武宵旭，任保平，葛鹏飞

（1. 西北大学经济管理学院，陕西 西安 710127；2. 西北大学中国西部经济发展研究院，陕西 西安 710127）

黄河流域生态保护和高质量发展战略的实现基础是持续提升技术创新与绿色发展的耦合协调水平。破解黄河流域环境污染与经济滞后的双重困境，需要彻底摒弃传统粗放式的发展模式，提高经济发展的技术创新含量，从依靠资源驱动向依靠技术创新驱动转变。技术创新是新时代中国绿色发展的关键引擎，绿色发展也会“指引”技术创新方向。一方面，技术创新偏向型的经济发展环境和知识型创新资源会塑造新的发展红利，派生新的绿色需求；另一方面，衍生出的绿色需求会进一步引导技术创新方向，让绿色成为技术创新活动的新底色［1-2］。既然，技术创新是绿色发展的驱动力，绿色发展是技术创新持续进行的引领保障，二者之间是一个复杂的综合系统；那么，黄河流域技术创新与绿色发展的耦合协调水平如何？即黄河流域的技术创新对绿色发展产生多大的驱动效应，绿色发展对技术创新又有多大的指引作用？事实上，无论是绿色发展的技术创新驱动力不足，还是技术创新的绿色发展指引力偏弱，哪一条途径发生阻塞，都会让二者的协调发展停滞。因此，科学研判黄河流域技术创新与绿色发展耦合协调现状，并探讨其空间效应，对黄河流域生态保护和高质量发展这一重大国家战略的实现具有根基意义。

1 技术创新与绿色发展耦合协调的理论分析

1.1 技术创新与绿色发展的耦合协调机理

黄河流域的生态保护和高质量发展离不开技术创新与绿色发展的协调有序和共同进步。但需要注意的是，技术创新与绿色发展之间存在对立统一的矛盾关系，是一个长期、动态的历史演进过程。

一方面，技术创新为绿色发展提供了动力和保障，但并非所有技术创新都具备绿色性的特征，使得技术创新对绿色发展的影响存在不确定性。①技术创新的驱动作用。既有研究指出，技术创新可以通过加速生产环节对先进技术的应用与更迭、提高生产智能化水平，改善要素资源生产率［3］、加强废物处理（如降低大气污染、提高废水废渣处理率）［4］、促成更有效的资源二次回收利用［5］、降低碳排放［6］以及其他环境风险［3］，进而发挥其对绿色发展的正向影响。譬如，Zhang 等［7］结合环境库兹涅茨曲线发现，技术创新可以使新兴经济体跨过经济发展初期的高污染阶段，直接过渡到环境库兹涅茨曲线的可持续发展阶段。②技术创新的反弹效应。技术创新无疑促进了技术进步，但与此同时也引发了一系列重大环境污染问题，使得绿色发展水平堪忧。首先，利润最大化的目标导向会诱导企业在技术创新时更注重对劳动和资本的节约，而忽视对生态环境和自然资源造成的可能破坏。譬如为增加农业产出，在生产过程中大量使用化肥农药进而恶化水质，造成河流、湖泊富营养化的现象屡见不鲜［7］。其次，技术创新所引致的能源反弹效应，还会造成总体能源消耗增加、更多污染物排放。产出总量迅速扩张所导致的污染物排放增加在某种程度上抵消了技术创新所带来的单位产出排污减少效应，甚至使得总污染增加［8］。例如，利用页岩气发电被认为是向清洁电力过渡的途径之一，但是通过水力压裂活动进行的页岩气生产，则会导致大量的水消耗，并且带来地质危害［9］。由此可见，技术创新是一把“双刃剑”，它既可以为绿色发展增长绩效的提高提供路径支持，也会因特定目标、特定时期的存在，成为阻碍绿色发展的罪魁祸首。

