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组态视角下协同创新驱动城市土地绿色利用效率提升的路径选择

来源:用户上传      作者:陈丹玲 卢新海 张超正 胡文伯 李玉莹

  关键词协同创新;城市土地绿色利用效率;组态影响;模糊集定性比较分析
  城市土地绿色利用是中国土地利用方式的根本性转变和土地利用质量的突破性提升,也是新时期实现社会经济高质量、全面推进生态文明建设的内在要求和必然选择[1]。作为破解土地资源保护和保障瓶颈有效途径,创新在城市土地利用“绿色化”中的重要性一直以来都得到政界和学界的广泛认可[2-3]。值得注意的事实是,中国经济进入“新常态”后,传统以线性和链式为主的技术创新模式在推动城市土地绿色利用中的动能不足等问题日益凸显,城市土地利用高资源消耗、高污染排放、高碳排放等问题并未得以妥善解决[4]。基于这一客观现状,以资源要素的大跨度整合及多元创新主体协同合作为基础的协同创新已经成为优化土地利用结构、提升城市土地绿色利用效能的重要手段,并不断渗透到国家土地利用政策体系之中。然而,随着新时期双循环发展和创新驱动等国家战略的深入推进,各级政府在提升协同创新成效上面临创新链、资金链及产业链的“孤岛”和“断崖”[5],特别是,城市土地绿色利用问题复杂性的进一步深化对以单一影响因素识别为基础的协同创新手段带来严峻挑战。在这一背景下,如何基于组态视角识别多重协同创新因素及其协同效应,进而在实践中深入推进城市土地利用“绿色化”?进一步地,考虑到中国各地区发展阶段和资源储备上的巨大差异,如何结合本地要素禀赋选择适应性的协同创新策略推动城市间土地绿色利用效率的协同提升?上述问题的回答对制定精准有效且具有差别化的政策以实现协同创新水平和城市土地绿色利用效率的协同提升具有十分重要的现实意义。
  1 文献综述与理论框架
  1. 1 文献综述
  目前直接有关协同创新对城市土地绿色利用效率影响的研究并不多见,主要集中在创新投入、创新环境、创新产出及协作互动等几个层面。其中,环境、投入产出层面的基础创新指标是某一地区谋求对外合作并进行协同创新的先决条件,协作互动水平则是某一地区对外协同创新能力与成效的直观体现。创新环境是实现城市土地绿色利用的直接基础。目前学术界主要用地区生产总值增长和科研机构数量等指标来分别衡量经济人文软环境和科研硬环境对城市土地绿色利用效率的影响[6-7]。在创新投入层面,创新投入能力被视为驱动城市土地绿色利用的关键要素。目前大多研究认为创新投入能力主要体现在创新投入资源和创新执行主体规模两个方面,主要测度指标包括财政科技投入[8]、R&D经费支出和城市专业技术人员数量[9]等。在创新产出方面,创新科技成果产出、市场化水平是驱动城市土地绿色利用效率提升及经济高质量发展的重要因素。现有文献主要从研发与应用两个角度,将专利授权量与新产品销售量等主要指标引入计量经济模型,考察创新产出对城市土地利用的影响[10-11]。此外,少部分研究还指出协作互动能力,包括主体协同创新能力和区域要素协作互动均会对地区产业发展格局优化和效率提升产生影响[12]。
  围绕协同创新与城市土地绿色利用效率提升关系的研究已日趋丰富,但基于组态视角探讨两者关系并梳理其内在影响机理方面的研究尚有进一步探究的空间。此外,已有研究忽视了协同创新内部结构因素的复杂性和联动性,多运用传统计量方法探讨单个变量的“净线性效应”,并未探究这些因素耦合互动、组合配置对城市土地绿色利用效率的影响。基于此,拟从研究视角和研究方法两个方面对现有研究进行拓展:一是研究视角上,从协同创新角度解析其不同结构条件对城市土地绿色利用效率的核心影响机理;二是在研究方法上,采用基于组态视角的模糊集定性比较分析(Fuzzy Set Qualitative ComparativeAnalysis,fsQCA),以中国284个城市为研究案例,系统探究协同创新驱动城市土地绿色利用效率提升的多重并发路径,旨在深化对城市土地绿色利用协同创新驱动机制的理性认识,并为政府制定异质性协同创新政策和技术提供新的证据和分析思路。
