贸易成本、技术溢出与环境污染

何雄浪 王舒然

摘 要：经济地理稳定均衡是由区内外多种力量共同作用的结果，本文的研究不再把区域视为没有空间维度的“点”，而是认为区内外均存在贸易成本，且技术溢出、环境污染在区内外也有差别。在考虑这些因素的基础上，本文发展的新经济地理学模型得出的研究结论表明：（1）本地技术溢出效应或跨界环境污染效应的增加，有利于产业的集聚;反之，本地环境污染效应或跨界技术效应的增加，有利于产业的分散布局。区内贸易度的增加，也有利于产业的分散布局。当工业品替代弹性过低或过高时，中心—外围结构都可能是稳定的均衡结构。（2）在一定的贸易自由度范围内，不仅可能出现内部非对称结构为稳定均衡的情形，也可能出现内部非对称结构与中心—外围结构或对称结构与中心—外围结构稳定均衡共存的情形。（3）当贸易自由度较低或较高时，对称结构都可能是稳定均衡结构，甚至只要满足一定的条件，无论贸易自由度如何变动，对称结构均为唯一的稳定均衡结构。

关键词：贸易成本;技术溢出;环境污染

文章编号：2095-5960（2020）05-0010-14;中图分类号：F061.5;文献标识码：A

一、引言及文献综述

多数学者认为经济地理学是研究经济活动（如生产、交换、消费等）空间方面的规律，包括经济活动的区位和分布、空间组织和发展、经济活动与环境等关系。通俗地讲，经济地理学是研究经济活动中经济要素的空间聚集与扩散。对经济活动空间分布起作用的因素可分为两类，一类是初始天赋（first nature），一类是后天条件（second nature）。初始天赋是指某一个地方所固有的资源，地球上不同的地区会展现出不同的气候、对某种资源不同的可获得程度和不同的生产资源禀赋，都可以放在初始天赋这一标签之下。工业革命之前，在解释经济历史尤其是早期阶段的经济发展方面它一直起着非常重要的作用。然而人类总是在寻找安全并廉价的方法来获得和运送原材料，正是基于这样的一个出发点，人类试图软化初始天赋的约束，产生了独立于自然优势的经济活动的空间分布，这便是后天条件。显然，后天条件是人类改善初始天赋的结果，也是经济系统空间结构演化的结果，比如市场潜力的分布、工资的分布等。后天条件是新经济地理学的研究焦点。新经济地理学视初始天赋为控制变量，把后天条件分离出来成为经济空间活動的主要变量，而这些经济活动是初始天赋所不能解释的。新经济地理学通过严密的数学推理证明了即使两个区域的初始禀赋完全相同，不存在外生差异，但经济系统产生的集聚力和分散力的相互作用会导致区域发展差异的存在。

贸易成本、距离和位置在经济生活中扮演着重要角色，是决定经济活动集聚或分散的重要因素。Krugman[1]以不完全竞争和规模报酬递增为前提，同时结合Dixit和Stiglitz[2]的CES模型与Samuelson[3]的“冰山”型运输成本理论，在一般均衡分析框架下发展了新经济地理学的原始模型。即用中心—外围模型来解释区域经济发展不平衡的主要原因，认为贸易成本、工业产品支出份额与产品之间的替代弹性是引起区域发展分异的决定因素。Martin和Rogers[4]研究公共基础设施对产业区位、贸易模式和福利的影响，并利用国内基础设施的差异来解释产业转移的方向及其迁移的敏感性，认为提升基础设施质量会降低贸易成本，进而促进贸易增长和改善社会福利水平。另外，一个国家降低国际贸易成本时可能会使外围区的穷国越穷，并可能导致进一步的产业分化。Helpman[5]、Tabuchi[6]认为运输成本下降首先促进集聚和专业化，当运输成本变得足够低时，企业会被再次分散到周边地区，以节省在中心地区高昂的地租。因此，运输成本与产业集聚的变化关系呈现出“哑铃”的形状，在集聚过程中，部分地区可能首先受益于降低运输成本，然后再出现企业和人口流失的现象，从而形成产业均匀分布的状态。Behrens[7]指出，新经济地理中的冰山运输成本本身隐含地假设了某种形式的运输收益递增，这往往会使企业和消费者在空间上产生集群的特征。Takahashi[8]首次尝试在新经济地理的两地区分析框架中将运输成本内生化，认为运输成本跟经济密度有关。Kristian和Carl[9]假设运输成本由运营厂商利润最大化条件所确定，研究了运输成本、产业区位和福利之间的关系，得出在空间集聚程度较高时运营商对价格的控制力较强会导致消费者福利损失。