另一方面，绿色发展是技术创新的根本要求，对技术创新提出了新目标。①绿色经济：绿色技术创新偏向环境的搭建。绿色经济所倡导的经济增长与耗资排污脱钩，会为企业营造一个技术创新偏向型的宏观经济环境。根据组织理论，企业所处的环境组织文化会对企业环境保护价值观念和经营行为产生直接影响。偏向于绿色发展的企业组织文化会通过调节企业的相关环境战略与环境绩效助力企业技术创新水平，尤其是绿色发展友好型技术创新水平的提高［1，10-11］。②绿色财富：绿色技术创新知识资源供给。根据资源基础理论，知识资源是企业的基本要素之一，企业获取知识资源的能力，尤其是关于技术创新知识资源的获取能力对企业技术创新至关重要［11］。不同于一般意义上的技术创新，具有绿色发展友好型底色的技术创新往往因创新成本更为昂贵、创新流程更加复杂而对创新知识资源提出了更高的要求［12］。绿色发展水平的提升增加了绿色技术、绿色需求等绿色知识的供给，绿色创新水平也随之不断增长［13］。③绿色社会：绿色技术创新方向的导向。绿色发展水平构造的绿色价值观深入人心，会促使企业自觉采用绿色学习来激发技术创新行为。依靠绿色发展而发展起来的环境伦理学、环境法规、绿色供应商、质量管理以及企业吸收能力的加强，都将深刻影响技术创新朝着有利于绿色发展的方向开展［2］。

综上，技术创新强的地区并不必然引致较高的绿色发展水平，反之亦然，绿色发展水平高的地区也会因其对技术创新的支撑作用不同，而使得技术创新“底色”有所区别。二者的耦合协调水平同技术创新与绿色发展的互相转化、互相依赖与互相溢出密切相关。如果区域技术创新对绿色发展的驱动作用欠佳，或者绿色发展对技术创新，尤其是绿色技术创新的投入不足，那么二者就会表现出低度耦合协调。事实上，有且仅有在清洁型技术创新成果得以顺利商业化和产业化应用、绿色发展能有效创造出创新偏向环境、及时反馈创新需求、指引技术创新方向的条件下，技术创新与绿色发展才能实现高度耦合协调。

1.2 技术创新与绿色发展耦合协调的空间溢出效应

空间经济学与新经济地理学的理论揭示出，地区经济发展不仅依赖地区固有的资源要素禀赋和资源要素投入，也受到相邻地区经济发展水平的影响。既有研究指出，技术创新会通过区域合作、生产要素流动以及产业关联等方式释放“技术红利”，对空间关联地区产生积极影响［14］。但地方保护主义程度、技术吸纳方的学习模仿和接受能力匹配度、各地区社会经济发展水平以及对创新资源投入差异的客观存在也会影响技术创新的实际外溢效果［15］。另外，空间关联地区对物质资本和人力资本固有的“排他性竞争”也会在一定程度上阻碍创新要素的跨地区流动，弱化技术溢出效应，甚至“挤出”关联地区创新要素［16］，最终导致技术溢出效应的不稳健。同样地，绿色发展的空间溢出效应亦具有类似特征。一方面，本地区的绿色发展会在空间范围内产生“标杆协同效应”和“示范效应”，通过加速周边地区产业结构升级、能源消费结构调整，提升空间关联地区绿色发展水平［17］。但另一方面，在现实经济运行中，本地区的绿色发展和绿色调整又常常是以邻近欠发达地区对“三高”落后产业的承接为代价的，进而对空间关联地区的绿色发展产生不利影响［18］。由此可见，本地区技术创新与绿色发展的耦合协调水平受到相邻地区的空间关联影响。