  1. 2 理论框架
  组态理论化指出,结果是由多种条件共同作用引致的,@就意味着多重条件组态均可产生城市土地绿色利用效率提升这一结果,即存在功能等效路径。组态理论化的核心过程包括识别可能构成组态的引致条件、探究条件之间如何关联。循照这一过程,首先依据现有研究将协同创新体系分解为创新环境、创新投入、创新产出及协作互动四个层面。在此基础上,从组态视角构建协同创新影响城市土地绿色利用效率的理论模型框架,如图1所示。
  1. 2. 1 创新环境层面
  具体包括科研硬环境与经济软环境两个二级条件。创新环境是影响协同创新中创新资本供给规模和结构的关键一环。一方面,良好的科研环境有助于地区整合资源并催生创新技术研发[13],培育城市土地绿色利用的新动能。另一方面,经济高质量发展加快战略型新兴企业通过在既有市场中开拓和争夺生态位等方式推动产业结构向“绿色化”和“低碳化”转型的进程[14],进而对城市土地绿色利用产生直接影响。但由于科研硬环境、经济发展水平和知识文化氛围等经济软环境对城市土地绿色利用效率的作用并不完全相同,有必要探究各类环境要素对城市土地绿色利用效率产生的差异化作用。而由于创新环境供给与创新投入对创新环境的需求两者之间存在非匹配现象,创新环境优化并非都会促进城市土地绿色利用。还有学者指出,研发资金、劳力及政府科技财政投入规模及效率会受到创新环境供给的影响[15],且创新投入新需求会成为创新环境优化的内生动力。
  1. 2. 2 创新投入层面
  具体包括人力资本投入与物质资本投入两个二级条件。区域的创新投入水平越高,面临的要素资源禀赋约束和技术研发成本越小,有利于减少传统资源利用模式下城市土地利用的环境负效应[16]。研究表明,人力资本投入对加快企业产品研发与扩宽市场规模有直接的决定作用,地区支持产业发展和经济生产的创新投入能够进一步推动城市土地利用结构高质量转型和城市土地利用的生产方式变革。同时,新的土地利用模式由于存在新进入缺陷,因而更依赖大规模物质资本投入催生生产制度创新来激活城市土地高质量生产[8,17]。此外,土地、资金和交通基础设施等物质资本投入规模的增大产生的乘数效应通过技术扩散、人力补偿和信息共享等多种传导路径刺激土地向绿色投资回报率高的生产领域参与分配与重组[1,18]。

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  1. 2. 3 创新产出层面
  具体包括成果产品化与成果市场化两个二级条件。创新产出能够通过优化物质投入结构和服务市场供给结构产生反馈效应并作用于城市土地利用[19]。具体而言,一方面,成果产品化(专利授权)可以提升知识在不同创新主体间通用性和信息的互通性,提高企业整合、利用内外部资源的能力[10,20]。另一方面,成果市场化(创新产品的市场化销售)将在一定程度上降低企业运用绿色清洁生产技术进行土地生产活动的综合成本。然而,技术优势地区为了进一步降低研发成本并加快技术产出速度,会采取一些鼓励性金融及产业扶持政策推进知识、技术、创新要素向该区域集聚[13,21]。在要素累积效应的作用下,技术优势地区的创新技术成果较易形成垄断,城市土地绿色利用效率“中心-外围”的圈层结构得以强化。此外,创新产出与创新环境和创新投入直接相关,即三者在协同创新系统内可能存在共栖、共生与主导关系,并共同对城市土地绿色利用产生影响。
  1. 2. 4 协作互动层面
  具体包括主体协同与区域协同两个二级条件。协作互动作为各地区和各创新主体参与生产经营活动的核心组织方式也是影响城市土地绿色利用效率的重要因素之一[22]。研究发现,跨区域合作申请专利等行为使得市场进入壁垒减小,降低技术在城市土地生产过程中的成本及拓宽企业产品销售渠道[23]。较高的区域间互动水平和主体间协同水平不仅体现了政府对合作的重视,还释放了积极的成果市场化信号,这意味着企业更容易在市场上获得知识、技术和人才等高质量要素投入并开展跨区域技术协作,最终提升企业对创新环境的合意性和可行性感知[24]。而政府加大创新投入、改善创新环境,也将提升市场创新产出,强化各地区和各创新主体参与城市土地绿色生产的e极性。