在大多数新经济地理模型中，集聚力是通过消费者和产业之间的联动效应产生的经济外部性，忽略了所有其他可能的集聚经济来源，如知识外部性或技术溢出效应。近年来，一些学者将知识或技术外部性引入到新经济地理模型中。Fujita和Mori[10]将新经济地理理论和内生增长理论结合在一起，用于解释“亚洲奇迹”和其他外围区的经济发展。Bretschger[11]将内生增长理论、新经济地理学和传统区位理论的要素整合到一个模型中，考虑了区域内和区域间知识扩散对区域增长轨迹的长期影响。Puga[12]认为贸易成本下降会促进集聚，扩大技术溢出效应在空间范围的边界，进一步增加集聚的可能。技术进步往往会加剧两个区域之间的差异，从而提高技术熟练工人向核心区域迁徙的积极性。Ottaviano et al.[13]的研究认为熟练技术工人比非熟练技术工人的流动性更高，由于个人技能和学习环境质量的相辅相成，熟练工人的集中放大了每个工人自身的生产力优势，并构成了城市的集聚力，因此核心区域可能容纳熟练技术工人。Nocco[14]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并且贸易成本低时，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。Tabuchi et al.[15]引进制造业的技术进步来改进Krugman的中心—外围模型，得出了制造业的技术进步有利于产业集聚的结论。Berliant和Fujita[16][17]发展了动态的知识创新与扩散模型（two person model，TP模型），该模型描述了人与人以及区域之间的知识关联过程，分析了合作创新行为的时间、方式和效率，从而解释了知识创新和扩散如何进行及其产生的影响。Yeaple[18]在考虑工人的异质性后表明高技术企业具有大规模的内生性特征。Melitz和Ottaviano[19]发现规模较大、生产率较高的企业受到当地市场规模影响力更强。Ehrlich与Seidel[20]认为企业异质加强了经济活动的地理集聚，如果企业之间的劳动生产率趋同，会降低每个企业的出口积极性，削弱产业完全集聚的动力;反之，如果企业之间的劳动生产率趋异，劳动生产率最低的企业将会被市场淘汰，而存活下来企业的出口倾向将会得到提高。随着企业之间劳动生产率异质性的增强，集聚力和分散力都在降低，但是分散力降得更快。技术进步或者说企业间更强烈的异质性加剧了经济活动的地理集聚。Desmet和Rossi-Hansberg[21]假设劳动力是自由流动的，企业和土地的产权是多元化的，创新冲击跟空间有关，创新随着时间的推移而扩散，在一个完全竞争的分析框架中发展了动态空间发展理论，以此为基础来分析美国20世纪后半叶的经济空间演化特征。

当我们讨论导致经济活动集聚或分散的力量时，环境污染是不可忽视的重要因素之一。van Marrewijk[22]、Lange和Quaas[23]研究了地方环境污染效应对产业集聚的影响。Arnott et al.[24]考虑了不同水平的工人的城市通勤成本与环境污染外部性的相互作用对人口与产业空间分布的影响，认为为了达到全域最优，差别化的环境政策是必须的。Zeng和Zhao[25]利用两地区两部门空间经济模型研究了环境污染天堂效应，认为集聚力能够控制环境污染效应，从而污染天堂效应在市场规模大的地区不会出现。Conrad[26]认为当地区间的要素生产率与要素价格差异较大时，严格的环境政策并不会导致企业区位的重新选择。Kyriakopoulou和Xepapadeas[27]认为环境污染作为离心力与知识地方化溢出、自然资源成本优势作为向心力的相互作用决定了产业的空间分布。

