环境规制对技术创新的空间效应及其区域异质性影响研究.pdf

首都师范大学学报（自然科学版）Journal of Capital Normal University（Natural Science Edition）No.4Aug.，2023第 44卷第 4期2023年 8月DOI：10.19789/j.1004-9398.2023.04.011文献引用：冉丹，吕拉昌.环境规制对技术创新的空间效应及其区域异质性影响研究 J.首都师范大学学报（自然科学版），2023，44（4）：68-77.RAN D，LYU L C.Spatial effects and regional heterogeneity of environmental regulation on technological innovation J.Journal of Capital NormalUniversity（Natural Science Edition），2023，44（4）：68-77.环境规制对技术创新的空间效应及其区域异质性影响研究*冉丹，吕拉昌*（首都师范大学资源环境与旅游学院，北京100048；北京城市创新与发展研究中心，北京100048）摘要：环境规制与技术创新的关系是当前学术界研究的热点，也是新时期推进经济与环境双赢发展的重要抓手。本文从非线性的空间关系视角出发，通过构建空间自相关模型和空间杜宾模型，在分析环境规制与技术创新二者空间关联的基础上，实证环境规制的技术创新空间效应，并进一步探讨了东部、中部、西部 3个区域环境规制对本地、邻地技术创新的非线性影响状况及其机制。研究发现：（1）环境规制存在技术创新的空间效应。3个区域的环境规制并非始终对本地技术创新起着激励作用，均表现出先扬后抑的倒 U 型特征；而其邻地效应的空间异质性特征较为突出，东部地区与本地效应一致、呈现倒 U 型特征，中、西部则为正 U 型变化；东部、中部和西部的大多省域位于环境规制的负外部性阶段、阻碍着本地与邻地技术创新发展。（2）在作用机制上，环境规制对本地技术创新的影响情况主要遵循成本效应，是成本-收益权衡取舍的结果；在邻地影响中，环境规制的空间溢出发挥作用，是间接性溢出与直接性溢出力量作用的结果，其分别作用于东部、中西部地区。（3）技术创新是多种因素共同作用的结果，除环境规制外，人力资本、对外开放和研发投入也将显著的作用于区域技术创新。由此，提出相关建议为区域环境治理与经济高质量发展提供参考。关键词：环境规制；技术创新；区域异质性；空间效应中图分类号：X322；F124.3文献标识码：ASpatial effects and regional heterogeneity of environmentalregulation on technological innovation*RAN Dan，LYU Lachang*（College of Resources Environment and Tourism，Capital Normal University，Beijing100048；Research Center for Urban Innovation and Development，Beijing100048）Abstract：The relationship between environmental regulation and technological innovation is a hottopic in current academic circles，and also an important starting point to promote the“win-win”development of economy and environment in the new era.From the perspective of nonlinear spatialrelationship，this paper constructs spatial autocorrelation model and spatial Dubin model，andanalyzes the spatial correlation between environmental regulation and technological innovation，thendemonstrates the spatial effect of environmental regulation on technological innovation，and further收稿日期：2022-08-18*国家自然科学基金项目（41971201）*通信作者：68冉丹等：环境规制对技术创新的空间效应及其区域异质性影响研究第 4 期discusses the nonlinear influence of environmental regulation in eastern，central