黄河流域地级市绿色技术进步偏向测度及分析

孟望生，杜子欣，张 扬

(1.甘肃政法大学 a.商学院； b.经济学院，兰州 730070； 2.陕西师范大学 国际商学院，西安 710119)

一、引言

黄河流域是我国北方经济社会发展的重要区域，其经济绿色高质量发展对全国生态安全、区域协调发展和“美丽中国”建设具有重要意义。为此，党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央领导集体非常重视黄河流域的发展。习近平总书记更是先后十余次在沿黄9省(区)调研黄河流域生态保护和高质量发展情况，并于2019年9月18日在郑州召开的座谈会上发表重要讲话强调：“黄河流域是我国重要的生态屏障和重要的经济地带，在我国经济社会发展和生态安全方面具有十分重要的地位。”[1]2021年10月8日，中共中央和国务院联合印发了《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》。至此，黄河流域生态保护和高质量发展成为国家重大战略。

黄河流域是指沿黄河5 464千米分布的青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东9省(区)构成的区域，该流域汇聚着全国30.3%人口的同时，也贡献了全国26.5%的生产总值[2]。改革开放以来，黄河流域经济社会发展取得了重大成就。根据国家统计局数据计算显示，黄河流域的地区生产总值在改革开放以来的40年间(具体为1978—2018年)增加了53.2倍，年均增长率高达10.76%。然而，经济发展取得重大成就的同时，长期依赖于资源投入和资本投资拉动经济增速的粗放型增长模式也给黄河流域造成了资源枯竭、环境污染等严峻问题。这些问题已经成为当下黄河流域经济发展向高质量迈进的主要障碍。

鉴于此，黄河流域经济的绿色发展转型，即由依赖能源和环境为代价换取经济增速的粗放型增长模式向以能源节约和环境保护为主的绿色集约型增长模式转变，是其生态保护和高质量发展的核心所在。绿色发展转型的关键在于决定地区生产方式的技术进步向绿色技术进步偏向，其本质是技术进步通过改变污染排放和能源要素与资本、劳动等投入要素的边际生产率来改变其使用量和使用比例，进而形成降低能源消耗、减缓污染排放的技术进步类型。也就是说，如果某一地区经济增长过程中的技术进步向绿色技术进步偏向转变，则说明该地区正在迈向经济绿色发展转型的道路。那么，当下黄河流域在经济发展过程中的技术进步是否正在向绿色技术进步偏向转变？黄河流域的经济绿色发展转型情况如何？理清这些问题，将为进一步推动黄河流域生态保护和经济高质量发展提供重要的政策启示。为此，笔者在数据包络分析法框架下，将生产中投入的能源和产生的污染排放与资本和劳动视为投入，将地区生产总值视为产出，采用投入导向型的Shephard距离函数构建线性规划模型，对黄河流域100个地级市的技术进步偏向指数进行测度并分析其绿色技术进步偏向的演化情况。

二、研究综述

新古典经济理论在分析经济增长问题时通常假定技术进步是中性的，即生产中资本与劳动两种投入要素间的替代弹性为1。然而，现实生产中对所使用投入要素的差异性偏好最终会导致技术进步可能存在偏向性。希克斯在其《工资理论》中最早将技术进步偏向定义为“一种通过技术变革改变要素间边际替代率，进而改变要素边际产量，以实现某种稀缺资源节约投入的偏向性技术进步”。20世纪末，阿西莫格鲁(Acemoglu)在技术进步内生化的前提下，基于微观厂商追求利润最大化的目标，研究要素的相对价格和禀赋程度对技术进步偏向的影响，从而为技术进步偏向理论提供了微观基础。此后，学术界掀起了有关技术进步偏向测度研究的热潮，并形成了大量的研究成果。梳理发现，这些文献主要聚焦于以下两个方面。

