人口聚集、技術創(chuàng)新與區(qū)域經濟增長
——來自汾渭平原城市群的實證

祁蔚茹

(西安交通大學 城市學院 經濟系，西安 710018)

一、研究背景及文獻綜述

城市歷來是經濟發(fā)展的中心地帶，城市化水平越高的城市，其經濟活躍程度越高、向周邊地區(qū)輻射的能力也越強。早在2000年，城鎮(zhèn)GDP 就已占到全球的90%。通過城市化、城市群發(fā)展帶動整體經濟發(fā)展，是目前我國現(xiàn)階段經濟發(fā)展基本戰(zhàn)略[1]。黨的十九大報告明確提出要貫徹新發(fā)展理念，構建新發(fā)展格局。但是我們目前無論是成渝、關中平原等內陸城市群，還是珠三角、長三角、京津冀等沿海城市群，他們之間和內部由于人口聚集程度、技術創(chuàng)新水平、開放水平、政府管理水平、高等教育水平等多種因素差異的存在發(fā)展很不均衡，這與新發(fā)展理念和經濟高質量發(fā)展的要求相距甚遠[2-3]。城市之所以在國家戰(zhàn)略中舉足輕重，是因為城市聚集了更多的人口和科技資源，而這兩個要素的匯聚是經濟增長最核心、最迫切的要求。

汾渭平原是黃河流域汾河平原、渭河平原及其周邊臺原階地的總稱。人口約5200萬，包括陜西省西安、寶雞、咸陽、渭南、銅川、楊凌示范區(qū)、西咸新區(qū)，山西省晉中、呂梁、臨汾、運城以及河南省洛陽、三門峽等11城2區(qū)。該平原區(qū)域土地總面積7萬平方千米，是中國第四大平原。當前，汾渭平原環(huán)境污染綜合治理得到各界的普遍關注，而汾渭平原的人口聚集對經濟增長，人口聚集通過技術創(chuàng)新中介促進經濟增長等問題還沒有受到足夠重視，環(huán)境友好最終還是不能回避經濟增長和技術創(chuàng)新的。基于此，筆者試圖回答以下關鍵但尚未得到很好回答的問題：汾渭平原城市群人口聚集水平對經濟增長產生了怎樣的影響；是否存在明顯的區(qū)域差異；人口聚集影響經濟增長可能的傳導機制是什么；人口不斷聚集趨勢下，促進經濟增長還可供選擇的方案有哪些。對上述問題的合理解釋不僅可以豐富人口與經濟研究的理論成果，同時還可以為新時期促進城市之間的協(xié)同、實現(xiàn)高質量發(fā)展提供決策支撐。

以往學者關注人口與經濟增長時更多考慮人口老齡化和人口結構對經濟增長的影響[4-5]，忽略人口通過中介傳導影響經濟增長的機制和路徑。關于人口與技術創(chuàng)新的研究也大多停留在人口老齡化及人口結構轉變對技術創(chuàng)新的影響[6-7]。事實上，技術創(chuàng)新對經濟增長的研究視角比較廣泛，比如創(chuàng)新異質性[8]、創(chuàng)新能力[9]、數(shù)字經濟[10]和環(huán)境規(guī)制視角[11]。由于樣本數(shù)量受限以及研究空間的局限，目前，焦距一個城市群視角的人口聚集對經濟增長的中介效應研究還比較少。

鑒于此，筆者首先建立中介效應模型探尋汾渭平原城市群人口聚集對經濟增長的影響和技術創(chuàng)新傳導效應。其次，在指標選取上，盡可能考慮到實證結果的可靠性，因而預先設置多個替換解釋變量和被解釋變量，同時，考慮到變量之間可能存在的線性和非線性關系，設置變量的二次項和交互項。再次，運用工具變量2SLS模型消除變量的內生性問題，使研究結論更具可靠性。最后，對部分代表城市進行異質性檢驗。筆者力求在解釋人口聚集影響經濟增長的傳導機制基礎上，觀測更可能多的影響經濟增長的變量及其對經濟增長的影響。

