低碳科技創新對生態環境質量的影響研究

謝思雨，張水平，宋雨飛

(安徽理工大學 經濟與管理學院，安徽 淮南 232001)

隨著“十四五”規劃的到來，“減污降碳”成為生態環境保護領域的重點新詞。“十四五”規劃要求開展既減污、又降碳的污染防治攻堅戰略，實現二者的協同效應。習近平總書記隨后在中央財經委員會第九次會議再次提出力爭“2030年前實現碳達峰、2060年前實現碳中和”，直接關乎于構建“人類命運共同體”以及實現可持續發展。低碳轉型勢在必行，工業產業結構的優化升級迫在眉睫。而低碳科技創新相較于一般的科技創新更能滿足低碳轉型的需求，對改善生態環境，包括應對氣候變化，乃至最終實現綠色低碳發展、實現高質量發展起著決定性作用。因此，探究低碳科技創新對生態環境的影響作用，掌握二者的演繹規律，對推動我國高質量發展與可持續發展有著重要的意義。

一、文獻回顧

生態系統作為一個復雜的綜合系統，包括經濟、社會、自然三個子系統，其相輔相成，相生相克[1]。因此，科技成果的投入、研發、轉化必然會對生態系統產生一定的影響。1996年，Fussler和James首次提出了“生態創新”的理念，認為科技創新對新技術、新辦法有著正向作用，能夠帶來經濟價值的同時減少環境污染[2]。陳明華等通過測算黃河流域的生態效率，驗證了科技創新能夠有效促進黃河流域低、中等水平城市生態效率的提高[3]。而劉瑋、楊婉睿在此基礎之上，通過測算中國各省環境治理效率，分析科技創新與環境治理效率之間的關系，結果發現科技創新對區域自身環境治理效率的提高卻沒起到積極的正向作用[4]。可見，科技創新對生態環境質量的推動作用必然受到了某些因素的制約。

生態環境對低碳科技發展的影響主要通過環境規制來實現，環境規制的強制要求會使企業投資于科技創新項目的資金轉為環境治理，因而企業科技創新將可能會減緩[5]。黃明麗等測算出了各省環境規制下工業企業技術創新效率，驗證了環境規制角度下，企業技術創新效率會呈現“U”型變化趨勢，整體上得到了有效的提高[6]。魏東等認為環境的污染會強化環境規制，從而會提高企業成本，進而抑制產業的科技創新，但同時環境的污染會激勵產業轉型創新，進而促進科技創新[7]。可見，生態環境質量的高低對科技創新存在著兩面性。因此，二者之間應該保持一定的協調度。郭愛君等基于中國省級面板數據研究了各省科技創新與生態環境水平的高低，認為二者之間的協調度不斷提高，但各地區之間存在巨大的差異，并表現出明顯的區域異質性特征[8]。李虹等基于低碳環保創新視角測算了科技創新與生態環境系統協同度，驗證了二者之間協同程度目前處于較低狀態，區域協同機制尚未建立[9]。

在當前的“雙碳”目標背景下，低碳科技更能成為促進經濟轉型、實現低碳發展的重要抓手。而目前學者多從靜態方面探討技術創新與生態環境效率之間的作用關系，少有關于低碳科技創新與生態環境質量并從靜態和動態兩方面驗證二者之間關系的研究。因此，本文基于2010—2019年全國省級面板數據，實證分析了生態環境與低碳科技創新水平之間的關系，并將全國按地域劃分為東中西三大地區，從而檢驗各地區之間的差異，據此提出相關建議，對我國生態環境保護、可持續發展具有一定的現實意義。

二、低碳科技創新對生態環境影響的靜態分析

1.模型設定、變量選取和數據來源

(1)模型設定

為研究低碳科技對生態環境質量發展的靜態影響，構建基準回歸模型，如式(1)所示。

Eco=α0+α1Tech+α2Control+δi+εt+μit

(1)

(2)變量選取

①被解釋變量

生態環境質量，鑒于影響生態環境質量的因素眾多，構建的評價指標體系需要涵蓋環境特征以及影響環境質量的重要因素。馬世駿和王如松[1,10]曾經提過生態系統包括自然、社會和經濟三個子系統，并結合田艷芳等[11]的研究成果，本文從經濟發展因子、社會發展因子以及自然環境因子三個角度構建指標體系，如表1所示。運用熵權法對生態環境質量進行測度，據此得到生態環境質量的綜合指數。