第一是技术进步偏向测度的理论研究。技术进步偏向测度理论的演变与经济社会发展不同阶段面临的现实问题息息相关。20世纪初，西方世界劳资关系不和谐、居民收入差距不断拉大，为解释这一现象，学者们提出技术进步是引起收入在劳动和资本间配置不平衡的主要原因。为此，希克斯在生产过程中假定资本劳动比不变的条件下将技术进步划分为资本偏向型、劳动偏向型和中性3种类型，以解释劳动收入比重变化的原因[3]。随着高、低不同技能劳动力间“工资溢价”现象日益凸显，有研究开始关注技能偏向型技术进步用以解释工资溢价现象，并提出了技能偏向型技术进步理论[4]；国内研究如宋冬林等也发现我国改革开放以来的技术进步呈现出明显的技能偏向型特征[5]。进入21世纪，随着工业生产中能源强度的不断增强，将能源视为基础投入要素来分析生产中能源投入偏向型技术进步状况的研究逐渐增加，如Hassler等的研究显示，美国工业企业的技术进步属于能源投入节约型技术进步[6]；王班班和齐绍洲考察研究中国工业行业技术进步偏向状况的结果显示，1999—2010年，中国工业行业整体上呈现能源投入偏向型技术进步[7]。当下，随着高质量发展理念成为全社会的普遍共识，研究生产中的技术进步能否实现在节约能源的同时有效降低环境污染物，即技术进步是否为绿色技术进步偏向成为当前研究的热点，如李静和王姝兰将污染排放以非期望产出的形式纳入绿色技术进步偏向分析框架，分析了中国工业行业技术进步的绿色偏向程度[8]；丁黎黎等也采用这一方法对中国省级地域层面技术进步的绿色偏向程度进行了分析[9]。

第二是技术进步偏向测度的方法研究。当前技术进步偏向的测度方法主要有3种：一是固定替代弹性生产函数(CES)法。该方法通过事先设定一个固定要素替代弹性的生产函数来计算要素固定替代弹性和不同要素的产出效率，进而构建生产中的技术进步偏向指数。如陆雪琴和曹孜等就采用这一方法对我国整体层面的技术进步偏向情况进行了分析[10-11]；陈晓玲和李小平等采用该方法研究发现，我国工业行业层面的技术进步呈现出明显的资本偏向型特征[12-13]；还有研究如魏巍等采用该方法对长三角和珠三角等区域层面的技术进步偏向指数进行了测算，发现这两大区域的技术进步是属于劳动投入偏向型的[14]。这一方法的优点在于其计算过程简单，缺点在于固定要素替代弹性的假定与现实生产情况出入较大，且计算结果无法衡量要素价格变化和宏观冲击对技术进步偏向带来的影响。二是随机前沿分析(SFA)法。该方法在CES生产函数法的基础上放松了要素间替代弹性不变的假定，继而通过计算出要素替代弹性来分析各投入要素的技术进步差异情况。如董春诗就采用该方法计算了中国30个省域的技术进步偏向指数[15]；杨振兵等采用此方法聚焦中国工业行业层面技术进步偏向的测算发现，工业行业技术进步的要素偏向程度从高到低依次是资本、环境、能源和劳动[16]。随机前沿分析法的优点在于其要素替代弹性可变的假定能够反映现实生产中要素间的替代关系和交互作用，缺点在于计算中难以获得各时期要素价格会在一定程度上影响结果的准确性。三是非参数的数据包络分析(DEA)法。该方法是依据技术进步会导致生产前沿面非等位移动的原则计算出全要素生产率并将其分解，再通过比较不同个体间偏向型技术进步和各要素间边际替代率的差异来对技术进步的要素偏向进行分析。如李小平和牛晓迪采用该方法计算得出现阶段中国国家整体层面的技术进步偏向于资本的结论[17]；王俊、王云霞和李静等还采用这一方法分别对制造业、物流业、工业和农业等行业层面的技术进步偏向情况进行了分析[18-21]。这一方法充分考虑到了经济体中生产技术的多样性以及多种因素对技术进步的影响，能有效避免前两种方法测度不准确或结果不稳健的情况。

