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2015 , Vol. 35 >Issue 2: 161 - 167

DOI: https://doi.org/10.13249/j.cnki.sgs.2015.02.161

经济活动空间分布的探究：技术溢出、环境污染与贸易自由化

  • 何雄浪 ,
  • 张泽义
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  • 西南民族大学经济学院,四川 成都 610041

作者简介：何雄浪（1972-）,男,四川南充人,博士,教授,研究方向为经济地理。E-mail:

收稿日期: 2014-01-26

  要求修回日期: 2014-07-19

  网络出版日期: 2015-02-15

基金资助

教育部人文社会科学研究西部和边疆地区项目（14XJA790001）和西南民族大学研究生学位点建设项目（2011XWD-S0202）资助

收起

Exploration on the Distribution of Economic Activity: Technology Spillover, Environmental Pollution and Trade Liberalization

  • HE Xiong-lang ,
  • ZHANG Ze-yi
Expand
  • School of Economics, Southwest University for Nationalities, Chengdu, Sichuan 610041, China

Received date: 2014-01-26

  Request revised date: 2014-07-19

  Online published: 2015-02-15

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本文是开放获取期刊文献，在以下情况下可以自由使用：学术研究、学术交流、科研教学等，但不允许用于商业目的.
Fold

摘要

新经济地理学第一次在一般均衡的分析框架内说明了经济活动的内生区位选择机理。经济活动的空间分布不仅跟技术溢出、环境污染有关,也跟贸易自由化有关。技术溢出效应跟空间距离有关,随着地区间技术溢出效应的增加,会加强产业的分散力,推动经济空间结构由非对称结构转向对称结构。环境污染必然影响资本生产部门的生产成本,随着地区间环境污染传播效应的增加,会增强产业的集聚力,推动经济空间结构由对称结构向非对称结构演变。贸易自由度的变化可以引起任何形式的产业空间结构稳态,对称结构、中心-外围结构以及部分产业集聚都有存在的可能。虽然经济活动的空间集中的非均衡发展是国家经济发展初期不可逾越的阶段,但是由此产生的区域经济差异会随着经济一体化的深入推进而最终消失。

关键词： 技术溢出; 环境污染; 贸易自由化; 经济活动空间分布

本文引用格式

何雄浪 , 张泽义 . 经济活动空间分布的探究：技术溢出、环境污染与贸易自由化[J]. 地理科学, 2015 , 35(2) : 161 -167 . DOI: 10.13249/j.cnki.sgs.2015.02.161

Abstract

New Economic Geography has gained great fame, despite of its short history of more than 20 years. Its core concept is to emphasize the spatial non-continuity and non-monotonic of economic growth, subsequently to explain the regional economic development differences. It is the first approach that New Economic Geography has illustrated the endogenous location choice mechanism of economic activities in a general equilibrium setting. The spatial distribution of economic activities is not only related to technology spillover and environmental pollution, but also related to trade liberalization. Technology spillover effects are associated with space distance. As the increase of technology spillover effects between regions, the industrial dispersion force is enhanced and the economic spatial structure is changed from the asymmetric structure to symmetric structure. Environmental pollution inevitably affects the production cost of capital production department. The increment of environmental pollution spreading effect between regions will strengthen the industrial agglomeration and promote the change of structure from symmetric to asymmetric structure. The change of trade freeness can result in all kinds of stable state of industrial spatial structure that includes full agglomeration and symmetric spreading as well as partial agglomeration. Although the unbalanced development of the spatial concentration of economic activities is an insurmountable stage of the national economic development in the early, but the resulting regional economic differences will eventually disappear with the deepening of economic integration.

Key words： technology spillover; environmental pollution; trade liberalization; spatial distribution of economic activities

