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摘 要:在新经济地理中,向心力与离心力之间的相互作用决定了经济的空间结构的演化。在相关文献的基础上,拓展了向心力和离心力的范围,将技术变化与拥挤成本纳入到空间经济模型中。对模型的分析表明,地区间技术差距的扩大成为促使经济集中的向心力,而地区间的知识溢出和拥挤成本是促使经济分散化的离心力。根据这一结果,我们对不同地区的发展战略提出了相应的政策建议。
关键词:地区差距,知识溢出,拥挤成本
中图分类号:F061.5文献标识码:A文章编号:1672-3198(2009)18-0089-05
1 引言
改革开放以来,中国经济实现了连续30年的高速增长,人民的生活水平获得了普遍的提高。但是,各地区的增长速度是不同的,导致了地区差距发生了很大变化。尤其是20世纪90年代以来,地区间的差距持续扩大,尤其是东部和中西部之间的差距,引起了全社会的广泛关注(许召元、李善同,2006;陈秀山、徐瑛,2004;王小鲁、樊纲,2004)。这种地区差距非常明显地从各地的产业结构中反映出来。相关研究表明,2001年的工业布局特征与1978年相比,发生了非常显著的变化,具体表现为:东部沿海地区工业份额有显著上升,东北三省的工业地位显著下降,西部省份的工业份额总体上有所下降(金煜、陈钊、陆铭,2006)。文枚(2004)的研究也发现,自改革开放以来,中国的制造业在地域上变得更为集中了,即更集中于东部地区。
知识溢出是一种非市场行为,而且具有非常强的地方性。其溢出的形式多种多样,如阅读科学文献和专利设计、非正式接触、对竞争对手的观察和模仿、商业间谍以及劳动力流动等。由于知识的溢出存在空间上的限制,厂商若选择工业集中的地区更能从知识溢出中获得好处。马歇尔曾这样论述过工业集中的利益:“行业的秘密不再成为秘密;而似乎是公开的了,孩子们不知不觉地也学到许多秘密。优良的工作受到正确地赏识,机械上以及制造方法和企业的一般组织上的发明和改良成绩,得到迅速的研究;如果一个人有了一种新的思想就为别人所采纳,并与别人的意见结合起来,因此,它就成了更新的思想之源泉。”虽然由于现代科学技术的发展,尤其是信息技术的进步,空间距离对知识溢出的限制大为减弱,但它仍然是决定知识溢出的重要因素。如Glaeser、Kallal、Scheinkman和Shleifer(1992)所说,知识穿过走廊和街道比穿越海洋和大陆容易的多。
2 模型的构造
考虑一个两地区经济(r=e,w),r=e代表东部地区(East);r=w代表西部地区(West)。该经济体包括两个部门,农业和制造业。农业部门是完全竞争的,生产单一的同质产品,其生产需要工人和土地 。制造业部门则提供大量的差异化产品,是不完全竞争的,而且具有收益递增的特征。任何一种制成品的生产需要所有制成品作为中间投入(Either,1982)。地区间制成品的贸易是需要成本的,而农产品的贸易不需要成本(Krugman,1991)。同一地区的所有制造业企业的生产技术是同质的,不同地区制造业的生产技术可能不同。工人可以在两个地区之间完全流动。
2.1 偏好和需求
对于农产品和制成品这两类产品来说,所有的消费者都具有相同的偏好,效用由柯布——道格拉斯函数形式表示。则r地区的消费者的效用函数为:
U(Mγ,Aγ)=MγγA1-γγ s.t. pmMγ+parAγ=yγ(1)
其中Mγ代表制成品消费量的综合指数;Aγ是农产品的消费量;γ是常数,表示制成品的消费份额。pmr是制成品的价格指数,par是农产品的价格;yr是r地区消费者的收入,它来源于工资和当地制造业企业的利润(在没有达到长期均衡时,企业的利润不为零)。土地所有者的收入来源于地租,且他们和工人具有相同的偏好。
Mr是定义在制成品种类的连续空间上的子效用函数;m(i)表示每种可得制成品的消费量;ne和nw分别表示两个地区的产品种类数。
Mγ=∫ne+nw0m(i)pdi1/p(2)
其中,0<ρ<1,ρ表示消费者对制成品多样性的偏好程度。当ρ趋近于1是,差异化产品几乎是完全替代的;当ρ趋近于0时,消费更多种类的差异化产品的愿望越强。令σ=1/(1-ρ),则σ表示任意两种制成品之间的替代弹性。
因为某一特定地区的所有制造业企业都是同质的,所以任一地区的所有差异化产品有相同的价格。我们假定地区间的制成品贸易存在冰山贸易成本,即要运输1单位的产品到目的地,在生产地必须装运τ(τ>1)单位的产品。则r地区的价格指数为:
pmγ=[nγp1-σγ+nv(τpυ)1-σ]1/(1-σ)(3)
其中,r,v=e,w;且v≠r。pγ和pυ分别r地区和v地区的差异化产品的价格。
r地区的消费者在制成品上的最优支出为:
Ecγ=γ(wγLγ+nγπiγ+rγKγ)(4)
wγ表示工人的工资,Lγ是r地区所雇佣的工人数量,wγLγ表示r地区的所有工资收入;πiγ表示r地区任一家企业的利润(我们已假定特定地区所有企业是同质的,所以πiγ也代表该地区的平均利润),nγπiγ表示r地区的所有企业利润总和;rγ表示单位土地的最大利润,Kγ表示r地区的土地数量,rγKγ表示r地区所有地租收入。(4)式的含义是,r地区的消费者将其总收入的γ部分用于制成品的消费。
2.2 制造业部门
制造业部门是不完全竞争的,而且存在规模经济。我们假设规模经济只在产品种类水平上存在,不考虑范围经济(Ecomonics of Scope)和协作经济(Economics of Multiplant Operation)。由于规模经济、消费者对差异化产品的偏好以及存在无限种潜在差异品的可能性,没有一家厂商会选择与别的厂商生产相同的产品,这就意味着每种产品只在一个地区由一个专业化的厂商生产,所以现有厂商数目与可获得的差异产品数相同。给定地区的生产技术水平aγ,生产qiγ数量的i种产品需要一个固定投入α/αγ,和可变投入β/aγγ,那么r地区第i种产品的生产函数为:
Liγ=1aγ(α+βqiγ)(5)
其中,α,β,aγ>0。aγ反映出该地区的生产技术水平,在后面我们会看到它与当地的企业数量有很大的关系。Iiγ表示生产qiγ产品所需的投入。制成品的生产需要中间品和工人,假定为柯布——道格拉斯生产函数,则Iiγ的表达式为:
Iiγ=L1-μirMμr(1-μ)1-μμμ(6)
其中,0<μ<1,μ表示中间品所占的份额。我们可以根据(5)和(6)式得到生产qir所需的最小成本:
TCir=1arpμmrw1-μr(α+βqir)(7)
由于厂商将总成本中的μ部分用于中间品投入,所以r地区企业对制成品的支出为:
Emr=μnrTCir(8)
从而我们可以得到r地区对制成品的总支出为:
Er=Ecr+Emr(9)
2.3 农业部门
农业部门是完全竞争的,且规模报酬不变。其生产需要工人和土地,两地区的农产品是同质的,不存在生产技术上的差别。其生产函数为:
qar=g(Lar,Kr)(10)
Lar为r地区从事农业生产的工人,Kr为r地区的可耕地数量。我们构造一个有限利润函数来表示农业部门利润:
R(par,wr,Kr)=maxqar,Lar{parqar-wrLar|qar≤g(Lar,Kr)}(11)
由于农产品被假定为无运输成本,所以在两个地区的价格是相同的。我们可以将农产品的价格单位化,即par=1。所以我们可以将(11)写成如下形式:
R=(1,wr,Kr)=Krrr(wr)(12)
其中ri(wr)表示单位土地的最大利润。特别地,当我们在考察均衡时,我们假定农业部门也是柯布——道格拉斯生产函数:
qar=LθarK1-θr(13)
其中,0<θ<1。在这种情况下,可以得到:
rr=wrθθ/(1-θ)(1-θ)(14)
由(13)式和(14)式,我们可以得到:
rr=(1-θ)LarKrθ(15)
wr=θLarKrθ-1(16)
2.4 均衡
我们已经考查了消费者的需求和偏好、制造业部门和农业部门,下面我们要考查长期均衡的条件。对r地区生产的某种制成品i来说,一部分用于满足当地的需求,另一部分出口到v地区。当地对制成品i的需求为:qrdir=p-σrp1-σmrEmr;v地区对制成品i的需求为:qvdir=(τpr)-σp1-σmvτEmv。这样,我们得到对r地区制成品i的总需求为:
qdir=qrdir+qvdir=p-σr1p1-σmrEmr+τ1-σp1-σmυEmv(17)
对于r地区每个企业来说,都面临着(17)所表达的需求约束。企业为了实现利润的最大化,会将产品的价格定在边际成本上,即:
pr=σσ-1MCir=σβ(σ-1)arpμmrw1-μr(18)
不失一般性,我们可以令α=1/σ,β=(σ-1)/σ。则r地区每个企业的利润为:
πir=pμmrw1-μr1σ1ar(qir-1)(19)
当企业可以自由进入和退出时,长期均衡的企业利润为零,且价格等于平均成本。从(19)式我们可以得到长期均衡时企业的产量为:
q*ir=1(20)
r=e,v。从上式可看出,在长期均衡时,不论是在哪一地区,任何一种产品的产量都是相同的。即规模经济仅存在于产品种类水平上。同时,自由进入和退出条件意味着在长期均衡时必须满足:
nrπir=0,πir≤0,nr≥0(21)
由于工人可以在地区间自由流动,在长期,工人关注的是实际工资水平。r地区工人的实际工资水平定义为:
r=wrpγmre-kλ(22)
wr是名义工资水平,pγmr是r地区的价格指数,e-kλ表示企业集中所带来的负外部性。λ表示r地区的企业数量占全部企业数量的份额,即λ=nr/(nr+nυ)。λ越大,即制造业越集中,所造成的负外部性越大。k>0,表示工人对经济集中所造成负外部性的厌恶程度。k越大,工人对负外部性的厌恶越敏感。长期均衡时,两地区工人的实际工资必须相等。即:
e=w(23)
最后,我们考查劳动力市场。劳动力市场的出清条件为:
Lr=(1-μ)nrTCirwr-Krrrwr(24)
上式右边的第一项是制造业中的工人数量,第二项是农业中的工人数量。这样我们获得了达到长期均衡的所有条件,但是没有考虑调整的过程,我们将在后面的分析中考查调整的动态过程及可能存在的均衡结构。
3 技术进步与扩散
在这一部分,我们要考查技术的演化过程。根据Henderson&Wang(2007)的研究发现,大城市的技术效率要高于小城市。因此,我们将地区自主创新能力定义为关于当地企业数量的函数,即ar=a(n),其中a(0)>0。任一家企业发生的创新活动,可以使该地区所有的企业同样获益,从而同一地区的技术水平是完全一样的。但是,由于知识溢出的空间限制,另一地区可能无法从中获益。则r地区的自主创新能力为:anr,且anr>0。这表明一个地区的集中的企业数量越多,则其技术水平越高。
一个地区技术的进步一方面取决于当地企业自身的自主创新能力,另一方面取决于对先进技术的学习能力。由于不同地区的技术水平可能不同,所以落后地区可能从技术领先地区的知识溢出中获益。即落后地区可以学习领先地区的先进技术,这一过程是在与领先地区的贸易和交往等联系中发生的。因此,对于领先地区来说,其技术进步完全依赖于自身的研发能力;而对于落后地区来说,其技术进步既依赖于自主研发,也依赖于对领先地区的学习能力。显然,如果地区间联系的障碍越小,落后地区对领先地区的学习越容易,其学习能力越强。我们用贸易成本对这种障碍进行替代。我们假定,只有当贸易成本低于某一临界值τ0时,才会发生地区间知识的溢出。另外,落后地区的学习能力还取决于地区间的技术差距,差距越小,则学习能力越强。我们假定v地区是技术领先地区,即aυ>an;则r地区的学习能力可以表示为:
(τ)=c(τ0-τ)av-an,τ<τ0