2 研究方法与指标数据

2.1 研究方法

2.1.1 测度黄河流域技术创新与绿色发展耦合协调水平

技术创新与绿色发展耦合协调水平（简称为TI&GDC）。耦合协调水平能够同时描绘系统间发展和协调两个方面［19-20］。黄河流域TI&GDC的计算步骤如下。

（1）子系统发展。分别规范化处理两个子系统：

其中：s=a是技术创新子系统，s=b是绿色发展子系统；i=1，2，3，…，n。设λai，λbi分别为上述两个子系统第i个指标的权重，使用信息熵确定［21］。

从而，求得两子系统的综合发展水平：

（2）耦合水平模型与耦合协调水平模型。多个系统间的耦合水平模型为：

L为系统个数，其中两个系统间的耦合水平模型为：

式中：Cab为技术创新子系统与绿色发展子系统的耦合水平值，取值介于0～1。考虑到技术创新子系统Za、绿色发展子系统Zb在同时取值较小的情况下可能会得出伪评价结果，因此在耦合水平基础上对耦合协调水平模型进行测度，以准确评估技术创新子系统与绿色发展子系统的互动协调关系。构建耦合协调水平模型：

Dab为技术创新子系统与绿色发展子系统的耦合协调水平值，取值介于0～1，Tab为两个子系统的综合评价指标，α，β为待定系数，可取值为0.5。

2.1.2 空间相关性测度

（1）全域空间相关性。黄河流域TI&GDC可能存在城市层面空间上的依赖性或自相关性，使用Moran’sI度量黄河流域TI&GDC的空间自相关性。计算公式为：

其 中：I为Moran’sI指 数 值，Di为TI&GDC，S2=为方差，为均值，wij是空间权重矩阵，而是所有空间权重之和。需要注意的是，在使用Moran’sI检验空间相关性时，空间权重矩阵的选择和设定不当会带来有偏错误结果。为了得到较稳定的莫兰空间指数，文章参考邵帅等［16］、金浩等［21］的研究，构建两种空间权重矩阵。其中W1为地理距离权重矩阵，用地理距离倒数表示；W2为经济距离权重矩阵，用地区间人均GDP均值绝对差异的倒数表示。

（2）局域空间相关性。为反映局部状态的非典型特征［22］，使用局域Moran’sI指数考察TI&GDC 的局域空间相关性，计算公式为：

2.2 指标体系与数据来源

技术创新指标的选择参照逯进等［23］、蒋天颖等［24］的研究，绿色发展指标参考周亮等［25］、刘阳等［26］的做法，具体指标变量定义见表1。黄河流域包括青、甘、宁、蒙、川、陕、晋、豫、鲁等9 省份。在具体的研究分析中考虑到，一方面，黄河仅流经四川省的阿坝和甘孜两个自治州，并且《国务院关于依托黄金水道推动长江经济带发展的指导意见》中，已明确把四川划入长江流域经济带。另一方面，内蒙古自治区的赤峰、通辽、呼伦贝尔和兴安盟，已划至“东北振兴”的地理范围，“东四盟”也并非黄河自然流经地区以及黄河流域重要经济社会文化关联地区。所以，该研究的黄河流域是不包括四川以及内蒙古东四盟的其他9 个省份77 个地级市。数据来自《中国城市统计年鉴》《中国统计年鉴》以及各省份年鉴，样本时间为2004—2019年。

表1 技术创新与绿色发展的评价指标体系

2.3 耦合协调水平评判标准与类型划分

将耦合协调水平分为低度（0

3 黄河流域技术创新与绿色发展耦合协调水平的特征事实

根据前文阐述的测算模型，使用Stata 软件对2004—2019年黄河流域TI&GDC进行测算。在测算流域内各城市TI&GDC的基础上，加总得出黄河流域的整体值。一个值得重视却往往被忽略的问题在于，计算整体值时，是选择简单算术平均法还是选择加权算术平均法？之所以考虑到这个问题，是因为TI&GDC 在各城市间表现出较大的差异性。如果使用简单算术平均计算二者的耦合协调水平，会把二者的经济规模视作等同处理，忽略城市规模要素的影响。因此，为了避免出现有偏的结论，使用城市的经济规模作为权重，利用加权算术平均法计算黄河流域的TI&GDC。

