徐 超，徐振宇

(1.華東師范大學 經(jīng)濟學院，上海 200062；2.南京審計大學 統(tǒng)計與數(shù)據(jù)科學學院，南京 211815)

一、引言

隨著工業(yè)化進程的加快，以公路、鐵路(包括高速鐵路，以下簡稱高鐵)和航空運輸為樞紐的現(xiàn)代都市快速興起。高鐵是鐵路史上最重要的交通設施之一。中國既是高鐵建設的“后來者”，也是高鐵建設的“居上者”。近年來，中國持續(xù)加快包括高速公路、機場和高鐵在內(nèi)的交通基礎設施建設，形成了沿交通干線分布的各類城市與城市群，加快了要素流動與人口產(chǎn)業(yè)集聚，實現(xiàn)了交通設施改良、人口產(chǎn)業(yè)集聚與城市發(fā)展間的正反饋[1]。改革開放以來，以高能耗和高排放為代價，中國經(jīng)濟實現(xiàn)了持續(xù)快速增長。來自環(huán)境科學的研究證據(jù)表明，二氧化碳的大量排放導致的溫室效應，會對人類賴以生存的環(huán)境造成嚴重破壞[2-3]。根據(jù)BP世界能源統(tǒng)計，2020年中國二氧化碳排放量已占全球30.93%。作為世界第二大經(jīng)濟體，中國長期不遺余力支持碳減排相關工作，落實具體目標[4]。2021年2月，國務院在印發(fā)的《關于加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟體系的指導意見》中指出，建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展的經(jīng)濟體系，確保實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標，推動我國綠色發(fā)展邁上新臺階[5]。如何踐行國家發(fā)展和低碳經(jīng)濟的并行之路，是當前中國需要直面的嚴峻問題[6]。

高鐵的開通具有明顯的經(jīng)濟效應，它進一步鞏固了中心地區(qū)與周邊地區(qū)的聯(lián)系，使中心地區(qū)對周邊地區(qū)的優(yōu)質(zhì)要素產(chǎn)生很強的吸引力，加快了要素集聚，有利于該地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展。但對于非中心地區(qū)而言，情況可能有所不同，落后地區(qū)由于經(jīng)濟發(fā)展基礎不佳[7]，生產(chǎn)要素出現(xiàn)流失現(xiàn)象，導致“馬太陷阱”，故有學者認為高鐵的開通顯著擴大了地區(qū)間的經(jīng)濟差距[8]。

高鐵的開通也具有明顯的環(huán)境影響。在高鐵建成之初，它就有著“綠色交通”的美稱[9-10]。這是因為，高鐵替代了一部分高速公路和航空交通，從而減少了環(huán)境污染[11]。研究發(fā)現(xiàn)，城市高鐵開通具有顯著降低城市霧霾污染的作用，且在東中部地區(qū)這種減霾效應會更加顯著[12]；已開通高鐵城市的PM2.5值比未開通高鐵城市更低，表明高鐵開通改善了城市的環(huán)境[13]；高鐵開通提高了居民對健康生活環(huán)境的要求，使得城市中污染型企業(yè)的數(shù)量明顯減少，從而減少了環(huán)境污染[14]。另外，高鐵開通降低了城市的工業(yè)碳排放，而且主要是通過影響產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級使得城市工業(yè)碳排放量變得更低[15]，對提高城市綠色全要素生產(chǎn)率[16]、城市綠色發(fā)展效率[17]都有顯著的促進作用，但這種促進作用要隨著時間的推移才能越來越明顯。

作為中國碳排放的主要承載體，城市碳排放是不可忽視的關鍵一環(huán)[18]，從城市層面落實碳減排指標是碳達峰、碳中和的優(yōu)先選擇[19]，對未來減排工作也具有很強的指導意義[20]。研究發(fā)現(xiàn)，通過減少公共交通的能源浪費[21]、提高工廠企業(yè)的能源利用效率[22]、改善生態(tài)環(huán)境[23]，都能有效推進碳減排工作的落實。在實踐中，政府減排政策的實施應充分考慮城市碳排放的階段性差異[24]，即不同階段實施不同的針對性政策，充分發(fā)揮重點城市群、都市圈在碳減排中的先導作用。

現(xiàn)有文獻已在高鐵開通與城市碳排放兩方面做了不少工作，但仍有亟需完善之處：一是很少有專門研究高鐵開通對城市碳排放影響的文獻。已有關于高鐵開通環(huán)境效應的研究，主要立足于環(huán)境相關變量的分析，如綠色全要素生產(chǎn)率、城市綠色效率和城市生態(tài)效率等，還有對工業(yè)碳排放的研究。二是尚未對高鐵開通影響城市碳排放的機制進行深入分析。已有文獻對高鐵開通環(huán)境效應有比較細致的分析，對其影響機制也進行了研究，但仍缺乏比較系統(tǒng)的分析。因此，本文力圖在以下方面有所貢獻：其一，選擇問題有新意。本文以全國283個地級及以上城市為樣本，將高鐵開通與“雙碳”目標結(jié)合，專門研究高鐵開通對城市碳排放的影響，問題的選擇比較新穎。其二，機制分析與經(jīng)驗研究相結(jié)合，使問題研究更深入可靠。本文從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟集聚與人口集聚等方面，對高鐵開通影響城市碳排放的機制進行了分析與檢驗，還通過構(gòu)建漸進DID模型和空間漸進DID模型，深入探討高鐵開通對鄰近城市碳排放產(chǎn)生的影響，從而更加全面、更加深入地分析高鐵開通對城市碳排放的影響。

