本文關鍵詞：基礎設施、空間溢出與制造業(yè)成本效應，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

20121129《經濟學季刊》全文 基礎設施、空間溢出與制造業(yè)成本效應

文檔分類： 營銷文檔

簡介概要

文章標題：基礎設施、空間溢出與制造業(yè)成本效應作者簡介：1.張光南(ZhangGuangnan)，教育部人文社會科學重點研究基地、中山大學港澳珠江三角洲研究中心(SunYat-senUniversity)。2.洪國志(HongGuozhi)，中山大學港澳珠三角研究中心(S...

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0.093 -1.403

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-0.647 -0.005 0.023 0.288 0.517 0.136

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? KG ?

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? 2 ln VC ? ln K ? ln I

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? 2 ln VC ? ln Y ? ln G

? MCG ?

實證研究文獻普遍采用超越對數可變成本函數及對偶理論將式（1）變形為： P VC ln ? ? 0 ? ? L ln L ? ?Y ln Y ? ? K ln K ? ?T t PM PM P （4） ?0.5[ ? LL ln 2 L ? ?YY ln 2 Y ? ? KK ln 2 K ? ?TT t 2 ] PM P P P ? ? LY ln L ln Y ? ? LK ln L ln K ? ? LT t ln L PM PM PM ? ?YK ln Y ln K ? ?YT t ln Y ? ? KT t ln K Moreno et al.（2004）認為基礎設施總效應必須區(qū)分所包含的“本地基礎設施”與“基 礎設施空間溢出”兩種效應，并在式（4）中引入“全局基礎設施”（global public capital） 變量 K IG 定義為兩種效應的幾何平均值，即 KIG ? I ? G1?? ，其中 ? 和（ 1-? ）分別衡量本地 基礎設施和基礎設施空間溢出對廠商生產成本的影響。 這種設定方法基于“本地基礎設施與 接近地區(qū)基礎設施互補”的假設，通過幾何平均值方法避免了變量過多導致的多重共線問 題 ，但 其參數 的非 線性估 計存 在局部 最優(yōu)化 問題 ， 因 此本文 采用線 性組 合形 式，即

KI G ? ? I ln I ? ? G lnG。

考慮到基礎設施的非線性特征及其與私人資本的相互作用， 模型引入本地基礎設施 I 與 空間溢出 G 的二次項及其與私人資本 K 的交叉項；為檢驗本地基礎設施與基礎設施空間溢 出的互補替代關系，設定本地基礎設施 I 與空間溢出 G 的交叉項；考慮到中國東中西部基 礎設施、 制造業(yè)和經濟發(fā)展水平等地區(qū)差異， 以西部省區(qū)為基準設定東部和中部地區(qū)虛擬變

6

量 Deast 和 Dmid 及其與本地基礎設施投入 I 與空間溢出 G 的交叉變量。式（4）變?yōu)椋?/p>

ln P VC ? ? 0 ? ? L ln L ? ?Y ln Y ? ? K ln K ? ? I ln I ? ? G ln G ? ?T t PM PM P ?0.5[ ? LL ln 2 L ? ?YY ln 2 Y ? ? KK ln 2 K ? ? II ln 2 I ? ? GG ln 2 G ? ?TT t 2 ] PM ? ? LY ln PL P P P P ln Y ? ? LK ln L ln K ? ? LI ln L ln I ? ? LG ln L ln G ? ? LT t ln L PM PM PM PM PM

（5）

? ?YK ln Y ln K ? ?YI ln Y ln I ? ?YG ln Y ln G ? ?YT t ln Y ? ? KI ln K ln I ? ? KG ln K ln G ? ? KT t ln K ? ?TI t ln I ? ?TG t ln G ? ? IG ln I ln G ? ?Yg ln Yg ? ?1 Deast ? ? 2 Dmid ?? 3 Deast ? ln I ? ? 4 Dmid ? ln I ? ? 5 Deast ? ln G ? ? 6 Dmid ? ln G