3.1 整体分析

表2 显示的是黄河流域TI&GDC 的时间特征，其中的“二者比值”是技术创新水平与绿色发展水平的比值。不难看出，黄河流域的技术创新水平出现大幅度提升，从2004 年 的0.031 4 上 升 至2019 年 的0.079 0，增 长 了151.59%。与之相反，流域内的绿色发展则表现出大幅下降趋势，从2004 年的0.662 0 降低到2019 年的0.501 3，共下降24.28%。总体上，黄河流域的技术创新水平落后于绿色发展水平，二者并不匹配。但由于技术创新水平与绿色发展水平相反的发展走势，其比值反而呈现出较快上升态势。

表2 黄河流域TI&GDC的典型事实

在样本时间内，黄河流域TI&GDC 的加权平均值为0.336 3，处于弱中度水平。在时间演变走势上，黄河流域TI&GDC 表现出先下降再上升、再下降再上升的类“W”型，波动较大且增长缓慢，共增长18.06%。黄河流域TI&GDC的提升主要在于技术创新的大幅度提升，但是耦合协调水平本身主要受绿色发展的影响。2001年中国加入WTO 加快了全国经济发展速度，但经济发展与耗资排污的脱钩、技术创新的匮乏，令黄河流域TI&GDC 呈现出逐年下降态势。而2008年全球金融危机引致的外部需求下降催化了中国技术创新转型之路，也让黄河流域TI&GDC 开始平稳上升。2015 年经济新常态的到来和新发展理念的强化，为黄河流域技术创新的较快增长、向绿色发展的靠拢和转型提供了指导，也成为推动黄河流域TI&GDC上升的重要因素。

3.2 空间特征分析

表3 报告了黄河流域TI&GDC 的分城市空间特征。可以看到，无一城市处于极度耦合协调范围。流域内高度耦合协调的城市仅有2.60%，包括青岛和西安；处于中度耦合协调的城市占全流域的18.18%，包括济南等14个城市；处于低度耦合协调的城市有包头等61个城市，占全流域的79.22%。可见，黄河流域TI&GDC 的发展程度较低，提升空间较大。

表3 黄河流域TI&GDC的部分城市特征

从城市规模等级上看，处于高度水平的城市西安和青岛均是新一线城市；处于中度水平的城市大多数是二线、三线城市，仅有东营是四线城市；处于低度水平的城市多为四、五线城市，说明黄河流域TI&GDC 与城市规模显著正相关。另外，黄河流域沿线城市并非完全按照黄河走向排布，流域内没有一线城市，新一线城市仅有郑州、西安、青岛，但郑州却处于中度水平状态，说明郑州自身尚未形成技术创新与绿色发展相互促进的内生发展机制，未能发挥其作为黄河流域龙头城市的带动作用。这不仅不利于郑州的发展，也不利于黄河流域依托大城市实现TI&GDC 的提升作用，黄河流域应该在提升大城市TI&GDC的同时，重点谋划二线城市和三线城市技术创新与绿色发展的持续提升方案。

4 黄河流域技术创新与绿色发展耦合协调水平的区域差异性分析

为进一步研究黄河流域TI&GDC 较低的原因，利用Dagum基尼系数模型［27］，一是就黄河流域TI&GDC进行流域内城市之间的差异性分析，二是进行黄河流域与长江流域的流域间差异性分析。

4.1 基于Dagum基尼系数模型的差异性研究

与Theil 指数、综合熵指数以及变异系数等差异性测算模型相比，Dagum模型基尼系数模型在测算差异性的基础上，还进一步把差异性降维分解至不同来源，从而具体讨论不同组群对总体差异性的影响大小［27］。基于Dagum基尼系数模型测算得到的技术创新与绿色发展协调发展的差异性，将差异性降维分解为组群内差异、组群间差异和超变密度三个部分。组群内差异指黄河流域内部各地级市间互动效应的差异，组群间差异则指把不同组群看作整体分析时，这些组群间互动效应产生的差异。超变密度由不同组群间交叉重叠部分构建。也就是，并非长江流域所有城市TI&GDC都高于黄河流域中的城市，黄河流域中的城市可能会高于长江流域中的某些城市，这就产生了不同流域之间由于所谓“高-低”与“低-高”的交叉重叠问题。