Bertil Ohlin指出经济地理学与国际（区际）贸易理论都关注经济活动的地理分布以及不同经济活动中心的相互作用,从而这两个学科有相互融合的趋势[1]。Krugman为这2个学科的融合作出了显著的贡献,并将融合的学科称之为“新经济地理学”[2],但也有学者认为应该称之为“地理经济学” [3],这是因为,新经济地理学的分析方法是将更多的地理因素加入到经济学中,而不是相反。新经济地理学（地理经济学）①(① 为了叙述方便,后文统称“新经济地理学”。)通过研究集聚力和分散力的相互作用探讨经济活动的空间分布,经济活动在空间上集聚和分散就是源于两者的相互作用,当集聚力大于分散力时,形成中心-外围的产业空间结构;当集聚力小于分散力时,形成对称分布的产业空间结构。聚集力来源于：经济主体移动所导致的本地市场效应、企业迁移所产生的生活成本效应以及生产最终产品的企业和生产中间产品的企业所显示的前后向因果关联效应。分散力产生于：不可移动的地方需求;企业对市场的争夺导致市场拥挤效应的存在。
然而,大多数新经济地理学文献没有考虑技术溢出对经济活动空间分布的影响。其实,经济活动必然表现为一个投入-产出过程,这涉及到经济主体间的互动联系,地理邻近中人与人之间面对面的交流、接触以及劳动力的便捷流动,促使技术知识、金融知识和商业知识更快的流通和溢出,可以刺激创新。因此,知识外溢可以产生空间层面上的创新报酬递增,并且,这种报酬递增随着距离的增加而不断衰减。同样,如果不引入环境污染,则无法合理解释现实中的经济活动的空间分布以及相应的劳动者迁移,实际上,环境污染通过影响经济主体的迁移动机,进而影响区域经济一体化进程以及相应的产业集聚程度。大多数的地理经济文献忽略了环境因素对企业或劳动者区位选择的影响。相反,环境经济文献忽略了环境污染与区位经济活动的内在关系。本文将技术溢出、环境污染融入到新经济地理的研究中,分析技术溢出、环境污染、贸易自由化与经济活动空间分布的关系,显然,这样的研究不仅具有重要的理论意义,也具有重要的实践意义。

1 技术溢出与经济活动空间分布

Arrow用外部性解释了溢出效应对经济增长的作用,认为新投资具有溢出效应,不仅进行投资的厂商可以通过积累生产经验提高生产率,其他厂商也可以通过学习提高生产率[4]。Lucas的人力资本溢出模型指出人力资本的溢出效应可以解释向他人学习或相互学习,一个拥有较高人力资本的人对周围的人会产生更多的有利影响,提高周围人的生产率[5]。Romer的技术溢出模型认为知识具有溢出效应,任何厂商所生产的知识都能提高全社会的生产率[6]。King and Rebelo的知识传播内生增长模型认为企业通过增加人力资本、生产新产品和提高产品质量来积累知识,而知识的积累过程会出现外部性或知识外溢效应[7]。
对区位和增长理论的兴趣促使更多的经济学家将新增长理论的动态外部规模经济引入到新经济地理学中的分析框架中来。Martin and Ottaviano、Baldwin等将研发活动引入到新经济地理模型中去[8,9],另外,Baldwin and Forslid将资本创造过程引入到新经济地理模型中去[10]。这些模型得到了一个共同的结论：动态外部规模经济加强了产业集聚,而不是产业分散。Nocco通过引入地区间存在技术水平差距拓展了新经济地理学模型,认为当初始的地区间技术水平差距不是很大与贸易成本低时,才有可能导致地区间技术溢出效应的发生,当贸易成本很低时,现代工业部门既可能集聚,也可能分散,而当贸易成本很高时,则导致现代工业部门在发达地区的完全集聚[11]。
本文在新经济地理学局部溢出模型的基础上[9],发展了包含技术溢出、环境污染的两地区（北部地区与南部地区）①(① 在新经济地理学模型中,两地区模型居多,一般假设两个地区在偏好、技术、开放度以及初始的要素禀赋方面都是对称的,在产业空间演化过程中,后来产业集聚较多的地区称为北部地区（发达地区）,反之,产业集聚较少的地区称为南部地区（落后地区）,显然,这与地理上的北部地区或南部地区无关。)、三部门（农业部门、工业部门、资本生产部门）的新经济地理学模型②(② 考虑到文章篇幅,作者发展的新经济地理学模型的具体推导过程略去。),认为产业的集聚是一把“双刃剑”,既可以带来环境污染,导致资本生产成本的增加,也可以带来技术溢出,导致资本生产成本的降低。通过分析,得到的技术溢出与经济活动空间分布的关系如图1、图2所示③(③ 文中的图均来自作者发展的新经济地理学模型的数字模拟。这正如Fujita等（1999）在《空间经济学》中指出,演进、计算机技术是新经济地理学的重要特征之一。由于新经济地理学很多方程的解很难用解析式表述,因此,新经济地理学的很多结论通过数字模拟得出。)：
Fig.1 Relationship between nn and EE with lower λ

