多中心空間結(jié)構與碳減排

摘 要：加快實現(xiàn)碳減排目前已成為區(qū)域發(fā)展追求的戰(zhàn)略目標，現(xiàn)有研究主要聚焦于單個區(qū)域與碳排放之間的關系，卻較少關注多中心空間結(jié)構對碳排放產(chǎn)生的影響。基于NPP/VIIRS夜間燈光數(shù)據(jù)對空間結(jié)構進行測度，探尋多中心空間結(jié)構對碳排放的影響效應與作用機制。研究發(fā)現(xiàn)：（1）多中心結(jié)構有助于碳減排，在考慮工具變量等穩(wěn)健性檢驗后結(jié)論仍然成立；（2）從異質(zhì)性來看，多中心結(jié)構的碳減排效應在中小規(guī)模城市、內(nèi)陸地區(qū)以及普通城市效果更為明顯；（3）機制分析發(fā)現(xiàn)，多中心空間結(jié)構通過市場一體化以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構合理化促進碳減排。研究結(jié)論在雙碳戰(zhàn)略下為我國未來城市發(fā)展模式提供了一定的經(jīng)驗啟示。

關鍵詞：多中心結(jié)構；碳排放；市場一體化；產(chǎn)業(yè)結(jié)構

中圖分類號：F205 文獻標識碼：A

Polycentric Spatial Structure and Carbon Reduction

CHEN Guoliang YUAN Qiong

（School of Economics，Zhejiang University of Technology，Hangzhou 310023，China）

Abstract： Accelerating the realization of carbon emission reduction has become a strategic goal pursued by regional development， and existing research mainly focuses on the relationship between individual regions and carbon emissions， but pays less attention to the impact of polycentric spatial structure on carbon emissions. The spatial structure was measured based on NPP/VIIRS night light data， and the influence effect and mechanism of polycentric spatial structure on carbon emissions were explored.The results show that：（1）the polycentric structure contributes to carbon emission reduction， and the conclusion still holds after considering robustness tests such as instrumental variables；（2）from the perspective of heterogeneity， the carbon emission reduction effect of polycentric structure is more obvious in small and medium-sized cities， inland areas and ordinary cities；（3）the mechanism analysis shows that the polycentric spatial structure promotes carbon emission reduction through market integration and industrial structure rationalization. The research conclusion provides certain empirical enlightenment for China's future urban development model under the dual carbon strategy.

Key words： polycentric structure； carbon emission； market integration； industrial structure

1 文獻綜述與理論假說

1.1 文獻綜述

目前，國內(nèi)外相關研究體現(xiàn)在以下兩個方面：一是城市內(nèi)部空間結(jié)構對環(huán)境質(zhì)量的研究。秦蒙等（2016）發(fā)現(xiàn)城市蔓延會提高當?shù)豍M2.5濃度，而李強和高楠（2016）則認為城市蔓延不僅可以提高能源利用效率，還有助于降低城市環(huán)境污染。不同的是，梁昌一等（2021）發(fā)現(xiàn)緊湊型空間發(fā)展模式有助于降低霧霾污染濃度，且規(guī)模越小的城市，降霾效應越顯著，Mouratidis（2019）也發(fā)現(xiàn)緊湊型城市形態(tài)有利于降低汽車尾氣排放和空氣污染水平。類似地，陸銘和馮皓（2014）指出集聚度提高有助于降低單位工業(yè)增加值的污染排放強度，而邵帥等（2019）則認為經(jīng)濟集聚與碳排放強度及人均碳排放之間存在“倒N”型關系。Norman等（2006）研究發(fā)現(xiàn)低密度的郊區(qū)人均碳排放水平為高密度城市中心區(qū)域的2～2.5倍。二是多中心結(jié)構對環(huán)境污染的研究。閻宏和孫斌棟（2015）發(fā)現(xiàn)多中心程度的提高降低了人均能源消耗以及單位GDP能耗，然而陳旭等（2021）發(fā)現(xiàn)多中心空間發(fā)展模式對于區(qū)域內(nèi)各城市的霧霾污染呈現(xiàn)先上升后下降的倒U型影響趨勢，目前我國大多數(shù)省份尚處在拐點左側(cè)。Han等（2020）指出對于低密度城市，強單中心空間結(jié)構可以降低空氣污染，而對于高密度城市而言，多中心空間結(jié)構可以抑制空氣污染。