二、互動機理與研究假設

(一)人口聚集與技術創(chuàng)新

科學技術是第一生產力，而人口因素是技術產生、存在和發(fā)展的支配決定因素。廣大城市和農村經濟發(fā)展巨大差距的一個決定性因素在于城市匯聚了知識、能力和素質更具有競爭力的人口資源。美國硅谷是公認的全球科技高地，原因主要在于高素質人才的聚集，中國的深圳之所以引領中國的科技，也是由于人口聚集人才匯聚。之所以說人口聚集促進科技創(chuàng)新，另一個經驗事實是人口老齡化。日本近30年來經濟低迷的重要原因是人口老齡化帶來的創(chuàng)業(yè)精神缺失，而老齡化與科技創(chuàng)新精神缺失存在一定的正相關性。目前中國和大多數(shù)發(fā)達國家同樣面臨老齡化問題，帶來的結果就是農村老齡人口留守和年輕勞動力涌向城市加速城鄉(xiāng)勞動力要素配比失衡。在社會制度處于落后封閉的時代，疊加自然因素和其他因素，人口聚集對技術創(chuàng)新的影響會出現(xiàn)不同的特征。在不同地區(qū)也會呈現(xiàn)不同的結果。

由此，筆者提出以下研究假設。

假設 1a：人口聚集與技術創(chuàng)新呈U型關系；

假設 1b：汾渭平原城市群處于U型關系的上升階段。

(二)技術創(chuàng)新與經濟增長

馬克思主義政治經濟學原理告訴我們生產力三要素中勞動者是首要因素，勞動資料和勞動對象統(tǒng)稱為生產資料。在一個技術相對落后的生產力階段，人們改造自然的能力主要靠勞動者自身的體力和簡單腦力。而隨著改造自然能力的提升，技術發(fā)揮越來越重要的作用，這時我們可以用這樣的關系式表達生產力——Y=k(l,m),其中，Y表示生產力水平，k表示科技進步，l表示勞動力，m表示生產資料二要素。因此技術創(chuàng)新水平k決定了生產力的水平，技術創(chuàng)新水平與經濟增長呈正向線性相關性。因此，推動經濟快速發(fā)展的核心在于技術進步。而在自主創(chuàng)新水平較低的技術水平條件下，很多國家地區(qū)和地區(qū)淪為發(fā)達國家低端產品的傾銷場所和原材料的主要供應場所，甚至出現(xiàn)經濟低迷和倒退。但隨著自主創(chuàng)新水平的提高，技術創(chuàng)新推動產業(yè)轉型升級速度加快，國家和地區(qū)競爭力不斷增強，技術創(chuàng)新水平開始強力支持國家經濟進入高速度、高質量發(fā)展階段。發(fā)達國家和地區(qū)的實踐已經證實了這個發(fā)展過程，而中國目前已經進入創(chuàng)新驅動高質量發(fā)展階段。依據柯布道格拉斯生產函數(shù)，技術水平、勞動力和資本的投入決定了產出水平，技術水平越高，產出水平也越高。由此，筆者提出以下研究假設。

假設 2：技術創(chuàng)新水平提升有利于經濟增長，技術創(chuàng)新與經濟增長呈正相關關系。

(三)人口聚集與經濟增長

人口要素歷來都是推動經濟增長和經濟發(fā)展的核心要素。城市之所以能夠產出遠高于農村和很多落后經濟體的經濟體量，最核心的原因在于城市能夠聚集起數(shù)量和質量都更多更高的勞動者。在人口數(shù)量和質量較低的時期，人口對經濟增長的約束性反而更強，甚至疊加外部因素，反而成為經濟增長的包袱。比如很多非洲國家和地區(qū)，雖然人口數(shù)量在不斷增加，但經濟增長甚至出現(xiàn)停滯或倒退。隨著人口素質的提升，人口數(shù)量的增加對經濟增長的貢獻不言而喻。這就能更好地解釋二戰(zhàn)以來美國經濟的增長和中國經濟40多年來高速增長的原因。另一個經驗事實是世界上大多數(shù)大城市和國際化大都市經濟體量都級數(shù)倍領先于落后的農村和其它地區(qū)，因為他們匯聚了更多的人口特別是高素質人才。隨著老齡化時代的到來，人口峰值帶來的勞動力供應減少和城市化對高素質人才的吸引雙重因素加速驅動勞動力走向城市以及城市發(fā)展水平之間的巨大差異。事實上，城市經濟雖然匯集了更多的勞動力資源，但并不僅僅是簡單的勞動力相加，城市經濟發(fā)展為技術創(chuàng)新和施展提供了廣闊的土壤。人口要素通過技術傳導作用于生產過程，這就能夠很好地解釋工業(yè)產品產出遠高于農產品的產出水平。因此，很多城市都會經歷從接納承載勞動力能力不足到迫切需要勞動力深度介入城市活動這個過程。由此，筆者提出以下研究假設。