  综上所述,协同创新系统一共囊括了创新环境、创新投入、创新产出和协作互动4个层面下8个二级条件。实际上,这些因素对城市土地绿色利用效率的影响并非相互独立,而是通过联动匹配的方式协同发挥作用。具体而言,各条件间的并发协同效应既可能包括通过适配来相互强化,也可能通过替代来相互抵消。因此,下文将在组态视角下,实证探讨创新环境、创新投入、创新产出和协作互动多重协同创新条件究竟会如何通过相互间的联动匹配来影响城市土地绿色利用效率。
  2 研究设计
  2. 1 研究方法
  研究方法的选取主要出于以下三个方面的考量:第一,要揭示协同创新提升城市土地绿色利用效率的多重路径,应综合考虑创新环境、创新投入、创新产出和协作互动四个方面下多重因素的并发作用,探索某一特定因素独立作用的常规统计分析远远不够。区别于传统“自变量?因变量”二元关系的统计方法,定性比较分析(Qualitative Comparative Analysis,QCA)的基本思想是探究原因条件的相互依赖和联动匹配如何导致被解释结果的变化,因而在挖掘多层面前因条件组合对特定现象的影响机制上具有独到优势[25],而这正适合运用到该研究中。第二,QCA不仅适用于大样本分析,也能对中等规模样本以及小样本展开分析,满足系统研究协同创新驱动城市土地绿色利用效率提升路径区域差异的需求。第三,QCA 主要包括清晰集定性比较分析(Crisp?set QCA,csQCA)和fsQCA等方法。csQCA只能处理条件为二分变量的案例,具有连续特征的变量难以被纳入分析。该研究中结果与条件变量均存在连续变量,出于数据类型的适配角度,选择fsQCA作为具体的研究方法。主要步骤包括变量校准与集合隶属度划分、构建真值表、合理处理矛盾组态和“反事实”分析简化组态[26]。
  2. 2 样本选择与数据收集
  选取2019年中国284个地级市进行实证分析(考虑到数据可获得性,研究未涉及港澳台和西藏地区),相关数据来源主要包括两个方面:第一,结果变量的相关测度数据均来自2020年《中国城市统计年鉴》和各省统计年鉴;第二,区域协作互动指标来自万方中外专利数据库2019年发明专利、外观设计及实用新型专利申请记录的清洗、整理,科研机构数量来自各省科研机构数据库。其余条件变量指标数据均来自2020 年《中国城市统计年鉴》、各省份统计年鉴及国民社会经济统计公报。
  2. 3 测度与校准
  2. 3. 1 结果变量测度
  城市土地绿色利用效率为该研究的结果变量。城市土地绿色利用效率是指城市土地绿色产出效能与所消耗的人力资本、资本和能源的比率,直接体现了资源利用效率最大化、环境压力最小化及生态经济协调发展等多重目标的实现程度[26]。基于这一基本概念,参考现有相关研究[27-28],构建“投入+期望产出+非期望产出”框架对城市土地绿色利用效率进行测度。投入指标主要考虑土地、资本、劳动力和能源要素投入,分别选取建成区面积、固定资产投资总额、非农业从业人员数以及万元GDP能耗予以表征;期望产出指标包含经济和绿色生态双重效益,分别采用市辖区二、三产业实际增加值和建成区绿化覆盖率进行测度;非期望产出考虑工业环境污染和城市碳排放的双重约束,分别用环境污染指数和碳排放总量进行衡量。其中环境污染指数是基于熵权法对工业废水、废气和固体废弃物进行综合计算得出[29]。同时,参考Chen等[30]的研究,对城市碳排放总量进行估算。在测度方法上,选取基于非径向非角度的超效率SBM[31]模型测度城市土地绿色利用效率。
  2. 3. 2 条件变量测度