綜上可見，已有研究主要關注城市內(nèi)部結(jié)構對大氣污染、能源消耗以及碳排放的影響，較少涉及多中心結(jié)構與碳排放的關系。因此，本文貢獻如下：第一，基于多中心空間結(jié)構視角探討區(qū)域空間發(fā)展模式與碳排放之間的關系，彌補了以往過于關注單一區(qū)域與碳排放關系的不足；第二，對多中心空間結(jié)構影響碳排放的主要機制進行檢驗；第三，就多中心空間結(jié)構影響碳排放的異質(zhì)性進行檢驗，便于因城施政。

1.2 理論假說

由于地方政府在政治錦標驅(qū)動下過于追求經(jīng)濟增長忽略環(huán)境保護，特別是行政干預形成的市場分割阻礙人口和經(jīng)濟活動向中心城市集聚，所以不利于實現(xiàn)既定的環(huán)保目標（陸銘和馮皓，2014）。而多中心空間結(jié)構可以加快要素流動，提升資源配置效率（Meijers，2008），有效避免市場分割所引起的低效經(jīng)濟而帶來的污染排放。在多中心空間結(jié)構下，不同層級城市可以自發(fā)形成市場共享的區(qū)域合作體系以破除行政壁壘，促進區(qū)域內(nèi)市場一體化程度提高，將單個地區(qū)的集聚—擴散轉(zhuǎn)化為區(qū)域間廣域空間集聚，實現(xiàn)區(qū)域間優(yōu)勢互補以及產(chǎn)業(yè)協(xié)作，從而推動區(qū)域間碳協(xié)同減排（沈能等，2014）。與此同時，市場一體化程度的提高還有助于區(qū)域間的學習和交流，通過知識溢出加快節(jié)能減排技術在地區(qū)間推廣，進而減少碳排放。

假說1：多中心空間結(jié)構通過提升市場一體化程度實現(xiàn)碳減排。

多中心結(jié)構不僅有助于各區(qū)域借助共享集聚獲得經(jīng)濟福利，還可規(guī)避單中心造成的擁堵效應。因此，多中心結(jié)構可以形成一個分工有序、聯(lián)系密切的功能城市網(wǎng)絡，使得區(qū)域間人、物以及信息的流動更為便利化（Glaeser等，2016），為產(chǎn)業(yè)升級提供要素支撐。由于不同城市在資源稟賦、經(jīng)濟發(fā)展水平上存在差異，而多中心城市網(wǎng)絡所覆蓋的城市類型具有多元化特征，這不但有助于中心區(qū)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級以及產(chǎn)業(yè)在區(qū)域內(nèi)的有序轉(zhuǎn)換，同時非中心區(qū)的城市也可以嵌入鄰近地區(qū)的中心城市主導的分工體系，進而實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構合理優(yōu)化（丁如曦等，2020），提升生態(tài)效率。因此，多中心空間結(jié)構能夠提高能源利用效率，促使產(chǎn)業(yè)結(jié)構由高投入、高排放向低耗能、低排放轉(zhuǎn)型升級，進而實現(xiàn)碳減排。

假說2：多中心空間結(jié)構通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構合理化實現(xiàn)碳減排。

2 研究設計

2.1 模型設定

為了驗證多中心空間結(jié)構對碳排放的影響，本文基本模型設置如下：

lncoi，t＝α0＋α1lnhhii，t＋αi ∑7i＝2 Xi，t＋γi＋μt＋εi，t （1）

其中，lncoi，t為被解釋變量，表示第i個城市第t年的碳排放水平；lnhhii，t表示i城市所在省份的空間結(jié)構，是本文關注的核心變量， Xi，t為控制變量；γi控制了不隨時間變化的個體因素；μt控制了不隨個體變化的時間因素；εi，t為隨機誤差項。

2.2 變量說明

2.2.1 被解釋變量

co：表示碳排放水平，采用碳排放總量以及人均碳排放進行測度。碳排放測算參考吳建新和郭智勇（2016），碳排放包括直接能源消耗產(chǎn)生的碳排放，如煤氣、天然氣和液化石油氣等，也包括電能和熱能消耗產(chǎn)生的碳排放，本文將其產(chǎn)生的碳排放加總得到各城市的碳排放量。

