京津冀工业绿色发展的时空分异及影响因素研究

王 韶 华,徐 静 蕾,张 伟,何 美 璇

(1.燕山大学经济管理学院,河北 秦皇岛 066004;2.燕山大学区域经济发展研究中心,河北 秦皇岛 066004;3.中南财经政法大学经济学院,湖北 武汉 430073)

0 引言

2012年循环经济、低碳经济等“绿色化”实践上升至战略高度,十九大后习近平总书记多次强调绿色发展,指出“绿色发展是生态文明建设的必然要求,生态文明建设是关系中华民族永续发展的根本大计”,明确经济改革的目的是实现人类可持续发展,并进一步提出以产业体系为依托建设“美丽中国”的战略构想。京津冀协同发展是为探索生态文明建设有效路径、促进人口经济资源环境相协调而提出的重大国家战略,推进京津冀成为引领绿色高质量发展的重要动力源,有必要挖掘京津冀工业绿色发展时空格局及其主要影响因素。

自Pearce首次提出“绿色经济”以来,经济模式的演进经历了末端治理型、资源链闭环型、三链超循环型3个阶段[1],学界对绿色经济的表征包括资源环境类单一指标[2,3]、绿色全要素生产率[4-11]、综合指标体系[12-15]等。在此基础上,已有研究重点考察了技术创新[3,4,9]、资本[16]、劳动力[3,4]、产业结构[17,18]等因素对绿色发展的积极影响,由于研究的框架、对象、数据等不同,结论也不同。但随着研究的深入,影响因素间的交互影响、影响效应的时滞性、非线性、空间相关性以及行业和区域差异性日益受重视。例如:Xu等[19]发现技术创新对“一带一路”沿线国家绿色发展的影响存在门槛效应;曾刚等[20]验证了技术创新与绿色发展间的“U”形关系;孙海波等[21]研究发现,资本密集度对污染型行业、轻工业等劳动密集型行业绿色发展的影响显著为负;郭爱君等[22,23]认为人力资本错配导致现阶段人力资本阻碍绿色发展效率的提升;黄磊等[24]研究发现,产业结构对长江经济带城市绿色发展效率影响不大;Zhao等[25]指出产业结构合理化对黄河流域绿色发展的影响在城市类型上存在显著差异。

综上所述,虽然国内外关于绿色发展的研究已取得较大进展,但仍缺乏对京津冀这一重大国家战略发展区域和工业这一重要部门的针对性研究,也缺乏对各影响因素内在关系的剖析。因此,本文基于资源、环境与经济协调发展构建工业绿色发展指标体系,综合运用AHP、改进熵权法和耦合协调度模型对2012—2018年京津冀13市工业绿色发展的时空分异进行分析;在此基础上,综合运用拓展的STIRPA模型、超越对数生产函数、空间计量回归、通径分析等方法揭示京津冀工业绿色发展影响因素间的相互作用及其对绿色发展的影响,以期为进一步推进京津冀工业绿色发展的精准政策制定提供理论依据。

1 研究方法与数据来源

1.1 指标体系构建

鉴于四部委联合制定的《绿色发展指标体系》具有权威性、应用广泛性,且王韶华等[26]在该指标体系的基础上综合运用AHP和改进熵权法构建了京津冀工业绿色发展指标体系(表1),并利用实证方法证明了其合理性,因此,本文采用工业资源利用[27]、工业环境质量[28-30]和工业增长质量[31,32]3个二级指标和9个三级指标构建指标体系。

表1 京津冀工业绿色发展指标体系

本文进一步将绿色发展界定为资源、环境与经济的协调发展,并利用耦合协调度模型构建工业绿色发展测度模型。根据文献[33]划分标准,将京津冀工业绿色发展指数划分为好(0.9,1.0]、较好(0.8,0.9]、中(0.7,0.8]、较差(0.6,0.7]和差[0,0.6]5个级别。另外,使用全局莫兰指数和局部莫兰指数检验京津冀工业绿色发展的空间自相关性,由于京津冀工业绿色发展的空间相关性与市域间地理相对距离关系密切,因此,本文采用空间距离权重矩阵反映京津冀市域间地理距离关系。

