区域发展中地理势能的初步研究，本文主要内容关键词为：势能论文,地理论文,区域论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：F119.9 文献标识码：A
“势能”的物理学定义是：势能亦称位能，物质系统各部分之间存在相互作用而存在的能量。势能的大小由各部分相对位置决定[1]。借助物理学的概念，把地理区域作为一个系统，当某一区域相对于其它区域在地理位置、区际差异、区域结构和环境质量等方面，所显示出经济发展的综合优势即是该区域在这一系统中的地理势能。地理势能的大小受自然环境基础的深刻影响，并可随着不同的历史阶段、科学技术的进步而转化（图1）。
图1 地理势能的基本构架
Fig.1 Frame of geographical potential
1 地理位置势能
地理位置势能指一个地区的位置与其他地区相比较的优势。一个区域的发展，必然受到它所具有的地理位置及其优势的影响。一个区域在自然地理意义上的位置，其所具备的势能，是对资本、技术、市场具有吸引力的前提，也是它对制造、销售、储备、运输等产业发展具有竞争力的基础。因此，自然地理意义上的区位是空间位置关系的可适性总和。经济发展不可能在所有地区同时起步，并以同样的速度去推进，这是区域经济发展的客观规律。中国亚热带和温带（包括暖温带、中温带和寒温带）所占的面积特别大，各占全国国土面积的26.1%和45.6%。在行星风系中，亚热带在世界其他地区多属于回归线信风带，雨量稀少，多形成广阔的荒漠。但是，由于海陆分布和青藏高原隆起的巨大影响，季风在我国亚热带占据主导地位，水分条件和温度条件都很好，不但没有所谓“回归线荒漠”的产生，反而成为我国最重要的农业生产基地和世界水稻的重要产区。温带在行星风系上，多属于西风带，在我国华北和东北地区，往往在大气层下部的1,000m-2,000m高度范围内，盛行冬夏更迭的季风，其上则以西风为主。因此，当地的天气系统往往自西而东运行。而我国的东面濒临海洋，在相当长的一段时间里都是与国际交流的重要通道，国家的和私人的资本最早在这里集聚，寻求更丰厚的经济回报。因此，东部所具备的地理位置势能决定了社会经济较西部发达。
自然地理意义上的地理位置及其所形成的区位势能在特定的条件下可促使其获得政策上的优势。东部沿海的地理位置和区位条件优于中、西部，所以获得了较快的发展，建立了相当规模的工农业基础。因此，国家曾把这一地带作为重点发展地区，设立了一些经济特区和对外开放城市，给予了许多优惠政策，目的是进一步改善区位条件促进其更快发展。
自然地理意义上的地理位置及其所形成的区位势能还直接影响到某些优势产业的发展和具有竞争力的产业结构的形成。如上海经济区，自然资源并不丰富，但其地理位置和区位决定了具有优越的交通和信息条件，区域经济会得到高度发展，并形成典型的加工型经济类型。一般说来，在地理位置和区位势能高的地区，容易形成以加工工业为主的中轻型产业结构，如机械、化工、轻工、食品等部门发展较快。随着技术的进步，产业结构逐步向高、精、尖的方向发展。
2 地理区际势能
地理区际势能指地域间环境条件、生态功能、产业优势的态势。我国的区域经济，在相当长的时期内是以农业生产为主的。传统的农业生产取决于各种环境条件以及这些条件的合理匹配，即地理地带性规律。农业自然条件和自然资源的区域差异，导致农业类型（种植业、林业、牧业、渔业）和作物种植种类、品种、耕作制度、产品产量和质量的区域差异。如东北地区的林业是因为有大、小兴安岭和东北东部山地广阔的森林资源，内蒙古的畜牧业是因为有辽阔的草场资源，沿海地区的渔业是因为有广阔的海洋渔业资源等。再如湿润地区土地利用的方向是以农为主，山岭与丘陵则以林为主，但是寒温带湿润地区由于土壤贫瘠，热量较差，就是平地也不大适合发展农业。热带湿润地区即使不是平地，也应主要发展热带经济作物。半湿润地区仍以农业为主，但畜牧业占有较大比重，而山地林业生产不及湿润地区。半干旱地区主要是畜牧地域，农业生产居于次要地位，只在有灌溉的地域，农业才成为主要的生产部门，林业仅限于较高山岭。干旱地区的农业规模决定于可以引用的外来径流与地下水的数量，畜牧业只限于接近半干旱地区的地域、山前地域、山坡下部与高山草原，林业只限于一部分山地[2-4]。