贸易成本的大小在新经济地理研究中起着核心作用，是影响产业空间均衡的关键变量，是新经济地理研究关注的焦点。然而，大多数贸易和经济地理研究文献假设区内贸易成本为零，从而把区域视为没有空间维度的点。贸易成本在现实生活中呈非线性特征，往往区内和区际的贸易成本是不同的，厘清区域内和区域之间的差别对了解地区发展问题至关重要。本文认为经济地理均衡结构是由区内外多种力量共同作用的结果，因此，本文的研究不再把区域视为没有空间维度的“点”，认为贸易成本不管是在区域内部，还是在区域之间都存在。另外，创新的发生和新的生产性知识更容易在同一区域内的主体之间流动，它具有一定的空间属性，由此，技术溢出在地区内部和区域之间也是有差别的。产业集聚的过程会产生负的外部性，例如环境污染问题，不考虑环境污染的产业空间均衡显然是有缺陷的。在这些新的假设的基础上，本文得出有特色或创新性的结论如下：第一，本地技术溢出效应或跨界环境污染效应的增加，有利于产业的集聚，反之，本地环境污染效应或跨界技术效应的增加，有利于产业的分散布局。区内贸易度的增加，也有利于产业的分散布局。另外，當工业品替代弹性过低或过高时，中心—外围结构都可能是稳定的均衡结构。第二，在一定的贸易自由度范围内，不仅可能出现内部非对称结构为稳定均衡的情形，也可能出现内部非对称结构与中心—外围结构或对称结构与中心—外围结构稳定均衡共存的情形。因此，产业空间的稳态结构可以平滑地发生变化，经济活动主体心理预期的改变，产业空间的稳态结构不仅可以在对称结构与中心—外围结构之间跳跃，而且也可以在内部非对称结构与中心—外围结构之间跳跃。第三，当贸易自由度较低或较高时，对称结构都可能是稳定均衡结构，甚至只要满足一定的条件，无论贸易自由度如何变动，对称结构均为唯一的稳定均衡结构。由此，在经济一体化的过程中，实现区域的均衡发展是有可能的，并且路径并不狭窄。

二、模型的建立及短期均衡分析

假设经济系统存在南北两个地区，分别由农业部门A、工业部门M两个部门构成，其中有两种生产要素，人力资本或企业家H和普通工人L，南北两个地区在偏好、技术、开放度以及初始的要素禀赋方面都是对称的。企业家和普通工人在地区之间可以流动，普通工人在行业间也可以流动，既可以在农业部门就业，也可以在工业部门就业，不同行业的普通工人的工资没有差别。

（一）消费均衡

代表性经济主体的效用函数假设如下：

其中，CM表示工业品集合体的消费量，CA表示农产品的消费量，nw表示经济系统工业产品种类数，nw=n+n*，n表示北部地区生产的工业产品的种类数，n*表示南部地区生产的工业产品的种类数①①本文中，凡是加有“*”的变量表示对应的南部的经济变量。，μ表示总支出中支付在工业品上的份额，σ表示消费者消费不同工业品之间的替代弹性，c（i）表示消费者对第i种工业品的消费量。消费者的预算约束条件为：

（二）生产均衡

工业企业生产存在规模经济，而不存在范围经济，即一个企业只生产一种工业产品，而不进行多样化生产。每一企业只需要一单位人力资本作为固定投入，假设一个企业家拥有一单位的人力资本，可变投入是工人的劳动①①本文认为劳动与劳动力的概念是相同的，为了简化起见，我们认为一单位的劳动力拥有一单位的劳动。。因此，北部地区代表性企业j的成本函数可以写成：

农业部门的生产具有规模报酬不变的特征，使用劳动力作为唯一的投入要素生产同质产品，销售的产品面临完全竞争的市场需求结构。一单位农产品的产出需要aA单位的劳动，成本为wLaA。假设两个地区均存在农业品的生产，且农产品交易不存在运输成本，故农产品价格在各个地区都一样，设aA=1，则不难得出普通工人的工资为wL=1。假设从事农业生产的劳动力在地区间对称分布，则农业生产的非完全专业化条件为：

从上式可以看出，θ不是一个固定不变的比例关系，其取值大小跟μ和σ有关，随着工业品支出份额的提高，或消费者消费工业品的替代弹性的提高，普通工人中从事工业生产所占的比重越大。将（6）式以及后面的（10）式代入5（式），整理后有μ<1，这个不等式恒成立。因此，工业品支出份额、替代弹性取值的大小并不构成两个地方都存在农业品生产的限制条件。

（三）市场份额

式（12）给出的sE与sn之间的变动轨迹我们称之为EE曲线。EE曲线反映的是企业空间分布决定市场分布的机理，它是经济地理空间均衡必须要满足的条件之一。

三、长期均衡分析

当人力资本不再流动时，经济系统的空间均衡就由短期均衡变成长期均衡，据此我们就可以考察经济系统的产业空间布局的稳定均衡等问题。

（一）长期均衡的条件

长期均衡有两种形态，要么形成内部的长期均衡，要么企业集聚在一个区域，即形成中心—外围结构状态。因此，长期均衡的充分必要条件可以写成：

将外生因素的变化对nn曲线与EE曲线变动的影响结合在一起分析，我们认为随着工业品支出份额、区际贸易自由度、本地技术溢出效应、跨界环境污染效应的增加，将降低对称结构的稳定性，而提高中心—外围结构的稳定性;反之，随着区内贸易自由度、跨界技术溢出效应、本地环境污染效应的增加，将提高对称结构的稳定性，而降低中心—外围结构的稳定性。替代弹性的变化对产业空间分布稳态的影响则需要我们下文做进一步研究来判断。