四、實證方法：空間計量檢驗

空間計量經濟學研究的空間效應包括空間自相關和空間差異性， 前者指地區(qū)樣本觀測值 與其他地區(qū)觀測值相關， 且空間相關程度及模式由絕對和相對位置決定， 后者指空間單位異 質性產生的空間效應的區(qū)域差異（Anselin，1988），因此空間滯后模型（SLM）和空間誤 差模型（SEM）中的空間相關性分別體現為因變量和誤差的滯后項。由于空間計量技術區(qū) 別于傳統(tǒng)計量方法，普通面板模型雖然可用空間單元的固定或隨機效應體現絕對地理位置， 但卻無法反映相對地理關系， 而空間計量同時考慮了研究對象的絕對地理位置和相對地理關 系，因此廣泛應用于區(qū)域經濟學、城市經濟學以及技術知識溢出等研究2（吳玉鳴，2007； 符淼，2009）。隨著空間計量的不斷發(fā)展，最近越來越多文獻將其用于基礎設施的空間溢出 效應分析（Cohen，2009）。 若空間相關來源于區(qū)域間貿易、勞動力、資本、技術和知識流動等實質性相關，應采用 空間滯后模型， 通過鄰近地區(qū)的產出或基礎設施加權平均值滯后變量作為解釋變量求得空間 溢出（Anselin，2002；Rey and Montouri，1999)。因此本文采用空間滯后方法構建基礎設施 空間溢出和市場稠密溢出指標：Gt ? WI t ，Ygt ? WYt ， 其中空間權重矩陣 W ? IT ? C ，C 是（ N * T ） ? （ N * T ）的標準化 N 階空間權重矩陣， W 是 N * T 的面板數據。 空間權重構建方法包括： 第一， 基于“地理鄰近”方法度量鄰近地區(qū)基礎設施改善對本 地產生的外部性收益，若兩地區(qū)地理相鄰則取值 1，否則為 0（Moreno et al.，2004；Delgado and ?lvarez，2007） 。第二，構造“競爭矩陣”（competition matrix）體現基礎設施可能存在 的正負溢出效應。 第三， 基于地區(qū)間或行業(yè)間的投入產出聯(lián)系和旅客量等流量數據分析溢出 效應的來源：若 i ? j 則 Cij ? aij 量”（Moreno et al.，2004） 。 一方面， 基礎設施的網絡結構導致其溢出效應超出所在地區(qū)或部門范圍之外， 而且相鄰 地區(qū)的資本和技術溢出效應更顯著3（Moreno et al.，2004；Cantos et al.，2005），因此可通

2

?

j

aij ，若 i ? j 則 Cij ? 0 ，其中 aij 代表“從區(qū)域 i 運往

區(qū)域 j 的貨物”（Cohen and Paul，2001）或“行業(yè) j 的單位產出對中間品投入行業(yè) i 的需求

如吳玉鳴（2007）和符淼（2009）都以中國省區(qū)專利申請為因變量研究技術溢出效應，前者以“地理鄰 近”方法構建空間權重，后者通過不同閾值的連續(xù)回歸得出溢出衰減距離。 3 如 Cantos et al.（2005）發(fā)現，交通基礎設施不僅對所在區(qū)域生產率影響，而且對于鄰近地區(qū)也會有溢出 效應，考慮溢出效應之后 1965-1995 西班牙基礎設施彈性從 0.042 提高至 0.146。 7

過“地理鄰近”方法構建空間權重衡量基礎設施空間溢出效應； 另一方面， 具有類似經濟社 會特征的地區(qū)之間即使不相鄰， 基礎設施網絡也會導致地區(qū)之間要素流動和廠商選址的競爭 產生負溢出效應，且地區(qū)間相似度越高則替代性越大（Boarnet，1998；Delgado and ?lvarez， 2007），因此需要結合“地理鄰近”和“競爭矩陣”兩種方法構建空間權重 W 。考慮到中 國地區(qū)之間普遍存在的產業(yè)競爭， 本文采用標準化的“兩地區(qū)制造業(yè)結構相似度”作為產業(yè) 競爭指標構建“競爭矩陣”空間權重：

dij ?

? (a

m

im

? a jm ) 2

（6）

其中 aim 和 a jm 為省份 i 和 j 的產業(yè) m 占制造業(yè)產值比重， dij 越小則制造業(yè)結構越相似， 賦予的競爭權重越大。制造業(yè)規(guī)模較大省份的產業(yè)競爭力較高，故競爭權重矩陣為：

Cij ? Xj dij

（7）

其中 X j 為省份 j 的制造業(yè)產值占全國制造業(yè)產值的比重，標準化處理得：

Cij * ?