农作物和植物的分布，受到其生态习性的限制。在低纬度地区没有长日条件，长日植物不能开花结实。同样在高纬度地区，短日植物又不能正常生长成熟。短日植物生态学可塑性较小，分布区通常比较狭窄。从生态习性角度，棉花喜温、好光、怕涝，在温度低或年降水量超过800mm，尤其是秋雨连绵的地区，生长不利。所以，我国棉花相对集中分布在黄淮海平原、汾渭谷地、长江中下游平原、四川盆地和新疆、甘肃河西走廊的绿洲。其中，新疆温度条件适宜、降水稀少、棉花品质好，是我国优质长绒棉区。这些地区也因此成为与棉花生产有关的轻纺工业的基地，为区域发展做出了贡献。具体在生产实践中，还应该考虑气候、土壤等条件的更小的地域差异。以前也曾出现茶树北移种植到黄河流域这一类不符合自然地域分异规律的事，结果都以失败而告终。中国古语中有“南船北马”、“南稻北麦”的说法，从一个侧面反映了这种差异。这种区际的差异就决定了地理区际势能的大小。
区际的差异还体现在区域发展的历史过程上，区域的历史悠久，社会经济发展程度高，基础设施完备，又具有特色的主导产业，其地理区际势能就要比其它区域高。一个产业，如毛纺工业，西部地区虽然是羊毛的产地，但东部地区如上海等城市，毛纺织品的发展程度要远远高于西部地区。
3 区域自然结构势能
区域结构势能是指区域自然环境结构对于区域发展方向的潜在影响力。自然环境地域结构是某一区域各组成要素时空关系的总和及与外界互相关联地域之间关系的总和。在一定程度上，自然环境结构对于区域的经济发展有决定性的影响，技术进步至今并没有，也不能完全改变这种格局。从宏观上讲，我国自然地理环境的3个地形阶梯和3大自然区，在相当程度上控制着我国区域经济发展的宏观框架。经济发展程度高的地区主要都集中在东部季风区，体现了区域结构势能的差异。
自然环境结构有单要素结构和综合结构，水平结构与垂直结构，有点状结构、线状结构、空间结构等不同格局。自然环境结构具有整体性、层次性、对应性、开放性和动态性等基本特征。水平结构是地貌、气候、水文、土壤、植被等诸多自然地理要素综合作用的结果。垂直结构中则在海拔高度变化中起着主导作用。
在相对较小的范围内来看，沿河流的条状格局的平原地区，特别是河流的下游和河口三角洲平原，是我国经济发达的地区。在陆路交通还不是很发达的过去，交通主要是水路，因此，许多城市也是沿河流分布的。四川盆地是典型的盆地状格局，也是我国区域经济比较发达的地区，但是，经济活动主要集中在盆地核心的平原区，距离核心的平原区域愈远，经济愈不发达。山地与丘陵相间的网格状格局，丘陵区的经济就比山区要发达。据研究[5]，20世纪80年代末我国贫困人口总数的91.3%分布在自然条件恶劣的山区和高原。
由于地方性地形的垂直分化以及基岩和地面组成物质的差异，产生了地方性的地域分异。如京津地区，受大地构造的制约，它的地貌结构呈现出燕山、太行山边缘山地和丘陵、京津平原和渤海海域等几个阶梯。由于山区地势大幅度垂直变化而形成阶梯式结构。平原地区由于沉积地貌的水平分异而形成分带式结构。反映出由山麓到滨海的逐步年轻化和开发利用难度逐步增大。在高一级地域分异规律的制约下，这种结构基本上决定和影响了水分条件及其运动、光照条件、温度条件、植被状况、地表组成物质以及它们的迁移、转化和积累，制约着空间变化和区域经济的发展。
垂直带结构是另一类型的自然环境结构。它对于区域经济的发展也有深刻影响。垂直带结构是由于温度和水分状况随海拔高度的变化所反映出来的自然环境的分布格局。在进行垂直带结构研究时，应该充分注意到反映整个垂直带性质的基带的性质和特征。因为它反映了所处的水平地带的性质[6]。这对于区域经济发展而言是相当有意义和重要的。我国的西部地区地势较高，垂直带性发育。但是，在一些山体并不高的地域，垂直分异也会影响到区域经济的发展。如在黄土高原的小流域[7]。不同的微地域，土壤侵蚀的方式和强度有显著的差别，生产适宜性不同，经济发展水平也会差异很大。
一定区域的自然条件与资源结构特征在资源型的区域，基本上决定了产业部门结构系统。如吉林依靠丰富的森林和农业资源形成了森林抚育更新——森林采伐——木材加工林产化工系统和农牧业——食品、饲料——轻工业两大支柱产业。
4 环境质量势能
环境质量势能指环境质量对于区域发展方向和特征的影响力。显然环境质量越好，势能就越高。良好的生态环境质量是人类得以延续和发展的前提和基础。但是，人类活动的规模和强度增长对自然界的干预越来越强，导致环境质量的下降，如生态环境脆弱、土地退化、自然灾害、环境污染等，从而对人类的生存与发展构成极大的威胁，也降低了区域环境质量势能。