二、理論分析和研究假設

(一)高鐵開通對城市碳排放影響的理論分析

高鐵開通對城市碳排放影響的直接效應。相比其他交通工具，高鐵具有行駛速度快、運輸效率高、乘坐環(huán)境舒適等優(yōu)點，有利于顯著增強城市間的各種聯(lián)系，當城市間勞動力要素開始頻繁流動時，高鐵逐漸成為很多人的出行首選。從交通能耗看，以單位公里為標準，高鐵的能耗僅為汽車的40%，飛機的35%[25]。高鐵開通后，人們增加了一種更優(yōu)的出行選擇，通過替代機動車輛和飛機，可以有效減少尾氣排放和能源消耗，從而顯著助力碳減排。

高鐵開通對城市碳排放影響的間接效應。參考克魯格曼的“中心-外圍”模型[26]，要素究竟是否向中心區(qū)域集聚，在很大程度上取決于要素的流動性與市場覆蓋面積大小等。首先，高鐵開通會影響產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，尤其是對中心城市服務業(yè)集聚有顯著的促進作用[27-28]，而服務業(yè)集聚也會拉動當?shù)刂圃鞓I(yè)集聚，通過正外部性共同提升生產(chǎn)效率，從而降低城市碳排放。其次，高鐵開通使得人才、知識和技術的跨區(qū)域流動更加便利，沿線城市的大型企業(yè)、事業(yè)機關和科研機構(gòu)可以借此更好地實現(xiàn)人才流動、知識互鑒和技術交流[29]，上述交互活動會助力城市的創(chuàng)新發(fā)展，從而降低城市碳排放。再次，高鐵開通會促進城市經(jīng)濟發(fā)展、擴大城市經(jīng)濟規(guī)模，不平衡不協(xié)調(diào)的經(jīng)濟結(jié)構(gòu)也將逐步趨于合理化，從而帶動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，最終降低城市碳排放。最后，伴隨著城市經(jīng)濟發(fā)展水平的提高，居民收入也會隨之提高，居民會更加關心其生活環(huán)境質(zhì)量[30]，政府也將更加重視居民對環(huán)境質(zhì)量的關切，更加嚴格落實環(huán)保措施，從而降低城市碳排放。

綜上，本文提出假說H1：高鐵開通有助于減少城市碳排放。

(二)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化機制

高鐵開通與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化之間的關系。高鐵開通使得不同要素在空間格局上的固有關系發(fā)生變化，進而使得城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化[31]。高鐵開通會使各種要素更快流入中心城市，自然而然提高了這些要素的利用率。由于供需關系發(fā)生變化，要素最初的相對價格以及投入比例也會隨之變動，因而對各種生產(chǎn)要素的邊際生產(chǎn)率產(chǎn)生影響。整體上看，要素在不同產(chǎn)業(yè)之間更快地交易或流動，優(yōu)化了相關資源的有效配置，從而引起了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化和調(diào)整[32]。高鐵開通不僅改變了要素的流通方式，也通過提供客運服務(即載客)，輸送著勞動力以及勞動力本身所攜帶的知識與技術，為中心區(qū)域的城市帶去了更多的勞動力、更系統(tǒng)的知識和更先進的技術，為城市快速發(fā)展服務業(yè)提供了基礎與便利。顯然，相比第二產(chǎn)業(yè)，高鐵開通更有利于第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，尤其是對知識密集型和技術密集型的高端服務業(yè)有直接的影響，第三產(chǎn)業(yè)占比會逐漸升高，相應地第二產(chǎn)業(yè)占比會逐漸下降。不過，對第二產(chǎn)業(yè)占比下降這點，有文獻從其他角度進行了分析，認為高鐵開通一方面有利于城市的經(jīng)濟增長，另一方面也造成了房屋租金和物價水平的提高，一些制造業(yè)企業(yè)又對這些因素較為敏感，導致整個第二產(chǎn)業(yè)占比下降?？偟膩碚f，高鐵開通降低第二產(chǎn)業(yè)占比，促進了城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與城市碳排放之間的關系。一方面，因為大部分高能耗部門都屬于第二產(chǎn)業(yè)范疇，這些部門在生產(chǎn)過程中會引起大量的二氧化碳排放。另一方面，因為在當前的工業(yè)化進程中，第二產(chǎn)業(yè)的布局不夠合理，發(fā)展模式還屬于低產(chǎn)高投及高污染，這些都會引起城市大量的碳排放?？傊a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，特別是第二產(chǎn)業(yè)占比下降是降低城市碳排放的有效路徑，這不僅關乎產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時還影響著人們的生活環(huán)境[33]。