1.2 数据来源

基于科学性、数据可得性等原则,本文研究时段为2012—2018年,相关指标数据来源于《中国统计年鉴》《北京统计年鉴》《天津统计年鉴》《河北经济年鉴》《中国能源统计年鉴》《中国城市统计年鉴》《中国环境统计年鉴》及河北省各类公报等,2018年河北省11市工业用水总量、单位工业增加值能耗及2012年唐山市一般工业固体废物处理率等数据通过预测得到,以上增加值均以2010年不变价进行折算。

2 京津冀工业绿色发展的时空分异

2.1 时间演变特征分析

由图1可知,2012—2018年京津冀工业绿色发展水平基本呈上升趋势,年均上升约2.10%,但仍然处在“较差”级别。其中,2014年降低约0.52%,主要是由于廊坊、邢台、保定降幅较大;2015—2018年增速约2.31%,表明自京津冀协同发展战略实施以来,在产业结构调整、高能耗产业升级等方面取得较大进展,节能减排、环境治理等方面成效显著,京津冀工业绿色协调发展水平显著提高。

图1 2012—2018年京津冀工业绿色发展指数

2.2 空间分异特征分析

利用ArcGIS软件绘制2012年、2015年和2018年京津冀工业绿色发展指数的空间分布(图2),可以看出,级别较高市域大多位于京津附近的“心房”区域,级别较低市域大多位于“心底”区域。其中,2012年和2015年级别较高市域一直位于京津两地,级别较低市域均位于“心尖”和“心底”等河北省边界区域,呈现以京津为中心向四周递减的态势;2018年邢台、邯郸、张家口工业绿色发展水平有所上升,逐渐形成“上低下高”的态势。

注:基于审图号为GS(2016)1610号的底图制作,底图无修改,下同。

从各城市看:承德、秦皇岛和张家口的资源消耗和污染排放总量较低,而工业资源利用水平和工业环境质量较低的主要原因是工业化发展不充分,资源和环境产出效率低下,导致资源利用、环境质量和增长质量均较低,协调性差,2018年承德、张家口和秦皇岛的工业绿色发展指数分别处于“差”“较差”和“中”级别;邯郸和唐山的重化工业发达,装备制造业发展迅速,但对资源消耗的依赖性较高,污染排放较大,导致工业增长质量与工业资源利用和工业环境质量协调性较差,2018年工业绿色发展指数均处于“较差”级别;邢台的资源消耗总量较低,由于产业层次较低,资源利用水平并不高,且污染严重、增长质量低,导致协调性较低,2018年工业绿色发展指数处于“较差”级别;沧州和衡水的工业资源利用水平和工业环境质量较高,但由于轻工业和基础重工业占比较大、发展较快,产品附加值和科技投入强度均较低,导致工业增长质量低,与工业资源利用和工业环境质量的协调性低,工业绿色发展指数一直处在“较差”级别;石家庄和保定均由“较差”级别升至“中”级别,廊坊一直处在“较差”级别;京津在2018年以前均处在“较好”级别,2018年北京升至“好”级别,天津因工业增长质量水平在2017年骤降,使2018年要素协调水平跌至“中”级别。

2.3 空间自相关分析

利用GeoDa软件计算2012—2018年京津冀13市工业绿色发展的莫兰指数(表2),可以看出,莫兰指数均为负,除2017年外,均通过10%水平的显著性检验,说明京津冀工业绿色发展的空间联系紧密但存在差异。具体而言,京津冀工业绿色发展的全局莫兰指数绝对值先由2012年的0.112 9升至2013年的0.128 6,后降至2017年的0.098 0,最终升至2018年的0.130 8,空间负相关性波动增强,各地差异增大。分析原因:①地理因素。京津冀地缘相接、地域一体,联系日益增强,但地理环境与资源禀赋不同,各地工业绿色发展的速度、水平与方向产生较大差异。②政策因素。随着京津冀协同发展等政策的提出,京津冀区域交流增强,但首都经济圈、生态功能区等政策定位出不同功能区域。③经济因素。随着首都经济圈扩散效应的增强、产业转移的演化,京津冀工业在分工合作中共同发展,但随着实力不平衡的增强,新的增长极产生回波效应,局部差异增大。