0,τ≥τ0(25)
其中c>0,表示影响学习能力的其他因素。这样,r地区的技术进步速度可以表示为:
a′r=anr+(τ)(26)
领先地区v的技术进步速度为:
a′v=anv(27)
根据(26)和(27)式,我们可以得到两地区技术进步速度之差:
a′v-a′r=anv-anr-(τ)(28)
当a′v-a′r>0时,意味着领先地区的技术进步速度要快于落后地区。在这种情况下,企业更愿意选择于领先地区,因为从技术进步中的获益更大,落后地区的企业、工人也会迁往领先地区,形成缪尔达尔所说的“回波效应”。这一过程促使地区间的差距拉大。
当a′v-a′r<0时,意味着领先地区的技术进步速度要慢于落后地区。在这种情况下,“扩散效应”很强,地区间差距将会缩小。在缪尔达尔看来,在经济发展的过程中,首先是形成“回波效应”,地区间差距拉大;在经济发展到一定阶段后,才出现“扩散效应”,地区间差距缩小。
在(28)式中,学习能力(τ)是影响两地区的技术差距的一个重要因素,而(τ)与贸易成本τ有密切的关系。下面我们来分析一下τ与技术差距的关系。
当τ≥τ0时,即贸易成本非常高,两地区的技术进步完全取决于当地企业的自主创新能力。当τ1<τ<τ0时,即贸易成本处于中间状态,虽然两地区的技术差距仍在扩大,但是落后地区可以从领先地区的知识溢出中获益。当τ<τ1时,即贸易成本很低,落后地区的学习能力很强,其技术进步速度很快,两地区的技术差距缩小,落后地区可以追上领先地区,甚至超越。
4 均衡的结构
在这部分中,我们讨论在给定的技术水平下(即不考虑技术进步),可能存在的均衡结构。即在长期均衡时,制造业是完全集中在一个地区,还是分布在两个地区。
4.1 完全集聚
首先,制造业如果集中在一个地区(比如v地区),且是可持续的,其条件是什么?为简化分析,我们假定两地区有相同的资源禀赋,Kr=Kv=K。由于企业可以自由的进入和退出,工人可以在地区间自由流动,v地区的一家企业若要迁往r地区,其产品的销售量至少要达到一个均衡产量,q*ir=1。如果低于这个产量,企业会发生亏损,则其不会迁往r地区,完全集聚是稳定均衡;如果大于这一产量,迁往r地区则是有利可图的,这种情况下完全集聚则是不稳定的。在附录一中,我们给出了在给定技术条件下,v地区完全集聚可持续的条件:
qir=avar-σeσk(1-μ)τσ(1-μ)(1-γ)-1
τ2(1-σ)+(1-μ)(1-γ)(1-τ-2(σ-1))τγθ/(1-θ)<1 (29)
根据上式我们直接得到τ的范围比较困难,可以先分析该函数的性质。当τ趋近于1时,qir=avar-σeσk(1-μ),且qir/τ<0。当τ趋近于无穷大时,qir=+∞。根据这一性质,可以推定,随着τ的变大,qir先变小后变大。我们将τ*定义为完全集聚可维持的临界值,当τ>τ*时,完全集聚是不可维持的。
图1
下面我们要确定avar-σ是大于还是小于1。显然,由于σ>1,k>0,0<μ<1,所以eσk(1-μ)>1。根据第三部分关于生产技术的假定:an >0,所以av>ar,且avar-σ<1。
当avar-σeσk(1-μ)<1时,意味着在贸易成本很低时,地区间的技术差距很大,或者拥挤成本不是很高,技术优势大于拥挤成本。图1的曲线反应的是qir关于贸易成本τ的函数。这种情况下,只要τ<τ*,制造业部门完全集聚在v地区就是可持续的。若τ>τ*,则制造业部门的完全集聚是不可持续的。
图2
当avar-σeσk(1-μ)>1时,可能存在,也可能不存在完全集聚的情况。从图2中可以看出,随着贸易成本的降低,完全集聚发生非单调的变化。当τ>τ*,或者τ<τ*1,完全集聚都是不可维持的。只有适当的贸易成本的情况下(τ*1<τ<τ*),完全集聚才可以维持。
图3
从图3中可以看出,完全集聚的情况是不存在的 。这是因为完全集聚带来的拥挤成本过高,抵消不大的技术优势、国内市场效应。此时,离心力超过了促使经济集聚的向心力。这一点不同于Puga(1999),在他的文章中没有考虑到技术差异和拥挤成本的情况,只要τ<τ*,完全集聚就是稳定的,即只存在图1的情况。
4.2 内点均衡
上一节我们讨论了完全集聚的条件,本节我们讨论内点均衡(即制造业分布在两个地区的情况)存在的条件。假定长期均衡时两地的企业数量分别是n*r和n*v,企业的自由进入和退出保证了长期均衡时企业的利润为零。经济达到长期均衡是个缓慢的过程,我们可以将调整过程写成如下形式:
n′r=δπir(30)
其中,δ为大于零的常数。从上式中看出,当r地区的企业利润大于零时,会有企业进入,当地企业的数量增加;当利润为负是,企业数量减少。为了方便,我们可将调整过程表示为:
n′=δπ(31)
其中,n=[nr nv]Γ,π=[πirπiv]Γ。为了更清楚地分析调整过程,我们将变量分为快变量和慢变量,其中nr和nv是慢变量,其他的都是快变量。因此,我们可以区分出短期均衡和长期均衡。在短期,各地区企业的数量是固定的,企业的利润可能为正也可能为负。快变量依赖于慢变量,在达到长期均衡的过程中,快变量随着慢变量的变化而变化。所以,π是关于n的函数。我们可以对(31)式重新表示为:
n′=δh(n)(32)
对(32)式在均衡值n*=[n*r n*v]附近进行泰勒展开:
n′=δ[h(n*)+hn(n*)(n-n*)](33)
在长期均衡时,h(n*)。所以:
n′=δhn(n*)(n-n*) (34)
这里的δhn(n*)实际上就是(31)的雅可比矩阵。
J1=δhn(n*)(35)
如果系统是稳定的,即存在稳定的内点均衡,则雅可比矩阵的所有特征值为负(若特征值为复数,则其实部为负)。如果至少有一个特征值为正,则不存在稳定的内点均衡。在Puga(1999)的文章中,ar=av=1,内点均衡是对称的。而本文中,由于考虑了技术差异和拥挤成本的影响,内点均衡通常是一种非对称的情况:一个地区拥有较大的制造业份额,另一地区拥有较小的制造业份额。而Puga(1999)的文章的分析表明只存在对称均衡和完全集聚两种极端的情况。