通过上述文献梳理发现，现有关于技术进步偏向测度的研究还存在以下几个方面的不足：一是在测度维度层面，现有研究主要聚焦国家、行业和长三角、珠三角等层面来测度技术进步偏向，而专门针对黄河流域地级市这一区域进行技术进步偏向测度的研究非常鲜见；二是在测度理论层面，现有研究很少同时关注到绿色技术进步偏向的环境和能源两种偏向问题来加以测度；三是在投入产出变量设定的具体操作层面，现有采用数据包络分析法将污染物排放视作非期望产出进行的不平衡处理会影响测度结果的准确性[22]，实际上，污染物排放本身也是生产过程中的一种特殊投入，能够在给定其他投入要素的前提下增加经济活动的产出水平[23]。基于此，本文聚焦黄河流域100个地级市，将各地级市的资本、劳动等常规要素和能源、污染排放(如工业废水、工业烟尘、工业二氧化硫排放)等非常规要素一同作为投入要素纳入技术进步测度模型，采用数据包络分析法计算出各地级市的投入偏向型技术进步指数，并在此基础上分析了黄河流域的绿色技术进步偏向情况。

三、技术进步偏向的分析框架与测度方法

(一)技术进步偏向的分解原理

图1 技术进步类型与等产量线的移动

为此，参照Fare[24]等的研究首先以分析对象的各样本点为决策单元，构建衡量各决策单元生产效率变化的全要素生产率Malmquist指数，然后，将该指数分解为技术效率变化指数(EFFCH)和技术进步变化指数(TECH)两部分。其中，EFFCH反映了决策单元在生产过程中的效率变化，TECH反映了决策单元面临的技术进步变化。最后，根据决策单元技术进步具有有偏的可能，将反映技术进步变化的TECH分解为中性技术进步(MATC)和偏向型技术进步(BTECH)，即BTECH反映了决策单元的偏向型技术进步情况。

(二)投入偏向型技术进步指数的估算

根据上述分析，首先构建衡量黄河流域各地级市经济增长效率变化的全要素生产率Malmquist指数(MI)。借鉴Fare等[25]的做法，将MI定义为

(1)

(2)

进一步地，全要素生产率指数(MI)可以分解为技术效率变化指数(EFFCH)和技术进步变化指数(TECH)，技术进步变化指数(TECH)又可以分解为中性技术进步(MATC)、投入偏向型技术进步(IBTC)和产出偏向型技术进步(OBTC)：

(3)

TECH=MATC×BTECH=MATC×IBTC×OBTC，

(4)

(5)

其中，MATC是中性技术进步，反映生产前沿面的平移；IBTC是投入偏向型技术进步，反映技术进步导致的各投入要素间边际替代率的改变，表示投入偏向型技术进步对全要素生产率的促进(IBTC >1)或抑制效应(IBTC<1)；OBTC是产出偏向型技术进步，反映技术进步对产出不同比例的增进效应。由于本文仅考虑一个产出，从而全要素生产率的变化也主要取决于投入偏向型技术进步。因此，本文对投入偏向型技术进步的研究也有助于分析其对全要素生产率变动的作用情况。

(三)技术进步偏向的测度方法

IBTC衡量了投入偏向型技术进步对全要素生产率的影响，但却未揭示技术进步在不同投入要素之间的偏向情况。根据Fare、Weber和Domazlicky等的研究[27-28]，技术进步偏向受投入偏向型技术进步指数(IBTC)和投入要素边际替代率(MRS)的影响。

图2 MRS增加时的生产前沿面和偏向型技术进步

(6)

图3 MRS减小时的生产前沿面和偏向型技术进步

综上分析，可构建技术进步要素偏向指数来测度技术变动对要素x1、x2的偏向程度。在式(7)中，Bias12为技术进步偏向度。若Bias12> 0，则表示技术进步偏向于要素x1的使用；若Bias12=0且IBTC = 1，则表示技术进步在要素之间不发生偏向；若Bias12< 0，则表示技术进步偏向于要素x2的使用：

(7)

四、变量选取与估算结果

(一)变量选取与数据说明

上述黄河流域地级市层面投入偏向型技术进步测度模型构建中主要涉及投入和产出两类变量，这两类变量及其衡量指标的选取具体如下。

1.投入变量方面

由于本文在绿色技术进步偏向测度中不仅考虑资本和劳动等常规增长要素的投入，还结合能源节约与环境保护的理念，将能源和污染排放两类反映经济增长资源和环境代价的指标作为投入变量纳入模型中。其中，资本投入(K)，借鉴孟望生[29]的做法，以采用永续盘存法按不变价格(以1996年为基期)计算得到的各市年末资本存量(亿元)来衡量；劳动投入(L)，选取各市城镇单位就业人员数(万人)作为其衡量指标；能源投入(E)，由于年鉴中并未直接统计有关地级市层面能源消耗的数据，故本文借鉴林伯强[30]的做法，选取各市全社会用电量(亿千瓦时)来衡量；污染排放投入(W)，选取各市的工业废水排放量(万吨)、工业烟尘排放量(万吨)和工业二氧化硫量(万吨)进行衡量。

