周默涵

(中央財經大學 國際經濟與貿易學院，北京 100081)

企業(yè)異質性、貿易自由化與環(huán)境污染

周默涵

(中央財經大學 國際經濟與貿易學院，北京 100081)

本文將企業(yè)的“排污—減排”決策引入基于擬線性需求系統(tǒng)的異質性企業(yè)壟斷競爭模型，以研究貿易自由化對企業(yè)以及總體污染排放的影響。研究發(fā)現(xiàn)：在固定排污稅率下，貿易自由化會增加全球總產出，但可能降低全球總污染排放，從而引致經濟效益與環(huán)境效益的“雙贏”。然而本文也發(fā)現(xiàn)這種情況只在初始排污稅率較低之時成立。此外，在內生化的排污稅率下，本文發(fā)現(xiàn)在一定參數(shù)下，最優(yōu)的排污稅率在貿易自由化以后應該上升。

企業(yè)異質性；環(huán)境污染；國際貿易；貿易自由化

一、引言

貿易開放到底會導致環(huán)境惡化還是環(huán)境改善？對這一問題的回應無論對于學術界還是政策制定者都極其重要。然而，正如Copeland和Taylor指出，由于貿易開放對環(huán)境存在不同方向的作用[1]，對二者關系的討論無論是在理論上還是實證上都充滿爭議。例如，Ekin等人認為自由貿易雖會帶來國民收入水平的提高，但提高的收入不會完全用于環(huán)境保護，且即使將提高的收入全部用于環(huán)境保護也于事無補；此外，自由貿易引起的國際運輸增加也會使污染排放增多[2]。與此相反，Antweiler等人運用43個發(fā)達國家和發(fā)展中國家的面板數(shù)據(jù)進行實證分析發(fā)現(xiàn)，貿易開放對環(huán)境有改善作用[3]。

目前，關于貿易與環(huán)境的研究都是基于代表性企業(yè)或者行業(yè)展開的[4]。而企業(yè)才是制造污染的主體，不同企業(yè)的排污與減排行為也大相徑庭。因此，唯有從微觀(即企業(yè))層面上理解不同企業(yè)“排污—減排”的行為模式及其形成機理，才能幫助我們進一步制定相應的環(huán)境保護和環(huán)境規(guī)制政策。

自Melitz提出異質性企業(yè)理論以后[5]，異質性企業(yè)研究范式已滲透到經濟學各個領域。這一變化同樣出現(xiàn)在貿易與環(huán)境領域。例如，Yokoo以及Bojona等人都將Melitz異質性企業(yè)框架與企業(yè)排污行為模型結合起來，他們的研究發(fā)現(xiàn)：生產率更高的企業(yè)的污染強度更低，其原因在于生產率較高的企業(yè)在給定的產出水平下需要使用的投入量更??；然而，對于污染總量與生產率的關系，Yokoo和Bojona等人卻得到了不同的結果，前者認為高生產率企業(yè)的排污總量會更高，而后者卻認為高生產率企業(yè)的排污總量會更低[6][7]。得到相異理論預測的原因在于二者對排污量的假設不同：前者假設排污量與產出正相關，而后者認為排污量與投入正相關。在實證上，Holladay比較了出口企業(yè)和非出口企業(yè)的環(huán)境績效，發(fā)現(xiàn)出口企業(yè)的排污強度普遍低于非出口企業(yè)[8]。在Melitz框架下，只有較高生產率的企業(yè)才能出口，因此Holladay的結果也可被解釋為高生產率的企業(yè)排污強度更低，這一結果部分支持了Yokoo和Bojona等人的理論預測。

然而，上述理論和實證研究大多采用CES效用函數(shù)假設下的異質性企業(yè)框架。該框架能夠大幅度簡化計算，然而代價是CES效用函數(shù)導出的需求函數(shù)為常需求彈性(constant elasticity of demand)，這意味著不同的企業(yè)在定價時，其成本加成相同，這與實際情況以及實證結果相悖。成本加成的不同對于企業(yè)的排污行為可能會有重大影響。例如，如果不同生產率的企業(yè)在均衡中的成本加成不同，則其在進行節(jié)能減排投資時的激勵也不同。此外，在CES假設下，競爭的加劇、成本的變化都不能影響企業(yè)的成本加成，在分析環(huán)保規(guī)制對企業(yè)成本造成的影響時，這顯然不是一個好的選擇。一個例外是Cao等人的研究，他們討論了線性需求系統(tǒng)下的異質性企業(yè)節(jié)能減排投資，然而他們的討論并沒有涉及國際貿易的影響[9]。

