我國城鎮化對碳排放的影響及空間溢出效應研究

摘 要：在低碳發展背景下，研究城鎮化對碳排放的影響具有重要現實意義。利用2006—2019年我國263個地級市的相關數據，運用探索性空間分析方法和空間杜賓模型，在對我國城鎮化和碳排放的空間分布情況進行分析的基礎上，深入探究城鎮化對碳排放的影響及空間溢出效應，以期為我國城鎮化建設和低碳、綠色發展提供科學有效地支撐。研究發現：城鎮化水平和碳排放量不斷提高，且均具有顯著的正向空間自相關性；在其他條件不變的情況下，城鎮化水平每提升一個單位，碳排放量將增加0.062%；東中西部地區城鎮化對碳排放的影響均顯著為正，但就影響程度而言，西部地區城鎮化對碳排放的影響最大，中部地區次之，東部地區最小。因此，要持續推進城鎮化快速發展，大力發展大都市圈和城市群，推動經濟結構轉型和技術進步，降低城鎮化發展過程中的碳排放量。

關鍵詞：城鎮化；碳排放；空間溢出效應；低碳發展；空間杜賓模型

中圖分類號：F 205 文獻標識碼：A 文章編號：1672-7312（2023）02-0220-08

Research on the Impact of Urbanization on Carbon Emissions and Spatial Spillover Effect in China

JIN Fei

（Jiangsu Yangtze River Economic Belt Research Institute，Nantong University，Nantong 226019，China）

Abstract：In the context of low-carbon development，it is of great practical significance to study the impact of urbanization on carbon emissions.Based on relevant data of 263 prefecture-level cities in China from 2006 to 2019，using the exploratory spatial analysis method and the spatial Durbin model，this paper investigates the impact of urbanization on carbon emissions and the spatial spillover effect based on the analysis of the spatial distribution of urbanization and carbon emissions in China，in order so as to provide scientific and effective support for the construction of urbanization and low-carbon and green development in China.It is found that：urbanization level and carbon emissions are increasing，and both have significant positive spatial autocorrelation；with other conditions being unchanged，carbon emissions will increase by 0.062% for each unit increase in urbanization level；the impact of urbanization on carbon emissions in the east，central and western regions is significantly positive，but in terms of the degree of impact，urbanization in the western region has the greatest impact on carbon emissions，followed by the central region.However，the impact of urbanization on carbon emissions is the largest in the western region，followed by the central region and the smallest in the eastern region.Therefore，we should continue to promote the rapid development of urbanization，vigorously develop metropolitan areas and urban agglomerations，promote economic structural transformation and technological progress，and reduce carbon emissions in the process of urbanization development.

Key words：Urbanization；Carbon emissions；Spatial spillover effect；Low carbon development；Spatial Dubin model

0 引言

改革開放以來，我國在經濟增長、人民生活和社會發展等各方面取得了令人矚目的成就[1]，城鎮化進程也隨之進入快速發展階段[2]。邁入21世紀后，我國城鎮常住人口比率由起初的17.9%逐步增長到60.6%，年均增速高達6.1%。但是，這一比率與發達國家的平均水平相比，仍有較大差距[3]。在推行城鎮化過程中，一方面可以從供給端和需求端影響經濟增長，即供給端促進了生產要素集聚和生產效率提升，需求端創造了衣食住行等大量的有效需求；另一方面也伴隨著環境資源消費的急劇增長，導致碳排放的快速上升，環境承載能力逐漸下降，環境污染問題層出不窮。根據國際能源署統計數據，2019年我國CO2排放量高達98.77億t，占全球CO2排放量的29.93%，成為碳排放世界第一大國。隨著全球氣候變暖問題的不斷加劇，大規模和持續增長的碳排放不僅給我國帶來嚴峻的碳減排壓力，也是我國實現經濟高質量發展過程中的主要威脅和阻力[4-5]。如何處理好城鎮化下的經濟發展和環境質量之間的關系是重大議題，不僅是政府相關部門關注的重點[6]，也是我國未來發展的“主旋律”和實現高質量發展的必由之路。2014年3月出臺的《國家新型城鎮化規劃（2014—2020年）》明確指出，將生態文明理念融入城鎮化進程，強調以綠色、循環和低碳發展推進新型城鎮化建設，促進經濟社會的健康可持續發展，在國家戰略層面明確了新城鎮化的主要發展目標。2021年3月，十三屆全國人大四次會議通過的《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》再次強調要深入推進統籌兼顧“經濟、生活、生態、安全”等多元需要的新型城鎮化戰略。這對城鎮化進程中的經濟和環境的平衡發展提出了具體的要求，如何在保證經濟穩定增長的同時，兼顧生態環境的不斷改善，是一個時代性的話題，也是我國乃至全球亟待解決的重要問題。在此背景下，準確把握我國城鎮化與碳排放關系的基本規律，探尋城鎮化綠色可持續發展的有效路徑，對于推進低碳經濟發展和城鎮化高質量發展具有一定的現實意義。