2.产出变量方面

本文选用黄河流域100个地级市以1996年为基期计算得到的实际地区生产总值(亿元)作为产出(Y)的衡量指标。

以上各变量数据来源于《中国统计年鉴》《中国城市统计年鉴》和各地区年鉴。

(二)估算结果

根据内生经济增长理论，技术进步偏向不仅体现出技术进步对经济增长的影响，而且基于不同地区的比较研究也能够充分反映地区技术进步偏向的差异性影响。因此，本文依照式(1)～式(6)所代表的模型与方法，在计算黄河流域整体层面以及分上、中、下游地区层面投入偏向型技术进步指数和平均全要素生产率指数的基础上，进一步探析黄河流域技术进步对全要素生产率增长的影响效应及绿色技术进步偏向的动态演进和区域分布特征，研究结果显示：第一，整体来看，黄河流域地级市层面的全要素生产率、技术进步和中性技术进步水平均在不断提高。按照时间先后顺序，绘制黄河流域内所有100个地级市全要素生产率、技术进步等指数在样本期内的时间变化趋势图(见图4)，可见MI和TECH均呈波动上升趋势，并且MI的变化趋势较TECH滞后一期，即MI随着TECH的变化在下一期也保持相同的变动趋势，这说明在样本期内，流域内地级市的技术进步对全要素生产率有明显的提升作用；同时，历年的TECH与MATC保持同增同减，这说明中性技术进步是技术进步水平提升的主要动力。此外，各个时期的IBTC均大于1，这说明本文综合常规投入因素及绿色、节能因素考虑的投入偏向型技术进步能够显著促进全要素生产率的提升。因此，从上述分析可以看出，黄河流域的全要素生产率和技术进步水平整体有所提高，且技术进步助推全要素生产率提升的同时，中性技术进步和投入偏向型技术进步对技术进步和全要素生产率的提升起促进作用。

图4 流域整体层面MI及其各分解指标的时间变化趋势

第二，从地区间的比较研究来看，不同地区内全要素生产率、技术进步、中性技术进步及投入偏向型技术进步的变化均有差异。进一步绘制上、中、下游三大地区内各指数的时间变化趋势图(见图5、图6、图7、图8)发现，MI、TECH和MATC在三大地区内均呈基本相似的波动上升趋势，经计算各指标平均增速在中游地区最大，上游次之，下游最小；通过对图6、图7的比较可以看出，中性技术进步与技术进步的变化趋势基本保持一致，进一步说明了中性技术进步是技术进步水平提升的主要动力。同时，TECH在2011年之后出现连续下降，甚至技术衰退的现象，这可能是因为经济发展恰逢“三期叠加”，依赖于研发投资提升技术进步水平的常规驱动力明显不足。此外，三大地区内IBTC的变化趋势不明显，但整体上都大于1，这说明上、中、下游三大地区内投入偏向型技术进步均能促进全要素生产率的提升。通过上述基于地区间的比较研究可以看出，虽然黄河流域上、中、下游地区内MI、TECH和MATC呈现出不同的增速，但中性技术进步和投入偏向型技术进步均有助于促进技术进步水平和全要素生产率的提升。

图5 三大地区MI变化趋势

图6 三大地区TECH变化趋势

图7 三大地区MATC变化趋势

图8 三大地区IBTC变化趋势

五、绿色技术进步偏向性分析

由于IBTC同时考虑了常规要素投入及污染排放物和能源要素投入，故其反映的是综合投入偏向型技术进步，并不能揭示技术进步在不同投入要素之间的偏向性，也不能说明推动黄河流域全要素生产率增长的技术进步是降低能源消耗、减缓污染排放的绿色技术进步偏向。因此，还须通过进一步研究，准确分析技术进步的具体要素偏向性。本文在计算出IBTC的基础上，结合各时期的要素边际替代率，依据式(7)来测度技术进步偏向指数，进而识别绿色技术进步偏向的特征，具体分析结果如表1所示。