與上述研究不同，本文將利用Melitz和Ottaviano基于擬線性偏好的異質性企業(yè)模型作為基準模型進行擴展[10]。我們同樣將Copeland-Taylor企業(yè)污染模型植入該框架中，并假設企業(yè)能夠自由退出。我們的研究結論強調了初始條件的影響，即在貿易自由化之前的環(huán)境保護強度會對貿易自由化后的結果產生影響，這在過去的研究中是被忽視的。具體而言，我們發(fā)現(xiàn)貿易自由化一定會增加全球總產出，但有可能降低總污染排放，從而引致經濟效益和環(huán)境的雙贏局面。然而我們也證明了這種情況只在初始污染稅率較低的時候才能成立。換言之，我們指出了在評估貿易自由化對環(huán)境的影響時初始條件的重要性。這個結論與已有的研究不同。例如Kreickemeier和Richter發(fā)現(xiàn)，貿易自由化可能會降低或者提高總污染排放，然而，在他們的模型中，何種情況出現(xiàn)取決于污染強度隨企業(yè)生產率提高而下降的速度[11]，而本文的結果發(fā)現(xiàn)何種結果出現(xiàn)取決于當下環(huán)境管制的嚴苛程度(即排污稅率的高低)。本文的另一個貢獻在于內生化了最優(yōu)排污稅率與貿易自由化的關系。我們發(fā)現(xiàn)，在一定參數(shù)條件下，最優(yōu)的排污稅率在貿易自由化以后應該上升。

在一系列經典的文獻中，Copeland和Taylor研究了南北貿易(產業(yè)間貿易)如何影響環(huán)境[1][12]。本文可視為對這一系列研究的補充：本文主要討論在產業(yè)內存在企業(yè)異質性的情況下，產業(yè)內貿易開放對環(huán)境的影響。雖然我們沿用了Copeland和Taylor對生產和減排技術的假設，但研究內容十分不同。對于產業(yè)間貿易而言，貿易開放會導致污染排放的產業(yè)構成(industry composition)發(fā)生變化，進而影響總產出、總排放以及福利水平。而在我們所研究的帶有異質性企業(yè)的產業(yè)內貿易模型中，雖然貿易開放也會導致污染排放的構成發(fā)生改變，但這種改變是由于產業(yè)內的企業(yè)構成(composition of firms)發(fā)生了變化所引致的。具體而言，污染強度更高的企業(yè)受到更大的競爭壓力被迫退出，污染強度更低且更高效的企業(yè)留存下來。這種企業(yè)構成的變化并沒有被Copeland和Taylor所提出的貿易開放的三種效應(即規(guī)模效應、結構效應和技術效應)所包含[1]，可視為新新貿易理論在環(huán)境問題上的新洞見[4]。

本文以下部分的結構如下：首先給出模型的基本設定，進而分別研究封閉經濟下的均衡和開放經濟下的均衡，并將之做比較以研究貿易自由化的影響，隨后我們研究貿易自由化背景下內生性排污稅率所受到的影響，最后給出文章的結論。

二、模型設定

(一)消費者偏好

假設經濟中有兩個行業(yè)：一個同質性產品行業(yè)(我們假設該行業(yè)產品為計價物)和一個差異性產品行業(yè)，后者生產多個品類的商品。同Melitz和Ottaviano的假設一樣[10]，我們假設消費者的效用函數(shù)為擬線性效用函數(shù)(quasi-linear form)，具體而言：

(1)

其中，Q0表示在同質產品上的消費，qi表示在差異性產品的品類i上的消費量，而Ω表示的是差異性產業(yè)品類的集合。α、β、γ為給定的參數(shù)。假設每個國家有L個完全一樣的消費者，其效用函數(shù)皆如式(1)所示。假設在均衡中消費者總會在同質性商品上消費一個正的數(shù)量，則容易證明，對于差異性行業(yè)中的每個品類i，其生產者面臨的反需求函數(shù)為：

pi=A-bqi

(2)