  协同创新的考察应包括基础创新水平和协作互动两个部分[32]。在运用“创新环境-创新投入-创新产出”理论框架对基础创新层面进行解构的基础上,第一,主要从科研硬环境与经济软环境两个方面考察创新环境,分别采用研究机构数量和人均GDP指标进行表征[33];第二,选取研发人员占常住人口比重、地方财政科技支出占公共财政支出比重,从人力资本和物质资本两个方面衡量创新投入水平[34];第三,创新成果直接体现了地区技术优势转化的能力,从产品化和市场化两个维度选取专利授权数和规模以上工业企业新产品销售收入指标进行衡量[35]。此外,在主体协作互动层面,主要考虑企业产学研主体间的创新合作,选用R&D内部经费支出作为测度指标[32],在区域协作互动层面,选取跨城市合作发明申请专利数量作为测度指标[32]。

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  2. 3. 3 变量校准
  采用直接校准法,确定完全隶属、交叉点和完全不隶属3个校准点。同时,参考Ragin[36]的研究,交叉点的校准标准为0. 5分位点,完全不隶属校准标准为0. 05分位点,完全隶属的校准标准为0. 95分位点。各条件和结果的校准信息和描述性统计见表1。
  3 实证结果分析
  3. 1 单个条件的必要性分析
  在进行组态的充分性分析前,为了识别特定条件对结果发生的必然性,首先检验了单一协同创新条件变量(包括其非集)是否构成城市土地绿色利用效率提升的必要条件。结合Schneider等[26]提出的必要条件的阈值,从表2中可以看出,各条件变量的一致性均小于0. 9这一门槛值,它们均无法构成解释非高水平和高城市土地绿色利用效率的必要条件。因此,探讨和分析创新环境、投入、产出和协作互动四个方面下多重并发协同关系对城市土地绿色利用效率的影响是必要的。
  3. 2 条件组合的充分性分析
  为深入揭示协同创新系统内多重并发关系对城市土地绿色利用效率的影响机制,进一步采用fsQCA法分析协同创新要素影响城市土地绿色利用效率的不同条件组态。具体操作上,案例频数阈值设定为1,原始一致性阈值设为0. 80,PRI(Proportional Reduction in Inconsistency)一致性阈值设定为0. 75。
  3. 2. 1 产生高城市土地绿色利用效率的协同创新条件组态
  表3为协同创新驱动高城市土地绿色利用效率的4组组态构型分析结果,其一致性均大于0. 80,表明它们均可被视为协同创新提升城市土地绿色利用效率的等效充分条件,其总体覆盖率为0. 565 7,表示4种组态能够有效解释现实中56. 57%的案例。楸冉献樘间的差异性,以核心条件为主归纳了协同创新提升城市土地绿色利用效率的3种有效模式,即投入主导模式,区域互动支撑下的资本赋能模式和环境与投入连接下的主体互动转化模式。
  (1)投入主导模式。该模式以物质资本投入为核心条件,强调了经济环境、人力投入及创新产品市场化的协同补充作用,对应组态构型1。能被该组态所解释的案例集中在中西部和东北地区,典型案例之一的西安、武汉和沈阳等城市作为区域创新和高新技术产业基地的高地,对科技创新的投入规模位居全国前列。这说明较高的经济开放水平、集聚的创新资源、倾斜式的人才吸引政策及良好的创新市场平台等会致使协同创新与城市土地绿色利用之间的互动更为凸显。
  (2)区域互动支撑下的资本赋能模式。该模式主要指协同创新的“强投入,高互动”作用促使城市土地绿色利用效率有效提升。组态2表明科研环境条件较弱、专利成果产出和科研主体间互动水平均不高时,高水平科技活动人力投入、物质资本投入及区域创新互动水平能够显著提升城市土地绿色利用水平。该组态包含的典型案例主要包括太原、成都、重庆、德阳、哈尔滨、长春在内的33个城市。回归到具体案例可以发现这些城市创新资源较为丰富,科技研发基地集聚水平较强,而且能够通过成渝一体化和哈长一体化发展进一步释放科技创新活力。这些客观事实使得创新投入和互动在这些案例城市土地实现有效绿色利用的过程中发挥核心作用。另外,组态3与组态2也来自同一简洁解,核心条件相同。其中,组态3还强调成果产品化起辅助作用,侧面反映了协同创新机制中市场化的重要性。