4.2 差异性测度与分析

基于Dagum 基尼系数理论［27］，使用Matlab2017 软件测度黄河流域城市之间TI&GDC的差异性。同时，测度黄河流域与长江流域之间TI&GDC 的差异性。表4 报告了测度结果。可以看出，在样本期内，黄河流域与长江流域TI&GDC的总体差异表现出先平稳再缓慢下降的走势，样本期内共下降16.83%。具体地，黄河流域的差异表现出较大的波动性，并在波动中缓慢下降，由2004 年的0.197 3下降到2019 年的0.163 0，下降幅度达17.39%。长江流域的差异在2004—2009 年有着平稳走势，2010—2019 年则逐年下降，即长江流域内城市之间的TI&GDC差异性在下降，从2004 年的0.275 6 下降到2019 年的0.205 4，下降幅度达25.47%。黄河流域与长江流域在样本时间内TI&GDC均表现出一定程度的收敛态势。相比较而言，长江流域不仅收敛性更强，差异性也始终高于黄河流域。

表4 TI&GDC差异性现状

黄河流域与长江流域之间的差异基本不变，仅有微弱下降，由2004 年的0.245 6 下降到2019 年的0.225 2，下降幅度仅为8.31%。对比差异来源发现，黄河流域与长江流域的差异性主要来自各自流域内城市之间的差异，这部分的差异占比高达50%左右，虽然逐年下降，但在2019 年流域内差异仍然高达46.97%。流域之间的差异以及超变密度的差异随时间的演变趋势波动剧烈，在2004 年超变密度的差异占全部差异的37.96%，流域间差异仅占全部差异的11.16%；但是到2012 年，来自流域间的差异已经与来自超变密度的差异持平，各占25%左右；随后，流域间差异与超变密度的差异分化持续加大，在2019 年，超变密度的差异已经下降为16.77%，而流域间的差异已经高达36.26%。说明对于长江流域与黄河流域内部的城市来说，更多地表现为两大流域之间的差异，各流域内城市的TI&GDC 愈加趋同，流域之间不同城市高-低交叉重叠的差异越来越少。

5 黄河流域技术创新与绿色发展耦合协调水平的空间效应分析

5.1 全局空间自相关分析

表5依次给出了在W1、W2两种权重矩阵下，黄河流域TI&GDC空间相关性的计量结果。可以发现，在地理距离W1权重矩阵下，黄河流域的莫兰指数仅在2006—2015 年表现出显著的空间正相关性，而在2004—2005年、2016—2019 年均未通过10%的显著性水平检验，并且黄河流域的莫兰指数呈现出先快速上升，再急速下降的剧烈波动走势，到2019 年黄河流域的莫兰指数仅为0.030，只比2004 年提高了0.25 倍。在经济距离W2权重矩阵下，除2005、2006 年的Z值满足显著性要求以外，其余年份的莫兰指数均不显著，说明黄河流域的空间相关性并不具有单纯经济发展差异上的空间关联特征。黄河流域内各城市TI&GDC 的空间外溢效应较弱，严重影响着黄河流域TI&GDC 的提升。可能的原因在于，一方面，黄河流域横贯中国东中西部，区域差异巨大。流域内城市经济社会基础、产业结构、资源要素禀赋以及生态环境状况的不同，使得流域内TI&GDC的发展路径具有差异化特征。技术创新的“逐底竞争”和“搭便车”效应，绿色发展过程中“黑色”产业的转移和承接的客观存在，也会一定程度上弱化本城市对空间关联城市的正向影响，进而使得溢出效应不稳健。另一方面，从结果来看，虽然黄河流域具有积极的空间溢出影响，但作用强度较弱，会导致城际TI&GDC的增速存在较大差异，从而使得流域内不同城市的TI&GDC差距扩大，空间相关性变弱。