and westernregions on local and neighboring technological innovation and its mechanism.The results show that：（1）environmental regulation has the spatial effect of technological innovation.Environmentalregulations in the three regions do not always play an incentive role in local technological innovation，and all of them show an inverted U-shaped feature of increasing first and then suppressing.However，the spatial heterogeneity of environmental regulation on technological innovation in the neighborhoodis more prominent.The eastern region is consistent with the local effect and shows an inverted U-shape，while the central and western regions show a positive U-shape.Most provinces in eastern，central andwestern regions are in the stage of negative externality of environmental regulation，which hinders thedevelopment of local andneighboringtechnological innovation.（2）Fromthe perspective ofmechanism of action，the impact of environmental regulation on local technology innovation is mainlymanifested as cost effect，and is the result of cost-benefit balance.The impact of environmentalregulation on technological innovation in the neighborhood is the spatial overflow of environmentalregulation.This effect is the result of indirect spillover and direct spillover forces，which affect theeastern and western regions respectively.（3）Technological innovation is the result of multiple factors.In addition to environmental regulation，human capital，opening to the outside world and R&Dinvestmentwillalsosignificantlyaffectregionaltechnologicalinnovation.Therefore，relevantsuggestions are put forward to provide reference for regional environmental governance and high-quality economic development.Keywords：environmental regulation；technological innovation；regional heterogeneity；effect in spaceCLC：X322；F124.3DC：A0引言改革开放以来，中国创造了经济高速平稳发展的奇迹，与此同时长期高投入、高消耗和高排放所带来的环境问题也日益凸显1-2，成为经济与环境双赢发展的重大阻碍。在寻求经济高质量发展的道路上，遏制和改善环境问题刻不容缓。创新作为中国新发展理念的重要组成部分，是引领发展的第一动力，尤其是以持续发展为导向的技术创新，在推动国家和地区经济高质量发展中扮演着重要作用，长期来看，也是解决环境污染问题的有效手段3。依靠技术创新推动经济与环境双赢发展已成为共识。然而，由于环境问题自身具有负外向性特征和公共产品性质，同时存在技术创新的不确定性以及知识的不对称性等因素，致使市场难以依靠自身机制缓解环境问题，为弥补缺陷，政府制定并实施了相应的环境规制方案，以激励各经济主体通过技术创新来解决环境问题4。