  (3)环境和投入连接下的主体互动转化模式。该模式主要指环境、投入和互动三元集成推动城市土地绿色利用效率提升。组态4反映了以经济环境、物质投入和主体互动为核心条件,以科技人才投入和成果产品化为辅助条件的构型。这一组态也从侧面反映出了协同创新系统内要素对提升城市土地绿色利用效率的作用的连续传导。该模式可以解释的47个典型案例多分布于北京、上海、江苏、浙江和广东等东部沿海省份。无论是科技创新投入要素、产出要素还是经济环境条件,这些地区各项指标均高于全国平均水平。在新时期创新驱动导向下,三元条件联动推动城市土地绿色利用效率提升无疑是政府实现土地空间治理的必然选择。
  3. 2. 2 产生非高城市土地绿色利用效率的协同创新条件组态
  考虑到高和非高结果产生的“因果不对称性”,还对“非高城市土地绿色利用效率”产生的系统性原因进行组态研究,见表4。组态NH1和NH2中包含部分相同案例,且两条路径组态条件较为相似。两个组态均表明,在缺乏高经济发展水平、高物质资源投入和高区域互动的协同创新情景中,即便出现高的人力资源投入也会导致低水平城市土地绿色利用效率的产生。与此对应的典型案例包括昆明、贵阳、宜春、南宁、安阳等。组态NH3显示在核心条件低经济发展水平和低成果市场化的共同作用下,城市土地绿色利用效率呈现较低水平。与该组态对应的典型案例包括兰州、咸阳、铜川和内江等。组态NH4描述了科研环境、经济环境、人力资本、物质资本、成果市场化和区域互动6个前因条件均不出现的情境。可以看出,该组态为组态NH5的子集合。就核心条件而言,组态NH4非高城市土地绿色利用效率出现的核心条件仅为成果产品化,究其原因可能是受到宏观经济和科研环境的影响或是多元协同创新要素并发作用而导致系统内部能量的抵消效应。组态NH5表示在核心条件优渥科研环境和高人力投入及边缘条件高创新产出和高创新互动的共同作用下,产生非高城市土地绿色利用效率,但该组态对案例的解释力度较低。
  3. 3 关键影响因素与替代关系
  综合分析组态H1―组态H4,可以观察到经济环境、人力资本和物质资本投入三个条件在4种组态中均存在且三者之一或之二总为核心条件。其中,经济环境因素直接影响协同创新是否有条件形成,后两者直接决定协同创新实现程度,是尤其值得重视的提升城市土地绿色利用效率的关键影响要素。另外,还对协同创新要素间的替代关系进行对比分析。在高城市土地绿色利用效率的4种组态构型中,从组态H1和组态H2的对比中可以发现,成果市场化和区域互动之间具有明显的替代关系。对比组态H2和组态H4发现,区域互动能够与成果产品化和创新主体互动的组合相互替代。综上,创新环境、创新投入、创新产出和协作互动条件在影响城市土地绿色利用效率的潜在替代关系表明,除了组态识别出的三个普适性影响条件外,区域互动和成果市场化两个条件也具有较为重要作用。这是因为:一方面,在特定的客观禀赋条件下,区域互动能够发挥出其余要素组合出现时才有的作用;另一方面,成果市场化和区域互动两者之间存在替代效应。

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  4 中国东、中、西部协同创新提升城市土地绿色利用效率的差异化路径
  受到资源禀赋、产业基础和经济发展水平等的约束,协同创新要素对城市土地绿色利用效率将产生不同的影响。因此,根据《中国统计年鉴》将研究样本划分为东、中和西部三个子样本,探索不同地区创新环境、创新投入、创新产出和协作互动的耦合对城市土地绿色利用效率的差异化影响。