图1 λ较小时：nn曲线与EE曲线的关系

Fig.2 Relationship between nn and EE with higher λ

图2 λ较大时：nn曲线与EE曲线的关系

图1、图2中,SE表示北部地区支出所占的份额,Sn表示北部地区企业所占的份额,nn曲线是指长期均衡时SE与Sn的关系,EE曲线则是指短期均衡时SE与Sn的关系,图中实线表示nn曲线,虚线表示EE曲线。λ反映公共知识在地区间传播的难易程度,一个地区的公共知识总量,不仅跟本地区有关,也跟邻近地区的知识溢出有关,越接近知识源,知识溢出效应也越强。 λ = 0 表示公共知识资本不能传播（知识溢出只限于当地）, λ = 1 表示公共知识资本完全能在地区间自由传播,因此, λ 是度量知识在空间传播的自由度, λ ∈ 0,1 。图1和图2反映,随着地区间技术溢出效应的增加,会加强产业的分散力,推动经济空间结构由非对称结构转向对称结构。
彭连清认为,中国东部地区经济增长对中西部地区的溢出效应较低,而中西部地区对东部地区的溢出效应较高,这种区域互动机制是造成中国东部与中西部地区经济差距持续扩大的一个重要原因[12]。张战仁指出,东部省区与中部或西部省区间的创新发展仍基本处于发展的极化阶段,与中部相邻的东部省份通过人员、信息的流通获得了正向溢出,而与东部相邻的中部省份未能从东部省份的创新溢出中受益,与东部省份接壤的部分中西部省区还处于不利的逆向溢出环境中。在中国区域创新差异整体水平不断扩大的同时,发达地区与落后地区区域内部的创新发展却逐渐趋同,形成了2个有特色的创新空间趋同俱乐部。中国区域创新这种整体分异与局部多稳态趋同特征的形成是与创新的地理溢出分不开的[13]。由此可见,发达地区对落后地区的技术溢出效应较低是造成中国区域差距扩大的重要原因。

2 环境污染与经济活动空间分布

地理空间也是环境经济研究的重要范畴。污染物的排放（二氧化碳、一些全球性污染物除外）对环境产生的危害,随着离污染源的距离的增加而呈现递减趋势,1953年伦敦烟雾事件、1986年切尔诺贝利事件都证实了环境污染和地理距离的这种关系。然而,涉及地理空间与环境污染的经济学文献,特别是环境污染与经济活动空间布局的相互关系,是相当少的。Siebert基于传统的对外贸易理论,首次对环境污染和地理空间的关系进行了研究[14]。Rauscher、Hoel研究了相互竞争的污染企业的行为,发现污染企业之间竞争的结果取决于污染对环境造成的危害程度[15,16]。
但是上述文献的研究都把聚集这个经济地理学的核心概念排除在外。Brakman等将拥挤的外部性（可以认为是环境污染的一种）引入到Krugman的中心-外围模型中去,通过数字模拟考察了产业部分集聚的稳定均衡问题[17]。Van Marrewijk研究了存在向心力和离心力的新经济地理学模型,认为随着环境外部性的增加,将导致集聚力的降低[18]。Lange和 Quaas将环境污染融入到Forslid and Ottaviano的模型中去[19,20],拓展了可解的中心-外围模型,认为产业空间结构的均衡不仅受贸易自由度的影响,也受环境污染的影响,环境污染作为离心力,削弱了完全集聚均衡的稳定性,从而,对称结构、中心-外围结构以及部分产业集聚都可能是稳定的均衡空间结构。Karkalakos将环境意识的概念用作工业集聚的手段,认为当资本是异质性（异质性被界定为资本在环境敏感和不敏感的投入间的区别）时,贸易自由导致工业集聚和地区间贸易,由于环境敏感性产业在空间上的集中,从而污染能够提供贸易的动机[21]。Rauscher利用新经济地理学模型研究了产业分布和环境污染,认为环境污染会引起离心力,减缓聚集趋势,但是这只影响居民或家庭的移动,不影响产业的分布。因此在环境污染的危害较大时,经济空间会形成追逐-逃离的模式,居民和产业在不同地区聚集,作为生产要素所有者,人们为了追求优良的环境质量,会避免在产业聚集地居住,而产业的分布仍遵循接近市场的原则[22]。
通过作者发展的新经济地理学模型,我们得到的环境污染与经济活动空间分布的关系如图3、图4所示：
Fig.3 Relationship between nn and EE with lower γ

