交通設施發展對集裝箱內陸運輸CO2排放的影響

袁雪瑩 紀翔峰 郭孝菁

摘要：

為研究交通基礎設施的發展是否會對CO2的排放強度造成影響，基于2012—2017年中國14個港口的相關數據，采用IPCC方法計算集裝箱內陸運輸的CO2排放強度，以產業結構高級化作為門檻變量，運用面板門檻模型實證分析了交通基礎設施發展對集裝箱內陸運輸CO2排放強度的影響。檢驗結果表明，產業結構高級化程度較低時，交通基礎設施發展會顯著降低內陸運輸CO2排放強度，但減排作用隨著產業結構高級化程度的提升而降低；產業結構高級化達到一定程度時，交通基礎設施發展顯著提高內陸運輸的CO2排放強度。即產業結構視角下交通基礎設施發展對集裝箱內陸運輸CO2排放強度存在雙門檻效應，在門檻模型下，經濟發展水平、港口生產能力以及貿易水平對內陸運輸CO2排放強度具有顯著的提升作用。

關鍵詞：

產業結構高級化；交通基礎設施；集裝箱內陸運輸CO2排放強度；面板門檻模型

中圖分類號：

U491

文獻標志碼：A

根據國際能源署（IEA）的最新數據［1］，中國是世界上CO2排放最高的國家。為了應對碳排放導致的氣候問題，中國加入《巴黎氣候變化協定》，隨后，提出應對氣候變化的新目標。中國是世界港口大國，集裝箱運輸是港口發展的重要形式，降低港口集裝箱運輸相關的CO2排放對中國實現碳中和具有重要意義?，F有集裝箱運輸CO2排放的研究大致可分為兩類，一類是探討港口內集裝箱作業產生的CO2排放，基于DPSIR框架建立了綠色港口發展定量評價模型［2］；另一類是探討集裝箱內陸運輸產生的CO2排放，根據ASIF方程，建立內陸運輸中鐵路運輸CO2排放的估計模型［3］。相較于第一類研究，第二類研究受到的關注較少。中國經濟正經歷由高速發展向高質量發展的轉型，產業結構高級化是轉型的關鍵，但在集裝箱內陸運輸CO2排放的研究中，涉及產業結構高級化的分析較少［4］，產業結構高級化和CO2排放間的關系也未形成統一的研究結論［5-7］。交通基礎設施作為實體經濟繁榮的基礎，在降低集裝箱內陸運輸CO2排放方面發揮著關鍵作用［8-10］。定量分析表明了中國經濟結構變化與交通運輸業有著較強的相關性，說明了產業結構的變化［11］?？紤]到產業結構高級化對CO2排放影響的不一致性，以及現實中不同城市產業結構高級化程度和交通基礎建設情況的不同，本文采用IPCC（Intergovernmental Panel on Climate Change）方法計算集裝箱內陸運輸的CO2排放強度，以產業結構高級化作為門檻變量，基于面板門檻模型實證分析了交通基礎設施發展對集裝箱內陸運輸CO2排放強度的影響。

1 數據來源及模型構建

1.1 指標選取及數據來源

考慮到數據的可得性和完整性，研究選取2012—2017年間中國14個港口（福州港，廣西北部灣港，廣州港，錦州港，南京港，寧波舟山港，泉州港，日照港，廈門港，上海港，深圳港，天津港，營口港和武漢港）的相關數據。被解釋變量為集裝箱內陸運輸CO2排放強度（CCIT）；核心解釋變量為交通基礎設施：考慮到港口集裝箱內陸運輸較為依賴公路運輸，采用路網密度表示交通基礎設施發展［12］；門檻變量為產業結構（Industrial Structure，IS）；控制變量為經濟發展水平（人均GDP）、港口生產能力（港口泊位數）、貿易水平（城市進出口總額）、人口規模（城市居民人口總數）、城鎮化水平（城鎮人口數占總人數的比重［13］）。變量的描述性統計見表1。