(二)生產和排污行為

為簡潔起見，我們假設企業(yè)在生產過程中只使用一種投入品，不妨稱其為勞動，其量以l表示。企業(yè)可將該種投入品在生產和減排活動之間自由分配。假設生產率為φ的企業(yè)的生產函數(shù)為如下形式：

q=φ(1-θ)l

(3)

其中θ是企業(yè)從事減排活動的勞動所占的份額(假設政府收的污染懲罰足夠的高，以確保每個企業(yè)都至少會拿出一部分勞動以進行減排活動)。

企業(yè)在生產過程中會產生污染。對于企業(yè)的“排污—減排”技術，我們遵循Copeland和Taylor的設定[1]。具體而言，我們用z來表示污染排放量。對于污染和減排技術，我們做出如下的假設：(1)產生的污染與企業(yè)使用的投入(即式(3)中的(1-θ)l)正相關；(2)企業(yè)投入減排的勞動份額越大，排放的污染越少。因此，給定θ及勞動投入，企業(yè)所產生的污染量可以表示為z=g(θ)(1-θ)l，此處g(θ)為減排函數(shù)，它是一個θ的減函數(shù)。為了在后面的計算中得到顯式解，我們假設g(θ)=1-θ。于是，我們可以把排污量寫成式(4)所示的緊湊形式：

z=(1-θ)2l

(4)

由式(3)和式(4)，我們可以將生產函數(shù)進一步寫為：

(5)

通過對式(5)的簡單觀察可發(fā)現(xiàn)，我們實際上可以將生產過程視為勞動和污染兩種“生產要素”的一個柯布—道格拉斯組合：勞動的單位價格即為工資，污染的單位價格則為政府所收取的單位污染罰款。

(6)

(7)

(8)

三、均衡分析

在本節(jié)，我們假設政府將排污稅率外生固定，也就是說，政府不會因為國際貿易而引起的經濟形勢變化而內生改變排污稅。

(一)封閉經濟下的均衡

(9)

存活企業(yè)數(shù)量為：

(10)

(11)

一個生產率為φ的企業(yè)的均衡產量為:

(12)

據(jù)此，我們可以計算出總產量：

(13)

(14)

(15)

(16)

式(16)是生產率的單調遞減函數(shù)。另一方面，總污染水平為：

(17)

我們將這些性質總結如下：

命題1：在封閉經濟中，隨著生產率的上升，(a)企業(yè)的排污量先上升后下降，即企業(yè)排污量與生產率是倒U型關系；(b)企業(yè)的排污強度是下降的，即生產率更高的企業(yè)的單位排污更低。

命題1的兩部分初看似有矛盾，實則不然，以下進行解釋。正如我們已經在式(5)中指出的，企業(yè)的生產過程可視作用“污染”和“勞動”兩種生產要素進行的一個柯布—道格拉斯組合，而對于生產率更高的企業(yè)，其投入產出比較低，也就意味著其污染強度更低，這解釋了(b)中的結論。然而另一方面，生產率更高的企業(yè)產量也會更高。而污染排放的絕對量則是產量和排污強度的乘積，因此，正是這兩種相反的力量導致了(a)中的倒U型結果。例如：對于生產率極低的企業(yè)，雖然其排污強度高，但總產量太小，因此總排放也不大；對于生產率很高的企業(yè)，雖然其總產量大，但排污強度極低，因此總排放也不高。

(二)貿易自由化(兩個對稱國家的情形)時的均衡

與封閉經濟的情況類似，開放經濟下總體價格可以寫成：

(18)

存活企業(yè)的數(shù)目為：

(19)

(20)

與封閉經濟情況類似，該方程也存在唯一的解，我們稱之為yt。比較式(11)和式(20)，易見yt

(三)貿易自由化對企業(yè)排污水平的影響

那么企業(yè)的排污水平如何受到貿易自由化的影響呢? 在分析此問題之前，我們首先證明兩個引理，它們將使得我們的分析過程得到極大簡化。

有了這兩個引理的幫助，我們可進一步分析貿易自由化的影響。

(21)