图3 γ较小时：nn曲线与EE曲线的关系

Fig.4 Relationship between nn and EE with higher γ

图4 γ较大时：nn曲线与EE曲线的关系

图3、图4中,同样图中实线表示nn曲线,虚线表示EE曲线。 γ 反映环境污染在地区间传播的难易程度,也可以称之为一种负的外部性在地区间的影响大小。 γ = 0 表示环境污染不能传播,环境污染仅限于当地, γ = 1 表示环境污染在地区间完全能自由传播,因此, γ ∈ 0,1 。图3、图4反映,随着地区间环境污染传播效应的增加,会增强产业的集聚力,推动经济空间结构由对称结构向非对称结构演变。地区间环境污染传播效应的增强,有利于产业集聚。从对称结构开始讨论,当地区间环境污染传播效应突然增强时,这意味着资本生产部门,即平常所讲的重工业生产部门的生产成本增加,而产业空间布局的改变有利于降低产业集聚地区重工业生产部门的生产成本,例如,当更多的企业集聚在北部地区时,南部地区对北部地区污染影响的负面效果在降低,而北部地区对南部地区污染影响的负面效果在增加,这将导致更多的企业在北部地区集聚。
因此,在经济发展的过程中,落后地区也应创造的良好的外部条件,例如,保护本地区的生态环境,避免对空气、水、土地等资源的污染,否则,这不仅留不住企业,也会给其它地区带来负面影响,不利于区域合作的深入推进。例如,北京雾霾的严重性众所周知,北京一部分企业向河北的转移,应该说有利于提高北京的空气质量水平,但是,由于河北的生态环境总体上也不理想,雾霾本身也很严重,北京的企业向河北转移对于治理北京雾霾的作用有限,因此,这降低了北京企业向河北转移的积极性,导致北京对河北的经济辐射效应减小。

3 贸易自由化与产业空间均衡

大多数新经济地理学文献发展的中心-外围模型得到的结论是产业的完全集聚或对称的稳定分布 [2,20,23],当贸易自由度低时,对称分布是稳定的分布,当贸易自由度高时,中心-外围结构是稳定的空间结构。当贸易自由度处于中等水平时,部分产业集聚的局部均衡是不稳定的。有少数文献解释了部分产业集聚的稳定均衡 [24-26],Pflüger认为贸易自由度的提高会导致对称结构向中心-外围结构的平滑改变而不是突发性改变[25]。作者发展的新经济地理学模型证明了现实中多重均衡的经济地理景观,认为产业空间结构的稳态并非都必然表现为对称结构或中心-外围结构的稳态,贸易自由度的变化可以引起任何形式的产业空间结构稳态,随着经济一体化的深入进行,区域差异的消失是有可能的。
新经济地理学研究的主要目的之一要寻找2个关键性贸易自由度,即突破点（ ϕ B ）与持续点（ ϕ S ）,因为它们决定不同的产业变化的动态行为。随着贸易自由度取值的升高,对称结构将发生变化。当自由度取某一值时,对称均衡变得不稳定,与该自由度的值对应的点叫做突破点。当贸易自由度较高时,中心-外围结构是稳定的,随着贸易自由度取值的降低,中心-外围结构将发生变化,当自由度取某一值时,中心-外围结构变得不稳定,与该自由度的值对应的点叫做持续点 [27]。
通过作者发展的新经济地理学模型,由数字模拟,我们可以得到图5至图9。图5至图9说明：当贸易自由度（ ϕ ）很低,低于突破点时,对称结构是稳定结构,如图5所示,随着贸易自由度的提高,对称结构逐渐变得不稳定,当贸易自由度介于突破点与持续点之间时,一般的非对称结构是稳定结构,例如,在图6中,当Sn≈0.92或Sn≈0.08时,空间结构处于稳定状态。当 ϕ = ϕ S 时,中心-外围结构是局部的稳定结构,如图7所示,随着贸易自由度进一步的提高,中心-外围结构转向一般的非对称结构,如图8所示,当贸易自由度达到很高但不等于1时,即Φ≥ΦH时①(① ϕ H 表示在较高的贸易自由度下,一般的非对称均衡结构转向对称均衡结构的贸易自由度临界点。),如图9所示,对称结构重新成为稳定结构。当 ϕ = 1 时,实际上区位选择已不复存在,从而任意结构都是稳定的。
Fig.5 Stable state of spatial equilibrium

图5 Φ≤ΦB下产业空间均衡的稳态①(① 为了图示效果更明显,考虑nn曲线纵坐标刻度与EE曲线纵坐标刻度的差与Sn的关系,从而图的纵坐标表示在Sn对应的条件下nn曲线纵坐标刻度减去EE曲线纵坐标刻度,下同。)

