高鐵開通對長江經濟帶城市綠色發展的影響研究

摘 要： 基于長江經濟帶城市2003—2019年的面板數據，運用雙重差分模型和空間杜賓模型考察高鐵開通對城市綠色發展的影響及其作用機制。研究結果表明，高鐵開通對長江經濟帶城市綠色發展水平有顯著的促進作用。機制分析表明，高鐵開通可通過代效應、結構優化效應和綠色創新效應對城市綠色發展提升產生積極影響。異質性分析表明，高鐵開通對于綠色發展的促進作用在上游城市更大。高鐵開通對不同圈層內城市GTFP的促進效應呈“倒U”型變化趨勢，且在距離省會城市80～180 km處達到最大。此外，高鐵開通對地區綠色發展水平存在顯著的負向空間溢出效應。本文結論對如何通過交通基礎設施升級帶動城市綠色發展具有重要的啟示意義。

關鍵詞： 高鐵開通；綠色發展；長江經濟帶；多時點雙重差分法

中圖分類號： F 532. 8

文獻標志碼： A

收稿日期：2024-04-10

作者簡介：袁星鈺（1998—），女，浙江臺州人，碩士研究生，研究方向：區域經濟、交通運輸經濟。

文章編號：1005-9679（2024）05-0044-07 ·綠色低碳·

Research on The Impact of High Speed Rail on The GreenDevelopment of Cities in The Yangtze River Economic Belt

YUAN Xingyu HU An

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

Abstract： Based on the panel data of cities in the Yangtze River Economic Belt from 2003 to 2019， the difference-in-difference model and the spatial Durbin model were used to investigate the impact and mechanism of high-speed rail opening on urban green development. The results show that the opening of high-speed rail has a significant effect on the green development level of cities in the Yangtze River Economic Belt. Mechanism analysis shows that the opening of high-speed rail can have a positive impact on the improvement of urban green development through generation effect， structural optimization effect and green innovation effect. Heterogeneity analysis shows that the opening of high-speed rail has a greater role in promoting green development in upstream cities. The promotion effect of high-speed rail opening on GTFP in different circles showed an “inverted U” shaped trend， and reached the maximum at 80～180km away from the provincial capital. In addition， the opening of high-speed rail has a significant negative spatial spillover effect on the level of regional green development. The conclusions of this paper have important implications for how to promote urban green development through transportation infrastructure upgrading.

Key words： opening of high-speed rail; green development; yangtze river economic belt; multi-time point differential method

0 引言

自黨的十八大以來，中國經濟發展進入了高質量發展階段，正面臨著如何在經濟增長與環境保護之間找到平衡點的挑戰。為了解決這一難題，綠色發展已成為國家和各級政府的重要經濟規劃目標，并被視為實現經濟高質量發展的必要條件。在推動綠色發展的過程中，交通基礎設施的升級，特別是高鐵網絡的擴展，發揮了至關重要的作用［1］。高鐵不僅提高了區域間的互聯互通，促進了經濟的快速發展，還因其高效和低碳的特性，成為推動綠色發展的重要力量。作為我國重要的經濟樞紐與國家重點發展戰略，習近平總書記在江蘇省南京市主持召開全面推動長江經濟帶發展座談會時再次強調，要譜寫生態優先、綠色發展的新篇章，使長江經濟帶成為我國生態優先綠色發展的主戰場?；谏鲜霰尘埃疚尼槍Ω哞F開通能否對長江經濟帶城市綠色發展產生正向影響進行研究，其間的因果關系、作用路徑等問題在后文展開研究。

綠色發展是一種思量資源和環境因素的平衡發展模式。測度城市綠色發展水平的方法，一是構建評價指標體系評估綠色發展的程度［2］。二是從效率測度角度出發，提出綠色全要素生產率［4］、綠色發展效率［5］等概念。學者們通常使用Tobit模型進行回歸分析，以評估不同影響因素對城市綠色發展的效果［6］?，F有研究已證實城市綠色發展與經濟發展、產業結構、產業集聚、技術創新、外商投資、財政支出以及環境規制等因素高度相關［7］，并肯定了創新型城市、寬帶中國等試點政策的綠色發展效應［8，9］，但是針對高鐵開通這一因素研究其對城市綠色發展的影響并識別其作用機制的研究尚未充分展開。當前關于高鐵對綠色發展影響的研究，大多單一關注其關于排放與污染這類環境效應［10］，且尚未形成統一意見。并且對效率提升效應這方面研究較少，僅有少數學者認為高速鐵路建設對綠色全要素生產率和綠色經濟效率提高有著顯著提升作用［11，12］，其中針對長江經濟帶的研究更是少見。

