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外商投资、创新能力与环境效率的结构方程分析:以山东为例

2012-07-26伟,高

中国软科学 2012年3期
关键词:外资变量系数

张 伟,高 霞

(济南大学 经济学院,山东济南250022)

一、引言

改革开放以来,山东省外商投资额增长很快,特别是2000-2005年年增长速度约为44%。近年来虽有所放缓,但增长速度仍然较高。2010年山东省合同利用外资为136.3亿美元,实际到账外资为91.7亿美元,增长14.5%。波特曾经指出(2002)[1],区域竞争优势发展须经历4个阶段,分别为生产要素导向阶段、投资导向阶段、创新导向阶段和富裕导向阶段。按照这一论述,目前山东正面临由投资导向向创新导向的转型,否则难以实现区域经济的可持续发展。所以,吸引外商投资只是手段,通过外商投资促进区域持续发展才是目的。外商投资的不断涌入,一方面为山东省经济建设聚集了资金,同时为了增强自身的竞争力和环境适应能力,也会带来先进的技术,这些也会通过示范效应和扩散效应提升区域内相关产业的技术水平。而技术水平的提升可能会提高资源的利用效率,减轻污染的排放,从而有利于提升环境效率。目前学术界多注重对外商投资与创新能力或与环境影响的单一检验,而对外商投资对创新能力和环境效率贡献的综合研究明显不足。

尽管目前的研究方法有很多,但是结构方程能反映出不同要素之间的因果关系和影响路径,能使我们清楚地看到外商投资对区域创新能力、环境效率的贡献程度及作用路径。因此本研究决定利用结构方程对山东省的外商投资水平、创新能力和环境效率之间的关系进行分析,检验外商投资对区域经济发展的贡献路径及水平,从而为制定政策提供借鉴。

本研究的内容安排如下:第二部分是对相关研究文献的综述;第三部分是结沟方程的介绍;第四部分是通过理论分析构建分析模型及作用路径模型;第五与第六部分是数据的说明及分析结果;最后是结论与建议。

二、文献综述

随着外商投资的不断涌入,越来越多的学者开始关注外资对东道国经济发展的影响,目前的研究主要集中于两个方面,一是外商投资对区域创新能力的影响,一是外商投资对区域环境的影响。

外商投资对区域创新影响主要有3种观点[2]:抑制论、促进论、“双刃剑论”。虽然结论各不相同,但是外商投资对区域创新能力的影响路径大致相同。即外资对东道国可能会存在正负向的竞争效应、联系效应、示范效应和培训效应[3],主要从竞争压力、上下游产业的关联关系、模仿和学习、人力资本方面分析外资的进入对东道国的影响。而且这种影响可能是两方面的,如果通过竞争压力、上下游产业间的联系、模仿和学习及人力资本的培训和流动能提高东道国企业的技术水平和生产效率,则会产生正的效应,反之会带来负的效应。国内外学者利用不同的分析方法对上述影响的实际效应进行了分析和验证。

Lichtenberg 和 Pottelsberghe(1998)[4]研究表明作为国际技术扩散的重要途径,外商投资在13个OECD国家具有重要作用。侯润秀等(2006)[5]以专利申请量作为区域创新能力的衡量指标,分析了实际利用外资额对所有专利申请以及分别对发明专利、实用新型和外观设计三种类型专利溢出效应的大小。研究表明,实际利用外资额对专利申请量有着显著的正面效应。王红领等(2006)[2]的研究也表明,外商投资的进入有利于增强我国内资企业自主创新能力。

而Aitken和Harrison(1999)[6]利用委内瑞拉制造业1976-1989年间的企业面板数据的研究发现外商投资在该国具有普遍的负溢出效应。范承泽等(2008)[7]研究发现,微观层面,一个公司在研发方面的投入随其引进外商投资数量的增多而减少,行业层面的外商投资对该行业中外商投资较多的企业的研发投入起更大的积极作用。综合这两方面的结果显示外商投资对中国国内研发投入的净作用是负的。陈继勇等(2008)[8]研究表明,外商在华投资的知识溢出效应特别是通过外商投资企业在当地从事生产活动带来的知识溢出效应并不明显,外商投资渠道传递的外国R&D对技术进步的促进作用与当地的经济、科技发展水平有着密切关系。