?C

j

Cij

* ， 若 i ? j ， Cij =0

（8）

ij

本文首先對不含廠商外部因素的基本模型實證估計，然后對結果進行空間相關檢驗：

Moran ' s I =

LM error

e 'We e 'e

2

（9）

1 ? e 'We ? ? ? 2 ? ~ ? 2 (1) T? ? ?

1 ? e 'Wy ? ~ ? 2 (1) ? ? D ? (e ' e n ) ?

2

(10)

LM lag ?

（11）

其 中 D ? [(WX ? )' M (WX ? ) ? 2 ] ? tr (W 2 ? W 'W ) ，

基本模型(不包括I、G、Yg )

M ? I ? X ( X ' X ) X ' ， e 為模型殘差， W 為空間權重矩

?1

陣， Wy 為因變量空間滯后， WX ? 為擬合值空間滯后。

①空間檢驗: Moran’s I & LM Test Yes 包括本地基礎設施I

No

Moran ' s I 是對模型殘差的空間檢驗。而拉格朗日統(tǒng)計

LM error 和 LMlag 則 檢 驗 實 質 性 相 關 或 誤 差 相 關 ：

LMlag ? LM error 表示空間相關來源于區(qū)域間貿易、勞動

力、資本、技術和知識流動等實質性相關，選擇空間滯后 模型，反之則來源于誤差相關，選擇空間誤差模型。若檢 驗結果顯示空間相關仍然顯著，則逐步引入廠商外部因素 本地基礎設施 I 、基礎設施空間溢出 G 和市場稠密溢出

Yes Yes

重復①

No

包括基礎設施空間溢出G

重復①

No

Yg 等新變量，并重復空間相關檢驗，否則采用當前模型。

實證分析與空間檢驗的具體步驟如圖 1 所示。

包括市場稠密溢出Yg

圖 1：實證分析與空間檢驗步驟

8

五、數據與變量說明

本文采用數據來自 1998-2005 年國家統(tǒng)計局《工業(yè)企業(yè)數據調查》 、 《中國統(tǒng)計年鑒》和 《中國固定資產投資年鑒》 。 其中 《工業(yè)企業(yè)數據調查》 包括所有國有企業(yè)以及年銷售額 500 萬人民幣以上的非國有企業(yè)， 各年數據總量在 165118 到 271829 之間。 本文選取其中按兩位 數行業(yè)分類代碼提供的 27 個制造業(yè)企業(yè)主要數據，對各省份和直轄市進行加總。考慮到可 能存在統(tǒng)計錯誤導致的少數異常值，本文剔除雇員總人數為 0 或行業(yè)數據不完整的異常點。 世界銀行 （World Bank，1994） 認為基礎設施包括公用事業(yè)、 公共工程和其他交通部門。 但考慮到數據可獲得性和研究可比較性， 文獻普遍選取交通、 電力、 通訊或衛(wèi)生保健等項目。 由于網絡特征較強的基礎設施才能產生空間溢出效應，同時考慮到中國統(tǒng)計數據的可獲得 性，本文選取《中國固定資產投資年鑒》“交通運輸、 倉儲和郵電通訊業(yè)”年度數據。 此外， Agé nor and Moreno-Dodson（2006）認為基礎設施效應來源于資本存量而非當年投資額，應 基于存量而非流量指標4進行合理估計，故本文采用基礎設施存量指標。考慮到《中國固定 資產投資年鑒》無現成的存量數據，因此本文采用 1998 年投資價格指數為不變價格的基礎 設施投資流量，并以 1985 年為基期通過永續(xù)盤存法估算出各省市基礎設施存量5：

Kit ? Kit ?1 ? I it ? Dit Dit ? ? ? Kit ?1 Ki 0 ? Ii 0 (? ? g )