綜上所述，本文的邊際貢獻體現在以下方面：一是研究長江經濟帶各城市，提升綠色發展描述精度，為高鐵與綠色發展提供深入分析，彌補現有研究不足，推動長江經濟帶綠色發展研究。二是考察高鐵開通對綠色發展的推動作用，統籌經濟和環境效應，用綠色發展指標研究高鐵開通的影響機制，探究高鐵開通對綠色發展的異質性效果。三是運用空間計量模型，深入探究高鐵開通的空間溢出效應。

1  理論分析與研究假說

1.1 替代效應

高鐵替代效應通過優化運輸能耗和結構以及改善交通問題，對經濟環境產生積極影響。首先，高鐵高效低污染，優化了城市交通結構，提升了客運能力，減輕了客貨運輸競爭壓力，促進了順暢運輸。其次，其電動化工程減少了石油需求和污染排放，保護了環境。此外，高鐵還減少了公路交通客運需求，改善了生態環境［13］，緩解了交通擁堵［14］，提高了車輛行駛速度和能源利用效率，促進了節能減排。因此，高鐵替代效應對經濟環境有積極影響，并提升綠色發展水平。

1.2 結構優化效應

首先，高鐵的高容量、高速度和高準點率改善了城市通達性，促進了服務業和旅游業發展［15］，在日本新干線案例得到驗證［16］，高鐵運營提升了服務業水平，擴大了服務業比重，減少了第二產業比重，實現了經濟“去污染化”，助力綠色轉型［17］。其次，高鐵在沿線城市產生服務業集聚效應，推動服務業發展，減少工業污染物排放，實現產業結構高級化和綠色化，提升綠色發展水平。高鐵還促進了新興技術產業和高端服務業發展，推動城市產業向高附加值和清潔生產方向轉型，為綠色轉型奠定基礎。最后，高鐵開通提升了城市化水平，促使工業企業向郊區遷移，推動環保型產業在市區匯聚，改善了城市產業結構，從傳統工業轉向更環保和高端產業，支持城市綠色發展。

1.3 綠色創新效應

首先，高鐵開通促進了綠色知識與技術的傳播。高鐵縮減時空距離，促進綠色創新和技術擴散［18］，提高企業間信息共享和合作，推動綠色工藝創新［19］，減少能源消耗和環境污染。在環境規制加強的情況下，企業生產成本和城市環境污染風險均降低［20］。其次，高鐵促進了綠色技術和環境權益市場的交易。高鐵運營簡化了面對面洽談，推動交易順利進行，促進綠色技術推廣和流通，幫助企業治理末端污染，減輕城市生態壓力。最后，高鐵的“時空壓縮”和“邊界突破”效應改善了技術傳輸，減少信息損失，引入節能技術，提高能源效率，降低環境污染。高鐵網絡為技術傳輸提供高效通道，推動經濟綠色創新和發展。

綜上， 本文提出以下研究假說：

假說1：高鐵開通有助于促進城市綠色發展水平的提升。

假說2：高鐵建設通過替代效應、結構優化效應和綠色創新效應促進城市綠色發展水平的提升。

2  模型設計與變量選擇

2.1 模型設定

本文建立的雙重差分模型具體如下：

GTFPit=α+βHSRit-1+φControlit-1+μt+γi+εit（1）

式中，i和t分別表示城市和年份，GTFPit表示城市綠色發展水平。HSRit-1為高鐵開通的虛擬變量，考慮到高鐵連通的影響在時間上存在滯后性，模型中的解釋變量均滯后一期，這也有助于減輕反向因果問題對識別造成的干擾。Controlit-1表示一系列控制變量。μt為年份固定效應，γi為城市固定效應，εit為隨機誤差項。如果高鐵開通能有效提升綠色發展水平，β應該顯著為正。