假設 3a：人口聚集水平與經濟增長呈U型關系；

假設 3b：汾渭平原城市群處于U型關系的前期階段；

假設 3c：技術創(chuàng)新在人口聚集與經濟增長中發(fā)揮了部分中介作用。

三、研究設計

(一)模型構建

根據上文理論機制分析結論，參照中介效應模型原理，設置如下回歸模型：

第一步：

lnpgdpit=φ0+φ1lnpopuit+φ2Xit+ui+γt+εit

(1)

第二步：

lnpatentsit=φ0+φ1lnpupuit+φ2Xit+ui+γt+εit

(2)

第三步：

lnpgdpit=φ0+φ1lnpopuit+φ2+lnpatentsit+φ3Xit+ui+γt+εit

(3)

其中，lnpgdpit為經濟增長，表示i城市t年的經濟增長質量；lnpopuit代表人口，表示i城市t年的人口聚集水平；lnpatentsit為中介變量，分別代表i城市t年的技術創(chuàng)新水平，用來表征人口聚集對經濟經濟增長的影響路徑；Xit為一系列控制變量集合，代表著城市特征因素；μi為城市；γt為時間；εit為隨機誤差項。

(二)變量選取

選取市級面板數(shù)據，時間跨度為2002-2019年，所有數(shù)據主要來自CEIC數(shù)據庫，CSMAR數(shù)據庫和《中國城市統(tǒng)計年鑒》《陜西省統(tǒng)計年鑒》《河南省統(tǒng)計年鑒》，對個別缺失數(shù)據采用插值法和指數(shù)平滑法補齊。為保證數(shù)據平穩(wěn)性，對非比率數(shù)據原始數(shù)據取自然對數(shù)，同時對除高鐵開通虛擬變量和地形起伏度外，連續(xù)變量做上下1%的Winsorize處理，所有收入數(shù)據和增加值數(shù)據以2002年為基期，以各年通貨膨脹水平依次平減，相關變量選取和數(shù)據處理作如下說明。

1.經濟增長(lnpgdp)

經濟增長為被解釋變量。國內生產總值能反映一個國家或地區(qū)在一定時期內經濟發(fā)展的總體情況，而人均國內生產總值更能反映人民的生活水平，本文選用國內生產總值取對數(shù)(lngdp)和人均國內生產總值對數(shù)(lnpgdp)表征經濟增長質量和水平，并分別替換進行穩(wěn)健性檢驗。

2.人口聚集(lnpopu)

人口聚集為核心解釋變量。人口要素是經濟長期增長的最核心的要素，往往人口數(shù)量越多、密度越大的城市，經濟體量也處于更高的水平。本文選用城市常住人口數(shù)量(單位：千人)取對數(shù)(lnpopu)和其平方項表示人口聚集水平。同時選擇人口強度指標pop(population÷area)及其平方項(area表示城市行政區(qū)域面積，單位：平方千米)表示單位面積人口聚集程度，并進行穩(wěn)健性檢驗。借鑒以往的研究成果，本文選擇地形起伏度(terrain_relief)作為人口數(shù)量的工具變量[12]。

3.中介變量(lnpotents)

參考以往文獻的做法[13-14]，從創(chuàng)新產出視角運用各城市的發(fā)明專利授權數(shù)量(個)來衡量城市創(chuàng)新能力。同時，為便于研究結論的可靠性，同時選擇專利授權率(innov)及其平方項(innov_innov)進行穩(wěn)健性檢驗。考慮到技術創(chuàng)新的中介效應，還在模型中加入了專利授權數(shù)量對數(shù)和人口數(shù)量對數(shù)的交互項(lnpatents_lnpopu)。

4.控制變量(X)

影響經濟增長的諸多因素作為控制變量，能提高模型的解釋能力，也能盡量減弱遺漏變量產生的影響。選取政府財政預算支出占國內生產總值的比重代理政府規(guī)模(gov，單位：%)；第二產業(yè)產值占國內生產總值比重表示城市工業(yè)化水平(sec，單位：%)；進出口總額占GDP比重代理對外開放程度(open，單位：%)[15]；實際利用外資額占國內生產總值的比重代理外商投資水平(fdi, 單位：%)[16]；大專以上學歷人數(shù)城市占常住人口比重代理高等教育水平(edu，單位：%)；用每10萬人擁有醫(yī)院和衛(wèi)生院個數(shù)取對數(shù)代理基礎設施保障水平(infra,單位；個)。