在给定技术水平的情况下,雅可比矩阵J1的特征值由贸易成本和其他参数决定。只要贸易成本和其他参数使得J1的两个特征值为负,内点均衡就是稳定的。
5 技术变化对均衡稳定性的影响
在上一部分中,我们讨论的是在给定技术条件下的均衡结构。在这部分中,我们考查技术变化对均衡结构的影响。首先讨论对完全集聚的影响,再讨论对内点均衡的影响。
5.1 技术变化与完全集聚
随着经济的发展,各个地区的技术也在发生变化。在这里,我们关注的不是技术的绝对变化,而两地区技术水平的相对变化。在第三部分中,我们讨论了这种技术变化的可能性情况。即:两地区技术差距可能扩大,也可能缩小,当然也有可能维持不变。通过(29)式,我们得出qir是关于av/ar的减函数,即qir(av/ar) <0。所以,当地区间技术差距拉大时,qir变小。通过图3,我们可更清晰地考查相对技术变化对完全集聚的影响。
图4
图4中曲线1、2、3的相对技术水平av/ar分别为3/2、11/8和5/4。从中可看出,随着技术差距的减小,完全集聚的条件越来越苛刻,即τ的范围越来越小,甚至不存在完全集聚。相反,技术差距越大,制造业的完全集聚就越容易。对于领先地区来说,若要维持其在制造业上的稳固地位,必须加强研发,提升自主创新能力。对于落后地区来说,如果自身的创新能力不强,就要更多地与领先地区联系,增强学习能力。这样,即使不能追赶上领先地区,也能从其知识溢出中获得很大收益。
根据图4中的曲线,我们发现,即使贸易成本很小,即τ接近于1,v地区的技术优势并未能保证制造业的完全集聚。究其原因,正是企业集中带来的拥挤成本过高,完全抵消了技术优势。由(29)式,可得到qirk,即工人对拥挤所带来的负外部性越厌恶,qir越大。我们通过图5来考查k的变化对完全集聚的影响。
图5中曲线1、2、3的k值分别为3/4,5/8,1/2。我们发现随着k值得增大,完全集聚的条件变得苛刻了,即满足完全集聚的τ的范围变小了。在经济发展过程中,企业在某地区的集中必然会对该地区的资源与环境带来压力,如何处理好企业集中所带来的负外部性(即降低k值)成为该地区能否保持其经济地位的重要因素。对于工人来说,即使在核心地区有很高的名义工资,也有可能因为当地环境污染严重(以及较高的价格指数),而迁往外围地区。因此,对于任何地区来说,改善企业集中带来的负外部性都是非常重要的。
图5
5.2 技术变化与内点均衡
在第四部分的第2节中,我们讨论了给定技术水平下的内点均衡问题。此处我们结合第三部分的内容,讨论技术变化对内点均衡稳定性的影响。
我们可根据(26)和(27)式,得到两地区的技术进步速度为:
a′=a(n,τ)(36)
其中,a′=[a′r a′v]Γ,a=[ar av]Γ,n=[nr nv]Γ。结合(32)和(36)式,可得到存在技术变化的雅可比矩阵:
J2=
a′rara′rava′rnra′rnv
a′vara′vava′vnra′vnv
n′rarn′ravn′rnrn′rnv
n′varn′vavn′vnrn′vnv(37)
由于n′rar=0,n′rav=0,n′var=0,n′vav=0。我们可将雅可比矩阵J2改写为:
J2=AB
0J1(38)
其中J1即是(35)式,(31)式的雅可比矩阵。若内点均衡是稳定的,要求雅可比矩阵J2的所有特征值小于零。如果有一个特征值大于零,则内点均衡就是不稳定的。我们看到(38)式的分块矩阵中,包含了J1,就是说J2中的两个特征值与J1是相同的。因此,在考虑技术变化的情况下,内点均衡的条件更加严格了。相比于第四部分第2节的分析,我们发现J2的特征值不仅取决于贸易成本和其他参数,还取决于两地区的技术水平ar和av及其相对变化。但无论如何,只要保证J2的四个特征值都为负,内点均衡就是稳定的。我们同样可以预见,内点均衡一般是非对称的。
6 结论
由于优越的地理条件等因素,东部地区已成为我国的经济中心,并显现出自我维持的趋势。虽然政府采取了西部大开发、中部崛起等一系列的政策,但是由于经济集中所产生的收益递增和正反馈作用,东部地区在可预期的未来保持经济中心的地位不会改变。本文的分析表明,地区间技术差距是决定空间经济结构的重要因素,技术差距的扩大有利于领先地区提高其经济地位。目前,在东部地区在高等教育资源、研发等方面明显优于西部地区,即其创新能力要强于西部地区。那么,对于落后的中西部地区来说,提高其学习能力是改善其经济地位的关键因素。对于当地政府来说,一方面应加强对教育和研发的投入,采取鼓励企业创新的政策;另一方面要降低区域间的联系障碍,加强与东部地区的联系,从而促进其学习能力。
实际上,不仅一国内部的落后地区可以从领先地区的知识溢出中获益,在国际层面知识溢出上也是如此。相比于改革开放前,在改革开放之后,我们不仅可以从参与世界分工,还能从与发达国家的交往中学习先进的技术,这对中国经济地位的提高的作用是巨大的。再比较韩国与朝鲜的发展路径,可清晰地看到:采用开放性政策的韩国现在已进入发达国家行列,而闭关锁国的朝鲜是世界上最贫困的国家之一。因此,加强与发达国家的联系是发展中国家提升其技术水平,以及经济地位的重要途径。
由于拥挤成本促使经济活动的分散化,所以对于制造业更集中的地区,更要关注它带来的影响。当人们更关注生活的质量,即对环境的污染更敏感时(即k值变大),拥挤成本的影响越大,越能促使经济活动的分散化。因此,对于政府来说,若能更好的治理污染,改善环境,就越有利于工人的流入,以及制造业在该地区的集中,和更好地维持其经济地位。
参考文献
[1]G.M.格罗斯曼,E.赫尔普曼著,何帆等译.全球经济中的创新与增长[M].北京:中国人民大学出版社,2002.