2.2 變量設定與數據說明

被解釋變量。參考前人的研究，本文基于非期望產出超效率SBM模型，借助綠色生產率增長指數（GML）測算了城市綠色全要素生產率（GTFP）并將其作為綠色發展水平的代理變量分析一定區域內的綠色發展情況。資本投入借鑒張軍等［21］做法，使用永續盤存法計算，以2006年為基期，根據各城市固定資產投資價格指數進行平減，設定資本存量折舊率為10.96%計算資本存量。勞動力投入使用各城市年末就業人數，資源損耗使用折算標準煤后的能源消費總量。選取各地區實際GDP作為期望產出變量，以2006年為基期。非期望產出采用“三廢”，即工業廢水排放量、工業二氧化硫排放量與工業煙（粉）塵排放量進行衡量。

解釋變量。本文核心解釋變量為表征“高鐵開通”的虛擬變量。如果在第t年開通運營了高鐵，那么在第t年及其以后的年份就取值為1，之前的年份均取值為0。為減輕估計偏差，將上半年開通高鐵（6月30日之前）定義為當年開通，下半年開通定義為下一年開通。

控制變量。本文在現有文獻的基礎上控制了一系列可能影響城市綠色發展水平的因素： 經濟發展水平（ECO）采用人均GDP表征，以2006年為基期進行平減；政府干預程度（GOVR）采用各城市當年年末財政支出總額/GDP，并以2006年為基期進行折算；城市規模（CS）采用城市期末從業人數；人力資本（HUM）采用普通本專科及以上人口數占常住人口比重；人口密度（PD）采用各城市行政區域內每單位面積的人口數；技術發展水平（TEC）采用政府科學事業支出占財政總支出的比重；環境規制水平（ENVIR）采用工業固定廢棄物綜合利用率；對外開放水平（OPEN）采用各城市當年實際利用的外商直接投資額/GDP。為控制異方差帶來的影響，以上所有指標均取對數并滯后一期引入模型。

本文選取的數據是2006－2019年中國長江經濟帶地級市的面板數據。其中高鐵開通數據來源于中國鐵路總公司網站、12306網站等，其余數據來源于歷年《中國城市統計年鑒》《中國能源統計年鑒》《中國環境統計年鑒》及各省（自治區、直轄市）的統計年鑒和年度公報。實證研究中剔除了缺失統計資料的部分地級市樣本，并對少量缺失的數據采用線性插值法逐一補齊。各變量的描述性統計情況如表1所示。

3 實證分析

3.1 基準回歸分析

表2報告了高鐵開通與城市GTFP之間關系的基準檢驗結果，模型（1）回歸結果中的解釋變量僅包括核心解釋變量，模型（2）-（5）增加控制變量后進行回歸，且逐步加入時間和個體固定效應?？梢钥闯?，相比于未開通高鐵的城市，開通高鐵的城市GTFP平均提高了1.58%，并且估計系數至少通過了5%的顯著性檢驗，這意味著城市開通高鐵后，其綠色發展水平相對樣本均值提高2.36%，高鐵開通可以有效促進城市綠色發展，驗證并補充了假說1。此外，就控制變量而言，系數未發生明顯的變化，這說明模型設定較為合理。

3.2 平行趨勢檢驗

雙重差分法的關鍵假設是平行趨勢假設。本文通過在式（1）里加入一系列表征城市高鐵開通年份的時間虛擬變量及其與高鐵開通虛擬變量HSR的交叉項，然后檢驗交叉項的系數來實現，結果如圖1所示，處理組和控制組這兩組樣本城市在高鐵開通前的綠色發展水平發展趨勢保持一致，結果通過了平行趨勢檢驗。