2.2.2 核心解釋變量

hhi：表示城市所在省份的空間結(jié)構水平，本文借鑒Al-Marhubi（2000）的方法，采用標準化的赫芬達爾指數(shù)進行測度，計算公式為：

H

其中，pit代表城市i在t年的夜間燈光亮度總值，Pt代表城市i所在省份t年的夜間燈光亮度總值，n代表省內(nèi)城市數(shù)量。該指數(shù)取值為0～1，指數(shù)越大，越趨于單中心空間結(jié)構，反之，則越趨于多中心空間結(jié)構。由于NPP/VIIRS數(shù)據(jù)為月度數(shù)據(jù)，因此計算時需轉(zhuǎn)化為年度數(shù)據(jù)。

2.2.3 控制變量

①經(jīng)濟發(fā)展水平，用人均GDP（pgdp）表示，考慮到該變量與碳排放可能存在倒U型關系，引入二次項；②研發(fā)投入，用地方財政預算支出中科技支出在GDP占比（rd）表示；③工業(yè)化水平，用第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值在GDP占比（sir）表示；④對外開放，用地區(qū)進出口總額在GDP占比（open）表示；⑤金融發(fā)展水平，用年末金融機構各項貸款余額在GDP占比（fin）表示；⑥城市蔓延水平，用建成區(qū)面積增長率除以常住人口增長率（sp）衡量。

2.3 數(shù)據(jù)說明

本文采用的夜間燈光數(shù)據(jù)來源于美國國家海洋大氣管理局下屬的美國國家地球物理數(shù)據(jù)中心，包含DMSP/OLS和NPP/VIIRS兩個來源，前者可獲得年份為1992—2013年，后者則是從2012年4月至今，考慮到后者時效性更強，本文采用NPP/VIIRS數(shù)據(jù)。省級層面數(shù)據(jù)來源于《中國統(tǒng)計年鑒》，城市層面數(shù)據(jù)來自《中國城市統(tǒng)計年鑒》和《中國城市建設統(tǒng)計年鑒》。由于北京、上海、天津、重慶不便測算多中心結(jié)構指標，且西藏等數(shù)據(jù)缺失，均予以剔除，最終樣本為2013—2019年的274個地級市。本文貨幣數(shù)據(jù)則以2013年為不變價格進行平減處理，缺失值采用插值法補齊。另外，為緩解異方差，對所有變量進行對數(shù)化處理且對所有原始數(shù)據(jù)進行1％的縮尾處理。表1為變量的描述性統(tǒng)計。

3 實證結(jié)果分析

3.1 基準回歸

表2模型（1）和模型（2）報告了以碳排放總量為因變量的回歸結(jié)果，在沒有加入控制變量的情況下，空間結(jié)構系數(shù)為正且在5%水平上顯著，表明多中心結(jié)構可以促進碳減排，模型（2）在引入控制變量后，結(jié)果仍然成立。模型（3）和（4）報告了以人均碳排放為因變量的回歸結(jié)果，同樣表明多中心空間發(fā)展模式能夠降低碳排放，具有顯著的正向環(huán)境外部性。從控制變量看，lnpgdp及其平方項系數(shù)表明碳排放隨著經(jīng)濟發(fā)展程度呈現(xiàn)倒U型趨勢，驗證了環(huán)境庫茲涅茨曲線理論；lnsp系數(shù)顯著為正，說明粗放式的城市擴張模式增加了碳排放水平，lnrd系數(shù)不顯著，說明研發(fā)投入到技術實際應用需要時間才能產(chǎn)生效果。

3.2 穩(wěn)健性檢驗

3.2.1 內(nèi)生性處理

為解決模型可能存在的內(nèi)生性問題，本文選擇地形起伏度作為工具變量，由于地形起伏度是不隨時間而改變的變量，因此在引入模型時將該外生變量與相應年份的交互項作為工具變量進行兩階段最小二乘估計。研究表明，Kleibergen-Paap Wald rk F檢驗值為67.766，大于Stock-Yogo檢驗10%水平上的臨界值，說明不存在弱工具變量，且Kleibergen-Paap rk LM 統(tǒng)計量為49.589，對應P值小于0.01，拒絕了識別不足的假設，證明了工具變量的有效性。表3模型（1）和（2）回歸結(jié)果表明，多中心有助于碳減排，證明了結(jié)論的穩(wěn)健性。