命題2：在貿易自由化后，高生產率企業(yè)的排污總量上升，而低生產率企業(yè)的排污總量下降。

注意到在這個模型的設定中，我們假設沒有任何貿易成本，因此所有的企業(yè)都出口，這意味著，在出口商中，有的企業(yè)增加污染而另一些企業(yè)降低了污染。這個結論與Yokoo以及Bojona等人得到的結論不同：在這兩個研究中，貿易自由化將使得所有出口商的排污量上升[6][7]。

之所以得到這個結論，乃是因為在我們的模型中，低生產率的企業(yè)(假設其仍在生產)從出口中收獲的額外市場份額是最小的。同時，由于受到外國新進入企業(yè)的競爭壓力，這些企業(yè)在國內的市場份額會縮小，綜合這兩種效應，低生產率企業(yè)的產量在貿易自由化以后下降，因而污染排放量也隨之下降。而對高生產率的企業(yè)而言，雖然國內市場份額也在縮小，但其在外部市場的擴張能力較強，總產量上升，這導致其污染排放量上升。我們已經指出，高生產率企業(yè)是較為清潔的(排污強度更低)，這意味著從企業(yè)構成的角度來看，貿易開放使得整個行業(yè)變得更為清潔。

然而，這是否意味著，貿易開放一定使得總體的污染水平降低呢？對這個問題的回答并不明確。其原因在于，雖然高生產率的企業(yè)排污強度總比低生產率企業(yè)低，但中等生產率的企業(yè)，其總排污量是比低生產率企業(yè)更高的。當中等生產率的企業(yè)也擴大生產時，其污染排放也同時上升。具體到行業(yè)排污總量，則仍需進一步考察。

(四)貿易自由化對總產出和排放總量的影響

在貿易自由化后，總產量可以表示為：

(22)

而排污總量為：

(23)

比較Qt和Qa、Zt和Za，并且運用引理1，我們可得到：

命題3：貿易自由化必然導致總產量上升，即Qt>Qa恒成立。

命題3說明貿易自由化總是會增加產量，此結果與傳統(tǒng)模型的結果類似，并不令人意外。然而有趣的是命題4，它指出貿易不一定會增加總污染。我們觀察污染上升的充分必要條件(即命題4中的不等式)可以看出，該條件在ρ比較高的時候，以及β比較低的時候成立，我們現(xiàn)在分別討論這兩點的意義。

對于給定的排污稅，我們也可以看到貿易自由化對不同行業(yè)的影響不同。較高的β意味著行業(yè)內部品類之間的替代性較高。對于高替代性的行業(yè)，貿易自由化會減少總污染排放，這是因為此時貿易自由化的選擇效應(selection effect)更強，貿易自由化以后，競爭激勵程度提升更大，因此，更多的企業(yè)退出，導致總污染容易下降。

四、貿易自由化對最優(yōu)排污稅率的影響

在這一部分，我們試圖做一些規(guī)范性分析，對此框架下的最優(yōu)排污稅做一些初步的分析。我們不得不承認，這些分析比較初步，由于技術上的困難，我們只能把更一般的政策分析留作日后的研究內容。

我們用Z表示總體污染排放，總體污染帶來負效用。擬線性效用函數(shù)所對應的間接效用函數(shù)，在封閉經濟中可表示為：

(24)

類似地，在開放經濟中的表達式為：

(25)

(26)

(27)

(28)

(29)

注意到：

(30)

(31)

需要指出，本命題僅僅是對貿易開放條件下的最優(yōu)排污稅率的一個嘗試性分析。具體而言，我們假設兩國的政府在制定最優(yōu)稅率的時候是合作的，該假設過于理想。更為實際的做法是考慮兩國政府進行策略性博弈，非合作地決定均衡稅率。另外，還可考慮兩個規(guī)模不同的國家的情況。然而，要做到這兩點在本文目前的框架下殊不易行，因此只得留作后續(xù)的研究方向。

