数字化转型与碳排放的非对称均衡——基于数字环境库兹涅茨曲线（DEKC）的新兴经济体实证研究

《Environmental and Sustainability Indicators》：Digital Transformation, Carbon Emissions, and Asymmetric Environmental Equilibrium in Emerging Economies

　　

新兴经济体对数字化转型的环境后果仍存在争议，因为快速增长伴随着碳排放的持续上升。本研究探讨数字化是否重塑收入-排放关系，以及向长期均衡的调整是否取决于失衡的方向。研究人员将环境库兹涅茨曲线（Environmental Kuznets Curve, EKC）扩展为数字环境库兹涅茨曲线（Digital Environmental Kuznets Curve, DEKC），在1995年至2022年期间十五个新兴经济体的平衡面板数据上估计了一个扩展模型，通过互联网渗透率、移动电话渗透率和固定宽带渗透率的主成分分析（Principal Component Analysis, PCA）指数来衡量数字化水平。截面相关性（Cross-sectional Dependence, CD）和斜率异质性（Slope Heterogeneity）经检验均被拒绝，因此估计采用第二代面板技术：CIPS（Cross-sectionally Augmented IPS）单位根检验、基于Bootstrap推断的Westerlund协整检验以及四种长期估计量。随后，在阈值由估计而非人为设定的面板误差修正框架内，允许调整在不同区间之间存在差异。估计结果支持倒U型关系，转折点约为人均8,690美元。数字化始终产生负向影响，但效应较为温和且仅在10%水平上显著，使曲线下移而未改变其峰值位置。能源消费始终占据主导地位。扩大的偏离以每期10.8%的速度修正，而缩小的偏离则以每期24.8%的速度修正，与碳锁定（Carbon Lock-in）现象一致。因此，数字投资是对能源供应脱碳的补充而非替代。

**论文解读**

**一、研究背景与动机**

经济增长与环境可持续性的协调是二十一世纪新兴经济体面临的决定性挑战之一。这些经济体既承担着扩大产出、提高收入和消除贫困的发展任务，同时又贡献着日益增长的全球碳排放份额。传统环境库兹涅茨曲线（EKC）假设污染随收入先升后降（倒U型），但已有研究存在两个突出局限：其一，长期忽略了数字化这一结构性驱动因素，而数字化正通过效率提升、非物质化、结构转型和监测执法四个渠道深刻重塑着收入-排放关系的核心机制——规模效应、结构效应和技术效应；其二，绝大多数EKC研究默认排放向长期均衡的调整是对称的（即偏离后以单一速度回归），这一假设与碳锁定（Carbon Lock-in）的经济学逻辑相悖——在碳锁定情境下，沉没的化石燃料资本、能源安全约束以及发展的优先次序可能导致排放超调的修正比低调整更为缓慢。将数字化纳入EKC并允许非对称调整，可同时弥补上述两个实质性空白。

基于此，本研究旨在实现三个目标：第一，确定在纳入数字化后，新兴经济体的收入-排放倒U型关系是否依然成立，并定位收入阈值；第二，确定数字化效应的方向和大小，检验数字化是使曲线下移、改变其转折点，还是两者兼有；第三，检验向长期均衡的回归是匀速的还是取决于失衡运动方向的（即验证非对称调整假说）。研究对十五个新兴经济体（巴西、智利、中国、哥伦比亚、埃及、印度、印度尼西亚、马来西亚、墨西哥、秘鲁、菲律宾、南非、泰国、土耳其和越南）1995—2022年的平衡面板数据进行分析，这些经济体合计占全球CO₂排放量的一半，人口约41亿，其收入-排放关系轨迹对全球减排目标具有决定性影响。

**二、关键技术方法概览**

研究人员基于上述十五个新兴经济体1995—2022年面板数据，采用主成分分析法（PCA）从互联网使用率、移动电话订阅数和固定宽带订阅数三个指标中提取数字化综合指数（DIG），运用CIPS（Cross-sectionally Augmented IPS）单位根检验确定变量积分阶数，以Westerlund误差修正检验（Bootstrap推断）验证协整关系，并通过CCEMG（Common Correlated Effects Mean Group）、AMG（Augmented Mean Group）、CS-ARDL（Cross-sectionally Augmented ARDL）和PMG（Pooled Mean Group）四种估计量估计长期系数，最后在动量阈值自回归（M-TAR）误差修正框架下进行区间依赖的非对称调整分析，阈值通过网格搜索内生估计，标准误采用Driscoll-Kraay方法以同时容纳异方差、序列相关和截面相关。