在承认外商投资技术扩散效应的同时,学者们也从不同的角度探讨了扩散效应大小的影响因素,包括人力资本[9]、东道国企业自身研发水平[10]、贸易开放程度等。赖明勇等(2005)[11]的研究表明东道国的技术吸收能力是决定本国技术模仿效果以及技术进步率的关键变量。傅元海等(2010)[12]认为外商投资的技术转移与扩散效应主要反映在外资企业生产本地化过程中,生产本地化水平越高,本地企业接触外商投资企业的中间产品技术就越多,通过模仿学习获得的中间产品技术越多,本地企业单位投入创造的新价值会增加,从而提高其技术水平和产出效率。

在关注外商投资对受资区域技术水平和创新能力影响的同时,学者们也开始关注外商投资对受资区域的环境影响。外商投资对东道国环境质量的影响也存在不同的观点。一种是“污染天堂说”,即发达国家为了规避高昂的污染成本和苛刻的环境管制,会将污染密集型产业转移到环境管制较松的发展中国家进行生产,结果必然导致东道国当地环境质量的下降。与之相反的观点认为,跨国公司严格的环境标准会产生外溢效应,同时外资的进入会带来技术扩散,从而有利于提高东道国的生产效率,进而有利于改善东道国的环境质量[13-15]。外商投资的环境影响有多种途径,外商投资势必影响到行业的生产规模、产业结构及技术水平,进而影响污染物的排放和资源的利用效率[16-17]。

就目前的研究来看,有的学者研究结论支持“污染天堂说”,即外商投资对东道国的生态环境具有显著的负面效应[17-18]。有的学者则得出了相反的结论,黄菁(2010)[19]使用中国217个城市2003~2006年的工业污染数据进行实证检验,结果表明,外商投资通过对经济增长、产业结构和环境污染治理的影响最终有利于我国工业污染治理和环境状况改善。宋德勇等(2011)[20]使用1978-2008年间的数据探讨外商投资对碳排放的影响。结果表明,由于技术溢出的存在,外商投资对CO2排放有负的影响。宋马林等(2010)[21]运用省际面板数据对外商投资绿色创新能力进行了统计分析,实证表明,我国有5至7个省份跨过了综合门槛,政府应根据不同省市的状况设定引进外资的策略。

从目前的研究来看,有三个问题值得进一步探讨:

第一,我国不同区域间经济发展水平、禀赋条件等各不相同,外商投资的技术效应势必存在着差异。如陈继勇等(2010)[8]的研究表明,知识溢出净流入地区自主创新能力的提升,有助于吸引更多的知识溢出和外商投资流入,从而实现“良性互动”;而知识溢出净流出地区自主创新能力的提升,会对外商投资产生不同方向的影响,其技术效应是不确定的。

第二,基于同样的情况,外商投资的环境效应也不会完全相同。沙文兵等(2006)[22]的研究表明,外商投资对我国生态环境的负面效应也呈现出明显的东高西低的梯度特征。所以,国家层面的数据可能很难为个别地区的外商投资政策制定提供有益的借鉴,有必要对区域内的情况进行深入分析。

第三,目前对外商投资技术效应和环境效应的检验大多是独立进行验证,实际上外商投资对受资区域环境的影响路径可能与技术效应相联系,即外商投资可能通过影响受资区域的创新能力和技术水平,进而影响当地的环境。因此有必要把外商投资对二者的影响联系起来。