表2 京津冀工业绿色发展Moran′s I值

为进一步探究京津冀工业绿色发展联系与差异的空间变化规律,利用GeoDa软件分析2012—2018年京津冀13市工业绿色发展的局部空间自相关性(图3),可以看出,除张家口、承德、秦皇岛、邢台外,其他地区的局部空间自相关性始终显著,并且邢台从2015年开始步入显著地区,说明京津冀地区的空间联系向南增强。北京、廊坊、天津、保定始终位于H-L区,唐山始终位于L-L区,邯郸始终位于L-H区,沧州、衡水自2015年从H-L区步入L-L区,石家庄自2013年从L-L区步入H-L区,说明京津冀工业绿色发展差异的增大主要源于首都经济圈南部。京津冀中南部地形平坦、东临渤海,较易形成陆地、港口交通网络,并且河北中南部遍布铁矿,具有发展工业的先天条件,因此,京津冀南部工业绿色发展较易受到首都的辐射作用,加之政策引导,形成了向南发展的空间格局,但南部各地发展并不平衡,石家庄、廊坊等对周边的回波效应使空间差异增大。

图3 2012—2018年京津冀工业绿色发展的局部空间自相关性

3 京津冀工业绿色发展的影响因素分析

STIRPA模型是IPAT模型的拓展,包含环境负荷(I)、人口(P)、财富(A)和技术(T)等因素。本文中环境负荷(I)采用工业绿色发展指数表示,人口(P)采用地区常住人口总量表示,财富(A)采用人均GDP表示,反映经济发展水平,技术(T)采用万人专利申请授权量表示,反映创新水平,相关指标数据来源于《北京统计年鉴》《天津统计年鉴》和《河北经济年鉴》,其中,人均GDP利用2010年不变价进行折算。STIRPA模型拒绝了单位弹性假设,具有更多的随机性,并允许对部分影响因素进行修改和拓展,因此,该模型在环境质量及其影响因素之间关系的定量分析中使用最广泛。根据钱纳里关于经济发展阶段论的理解,经济发展的跃迁通过产业结构的演进实现,产业结构的演进决定了工业化进程中的资源利用总量和污染排放总量呈现一定的规律性。因此,本文在STIRPA模型中加入结构(S),采用第三产业增加值与第二产业增加值之比表示,反映产业结构高度化水平,模型公式为:

I=PβPAβATβTSβSε

(1)

式中:βP、βA、βT、βS分别为人口、财富、技术和结构的指数项,ε为随机误差项。

3.1 影响因素的空间效应分析

为深入考察各影响因素及其交互作用对工业绿色发展的(非)线性关系,在式(1)的基础上引入空间因素,参考文献[34],建立工业绿色发展空间面板超越对数生产函数,包括SAR模型和SEM模型。依据Elhorst提出的空间面板计量模型的估计与检验框架:首先,拟合工业绿色发展超越对数生产函数的普通面板模型,由于本文重视个体效应的影响,因此选择固定效应模型,运用Matlab拟合普通面板模型的混合模型、空间固定效应模型、时间固定效应模型和时空双固定效应模型,综合考虑拟合优度、D-W值和Log-L值,选择时间固定效应模型为最优模型。其次,对所选模型残差的空间自相关进行诊断,由表3可知,该模型残差的LM-lag统计量为1.655 8,未通过显著性检验,而LM-err统计量为4.303 5,通过了5%水平的显著性检验,说明该模型残差存在空间相关性,超越对数生产函数的SEM模型更适合本文分析。最后,对SEM模型进行拟合(表4),对比发现,SEM模型在保证显著性的前提下,拟合优度明显高于SAR模型,因此,本文选择超越对数生产函数的SEM模型进行后续分析。