（12）

其中， Kit 和 Iit 分別為地區(qū) i 年度 t 的基礎設施資本存量和投資總額， Dit 為地區(qū) i 年度

t 的折舊額。 ? 是基礎設施折舊率，參考胡永泰（1998）和王小魯（2000）折舊率取值 5%。

g 為 1985-2005 年各地區(qū)基礎設施投資的平均增長速度。式（6）相關變量說明與統(tǒng)計描述

如表 2 所示。 表 2 變量說明與統(tǒng)計描述

變量 含義 可變成本 總產出 私人資本 中間品價 格指數 勞動力價 格指數 技術進步 基礎設施 存量 基礎設施 計算方法 勞動力投入+中間品投入 各企業(yè)產出總值加總 各企業(yè)凈固定資產加總 對 1998 年中間品價格指 數標準化為 1 后換算 總工資/雇員總人數； 以 1998 年為基期換算 時間變量 永續(xù)盤存法 空間加權平均 數據來源 《工業(yè)企業(yè)數據庫》 《工業(yè)企業(yè)數據庫》 《工業(yè)企業(yè)數據庫》 《中國統(tǒng)計年鑒》 《工業(yè)企業(yè)數據庫》 ― 《中國固定資產統(tǒng) 計年鑒》 《中國固定資產統(tǒng) 樣本 248 248 248 248 248 248 248 248 平均值 18.62 18.82 18.19 106.94 149.39 4.50 18.16 18.39 標準差 1.47 1.43 1.12 5.65 45.73 2.30 0.84 0.63 最小值 13.29 13.74 13.62 100.00 100.00 1.00 15.55 15.93 最大值 21.62 21.78 20.35 113.05 230.81 8.00 20.02 20.02

VC

Y K

PM

PL

t

I

G

4 5

存量指標衡量各年度基礎設施的現有水平和積累狀況，，而流量指標指各年度基礎設施的投資量。 計算解得基期 1985 年各省市基礎設施存量為（單位：億元） ：北京 79.21、天津 65.52、河北 49.57、山西 99.38、內蒙古 31.23、遼寧 208.80、吉林 17.40、黑龍江 79.06、上海 85.63、江蘇 96.02、浙江 40.74、安徽 41.20、福建 36.83、江西 7.60、山東 171.77、河南 34.60、湖北 37.28、湖南 32.30、廣東 373.07、廣西 41.45、 海南 14.24、重慶 23.87、四川 48.66、貴州 12.77、云南 51.71、西藏 11.96、陜西 35.69、甘肅 15.87、青海 13.54、寧夏 9.02、新疆 51.97。 9

空間溢出

計年鑒》 總產出空間加權平均 工資總額/總可變成本 《工業(yè)企業(yè)數據庫》 《工業(yè)企業(yè)數據庫》 248 248 18.93 0.08 1.09 0.03 15.88 0.04 21.68 0.26

Yg

SL

技術溢出 勞動力要 素份額

六、實證結果

本文采用空間計量技術，通過似無關 SUR 方法解決聯(lián)立方程之間存在的相關性和同期 性問題，回歸結果、空間相關檢驗和彈性計算結果如表 3 和表 4 所示。由模型（1）的空間 相關檢驗可知， Moran ' s I 與 LM error 檢驗未能拒絕原假設，但 LMlag 檢驗顯著拒絕“不 存在空間相關”的原假設表明存在空間相關，即存在地區(qū)間的技術溢出（Coe and Helpman， 1995）或制造業(yè)要素投入的外部性（Moreno et al.，2004）等實質相關。按圖 1 所示步驟分 別引入廠商外部性投入“本地基礎設施”和“基礎設施空間溢出”得模型（2）和模型（4） ，