3.2.2 替換變量

本文利用碳排放強度（碳排放總量/實際GDP）替換被解釋變量，回歸結(jié)果見表3模型（3）；同時采用首位度指數(shù)替換解釋變量，公式如下：

mono=

該指數(shù)越接近于0，說明越趨向多中心空間結(jié)構，越接近于1，單中心結(jié)構越明顯。回歸結(jié)果見表3模型（4）和（5），回歸系數(shù)均顯著為正，進一步論證了多中心有助于碳減排。

3.2.3 考慮空間溢出效應

考慮到污染物排放存在空間關聯(lián)性，本文利用空間自回歸模型，在回歸中引入碳排放的空間滯后項。表3模型（6）和（7）展示了以空間鄰近權重矩陣進行回歸得到的結(jié)果，回歸系數(shù)仍顯著為正，表明在考慮污染物空間溢出后研究結(jié)論沒有改變。

3.3 異質(zhì)性檢驗

本部分從城市規(guī)模、區(qū)域差異和行政等級三個方面進行異質(zhì)性檢驗，表4報告了以碳排放總量為因變量的回歸結(jié)果。

表4模型（1）和（2）分別報告了大城市和中小城市的回歸結(jié)果，研究表明，多中心結(jié)構對大城市的碳減排作用并不明顯，但能促進中小城市的碳減排。這是由于中小城市集聚程度較低，通過嵌入多中心結(jié)構獲得了“借用規(guī)模”效應，進而實現(xiàn)碳減排。模型（3）和（4）分別報告了沿海地區(qū)和內(nèi)陸城市的回歸結(jié)果，研究表明，多中心空間結(jié)構對內(nèi)陸地區(qū)具有顯著的碳減排效應，而沿海地區(qū)效果并不明顯。這可能是因為內(nèi)陸地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平較為緩慢，能源利用效率較低，可以借助多中心結(jié)構更好地提高能源利用效率，減少碳排放。模型（5）和（6）分別報告了高行政等級城市和普通城市的回歸結(jié)果，研究表明，多中心空間結(jié)構對于普通城市具有明顯的碳減排效應，對于高行政等級城市的減排效應卻并不明顯。

4 機制檢驗

本文將從市場一體化和產(chǎn)業(yè)結(jié)構兩方面對多中心結(jié)構與碳減排的影響機制進行檢驗。

借鑒盛斌和毛其淋（2012）的方法測算市場一體化程度，表5模型（1）報告了多中心結(jié)構與市場一體化的回歸結(jié)果，研究表明，多中心空間結(jié)構可以提高市場一體化程度，這可解釋為多中心促進了資源要素傳播以及市場共享。模型（2）和（3）分別報告了市場一體化與碳排放總量和人均碳排放的回歸結(jié)果，研究表明，兩者之間存在顯著的負相關，市場一體化水平越高，越能促進區(qū)域間的協(xié)作，有助于創(chuàng)新要素與生產(chǎn)技術實現(xiàn)跨區(qū)域推廣，進而促進碳減排，由此驗證假說1。

其次，采用泰爾指數(shù)對產(chǎn)業(yè)結(jié)構合理化進行度量，表5模型（4）報告了多中心結(jié)構與產(chǎn)業(yè)結(jié)構合理化的回歸結(jié)果，研究表明，多中心空間結(jié)構有助于產(chǎn)業(yè)結(jié)構合理化，這可解釋為多中心空間結(jié)構提升了資源配置效率，促使產(chǎn)業(yè)結(jié)構向著更合理的方向發(fā)展。模型（5）和（6）分別報告了產(chǎn)業(yè)結(jié)構合理化與碳排放總量和人均碳排放的回歸結(jié)果，研究表明，兩者存在顯著的正相關關系，即產(chǎn)業(yè)結(jié)構越合理，資源利用越高效，從而有助于碳減排，由此驗證假說2。

5 研究結(jié)論與建議

5.1 研究結(jié)論

本文在“雙碳”背景下，從多中心空間結(jié)構視角探討了碳減排機制，彌補了以往研究更多關注單一區(qū)域?qū)μ寂欧庞绊懙牟蛔恪Ｑ芯勘砻鳎海?）多中心空間發(fā)展模式對于碳排放有著明顯的抑制作用，穩(wěn)健性檢驗也論證了這一觀點；（2）多中心空間結(jié)構對于區(qū)域內(nèi)中小規(guī)模、內(nèi)陸地區(qū)以及普通城市具有明顯的減排效應；（3）市場一體化以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構合理化是多中心空間結(jié)構促進碳減排的重要渠道。

