林纸循环经济系统的资源、生态和价值链拓展模型，本文主要内容关键词为：循环经济论文,价值链论文,模型论文,生态论文,系统论文，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。
造纸工业对生态环境的破坏不仅在于污染物的大量排放，而且还在于对林木资源的大量采伐。面对产业与生态相互冲突的重重围困，造纸工业究竟路在何方?有没有一条两全其美的出路?研究和实践表明，从技术的角度看，发展以木材纤维为原料的规模化和现代化林业造纸，有利于提高污染控制水平，并且有利于化学品、水资源、热能和电能等回收利用；从自然的角度看，造纸用木材原料具有可再生性、可降解性和固碳功能，可以进行大规模人工培育，有利于生态环境的保护；从经济的角度看，推行以造纸工业为核心的林纸循环经济模式，有利于原料和产品的多重和多产业的回收利用，从而可以节约资源、降低生产成本和减少污染物的净发生量；从产业组织的角度看，构建绿色共生型林纸供应链体系，有利于实现资源、环境、生态和产业的共生发展[1]。从以上4个角度可以看出，造纸工业的出路在于，在发展林纸一体化绿色供应链的基础上，构建多层次和多方位拓展的循环经济系统。甚至有专家认为，现代造纸工业是实现循环经济的最佳产业[2]。关于循环经济的研究，在经历了诸如循环经济的内涵、思想、战略、路径、模式、评价、政策和对策等概念模型的探讨之后，循环经济系统的结构模型及其运行机理是下一步需要探索的核心问题。在林纸循环经济系统结构模型及其机理研究方面，现有的文献主要聚焦于造纸企业内部循环经济系统中的某些具体技术问题。例如，国内外学者在制浆造纸闭合水循环系统模型和废水处理技术[3]、利用造纸污泥生产包装板的再制造和再循环系统原理[4]、制浆造纸废水和污泥处理过程中能量回收利用的系统模型[5]、制浆企业热电联产系统结构模型[6]等方面进行了大量的专项技术研究。但是，林纸循环经济是一个大系统，需要将这些单项技术联系成一个整体，并拓展到林业等相关产业和自然系统，这样才能更好地发挥其经济和生态效应。近年来，已有一些学者开始关注更大范围内的林纸循环经济系统问题[7～8]。为此，笔者在现有研究成果的基础上，将上述4个角度综合起来，按照资源链、生态链和价值链的逻辑线路，对先前提出的林业绿色供应链系统的宏观、中观和微观循环结构[7，9]进行进一步深化，研究绿色共生型林纸供应链循环经济系统的多层次拓展模型及其运行机理。需要说明的是本文所研究的造纸工业仅限于以木材为原料的造纸工业部门，文中所提到的造纸企业是单纯制浆、单纯造纸、制浆造纸一体化、林纸一体化和林浆纸一体化等企业的统称。
1 绿色共生型循环经济思想的提出
循环经济本质上是一种生态经济，它要求人们运用生态学的规律来指导人类的经济活动，按照自然生态系统物质循环和能量流动的规律重构经济系统，使经济系统和谐地纳入到自然生态系统的物质循环过程中，并把清洁生产、资源综合利用、生态系统构建、可持续消费和利益均衡等融为一体。因此，循环经济是一种促进人与自然的协调与和谐的经济发展模式。而林纸供应链的循环经济系统本身就横跨经济系统和自然系统，具有一般循环经济所不备的独特结构与绿色共生特性。图1表达了林纸供应链循环经济系统的基本构成和本研究的逻辑框架。
图1 林纸供应链循环经济系统的子系统划分
Fig.1 The subsystem division of circular economy system in forestry-paper supply chain
从自然属性看，林纸供应链循环经济系统可以划分为产业和生态两大子系统，前者是人工系统，后者是自然系统。在产业系统中，既包含造纸工业、营林业、营销业和物流业等纵向供应链环节，也包含木材加工业、家具制造业、林产化工业等相关产业的横向供应链环节。其中，营林业是联系人工系统和自然系统的桥梁，是产业系统和生态系统共生关系的纽带。