通过环境规制手段倒逼或激励企业增加清洁生产的创新研发投入，以推动环境友好发展，这是制定和实施环境规制的初衷。针对政府制定的环境规制在实际运作中能否激励技术创新这一问题，学者们展开了相应研究。环境规制与技术创新的关系争论已久，至今尚未达成共识。传统经济学认为环境规制会阻碍技术创新。环境规制存在挤占效应，在给定资本条件下，环境规制增加的减排成本将挤占原本可用于研发创新的资本，抑制技术的创新5-6。而波特假说提出，技术创新带来的补偿效益将超过前期创新投入成本，在适宜的环境规制条件下，作为追求利益最大化的企业将会加大技术创新的投入，促进技术的创新7-8。环境规制与技术创新也随之形成相应的正、负向线性关系。近年来，部分学者试图将环境规制与技术创新的关系看作是挤占效应和补偿效益相互权衡的结果9，其变化会随着规制时间、强度和外部环境的变化而变化。不同环境规制强度下的企业往往会根据成本-收益进行权衡取舍，或遵循挤占效应，抑制作用为主导；或营造补偿效益，促进作用为主导。此时，环境规制对技术创新影响可能存在先抑制后促进10-11或先促进后抑制12的非线性结果。这一观点逐渐受到众多学者的认可，然而对于不同环境规制强度下，区域存在具体的 U 型、还是倒 U型非线性影响仍处于探索中。69首都师范大学学报（自然科学版）2023年面对环境污染治理，任何地区都不能独善其身，把握环境规制与其他地区技术创新的关系变得尤为重要，尤其是邻近地区，地理相邻的空间观测对象具有更强的相关性13。现有研究多关注同一地区环境规制的技术创新效应，虽有少量文献展开了环境规制与邻地技术创新关系的探讨，但多从污染产业转移视角出发，认为高环境规制诱发污染就近转移，从而对邻地技术创新产生影响14-15。然而，地区间模仿和博弈行为的存在16，以及环境规制和技术创新表现出显著的空间溢出效应17，仅从外部污染转移视角考虑地区间二者的关系可能有所偏差，也可能低估环境规制的作用18。直接从环境规制、技术创新自身的空间溢出效应着手，来探索环境规制对邻地技术创新的影响是不可或缺的，但现有研究鲜有涉及。同时，我国地区之间存在显著的经济发展水平、环境污染程度、产业结构和政府治理能力等差异，区域异质性影响也应纳入考察。本研究以中国 29 个省（市、区）为研究区域、选取 20102019 年为研究期，基于非线性的空间关系，探讨环境规制的本地-邻地技术创新效应，其中在邻地效应中，有别于以往从污染产业转移入手，研究试图直接从空间溢出效应着手，引入空间计量模型分析环境规制对邻地技术创新的影响，探讨其形成影响的作用路径（间接性溢出、直接性溢出），充分考虑环境规制对技术创新的空间溢出效应；同时将区域异质性纳入考察，对比研究东部、中部和西部地区环境规制对技术创新的异质性影响，从空间关系着手，试图探讨其异质性存在的机制，以为进一步优化环境规制政策和提高区域技术创新能力，实现经济与环境协调发展提供参考。1研究方法和数据来源1.1研究方法与模型构建1.1.1空间相关性分析双变量空间自相关是研究空间关系的重要方法，也是进行空间计量的基础，在描述 2个地理要素的空间关联和依赖特征上具有较高实用性和有效性19。借鉴已有的研究方法20，选用双变量莫兰指数（Moran s I）来解释环境规制水平与技术创新能力的空间相关性及其集聚特征，包括全局双变量空间自相关和局部双变量空间自相关，研究主要使用前者来反映二者的整体空间关联和差异程度，其表达式为21Morans I=ni=1nj 1nWijZEiZIj(n 1)i=1nj 1nWij，（1）式中：n 为样本容量，n=29；i 和 j 代表不同省（市）；ZEi、ZIj分别为地区 i的环境规制强度和地区 j 的技术创新水平；W 代表空间邻接权重矩阵，2 个区域相邻为 1，否则为 0。Moran s I的取值范围为 1，1，其值0为正相关，高（低）值区域集聚；0、WE2的 系数0。此外，为避免完全割裂空间单元的相互联系，而导致空间关系认定等误差造成模型的不稳定，本研究将地理邻接权重替换为地理距离权重、经济地理权重进行基础回归结果的稳健性检验。结果表明，无论是经济地理权重还是地理距离权重，环境规制的空间效应均存在，前述空间估计的结果具有稳健性。