中国区域间的空间异质性使得传统的空间同质性假设难以合理解释人口集聚对劳动生产率的影响究竟如何。根据2000～2012年的省级面板数据，利用空间面板回归和门槛面板回归进行异质性检验，考察人口集聚与劳动生产率之间的非线性关系。研究表明，人口集聚度的上升具有提高劳动生产率的效应，但表现出地区差异：人口集聚对提升劳动生产率的效应呈东部、中部、西部依次递减的态势；人口集聚与劳动生产率之间呈“倒U”形关系，并具有显著的三重非线性门槛特征，印证了“威廉姆森假说”。本文政策含义明显：实施分类指导的人口政策，对处于“倒U”形不同阶段的城市制定不同的人口政策；同时中西部地区城镇化过程中尤其要注重提升教育水平和吸引人才，以避免同质低端劳动力过度集聚带来的劳动生产率损失。