1 文獻綜述

基于城鎮化在整個經濟社會系統中的重要地位，城鎮化與碳排放之間的關系一直是學術界長期關注的重點話題，國內外學者對于城鎮化與經濟增長或碳排放之間的關系展開了一系列討論。一是，部分學者利用微觀測度方法探究碳排放與城鎮化的影響關系。DONG等基于我國1979—2009年相關時間序列數據，發現城鎮化與碳排放之間的關系為倒“U”型，我國當時處于曲線的左端，且城鎮化對于碳排放變化的解釋力度達到18%[7]。LI等基于我國1990—2010年省會城市面板數據，使用IPCC推薦的方法測算了CO2排放水平，并進一步探究城鎮化與碳排放之間的關系，研究發現二者之間存在正相關關系[8]。FANG等從微觀家庭碳排放量角度入手，基于投入產出法測算我國1996—2012年家庭直接和間接CO2排放量，發現城市家庭的CO2排放量要多于農村家庭，進一步地利用協調和格蘭杰因果檢驗方法展開實證研究，發現城鎮化水平每上升1%，會導致家庭的直接和間接CO2排放量分別增加2.9%和1%[9]。王星利用同時段我國整體時間序列數據和省級面板數據，認為對于城鎮化較低的地區，城鎮化與碳排放之間的關系為N型，而在城鎮化水平較高的地區，二者關系呈現倒N型[10]。HE等基于1995—2013年我國省級面板數據，在發現我國部分地區的城鎮化與碳排放之間呈現倒“U”型關系的基礎上，進一步提出對于經濟較為發達地區來說，城鎮化并不是導致碳排放加劇的重要因素[11]。二是，相關學者從區域視角方面探究二者關系。王鋒等人對我國2008—2014年30個省份的相關數據進行分析，將城鎮化細分為經濟城鎮化、土地城鎮化和人口城鎮化，發現在不同城鎮化維度下，各省份間的碳排放空間效應存在顯著差異，其中，人口城鎮化使得地區之間的碳排放的“逐頂競爭”最明顯[12]，而王睿等的研究結論則與之相反，認為經濟和土地城鎮化對碳排放的影響力度最大[13]。范建雙等通過對1997—2015年期間我國省級面板數據進行分析，指出城鎮化水平的提升有利于本地碳減排[14]。在此基礎上，束克東等通過對2001—2016年期間我國省級面板數據進行分析，進一步指出，在高收入組中城鎮化與碳排放存在正相關，在較低收入組中城鎮化與碳排放存在負相關[15]。王玉娟基于2007—2017年我國地級市面板數據，利用空間聯立方程和廣義空間三階段最小二乘法進行實證分析，結果表明城鎮化與低碳發展存在可以彼此強化的內生聯動性，但是這種關系會受到鄰域的影響[16]。三是，相關學者從多維度視角探究碳排放與城鎮化的關系。李亞麗等人從土地、人口和經濟3個維度層面建立城鎮化高質量發展指標體系，并從不同維度方面檢驗城鎮化發展對碳排放的影響效應，其發現不同維度城鎮化對碳排放影響程度不一，具體來看經濟和人口發展具有一定的減排效應，但土地層面的城鎮化發展加劇了碳排放[17]。王兆峰等人采用面板門檻模型實證分析新型城鎮化對旅游業碳排放影響特征，其研究發現在新型城鎮化發展過程中經濟發展和技術創新有助于推動碳排放抑制，這為區域旅游經濟發展規劃提出更高的要求[18]。