表5 全局空间关联性

5.2 局部空间自相关分析

图1 以W1为例，给出了三个代表性年份黄河流域TI&GDC 分布的散点图。可以发现，TI&GDC 的局部空间自相关指数在四个象限均有分布。虽然大部分城市位于“高-高”与“低-低”空间正相关的一、三象限，但位于二、四象限空间负相关的高值和低值趋于两极化集聚分布的地区也值得重视。结果进一步表明黄河流域TI&GDC 空间溢出效应存在不稳健性。

图1 典型年份局部空间关联性散点图

6 结论与政策建议

基于黄河流域的城市级面板数据，首先使用耦合协调模型全面测度黄河流域各城市技术创新与绿色发展的耦合协调水平；其次利用Dagum 基尼系数模型分析黄河流域内城市之间技术创新与绿色发展耦合协调水平的差异性，并与长江流域进行对比分析；最后使用空间计量模型验证黄河流域技术创新与绿色发展耦合协调水平的空间相关性。结果显示：①黄河流域技术创新与绿色发展耦合协调水平为0.336 3，勉强处于中度水平，期间增长缓慢并呈现较大的波动，增量主要得益于技术创新的提升。②黄河流域技术创新与绿色发展耦合协调水平处于高度水平、中度水平和低度水平的城市占比分别为2.60%、18.18%和79.22%，其与城市规模显著正相关。③黄河流域内技术创新与绿色发展耦合协调水平各城市间差异下降17.39%，与长江流域之间的差异基本保持不变。④黄河流域技术创新与绿色发展耦合协调水平仅在2006—2015年表现出弱空间正相关性，空间外溢效应较弱。

根据主要结论，提出如下政策建议。

（1）将绿色发展置于黄河流域发展首位。进一步认清黄河流域生态保护的艰巨形势，牢固树立“绿水青山就是金山银山”理念，坚持绿色发展国家战略不动摇。黄河流域绿色发展水平在2015年以前的绝大多数年份均呈现出停滞或是缓慢下降的走势，自2015年以后才逐渐表现出较快的增长水平，主要源自“绿水青山就是金山银山”的前瞻性认知，但是也要警惕地方政府因为短期经济增长目标的实现，不重视经济的可持续性增长，导致绿色发展走下坡路。

（2）在绿色发展的基础上，要努力实现黄河流域经济发展的创新引领，持续不断地推动创新水平的稳步提升。创新水平较低是制约黄河流域技术创新与绿色发展耦合协调水平的直接因素，提升创新是增强二者耦合协调水平的关键，也符合创新驱动绿色发展战略的本质。黄河流域城市虽然创新水平的增长较快，但是整体创新水平相对较低，未来黄河流域城市要重点吸收既有的创新成果，发挥自身的创新后发优势，提升自身的创新内生动力，进一步推动其创新水平的快速发展。

（3）发挥大城市对黄河流域技术创新与绿色发展耦合协调水平提升的领头羊作用。黄河流域的两大城市郑州和济南带动作用不明显，仅有西安与青岛处于高度水平，严重影响技术创新与绿色发展耦合协调水平提升的内生发展机制。未来黄河流域要依托郑州、青岛、济南、西安等逐步强化大城市优势，推动“中原、山东半岛、关中”此三个国家级城市群发展，努力推动郑州、青岛、济南、西安等龙头城市的引领作用。黄河流域的中型城市要结合自身优势，在与大城市形成技术创新与绿色发展耦合协调水平网络化的同时，还要提升自身的技术创新与绿色发展的双向协调发展意识，小城市要从自身资源出发，不要把精力放在创新驱动上，要更多地努力践行绿色发展，依托大中型城市的创新成果，形成借鉴大城市的创新成果达到驱动自身绿色发展的重要目标。进一步改善流域内城市之间技术创新与绿色发展空间溢出效应较弱的现实，通过加强流域内城市间的绿色发展示范效应及技术创新溢出效应，完成黄河流域生态保护与高质量发展的战略构想。