表3 普通面板模型(时间固定效应)的LM检验结果

由表4可知:①空间误差系数ε的估计值为负,且通过1%水平的显著性检验,说明京津冀区域内相邻市域因变量的误差冲击会对本市因变量产生负向影响。②人口与技术的交互项系数为负向,其中,人口的一次项系数和二次项系数方向相反,技术的一次项系数和二次项系数均为正向,但二次项系数未通过显著性检验,说明京津冀人口与工业绿色发展间存在“U”形非线性关系,技术对工业绿色发展的促进作用显著且不存在非线性关系,当前人口增长在一定程度上抑制了创新效率,人口素质有待进一步提高。③结构的一次项系数和二次项系数均为负向,但均未通过显著性检验,第二产业向第三产业的演进不利于工业增长、资源与环境间的协调发展,在一定程度上抑制了工业绿色发展;结构与人口的交互项系数为正向,说明人口增长在一定程度上会延缓产业结构演进,原因一方面在于人口增长增大了衣食需求,拉动轻工业发展,另一方面在于劳动密集型产业对人口就业的贡献较大;结构与技术的交互项系数为负向,说明技术通过创造新产品或提高原有产品效率的方式推动新兴产业部门扩张或传统产业部门收缩,从而促进了产业结构高度化,但技术的促进效应微弱,不足以消除政府调控带来的不利影响。④财富的一次项系数为负,但与结构的交互项系数为正向,说明产业结构高度化在一定程度上抑制了人均GDP的增长,可能原因在于政府调控加快了产业结构演进,但第三产业发展并不充分,吸纳就业能力和创收能力均较低。

3.2 影响因素的空间分异

参考文献[34],在超越对数生产函数SEM模型的基础上计算京津冀13市人口、财富、技术和结构的绿色产出弹性。研究期内,人口增长是北京、石家庄、邯郸、保定、沧州等工业绿色发展的最主要影响因素,但抑制了秦皇岛、承德、廊坊等工业绿色发展;技术是邢台、张家口、承德、廊坊、衡水、天津等工业绿色发展的主要影响因素,但抑制了北京工业绿色发展;结构是唐山、秦皇岛、天津等工业绿色发展的主要影响因素;财富促进了北京、秦皇岛、邯郸等工业绿色发展。

3.3 影响因素的通径分析

为进一步揭示人口、财富、技术和结构间的内在关系及其对各自绿色产出弹性的直接影响和间接影响,利用各解释变量与被解释变量间的相关系数表示总影响效应,利用各解释变量的标准化回归系数表示直接影响效应,利用各解释变量间的相关系数表示各解释变量间的相互影响[35]。

3.3.1 人口绿色产出弹性的影响因素分析 各因素对人口绿色产出弹性的总影响均为正向,由大到小为人口>结构>财富>技术(表5)。其中,人口和结构的直接促进效应较显著,技术的直接抑制效应较显著,财富的直接促进效应微弱。人口分别通过技术和结构产生间接抑制效应和促进效应,财富通过人口和结构产生的间接促进效应被通过技术产生的间接抑制效应抵消了0.428 8,技术主要通过人口和结构产生间接促进效应,结构分别通过人口和技术产生间接促进效应和抑制效应。因此,为提高人口的绿色产出弹性,一方面应重视人口质量对技术和结构的意义,加快产业结构高度化,另一方面应促进创新成果的孵化应用,加强人均GDP对人口、技术和结构的调节作用。

3.3.2 财富绿色产出弹性的影响因素分析 各因素对财富绿色产出弹性的总影响均为正向,由大到小为结构>技术>财富>人口(表6)。其中,结构的直接促进效应显著,而技术和财富的直接抑制效应较显著,人口的直接促进效应微弱。结构主要通过技术产生间接抑制效应,技术通过结构产生的间接促进效应明显高于直接抑制效应,财富和人口均通过结构和技术分别产生间接促进效应和抑制效应。因此,为提高财富的绿色产出弹性,应依据产业结构演进规律,加快产业结构高度化。