綜上可得，以往關于城鎮化和碳排放的關系方面的研究已經取得了較為豐富的成果，但仍存在一些不足之處。一是，現有研究大部分單獨研究城鎮化對環境污染的影響，缺少城鎮化發展對碳排放效應的綜合研究和對比分析；二是相關研究多是從總體上探究城鎮化和碳排放的關系，缺乏城鎮化對碳排放效應的異質性分析；三是學術界關于城鎮化對碳排放的分析大部分都是基于線性分析框架而展開的，缺少從空間計量角度深入剖析我國城鎮化與碳排放的復雜關系。因此，文中基于我國2006—2019年城鎮化和碳排放測度面板數據，實證探究我國城鎮化發展對碳排放影響效應的空間特征，有利于為我國不同階段有針對性地促進城鎮發展和環境保護“雙贏”的高質量發展進程提供一定的政策依據和參考。

2 研究方法與變量說明

2.1 探索性空間分析

為分析研究對象的空間聚集性，文中借助帕克莫蘭（Patrick Moran）1950年提出的Morans I指數判定區域變量間的空間相關性[19]，定義如下

2.3 變量說明

關鍵解釋變量為城鎮化。借鑒已有研究的做法[20-21]，文中選取城市戶籍人口占總人口比重代表城鎮化率。

被解釋變量為碳排放量。根據IPCC《國家溫室氣體清單指南》提出的測度方法，采用能源消耗與二氧化碳排放量系數之積作為二氧化碳排放總量，且能源消耗主要以原煤、焦炭、汽油、煤油、柴油、燃油、天然氣為主。具體計算公式如下。

式中：j和m分別為研究對象和能源消耗分類；CO2j為研究對象j的二氧化碳排放總量；CO2jm為不同能源在研究對象j的二氧化碳排放量；Ejm為能源消耗m在區域j的消耗量；qm為能源m的碳排放系數；Om為能源m的折煤系數；d為標準熱煤值；EOm為能源m的單位熱值含碳量；Km為能源m的碳氧化因子；L為二氧化碳分子比率取值11/3。

文中選取經濟增長（gdppc）、外貿發展（ftd）、產業結構（sli）、科技創新（tech）、政府行為gov）5個指標作為控制變量。其中，經濟增長采用分地區人均GDP進行衡量，外貿發展利用貨物進出口總額表示，產業結構的代理變量為產業結構高級化，科技創新以R&D人員全時當量進行衡量，政府行文利用地區是否發布關于碳排放相關制度進行衡量。

文中選取2006—2019年我國30省市區263個地級市（因數據獲取不可得性，剔除香港、澳門、臺灣、西藏）作為研究范圍，其數據來源主要來自于《中國統計年鑒》《國民經濟和社會發展統計公報》《中國能源統計年鑒》《中國城市統計年鑒》及各省市統計年鑒。為避免物價變化等因素對估計結果的影響，經濟類數據均按照價格指數轉換為2006年不變價格，同時按照平均遞增法增補部分缺失數據，描述性統計見表1。為消除異方差等因素對估計結果的影響，文中對所有變量做取對數處理。

3 實證分析

3.1 空間相關性檢驗

文中在使用空間模型進行回歸前先采用Morans I指數進行可適性分析，具體結果見表2，城鎮化Morans I指數均大于0且呈逐年遞增趨勢，在1%水平下呈現顯著性。說明我國各地級市城鎮化率不斷提高且具有正向空間自相關性。進一步研究來看，我國各地級市城鎮化已在空間上凸顯一定的空間聚集效應。碳排放Morans I指數呈現顯著性波動式變化，呈現“N型”增長趨勢。究其原因可能是我國從2010年前主要以粗放式增長為主，從而碳排放聚集相關性較強，隨著綠色低碳的政策提出，低碳要素也向不同地區流動，2017年后我國碳排放Morans I指數顯著性降低，從而凸顯碳排放的空間聚集性逐步減弱。