[2]艾伯特•赫希曼.经济发展战略[M].北京:经济科学出版社,1991.
[3]保罗•克鲁格曼.地理和贸易[M].北京:北京大学出版社,中国人民大学出版社,2000.
[4]保罗•克鲁格曼.发展、地理学与经济理论[M].北京:北京大学出版社,中国人民大学出版社,2000.
关键词:地区差距,知识溢出,拥挤成本
中图分类号:F061.5文献标识码:A文章编号:1672-3198(2009)18-0089-05
1 引言
改革开放以来,中国经济实现了连续30年的高速增长,人民的生活水平获得了普遍的提高。但是,各地区的增长速度是不同的,导致了地区差距发生了很大变化。尤其是20世纪90年代以来,地区间的差距持续扩大,尤其是东部和中西部之间的差距,引起了全社会的广泛关注(许召元、李善同,2006;陈秀山、徐瑛,2004;王小鲁、樊纲,2004)。这种地区差距非常明显地从各地的产业结构中反映出来。相关研究表明,2001年的工业布局特征与1978年相比,发生了非常显著的变化,具体表现为:东部沿海地区工业份额有显著上升,东北三省的工业地位显著下降,西部省份的工业份额总体上有所下降(金煜、陈钊、陆铭,2006)。文枚(2004)的研究也发现,自改革开放以来,中国的制造业在地域上变得更为集中了,即更集中于东部地区。
知识溢出是一种非市场行为,而且具有非常强的地方性。其溢出的形式多种多样,如阅读科学文献和专利设计、非正式接触、对竞争对手的观察和模仿、商业间谍以及劳动力流动等。由于知识的溢出存在空间上的限制,厂商若选择工业集中的地区更能从知识溢出中获得好处。马歇尔曾这样论述过工业集中的利益:“行业的秘密不再成为秘密;而似乎是公开的了,孩子们不知不觉地也学到许多秘密。优良的工作受到正确地赏识,机械上以及制造方法和企业的一般组织上的发明和改良成绩,得到迅速的研究;如果一个人有了一种新的思想就为别人所采纳,并与别人的意见结合起来,因此,它就成了更新的思想之源泉。”虽然由于现代科学技术的发展,尤其是信息技术的进步,空间距离对知识溢出的限制大为减弱,但它仍然是决定知识溢出的重要因素。如Glaeser、Kallal、Scheinkman和Shleifer(1992)所说,知识穿过走廊和街道比穿越海洋和大陆容易的多。
2 模型的构造
考虑一个两地区经济(r=e,w),r=e代表东部地区(East);r=w代表西部地区(West)。该经济体包括两个部门,农业和制造业。农业部门是完全竞争的,生产单一的同质产品,其生产需要工人和土地 。制造业部门则提供大量的差异化产品,是不完全竞争的,而且具有收益递增的特征。任何一种制成品的生产需要所有制成品作为中间投入(Either,1982)。地区间制成品的贸易是需要成本的,而农产品的贸易不需要成本(Krugman,1991)。同一地区的所有制造业企业的生产技术是同质的,不同地区制造业的生产技术可能不同。工人可以在两个地区之间完全流动。
2.1 偏好和需求
对于农产品和制成品这两类产品来说,所有的消费者都具有相同的偏好,效用由柯布——道格拉斯函数形式表示。则r地区的消费者的效用函数为:
U(Mγ,Aγ)=MγγA1-γγ s.t. pmMγ+parAγ=yγ(1)
其中Mγ代表制成品消费量的综合指数;Aγ是农产品的消费量;γ是常数,表示制成品的消费份额。pmr是制成品的价格指数,par是农产品的价格;yr是r地区消费者的收入,它来源于工资和当地制造业企业的利润(在没有达到长期均衡时,企业的利润不为零)。土地所有者的收入来源于地租,且他们和工人具有相同的偏好。
Mr是定义在制成品种类的连续空间上的子效用函数;m(i)表示每种可得制成品的消费量;ne和nw分别表示两个地区的产品种类数。
Mγ=∫ne+nw0m(i)pdi1/p(2)
其中,0<ρ<1,ρ表示消费者对制成品多样性的偏好程度。当ρ趋近于1是,差异化产品几乎是完全替代的;当ρ趋近于0时,消费更多种类的差异化产品的愿望越强。令σ=1/(1-ρ),则σ表示任意两种制成品之间的替代弹性。
因为某一特定地区的所有制造业企业都是同质的,所以任一地区的所有差异化产品有相同的价格。我们假定地区间的制成品贸易存在冰山贸易成本,即要运输1单位的产品到目的地,在生产地必须装运τ(τ>1)单位的产品。则r地区的价格指数为:
pmγ=[nγp1-σγ+nv(τpυ)1-σ]1/(1-σ)(3)
其中,r,v=e,w;且v≠r。pγ和pυ分别r地区和v地区的差异化产品的价格。
r地区的消费者在制成品上的最优支出为:
Ecγ=γ(wγLγ+nγπiγ+rγKγ)(4)
wγ表示工人的工资,Lγ是r地区所雇佣的工人数量,wγLγ表示r地区的所有工资收入;πiγ表示r地区任一家企业的利润(我们已假定特定地区所有企业是同质的,所以πiγ也代表该地区的平均利润),nγπiγ表示r地区的所有企业利润总和;rγ表示单位土地的最大利润,Kγ表示r地区的土地数量,rγKγ表示r地区所有地租收入。(4)式的含义是,r地区的消费者将其总收入的γ部分用于制成品的消费。
2.2 制造业部门
制造业部门是不完全竞争的,而且存在规模经济。我们假设规模经济只在产品种类水平上存在,不考虑范围经济(Ecomonics of Scope)和协作经济(Economics of Multiplant Operation)。由于规模经济、消费者对差异化产品的偏好以及存在无限种潜在差异品的可能性,没有一家厂商会选择与别的厂商生产相同的产品,这就意味着每种产品只在一个地区由一个专业化的厂商生产,所以现有厂商数目与可获得的差异产品数相同。给定地区的生产技术水平aγ,生产qiγ数量的i种产品需要一个固定投入α/αγ,和可变投入β/aγγ,那么r地区第i种产品的生产函数为:
Liγ=1aγ(α+βqiγ)(5)
