法[29]，采用非農人口與總人口之比作為測度指標，單位為%。借鑒趙志威等人的做法[30]，采用人均受教育年限作為人口素質衡量指標，單位為年。政府干預程度參考張廣勝等人2019 的研究方法[31]，采用人均財政支出作為測度指標，單位為元/人。參考康書隆等人的研究方法[32]，以職工平均工資作為地區富裕程度測度指標，單位為元/人。利用人均實際利用外資金額作為衡量指標，并依據對應年份匯率，將美元折算成人民幣。具體如表3 所示。

表3 各變量描述統計

3 空間計量模型的構建

Moran's I 指數的檢驗結果表明，應將傳統計量模型拓展為包含空間關聯效應的空間計量模型。文章通過建立普通形式的空間杜賓模型（SDM 模型）作為實證分析的基礎模型，并對不同形式的空間計量模型進行關系梳理，SDM模型可表述如下。

式中：yi為被解釋變量，w為空間權重，xi為解釋變量，payi為被解釋變量的空間滯后性，表示區域被解釋變量對周邊地區被解釋變量的空間溢出效應，θwxi為解釋變量的空間滯后項，表示區域解釋變量對周邊地區被解釋變量的影響；α為常數項，In為單位矩陣，ε為隨機誤差項，p、θ和β為待估參數。當p=0 時，則SDM模型轉化為空間滯后模型（SLM 模型）；當θ=0 時，則SDM模型轉化為空間自回歸模型（SAR模型）；當θ=-pβ時，則SDM 模型轉化為空間誤差模型（SEM模型）。

通過理論分析和實證檢驗表明用點估計空間計量模型可能會導致結果偏誤問題。因此需運用偏導數將結果總效應分為直接效應和間接效應，以期進一步提高結果可信度，具體將公式（3）轉為。

式中：矩陣對角線元素的平均值為直接效應，表示區域解釋變量對被解釋變量的作用，其余元素的平均值則為間接效應，反映區域解釋變量對周邊地區被解釋變量的空間溢出效應。以上僅為SDM模型的一般形式，結合文章研究實際，將具體形式表述如下。

式中：lnEnit表示生態環境質量，lnIUit表示產業升級水平，lnUrbit表示城鎮化水平，lnEduit表示人口素質，lnProit表示地區富裕程度，lnGovit表示政府干預強度，lnFdiit表示外商投資規模，wlnEnit、wlnIUit、wlnUrbit、wlnEduit、wlnProit、wlnGovit和wlnFdiit為對應解釋變量的空間滯后項。

4 實證結果分析

4.1 全樣本分析

為了便于比較，從表4 列示SDM模型隨機效應實證回歸結果可以看出，在地理距離權重和經濟地理權重下，產業升級系數均為正，且在1%水平上顯著，說明產業升級對生態環境質量提高有明顯的正向促進作用；產業升級空間滯后項顯著為正，說明區域產業升級對周邊地區生態環境質量有正向溢出效應。表4 中基于點估計檢驗模型結果只能就產業升級對生態環境影響作出初步判斷，為提高結果穩健性，運用偏微分將產業升級對生態環境質量影響結果分解為直接效應和間接效應，具體如表5 所示。

表4 SDM模型估計結果

表5 空間效應分解

產業升級的直接效應和間接效應均顯著為正，進一步論證了產業升級對生態環境優化具有積極影響，且存在明顯正向溢出效應。產業升級之所以能對生態環境起到優化作用的原因有以下兩點。第一，產業升級通過減輕生態環境壓力來促進生態環境優化。在產業升級過程中，注重綠色發展和循環發展模式，改善資源配置扭曲，引導勞動力和資源等從附加值向高附加值轉變，通過改進生產要素提高資源的使用效率，即獲得相同經濟產出所需資源消耗量減少，降低人均能源消耗量和污染物的排放量，并通過淘汰高污染和高消耗等落后產業減輕生態環境壓力，對生態環境質量起到修復和保護作用。第二，產業升級通過提高生態環境治理促進生態環境優化。產業升級有利于優化管理模式和提升技術水平，促進企業向著更加節能、環保的方向發展，通過結構效應和技術效應提高對污染物的處理水平，進而提高生態環境質量。

產業升級對生態環境質量具有正向溢出效應的原因有以下兩點。第一，生產要素不僅在產業間轉移，同時也在市際間轉移，發達城市在產業升級過程中往往伴隨著將生產要素向周邊城市轉移，而生產要素轉移過程中又將擠出承接城市中高耗能和低效率資源要素，提高資源使用效率，進而促進臨近城市的生態環境優化。第二，產業升級存在明顯空間外溢效應，區域產業結構升級會帶動臨近地區產業結構升級，體現了經濟學中“搭便車”效應，城市間產業升級存在競爭效應，當區域加大對產業結構調整和升級時，反而倒逼周邊城市采取政策調整資源要素，可以提高資源配置效率。

4.2 區域異質性分析

我國幅員遼闊，各個地區環境規制、產業升級水平和生態環境質量存在差異，改革開放以來，區域經濟非均衡戰略實施加劇我國各區域間產業升級梯度的異化。為進一步探究產業升級對生態環境質量的區域異質性影響，文章將248 個城市按照所處的地理位置，劃分為東部、中部、西部城市進行異質性考察，具體如表6 所示。