有基于此,本文采用结构方程模型,以山东省为例,通过其因果分析与路径分析探讨外商投资、创新能力、环境效率之间的关系。

三、结构方程介绍

结构方程模型(structural equation modeling;简称SEM)是经济计量、社会计量与心理计量发展过程中的合成物,它可以允许同时考虑许多内生变量,允许外生变量与内生变量的测量误差或参差项的存在[23]。结构方程是通过寻找变量间内在的结构关系,去验证某种结构关系或模型的假设是否合理,模型是否正确,并且如果模型存在问题,可以指出如何修正。它是反映隐变量和显变量的一组方程,其目的是通过显变量的测量推断隐变量,并对假设模型的正确性进行检验[24]。期中显变量通常是可以测量的,如外商投资额,在路径图中用方框来表示,而隐变量是客观存在的,但由于事物本事的复杂性和抽象性,难以直接测量,如创新能力,在路径图中通常以椭圆来表示。结构方程模型可以替代多重回归、通径分析、因子分析、协方差分析等方法,清晰分析单项指标对总体的作用和单项指标间的相互关系。结构方程中有两个基本模型:测量模型和结构模型。测量模型用来反映潜在变量和观察变量(或者称显变量)之间的关系。结构方程用来反映隐变量之间的关系。

通常测量模型方程如下表示:

其中,Y为内生观测变量组成的向量;X为外生观测变量组成的向量;▮为内生潜变量;ξ为外生潜变量;ΛY为内生观测变量在内生潜变量上的因子负荷矩阵;它表示内生潜变量▮和其观测变量Y之间的关系;Λx为外生观测变量在外生潜变量上的因子负荷矩阵,它表示外生潜变量ξ和其观测变量X之间的关系;ε和δ为测量方程的残差矩阵。结构方程的测量模型中假定ε与▮、ε与δ不相关。

其中,B为结构系数矩阵,它表示结构模型中内生潜变量▮的构成因素之间的互相影响;Γ为结构系数矩阵,它表示结构模型中外生潜变量ξ对内生潜变量▮的影响;ζ为结构模型的残差矩阵。

结构方程模型的应用开始于20世纪中后期,分布于社会、心理、教育、经济、管理等行业。在经济领域,一些问题需要突破单一因素间的路径分析,研究多个测量变量和隐变量,以及隐变量和隐变量之间的关系,传统的计量方法无法完成这样的检验,需要引入结构方程模型。目前结构方程模型在经济领域的应用主要集中在对某一区域竞争力、某一产业竞争力或创新能力的评价[25-26]。通过文献检索可知,还没有学者将此方法应用于环境经济研究领域。

四、模型构建及指标的选择

根据前文的综述,外商投资的进入在弥补受资区域资金不足的同时,也可能会带来技术溢出,提高受资区域的创新能力,而创新能力的增强也可能会提升资源的利用效率。同时,随着全社会对资源环境问题的认识日益加深,各地在引进外商投资时可能更加注重对资源、环境的影响评估,即越来越严格的环境规制可能有利于环境的改善。因此,外商投资与区域内创新能力、环境效率之间存在两种作用路径:一是外商投资水平的提高会通过区域创新能力影响区域的环境效率;二是外资本身严格的环境标准和较高的生产效率,会影响区域环境效率的提高。外商投资水平、创新能力、环境效率之间的关系如图1所示,其中的外商投资水平、创新能力、环境效率即结构方程模型中的隐变量。

图1 外商投资、创新能力与环境效率作用路径

结构方程模型是反映隐变量和显变量的一组方程,其目的是通过显变量的测量推断隐变量,并对假设模型的正确性进行检验[24]。模型建立的关键一是显变量和隐变量的建立,二是隐变量之间关系的建立。根据图1,设定外商投资水平、创新能力和环境效率三个潜变量。测量变量的选择一是考虑其反映性,即测量变量要真正反映所反映的潜在变量;二是要考虑指标的可得性;三是考虑指标的可比性,即不同的区域内指标能真正反映区域的特性差别,为了消除了不同区域由于发展规模不同对指标产生的影响,所有的测量指标均采用相对指标。我们根据以上原则并借鉴国内外学者的研究经验,筛选并确定以下测量指标。

