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空间溢出视角下基础设施与出口技术复杂
度—基于动态空间杜宾模型的理论与实证
肖皓,叶家柏*
(湖南大学经济与贸易学院,长沙 410006)
摘要:中国经济发展已经进入新常态,产业结构升级的困局亟待打破。在理论分析的基础上,
本文采用 2002-2015 年中国省域面板数据,利用动态空间杜宾模型研究了基础设施对出口技
术复杂度的影响。实证结果表明:(1)中国各省份出口技术复杂度呈现从沿海地区向内陆地
区梯度递减的格局分布;(2)出口技术复杂度表现为扩散效应,而非聚集效应,并且自身具
有显著的 “时间惯性”效应;(3)基础设施稳健并且显著地提升了各地区的出口技术复杂度,
并且其空间溢出效应的贡献远大于直接效应对出口技术复杂度的贡献;(4)自然禀赋对出口
技术复杂度的提升具有显著的抑制作用,尽管基础设施有可能缓解自然禀赋的抑制作用,但
是其交互项的正系数并不稳健。
关键词:出口技术复杂度;产业结构升级;基础设施;动态空间杜宾模型
中图分类号:F752.62
From the Angle of Spatial Spillover Infrastructure and
Export Sophistication—An Theory and Empirical Study
Based on Dynamic Spatial Durbin Panel Model
XIAO Hao, YE Jiabai
(School of Economics & Trade,Hunan University,Changsha 410006)
Abstract: Chinese economic development have entered a new normal, the dilemma of upgrading
industrial structure needs breaking urgently. Based on theoretical analysis, this thesis studies the
influence of infrastructure on export sophistication, utilizing dynamic spatial Durbin model and
Chinese provincial panel data ranging from 2002 to 2015. The empirical results are as follows. Firstly,
the export sophistication of every Chinese province decreases progressively from coastal to inland
areas. Secondly, the export sophistication shows a diffusion effect but not assemblage effect, and has
significantly “time inertia” effects. Thirdly, the coefficient of infrastructure is and significantly
improves the export sophistication in each region. Besides,the spatial spillover effect of infrastructure
contributes more to export sophistication than the direct effect does. Fourthly, natural endowments
have a significant inhibitory effect on the export sophistication. Although it’s possible to mitigate the
inhibition of natural endowments through infrastructure, the positive coefficients of their interactions
are not robust.
Key words: Export Sophistication; Upgrading of Industrial Structure; Infrastructure; Dynamic Spatial