(三)變量描述性統(tǒng)計

原始數(shù)據的描述性統(tǒng)計見表1。可以看出，20個基礎變量的各變量均值與標準差相差不大，除各城市行政區(qū)域面積這個自然因素外，不存在顯著偏態(tài)分布。各城市外商直接投資水平(fdi)、對外開放度(open)以及人口數(shù)量、高鐵開通虛擬變量(lnpopu_terrain_relief)這些特征存在一定的差異。各變量的平均值與標準差值相差越大，反映了不同城市相關變量特征差別越明顯。

表1 變量描述性統(tǒng)計

四、實證結果分析

(一)全樣本回歸分析

對樣本中非比率數(shù)據及地形起伏度和高鐵開通虛擬變量外，全部數(shù)據取自然對數(shù)處理，運用方差膨脹因子(VIF)[17]對樣本數(shù)據檢驗結果發(fā)現(xiàn)，結果均小于10。因此，模型基本上不存在嚴重的多重共線性問題。數(shù)據Hausman檢驗拒絕原假設，筆者選用固定效應面板回歸模型。

從全樣本基準回歸結果來看，人口聚集對經濟增長的直接效應和中介效應結果見表2。可以看出，人口聚集程度與技術創(chuàng)新水平處于U型上升階段，說明汾渭平原人口數(shù)量特別是質量提升對技術創(chuàng)新的貢獻，證明假設1成立；隨著人口問題的日益突出，人口能否增長和勞動力市場供給對經濟增長帶來挑戰(zhàn)。證明假設3成立。而技術創(chuàng)新水平在人口聚集影響經濟增長的過程中產生了部分中介效應，證明假設2成立。

從列(1)來看，汾渭平原城市群城市人口數(shù)量對技術創(chuàng)新的影響系數(shù)為1.2582，通過了1%的顯著性水平，說明在其他因素不變的情況下，人口聚集水平每提升一個百分點，將帶動技術創(chuàng)新水平提升1.2582%，這證明假設1是成立的。也說明目前我們的城市化、城市群和都市圈戰(zhàn)略的重要價值。列(2)進一步說明人口聚集水平對技術創(chuàng)新影響處于U行上升階段，再次證明假設1是成立的，列(1)和列(2)還說明，關中平原城市群大力發(fā)展高等教育促進經濟增長的效果非常顯著，而產業(yè)升級是目前緊迫的任務，特別是產業(yè)結構高級化的緊迫性，提高政府投資強度和對外開放水平對技術創(chuàng)新水平也具有明顯的促進作用，而實際利用外資由于環(huán)境規(guī)制與污染避難所效應[18]，中國全域已經進入高質量發(fā)展的歷史新征程，高質量的fdi是今后的目標選擇。列(3)-(5)說明目前汾渭平原城市群目前人口對經濟增長的處于U型前期下降階段，說明了該區(qū)域提高人才吸引力和鼓勵生育人口的政策將有助于緩解和提供經濟增長需要的人力資源。列(3)已經發(fā)現(xiàn)高鐵開通對促進經濟增長的明顯帶動作用。列(4)-(5)進一步證明人口聚集對經濟增長未來將處于U型上升階段，而且技術創(chuàng)新的中介效應非常顯著。人口聚集通過技術創(chuàng)新每增加一個百分點，對經濟增長的貢獻將達到0.13%左右，即說明假設2-假設3證明是成立的。

表2 基準回歸結果

(二)穩(wěn)健性檢驗和內生性處理

本文采用替換解釋變量、替換解釋變量與被解釋變量、加入交互項和工具變量法分別進行實證檢驗。表3中，列(1)僅變換解釋變量為人口密度(pop)；列(2)是考慮到技術創(chuàng)新的交互效應，加入人口聚集與技術創(chuàng)新水平交互項(lnpopu_lninnov)，變換被解釋變量為lngdp;列(3)更換被解釋變量為lngdp，并用地形起伏度(terrain_relief)作為人口聚集的工具變量;列(4)用地形起伏度((terrain_relief))作為人口聚集的工具變量；列(5)是變換解釋變量為人口密度平方項，專利授權率(innov)代替專利授權數(shù)量(lnpatents)，并用地形起伏度(terrain_relief)作為人口聚集的工具變量。所有回歸結果可以發(fā)現(xiàn)與表2基準回歸結果符號一致，系數(shù)僅存在細微差異，內生性處理的結果是可靠的，這證明人口聚集通過技術創(chuàng)新中介影響經濟增長與原模型一致，實證結果是穩(wěn)健的。