我国的自然条件复杂，生态环境在各地的脆弱程度和表现形式各不相同。但可以预料，今后随着人口的增加，人类活动的压力会再加大，生态环境的脆弱性还会增强。造成生态环境脆弱的各种因素有其自身的运动和变化规律。它们之间又相互联系和相互作用着。其中任何一个环节和链条都可能受到来自不同方面和不同程度的这样或那样的干扰，一旦这种干扰超过了系统本身的承受能力和抗干扰能力的极限（阈值），系统就会产生破坏性影响，出现退化或失调。我国的西北干旱区形成的主导因素是干旱，这也是环境脆弱形成的主导因素。青藏高原区主导因素是由于海拔高而导致的高寒。东部季风区自然环境脆弱的主导因素是由于季风每年来临的强弱和迟早以及持续时间的长短，导致降雨量在年际之间、年内不同季节以及地区之间差异引起的水分分配不匀所造成的。生态环境的脆弱性是相对的，绝对稳定的生态环境是不存在的。即使是相对稳定的生态系统也还存在脆弱因子和造成脆弱的因素。稳定的生态系统与脆弱的生态系统之间并不存在一条不可逾越的鸿沟，随着人类活动的规模和强度的愈来愈增大，稳定的生态系统功能失调，发生退化，也会转变成为脆弱的生态系统[9]。另一方面，脆弱生态环境固然有其本身的自然背景，但是，更多的是与人类活动所产生的负面影响的累积分不开。是自然因素与人为因素相互作用和彼此迭加的结果。我国西部地区，大多数地区处在干旱、半干旱的环境中，那里存在的荒漠生态系统、草原生态系统等本身就很脆弱，处在一种不稳定的状态下，在干旱地区的生态系统中，水是十分活跃、积极的因素，它不仅能够影响，而且能够制约一些自然过程的方向和强度。然而，在干旱地区水资源的存在和时空分布又受到其它许多因素的影响，它的不稳定就会强烈地影响到其他生态系统的发展方向。例如草原生态系统在河流或降水、地下水等适宜水分条件下，生长良好，一旦河流改道、降水减少或地下水位下降，脆弱的草原生态系统就会很快遭到破坏。如荒漠化土地在近20年间每年以24.60×
的速度继续发展。仅新疆、内蒙古和西藏等3个自治区荒漠化土地面积就达2.139×，占全国荒漠化土地面积的81.6%[8]。
我国大致的自然灾害形势是，北旱南涝，西北风沙，西南地震与地质灾害。一般年份，全国农作物受灾面积4,000多万ha；倒塌房屋300多万间，受灾害影响的人口约2亿人。几乎每年都有一次较大的水灾或旱灾，而且愈近现代，区域开发愈强，灾害发生的频率和灾害的损失就愈大。50年代每年平均直接经济损失约480亿元（以1990年价格计算），60年代为570亿元，70年代为590亿元，80年代为690亿元，90年代前5年平均为1,190亿元，仅1994年就达到1,800亿元之多。1997年更高达1,975亿元。20世纪90年代各年灾害直接经济损失，已经分别占当年国民生产总值的3%-6%，间接经济损失就更大[10]。
环境污染是区域环境质量的另一个严重的问题，特别是我国东部平原的城市密集区情况尤其严重，中小企业的污染问题持续发展，城市郊区生态形势出现恶化的趋势。由于环境污染的产生有可能导致环境质量的恶化，大大降低区域环境质量的势能。如北京市为了申办和举办奥运会，在产业上进行了重大的调整，将以前污染严重的石化、钢铁、机械等行业调整为高科技、信息等行业，其目的就是改善环境质量提高环境质量的势能。
5 地理势能转化
与其它形式的能量一样，地理势能遵循能量守衡定律，即系统中某一区域的势能增加，其它区域的势能就减少，即区域势能可以转化。因为区域本身是一个开放系统，其所涉及到的因子都处于动态变化中。这种变化的动力来源于自然与社会两方面。例如自然界的环境变迁，青藏高原的抬升就是一个典型的例子，它引起了一系列的环境变迁，使青藏高原地区乃至全球地理势能的格局都发生了变化。有的地理势能的自然因子虽然存在，但没有社会经济的因子驱动，则显示不出来。如深圳市在改革开放前从区位、区际、结构和质量等方面看，应该都还有一定的优势，而没有改革开放的政策，那里的势能就体现不出来，也就是说，政策的改变使其地理势能得到转化。
6 结论
区域的经济发展是以地理学为基础，体现为地理势能，包括地理位置、地理区际差异、区域结构、环境质量等方面。区域发展的地理势能遵循能量守衡定律，并且可以转化。地理势能可由势能指数来表示，势能指数是位置、区际、结构、质量四大要素的乘积，而位置、区际、结构、质量又分别为各不同因子的函数：
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地理势能都是相对的，用无量纲指数表示比较合理。目前这里只是初步设计，上述的函数也只是概念方程。至于位置、区际、结构、质量四大要素具体由什么因子来体现，如何计算其指数，必需进一步深入研究。本文未展开说明，深入的研究应该汇集自然地理和人文地理的专家，系统地辨析地理势能所涉及的诸多因子，进而向定量研究的方向发展。地理势能定量化方案的实现，将为区域发展提供理论依据。地理势能的研究涉及到自然和人文两大学科，是一种跨学科的研究，今后应予加强。
收稿日期：2003-01-09；修回日期：2003-03-02