  从表5可以看出,中国东部地区协同创新提升城市土地绿色利用效率存在3种组态。东部沿海地区经济比较发达,在成果产出和协作互动层面具有较好的基础条件,环境层面的经济环境、产出层面的成果市场化,以及协作互动层面的主体互动都属于不可或缺条件。具体而言,组态D1和组态D2表明即使在科研环境较差的地区,成果产品化和主体互动作为核心条件,也能提升城市土地绿色利用效率。组态D3表明,即使政府的创新财力投入水平较低,经济发展水平作为核心条件存在,科研环境、人力资本,成果产品化和市场化及主体互动作为辅助条件存在,也会形成高水平的城市土地绿色利用效率。中部地区具有邻近东部发达城市的地缘优势,从组态分析结果可以看出经济环境、人力资本和物质资本3个条件是中部地区协同创新驱动高城市土地绿色利用效率的核心要素。西部地区在环境、投入、产出及协作互动层面较中西部存在较大差距,在实现高水平城市土地绿色利用效率上,可以通过加强成果产品化、提高成果市场化和区域互动水平的组合来实现,亦可以通过加强成果产品化、辅之提高劳动力投入和推进区域及主体互动的途径来实现。同时组态X3表明,在城市土地利用问题上的创新产品成果化不足时,在人力条件支持和创新市场拓宽情境下,土地使用者和管理者也能够快速调整决策方案,提高城市土地绿色利用水平。
  同时,对东、中和西部地区非高城市土地绿色利用效率的协同创新组态分析,结果见表6。在东部地区,缺乏高水平区域互动和成果市场化,科研环境、创新人力和物质资本投入等并不会驱动城市土地绿色利用效率提升。在中部地区,在缺乏良好创新环境和高水平物质资本投入的情境中,高水平主体互动、区域互动或者成果产品化和主体协同的组合并不会带来高城市土地绿色利用效率。组态X1―组态X3显示,在西部地区仅仅加大城市人力资本或物质资本投入也并非会带来高水平的城市土地绿色利用效率。
  5 结论与启示
  5. 1 研究结论
  协同创新如何推动城市土地绿色利用效率提升是一个具有复杂因果关系的议题,很难单独从某一方面做出合理的解释。在理论层面构建协同创新对城市土地绿色利用效率的整合性驱动分析框架后,以中国284个城市为研究案例,运用fsQCA法深入探究协同创新驱动城市土地绿色利用效率提升的因果非对称性实现路径。研究发现,单个创新环境、创新投入、创新产出和协作互动条件均不是提高城市土地绿色利用效率的必要条件,进一步组态分析发现,协同创新驱动城市土地利用效率提升的等效路径共有4种,具有“殊途同归”作用,具体概括为3种模式:投入主导型、区域互动支撑下的资本赋能型及环境和投入连接下的主体互动转化型。其中,经济环境、人力资本投入和物质资本投入是最具有普遍性的协同创新驱动因素,区域互动和成果市场化可以通过等效替代以“殊途同归”的方式影响城市土地绿色利用效率。同时,囿于各地区经济发展水平和资源禀赋,中国东、中、西部地区协同创新对城市土地绿色利用效率的驱动路径呈现出显著异质性特征。
  5. 2 实践启示
  上述研究结论具有三方面的实践启示。①各地方政府应加强创新环境、投入、产出和协作互动各因素之间的协同整合。各地方政府要根据自身条件和资源禀赋,从“整体性”视角出发,致力于协同创新体系内多重条件的联动匹配,制定有效提高城市土地绿色利用效率的政策。此外,协同创新对城市土地绿色利用效率驱动过程中存在一些区域共性,从优化创新经济生态、强化人力资本和财力投入三个方面完善协同创新形成机制,以激活环境和资本作用的发挥是实现协同创新驱动城市土地绿色利用效率提升的关键。此外,区域互动和成果市场化两者间的替代关系意味着,政府在不同地区可以根据开展相应工作的难易有所取舍。②协同创新驱动城市土地绿色利用的实现路径主要有3种模式。从模式优化的视角来看,一方面,政府应紧盯经济发展整体布局,制定系统化激励制度,构建公共财政创新投入的稳定增长机制。另一方面,在加强引进人才和创新团队的财力支持和对原始创新、集成创新和引进消化吸引再创新的财力支持的基A上,借助要素流动关系网络加快区域创新互动新格局形成。同时,进一步提升经济发展、高质量要素投入和协作互动三者协同组合效率,营造良好的创新生态氛围。③尊重地方资源禀赋差异和已有的实践基础,因地制宜制定适合的协同创新路径和有针对性的措施,促进中国东、中和西部地区协同创新与城市土地绿色利用效率的互动互促的均衡化。

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