LMlag 檢驗仍顯著拒絕原假設。模型（3）引入東部和中部地區(qū)虛擬變量與本地基礎設施及

其平方項的交叉項， Deast *ln 2 I 系數顯著為正表明東部本地基礎設施效應呈較強的非線性 特征，中部地區(qū)虛擬變量交叉項 D mi d * ln I 和 D mi d * ln 2 I 不顯著故刪除。模型（5）引入 “市場稠密溢出”后 LMlag 檢驗顯示消除了空間相關， 可見市場稠密溢出對制造業(yè)成本具有 重要的外部性，忽略該因素可能導致模型設定錯誤和結論偏差。 （一）本地基礎設施：成本效應、要素彈性及其地區(qū)差異 表 5 分地區(qū)結果表明， 青海、 甘肅和寧夏等中西部地區(qū)的本地基礎設施成本效應較為顯 著，但本地基礎設施對廣東、浙江、江蘇、上海等東部省份卻產生相反的負外部性，即成本 彈性 ?VCI 為正。 由于東部本地基礎設施投資規(guī)模較大產生擠出效應， 基礎設施地區(qū)分布不平 衡也降低了本地基礎設施的網絡效應， 東部和中西部基礎設施相反的成本效應相互抵消， 導 致全國本地基礎設施的平均成本彈性 ?VCI 和邊際成本彈性 ? MCI 在統(tǒng)計上均不顯著，如表 3 所示。此外， ? II =0.175 表明本地基礎設施的非線性特征顯著， ? It =-0.024 表明本地基礎設 施的成本效應隨時間遞減，而 ?VCY 約為 1 則表明符合規(guī)模報酬不變假設。 本地基礎設施的投入要素彈性結果顯示， 各地勞動力需求彈性為正， 且東部大于中西部， 彈性較大的省份依次為廣東、江蘇、山東和浙江等；大部分中西部省市中間投入要素彈性為 負，即本地基礎設施與中間投入呈替代關系，但廣東、山東、江西、浙江、江蘇等東部地區(qū) 則表現為互補效應。此外，本地基礎設施私人資本彈性 ? KI ? 0 ，私人資本成本彈性

?VCK ? 0 ，增加 I 將導致 K 增加和 ? VCK 減少，表明本地基礎設施與私人資本互補6，這與

Conrad and Seitz（1992）相關文獻研究的結論一致。 （二）基礎設施空間溢出：對本地制造業(yè)的成本效應、要素彈性及其地區(qū)差異 基礎設施空間溢出的平均成本彈性 ? VCG 和邊際成本彈性 ? MCG 均顯著為負，表明基礎設 施空間溢出能顯著降低本地制造業(yè)生產成本。 由于中國各地基礎設施和經濟發(fā)展不平衡且存 在地方分割， 落后地區(qū)基礎設施的改善能提高整體基礎設施的網絡效應， 導致基礎設施空間

6

由于本文模型的私人資本要素并非可變成本，無法通過要素需求函數確定本地基礎設施與資本的關系， 而需結合本地基礎設施對資本成本效應的影響程度 ? KI 和資本對成本影響的方向 ? VCK 檢驗其互補替代關 系。類似地，基礎設施空間溢出與資本的關系也取決于其對 ? VCK 的影響（Cohen and Paul，2001） 。 10

溢出的成本效應比本地基礎設施更為顯著，即 ?VCG ? ?VCI ，區(qū)別與早期文獻忽略空間溢出 效應導致高估本地基礎設施成本效應，這對基礎設施地區(qū)分布投資政策評估具有重要影響。 此外，表 5 結果表明基礎設施空間溢出效應存在顯著的地區(qū)差異，江蘇、浙江、天津、福建 等東部基礎設施空間溢出的成本彈性大于中西部。 基礎設施空間溢出與勞動力和中間品需求彈性 ? LG 和 ? MG 顯著為負， 且與私人投資 K 呈 替代關系。其中浙江、江蘇、天津、山東等東部地區(qū)的中間品替代效應高于中西部，而勞動 力投入的替代效應則地區(qū)差異較小。 表明基礎設施改善可能會使本地廠商和生產要素轉移至 其他地區(qū)，導致本地制造業(yè)的勞動力、中間品和資本等要素投入減少。此外，接近地區(qū)較大 規(guī)模的制造業(yè)的市場稠密溢出對本地制造業(yè)的成本彈性 ?VCYg 為正。 前文分析采用的空間權重構建方法是基于假設“相鄰地區(qū)的資本和技術溢出效應更顯 著”的“地理鄰近”方法， 然而最新研究表明具有類似經濟社會特征的地區(qū)之間由于要素流 動和廠商選址競爭可能導致負溢出效應， 因此需采用“競爭矩陣”空間權重方法檢驗基礎設 施的正負溢出效應， 本文采用標準化的“兩地區(qū)制造業(yè)結構相似度”指標構建“競爭矩陣” 空間權重，回歸結果如表 3 模型（6）所示：控制接近地區(qū)制造業(yè)對本地的競爭效應后，基 礎設施空間溢出對本地制造業(yè)的成本彈性 ?VCG 變?yōu)椴伙@著，而邊際成本彈性 ? MCG 則顯著為 正，表明與本地存在產業(yè)競爭地區(qū)的基礎設施空間溢出增加了本地制造業(yè)的邊際成本。 （三）制造業(yè)產業(yè)集聚與基礎設施空間溢出 各省市本地基礎設施存量、 基礎設施空間溢出和制造業(yè)產出占全國比重的年平均值的空 間分布如圖 2 所示,中國本地基礎設施及其空間溢出均集中于東部地區(qū)且由東向西遞減。制 造業(yè)的空間分布與基礎設施一致，然而中各行業(yè)集聚程度差異可能導致其基礎設施效應不 同，如高集聚行業(yè)的產品和要素市場覆蓋全國范圍，更需利用基礎設施網絡，而低集聚行業(yè) 往往限于本地范圍，因此須進一步分析制造業(yè)產業(yè)集聚與基礎設施空間溢出的關系。