1.2 集裝箱內陸運輸CO2排放強度計算

集裝箱運輸各項作業活動均產生碳排放，且較難量化。本文采用IPCC方法，根據燃料消耗量計算集裝箱內陸運輸的CO2排放強度［14-15］

青島大學學報（自然科學版）第36卷

第4期?? 袁雪瑩等：交通設施發展對集裝箱內陸運輸CO2排放的影響

yki=m×Nki×CFk×EFj×Oj（1）

yi=∑3k-1yki（2）

其中，yki表示港口i通過方式k進行內陸運輸的CO2排放強度。中國港口和腹地間集裝箱運輸的主要方式為公路運輸、鐵路運輸和內河水路運輸。式（1）中，k=1，2，3分別表示采用公路運輸，鐵路運輸，內河水路運輸；m表示20英尺集裝箱的重量（噸）；Nki表示港口i采用方式k運輸的集裝箱數，CFk表示運輸方式k的能源消耗因子；EFj表示能源j的碳排放系數；Oj表示能源j的氧化率。式（2）中，yi表示港口i集裝箱內陸運輸的CO2排放強度式。表2（數據來源：中華人民共和國交通運輸部和《中國港口年鑒》）給出了中國集裝箱不同運輸方式的能源消耗因子（CF），表3給出了不同種類能源的碳排放系數（EF）和氧化率（O）（數據來源：《中國能源統計年鑒》和IPCC）。

1.3 計量經濟學模型

本文中計量經濟學模型分為3部分：面板基準模型（用于檢驗交通基礎設施發展與內陸運輸CO2排放強度間的線性影響關系）、帶有交互項的面板模型（用于檢驗產業結構高級化產生的影響）、面板門檻模型（用于檢驗產業結構視角下交通基礎設施發展與內陸運輸CO2排放強度間的非線性關系以及穩健性檢驗）。

1.3.1 面板基準模型 為了檢驗交通基礎設施發展對內陸運輸CO2排放強度的影響，假設交通基礎設施與內陸運輸CO2排放強度間存在線性關系，建立面板基準回歸模型

yit=α0+β0Trafit+β2Cantrolit+λl+εit（3）

其中，yit表示港口i在t年的內陸運輸CO2排放強度；核心解釋變量Trafit表示港口i所在城市t年的交通基礎設施發展；控制變量Controlit用于排除其他因素的影響；λi與εit分別表示個體固定效應和隨機誤差項；α0為常數。

1.3.2 帶有交互項的面板模型 通過添加交通基礎設施與產業結構高級化交互項的方法進一步考察交通基礎設施發展對內陸運輸CO2排放強度的影響

yit=α0+β1Trafit+β2［Trafit×ISit］+β3Cantrolit+λl+εit（4）

其中，Trafit×ISit為交通基礎設施與產業結構高級化的交互項。

1.3.3 面板門檻模型 帶有交互項的面板模型能夠揭示了產業結構視角下，交通基礎設施發展對內陸運輸CO2排放強度的異質性影響。為了進一步研究不同產業結構高級化程度下交通基礎設施發展對內陸運輸CO2排放強度的影響，本文基于相關的面板門檻模型［16］，以產業結構高級化作為門檻建立模型。假設僅存在單一門檻，即單門檻模型

yit=α0+β1TrafitI（qit≤γ）+β3Cantrolit+εit（5）

在實證過程中門檻個數由門檻存在性檢驗確定，實際情況中可能存在多個門檻值［17］，因此在式（5）的基礎上構建多門檻模型

yit=α0+β1TrafitI（qit≤γ1）+β2TrafitI（γ1γn）+βn+2Controlit+εit（6）

其中，I（·）為示性函數，當括號內表達式為真時，其值取1，反之為0；qit是門檻變量；γ是門檻值。

2 實證結果分析

2.1 集裝箱內陸運輸CO2排放強度的計算

采用IPCC方法和中國14個港口集裝箱內陸運輸的相關數據，計算得到內陸運輸CO2排放強度見表4，可知，內陸運輸CO2排放強度整體處于逐年增加的趨勢，并且公路運輸產生的排放占比達94.44%，這與文獻［18］的研究相符，即港口集裝箱內陸運輸較為依賴公路運輸。