外商投资水平的测量指标有2个,外资项目强度(x1)和实际利用外资强度(x2),其计算公式如下:

外资项目强度(x1)=外商直接投资项目数(个)/同期国内生产总值(亿元)

实际利用外资强度(x2)=外商投资额(万元)/同期国内生产总值(万元)

由于外商投资额的统计数据的单位为美元,统一按照当年年初和年末基准汇率的平均值进行折算。

如果把创新看作是个投入产出的过程,则创新能力的测量指标有3个:科技经费投入强度(y1)、科学家投入强度(y2)、发明专利强度(y3)。前两个指标是投入指标,最后一个指标是衡量创新产出的指标。计算公式如下:

科技经费投入强度(y1)=科技活动经费筹集总额(万元)/同期国内生产总值(万元)

科学家投入强度(y2)=科学家和工程师数量×100/同期人口总量(%)

发明专利强度(y3)=拥有的发明专利数(个)/同期国内生产总值(亿元)

环境效率的测量指标有2个:单位千瓦时产值(y4)和每吨化学需氧量排放产值(y5),其中单位千瓦时产值是测量资源利用效率的指标,每吨化学需氧量产值是测量污染物控制效率的指标。其计算公式:

单位千瓦时产值(y4)=同期国内生产总值(万元)/同期全社会用电总量(千瓦时)

每吨化学需要量产值(y5)=同期国内生产总值(万元)/化学需氧量排放量(吨)

五、数据说明及信度检验

(一)数据来源及描述性统计

样本数在100以下不宜,样本量与题项数比例至少要在5:1以上,理想的样本量与题项数比例为10-25倍。本研究采用2003年到2008年山东17地级市的102个样本数据进行分析。数据来源于《山东科技统计年鉴》(2004-2009)以及相关年度的《山东统计年鉴》和山东各地级市统计年鉴。相关指标经过计算后的初始指标如表1所示。

表1 测量标量的初始值

续表

续表

就每项指标的年度平均水平来看,外资项目强度(x1)和实际利用外资强度(x2)的值处于下降的趋势,说明投资水平处于下降的趋势。而科技经费投入强度(y1)、科学家投入强度(y2)、发明专利强度(y3)处于上升的趋势,说明2003年到2008年山东省平均的创新水平处于上升的趋势。单位千瓦时产值(y4)和每吨化学需氧量排放产值(y5)平均水平处于上升的趋势,说明环境的质量也处于改善的趋势。但是这只是平均水平的大致反映,没有经过严格的统计检验。

从各个地级市6年的平均水平来看,外资项目强度(x1)最高是青岛市,即每亿元GDP项目的个数为0.6882个,最低的是东营市为0.0488。实际利用外资强度(x2)最高的仍然是青岛市,即6年来,每万元GDP实际利用外资额度平均水平为0.1065万美元,最低的为泰安市,6年来的平均水平为0.0093万美元。从平均水平看6年来,青岛市的外资水平最高。科技经费投入强度(y1)6年来平均水平最高的为莱芜市,每万元GDP科技经费的筹集额为0.0625万元。最低的为德州市为0.006万元。科学家投入强度(y2)最高的地区是济南市,6年来的科学家占人口比率的平均水平为0.7117%,最低为为菏泽市,平均比率为0.0255%。发明专利强度(y3)最高的为济南市,每亿元GDP拥有的专利个数平均水平为0.6609个,最低为日照平均水平为0.043个。从平均的数字看,济南市的创新能力相对较强。单位千瓦时产值(y4)平均水平最高的是威海市,即每千瓦时GDP的产值为0.0022万元,最低的是滨州市平均水平为0.0006万元。每吨化学需氧量排放产值(y5)平均水平最高的是威海市,即化学需氧量排放量GDP的产值为0.0729万元,最低是德州市,平均水平为0.0123万元。从统计数字是平均水平来看,环境效率最高的威海市。