圖 2a 本地基礎設施存量

圖 2b 基礎設施空間溢出

圖 2c 制造業(yè)產出

本文根據趙偉和張萃 （2007） 對中國制造業(yè)“高集聚行業(yè)”和“低集聚行業(yè)”的分類7對 式（5）分別回歸的結果如表 3 所示�；A設施空間溢出對高集聚和低集聚產業(yè)產生相反的

7

趙偉和張萃（2007）通過克魯格曼空間基尼系數公式衡量行業(yè)的地理集聚程度。研究發(fā)現，中國制造業(yè) 的高集聚行業(yè)包括：化學纖維、石油煉焦、金屬制品、儀器儀表、電氣機械和電子通信。低集聚行業(yè)包括： 非金屬礦物、飲料制造、醫(yī)藥、化學原料制品、有色金屬和食品制造。 11

溢出效應，成本彈性 ?VCG 分別為-0.152 和 0.036，而前文未區(qū)分集聚程度的制造業(yè)總樣本得 出的成本彈性-0.118 恰好位于兩者之間。事實上，高集聚產業(yè)如電子通信和電氣機械等廠商 主要聚集于廣東和山東等東部地區(qū)， 通過基礎設施網絡到達全國產品和要素市場， 因此基礎 設施通過提高網絡效應降低生產成本產生正空間溢出效應。 而對于分布較為分散的低集聚產 業(yè)廠商，基礎設施網絡可能會加劇其他地區(qū)對本地市場的競爭從而導致負的空間溢出效應。 （四）基礎設施空間溢出效應的國際比較 基礎設施空間溢出的國際比較如表 6 所示： 中國和美國基礎設施空間溢出效應為正， 而 西班牙“公路、鐵路和機場”空間溢出為負。中國“交通、倉儲和郵電”空間溢出的成本效 應大于美國“高速公路”，接近美國“機場”（Cohen and Paul，2001，2003） 。中美基礎設 施空間溢出對勞動力和資本要素彈性均為負， 中國“交通、 倉儲和郵電”空間溢出與中間品 相互替代，但美國“高速公路”則與中間品互補（Cohen and Paul，2001） �；谏a函數并 采用地理鄰近空間權重方法得到的基礎設施空間溢出效應均為正（Delgado and ?lvarez， 2007； Zhang， 2008） ， 而采用競爭權重方法卻得出相反結論 （Boarnet， 1998； Yilmaz， 2002） 。 表 3 回歸結果與空間相關檢驗

系數 模型(1) 0.330

***

模型(2) 0.211 1.344

*** ***

模型(3) 0.210 2.201

*** *** *

模型(4) 0.535 4.338

*** *** ***

模型(5) 0.533 3.340

*** ***

模型(6) -0.084 -16.016 16.477 7.304

*** ***

高集聚 -0.341 2.068

***

低集聚 0.384

*** *

?L ?Y ?K ?I ?G ?T ? LL ?YY ? KK ?II ?GG ?TT ? LY ? LK ? LI ? LG ? LT ?YK ?YI ?YG ?YT ? KI ? KG ? KT ?TI ?TG

0.139 1.589

***

1.728 -2.335 0.289

0.087 -0.973

***

-0.797 -0.945

-3.457

-1.349 -1.575

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  本文關鍵詞：基礎設施、空間溢出與制造業(yè)成本效應，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：213992