表1 生態環境指標體系

②解釋變量

低碳科技創新，專利情況能夠較為真實地反映地區的技術創新水平，學術界普遍使用專利申請數或是專利授權數來衡量城市技術創新的成果，由于專利從申請到授權具有一定的延遲效應，本文在借鑒季宇等[12-15]的基礎上，根據2013年EPO與USPTO聯合發布的CPC-Y02緩解氣候變化技術或應用專利的申請量作為衡量各地區的低碳技術水平。

③控制變量

外商直接投資(FDI)，以外商直接投資占GDP比重表示；政府治理(GOV)，以地方財政環境保護支出取自然對數表示；環境規制(ER)，以污染治理投資占GDP的比重表示；產業結構(INS)，以工業增加值占GDP比重表示。

(3)數據來源

本文以中國30個省份為研究對象，選取2010—2019年的數據進行研究。樣本數據主要來源于《中國統計年鑒》《中國環境統計年鑒》及各省統計年鑒，低碳科技相關數據來源于IncoPat全球專利數據庫。

2.基準回歸結果分析

從描述性統計結果表2來看，指標之間差距比較大，表明各省份之間發展存在較大差距。為確定靜態回歸模型，運用stata15.0軟件運行，通過F檢驗與Hausman檢驗，根據表3結果可以看出在1%的顯著性水平上選擇使用固定效應模型。

表2 描述性統計

由表3可見，低碳科技創新的系數為0.028，并且通過了1%的顯著性檢驗，表明低碳科技創新能夠顯著推動生態環境質量的改善。生態環境質量的改善需要人力和物力的共同助推，如資源的整合利用、環境污染的治理投入等，而低碳科技的創新過程同樣需要消耗大量的人力與物力，必然將一部分用于優化生態環境活動的成本轉移到低碳科技的研發上，從而形成“擠占效應”。但低碳科技的創新也會逐漸呈現出優勢，成果的轉化會推動企業的緩慢轉型，促進產業結構的優化升級，從根本上減少環境污染、提高資源利用率，促進生態環境質量的提高。控制變量中政府治理和環境規制對生態環境的改善產生了正向的影響，并在1%的水平下顯著。而外商直接投資與產業結構對生態環境的質量產生了顯著的負向作用。政府對環境保護的直接財政支出，體現了近些年政府部門對生態環境治理的重視程度，資金的直接投入可以有效改善生態環境的質量。在政府制定的強制的環境規制政策下，企業不得不在環境治理上投入更多的成本，迫使企業開始綠色轉型，推動產業結構優化，實現可持續發展。外商直接投資抑制了生態環境質量的提高，并通過了10%的顯著性檢驗，主要原因可能在于外商企業在中國的投資更多的是為獲取最大化的投資收益，并不會考慮對生態環境造成的負面影響，同時國內相關機構對外商企業的投資政策規劃、規定并不完善，致使一大批高利潤高污染的企業進入中國，造成了大量的資源浪費與嚴重的環境污染。工業企業是目前造成環境污染最主要的行業之一，工業產值的增加可能導致企業過度的能源消耗與浪費，致使生態環境的污染量增加。

表3 低碳科技對我國生態環境質量的影響

由于不同的地區經濟發展水平存在一定的差異，低碳科技創新的資本和資源投入力度不同，低碳科技的創新能力大小也不同，導致不同地區相關變量之間的影響關系也不同，因此為探究不同地區之間低碳科技對生態環境的影響，本文將30個省份按照東、中、西部劃分，結果如表4所示。東部和中部地區低碳科技對生態環境產生正向的影響，影響系數分別為0.028和0.041，并分別通過了1%和5%的顯著性檢驗，而西部地區低碳科技對生態環境質量產生的影響不顯著，可能原因在于西部地區經濟發展水平、人力資本投入等都不及東中部地區，低碳科技創新能力較低，資本的投入致使低碳成果的無效轉換，導致低碳科技不能有效改善生態環境的質量，甚至會抑制環境質量的提高。政府治理的財政投入在各個地區都產生了顯著的正向影響，且在中部的資金投入治理效果最好。產業結構在東中西部地區都有明顯的負向影響，且東西部地區的抑制作用要明顯高于中部地區。環境規制政策下，東部和中部地區對生態環境的改善有顯著的促進作用，而西部地區二者之間無顯著關系。東部、中部、西部地區外商直接投資與生態環境質量之間無明顯聯系。

表4 低碳科技對我國生態環境質量影響的區域差異

三、低碳科技創新對生態環境影響的動態分析

1.模型構建

為深入探討低碳科技創新對生態環境質量的長期動態交互效應，構建如下PVAR模型，如式(2)所示。

(2)