Durbin Model
5
10
15
20
25
30
35
0 引言
40
改革开放以来,我国依赖劳动力和环境等低成本生产要素的比较优势参与国际贸易分
工,实现了经济的快速增长。但是,单纯依赖初级要素禀赋的模式很难摆脱我国在全球经济
体系中“跟班”的角色定位,甚至面临“长期”被锁定于全球产业链低端的风险。为了实现十九
大提出“建设现代化经济体系,促进我国产业迈向全球价值链中高端”的目标,我国应该着眼
作者简介:肖皓(1983-),男,教授、博导,主要研究方向:GVC 和出口技术复杂度. E-mail: xh_26@126.com
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于中长期产业和贸易结构的升级。
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出口技术复杂度作为一类经典的出口产品结构评价方法,已被广泛应用到一国或地区贸
易结构的研究中。其中涉及基础设施与出口技术复杂度的关系研究亦不在少数[1-2]。但是,
随着新经济地理学的发展,空间的引入给传统经济学带来了全新的研究视角和结论。那么,
空间溢出视角下,基础设施是否仍然推动了我国出口技术复杂度的提高?如果是,其影响机
制是什么?对于这些问题,鲜有文献进行关注,更没有建立明确的理论模型对之进行分析。
50
自 Michaely (1984) [3]定义绝对权重的贸易专业化指数以来,关于出口技术复杂度的研究
主要集中在两方面:一是关于出口技术复杂度的测算。第一,考虑贸易品的要素和技术密集
度,Julia Wrz (2005) [4]和许培源(2010) [5]的出口技术密集度指标,Sanjaya Lall (2000) [6]和王
永齐(2006) [7]基于资本品和消费品分类的贸易结构指数。第二,涉及技术水平替代指标的改
进,包括基于国家人均 GDP,S.Lall et al.(2006) [8]的出品附加值标准指数,Hausmannn et
55
al.(2007) [9]将绝对权重改为相对权重的出口复杂度等。还有王永进等(2010) [1]基于产品质量
的出口技术复杂度指数、孟祺(2013) [10]基于劳动生产率的出口技术指数以及李长青等(2015)
[11]的出口可持续技术含量。第三,借助投入产出模型的测量方法,包括姚洋和张哗(2008) [12],
祝树金和张鹏辉(2013) [13]剔除国外中间品的技术含量指数,Upward et al.(2010) [14]修正的垂
直专业化比率,程大中等(2017) [15]和张雨(2017) [16]基于增加值的出口技术复杂度等。二是关
60
于出口技术复杂度升级的影响因素研究。陈维涛等(2017) [17]的研究表明贸易自由化促进了一
国出口产品结构的升级。Xu et al.(2009) [18],郭晶(2010) [19]等侧重于 FDI 对出口技术复杂度
的影响。全球价值链背景下,刘维林等(2014) [20],刘洪铎和陈和(2016) [21] 认为分工地位的
攀升有助于其出口技术复杂度的升级。此外,国内经济因素的影响作用也非常显著,包括基
础设施[1] [22] 、互联网 [23-24]、研发投入[10]和人力资本[17] [25]。
65
已有关于出口技术复杂度的研究,进一步加深了我们对一国或地区出口的认知水平,具
有重要的参考意义。遗憾的是现有研究仍存在一些不足,突出表现在:大部分文献仍然采用
国家层面的人均 GDP 作为某一部门或者省域的技术替代[13] [20],这样并不能很好地凸显出部
门或者省域自身的特点,从而造成出口技术复杂度测算结果的偏颇。例如,2015 年全国人
均 GDP 为 5.38 万元,天津最高达到 11.56 万元,甘肃省最低仅为 2.75 万元。显然,全国层
70
面的技术替代将严重低估天津的出口技术复杂度,同时,造成甘肃省的高估。另外,关于出
口技术复杂度的影响因素忽略了现实的空间维度,实际上,随着中国市场日益开放,各地区
经济很难脱离其他地区独立发展。一方面,通过扩散效应,技术水平较高的地区可以带动技
术水平较低地区的技术进步,实现整个国家出口结构的升级。另一方面,通过聚集效应,高
技术水平的地区凭借经济优势,掠夺低水平地区的生产资料,加剧其经济的恶化。并且,随
75
着近年来中国对基础设施的大力投资,让地区间的“距离”进一步缩小,经济联系趋于紧密。