本文從第二產(chǎn)業(yè)占比下降的角度提出假說H2：高鐵開通可以通過優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)去降低城市碳排放。

(三)集聚機制一：經(jīng)濟集聚程度提高

高鐵開通與經(jīng)濟集聚程度提高之間的關系。高鐵的開通，極大地縮短了從外圍城市到達中心城市的時間，減少了跨區(qū)域合作的時間成本，強化了中心城市與外圍城市之間的經(jīng)濟聯(lián)系，有利于人才集聚、信息交流和吸引企業(yè)前來投資。具體可以從企業(yè)與個人兩個方面進行分析：其一，從企業(yè)角度來說，高鐵的開通加強了企業(yè)間聯(lián)系，使其能夠以更快的速度、更合適的報價找到供應商，節(jié)約了時間成本，同時擴大了企業(yè)和員工互相選擇的城市范圍，有利于提高企業(yè)和員工之間的適配性，從而提高企業(yè)的生產(chǎn)率，鑒于以上原因，一些企業(yè)在選址時會優(yōu)先選擇已開通高鐵的城市。其二，從個人角度來說，高鐵作為優(yōu)質(zhì)公共品，在縮短通勤時間的同時，也會優(yōu)化人們的差旅體驗，還能擴大在中心城市求學、就業(yè)等方面的優(yōu)勢。高鐵開通還使得人們洽談業(yè)務和溝通學習更加便利，有利于信息交流和知識創(chuàng)新。因此，從整體上講，高鐵開通能夠使得城市的經(jīng)濟集聚程度上升[34]。

經(jīng)濟集聚與城市碳排放之間的關系。一方面，高鐵開通會使經(jīng)濟主體在空間層面上產(chǎn)生集聚，這是發(fā)揮范圍經(jīng)濟效應的先決條件。具體而言，城市內(nèi)的經(jīng)濟集聚會提高原材料、基礎設施和相關服務的利用率，降低了由于資源分配失衡、信息交流受阻等引起的浪費，從而減少城市碳排放。另一方面，經(jīng)濟集聚與環(huán)境規(guī)制程度在一定范圍內(nèi)呈現(xiàn)明顯的正相關關系。當城市的經(jīng)濟集聚程度不高時，該城市的企業(yè)呈散點狀分布，導致監(jiān)管不僅難度大而且成本高，很難控制企業(yè)的碳排放。當城市的經(jīng)濟集聚程度較高時，該城市的企業(yè)會呈現(xiàn)集聚的分布狀態(tài)，不僅便于宣傳環(huán)境規(guī)制政策，也有利于監(jiān)管部門統(tǒng)一管理，減少監(jiān)管成本[35]。另外，標準化的環(huán)境管理也會催生更嚴格的環(huán)境政策，使經(jīng)濟集聚可以通過環(huán)境規(guī)制來減少城市碳排放。綜上所述，經(jīng)濟集聚程度的提升有利于降低城市碳排放。

本文提出假說H3：高鐵開通可以通過提高經(jīng)濟集聚程度去降低城市碳排放。

(四)集聚機制二：影響人口集聚

從高鐵開通影響人口外流角度看，高鐵開通讓人口流動更加便捷自由，使得人們出行更為方便，也使得人們外出務工具有更多的可能性。人們會沿著高鐵沿線城市尋求工作，這將會改變?nèi)丝诘姆植记闆r，降低城市中心人口的擁擠程度[36]。從高鐵開通與人口集聚的角度看，高鐵開通讓大城市更加成為人們集聚的中心，大城市的醫(yī)療、教育以及各種休閑設施都會吸引人口聚集。人口集聚是一個比較復雜的問題，而且城市間人口的外流與集聚幾乎是同時進行的，所以，從理論上分析，這兩種方式同時起作用，究竟誰占主導地位，需通過進一步的實證檢驗。另外，不同的城市，高鐵開通對人口集聚的影響可能并不相同，這也有待進一步實證檢驗。

人口集聚與城市碳排放的關系。人口集聚有利于基礎設施的共享，避免造成其閑置與浪費，進而引發(fā)規(guī)模經(jīng)濟效應，在充分利用資源的同時發(fā)揮集聚的優(yōu)點，從而降低城市的碳排放。相反，人口外流不僅會使設施出現(xiàn)共享不便甚至是浪費，還使得資源分散，無法利用集聚經(jīng)濟的優(yōu)勢，造成城市的碳排放增加[37]。如果從人口過度集中在市區(qū)角度考慮，日常生活可能會產(chǎn)生更多的碳排放。目前，國內(nèi)外學者對這方面進行了分析，發(fā)現(xiàn)人口過度集中于市區(qū)帶來的“增排”影響遠遠不及人口集聚帶來的“減排”影響[38-39]。