其中,α,β,aγ>0。aγ反映出该地区的生产技术水平,在后面我们会看到它与当地的企业数量有很大的关系。Iiγ表示生产qiγ产品所需的投入。制成品的生产需要中间品和工人,假定为柯布——道格拉斯生产函数,则Iiγ的表达式为:
Iiγ=L1-μirMμr(1-μ)1-μμμ(6)
其中,0<μ<1,μ表示中间品所占的份额。我们可以根据(5)和(6)式得到生产qir所需的最小成本:
TCir=1arpμmrw1-μr(α+βqir)(7)
由于厂商将总成本中的μ部分用于中间品投入,所以r地区企业对制成品的支出为:
Emr=μnrTCir(8)
从而我们可以得到r地区对制成品的总支出为:
Er=Ecr+Emr(9)
2.3 农业部门
农业部门是完全竞争的,且规模报酬不变。其生产需要工人和土地,两地区的农产品是同质的,不存在生产技术上的差别。其生产函数为:
qar=g(Lar,Kr)(10)
Lar为r地区从事农业生产的工人,Kr为r地区的可耕地数量。我们构造一个有限利润函数来表示农业部门利润:
R(par,wr,Kr)=maxqar,Lar{parqar-wrLar|qar≤g(Lar,Kr)}(11)
由于农产品被假定为无运输成本,所以在两个地区的价格是相同的。我们可以将农产品的价格单位化,即par=1。所以我们可以将(11)写成如下形式:
R=(1,wr,Kr)=Krrr(wr)(12)
其中ri(wr)表示单位土地的最大利润。特别地,当我们在考察均衡时,我们假定农业部门也是柯布——道格拉斯生产函数:
qar=LθarK1-θr(13)
其中,0<θ<1。在这种情况下,可以得到:
rr=wrθθ/(1-θ)(1-θ)(14)
由(13)式和(14)式,我们可以得到:
rr=(1-θ)LarKrθ(15)
wr=θLarKrθ-1(16)
2.4 均衡
我们已经考查了消费者的需求和偏好、制造业部门和农业部门,下面我们要考查长期均衡的条件。对r地区生产的某种制成品i来说,一部分用于满足当地的需求,另一部分出口到v地区。当地对制成品i的需求为:qrdir=p-σrp1-σmrEmr;v地区对制成品i的需求为:qvdir=(τpr)-σp1-σmvτEmv。这样,我们得到对r地区制成品i的总需求为:
qdir=qrdir+qvdir=p-σr1p1-σmrEmr+τ1-σp1-σmυEmv(17)
对于r地区每个企业来说,都面临着(17)所表达的需求约束。企业为了实现利润的最大化,会将产品的价格定在边际成本上,即:
pr=σσ-1MCir=σβ(σ-1)arpμmrw1-μr(18)
不失一般性,我们可以令α=1/σ,β=(σ-1)/σ。则r地区每个企业的利润为:
πir=pμmrw1-μr1σ1ar(qir-1)(19)
当企业可以自由进入和退出时,长期均衡的企业利润为零,且价格等于平均成本。从(19)式我们可以得到长期均衡时企业的产量为:
q*ir=1(20)
r=e,v。从上式可看出,在长期均衡时,不论是在哪一地区,任何一种产品的产量都是相同的。即规模经济仅存在于产品种类水平上。同时,自由进入和退出条件意味着在长期均衡时必须满足:
nrπir=0,πir≤0,nr≥0(21)
由于工人可以在地区间自由流动,在长期,工人关注的是实际工资水平。r地区工人的实际工资水平定义为:
r=wrpγmre-kλ(22)
wr是名义工资水平,pγmr是r地区的价格指数,e-kλ表示企业集中所带来的负外部性。λ表示r地区的企业数量占全部企业数量的份额,即λ=nr/(nr+nυ)。λ越大,即制造业越集中,所造成的负外部性越大。k>0,表示工人对经济集中所造成负外部性的厌恶程度。k越大,工人对负外部性的厌恶越敏感。长期均衡时,两地区工人的实际工资必须相等。即:
e=w(23)
最后,我们考查劳动力市场。劳动力市场的出清条件为:
Lr=(1-μ)nrTCirwr-Krrrwr(24)
上式右边的第一项是制造业中的工人数量,第二项是农业中的工人数量。这样我们获得了达到长期均衡的所有条件,但是没有考虑调整的过程,我们将在后面的分析中考查调整的动态过程及可能存在的均衡结构。
3 技术进步与扩散
在这一部分,我们要考查技术的演化过程。根据Henderson&Wang(2007)的研究发现,大城市的技术效率要高于小城市。因此,我们将地区自主创新能力定义为关于当地企业数量的函数,即ar=a(n),其中a(0)>0。任一家企业发生的创新活动,可以使该地区所有的企业同样获益,从而同一地区的技术水平是完全一样的。但是,由于知识溢出的空间限制,另一地区可能无法从中获益。则r地区的自主创新能力为:anr,且anr>0。这表明一个地区的集中的企业数量越多,则其技术水平越高。
一个地区技术的进步一方面取决于当地企业自身的自主创新能力,另一方面取决于对先进技术的学习能力。由于不同地区的技术水平可能不同,所以落后地区可能从技术领先地区的知识溢出中获益。即落后地区可以学习领先地区的先进技术,这一过程是在与领先地区的贸易和交往等联系中发生的。因此,对于领先地区来说,其技术进步完全依赖于自身的研发能力;而对于落后地区来说,其技术进步既依赖于自主研发,也依赖于对领先地区的学习能力。显然,如果地区间联系的障碍越小,落后地区对领先地区的学习越容易,其学习能力越强。我们用贸易成本对这种障碍进行替代。我们假定,只有当贸易成本低于某一临界值τ0时,才会发生地区间知识的溢出。另外,落后地区的学习能力还取决于地区间的技术差距,差距越小,则学习能力越强。我们假定v地区是技术领先地区,即aυ>an;则r地区的学习能力可以表示为:
(τ)=c(τ0-τ)av-an,τ<τ0
0,τ≥τ0(25)
其中c>0,表示影响学习能力的其他因素。这样,r地区的技术进步速度可以表示为:
a′r=anr+(τ)(26)
领先地区v的技术进步速度为:
a′v=anv(27)
根据(26)和(27)式,我们可以得到两地区技术进步速度之差:
a′v-a′r=anv-anr-(τ)(28)
当a′v-a′r>0时,意味着领先地区的技术进步速度要快于落后地区。在这种情况下,企业更愿意选择于领先地区,因为从技术进步中的获益更大,落后地区的企业、工人也会迁往领先地区,形成缪尔达尔所说的“回波效应”。这一过程促使地区间的差距拉大。
当a′v-a′r<0时,意味着领先地区的技术进步速度要慢于落后地区。在这种情况下,“扩散效应”很强,地区间差距将会缩小。在缪尔达尔看来,在经济发展的过程中,首先是形成“回波效应”,地区间差距拉大;在经济发展到一定阶段后,才出现“扩散效应”,地区间差距缩小。
在(28)式中,学习能力(τ)是影响两地区的技术差距的一个重要因素,而(τ)与贸易成本τ有密切的关系。下面我们来分析一下τ与技术差距的关系。
当τ≥τ0时,即贸易成本非常高,两地区的技术进步完全取决于当地企业的自主创新能力。当τ1<τ<τ0时,即贸易成本处于中间状态,虽然两地区的技术差距仍在扩大,但是落后地区可以从领先地区的知识溢出中获益。当τ<τ1时,即贸易成本很低,落后地区的学习能力很强,其技术进步速度很快,两地区的技术差距缩小,落后地区可以追上领先地区,甚至超越。
4 均衡的结构
在这部分中,我们讨论在给定的技术水平下(即不考虑技术进步),可能存在的均衡结构。即在长期均衡时,制造业是完全集中在一个地区,还是分布在两个地区。
4.1 完全集聚
首先,制造业如果集中在一个地区(比如v地区),且是可持续的,其条件是什么?为简化分析,我们假定两地区有相同的资源禀赋,Kr=Kv=K。由于企业可以自由的进入和退出,工人可以在地区间自由流动,v地区的一家企业若要迁往r地区,其产品的销售量至少要达到一个均衡产量,q*ir=1。如果低于这个产量,企业会发生亏损,则其不会迁往r地区,完全集聚是稳定均衡;如果大于这一产量,迁往r地区则是有利可图的,这种情况下完全集聚则是不稳定的。在附录一中,我们给出了在给定技术条件下,v地区完全集聚可持续的条件:
qir=avar-σeσk(1-μ)τσ(1-μ)(1-γ)-1
τ2(1-σ)+(1-μ)(1-γ)(1-τ-2(σ-1))τγθ/(1-θ)<1 (29)
根据上式我们直接得到τ的范围比较困难,可以先分析该函数的性质。当τ趋近于1时,qir=avar-σeσk(1-μ),且qir/τ<0。当τ趋近于无穷大时,qir=+∞。根据这一性质,可以推定,随着τ的变大,qir先变小后变大。我们将τ*定义为完全集聚可维持的临界值,当τ>τ*时,完全集聚是不可维持的。
图1
下面我们要确定avar-σ是大于还是小于1。显然,由于σ>1,k>0,0<μ<1,所以eσk(1-μ)>1。根据第三部分关于生产技术的假定:an >0,所以av>ar,且avar-σ<1。
当avar-σeσk(1-μ)<1时,意味着在贸易成本很低时,地区间的技术差距很大,或者拥挤成本不是很高,技术优势大于拥挤成本。图1的曲线反应的是qir关于贸易成本τ的函数。这种情况下,只要τ<τ*,制造业部门完全集聚在v地区就是可持续的。若τ>τ*,则制造业部门的完全集聚是不可持续的。
图2
当avar-σeσk(1-μ)>1时,可能存在,也可能不存在完全集聚的情况。从图2中可以看出,随着贸易成本的降低,完全集聚发生非单调的变化。当τ>τ*,或者τ<τ*1,完全集聚都是不可维持的。只有适当的贸易成本的情况下(τ*1<τ<τ*),完全集聚才可以维持。
图3
从图3中可以看出,完全集聚的情况是不存在的 。这是因为完全集聚带来的拥挤成本过高,抵消不大的技术优势、国内市场效应。此时,离心力超过了促使经济集聚的向心力。这一点不同于Puga(1999),在他的文章中没有考虑到技术差异和拥挤成本的情况,只要τ<τ*,完全集聚就是稳定的,即只存在图1的情况。
4.2 内点均衡
上一节我们讨论了完全集聚的条件,本节我们讨论内点均衡(即制造业分布在两个地区的情况)存在的条件。假定长期均衡时两地的企业数量分别是n*r和n*v,企业的自由进入和退出保证了长期均衡时企业的利润为零。经济达到长期均衡是个缓慢的过程,我们可以将调整过程写成如下形式:
n′r=δπir(30)
其中,δ为大于零的常数。从上式中看出,当r地区的企业利润大于零时,会有企业进入,当地企业的数量增加;当利润为负是,企业数量减少。为了方便,我们可将调整过程表示为:
n′=δπ(31)
其中,n=[nr nv]Γ,π=[πirπiv]Γ。为了更清楚地分析调整过程,我们将变量分为快变量和慢变量,其中nr和nv是慢变量,其他的都是快变量。因此,我们可以区分出短期均衡和长期均衡。在短期,各地区企业的数量是固定的,企业的利润可能为正也可能为负。快变量依赖于慢变量,在达到长期均衡的过程中,快变量随着慢变量的变化而变化。所以,π是关于n的函数。我们可以对(31)式重新表示为:
n′=δh(n)(32)
对(32)式在均衡值n*=[n*r n*v]附近进行泰勒展开:
n′=δ[h(n*)+hn(n*)(n-n*)](33)
在长期均衡时,h(n*)。所以:
n′=δhn(n*)(n-n*) (34)
这里的δhn(n*)实际上就是(31)的雅可比矩阵。
J1=δhn(n*)(35)
如果系统是稳定的,即存在稳定的内点均衡,则雅可比矩阵的所有特征值为负(若特征值为复数,则其实部为负)。如果至少有一个特征值为正,则不存在稳定的内点均衡。在Puga(1999)的文章中,ar=av=1,内点均衡是对称的。而本文中,由于考虑了技术差异和拥挤成本的影响,内点均衡通常是一种非对称的情况:一个地区拥有较大的制造业份额,另一地区拥有较小的制造业份额。而Puga(1999)的文章的分析表明只存在对称均衡和完全集聚两种极端的情况。