2.平穩性檢驗與滯后階數的選取

首先，檢驗面板數據的平穩性。利用LLC檢驗方法，運用stata15.0對生態環境質量和低碳科技創新變量進行面板單位根檢驗，結果如表5所示。全國地區與東部地區的變量均在1%水平下拒絕了不平穩的原假設，而中部地區和西部地區的各變量也均在1%、5%和10%水平下通過了檢驗，表明各地區樣本數據平穩。

表5 單位根檢驗結果

其次，運用AIC、BIC和HQIC判斷準則確定模型的最佳滯后階數，得到表6所示的結果。表6結果表明，各地區樣本數據的最優滯后階數皆為1階。

表6 信息準則檢驗結果

3.PVAR模型估計結果分析

表7給出了面板向量回歸模型的結果，從全國整體來看，滯后1期的生態環境質量和低碳科技創新水平對其自身都具有正向的影響，且在1%的水平下顯著，說明生態環境的改善依賴于自身前期的質量水平，而前期低碳科技水平的提高也有助于后期低碳科技水平的發展。同時，滯后1期的低碳科技創新水平對生態環境質量具有0.02的正向促進作用，且在10%的水平下通過顯著性檢驗，說明低碳科技創新水平不僅能夠改善當期生態環境的質量，同時對后期的生態環境質量也能夠起到正向的促進作用。

從不同地區來看，東部、中部和西部地區滯后1期的生態環境質量都對當期的生態環境質量的提高具有一定的促進作用，且西部地區要大于中部地區和東部地區，分別在5%和1%的水平下顯著，原因可能在于西部地區的生態環境質量要遠低于中部地區和東部地區，因此西部地區對生態環境質量的改善需求更為迫切，前期的生態環境質量的改善效果更加能夠推動后期的生態環境治理。而滯后1期的低碳科技創新水平能夠顯著提高當期的低碳科技創新水平，且三個地區的促進作用相近，表明后期的低碳科技創新能夠有效激勵當期低碳科技創新能力的提高。同時，中部地區滯后1期的低碳科技創新對生態環境質量在10%的水平下，具有0.02的促進作用，說明東部地區低碳科技創新水平雖然較高，但并不能完全有效提高生態環境質量，而西部地區低碳科技創新水平較低，還不足以推動生態環境質量的改善，仍需進一步提高低碳科技創新水平。

表7 PVAR估計結果

(1)脈沖響應

通過生態環境質量和低碳科技創新的脈沖響應圖，進一步分析兩者之間的動態關系，兩者的脈沖響應結果如圖1和圖2所示。

(a)全國(b)東部(c)中部(d)西部圖1 生態環境質量對自身的脈沖響應圖

(a)全國(b)東部(c)中部(d)西部圖2 生態環境質量對低碳科技創新的脈沖響應圖

①生態環境質量對自身的沖擊作用。從圖1可見：首先，從全國整體來看，生態環境質量在受到自身沖擊后，自身反應為在當期顯著為正并達到最高峰，然后隨著期數的增加而呈現減弱的趨勢，表明全國生態環境質量提高會對后期生態環境的治理存在正向的推動作用，但這種推動作用會逐漸減弱。其次，從各地區來看，東部、中部和西部三個地區的生態環境質量在受到自身沖擊后，他們的脈沖響應曲線與全國整體相似，自身響應在初期為正并達到最高響應度，隨著預測期數的增加而逐漸減弱。由此可知，三大地區的生態環境質量也都會對自身產生持續的正向影響。

②生態環境質量對低碳科技創新的沖擊作用。從圖2可以看出：第一，全國整體與中部地區的脈沖響應圖相似，低碳科技創新在受到生態環境質量的沖擊后，在初期產生正向的響應，并持續上升，在1期時達到最高峰，但1期后開始略微削弱，2期后持續快速下降直至趨向于平穩。由此可見，生態環境的質量對低碳科技創新有顯著的正向作用，而且這種作用呈現先增強后減弱的“倒U”型變化趨勢。主要原因可能在于，低碳科技可以在推動經濟持續發展的同時降低對環境的污染，從而實現可持續發展，因此生態環境的治理對低碳科技創新有著迫切的需求，且這種需求會隨著時間的增加而增加。第二，東部地區與西部地區有著相似的脈沖響應圖，初期為正，隨著期數的增加而呈現減弱的趨勢。不同的是東部地區要比西部地區下降的更為平緩，且影響期數更長。可能原因在于東部地區比西部地區更加注重低碳發展理念，追求綠色經濟發展，對低碳科技的需求更大。