本文提出假說H4：高鐵開通可以通過影響人口集聚去影響城市碳排放。

三、計量模型選擇、變量測度與數(shù)據(jù)來源

(一)基準計量模型的選擇

本文將高鐵開通視作一項“準自然實驗”，類似于政策實施，通過對比已開通高鐵城市與未開通高鐵城市之間的差異，來研究高鐵開通對城市碳排放的實際影響。在本文中，區(qū)分已開通高鐵的城市與未開通高鐵的城市，將已開通高鐵的城市視為處理組，將未開通高鐵的城市視為對照組，進行反事實分析，其中處理組的反事實數(shù)據(jù)便是用對照組的數(shù)據(jù)代替，故實際的反事實則形成了較為合適的對照組。DID估計方法主要是用來評價某一事件或者某個政策的影響，但是當事件發(fā)生或政策實施的時間點不一致、不能“一刀切”處理時，就需要使用漸進DID估計方法。由于各個城市開通高鐵的時間點不一致，故基準回歸使用漸進DID估計方法[40]，具體的漸進DID模型如下：

(1)

(二)變量選取與指標測度

首先，選擇城市二氧化碳總排放量的自然對數(shù)(Lnco)作為被解釋變量。其次，以作為研究對象的某城市當年是否開通高鐵(railway)作為標準，當年已開通高鐵的城市取值為1，否則取0。需要特別注意的是，鑒于高鐵給城市帶來的影響存在一定時滯性，而部分城市高鐵開通時間在下半年甚至靠近年底，故以每年的7月1日為界線，如果高鐵在該日期前開通，則視為當年開通，如果在該日期之后開通，則視為次年開通。再次，參考已有研究[6]，用第二產(chǎn)業(yè)占地區(qū)生產(chǎn)總值的比例來表示產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)(prop)，用城市建設用地占市區(qū)面積比重來衡量經(jīng)濟集聚(urcons)，用市區(qū)人口占全市人口比重的自然對數(shù)來衡量人口集聚(Lncrow)。最后，綜合已有相關文獻，選取以下控制變量：(1)人口規(guī)模(popp)用市區(qū)年末總?cè)丝诒硎荆?2)人口密度(podenp)是市區(qū)常住人口占市區(qū)土地面積的比重；(3)經(jīng)濟發(fā)展水平(gdpp)用市區(qū)人均地區(qū)生產(chǎn)總值表示，并且引入其二次項(gdpp2)，試圖深入研究人均地區(qū)生產(chǎn)總值與碳排放之間的關系；(4)財政支出(fin)是市區(qū)地方財政預算內(nèi)支出；(5)人均鋪裝道路面積(road)用市區(qū)道路鋪裝面積與市區(qū)總?cè)丝诒壤硎?。所有變量的描述性統(tǒng)計結(jié)果如表1所示。

(三)數(shù)據(jù)來源說明

高鐵是否開通的數(shù)據(jù)源于國家鐵路局網(wǎng)站，城市層面的數(shù)據(jù)源于2004-2016年的《中國城市統(tǒng)計年鑒》，二氧化碳總排放量數(shù)據(jù)源于2004-2016年的《中國能源統(tǒng)計年鑒》。本文研究對象為2003-2015年中國283個地級及以上城市，考慮到數(shù)據(jù)的缺失問題，主動剔除了拉薩、巢湖、海東和普洱等地級及以上城市。

四、實證分析

(一)高鐵開通對城市碳排放影響的基準實證結(jié)果及其分析

以城市二氧化碳排放作為被解釋變量，高鐵開通作為核心解釋變量，通過漸進DID估計方法實證高鐵開通對城市碳排放的影響，具體結(jié)果如表2所示。

表2 高鐵開通對城市碳排放影響的基準實證結(jié)果

從表2結(jié)果可以看出，railway的估計系數(shù)在10%的水平上顯著為負，這表示相比未開通高鐵城市，已開通高鐵城市的碳排放量出現(xiàn)了明顯的下降。這直接驗證了假說H1的合理性，即高鐵開通有助于減少城市碳排放。

popp的估計系數(shù)為正但不顯著，說明人口規(guī)模對城市碳排放并沒有太大影響，這可能是僅僅從人口角度分析，未能引入屬于城市的其他特性，故與城市碳排放的因果關系不顯著。Lnpodenp的估計系數(shù)也不顯著，說明人口密度并不能影響城市的碳排放。fin的估計結(jié)果在1%的水平上顯著為負，表明隨著地方政府財政支出的增加，會降低城市碳排放，這可能是因為地方政府出資引進的高技術產(chǎn)業(yè)和建造的綠地公園等基礎設施，都會起到凈化環(huán)境、減少碳排放的作用。road的估計系數(shù)在10%的水平上顯著為正，說明人均鋪裝道路面積的增加會促進城市碳排放，可能是因為人均鋪裝道路面積在一定程度上反映了人口擁擠程度，隨著人口越來越擁擠，城市碳排放會增加。