表6 各因素对财富绿色产出弹性的通径分析

3.3.3 技术绿色产出弹性的影响因素分析 各因素对技术绿色产出弹性的总影响均为负向,绝对值由大到小为结构>人口>财富>技术(表7)。其中,结构、人口和财富的直接抑制效应较显著,而技术的直接促进效应较显著。结构通过人口和财富产生的间接抑制效应被通过技术产生的间接促进效应抵消了0.567 2,人口通过结构和财富产生的间接抑制效应被通过技术产生的间接促进效应抵消了0.529 0,财富通过人口和结构产生的间接抑制效应被通过技术产生的间接促进效应抵消了0.690 8,技术通过人口、财富和结构产生的间接抑制效应之和为1.179 1。可见,除技术本身能直接促进技术绿色产出弹性外,其他因素均起抑制作用,京津冀并没有形成良性创新机制。

表7 各因素对技术绿色产出弹性的通径分析

3.3.4 结构绿色产出弹性的影响因素分析 各因素对结构绿色产出弹性的总影响绝对值由大到小为结构>技术>财富>人口(表8)。其中,财富和人口表现为直接促进效应,通过技术和结构产生的间接抑制效应被通过人口和财富产生的间接促进效应分别抵消了0.245 0、0.535 4;技术和结构的直接抑制效应较显著,通过人口和财富产生的间接促进效应被通过结构和技术产生的间接抑制效应分别抵消了0.476 5、0.579 7。可见,京津冀产业结构高度化更倾向于计划机制,虽然加快了第三产业对第二产业主导地位的替代,但对资源、环境与增长的关系处理不当。

表8 各因素对结构绿色产出弹性的通径分析

4 结论

本文借助AHP、改进熵权法、耦合协调度模型、拓展的STIRPA模型、超越对数生产函数、空间计量回归、通径分析等方法剖析2012—2018年京津冀工业绿色发展的时空分异特征以及影响因素。研究表明:①2012—2018年京津冀工业绿色发展上升趋势明显,但仍处于“较差”级别;2018年北京处于“好”级别,天津、保定、石家庄、秦皇岛处于“中”级别,承德、沧州和衡水处于“较差”及以下级别且没有改善迹象,邯郸、邢台、唐山、张家口等虽然上升趋势明显,但仍然处于“较差”级别。②人口对工业绿色发展存在“U”形影响且会抑制技术的正向促进作用,减缓结构的消极影响,技术的直接促进作用明显,但会强化政府干预下结构的消极影响,结构在一定程度上抑制了财富的消极影响。具体而言,北京、石家庄、邯郸、保定、沧州的人口绿色产出弹性较大,邢台、张家口、承德、廊坊、衡水、天津等的技术绿色产出弹性较大,唐山、秦皇岛、天津的结构绿色产出弹性较大,北京的财富绿色产出弹性较大。

基于上述结论提出如下建议:①加快唐山、沧州和邯郸的产业结构优化升级,紧盯北京非首都功能疏解重点产业清单,建立协同招商联席会议和工作机制。唐山应将加快环渤海地区新型工业化基地建设作为突破口,依托临港钢铁产业优势,大力发展技术领先、配套完备、链条完整的先进制造业产业集群;沧州应将生物医药和大健康产业等战略性新兴产业作为产业结构优化升级的突破口,加快大数据、物联网、区块链、5G等新兴技术在供应链领域的集成应用;邯郸应以打造精品钢材生产基地为核心,以“532”现代产业体系构建为导向优化产业链。②加大承德、衡水、邢台和张家口的创新力度。承德市应立足生态涵养区的城市定位,以国家可持续发展议程创新示范区的建设为依托,围绕水源涵养能力提升等行动攻克可持续发展关键技术难题;衡水应聚焦科技园区建设,着力推广“科技+招商+金融”模式,大力扶持创新型企业快速成长,强化产学研协同创新;邢台应加大创新投入,聚焦科技型中小企业和高新技术企业培育,支持重点企业牵头组建创新联合体,开展产学研合作;张家口应以服务企业创新主体为主路径,推动主导产业与京津高等院校、科研机构深化对接合作,不断提高京津科技成果在张家口孵化转化成效,加快构建“京津研发、张家口转化”产学研协作新模式。