相关指标的描述性统计如表2所示。7个测量指标中,反映外商投资水平的两个指标的差异加大,说明2003年到2008年山东省各地区外商投资水平存在着一定差异。

表2 测量指标的描述性统计

(二)信度检验

信度检验是检验每一个潜在变量的观察变量间内部一致性程度的高低,通过计算,外资水平、创新能力、环境效率的 Cranach's α系数分别为0.98、0.81、0.83,总体 Cranach's α 系数为 0.77,表明所采用的数据具有非常好的信度。

六、分析结果

运用Amos17.0软件采用最大似然估计对初始模型进行运算,根据模型的拟合指数和参数估计结果对模型进行了修订,最终的模型及路径系数如图2所示。图中的椭圆代表潜变量,矩形代表测量变量。

从输出的结果来看,卡方值为18.22,自由度为8,显著性概率值p=0.20大于0.05,卡方/自由度=2.28,未达到显著水平,接受虚无假设,表示假设模型与观察数据契合。在模型分析中,未发现负的误差方差,所有的误差标准的值也比较合适,且 GFI=0.954,NFI=0.962,RMI=0.001,IFI=0.978,CFI=0.978,各拟合指数良好。

(一)潜变量间路径系数结果

表3给出了模型路径系数的估计结果,除了外资水平与创新能力的路径系数不显著外,其他路径系数都通过了t检验,达到了显著水平。从分析结果来看我们可以得到以下结论:

图2 外资水平、创新能力和环境效率的结构方程模型图

表3 模型路径系数估计结果

1.外资水平的提高对增强区域创新能力的作用不明显。虽然外资水平与创新能力的路径系数为正值,即外商投资的增加有利于增强山东省各地区的创新能力,说明外商投资在山东存在技术扩散效应,但技术扩散效应并不明显,没有通过t检验。这与陈继勇等(2008)[27]的研究结论相同,外商在华直接投资的知识溢出效应特别是通过外商投资企业在当地从事生产活动带来的知识溢出效应并不明显。

2.外资水平的提高有利于提升山东省各地区的环境效率。外资水平与环境效率的标准化路径系数0.43,t=4.4,表明二者之间的路径系数在1%的水平上统计显著。说明外商投资对山东的环境有正面影响,“污染天堂”假说在山东并不成立。

3.创新能力的增强有利于提升山东省各地区的环境效率。创新能力与环境效率的标准化路径系数为0.44,t=4.14,统计显著。说明在当前资源环境压力日益增大的趋势下,创新有利于提升资源的利用效率和减轻环境危害,创新投入和产出的增加有利于减少资源消耗,减少污染物排放。

4.创新能力对环境效率的作用要大于外资水平对环境效率的直接作用。标准化的路径系数反映了因变量效果的大小。一般来说,其绝对值大于0.5以上算是大效果、0.3为中效果,小于0.1为小效果。从图2及表3可以看出,创新能力对环境效率的标准化路径系数为0.44,效果属于中上效果,接近大效果,而外资水平对环境效率的路径系数为0.12,效果属于中下效果,接近小效果。

(二)效果分析

效果是原因变量到结果变量的影响,未标准化回归系数表示直接效果值,直接效果路径系数的乘积为间接效果值。直接效果值与间接效果值的和为总效果值。变量间的未标准化的效果系数如表4所示。由于外资水平和创新能力间的直接效果系数没有通过t值检验,根据图2,我们可以看出不同变量间的效果主要表现为直接效果。

外资水平与环境效率的总效果系数为0.253,直接效果系数为0.225,间接效果系数等于外商水平对创新能力的效果系数(0.518)乘以创新能力与环境效率之间的直接效果系数(0.054),即0.028。说明当外资水平每提高1单位,则环境效率会提升0.253个单位,这包括外资水平提高对环境效率产生的直接影响,也包括外商投资通过增强区域创新能力给环境效率带来的间接影响。由于外资水平对创新能力的直接影响系数没有通过t值检验,所以,外资水平对环境效率的影响主要表现为直接影响。