gdpp的估計系數(shù)顯著為正，而二次項gdpp2的估計系數(shù)顯著為負，這是計量經(jīng)濟學上一個非常經(jīng)典的結(jié)果，即經(jīng)濟發(fā)展水平與城市碳排放之間的關系呈現(xiàn)倒“U”型。也就是說，最開始隨著經(jīng)濟發(fā)展水平的增加，城市碳排放會逐漸增加，但當經(jīng)濟發(fā)展水平達到某個值時，城市碳排放達到最高峰，隨著經(jīng)濟發(fā)展水平的繼續(xù)增加，城市碳排放反而會逐漸下降。其可能的主要原因是：剛開始，城市經(jīng)濟發(fā)展需要以高排放、高污染為代價，隨著城市經(jīng)濟的進一步發(fā)展，排放與污染呈現(xiàn)緩慢增長趨勢，并且逐漸到達峰值，而隨著城市經(jīng)濟的繼續(xù)發(fā)展，環(huán)保意識的加強、清潔技術的提高和對美好環(huán)境的渴望，城市寧愿選擇較慢的經(jīng)濟發(fā)展模式來降低排放，而中國眾多城市近二十年的發(fā)展史無疑為這一點提供了很好的證據(jù)。

(二)高鐵開通對城市碳排放影響的穩(wěn)健性檢驗結(jié)果

本文從平行趨勢檢驗及動態(tài)效果識別、安慰劑檢驗和剔除節(jié)點城市樣本角度，就高鐵開通對城市碳排放的影響進行穩(wěn)健性檢驗。

1.平行趨勢檢驗及動態(tài)效果識別

漸進DID估計方法使用的前提是需要通過平行趨勢檢驗。為檢驗平行趨勢假設是否成立，采用反事實方法。首先，將高鐵開通的時間提前5年，檢驗平行趨勢假設；其次，在模型(1)中加入高鐵開通的滯后項，考察高鐵開通對城市碳排放的動態(tài)效果。具體模型如下：

(2)

其中，β-ω表示處理之前的影響，本文選擇了5期；β+ω表示處理之后的影響，本文選擇了4期，其余變量含義與模型(1)一致。以當年為基期進行平行趨勢檢驗，得到結(jié)果如圖1所示。

圖1 平行趨勢檢驗

分析圖1結(jié)果后發(fā)現(xiàn)，高鐵開通前的核心解釋變量估計系數(shù)均未通過顯著性檢驗，處理效應的系數(shù)位于0值附近，表明兩個小組不存在明顯差異，平行趨勢檢驗通過；而高鐵開通后，除前兩年系數(shù)不顯著外，之后的處理效應均通過顯著性檢驗且系數(shù)顯著為負，說明高鐵開通能夠減少城市碳排放，但是這個影響存在兩年滯后，且其動態(tài)效果是隨開通時間而變化。

2.安慰劑檢驗

在基準研究的樣本期內(nèi)，很可能存在其他與高鐵開通無關的外生因素對城市碳排放產(chǎn)生影響，為了識別是否存在外生因素的影響，本文利用500次獨立重復實驗進行安慰劑檢驗。結(jié)果如圖2所示。

圖2 安慰劑檢驗

由圖2估計系數(shù)的分布可知，基于隨機樣本得到的估計系數(shù)均值在0附近，且服從正態(tài)分布，表明基準估計結(jié)果不太可能是偶然得到的，說明高鐵的碳減排效應并不是由于常規(guī)性的隨機因素和不可觀測因素導致的。

3.剔除節(jié)點城市樣本

運用漸進DID模型時，需要確保處理組和對照組具有較強的可比性，故將高鐵剛剛開通那一年的城市(即節(jié)點城市)數(shù)據(jù)剔除，整合成新的樣本數(shù)據(jù)，重新對模型(1)進行實證，得到的結(jié)果如表3所示。

從表3結(jié)果可以看出，railway的估計系數(shù)仍為負，且在5%的顯著性水平上通過了檢驗，這表示，相比未開通高鐵的城市，已開通高鐵城市的碳排放量出現(xiàn)了明顯下降，而且該估計系數(shù)的數(shù)值與表1的結(jié)果幾乎一致，說明基準回歸結(jié)果是穩(wěn)健的。gdpp的估計系數(shù)還是顯著為正，二次項gdpp2的估計系數(shù)還是顯著為負，說明經(jīng)濟發(fā)展水平與城市碳排放之間的關系呈現(xiàn)倒“U”型，這也與基準回歸結(jié)果一樣。

總的來說，剔除節(jié)點城市樣本數(shù)據(jù)后的實證結(jié)果，無論是估計系數(shù)的顯著性還是正負性，都與基準回歸結(jié)果保持高度一致，說明基準回歸是穩(wěn)健的。

表3 剔除節(jié)點城市樣本后的穩(wěn)健性檢驗結(jié)果

(三)高鐵開通對城市碳排放影響機制的實證檢驗

中介效應源于心理學，隨后被引入管理學，近兩年在經(jīng)濟學中被用來進行機制分析。中介效應模型本是一種定量分析影響機制的方法，但諸多學者認為這種方法存在內(nèi)生性問題，而且會將研究重點模糊化，產(chǎn)生很多不必要且難以解決的問題[41]，故本文不采用中介效應模型而是使用傳統(tǒng)的經(jīng)濟學分析方法進行機制檢驗，具體模型建構(gòu)如下：