（二）实际工资差异与产业空间分布的稳定性

图1至图6反映随着工业品支出份额、本地技术溢出效应、跨界环境污染效应的变大，或随着跨界技术溢出效应、本地环境污染效应、区内贸易自由度的变小，产业空间分布的稳定结构依次经历对称结构、对称结构与中心—外围结构并存、中心—外围结构三种稳定均衡状态。图7和图8显示随着工业品替代弹性的提高，产业空间分布的稳定结构依次经历三种变化，即中心—外围结构、对称结构与中心—外围结构并存、对称结构三种状态;当工业品替代弹性进一步提高时，则经历对称结构、对称结构与中心—外围结构并存、中心—外围结构三种稳定均衡状态。因此，虽然工业企业生产规模报酬递增程度的增加是促进产业集聚的重要动力，但是在另一个极端，当工业企业生产的规模报酬递增程度减弱到一定程度时，也有可能导致产业的集聚。这是因为随着工业品替代弹性的增加超出一定上限，这时工业企业生产的规模报酬递增程度很弱，人力资本的报酬很低，為了抵消规模报酬递增程度减弱带来的影响，通过企业的集聚产生的本地市场效应来弥补人力资本报酬的降低便成为一种可能的选择。

四、贸易自由度变化：突破点、持续点与经济地理均衡

新经济地理学研究中，我们要确定经济地理均衡的状态，就要找到两个关键性贸易自由度，即突破点与持续点。当贸易自由度处从一个范围跳跃到另一个范围，就会改变原有的经济地理均衡状态，即产生不同的产业空间分布。

（一）突破点、持续点及其比较

当EE曲线与nn曲线在对称中心点具有相同的斜率时，就是对称均衡处于被打破的临界状态，此时对应的贸易自由度被称为突破点（B）;当sn=1时，EE曲线与nn曲线的纵坐标相等时的贸易自由度称之为持续点（S）。图9至图16所示，突破点与持续点之间大小的比较形成了复杂的关系。同时，突破点与持续点可能存在两个值，我们称之为低持续点（SB）与高持续点（SH）、低突破点（BB）与高突破点（BH）。另外，显然也存在B<0的情形，从而本文模型也体现出新经济地理学所讲的“黑洞”状态。图9、图10、图12、图15反映随着工业品支出份额、本地技术溢出效应、跨界环境污染效应的变大，低突破点与低持续点都在下降，而高突破点与高持续点都在上升。图11反映随着工业品替代弹性的弹性增加，突破点与持续点先上升后下降。图13、图14反映随着跨界技术溢出效应、本地环境污染效应的变大，低突破点与低持续点都在上升，而高突破点与高持续点都在下降。图16反映随着区内贸易自由度的增加，突破点与持续点都在上升。突破点与持续点之间多样性的关系必然也就决定了产业空间均衡结构的复杂性。

（二）贸易自由度变化与产业空间均衡分析

当S>B，且B<0时，例如在图9 中，当μ=0.7时，有S=0.0077，B=-0.0090，由此根据图17可以得到：

结论（1）：S>B，且B<0。当S时，中心—外围结构是唯一的稳定均衡结构。

当S>B>0时，例如在图9 中，当μ=0.6时，有B=0.0094，S=0.0158，由此根据图18可以得到：

结论（2）：S>B>0。当S时，中心—外围结构是唯一的稳定均衡结构。

当B>S>0时，例如在图9 中，当μ=0.2时，有B=0.1028，S=0.0762，由此根据图19可以得到：

结论（3）：B>S>0。当B时，中心—外围结构是唯一的稳定均衡结构。

当B=S时，例如在图9中，当μ=0.5336时，有B=S=0.0229，由此根据图20可以得到：

结论（4）：B=S。当B（S）时，内部非对称结构和中心—外围结构都是稳定均衡结构，随着区际贸易自由度进一步增大，中心—外围结构成为唯一的稳定均衡结构。

仅存在低持续点与高持续点时，例如在图10中，当μ=0.66时，有SB=0.2321，SH=0.3587，由此根据图21可以得到：

结论（5）：SBSH时，对称结构重新成为唯一的稳定均衡结构。

如果低持续点与高持续点相互靠近，就会存在唯一的持续点，例如在图10中，当μ=0.6474时，有SH = SB = S = 0.2769，由此根据图22可以得到结论（5）的特殊结论：