在给定技术水平的情况下,雅可比矩阵J1的特征值由贸易成本和其他参数决定。只要贸易成本和其他参数使得J1的两个特征值为负,内点均衡就是稳定的。
5 技术变化对均衡稳定性的影响
在上一部分中,我们讨论的是在给定技术条件下的均衡结构。在这部分中,我们考查技术变化对均衡结构的影响。首先讨论对完全集聚的影响,再讨论对内点均衡的影响。
5.1 技术变化与完全集聚
随着经济的发展,各个地区的技术也在发生变化。在这里,我们关注的不是技术的绝对变化,而两地区技术水平的相对变化。在第三部分中,我们讨论了这种技术变化的可能性情况。即:两地区技术差距可能扩大,也可能缩小,当然也有可能维持不变。通过(29)式,我们得出qir是关于av/ar的减函数,即qir(av/ar) <0。所以,当地区间技术差距拉大时,qir变小。通过图3,我们可更清晰地考查相对技术变化对完全集聚的影响。
图4
图4中曲线1、2、3的相对技术水平av/ar分别为3/2、11/8和5/4。从中可看出,随着技术差距的减小,完全集聚的条件越来越苛刻,即τ的范围越来越小,甚至不存在完全集聚。相反,技术差距越大,制造业的完全集聚就越容易。对于领先地区来说,若要维持其在制造业上的稳固地位,必须加强研发,提升自主创新能力。对于落后地区来说,如果自身的创新能力不强,就要更多地与领先地区联系,增强学习能力。这样,即使不能追赶上领先地区,也能从其知识溢出中获得很大收益。
根据图4中的曲线,我们发现,即使贸易成本很小,即τ接近于1,v地区的技术优势并未能保证制造业的完全集聚。究其原因,正是企业集中带来的拥挤成本过高,完全抵消了技术优势。由(29)式,可得到qirk,即工人对拥挤所带来的负外部性越厌恶,qir越大。我们通过图5来考查k的变化对完全集聚的影响。
图5中曲线1、2、3的k值分别为3/4,5/8,1/2。我们发现随着k值得增大,完全集聚的条件变得苛刻了,即满足完全集聚的τ的范围变小了。在经济发展过程中,企业在某地区的集中必然会对该地区的资源与环境带来压力,如何处理好企业集中所带来的负外部性(即降低k值)成为该地区能否保持其经济地位的重要因素。对于工人来说,即使在核心地区有很高的名义工资,也有可能因为当地环境污染严重(以及较高的价格指数),而迁往外围地区。因此,对于任何地区来说,改善企业集中带来的负外部性都是非常重要的。
图5
5.2 技术变化与内点均衡
在第四部分的第2节中,我们讨论了给定技术水平下的内点均衡问题。此处我们结合第三部分的内容,讨论技术变化对内点均衡稳定性的影响。
我们可根据(26)和(27)式,得到两地区的技术进步速度为:
a′=a(n,τ)(36)
其中,a′=[a′r a′v]Γ,a=[ar av]Γ,n=[nr nv]Γ。结合(32)和(36)式,可得到存在技术变化的雅可比矩阵:
J2=
a′rara′rava′rnra′rnv
a′vara′vava′vnra′vnv
n′rarn′ravn′rnrn′rnv
n′varn′vavn′vnrn′vnv(37)
由于n′rar=0,n′rav=0,n′var=0,n′vav=0。我们可将雅可比矩阵J2改写为:
J2=AB
0J1(38)
其中J1即是(35)式,(31)式的雅可比矩阵。若内点均衡是稳定的,要求雅可比矩阵J2的所有特征值小于零。如果有一个特征值大于零,则内点均衡就是不稳定的。我们看到(38)式的分块矩阵中,包含了J1,就是说J2中的两个特征值与J1是相同的。因此,在考虑技术变化的情况下,内点均衡的条件更加严格了。相比于第四部分第2节的分析,我们发现J2的特征值不仅取决于贸易成本和其他参数,还取决于两地区的技术水平ar和av及其相对变化。但无论如何,只要保证J2的四个特征值都为负,内点均衡就是稳定的。我们同样可以预见,内点均衡一般是非对称的。
6 结论
由于优越的地理条件等因素,东部地区已成为我国的经济中心,并显现出自我维持的趋势。虽然政府采取了西部大开发、中部崛起等一系列的政策,但是由于经济集中所产生的收益递增和正反馈作用,东部地区在可预期的未来保持经济中心的地位不会改变。本文的分析表明,地区间技术差距是决定空间经济结构的重要因素,技术差距的扩大有利于领先地区提高其经济地位。目前,在东部地区在高等教育资源、研发等方面明显优于西部地区,即其创新能力要强于西部地区。那么,对于落后的中西部地区来说,提高其学习能力是改善其经济地位的关键因素。对于当地政府来说,一方面应加强对教育和研发的投入,采取鼓励企业创新的政策;另一方面要降低区域间的联系障碍,加强与东部地区的联系,从而促进其学习能力。
实际上,不仅一国内部的落后地区可以从领先地区的知识溢出中获益,在国际层面知识溢出上也是如此。相比于改革开放前,在改革开放之后,我们不仅可以从参与世界分工,还能从与发达国家的交往中学习先进的技术,这对中国经济地位的提高的作用是巨大的。再比较韩国与朝鲜的发展路径,可清晰地看到:采用开放性政策的韩国现在已进入发达国家行列,而闭关锁国的朝鲜是世界上最贫困的国家之一。因此,加强与发达国家的联系是发展中国家提升其技术水平,以及经济地位的重要途径。
由于拥挤成本促使经济活动的分散化,所以对于制造业更集中的地区,更要关注它带来的影响。当人们更关注生活的质量,即对环境的污染更敏感时(即k值变大),拥挤成本的影响越大,越能促使经济活动的分散化。因此,对于政府来说,若能更好的治理污染,改善环境,就越有利于工人的流入,以及制造业在该地区的集中,和更好地维持其经济地位。
参考文献
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