五、結論

本文將Copeland-Taylor的生產及排污模型引入Melitz-Ottaviano的異質性企業(yè)模型中，以研究貿易自由化對企業(yè)以及總體污染的影響。我們的分析強調了初始條件的影響：在貿易自由化之前的環(huán)境保護強度會對貿易自由化后的結果產生影響。在固定的排污稅率下，我們發(fā)現(xiàn)貿易自由化一定會增加全球總產出，卻有可能降低總污染排放，從而引致經濟效益和環(huán)境保護的雙贏局面。然而我們也證明，這種情況只在污染稅率較低的時候能實現(xiàn)。如果初始環(huán)境管制力度已經很高，那貿易自由化反而會提高總體排污水平。此外，我們內生化了排污稅率的水平，發(fā)現(xiàn)在一定參數(shù)條件下，最優(yōu)的排污稅率在貿易自由化以后應該上升。

自改革開放以來，我國在經濟快速發(fā)展的同時，環(huán)境惡化也讓人無法忽視。到底這種惡化是否能夠部分歸因于貿易自由化帶來的經濟發(fā)展？考慮到中國在改革開放初期松懈的環(huán)境管制并結合本文的結論，我們認為，同時觀察到的貿易自由化與環(huán)境惡化有可能只是一種相關關系而非因果關系。貿易在事實上是可能使得環(huán)境污染減輕的，而或許只是由于存在其他因素，使得環(huán)境同時惡化。若此判斷成立，則把環(huán)境惡化歸咎于貿易發(fā)展，或許是錯誤歸因。不過，我們的研究結果同時也指出，不管貿易使得環(huán)境變好還是變壞，貿易自由化以后，政府都應提高最優(yōu)的排污稅率。這雖然會降低潛在的產出，但會使得消費者遭受污染的負效用降低，從而提高消費者的福利。

[1] Copeland,B.R., Taylor,M.S. Trade, Growth, and the Environment[J]. Journal of Economic Literature, 2004,42(1):7—71.

[2] Ekins,P.,Folke,C., Costanza,R. Trade, Environment and Development: The Issues in Perspective[J]. Ecological Economics, 1994,9(l): l—12.

[3] Antweiler,W., Copeland,B.R., Taylor, M.S. Is Free Trade Good for the Environment?[J]. American Economic Review, 2001,91(4):877—908.

[4] Cherniwchan, J., Copeland, B., Taylor, M. S. Trade and the Environment: New Methods, Measurements, and Results[J]. Annual Review of Economics, 2017, forthcoming.

[5] Melitz,M.J. The Impact of Trade on Intra-Industry Reallocations and Aggregate Industry Productivity[J]. Econometrica, 2003, 71(6):1695—1725.

[6] Yokoo,H. Heterogeneous Firms, the Porter Hypothesis and Trade[Z]. Working Paper,2009, Institute of Economic Research, Kyoto University.

[7]Bajona,C., Pierce,A., Missios,P. Trade and the Environment with Heterogeneous Firms[Z]. MPRA Paper, 2010.

[8] Holladay, S. Exporters and the Environment[J].Canadian Journal of Economics, 2016, 49(1):147—172.

[9] Cao,J., Qiu, L. D., Zhou, M. Who Invests More in Advanced Abatement Technology? Theory and Evidence[J]. Canadian Journal of Economics, 2016, 49(2):637—662.

[10] Melitz,M.J., Ottaviano,G.I.P. Market Size, Trade, and Productivity[J]. Review of Economic Studies, 2008, 75(3):985—985.

[11] Kreickemeier, U., Richter, P. M. Trade and the Environment: The Role of Firm Heterogeneity[J]. Review of International Economics, 2014, 22(2):209—225.

[12] Copeland, B. R., Taylor,M. S. North-South Trade and the Environment[J]. Quarterly Journal of Economics, 1994, 109(3):755—787.

(責任編輯：易會文)

2017-06-01

國家自然科學基金青年科學基金項目“異質性企業(yè)框架下的節(jié)能減排、行業(yè)競爭力與國際貿易”(71603297)

周默涵(1985— )，男，湖北黃石人，中央財經大學國際經濟與貿易學院講師。

F740

A

1003-5230(2017)04-0100-09