(2)方差分解

方差分解可以通過不同變量的結構沖擊貢獻度來評估各變量之間的相對重要性，生態環境質量和低碳科技創新模型的方差分解如表8所示。

表8 方差分解結果

由表8可知，就全國整體而言，生態環境對自身的影響程度在0.91～0.95之間，低碳科技對生態環境的影響程度在0.05～0.09之間。前5期，生態環境質量對自身的貢獻度為95%，低碳科技對其的貢獻程度為5%，到第20期，生態環境對自身的影響程度下降到93.4%，低碳科技的貢獻度增加了1.6%，表明生態環境主要還是依賴于自身的發展，低碳科技影響程度較低；分地區可見，各地區生態環境對自身的貢獻程度維持在0.89～0.97之間，但中部地區要略高于東部地區，西部地區最低，而低碳科技對生態環境的貢獻程度各地區維持在0.03～0.11之間，但西部地區要高于東部地區，而中部地區最低，說明三大地區的生態環境也主要依賴于自身的發展，但西部地區的低碳科技對生態環境質量的改善起到的作用更為顯著，西部地區的生態環境治理對低碳科技的需求更高。

四、研究結論與政策建議

1.研究結論

利用2010—2019年中國30個省、自治區、直轄市的面板數據，首先，利用基準回歸模型，驗證低碳科技創新與生態環境質量之間的靜態關系。結果表明：從整體來看，低碳科技的創新能夠顯著改善生態環境，政府治理和環境規制對生態環境的改善有著積極的影響，外商直接投資與產業結構對生態環境的質量產生了顯著的負向作用；從各地區來看，東部和中部地區低碳科技能夠有效改善地區生態環境質量，而西部地區低碳科技與生態環境之間無明顯聯系，政府治理對各個地區都產生了顯著的正向影響，產業結構在東中西部地區都有明顯的負向影響。環境規制僅在東中部地區起到顯著的促進作用。外商直接投資與生態環境質量之間無明顯聯系。其次，采用PVAR模型估計對全國整體與東部、中部以及西部地區驗證低碳科技對生態環境的動態影響。研究結果表明：從全國整體來看，生態環境主要依靠自身發展，低碳科技在短期內有效的促進了生態環境質量的提高；從三大地區來看，東部、中部以及西部地區生態環境也都是主要依靠自身的發展，二者之間具有一定的促進作用，但也存在著一定的差異。西部地區的低碳科技對生態環境質量的促進作用要略高于東部地區和中部地區。

2.政策建議

基于以上研究結論，提出如下政策建議。

(1)加大低碳科技創新投入，有效提高低碳科技創新水平。通過低碳科技創新與生態環境質量的互動關系研究，低碳科技創新可以有效促進生態環境質量的提高，尤其是西部地區的低碳科技水平最低，可是對生態環境的貢獻程度卻最高，因此，各省市應增加對低碳科技創新的資金投入，以足夠的資金去支撐各地區研發的開展，以促進低碳科技的創新；同時應該加大人才的投入，科技創新離不開人的智力推動，需要充裕的人力支撐，因此，要高度重視各地教育水平、加大人才培養力度，注重可持續發展理念，培養更多低碳創新人才，從而促進開發更多的低碳科技創新成果，以提高資源的有效使用、產品的更新改造以及產業結構的優化。

(2)推動低碳科技成果轉化生態環境，完善科技-生態轉化體系。東部地區低碳科技成果最多，但對生態環境的貢獻程度遠不如西部地區，可見低碳科技成果的轉化率并不高，以致生態環境質量的提高程度有限，轉化機制并不完善。首先，構建有效的技術供需對接平臺，匯聚技術、專家、市場等要素，推動技術供需有效見面，實現精準匹配；其次，應以需求為導向，建立一套“政-企-學-研-用”協作工作體系，按照政府引導、市場為主的總體原則，加強政府、企業與科研院所之間的聯動，銜接“科研-成果-應用”的協作機制，從而真正實現科研研發到成果轉化到實際應用的良性轉化。

(3)構建低碳科技與生態環境循環體系，強化生態-科技二者之間的聯系。根據研究結論，低碳科技與生態環境質量二者之間具有相互促進作用，尤其是中部地區，生態環境質量的改善極大的促進了中部地區低碳科技的創新水平。低碳科技的成果轉化推動了綠色產業的發展，相比于傳統高污染、高耗能產業而言，綠色產業能夠有效降低對生態環境的污染，進而提高生態環境質量；而生態環境的改善反作用于低碳科技的創新，加強了對低碳科技的需求。因此，要加快構建和完善有利于我國生態環境建設的低碳科技創新政策體系，加大對低碳科技創新的激勵力度，從而推動低碳科技成果應用于生態環境治理，在此基礎上生態環境治理所取得的社會和經濟效益能夠引導資本進入低碳科技的研發中來，以實現生態環境子系統和低碳科技創新子系統之間的良性循環。