(3)

(4)

(5)

其中，propit表示城市i第t年的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)(即用第二產(chǎn)業(yè)占地區(qū)生產(chǎn)總值的比例)，urconsit表示城市i第t年的經(jīng)濟聚集(即用城市建設用地占市區(qū)面積比重)，Lncrowit表示城市i第t年的人口聚集(即用市區(qū)人口占全市人口比重的自然對數(shù))。其余變量含義均與模型(1)相同。

模型(2)-(4)仍舊以高鐵開通作為核心解釋變量，控制變量保持不變，只是被解釋變量換為第二產(chǎn)業(yè)占地區(qū)生產(chǎn)總值的比例、城市建設用地占市區(qū)面積比重和市區(qū)人口占全市人口比重的自然對數(shù)，分別代表產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟集聚和人口集聚三種機制。使用漸進DID估計方法得到的回歸結(jié)果如表4所示。

表4 高鐵開通對城市碳排放影響機制的實證檢驗結(jié)果

分析表4列(1)結(jié)果后發(fā)現(xiàn)，railway的估計系數(shù)在1%水平上顯著為負，這表示高鐵開通會顯著降低城市第二產(chǎn)業(yè)占比，從而降低城市碳排放，這直接驗證了假說H2，即高鐵開通可以通過優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)去降低城市碳排放。而優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)會降低城市碳排放的可能原因是：第二產(chǎn)業(yè)是碳排放的主要來源，這在理論分析部分進行過詳細的經(jīng)濟學論證。fin的估計參數(shù)也在1%的水平上顯著為負，說明隨著地方財政支出的提高，也會降低第二產(chǎn)業(yè)占比，從而降低城市的碳排放。

表4列(2)顯示，railway的估計系數(shù)在5%的水平上顯著為正，意味著高鐵開通會顯著提高城市的經(jīng)濟集聚程度，從而降低碳排放，這直接驗證了假說H3，即高鐵開通可以通過提高經(jīng)濟集聚程度去降低城市碳排放。經(jīng)濟集聚會充分發(fā)揮范圍經(jīng)濟的優(yōu)勢，提高相關服務的利用率，減少由于資源分配不均衡、信息交流不順暢等造成的浪費，從而降低單位產(chǎn)值所需的資源，并且經(jīng)濟集聚還利于提高環(huán)境規(guī)制，這些都說明經(jīng)濟集聚會降低城市碳排放。Lnpodenp的估計參數(shù)也在1%的水平上顯著為正，說明人口密度越高，經(jīng)濟集聚程度越高，從而降低城市碳排放。fin的估計參數(shù)同樣在1%的水平上顯著為正，說明財政支出的提高也會增加城市經(jīng)濟集聚程度，從而降低城市碳排放。

觀察表4列(3)后發(fā)現(xiàn)，railway的估計系數(shù)在10%的水平上顯著為負，這表示高鐵開通會顯著降低城市人口集聚程度，從而增加城市碳排放，這也驗證了假說H4，高鐵開通可以通過影響人口集聚去影響城市碳排放。只不過高鐵開通通過人口集聚這條路徑會使城市碳排放增加，但這并不妨礙進行經(jīng)濟學分析，高鐵的開通既會帶來人口的集聚，同時也會帶來人員的外流，在向心力與離心力的相互作用下，實證檢驗表明，最終離心力獲勝，即高鐵開通可以顯著降低城市人口集聚程度，而隨著人口集聚的下降，集聚經(jīng)濟的優(yōu)勢得不到體現(xiàn)，資源更加分散，導致城市碳排放增加。對popp來說，其估計系數(shù)在5%的水平上顯著為正，說明人口規(guī)模的增加，會顯著提高城市人口集聚，進而降低城市碳排放。而road的估計系數(shù)在1%的水平上顯著為負，說明人均鋪裝道路面積的增加會降低人口集聚程度，進而增加城市碳排放。

表4結(jié)果顯示，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)機制、提高經(jīng)濟集聚程度機制、影響城市人口集聚機制均顯著，而優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和提高經(jīng)濟集聚程度這兩條路徑都會降低城市碳排放，而影響人口集聚這條路徑反而會增加城市碳排放。這三條路徑的共同作用并不影響整體回歸結(jié)果，即高鐵開通使城市碳排放降低，也說明人口集聚帶來的碳排放增加程度不如另外兩條路徑帶來的碳排放降低程度。

五、進一步分析

(一)空間技術外溢分析

根據(jù)前文理論分析，高鐵開通會引起城市空間格局的變化，且對沿線城市的影響更大，這些變化也會影響城市碳排放，所以有必要從空間角度分析高鐵開通對城市碳排放的影響。此時，空間計量是不可或缺的方法，當既要引入空間計量方法又要顧及漸進DID的政策效應時，結(jié)合漸進DID的空間滯后解釋變量模型(即SLX-DID模型)便是最優(yōu)方法。