2.2 面板基準模型回歸結果

表5為面板基準模型的回歸結果，揭示了各個核心解釋變量與內陸運輸CO2排放強度之間的關系。核心解釋變量交通基礎設施系數在5%的顯著水平下為負，表明交通基礎設施的發展即使不降低CO2的排放量也會降低內陸運輸的CO2排放強度。經濟發展水平的系數顯著為正，即經濟發展水平對內陸運輸CO2排放強度有顯著的正向影響。港口生產能力對內陸運輸CO2排放強度有顯著的正向影響，因為港口泊位數代表著港口的生產能力，泊位越多其集裝箱吞吐量越大，需內陸運輸的集裝箱數量也就越多，從而導致CO2排放強度的增加。貿易水平的系數顯著為正，表示貿易量對內陸運輸CO2排放強度具有顯著的正向影響。貿易水平與港口集裝箱運量密切相關，貿易量的增加帶來集裝箱內陸運輸量的增加，導致內陸運輸CO2排放強度的增加［19］。

2.3 帶有交互項的面板模型回歸結果

帶有交互項的面板模型回歸結果見表6?？芍?，交通基礎設施系數為負，說明交通基礎設施發展將顯著降低內陸運輸CO2排放強度，這與面板基準模型回歸結果一致；交通基礎設施與產業結構高級化的交互項系數為正表明當產業結構高級化程度較高時，交通基礎設施發展將顯著提高內陸運輸的CO2排放強度，說明交通基礎設施對集裝箱內陸運輸的CO2排放強度影響不是線性。

2.4 面板門檻模型檢驗及回歸結果

2.4.1 門檻效應檢驗 面板門檻回歸前，需對模型進行門檻效應檢驗，驗證模型是否存在門檻效應及確定模型門檻數量?；贖ansen提出的面板門檻估計方法的檢驗結果見表7?？芍?，與單門檻相比，雙門檻時F值在5%的顯著水平下為正，即在產業結構高級化這一門檻變量的影響下，交通基礎設施與內陸運輸CO2排放強度間存在顯著的雙門檻效應。

面板門檻模型的檢驗結果表明在不同的產業結構高級化程度下，交通基礎設施發展對內陸運輸CO2排放強度具有不同影響，因此構建面板門檻模型來分析交通基礎設施發展對集裝箱內陸運輸CO2排放強度的異質性影響具有現實意義。

2.4.2 面板門檻回歸結果 為檢驗交通基礎設施與集裝箱內陸運輸CO2排放強度間的非線性關系，基于產業結構高級化構建面板門檻模型，回歸結果見表8?？芍?，當產業結構高級化程度小于第二門檻值時，交通基礎設施發展顯著降低內陸運輸的CO2排放強度；反之，交通基礎設施發展顯著提高內陸運輸的CO2排放強度。同時，當產業結構高級化程度小于第一門檻值時，交通基礎設施發展對內陸運輸CO2排放強度的抑制作用明顯大于當產業結構高級化程度處于第一、二門檻之間時。

本文從規模經濟視角下的交通基礎設施發展探討上述異質性影響的相關原因。當產業結構高級化程度較低時，即其值小于第一門檻值時，三種產業平均占比分別為11.15%、50.96%和37.86%，第二產業占比最高，第三產業占比相對較低，處于工業和建筑業發展時期，城市內交通基礎設施發展處于起步規劃階段，此時交通相對不發達，集裝箱的運輸效率低，導致內陸運輸的CO2排放強度相對較高，此時提高交通基礎設施發展對集裝箱內陸運輸CO2的減排效果處于規模經濟階段。當產業結構高級化程度中等時，即值處于第一、二門檻之間時，三種產業平均占比分別為1.62%、46.69%和51.69%，第三產業占比明顯提高，第一產業占比明顯降低，第二產業占比降低但相較并不明顯，較前一產業結構階段更發達，集裝箱的運輸效率相對提高，但仍無法達到集裝箱的高效運輸，導致內陸運輸CO2排放強度仍然較高，但相對少于前一產業結構階段，此時提高交通基礎設施發展對集裝箱內陸運輸仍處于規模經濟階段，但其效果隨著產業結構的改變而降低。產業結構高級化程度較高時，即其值大于第二門檻時，三種產業平均占比分別為0.75%、33.54%和65.71%，第三產業占比最高，明顯高于第一、二產業。中國的交通基礎設施存在邊際報酬遞減［20］，此階段城市內交通基礎設施基本完善，集裝箱的運輸效率達到最優值，提高交通基礎設施發展對集裝箱內陸運輸CO2排放強度的影響處于規模經濟到規模不經濟的轉折點，即隨著產業結構高級化程度的提升，交通基礎設施的發展將導致CO2排放強度的提高。