表1 黄河流域内各地级市绿色技术进步偏向测度结果

第一，整体上黄河流域各地级市的绿色技术进步偏向虽未实现减缓污染排放，但却表现出明显节约能源的特征。根据估计结果，技术进步的污染排放偏向度排名在前两位的城市有100个，劳动偏向度排名在前两位的城市有75个，能源消耗偏向度排名在前两位的城市有25个，资本偏向度排名在前两位的城市有0个，这表明黄河流域地级市的技术进步总体上偏向于增加污染排放，密集使用劳动力和节约能源、资本要素，尚未形成减缓污染排放的绿色技术进步偏向。另外，由于黄河流域能源丰裕度具有自西向东逐渐降低的特点，为此将100个地级市按沿黄河走向划分为上、中、下游城市进一步分析发现，技术进步的能源消耗偏向度排名靠前两位的城市中包含14个上游城市、6个中游城市和5个下游城市，其所占各地区城市的比例也表现出不断降低的特征(分别为0.31、0.28和0.14)。这一分布规律与能源要素本身在流域内的分布特点相似，说明黄河流域地级市绿色技术进步偏向的节能趋势呈现出上、中、下游不断加强的特点。

第二，基于动态演进视角，黄河流域的绿色技术进步偏向在样本期内表现为污染排放偏向程度最强，其次是劳动、能源要素偏向程度，资本偏向程度最弱。根据流域内绿色技术进步偏向的时间变化趋势(见表2)，技术进步在样本期内有7年偏向于增加污染排放和密集使用劳动力，有4年偏向于使用能源要素，有0年偏向于使用资本要素，这说明黄河流域的技术进步整体上偏向于提高污染排放和劳动力的边际产出，而非降低能源和资本要素的边际产出。同时，技术进步偏向于节约能源的趋势符合我国可持续发展的目标，但在2015年出现了密集使用能源要素的特征，这虽然对整体节能趋势不会构成较大影响，但仍须引起关注。此外，在技术进步整体偏向于增加污染排放的趋势下，2015年却呈现出减缓污染排放的绿色技术进步偏向，这可能与该年实施的《中华人民共和国环境保护法》相关，可见环境规制会在一定程度上推动技术进步向减缓污染排放的绿色技术进步偏向演进。综上，黄河流域绿色技术进步偏向整体上具有明显的劳动投入和节能偏向，而只在2015年表现出了减缓污染排放的特征。

表2 黄河流域绿色技术进步偏向的时间变化趋势

第三，基于地区间的比较来看，上、中、下游3个地区的绿色技术进步偏向均表现为污染排放、劳动力、能源消耗及资本投入偏向度依次递减的类型。但从地区间各年份的比较来看，3个地区绿色技术进步偏向存在较大的差异。相对而言，下游地区的绿色技术进步偏向在邻近年份之间具有较强的相关性。为此，本文以下游绿色技术进步偏向的变化趋势为依据，将整个样本期的绿色技术进步偏向波动划分为4个阶段(见表3)。首先，2007—2010年，下游区域以劳动力和污染排放偏向为主，上游和中游的要素偏向一直处于波动变化中，但污染排放偏向基本处于前两位，说明在此阶段3个地区均未形成减缓污染排放的绿色技术进步偏向；上游的能源消耗偏向度随时间不断提高，中游和下游的能源消耗偏向度基本保持在第三位，这说明此阶段三大地区内技术进步都偏向于增加污染排放的情况下，中游和下游的绿色技术进步偏向表现出节约能源要素的特征。2011—2013年，三大地区内的污染排放偏向度都处在第一位，下游的能源消耗偏向度排名第二，并且上游和中游的能源消耗偏向度随时间不断提高，这说明此阶段三大地区内绿色技术进步偏向都增加污染排放的情况下偏向于使用能源要素的趋势也在加强。2014—2015年，三大地区内的污染排放偏向度随时间变化呈现出降低的趋势，下游的能源消耗偏向度也呈现出降低的趋势，而上游和中游能源消耗偏向度则呈现提高的趋势，这说明此阶段内上、中、下游地区的污染排放都有所减少，并且上游和下游出现了减缓污染排放的绿色技术进步偏向，同时在上游和中游的绿色技术进步偏向依赖于使用能源的情况下，下游则表现出明显的节约能源的特征。2016—2017年，三大地区内的污染排放偏向度都排名第一，且均较上一阶段有所提高，而能源消耗偏向度则均有明显的下降趋势，这说明此阶段内上、中、下游地区的绿色技术进步偏向都呈现出增加污染排放的情况下，节约能源的趋势得到了进一步加强。绿色技术进步偏向表现为节约能源的这一特征也表明“能源价格的去管制化”取得了显著成效。综上，虽然上、中、下游3个地区的绿色技术进步偏向整体上表现为劳动投入和节能偏向性以及增加污染排放，但在不同年份均有较大波动。