结论（5、）：SH = SB = S，无论贸易自由度如何变动，对称结构均为唯一的稳定均衡结构。

当SB

结论（6）：SBSH时，对称结构重新成为唯一的稳定均衡结构。

当SB

结论（6`）：SBSH时，对称结构重新成为唯一的稳定均衡结构。

当BB

结论（7）：BBSH时，对称结构重新成为唯一的稳定均衡结构。

当BB<0，SB

结论（8）：BB<0，SBSH时，对称结构是唯一的稳定均衡结构。

仅存在高、低突破点，即BB

结论（9）： 仅存在高、低突破点，BBBH时，对称结构重新成为唯一的稳定均衡结构。

当BB=BH时，例如在图14中，当γ=3.478时，有BB=BH=B=0.0595，由此根据图32可以得到结论（9）的特殊结论：

结论（9`）：BB=BH=B。无论贸易自由度如何变动，对称结构均为唯一的稳定均衡结构。

当BB

结论（10）：BBBH时，对称结构重新成为唯一的稳定均衡结构。

当BB

结论（10`）：BBBH时，对称结构重新成为唯一的稳定均衡结构。

当BB<0，SB

结论（11）：BB<0，SBBH时，对称结构是唯一的稳定均衡结构。

当B<0，存在唯一的持续点S，例如在图14中，当γ=1.5时，有B=-0.0231，S=0.0059，由此根据图39可以得到：

结论（12）：B<0，存在唯一的持续点S。当S时，中心—外围结构是唯一的稳定均衡结构。

当突破点与持续点都不存在的时候，例如在图14中，当γ=3.5时，突破点与持续点均不存在，由此根据图40可以得到：

结论（13）：突破点与持续点均不存在时，无论贸易自由度如何变动，对称结构均为唯一的稳定均衡结构。

总结结论（1）～（13），我们认为随着贸易自由度的变动，产业的空间均衡结构是复杂的。随着贸易自由度的变化，不仅可能出现内部非对称结构为稳定均衡的情形，也可能出现内部非对称结构与中心—外围结构或对称结构与中心—外围结构稳定均衡共存的情形。因此，产业空间的稳态结构可以平滑地发生变化，重叠区存在的情形不是唯一的。这意味着在一定的贸易自由度范围内，经济活动主体心理预期的改变，产业空间的稳态结构不仅可以在对称结构与中心—外围结构之间跳跃，而且也可以在内部非对称结构与中心—外围结构之间跳跃。另外，当贸易自由度较低或较高时，对称结构都可能是稳定均衡结构，甚至只要满足一定的条件，无论贸易自由度如何变动，对称结构均为唯一的稳定均衡结构。因此，在经济一体化的过程中，实现区域的均衡发展是有可能的，并且路径并不狭窄。例如，作为我国国家发展战略的重要组成部分，高速铁路、高速公路的建设不仅提升了区内贸易，同时也加速了沿海与内地的交流，这不仅提升了我国经济的整体发展水平，同时也缩小了区域之间的发展差距。

五、結论与研究展望

新经济地理理论对于交通基础设施在经济集聚中的作用认识，是围绕冰山交易成本假设[3]展开的，其区别于传统经济理论回避空间对企业生产成本的直接影响，将空间距离与企业成本建立了直接的联系。所谓冰山交易成本，即企业产品在空间位移过程中，产品成本由于交通和交易费用导致的“融解”或“蒸发”而形成的损失，犹如运输的产品是冰块，其成本损失为到达目的地时冰块所融化的部分。可以说没有冰山交易成本假设就没有新经济地理理论模型的建立。本文不仅考虑到区际贸易成本，同时也考虑到区内贸易成本，另外，也引入技术溢出、环境污染外部性这些非市场力量对产业空间均衡的影响。本文得到的研究结论丰富与完善了新经济地理学的理论观点。

在新经济地理研究中，对于冰山交易成本的处理和模型构建，长期以来始终将其作为一个既定假设开展后续的空间建模和研究。对于冰山交易成本的“融化或损耗”原因与微观作用机制，特别是与“冰山融化”密切相关的交通基础设施在理论模型中的作用，研究并不够深入。另外，虽然本文同时考虑到了技术溢出和环境污染对产业空间分布的影响，但环境污染和技术溢出效应之间可能存在的相互作用在本文的模型中并未被考虑。新经济地理学研究在解决未来问题时应积极推动其与各学科的融合，实现对空间经济规律更科学的把握，并指导中国的空间经济实践，这是未来研究者应着眼的任务和挑战，同时这些也构成了作者未来的研究任务与方向。

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