表 2普通面板回归模型与空间杜宾模型结果比较分析指标（表达式）环境规制一次项的本地效应（E）环境规制二次项的本地效应（E2）创新投入的本地效应（R）人力资本的本地效应（H）对外开放的本地效应（O）经济发展的本地效应（G）环境规制一次项的邻地效应（WE）环境规制二次项的邻地效应（WE2）创新投入的邻地效应（WR）人力资本的邻地效应（WH）对外开放的邻地效应（WO）经济发展的邻地效应（WG）技术创新的邻地效应（WI）固定时间固定地区Sigma2_eR2N普通面板回归系数未加入控制变量0.2550.0790.196290加入控制变量0.0330.042a0.012c0.0860.023c0.294c0.667290空间杜宾系数未加入控制变量0.117a0.024b0.118a0.680c0.029bYESYES0.034c0.129290加入控制变量0.222c0.033c0.131b1.323c0.040a0.0090.255a0.048b0.2601.258b0.399a0.240a0.407cYESYES0.031c0.710290注：a、b、c分别表示在 10%、5%、1%水平上显著；Sigma2_e为个体效应的特异误差；R2为模型整体的拟合程度；N 为样本量；表示无数据；YES为固定时间和地区。72冉丹等：环境规制对技术创新的空间效应及其区域异质性影响研究第 4 期3环境规制的本地-邻地创新效应环境规制存在技术创新的空间效应，就全国而言，随着环境规制强度的提高，其对本地和邻地技术创新的影响均表现出先促进后抑制的倒 U 型变化特征。那么，这种影响可能也作用于不同区域，即在不同区域，其环境规制也可能会影响本地、邻地技术创新的发展，且这种影响可能存在差异。由此，为进一步考察区域异质性条件下环境规制对技术创新的本地-邻地效应，本研究将从我国 东 部、中 部 和 西 部 3 个 地 域 出 发 展 开 相 应 探讨（表 4）。3.1“本地”效应的实证结果环境规制对本地技术创新的影响，即“本地效应”：东部地区环境规制变量的 E系数为 0.124、E2系数为0.030，且通过 5%的显著性检验（P0、WE2系数0，且通过均通过 5%的显著性检验，说明该区域的环境规制对邻地区域技术创新的影响呈现倒 U 型；而中部和西部地区则相反，WE的系数0，邻地环境规制对本地技术创新的影响呈现较弱的正 U 型特征。由此，环境规制邻地效应的区域异质性特征较为突出，在 3 个区域呈现不同的变化特征。同时，根据WE与 WE2系数的大小，测算出东部、中部和西部U型和倒 U型拐点，其结果见图 2（b）。东部、中部和西部环境规制能否推动邻地技术创新的拐点值分别为 1.708、5.128 和 4.289；中部和西部的所有省份均位于 U 型的左侧，负相关弧段，此时随着环境规制 强 度 的 增 强，邻 地 技 术 创 新 活 动 将 呈 减 弱 态势；在东部地区，仅北京位于倒 U 型的左侧，正相关弧段，此时环境规制的正外部性为主导力量，推动邻地技术创新活动发展，而东部其他省份则处于负相关弧段，环境规制强度阻碍着技术创新活动的发展。环境规制对邻地技术创新产生的这种影响，究其原由，环境规制和技术创新的空间溢出作用不容忽视，是环境规制直接性溢出和间接性溢出综合作用的结果（即主导力量）。其中，环境规制的直接性溢出是指本地环境规制强度增加带动相邻地区环境规制强度的提高，相应地影响邻地区域技术创新水平的发展，形成本地环境规制-邻地环境规制-邻地技术创新的作用路径；而间接性溢出则是本地环境规制强度变化引起的本地技术创新变化，通过技术创新的溢出，带动邻地技术创新呈现相应的变化态势，呈现本地环境规制-本地技术创新-邻地技术创新的作用路径。在东部地区，环境规制对邻地技术创新影响态势与其本地效应趋同，都呈现倒 U 型特征。这是环境规制的间接性溢出在发挥主导作用：在成本-收益权衡取舍下，环境规制对本地技术创新的影响呈现先促进后抑制的影响，随之本地技图 2环境规制对邻地技术创新的影响（a）东部；（b）中部；（c）西部74冉丹等：环境规制对技术创新的空间效应及其区域异质性影响研究第 4 期术创新水平的这种变化通过空间溢出带动了邻地技术创新呈现相应变化，最终本地环境规制对邻地技术创新呈现先促进后抑制的影响。在中部和西部地区，则是环境规制的直接性溢出作用更为凸出，由于地区间模仿和博弈行为的存在，本地环境规制强度增加将对邻近地区产生溢出作用，带动相邻地区环境规制强度的提高，使得整个区域的环境规制将形成高-高集聚态势，从而限制创新要素的进入，阻碍邻地技术创新；随着本地环境规制强度的进一步增强，对邻地的溢出作用达到一定限度，邻近地区被周围环境规制强度大的区域包围，陷入低地，自身无法向周围地区转移，只能通过产业转型、技术改革等自主创新方式来达到相应的环境要求，这一阶段，将促进技术创新的发展；最终中部和西部地区的本地环境规制与邻地技术创新形成正 U型关系。作为我国科技创新中心、创新增长极，东部地区的北京在严格的环境规制下向外产业转移、功能缓解，在这过程中也不断地进行技术创新能力溢出，使得环境规制对邻地技术创新的影响也呈现与本地效应相似的正向促进作用；受环境规制的间接性溢出影响，东部其他省域也呈现与本地效应一致的影响变化。而对中部和西部省域来说，环境规制在现阶段仍对邻地技术创新起着负向外部作用，也主要是环境规制的直接性溢出在发挥作用。由此，环境规制与邻地技术创新的关系是直接性溢出与间接性溢出力量作用的结果。3.3其他控制变量对技术创新的影响其他控制变量对技术创新也存在一定的影响。