1.空間權(quán)重矩陣

本文構(gòu)建了地理距離空間權(quán)重矩陣(Wd)來反映283個地級及以上城市之間的空間相關性。該矩陣以距離平方的倒數(shù)為權(quán)重，矩陣中的元素可表示為：

(6)

其中，dij是使用城市經(jīng)緯度數(shù)據(jù)計算得到的城市間距離。

2.結(jié)合漸進DID的空間滯后解釋變量模型(SLX-DID)

(7)

其中，Wij為空間權(quán)重矩陣，β1-β7和λ1-λ7為高鐵開通、人口密度等變量及其空間滯后項的估計系數(shù)，vt為不隨空間個體而變的時間特定效應，σi為不隨時間而變的空間特定效應，εit為隨機干擾項。

3.回歸結(jié)果與分析

為考慮空間層面的影響，本文引入的空間滯后解釋變量模型(SLX)，是不同于空間杜賓模型(SDM)，這種模型的優(yōu)勢在于能夠結(jié)合面板數(shù)據(jù)進行計量分析，能結(jié)合漸進DID模型形成新的空間漸進DID模型(SLX-DID)?？臻g漸進DID模型既考慮了空間的因素，又結(jié)合了政策的特點。本文以城市二氧化碳排放作為被解釋變量，高鐵開通作為核心解釋變量，將控制變量分兩組進行回歸，得到的實證結(jié)果如表5所示。

從表5結(jié)果可以看出，高鐵開通的直接效應與間接效應均在5%的水平上顯著為負，這表明本城市高鐵開通不僅會降低該城市碳排放，還會通過空間技術外溢效應降低鄰近城市的碳排放。這進一步驗證假說H1和基準回歸結(jié)果的同時，還拓寬了視野，即高鐵開通對鄰近城市的碳排放也會有降低效果。而且，在直接效應里，gdpp和二次項gdpp2分別在1%的水平上顯著為正和負，再次核實了基準回歸結(jié)果，說明倒“U”型圖像依舊成立。另外，popp與Lnpodenp的間接效應皆顯著為正，說明本城市的高鐵開通也會促進鄰近城市的人口規(guī)模和人口密度的增長，進而增加鄰近城市的碳排放。

表5 高鐵開通對城市碳排放影響的實證結(jié)果

(二)異質(zhì)性分析

前文是針對總體大樣本進行的研究，實際上，城市群內(nèi)部是有異質(zhì)性的，所以，本文將從兩個維度對283個地級及以上城市進行分類：一個是基于區(qū)域?qū)用娣譃闁|部城市、中部城市、西部城市；另一個是按照城市規(guī)模分為超大城市、特大城市、大城市、中等城市、小城市。兩種分類方法各有特點，都有必要進行分析。從東部城市、中部城市、西部城市角度進行分析，是由于我國高鐵開通最早是在東部城市，直到現(xiàn)在，東部城市、中部城市擁有的高鐵站仍是西部城市不能比擬的。從城市規(guī)模角度進行分析，是因為高鐵開通給大城市與中小城市帶來的影響應該是有區(qū)別的，二者的經(jīng)濟體量、地理位置和發(fā)展水平等方面完全不同。

1.城市區(qū)域?qū)用?/p>

在本文中，東部城市、中部城市、西部城市的劃分，是參照2003年公布的《中國統(tǒng)計年鑒》標準。東部地級及以上城市有北京市、天津市、上海市以及河北省、山東省等省份下轄的地級及以上城市。中部地級及以上城市有山西省、河南省、安徽省等省份下轄的地級及以上城市。西部地級及以上城市有重慶市、陜西省、四川省、西藏自治區(qū)等省份及自治區(qū)下轄的地級及以上城市。仍舊以城市二氧化碳排放作為被解釋變量，高鐵開通作為核心解釋變量，結(jié)合甄選出的其他控制變量，運用漸進DID估計方法，得到的實證結(jié)果如表6所示。

表6列(1)結(jié)果顯示，東部城市railway的估計系數(shù)在10%的水平上顯著為負，說明東部城市有著更高的經(jīng)濟水平，它們的經(jīng)濟發(fā)展已走向可持續(xù)發(fā)展，東部城市的高鐵開通會顯著降低城市碳排放。觀察gdpp和二次項gdpp2的估計系數(shù)，仍保持1%水平上的一正一負，說明倒“U”型圖像依然成立。分析表6列(2)和列(3)結(jié)果后發(fā)現(xiàn)，在中部城市和西部城市，railway的估計系數(shù)并不顯著，說明中部城市與西部城市的高鐵開通并不能很好地降低城市碳排放，這驗證了高鐵開通對城市碳排放的影響具有區(qū)域異質(zhì)性。