基于Morans I指數分布利用Stata 14.0畫出2019年城鎮化和碳排放Morans I指數散點圖。從圖1可以看出，從全局角度來看城鎮化率分布在第Ⅰ和第Ⅲ象限明顯高于第Ⅱ和第Ⅳ象限，即多數地級市城鎮化率在水平較高和較低的空間聚集，且地級市之間的差異較小。而碳排放分布在第Ⅰ和第Ⅱ象限明顯高于第Ⅲ和第Ⅳ象限，這表示“高—高”型和“低—高”型的地級市碳排放聚集較為明顯，側面證明了研究對象之間的城鎮化和碳排放具有溢出效應。因此，進一步構建空間計量模型探討城鎮化對碳排放的空間作用。

3.2 空間回歸結果分析

經過測算空間杜賓模型回歸結果見表3，空間自回歸系數rho為0.102且在1%水平下顯著，說明碳排放有明顯的正向空間溢出效應，由于碳排放通過大氣和水源等傳播方式向周邊擴散，且對周邊排放進行正向轉移。因此，要降低碳排放就需要對各研究對象進行聯合治理。

3.3 效應分解

利用偏微分法對時間空間雙固定效應下的空間杜賓模型估計結果進行效應分解，得出各變量對碳排放的直接效應、間接效應及總效應。其中，直接效應反映解釋變量對本地被解釋變量的影響，而間接效應反映解釋變量對鄰近地區被解釋變量的間接影響，總效應反映間接效應和直接效應之和，具體分解結果見表4。由表4結果可以看出，城鎮化對碳排放的直接效應和間接通過了5%水平下顯著，但影響方向具有較大區別，說明城鎮化對碳排放在直接效應具有推動作用，也存在明顯的間接顯著性抑制作用。具體而言，城鎮化對碳排放的直接效應為0.061，說明本地城鎮化每提升一個百分比，碳排放量將增加0.061%。分析來看，城鎮化規模的不斷加大對本地碳排放的增長具有正向促進作用，隨著城鎮化進程的快速擴增和基礎設施的不斷增加，相應產生大量生產廢氣排放，因此也加劇了碳排放的含量，城鎮化在拉動地方經濟發展的同時也對環境產生一定的污染。從控制變量來看，經濟發展對本地碳排放呈現顯著的正向促進作用，隨著各地經濟的不斷發展對環境造成壓力日益劇增，單位經濟價值需要犧牲環境價值作為代價，因此多數地區走向了“先污染后治理”的粗放式經濟發展模式。政府行為對本地碳排放呈現顯著的負向抑制作用，影響系數為-0.102且在1%水平下顯著，說明相關環境規制和政策在一定程度上對碳排放進行相關約束，政府的嚴格規制力度投入抑制碳排放的同時可能也降低發展能力。產業結構、科技創新和外部外貿發展對本地碳排放均沒有顯著的影響，可能是因為產業結構升級和科技創新對碳排放影響需經過技術沉淀，外貿進出口也無法直接影響碳排放的減少或增加。

3.4 異質性分析

基于研究對象涵蓋我國各地級市，隨著交流頻繁、技術互通、交通完善等要素的影響，從實際生活和結果分析看我國城鎮化發展具有空間溢出效應。因此，城鎮化對碳排放的影響也極有可能存在地區異質性，參照多數學者研究方法文中將研究對象分為東部、中部和西部地區，進行異質性分析，即分別利用空間杜賓模型對東、中、西部地區的數據進行估計，結果見表5。可以看出，東中西部城鎮化對碳排放的影響系數均為正數，且均通過顯著性檢驗，說明東中西部地區的城鎮化發展均能影響碳排放發展，與上文研究相符。同時，三者影響系數有所差異。就城鎮化對碳排放影響效應的絕對值大小而言，有西部＞中部＞東部，即西部地區城鎮化對碳排放的影響作用最強，東部地區最弱。這一現象主要是因為東部地區城鎮化建設已形成一定規模，且逐步向科學綠色化發展，中部地區的城鎮化建設相對薄弱，而西部地區由于經濟、技術、人才等資源不足，城鎮化程度最低，由邊際效應遞減規律可得，西部地區城鎮化對碳排放的影響最大。因此，西部地區政府應制定科學有效的城鎮化發展進程，解決西部地區資源配置不足，基礎設施和產業發展落后局面，以實現城鎮化建設綠色高質量發展。