5.2 政策建議

（1）構建多中心城市網(wǎng)絡。一方面要嚴格控制大城市的無序蔓延，打造結(jié)構緊湊、空間集約的城市格局，另一方面要科學認識區(qū)域空間形態(tài)，打破行政區(qū)劃限制，以城市群作為城市網(wǎng)絡載體，打造由大城市引領的多中心空間結(jié)構，引導中小城市積極融入城市網(wǎng)絡建設，將自身的比較優(yōu)勢與城市網(wǎng)絡對接，構建跨地區(qū)的碳排放聯(lián)動治理機制。

（2）合理規(guī)劃城市之間交通基礎設施建設，促進要素自由流動。為發(fā)揮中小城市對大城市的“規(guī)模借用”，要加強區(qū)域間基礎設施互聯(lián)互通，為城市之間相互交流以及發(fā)揮多中心空間結(jié)構的溢出效應提供便利。建議放松中國限制人口向大城市流動的戶籍政策，破解阻礙城市建設用地指標跨地區(qū)再配置的土地政策等，為實現(xiàn)碳減排提供制度基礎。

（3）科學合理規(guī)劃城市群產(chǎn)業(yè)布局。統(tǒng)籌協(xié)調(diào)區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展，有序推進不同地區(qū)、不同層級城市之間的產(chǎn)業(yè)互動，根據(jù)區(qū)域內(nèi)不同城市的發(fā)展階段和比較優(yōu)勢明確產(chǎn)業(yè)定位。同時，通過產(chǎn)業(yè)有序轉(zhuǎn)移、園區(qū)共建等形式促進區(qū)域間產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，加快碳減排。

參考文獻：

［1］ 梁昌一， 劉修巖， 李松林. 城市空間發(fā)展模式與霧霾污染：基于人口密度分布的視角［J］. 經(jīng)濟學動態(tài)， 2021， 720（2）： 80-94.

［2］ 秦蒙， 劉修巖， 仝怡婷. 蔓延的城市空間是否加重了霧霾污染：來自中國PM2.5數(shù)據(jù)的經(jīng)驗分析［J］. 財貿(mào)經(jīng)濟， 2016， 420（11）： 146-160.

［3］ 李強， 高楠. 城市蔓延的生態(tài)環(huán)境效應研究：基于34個大中城市面板數(shù)據(jù)的分析［J］. 中國人口科學， 2016， 177（6）： 58-67， 127.

［4］ MOURATIDIS K. Compact city， urban sprawl and subjective well-being［J］. Cities， 2019， 92： 261-272.

［5］ 陸銘， 馮皓. 集聚與減排：城市規(guī)模差距影響工業(yè)污染強度的經(jīng)驗研究［J］. 世界經(jīng)濟， 2014， 37（7）： 86-114.

［6］ 邵帥， 張可， 豆建民. 經(jīng)濟集聚的節(jié)能減排效應：理論與中國經(jīng)驗［J］. 管理世界， 2019， 35（1）： 36-60， 226.

［7］ NORMAN J， MACLEAN H， KENNEDY C. Comparing high and low residential density： life-cycle analysis of energy use and greenhouse gas emissions［J］. Journal of Urban Planning and Development， 2006， 132（1）： 10-21.

［8］ 閻宏， 孫斌棟. 多中心城市空間結(jié)構的能耗績效：基于我國地級及以上城市的實證研究［J］. 城市發(fā)展研究， 2015， 22（12）： 13-19.

［9］ 陳旭， 張亮， 張碩. 多中心空間發(fā)展模式與霧霾污染：基于中國城市數(shù)據(jù)的經(jīng)驗研究［J］. 重慶大學學報（社會科學版）， 2021， 27（5）： 30-44.

基金項目：國家自然科學基金項目（71874160）；浙江省哲學社會科學規(guī)劃課題（18NDJC215YB）

作者簡介：陳國亮（1983—），男，浙江臺州人，經(jīng)濟學博士，博士后，浙江工業(yè)大學經(jīng)濟學院副教授，碩士生導師，研究方向為區(qū)域經(jīng)濟，E-mail： chenglgg@163.com；袁瓊（1998—），女，湖南湘潭人，浙江工業(yè)大學經(jīng)濟學院碩士研究生，研究方向為區(qū)域經(jīng)濟。