3.3 內生性和穩健性檢驗

3.3.1 內生性檢驗

本文借鑒參考Baum-Snow et al. ［22］的思路，將歷史鐵路線路作為評估高速鐵路等交通基礎設施效應時的工具變量減少內生性問題，具體選擇各城市在1931年是否有鐵路通達作為工具變量。鑒于鐵路通達狀態并不隨時間變動，這里將其與并將其與年份虛擬變量相乘，以構建HSR的工具變量，采用2SLS對模型進行估計。表3列（1）的結果表明1931鐵路通達與HSR高度相關，且通過不可識別檢驗和弱工具變量檢驗。表3列2回歸結果，說明即使在采用工具變量緩解內生性問題后本文的基準結論仍然成立。

3.3.2 穩健性檢驗

為保證主要回歸結果的穩健性，本文采用了以下三種方法實行穩健性檢驗：

第一，雙重差分傾向得分匹配（PSM-DID）。表4列（1）結論與基準估計結果基本一致。此外，本文借鑒 Hainmueller等已有研究方法［23］，使用熵平衡配比法重新進行配比檢驗。結果為表4列（2），前文結論仍然成立，具有穩健性。第二，被解釋變量重新進行測算。本文采用混合距離EBM模型對城市GTFP進行重新測算，表4列（3）結論與基準估計結果基本一致。第三，安慰劑檢驗。本文將高鐵開通的時間分別提前4、5和6年，構建偽虛擬變量重新回歸。表4的第（4）-（6）列顯示偽虛擬變量系數均不顯著，證實了穩健性。

4 進一步分析

4.1 機制檢驗

本文根據前文理論分析的三部分進行機制檢驗，具體模型構建如下：

Mit=α+βHSRit-1+φControlit-1+μt+γi+εit（2）

其中，M表示高鐵開通影響地區綠色發展水平的機制變量，分別表示公路客運量（RP）、公路貨運量（RF）、產業結構高級化（AIS）以及綠色創新能力（GI），其余變量設定與式（1）中變量保持一致。

表5中列（1）的結果表明，HSR對RP的影響系數為負，但并不顯著。列（2）結果顯示，HSR對RF的影響系數顯著為負，說明高鐵開通明顯降低公路貨運量，對公路貨運交通有替代效應。

本文借鑒袁航和朱承亮［24］的思路測算各地區產業結構高級化水平（AIS1），設定如下：

AISit=∑3n=1 yi， n， t×n， n=1，2，3（3）

式（3）中， yi， n， t表示地區第n產業在t時期占地區生產總值的比重。表5的列（3）可以看出，高鐵開通顯著提升了地級市的產業結構高級化水平。

本文使用地級市每萬人綠色發明專利申請數、每萬人綠色實用新型專利申請數和每萬人綠色專利申請數作為衡量地區綠色創新能力GIi（i=1，2，3）的替代變量。表5列4-6的回歸結果表明，高鐵開通對綠色技術創新的影響顯著為正，說明高鐵開通能夠幫助城市的綠色創新能力提升。通過以上模型，驗證了理論假說2。上述機制檢驗不僅為本文核心問題提供了有力的內在邏輯支撐，還進一步豐富了相關證據，增強了研究的可靠性和說服力。

4.2 異質性分析

4.2.1 區域異質性

本研究將長江經濟帶劃分為上、中、下游三個區域，并進行相應的分樣本回歸分析。表6展示的結果顯示，高鐵對上游地區的GTFP具有顯著的推動作用，對中游和下游地區的綠色發展同樣有推動作用，但這種影響并不顯著。相較于未開通高鐵的城市，上游地區開通高鐵能夠使城市GTFP相對樣本均值提高約5.63%，效果最為明顯，中游次之，下游效應最小。

4.2.2 地理距離異質性

省會城市因其在政治、經濟和文化方面的中心地位，對周邊城市的發展產生深遠影響。為了深入分析高鐵開通對不同距離城市GTFP的影響，本文將城市與省會城市的直線距離劃分為三個地理層級：大于或等于180公里的遠距離城市，介于80公里至180公里之間的中距離城市，以及小于或等于80公里的近距離城市。表6顯示，高鐵的開通對中距離城市綠色發展具有一定的促進作用，而對于近距離城市與遠距離城市效果不佳。