表6 區域異質性估計結果

產業升級的直接效應和間接效應在東部和中部地區均顯著為正，但在西部地區卻沒有通過顯著性檢驗。說明產業升級對生態環境質量的影響存在明顯的區域異質性。在東部和中部地區，產業升級對生態環境質量優化具有明顯的直接正向效應，而在西部地區作用卻不明顯，其原因有以下兩點。第一，東部和中部地區得益于人才、資金和技術等方面的集聚優勢，市場競爭更加激烈，傳統高污染和高耗能產業逐漸被淘汰，取而代之是高新技術產業或服務業，減少污染物的排放量，提高廢棄物的處理效率，因此對生態環境質量具有正向促進作用。而西部地區由于地理位置限制，對高素質人才和資金吸引力較低，難以吸引高新技術產業和清潔產業的流入，各類生產要素從農業部門轉向工業部門，雖然會帶來經濟大幅度增長，但也導致資源耗竭和環境污染等問題。第二，近年來東部和中部城市的落后產能逐漸向西部城市轉移。東部和中部發達城市經過長期發展，導致資源緊缺和生產成本提高，傳統產業向西部轉移，西部地區為了吸引企業投資往往會降低環境規制，在產業轉移過程中需要以破壞生態環境為代價，難以發揮產業升級對生態環境質量的促進和溢出作用。

4.3 產業維度異質性分析

從更微觀層面探究產業升級對生態環境質量的影響效應，文章以產業升級的4 個評價維度分別探討其對生態環境質量的影響，具體如表7 所示。

產業升級主要通過產業高級化、產業創新化和產業智能化來促進生態環境的優化。在產業高級化的轉變過程中，隨著第三產業比重逐漸增加，信息技術、金融保險和現代服務業不斷發展，因此落后產業被擠出，從而減少污染物排放，對生態環境質量有較大拉動作用。產業創新化通過技術創新，使得產業內部新舊技術替換，提高生產效率，并通過技術創新帶來更環保的排污系統，有效處理污染物，降低污染治理成本，提高區域資源回收率和垃圾處理率等，實現節能減排，改善生態環境質量。產業智能化將生產技術和智能技術相互融合，以提高研發、管理及服務等環節的效率。產業智能化提高對上、下游企業產品要求更高，倒逼下游企業提高要素使用效率和產品附加值，加速規模生產和綠色生產，促進生態環境質量的優化。

產業合理化對生態環境質量并沒有明顯的作用，主要原因在于產業合理化是指產業內部的資本、技術和勞動力等生產要素合理配置和有效利用。目前，我國仍然普遍存在要素市場扭曲、要素流動不合理、產業調整慢和水平低等現象。因此，無法充分發揮對生態環境質量的優化作用。此外，產業結構合理化涉及要素資源在產業之間的配置，在調整過程中，可能導致生產要素和產業所需不能及時匹配，造成資源浪費，破壞生態環境。因此，產業合理化對生態環境質量并沒有產生顯著的影響。

5 結論與建議

在梳理和歸納相關研究基礎上，以2004—2018 年248 個地級市面板數據為研究樣本，運用SDM模型考察產業升級對生態環境質量的影響。結果顯示：①產業升級水平和生態環境質量的高值區域多集中在東部城市。②產業升級和生態環境質量具有顯著的空間依賴特征，產業升級會促進區域生態環境質量的上升，并通過空間溢出效應，促進周邊地區生態環境質量提高。③產業升級對生態環境質量的優化作用存在明顯區域異質性，產業轉型升級對生態環境質量的正向促進作用僅出現在東部和中部城市，對于西部城市并沒有產生顯著影響。④產業高級化、產業智能化和產業創新化對提升生態環境質量具有積極作用，但產業合理化對生態環境質量的積極作用不明顯。基于此，提出以下4 點建議。

第一，加快產業結構優化升級。傳統高污染高耗能產業是導致能源消耗增大和生態環境污染的重要原因之一，因此傳統產業的轉型升級對提高生態環境質量起到至關重要作用。應采用合理化、高級化、智能化、創新化的產業轉型升級發展模式。

第二，推進區域聯動合作。城市間的生態環境質量存在外溢效應，政府在制定政策時要全面分析地區所處環境，考慮臨近城市發展現狀，需實現科學頂層設計，以一體化思維方式提高生態環境質量。通過建立跨區域生態環境管理小組和仲裁機構，明確各自責任與義務，強化區域之間共同承擔生態環境治理責任意識。

第三，實施因地制宜發展策略。由于我國幅員遼闊，各個城市地理位置、自然資源稟賦和社會經濟發展等方面存在差異，導致生態環境質量水平不同。因此，需根據各個城市自身實際發展情況制定相應的政策和措施，共同提升生態環境質量。

第四，完善交通基礎設施。產業升級水平和生態環境質量均存在正向相關關系，交通基礎設施完善是實現資源和要素跨區域流動的重要保障。完善交通基礎設施，有利于推動區域間要素快速流動和融合發展，逐步引導東部沿海地區的高質量環保產業和科學創新技術向中西部地區轉移和擴散，提高中西部城市的生態環境質量。