3.5 穩健性分析

為檢驗文中研究結論的科學性和外部有效性，文中采用不同方法進行穩健性檢驗。一是，將文中解釋變量城鎮化選取常住人口的城鎮化率替換；二是，將采用不同矩陣進行穩健性檢驗，采用地理距離空間權重矩陣進行回歸。結果見表6，得到的回歸結果城鎮化對碳排放均呈現顯著性正向促進作用，與上文空間杜賓模型回歸結果總體保持一致，說明文中研究結論具有穩健性。

4 結論與建議

4.1 結論

文中采用探索性空間分析方法和空間杜賓模型測度研究我國城鎮化對碳排放的空間影響效應及作用，以期為我國城市化建設和綠色發展提供科學有效支撐。主要得出以下結論。

1）我國各地級市城鎮化和碳排放不斷提高且具有正向空間自相關性。同時，碳排放Morans I指數呈現顯著性波動式變化，呈現“N”型增長趨勢。

2）多數地級市城鎮化率在水平較高和較低的空間聚集，且地級市之間的差異較小，而碳排放分布則多為“高—高”型和“低—高”型集聚模式。

3）城鎮化每提升一個單位，本地碳排放將增加0.062%，鄰近地區碳排放量將減少0.09%，即城鎮化規模的不斷加大會加劇本地碳排放量，同時有利于鄰近地區的碳減排。隨著城鎮化進程的快速擴增和基礎設施的不斷增加，相應產生大量生產廢氣排放，因此也加劇了碳排放的含量，城鎮化在拉動地方經濟發展的同時也對環境產生一定的污染。

4）東中西部地區的城鎮化發展均會伴隨碳排放量增長，但相比中東部地區而言，西部地區城鎮化對碳排放影響作用更大。

4.2 建議

根據上述研究結果和我國城鎮化以及經濟社會發展的現實情況，文中提出如下的政策建議。

1）持續推進城鎮化快速發展，大力發展大都市圈和城市群。總體而言，我國城鎮化發展的經濟增長效應大于碳排放效應，城鎮化和工業化協同發展形成了良性循環。我國當前城鎮化率為60%，距離發達國家80%的平均水平還有一定距離，因此應堅定不移地推進城鎮化快速發展，繼續發揮生產要素集聚和規模效應，應當充分借鑒國際經驗集中發展大都市圈和城市群，培育推動經濟增長的多個增長極。

2）通過轉變城鎮化發展模式增強城鎮化的低碳、綠色發展效應。過去較長時期，我國城鎮化發展模式較為粗放，土地城鎮化快于人口城鎮化，戶籍限制導致人口城鎮化的不完全性，總體重規模擴張、輕質量效益。在經濟快速增長時期，粗放的發展模式可以起到推動作用。而在新常態時期，粗放的模式已經不適應時代的需要。因此，應轉變城鎮化發展模式，走新型城鎮化發展道路，更加注重質量效益，應合理規劃城市土地使用規模，穩步推進戶籍制度改革，提升農業轉移人口市民化水平，將人口紅利轉變為人才紅利，為低碳、綠色發展提供高質量的人力資本。

3）推動經濟結構轉型和技術進步，弱化城鎮化的碳排放效應。城鎮化在促進經濟增長的同時應最大限度降低碳排放效應。一方面，應推動經濟結構轉型，繼續提升第三產業占比，發展工業互聯網、大數據、云計算、人工智能、5G等新型產業，嚴格限制高污染、高耗能產業的無序擴張。另一方面，通過創新驅動戰略促進技術進步，提升工業生產效率，降低單位產值能耗，同時提升環保領域的技術水平，優化治理效果。

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（責任編輯：嚴焱）

收稿日期：2022-10-25

基金項目：國家社科基金一般項目（21BJY152）；江蘇省社科基金一般項目（21EYB0029）

作者簡介：金飛（1982—），男，江蘇鹽城人，副研究員，博士，主要從事產業經濟與區域創新等方面的研究工作。