表6 異質(zhì)性檢驗結(jié)果：城市區(qū)域?qū)用?/p>

綜上，高鐵開通對城市碳排放的降低作用在東部城市表現(xiàn)最為突出，而在中部城市與西部城市則沒有明顯的降低效果，這說明在全國層面降低碳排放的效果主要是東部城市貢獻的。其中的原因是東部城市高鐵開通的規(guī)模大小和時間長短都超過中部以及西部城市，在前面穩(wěn)健性檢驗中也看到了高鐵開通的動態(tài)效果。另外，本文的樣本數(shù)據(jù)是2003-2015年，而中西部城市的高鐵是最近幾年才大規(guī)模建設，所以高鐵開通對城市碳排放的降低作用在東部城市表現(xiàn)得更加強烈。不難推斷，隨著數(shù)據(jù)年限的延長，中部城市乃至西部城市高鐵開通的碳減排效應也會逐漸顯著。

2.城市規(guī)模層面

本文城市規(guī)模的劃分是參照國務院于2014年10月29日發(fā)布的《關于調(diào)整城市規(guī)模劃分標準的通知》，將城市劃分為五類：城區(qū)常住人口50萬以下的城市為小城市，50萬以上100萬以下的城市為中等城市，100萬以上500萬以下的城市為大城市，500萬以上1 000萬以下的城市為特大城市，1 000萬以上的城市為超大城市。仍舊以城市二氧化碳排放作為被解釋變量，高鐵開通作為核心解釋變量，結(jié)合甄選出的其他控制變量，運用漸進DID估計方法，得到的實證結(jié)果如表7所示。

表7 異質(zhì)性檢驗結(jié)果：城市規(guī)模層面

由表7列(1)結(jié)果可知，超大城市高鐵開通的估計系數(shù)在5%的水平上顯著為負，說明在超大城市，高鐵開通能夠很好地降低碳排放。而由表7列(2)至列(4)結(jié)果可知，特大城市、大城市和中等城市的高鐵開通并不是很顯著，說明在特大城市、大城市和中等城市的高鐵開通未能顯著降低其碳排放。分析表7列(5)結(jié)果后發(fā)現(xiàn)，小城市高鐵開通在1%的水平上顯著為負，說明在小城市，高鐵開通也能顯著減少碳排放。對比表7列(1)和列(5)高鐵開通估計系數(shù)與基準回歸結(jié)果的絕對值后發(fā)現(xiàn)，前者的絕對值都比基準回歸要大。也就是說，在超大城市和小城市，高鐵開通對減少城市碳排放的力度要比全國平均力度要大，表明高鐵開通的減排效果主要體現(xiàn)在超大城市和小城市。

因為超大城市一直就擁有更多的人才、更為先進的技術和更吸引人的生活方式，高鐵開通后，這些優(yōu)勢更加突出，從而降低城市碳排放。而對小城市來說，本來人就不多，高鐵的開通，人員流失更加嚴重，在沒有多少工業(yè)污染的小城市，隨著人員流失會帶來生產(chǎn)活動的減少，進而出現(xiàn)明顯的碳排放降低。

六、結(jié)論與政策建議

經(jīng)過持續(xù)投資建設，中國“八縱八橫”高鐵網(wǎng)絡基本形成，高鐵在對經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生顯著促進作用的同時，對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟集聚和人口集聚的影響也不容忽視，這將對城市碳排放產(chǎn)生復雜的影響。本文將高鐵開通作為“準自然實驗”，采用2003-2015年中國283個地級及以上城市的面板數(shù)據(jù)，聚焦高鐵開通與城市碳排放之間的關系進行理論與實證分析。通過理論分析與實證檢驗發(fā)現(xiàn)：第一，高鐵開通確實會降低城市碳排放，而且人均地區(qū)生產(chǎn)總值與城市碳排放之間存在顯著的倒“U”型關系。第二，高鐵開通會通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化去降低城市碳排放，也會通過提高城市經(jīng)濟集聚程度去降低碳排放，但通過降低人口集聚卻增加了城市碳排放。第三，高鐵開通不僅能降低本城市的碳排放，還會通過空間技術外溢顯著降低鄰近城市的碳排放。第四，在東部城市的高鐵開通會顯著降低城市碳排放，而在中部與西部城市的碳排放降低效果并不顯著。第五，在超大城市和小城市，高鐵開通會顯著降低城市碳排放，但在特大城市、大城市和中等城市，這種降低碳排放的效果卻并不顯著。

根據(jù)研究結(jié)論，提出如下政策建議：第一，在考慮財務可持續(xù)前提下合理推進高鐵網(wǎng)絡建設。高鐵建設的區(qū)域布局可以進一步優(yōu)化，可考慮在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)和東部地區(qū)加密高鐵網(wǎng)絡，確保這些地區(qū)更多小城市有更高水平的可達性。第二，充分發(fā)揮高鐵開通對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟集聚及人口集聚的影響，促進城市碳排放穩(wěn)步下降。高鐵沿線城市應借助區(qū)位優(yōu)勢，促進現(xiàn)代信息技術與服務業(yè)有機融合，加快服務業(yè)的發(fā)展，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)；持續(xù)優(yōu)化城市基礎建設與營商環(huán)境，促進人口集聚，促進資源集約與產(chǎn)業(yè)集聚集群發(fā)展。第三，充分發(fā)揮高鐵開通對降低城市碳排放的空間外溢效應，落實以點帶面方針，與周邊城市協(xié)同推進城市綠色發(fā)展。