**三、研究结果**

**（1）截面相关性与斜率异质性检验。** 截面相关性检验（Breusch-Pagan LM、Pesaran CD等）在所有变量上均以1%水平拒绝截面独立原假设，且收入的成对相关系数均值高达0.50，表明十五个经济体共同响应全球性因素。Pesaran-Yamagata斜率异质性检验同样以1%水平拒绝同质性原假设。两个检验的拒绝决定了整个实证策略必须采用第二代面板方法。

**（2）变量积分阶数。** CIPS检验显示，CO₂排放、人均GDP及其平方项、能源消费和贸易开放度为I(1)过程，而数字化和城市化在纳入确定性趋势后拒绝单位根原假设，属趋势平稳I(0)过程。混合阶数排除了基于残差的协整检验（如Engle-Granger型），使ARDL族估计量成为合适选择。

**（3）面板协整。** Westerlund检验中，允许调整速度在各国间不同的组均值统计量（G_t和G_a）分别在1%和10%水平上拒绝无协整原假设，而施加共同调整速度的面板统计量接受原假设——这一差异恰与斜率异质性检验结果一致，确定长期关系存在。

**（4）长期系数估计。** 五种估计量一致显示：能源消费弹性系数（0.68~1.00）以1%水平显著为正，是碳排放最稳健的决定因素。收入水平项为正、平方项为负（在允许异质性后精度下降），支持倒U型假设（H1）。数字化弹性系数在所有估计量中为负，但仅在固定效应模型中以10%水平显著，数值较小（?0.004至?0.036），且收入-数字化交互项不显著，表明数字化使曲线下移而未改变其收入转折点（H2获得方向性支持但幅度有限）。转折点估计约为人均8,690美元（2015年不变价），落在样本收入区间内，因此由数据内识别而非外推。

**（5）区间依赖调整。** 对称基准模型给出每期14.1%的单一修正速度（半衰期约4.6年）。动量条件设定（M-TAR）下：扩大偏离（Δ偏离为正，即排放远离均衡）以每期10.8%修正（半衰期约6年），缩小偏离以每期24.8%修正（半衰期约2.5年）。Bootstrap检验（阈值联合估计）p值为0.101，表明非对称性在10%水平上具有提示性但非决定性统计意义（H3获得方向性证据）。该模式与碳锁定理论一致——排放超调的修正因沉没资本、制度惯性和能源安全约束而更为缓慢。

**（6）跨估计量稳健性。** 能源消费在所有估计量和显著性水平上稳健；收入平方项和数字化项在所有估计量中符号一致但仅个别显著；贸易开放度符号一致、幅度可忽略；城市化符号和幅度均不稳定，不具结构性解释力。

**四、讨论总结与研究结论**

**讨论总结：** 数字化的净负效应可理解为效率增益、非物质化和结构转型渠道压倒了数字基础设施直接能耗和回弹效应渠道，但其较小的幅度与Xie等人（2024）关于数字经济同时产生正向直接排放效应和负向调节效应的发现一致，即正反渠道并存导致净效应有限。非对称调整模式体现了排放削减的向下刚性（Downward Rigidity），是碳锁定的经验表征。政策含义有三：（1）绿色数字投资是与发展兼容的脱碳工具，但数字化的环境效益因能源消费的主导地位而必须以能源脱碳为前提；（2）数字政策必须与能源转型政策联合推进，而非相互替代；（3）环境规制应具有区间意识——针对排放超调区间需采取更积极的约束性标准、碳定价和化石燃料补贴取消等措施以克服碳锁定惯性。

**研究结论：** 本研究旨在确定数字化是否重塑新兴经济体的收入-排放关系，以及向长期环境均衡的调整是对称的还是受动量驱动的。基于扩展的EKC并采用对截面相关和斜率异质性稳健的第二代面板技术，分析得出三个结论：第一，倒U型关系得到支撑，数字化使曲线下移但未显著改变收入转折点，因此数字环境库兹涅茨曲线（DEKC）的概念贡献在于水平效应而非转折点移动；第二，能源消费弹性系数是所有估计量中唯一以1%水平始终显著且幅度最大的变量，证实能源系统是环境结果的约束性边界，所有其他机制均需通过其运作；第三，非对称调整在方向上与碳锁定理论一致——扩大偏离修正速度为10.8%，缩小偏离为24.8%，半衰期分别为约6年和2.5年，但需注意该结果在10%水平上具有提示性意义。研究的局限性包括：数字化构念仅基于ICT渗透率，更丰富的多维指数可细化渠道分解；有限截面维度限制了Bootstrap阈值检验的统计功效；单一阈值设定可扩展为多区间或平滑转换模型；缺乏因果识别设计（如利用ICT基础设施的离散推广作为工具变量），因果推断有待后续研究强化。