因此,考虑空间维度的情况下,研究出口技术复杂度的升级因素很有可能会出现与此前研究
不一样的结论。
相比已有研究,本文的主要贡献在于:第一,在出口技术复杂度的测算方法上,为了突
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出各个省域的自有特点,本文采用省际层面的人均 GDP 作为技术水平的替代,以避免出现
80
高估或低估出口技术复杂度的现象。第二,在出口技术复杂度的影响因素上,考虑到空间外
溢效应和时间效应的存在,引入动态空间杜宾模型。并且,在变量的选取方面,尽管现文献
已关注自然禀赋对地区出口技术复杂度的抑制作用,可是较少涉及自然禀赋与基础设施的交
互作用对出口技术复杂度的影响。因此,本文将在理论分析的基础上,采用 2002-2015 年中
国省域面板数据,利用动态空间杜宾模型深入研究了基础设施对出口技术复杂度的影响。
85
1 理论模型的构建
本文通过引入空间维度来构建出口技术复杂度升级模型。为了简化模型,以空间外溢效
应作为研究侧重点,假定企业生产只需考虑生产要素和外溢技术的吸收成本。因此,其产品
生产的利润方程可以表示为:
90
其中, 表示出口企业的利润水平;t 表示时间;Tech 代表出口技术水平;F 代表生产
要素的投入规模;为生产要素的使用成本;SP 为其他地区技术外溢的吸收量,为技术外
溢的吸收成本。
假设企业某一时刻出口技术的进步只来自于自身技术的累积(即:时间惯性效应)和其他
区域技术溢出的吸收(即:空间溢出效应),因此,企业出口产品生产的约束条件为:
95
其中,为技术折旧率,表示随着技术的替代和进步,原有技术出现落后的可能性。进
一步地,为了得到出口企业利润最大化的解,根据公式(1)~(3)构建拉格朗日函数,即:
100
因此,企业利润最大化的一阶条件可以表示为:
根据公式(4)和(5),企业利润最大化的条件可以表示为:
105
显然,在现实生活中,生产要素成本和技术折旧率都大于零,即:˃0,˃0。并且,
随着基础设施的不断完善,生产要素配置变得更具效率,加上知识和信息通达性的提高,交
易和吸收等成本得以下降[26],这有利于企业吸收更多的技术含量,即:t-t-10。因此,有:
公式(7)表明地区有进一步完善基础设施的动力,进而促进出口技术复杂度的升级,提
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高企业的利润水平。综上所述,本文提出了两大假设,即:
假设 1:出口技术复杂度不仅具有动态累积效应,而且具有正向的空间外溢效应。
假设 2:本地区和其他地区的基础设施均显著促进了地区出口技术复杂度的升级。
2 省域出口技术复杂度测算以及分析
2.1 基于省域人均 GDP 的出口技术复杂度
115
通常,人均工资水平与生产技术水平呈正相关,人均工资水平与人均 GDP 密切相关。
鉴于此,Hausmann et al.(2007) [9]以出口显性比较优势指数为权重对一国实际人均 GDP 进行
加权来构建出口复杂度指数(Export sophistication index)。然而,由于区域之间往往存在巨大
的贫富差距,采用国家层面的人均 GDP 评价省级出口复杂度,必然存在估计偏差。因此,
参照 Hausmann 等测算方法,采用地区实际人均生产总值替代国家层面的人均 GDP 来构建
120
部门或产品出口复杂度,即:
公式(8)中,ESIj 指 j 出口产品出口复杂度,Xj
r 指 r 地区 j 出口产品的出口额,Xr 指 r 地
区总出口额,Y
r 指 r 地区实际人均生产总值。
进一步地,将部门或产品的出口复杂度进行加权平均,可计算出省域层面的出口技术复
125
杂度指数(Technical sophistication index),即:
其中,TSIr 为某一省域出口技术复杂度,亦称为“出口技术含量”。一般地,某一省域出
口技术复杂度指数越大,表明该省域出口产品的结构越复杂,相应地,出口技术水平越高,
反则反之。
130
2.2 空间相关性检验
为了检验是否适合采用空间计量模型,参考已有文献,本文采用帕克·莫兰于 1950 年提
出的莫兰指数(Moran’s I index)来分别检验基础设施和出口技术复杂度是否存在空依赖性,
由此来决定是否采用空间计量模型。Moran’s I 指数的计算公式,即:
135
公式中,Wij 为空间权重矩阵,通常为地理距离矩阵(龙小宁和朱艳丽等,2014;张翠菊