Fig.6 ΦB<Φ<ΦS: Stable state of spatial equilibrium

图6 ΦB<Φ<ΦS下产业空间均衡的稳态

Fig.7 Φ=ΦS: Stable state of spatial equilibrium

图7 Φ=ΦS下产业空间均衡的稳态

Fig.8 ΦS<Φ<ΦH: Stable state of spatial equilibrium

图8 ΦS<Φ<ΦH下产业空间均衡的稳态

Fig.9 Φ≥ΦH: Stable state of spatial equilibrium

图9 Φ≥ΦH下产业空间均衡的稳态

此时战斧图解如图10所示。在图10中,局部稳定的长期均衡用实线来表示,局部不稳定的长期均衡用虚线来表示,该图说明,当0<Φ≤ΦB或Φ≥ΦH时,对称结构是稳定的,当 ϕ = ϕ S 时,中心-外围结构是稳定的,当 ϕ S < ϕ < ϕ H 或 ϕ B < ϕ < ϕ S 时,一般的非对称结构是稳定的。当 ϕ = 1 时,实际上区位选择已不复存在,从而任意结构都是稳定的。该战斧图解表明：产业空间结构的稳态并非都必然表现为对称结构或中心-外围结构棒棒均衡结构的稳态,贸易自由度的变化可以引起任何形式的产业空间结构稳态,该战斧图解说明了不同规模尺寸产业集聚存在的可能性,反映了现实中多重均衡的经济地理景观,增强了新经济地理学模型的解释力。
Fig.10 Multiple equilibrium of tomahawk diagram

图10 多重均衡的战斧图解

威廉姆森的倒U理论认为,随着经济的发展,区域间的经济发展差距以“南北”二元性增强为特征,但经过一段时期,地区差距将逐渐保持平稳[28]。当经济进入成熟期以后,地区间经济发展水平以区域间趋同和“南北”问题消失为特征,最终又回到期初的平衡发展状态。显然,贸易自由度的变化是时间变化的增函数,因此,作者发展的新经济地理学模型证明了威廉姆森的倒U理论,虽然经济活动的空间集中的非均衡发展是国家经济发展初期不可逾越的阶段,但是由此产生的区域经济差异会随着经济一体化的深入推进而最终消失。

4 讨 论

经济地理学是研究经济活动在地理空间上的布局问题。长期以来,由于缺乏处理规模收益递增和不完全竞争的工具,空间地理经济的研究没有受到足够的重视,直到发表了《收益递增与经济地理》一文,才开始重新倡导对这一领域的研究[2],这迎来了经济地理学研究的新高潮。正因为新经济地理学的兴起,使得此前无法解释或处理为“黑箱”的经济活动空间聚集或区域“块状经济”形成之内在机制可以得到令人信服的解释。经济活动的空间分布到底呈现什么样的空间结构就取决于经济中存在的聚集力和分散力的力量大小,经济空间的格局就随着两者力量的此消彼长而发生变化 [29]。
迄今为止,新经济地理学的大部分研究被限制在商品或某些代理流动上。如何专业的描述区域经济体系仍存在争议。首先,有人认为区域是一个离散的集合;又有人假定区域是连续的。后一种方法在分析一个非常分散的空间时可能会更合适,但将区域系统看作是由一些有限区域组成的似乎很正常。而且新经济地理学显示即使区域空间是连续的,经济活动通常会向一小部分地区集中,这使我们相信以图表形式表示区域体系具有操作可行性和理论合适性。值得一提的是,这种方法在区位理论研究中已有很长的历史。图表法确实是一种对彼此间互相联系的有限节点系统的理想表示,也符合区域经济学所提出的中级空间规模[30]。从空间不可能性定理可知,在一个区域数量有限的空间经济中,当企业或家庭迁移与商品运输成本相连时,市场竞争机制失灵。因此,只有事先给定严格的空间异质性假设,才能合理的解释经济活动产生以及为什么不能在完全竞争框架中分析的原因。正如Krugman所说的,这也许解释了为什么空间经济问题长期位于主流经济学的边缘[2]。注意,空间不可能定理附带的一个重要含义是指出利用不完全竞争模式分析区域问题的必要性。因此,近几年新经济地理学借鉴垄断竞争和产业组织的众多构思与概念而得到迅猛的发展就一点也不奇怪了[31]。Krugman的突出贡献使得新经济地理学成为发展最快的研究领域,它提供了比较成熟的拥有牢固微观经济基础的一般均衡分析,认为内生性区域差异的出现与否,取决于某些结构变量的值[2]。就这一点,似乎可以公正的说,新经济地理学是第一个成功尝试解释了初始条件相同的区域却没有相同的经济发展水平的原因。
环境污染不仅影响企业的生产过程,同时也会影响居民的效用。如果环境污染的危害足够大,对居民来讲,分散居住是最好的选择,没有人愿意居住在产业集聚的地方,因此,这时不要说完全产业集聚,甚至部分产业集聚的经济活动的空间分布模式的实现都有困难[32]。因此,在未来的研究中,有必要将环境污染引入到居民的效用函数中,更进一步增强新经济地理学对现实的解释力。

The authors have declared that no competing interests exist.

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