由表8的回歸結果可知，交通基礎設施與產業結構高級化的交互項的系數為1.027，表明產業結構高級化程度越高，交通基礎設施發展會顯著提高集裝箱內陸運輸的CO2排放強度，同時證實了面板門檻模型的穩健性。

3 結論與建議

2012—2017年間中國港口集裝箱內陸運輸的CO2排放強度呈逐年遞增的趨勢，集裝箱內陸運輸較為依賴公路運輸；交通基礎設施發展對集裝箱內陸運輸CO2排放強度的影響存在門檻效應，即非線性關系；從經濟發展水平、港口生產能力以及貿易水平方面來看，三者均對集裝箱內陸運輸CO2排放強度存在顯著的正向影響，而人口規模和城鎮化水平的影響并不顯著。港城因地制宜，加強經濟水平建設，制定自身發展的政策，引導高CO2排放行業通過產業結構調整等方式，加快實現碳中和進度；深化港口及其腹地的多式聯運發展，優化集裝箱內陸運輸方式，改善以公路運輸為主導的集裝箱內陸運輸模式。港口應及時建設新型裝卸設施，提高裝卸效率，促進港口多式聯運發展。處于低等或中等產業結構高級化水平的城市，應加強交通基礎設施建設，充分利用自身產業結構水平下交通基礎設施發展帶來的內陸運輸CO2減排的規模經濟效應；處于相對較高產業結構高級化水平的城市，應控制自身交通基礎設施的建設，以避免過高交通基礎設施對內陸運輸CO2排放的正向促進作用；港城合作，港口協同，破除行業壁壘，實現行業整體的低碳發展。由于數據可得性，本文僅采用了14個港口的相關數據，未來可將分析擴展到更多港口，受樣本時間限制，并未考慮長期視角下的變化情況，并且港口空間特性的影響仍有待考慮。

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Impact of Transport Facilities on CO2 Emissions from Inland Container Transport

——Based on the Perspective of Industrial Structure

YUAN Xue-ying1，JI Xiang-feng1，GUO Xiao-jing2

（1.School of Business， Qingdao University， Qingdao 266071， China; 2. Shandong Guangxinda Land Real

Estate Asset Evaluation Project Management Co.， Ltd.， Qingdao 266109， China）

Abstract：

To research whether the development of transportation infrastructure affects the CO2 emission intensity， this paper was based on the data of 14 ports in China from 2012 to 2017 and used the IPCC method. The IPCC method was used to calculate the CO2 emission intensity of container inland transportation. Taking the upgrading of industrial structure as the threshold variable， the panel threshold model was used to empirically analyze the impact of transportation infrastructure development on the CO2 emission intensity of container inland transportation. The results show that when the industrial structure is low in sophistication， the development of transport infrastructure will significantly reduce the CO2 emission intensity of inland transport. However， its emission reduction effect will decrease with the upgrading of industrial structure. When the industrial structure is advanced to a certain extent， the development of transportation infrastructure will significantly improve the CO2 emission intensity of inland transportation. That is， from the perspective of industrial structure， the CO2 emission intensity of container inland transportation is influenced by the development of transportation infrastructure， resulting in a double threshold effect. Under the threshold model， the level of economic development， port production capacity and trade level can significantly enhance the CO2 emission intensity of inland transportation.

Keywords：

industrial structure supererogation; transportation infrastructure; CO2 emission intensity of container inland transport; threshold panel data model

收稿日期：2023-03-20

基金項目：

國家自然科學基金（批準號：71801138）資助。

通信作者：

紀翔峰，男，博士，副教授，主要研究方向為交通運輸系統分析、環境經濟。E-mail： jixiangfeng@qdu.edu.cn