和张宗益,2015) [27-28]。Moran’s I 指数的取值范围为[-1,1]。当 Moran’s I 指数负值越小
时,表示区域变量之间空间负相关越大;当 Moran’s I 指数正值越大时,表示区域变量之间
空间正相关越大;当 Moran’s I=0 时,表示区域变量之间随机分布,不存在明显空间相关性。
考虑到地区经济具有空间集聚的特征,出口技术复杂度和基础设施均有可能存在空间相
140
关性。因此,本文采用地理距离的倒数作为权重矩阵,分别计算出 2002-2015 年出口技术复
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杂度和基础设施的莫兰指数,具体如下:
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年份
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
表 1 中国省域出口技术复杂度(TSI)和基础设施(Infra)的 Moran’s I 指数
TSI 的 I 值
0.098***
(3.451)
0.053**
(2.265)
0.034*
(1.790)
0.040*
(1.940)
0.062**
(2.518)
0.082***
(3.038)
0.083***
(3.063)
Infra 的 I 值
0.049**
(2.233)
0.049**
(2.233)
0.050**
(2.253)
0.049**
(2.240)
0.049**
(2.228)
0.048**
(2.223)
0.048**
(2.211)
年份
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
TSI 的 I 值
0.073***
(2.986)
0.085***
(3.308)
0.094***
(3.583)
0.102***
(3.801)
0.107***
(3.932)
0.099***
(3.717)
0.095***
(3.593)
Infra 的 I 值
0.047**
(2.177)
0.043**
(2.084)
0.040**
(1.983)
0.035*
(1.869)
0.032*
(1.779)
0.029*
(1.686)
0.026
(1.617)
注: *** p<0.01, ** p<0.05, * p<0.1
正如表 1 所示,2002-2015 年中国省域出口技术复杂度(TSI)Moran’s I 指数全部通过了显
145
著性检验,并且均为正值。值得注意的是随着时间的推移,Moran’s I 指数显著性水平在不
断提高,数值也呈现增大的趋势,表明中国各省级地区的出口技术复杂度的确存在显著的空
间正相关关系,并且空间相关性在不断增强。随着中国经济进一步发展,区域之间的经济交
流和合作日益紧密,地区间的技术外溢呈持续强化的态势。尽管基础设施(Infra)的 Moran’s I
指数显著性水平在不断下降,可是,除了 2015 年其数值也均显著为正,表明基础设施的投
150
入也表现出较为明显的空间集聚性。因此,相比于传统计量方法,采用空间计量模型探究中
国省域基础设施水平与出口技术复杂度之间的关系更为适合。
2.3 动态面板空间杜宾模型
以上的理论分析表明,出口技术复杂度是一个长期的动态累积过程,不仅与以往的生产
技术水平有着密切关系,而且还受到外部因素的影响,比如自然禀赋、外商直接投资、市场
155
化程度等,因而选用动态面板空间计量模型。考虑到空间出口技术复杂度自身的溢出以及基
础设施也可能存在空间集聚性。因此,本文最终采用动态面板空间杜宾模型进行实证检验。
即:
160
模型中,i 和 j 分别代表省份,t 是指时间,TSIi,t 表示省份 i 在 t 年的出口技术复杂度,
Infrai,t 表示省份 i 在 t 年的基础设施,参照张军等(2004) [29]的做法,采用永续盘存法计算基
础设施,即: Infrai,t = Infrai,t(1-)+Ii,t。Infrai,t 是指 i 省份 t 年基础设施存量;是指经济折旧率,
通常取 10%;Ii,t 是指当年投资额,采用固定资本形成总额替代。W 表示空间权重矩阵,Xi,t
表示其他控制变量,i,t 为误差项。
当然,考虑到遗漏重要的解释变量可能造成估计结果的有偏,结合已有的文献研究,本
165
文加入了以下控制变量:
1.自然禀赋(Pap):一方面,丰裕的自然资源在提高人们收入水平上具有天然优势,进而
直接提高了当地的比较优势和出口技术复杂度[1];但是,另一方面,在自然资源丰裕的地区,
- 5 -
170
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经济增长过分依赖于自然禀赋,物质和人力等资本过度集中在资源密集型行业,其他行业发
展受阻,使得产业结构过于单一,容易出现“资源诅咒”现象,反而拖累了一个地区的出口技
术复杂度优化升级[30]。由于农、林、牧、渔业和采矿业等属于参与自然资源的直接开发和
利用的行业(孙永平和叶初升,2011) [31],采用农、林、牧、渔业和采矿业从业人数占总从业
人数的比重作为自然禀赋的代理变量。
2.外商直接投资(Fdi):通过外商直接投资,国外技术的外溢效应增强,使得东道国企业
能够以相对低的技术研发和学习成本来促进技术的进步。此外,外商直接投资可以直接拉动
175
东道国企业的出口增长,促进东道国经济增长率的提高 [32],进而有助于提升人均收入水平
和出口技术复杂度。本文采用外商直接投资(Fdi)的对数作为衡量外商直接投资的指标。
3.城镇化水平(Urb):城镇化与经济发展有着密不可分的关系。当前的中国,城镇化建设
成效显著,城镇人口持续增加,大量的相关配套设施和服务也在不断扩张,这有助于地区人
力资本的积累以及经济的发展[33],也提高了出口产品质量和产业结构转型升级。参考已有
文献,采用城镇人口占总人口的比重表示城镇化水平[34-35]。
180
4.市场化程度(Market):市场化改革对出口技术复杂度主要有两大方面的作用。一方面,
完善的市场制度能够刺激市场竞争,保障要素配置的高效,充分激励人们发挥个人聪明才干,
便于促进科技的创新。另一方面,开放的市场环境既有利于吸收国外资本投资,直接拉动经
济的增长,又有利于促进生产技术的扩散和传播,提升东道国的技术水平[36-37]。值得注意的
185
是本文采用国有企业职工人数占企业职工总人数的比例作为市场化程度的代理指标。因此,
指标数值越小表示市场化程度越高,对出口技术复杂度的促进作用越大,反则反之。
5.互联网(Tel):互联网促进出口技术复杂的渠道分为直接效应和间接效应。互联网主要
通过降低企业的信息成本来提高产品的竞争优势。具体表现在准确的信息降低企业内外部之
190
间沟通、协作和交易的成本,确保企业拥有高效的资源配置和管理效率,提升决策的有效性
[38-39]。在“互联网+”时代,企业内外协调的成本继续下降,进一步促进社会分工及生产技术
水平的提升,即:互联网技术进步的直接效应。互联网技术进步的间接效应是指基于互联网
的即时互动和资源共享,人们能够以低廉的成本获取解决问题的经验、技能和相关专业的知
识,促进一国人力资本的提升,从而拥有更高的生产效率。中国拥有庞大的人口规模,互联
网的发展,使得中国在数据和信息等方面拥有绝对的优势,弥补资本和知识的缺乏,实现出
口技术复杂度的赶超[24]。为此,本文采用人均光缆长度来衡量互联网的发展水平。
195
此外,本文还特别加入了基础设施(Infra)与自然禀赋(Pap)的交互项来探讨通过基础设施
是否可以缓解自然禀赋对出口技术复杂度的抑制作用。
2.4 空间权重矩阵的设定
空间权重矩阵的选择是建立空间计量模型最核心的步骤之一。运用不同含义的权重矩阵
200
来考察经济活动的空间溢出效应,对比不同路径下的空间溢出效应,使得估计结果更为有效
和客观(王守坤,2013) [40]。基于稳健性与不同路径的考虑,本文选取了地理距离权重矩阵和
嵌套权重矩阵进行回归分析。其中,地理距离权重矩阵的基本表达形式为:
其中,dij 为省份 i 和省份 j 的地面距离。从权重的计算方法可以看出,两个地区的距离
205
与空间效应的成负相关关系。当省份之间的距离越远则空间效应越弱,反则反之。
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实际上,出口技术复杂度通常是多因素综合的结果。为了综合考虑地理和经济两大因素,
将距离和经济有机的结合起来,引入嵌套权重矩阵刻画出空间效应的综合性及复杂性,参考
王守坤(2013) [40]的方法,具体形式如下:
210
其中,diag(…)为对角矩阵,对角元素为
,表示时间段 t0 到 t1 内
地区 i 人均真实 GDP 的均值,而
为样本期间所有地区人均真实 GDP 的
均值。
2.5 数据说明