表3 穩(wěn)健性檢驗與內生性處理結果

(三)異質性檢驗

由于汾渭平原城市群12個城市分別隸屬陜西、山西、河南三個省，陜西省和山西省各5個城市，河南省兩個城市，各城市自身的教育水平(edu)、政府規(guī)模(gov)、城市空間(area)等均存在一定的差異，表4分別提取了咸陽-列(1)，西安-列(2)，呂梁-列(3)，洛陽-列(4)，從各城市分組回歸結果來看，人口對經濟增長的貢獻存在城市異質性，洛陽處于U行下降階段，而其他三個城市已經處于U行上升階段。而高等教育促進經濟增長方面，各城市顯示出高度的一致性，只是作用力有差別，但政府規(guī)模與經濟增長同樣存在城市異質性，呂梁市的系數(shù)是負向的。

表4 城市異質性檢驗

五、研究結論與政策建議

筆者通過對汾渭平原城市群2002-2019年的數(shù)據實證分析了人口聚集如何通過技術創(chuàng)新水平影響經濟增長的作用機理。通過建立中介效應模型，納入交互項和工具變量2SLS回歸和分區(qū)域回歸，實證計量了人口聚集和技術創(chuàng)新對經濟增長的影響，同時還考察了其他變量對技術創(chuàng)新和經濟增長的影響。

(一)研究結論

1. 人口聚集與技術創(chuàng)新和經濟增長均存在U型關系。人口聚集對技術創(chuàng)新的影響處于U型上升階段，人口聚集水平每提升一個百分點，將帶動技術創(chuàng)新水平提升大約1.3%。而對經濟增長處于U型下降階段，但各城市存在異質性。

2. 技術創(chuàng)新對經濟增長呈正相關關系。技術創(chuàng)新水平每增加一個百分點，將拉動本區(qū)域經濟增長0.08%-0.11%。

3. 技術創(chuàng)新在人口聚集影響經濟增長中存在部分中介效應。因而，在各城市人才爭奪大戰(zhàn)中，科技資源富足、領先的城市將具有更大的吸引力。

4. 高鐵開通、高等教育水平、政府投資強度、工業(yè)化水平對經濟增長具有顯著促進作用，地形起伏度大的城市科技創(chuàng)新環(huán)境和能力受到較大影響，進而影響經濟增長質量。

(二)政策建議

根據上述結論，筆者就如何有效推動汾渭平原城市群經濟高質量發(fā)展提出如下政策建議。

1. 差異化、特色化發(fā)展并建立有效的區(qū)域聯(lián)動機制。由于汾渭平原城市群以陜西關中五市占據最大體量，而樣本城市山西五市和河南兩市影響力不及關中五市。城區(qū)群內部各城市分別又處于其他城市群和都市圈中。因此城市群內部應該建立起高效銜接聯(lián)動機制，在人才引進、技術合作、高等教育、政府引導投資方面實現(xiàn)有效區(qū)域內部合作。

2. 發(fā)揮中心城市輻射能力、加快區(qū)域要素流動。城市群核心城市的虹吸效應和溢出效應應滿足地理學第一定律。因此要充分發(fā)揮西安國家中心城市和副省級城市的積極作用，以西安都市圈獲批為契機，發(fā)揮更大的輻射和帶動作用，加快城際高鐵建設、降低技術、人才等資源在區(qū)域內的流動成本。

3. 加大財政轉移支付力度，縮小區(qū)域差距。縮小區(qū)域差距還要關注農村地區(qū)，因為汾渭平原的自然地理屬性，農業(yè)和糧食生產等還具有較大比重，而城市化吸引農村人才必然導致農村經濟資源配置不足和加深區(qū)域內貧富差距問題。因此，要充分發(fā)揮財政杠桿調解作用，通過加大財政轉移支付力度，縮小貧富差距，使得落后地區(qū)分享政策紅利。

4. 積極應對老齡化背景下有效勞動力供給不足對經濟增長的沖擊。要重視有效勞動力供給不足會是將來長期需要面臨的課題。要有效化解市場勞動力供給不足的問題，一是積極吸引外部人才落戶就業(yè)和工作，對區(qū)域內外高素質、技術型人才提供更多的優(yōu)惠政策待遇，對進入城市和農村勞動力提供更多技術學習平臺和機遇；二是高等教育政策應具有吸引力，比如在高校科研經費投入、高校國家實驗平臺建設、國內外名校博士落戶及配偶和子女工作學習問題、高考人才選拔制度、優(yōu)秀畢業(yè)生留校落戶政策等方面精準施策。