表3 上、中、下游绿色技术进步偏向的变化趋势

六、结论与启示

黄河流域经济高质量发展对我国生态安全和经济社会发展具有重大的战略意义，其核心在于技术进步由高能耗、高污染要素投入型向节约能源、减少污染排放的绿色技术进步偏向转变。为此，本文基于Shephard距离函数的数据包络分析法，以资本、劳动、能源及污染排放作为生产投入要素，在计算出2007—2017年黄河流域各地级市投入偏向型技术进步指数的基础上，测度了黄河流域各地级市的技术进步要素偏向指数，并对黄河流域各地级市及不同区域之间的绿色技术进步偏向特征进行了分析，主要结论和启示如下。

第一，黄河流域的全要素生产率、技术进步和中性技术进步水平均不断提高。无论是黄河流域地级市样本期内各指数的时间变化趋势分析，还是流域内上、中、下游地区地级市各指数的时间变化趋势图都显示出黄河流域内的全要素生产率、技术进步和中性技术进步水平均有所提高，且技术进步助推全要素生产率提升的同时，中性技术进步和投入偏向型技术进步对黄河流域技术进步和全要素生产率的提升起促进作用。这预示着沿黄9省(区)要继续提升科技创新支撑能力，加强地区间的协同创新，加大科技类专业人才培养和引进力度，进一步提升流域技术进步水平，充分发挥技术进步在黄河流域高质量发展中的动力优势。

第二，黄河流域的绿色技术进步偏向整体上依赖于劳动投入和增加污染排放，尚未实现减缓污染排放。无论是黄河流域内各地级市绿色技术进步偏向的估计结果，还是流域内绿色技术进步偏向的时间变化趋势，都显示出黄河流域的技术进步具有明显的劳动投入和污染排放偏向性，且样本期内也只有2015年表现出了减缓污染排放的绿色技术进步偏向。这预示着沿黄9省(区)要积极转变经济发展方式，通过环境规制和生态治理严格把控生态标准线，加大对环境污染行为的处罚力度，提高环境损害成本，同时对企业的环保行为进行激励，从而将环境损害成本和环保收益内化于企业生产行为，推动黄河流域的技术进步向减少污染排放的绿色技术进步偏向演进。

第三，黄河流域的绿色技术进步偏向整体上表现出节约能源和资本要素使用的特征。无论是黄河流域内各地级市绿色技术进步偏向的估计结果，还是流域内绿色技术进步偏向的时间变化趋势都显示出黄河流域技术进步的能源消耗和资本消耗偏向度处于末位，即黄河流域的绿色技术进步偏向在样本期内表现出明显节约能源和资本要素的特征。这预示着沿黄9省(区)要继续发挥政策约束力，加快推进各类能源价格形成机制的市场化以抑制能源的不合理消费，更好地节约能源，有效推动技术进步向节约能源的绿色技术进步偏向转变，实现黄河流域可持续发展。

第四，从地区间的比较研究来看，虽然上、中、下游各地区绿色技术进步偏向类型总体上一致，但在不同发展阶段内存在显著差异。这预示着沿黄9省(区)应充分考虑地区差异，因地制宜地制定和实施相关政策，避免“一刀切”的做法，让各地区的技术与资本、劳动、能源、环境实现更好的匹配与耦合，加强技术进步对黄河流域经济高质量发展的推动作用。