4.3 溢出效應檢驗

高鐵的網絡特性使其具有空間溢出效應，故本研究對式（1）進行拓展，將空間因素納入模型，建立以下空間計量模型進一步分析高鐵開通的溢出效應：

GTFPit=α+ρWij×GTFPit+βHSRit-1+θW×HSRit1+φControlit-1+μt+γi+εit（4）

式中，Wij為非負空間權重矩陣，反映城市間的空間關系。本文采用三種設定形式，鄰接矩陣中的元素滿足相鄰的空間單元之間具有顯著的相互影響（W=1），不相鄰的空間單元基本不存在相互影響（W=0）；逆地理距離權重矩陣中的元素滿足當i≠j時，Wij=1/dij；當i=j時，Wij=0。dij表示城市i和城市j之間的地理空間距離；逆地理距離平方矩陣中的元素滿足當i≠j時，Wij=1/d2ij；當i=j時，Wij=0。dij同前文定義。

根據式（4），采用空間杜賓模型進行回歸，并進一步對空間效應進行偏微分分解，得到直接效應和間接效應，后者表示本區域高鐵建設對周邊區域綠色發展水平的影響?；貧w結果如表7所示，HSR的系數為正，且均在1%的水平上顯著，但是空間滯后項W×HSR所對應的系數為負且顯著，說明了高鐵開通對本地區綠色發展水平有促進作用，但對相鄰地區綠色發展水平卻有顯著的抑制作用。

5 結論與啟示

本文將高鐵開通視為基礎設施升級的準自然實驗進行研究，以2006—2019年長江經濟帶城市為研究樣本，利用DID與工具變量探究分析高鐵開通對城市綠色發展的影響、作用機制、異質性以及空間溢出效應。研究結論如下：（1）高鐵開通能夠使城市綠色發展水平GTFP提高約2.36%；且在經過深入6b46fec61fb1206a2ca5bf2715de1c1a的內生性問題探討與多項穩健性檢驗的驗證后，結論依舊成立。（2）機制分析表明，高鐵開通可通過替代效應、產生結構優化效應和城市綠色創新效應對城市GTFP提升產生積極影響，并且綠色創新效應帶來的影響最為明顯。（3）異質性影響：長江經濟帶上游城市更能充分發揮高鐵的綠色經濟特性；高鐵對城市GTFP的促進效應表現為“倒U”型，最大效應在距離省會城市80至180公里處。（4）高鐵開通對本地區綠色發展水平有促進作用，但對相鄰地區綠色發展水平卻有顯著的抑制作用。根據以上結論，我們得出如下啟示：

（1）應繼續推進高鐵網絡建設，增大建設密度，以進一步發揮高鐵對城市GTFP的積極影響。地方政府應統籌規劃高鐵建設，充分利用高鐵帶來的信息技術擴散和產業結構優化潛能，捕捉發展機遇。加速綠色知識和技術的發展和傳播，促進企業間信息溝通協作，提高綠色創新合作與科技成果轉化效率。大力推動服務業的全面發展，提升城市經濟結構的綠色化程度，推動產業深度轉型與升級，注入新的發展活力。同時，支持和培育環保型服務業，培養綠色就業機會，推動城市經濟向綠色服務、創新型產業轉變。

（2）應深化完善高鐵網絡規劃，政府需加強對中型城市、長江經濟帶上游城市和非中心城市產業的支持，完善基礎設施。探索獨特發展路徑，與中心城市形成互補優勢，實現共贏發展。政府應考慮合理規劃高鐵站點與城市距離，確保最佳輻射范圍，增加區域間通勤與交流便利程度，避免非規模經濟問題，保證高鐵網絡經濟特性發揮。

（3）高鐵開通在相鄰地區綠色發展引發負面效應。為改進這一狀況，首先應加強高鐵建設過程中的環境保護，采用可持續的建設和運營方式，減少對周邊城市生態環境的不良影響。其次，建議實施資源合理利用政策，規劃資源高效配置方案，緩解可能引發的資源緊缺問題。為防范產業結構調整的負面影響，可推動綠色產業引入，減小高耗能、高污染產業的發展。加強土地規劃管理，制定明確的土地利用政策，維護原有自然生態系統。

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