外资水平对区域创新能力的直接效果系数为0.581,即外资水平每提高1个单位,则区域创新能力会增强0.581个单位,不过这种效果系数没有通过t检验。创新能力与环境效率的直接效果系数为0.054,即创新能力每增强1个单位,则环境效率会提升0.054个单位。

表4 变量间的效果系数

外资水平与外资项目强度的直接效果系数为6.853,即外资水平每提高1个单位,反映外资水平的外资项目强度会提升6.853个单位。创新能力与科学家投入强度和科技经费投入强度的直接效果系数分别为1.539和0.068,表明创新能力每增强1个单位,则科学家投入强度和科技经费投入强度提升1.539和0.068个单位。

外资水平与单位千瓦时产值的效果系数表现为间接效果系数0.005,即外资水平与环境效率的效果系数0.253乘以环境效率与单位千瓦时产值的效果系数0.021。说明外资水平提高1个单位,则环境效率将提升0.253个单位,其反映指标单位千瓦时产值将提升0.005个单位。

七、结论与建议

从分析的结果来看,外资水平的提高有利于提升山东省各地区的环境效率,创新能力的增强有利于提升山东省各地区的环境效率,并且创新能力对环境效率的作用要大于外资水平对环境效率的直接作用。但是外资水平的增加并没有明显增强山东省各地区的创新能力。在未来的发展中,为了更好地发挥外商投资对区域创新能力和环境效率的作用,可以考虑采取以下措施:

1.在引进外商投资的同时,注意技术的引进与消化吸收。虽然分析的结果显示,外商投资有利于提高区域的创新能力,二者之间的效果系数为正,但是这种效果并不明显。所以未来的外资引进中,不仅要引导外商投资企业加大科技投入,同时还要引导外商投资企业加快与当地的融合步伐,加强外商投资企业同相关产业的横向和纵向联系,使跨国公司的先进技术和管理经验产生扩散效应,以提高当地企业的技术水平和创新水平。另外,本地企业也要积极寻求与外商投资企业的合作,通过合作学习跨国公司的先进经验和生产技术,特别要注重技术的引进与吸收,要在引进的基础上实现再创新,而不能单纯为了引进而引进,以免形成对外国技术的过度依赖。要充分发挥自己的后发优势,通过引进技术增强自己的自主创新能力,缩小与发达国家的技术差距。

2.在引进外商投资过程中,要继续注意资源节约和环境保护,提升区域的环境效率。要加强外商投资项目对环境影响的评估,提高资源环境标准。资源环境的标准主要从两个方面加以考虑:一是资源利用效率,特别是不可再生性资源的利用效率;二是对环境的负面影响,即相关污染物的排放。要通过市场的完善、基础设施建设的加强、公共服务质量的提高为外商投资提供一个良好的投资环境,通过自己的软实力来吸引外资,而不是一味的凭借自己廉价的资源、宽松的环境规制来招商引资。另外,外资的引进要同当地的结构调整和产业升级结合起来,要通过外资的引进提升产业的技术水平,吸引外资进入资源消耗低、环境污染排放小的产业,引导外资参与对污染比较严重、资源消耗比较大的传统产业的改造。

3.注重增强区域创新能力,通过创新继续提升环境效率。实证分析的结果表明,创新能力的增强能够提升区域环境效率。所以在未来的经济发展中,要引导企业继续通过创新提升资源的利用效率,延长产业链条,实现资源的循环利用。首先,要在不损害产业竞争力的前提下,进行合理的环境规制,增强企业的环境压力,使其主动在环境友好型的技术上进行研发投资,通过技术水平的提升,彻底解决企业存在的环境问题,而不是仅仅通过经济处罚,使企业每每逃避面临的环境责任。其次,政府要进行适当的环境创新投资或给予企业一定的创新补贴。环境问题在一定程度上具有外部性,属于公共产品的性质,环境方面的创新投资短期内很难给企业带来可观的经济效益,需要政府参与其中,弥补企业的相关损失。

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