本文所涉及的数据主要来自于《中国统计年鉴数据库》、《国研网数据库》和《Wind
215
数据库》等。由于香港、台湾以及西藏等地区相关数据的缺失,因此给予剔除。最终本文选
取了 2002-2015 年中国 30 个省份或者地区的面板数据进行研究。其中,涉及测算出口技术
复杂度的贸易数据来自于《国研网数据库》(2002-2015 年);中国各省份 GDP、总人口、固
定资本形成总额以及光缆长度等均从《中国统计年鉴数据库》中获得;外商直接投资数据来
自《Wind 数据库》;非国有企业职工数和总职工数则来自于中国各省份统计年鉴。此外,
220
为了消除通货膨胀的影响,涉及名义价格的指标均采用以 2000 年为不变价格进行平均处理,
所有平减指数均来自于国家统计局的《中国统计年鉴数据库》,包括地区生产总值指数和固
定资产投资价格指数等。
3 实证结果
3.1 中国省域出口技术复杂度空间分布动态变迁
225
根据出口技术复杂度指数的测算模型,分别得出了 2002-2015 年中国 30 个省域出口技
术复杂度指数。从中选取了 2002 年、2008 年和 2015 年三个时间段的空间四分图进行分析,
揭示中国地区出口技术复杂度的空间分布格局及其演变规律,具体见图 1 至图 3。空间四分
位图根据出口技术复杂度指数的绝对值进行排序,结果表明:
2002-2015 年中国各省域出口技术复杂度均在不断地上升,并且具有明显的空间差异。
230
例如,在样本期间,四川省出口技术复杂度指数从 1.16 万元/人增长至 4.07 万元/人,年均增
长高达 10.14%,可能得益于地区经济的快速增长和产业结构的升级[41]。从空间分布上看,
由于东部沿海地区率先对外开放,出口经济起步较早,产业结构相对高级,出口技术水平也
相对较高;与东部相比,除了四川外,中西部地区比较优势并不明显,生产技术水平较低。
具体地,第一梯度包括广东、福建、江苏、北京和天津等,主要分布在东部沿海发达地
235
区,对外贸易、科技实力、人力资本和产业结构均为全国最高水平,因此,出口技术复杂度
稳坐第一梯度实至名归。值得注意的是四川省,虽身处西部,但由于其经济发展和产业结构
升级在全国范围内表现突出,出口技术水平远远高于周边省区,位于第一梯度行列之中。2008
年,可能受到金融危机的冲击,经济和出口的增长相对受阻,浙江省出口技术复杂度有所下
降,降至第二梯度。可是,危机过后,产品出口得以恢复,并再次快速增长,特别是机电、
240
音像设备及其零件等产品,到了 2015 年重回到了第一梯度,具体如图 1-3 所示。
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图 1 2002 年中国省域出口技术复杂度四分图
图 2 2008 年中国省域出口技术复杂度四分图
图 3 2015 年中国省域出口技术复杂度四分图
第二梯度共 8 个地区,分布范围最广。其中包括东北的辽宁,沿海的山东,中部的安徽、
江西和湖北,西部的陕西、重庆和新疆。引人注目的是 2002-2008 年,重庆出口技术复杂度
245
从第二梯度上升至第一梯度,可能得益于车辆、航空器、船舶及有关运输设备等产品出口快
速的增长。可是,由于总体上停留在劳动密集阶段,车辆、航空器、船舶及有关运输设备产
品出口增长乏力,重庆出口技术水平再降回到了第二梯度。新疆呈现了不同的梯度变化特征,
从 2002 年的第二梯度下降至 2008 年第三梯度,其可能的原因是出口结构单一,主要集中于
纺织原料及纺织制品等,到了 2015 年出口结构得到了一定的优化,再次重回第二梯度。
250
第三梯度的省份主要以中国北部最为集中,包括黑龙江、吉林、内蒙古和河北等;少数
分布于中西部地区,其中有河南、湖南和海南。第三梯度的省区多数以传统农业或重工业为
主,经济增长效率低下,亟需扶持高新技术产业来继续优化产业结构。特别地,海南虽地处
沿海,但受到相对较低的经济和贸易发展水平的制约,其出口技术复杂度仍位于第三梯度的
行列中。
255
第四梯度的省份集中分布在中国西部,包括西北的青海、甘肃和宁夏等,西南的广西、
云南和贵州等。这些地区出口技术复杂度之所以低下,是因为受到地理位置的制约,区位优
势并不明显,加上基础设施滞后,交通不便,生产要素和产品流动受阻,无法实现以贸易拉
动经济增长,并且,多数地区教育发展水平较低,人力资本缺乏,也无法形成经济发展的内
在动力[42]。
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