在研究期内，不论是东部、中部还是西部地区，人力资本对本地和邻地技术创新的影响较大，且较为显著，这也说明技术创新对人才的依赖性较大，需要较多高层次技术创新人才加入此过程中，如表 4中显示，东部地区，本地创新人才每增加1.000%，将使当地的技术创新产出提高 0.522%，而邻地则相应减弱0.872%。对外开放水平对本地、邻地技术创新也有一定的影响，说明这一阶段中国技术创新的发展仍在一定程度上依赖于国外的资本和技术，随着中国创新技术的发展和双循环战略的推进，这一状况可能会有所改善。与邻地相比较而言，创新研发投入对本地的技术创新影响较为显著，且系数较大。除此之外，区域的经济发展水平对技术创新影响不太显著，特别是东部和中部地区，表明这一阶段中国逐渐从要素驱动向创新驱动发展，社会经济发展更多地依靠人才和技术来推动。总体而言，创新人才仍是影响技术创新水平的主要因素，环境规制对技术创新有一定的影响力，但作用仍有限，需进一步挖掘其潜力。4结论从非线性的空间关系视角出发，研究选取了20102019年中国 29个省域的空间面板数据，基于东部、中部和西部区域，重点研究环境规制与技术创新的本地-邻地效应，以及 3 个区域异质性特征，并试图探讨影响存在的机制。实证研究表明：（1）环境规制存在区域技术创新的空间效应（本地-邻地效应），将空间邻接权重矩阵替换为空间距离矩阵和经济地理权重后，空间效应结果依然显著。（2）环境规制的空间效应并非一致。环境规制并非始终对本地技术创新起着激励作用，东部、中部和西部均表现出先扬后抑的倒 U 型特征，其拐点值分别是 2.067、2.298和 1.337；3个区域多数省域均位于环境规制阻碍技术创新阶段，仅北京、吉林、黑龙江和青海 4个省级行政区位于环境规制的正外部性阶段、推动技术创新的发展。环境规制对邻地技术创新的影响具有空间异质性特征：东部地区与本地效应一致，呈现倒 U 型特征，中部和西部则为正 U型变化，其拐点值分别为 1.708、5.128和 4.289；中部和西部所有省域均位于环境规制对邻地技术创新活动具有阻碍影响的阶段，东部地区仅北京位于环境规制与技术创新呈正相关的弧段，其他省域则处于负相关弧段、环境规制阻碍着邻地技术创新活动发展。（3）在作用机制上，环境规制对本地技术创新的影响情况主要遵循成本效应，是成本-收益权衡取舍的结果；在邻地影响中，环境规制的空间溢出发挥作用，是间接性溢出与直接性溢出力量作用的结果，其分别作用于东部、中西部地区，分别呈现本地环境规制-本地技术创新-邻地技术创新和本地环 境 规 制-邻 地 环 境 规 制-邻 地 技 术 创 新 的 作 用路径。（4）人力资本是现阶段影响技术创新的主要因素，虽环境规制对技术创新有一定的影响力，但作用仍有限，需进一步挖掘其潜力。75首都师范大学学报（自然科学版）2023年5启示基于本文研究结论，为进一步优化环境规制政策和提高区域技术创新能力，实现经济与环境协调发展，需要从以下几个方面入手：首先，在制定环境规制过程中，应充分考虑中国 3 个区域的异质性特征，实行有弹性的环境规制政策，因地制宜，避免“一刀切”现象。东部地区应充分发挥市场激励作用，积极推动企业通过产业转型、技术研发等自主创新方式实现绿色发展；在中部、西部地区要规避先污染后治理道路，严防高污染行业的过度转移，积极鼓励当地企业与东部发达地区的企业展开良性合作，打通环保合作路径。其次，要把握环境规制的力度，及时预测环境规制倒 U型或正 U型拐点的到来。既要规避因力度过小，对技术创新的影响较弱，无足轻重；又要防范力度过大造成的负向影响。同时，调控环境规制并不是唯一手段，区域技术创新能力也受人力资本、经济发展水平、研发投入等因素的影响。由此，在制定环境规制时，还应考虑地区的发展背景，将其他因素一同纳入考察，共同助力区域技术创新的发展，以期实现经济可持续发展与生态环境改善“双赢”局面。最后，也要考虑环境规制与技术创新的空间溢出效应。政府出台的环境政策，不仅作用于本地技术创新，也将对邻地技术创新的发展产生差异化影响。由此，区域间应积极寻求联动发展，发挥地区主要城市、主要产业的模范示范带动辐射作用，突破各地的循环壁垒和垄断，促进区域间经济合作和交流，实现区域间技术创新的研发合作与创新溢出，共同推动经济与环境协调、绿色发展。参 考 文 献1 DUZGOREN-AYDIN N.Sources and characteristics oflead pollution in the urban environment of GuangzhouJ.Science of the Total Environment，2007，385（1/3）：182-195.2 郝春旭，邵超峰，董战峰，等.2020年全球环境绩效指数报告分析 J.环境保护，2020，48（16）：68-72.3 董直庆，蔡啸，王林辉.技术进步方向、城市用地规模和环境质量 J.经济研究，2014，49（10）：111-124.4 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