运用共生理论，林纸供应链中产业和生态子系统的相互作用关系可分为共生关系和非共生关系两种模式[1]。共生关系是指产业与生态子系统具有正的相互作用，包括偏利和互利共生等模式；而非共生关系是指产业与生态子系统具有负的相互作用关系，包括竞争、偏害、寄生和捕食等几种模式。其中，互利共生模式(mutualism)是指两个子系统相互促进和双赢的关系，又称为绿色共生模式(green symbiosis)，这是林纸供应链循环经济系统的发展目标。
绿色共生型循环经济模式和一般循环经济有所不同，它具有其独特的可持续发展的优势。一般的循环经济方式构成了“资源—产品—废弃物—再生资源”的“保健式”闭合回路，即所谓“从摇篮到摇篮”绿色供应链模式。而林纸供应链的循环经济方式除此之外，还应包含“可再生资源—产品—价值—回馈可再生资源”的“成长式”良性循环，即所谓“从苗圃到森林”的绿色共生型循环经济模式[7]。绿色共生型循环经济模式一方面可以解决造纸工业原料短缺的问题，另一方面又可以使得森林资源不断增长、生态环境不断改善，形成“以纸养林、以林促纸”的格局，实现我国造纸工业的生态化和绿色化，并为整个生态经济系统的可持续发展起到重要的作用。
为了实现产业与生态绿色共生的目标，不仅要在林纸供应链的核心结构——制浆造纸子系统中构建循环经济系统，而且还需要向资源和消费子系统、生态环境子系统、社会经济子系统拓展，分别形成资源链、生态链和价值链的绿色共生型循环经济系统。通过这三个链条的相互作用，才能真正实现林纸供应链系统的绿色共生模式[7]。
2 林纸循环经济系统的核心结构(制浆造纸子系统)
林纸循环经济系统最基础或核心的结构主要是制浆造纸子系统的循环经济结构。在上述国内外相关研究中，已有许多关于制浆造纸企业循环经济系统单项技术的研究成果。根据对我国造纸企业的实际调研，这些研究成果分别在不同企业已得到不同程度的应用。但是，由于制浆造纸废弃物的综合回收利用投资大、系统复杂，比较完整的集成化循环经济系统尚未建立起来。
循环经济系统不仅仅是经济系统，尤其在核心结构中，更多地表现为技术系统。现代制浆造纸有多种不同的技术，它们所对应的循环经济系统的结构有较大的差别。选择我国制浆造纸企业常用的碱法制浆工艺为例，对散落在有关文献中的与循环经济相关的制浆造纸工艺进行了梳理，并进行反复比较、选择和整合。然后，通过相关企业调研，并向制浆造纸技术专家进行咨询，根据技术和经济两方面的可行性和合理性，构建了图2所示的林纸循环经济系统的核心结构模型，为造纸企业建设更加完善的集成化循环经济系统提供依据。
在图2中，白色方框表示资源处理的过程，简称为“资源过程”；灰色方框表示资源处理系统(如车间、设备、设施等)，其中又包含若干处理过程；连接各方框的有向实线表示资源流，包括物质流和能量流。所谓资源链就是由这些资源过程和资源流构成的顺箭头方向的链条。此外，图2中的有向弧线标示出资源循环利用的路径或回路。
图2 林纸循环经济系统的核心结构模型
Fig.2 The core structure model of forestry-paper circular economy system
由图2可见，木材原料经过备料车间锯段、去皮、除节、劈木、削片、筛选和再碎等工序；送入制浆车间，经过蒸煮、洗涤、筛选、漂白、浓缩等工序形成纸浆；然后进入抄纸车间，经过打浆、配浆、净化、筛选、成形、脱水、压榨、干燥、压光、卷取、裁切、包装等工序，最终生产出成品纸。将这一主干生产流程与原材料回收利用、能源回收利用、“三废”处理等循环经济过程相结合，便可以构成包含多个循环回路和降低污染排放环节的循环经济系统。通过碱回收车间、热电联产设备、水过滤和处理设施等，形成碱回收、石灰回收、水回收、能量回收、蒸汽回收、纤维回收、废料利用、废纸回收等多重循环，以提高资源利用率、降低污染物的产生。另外，再通过污水、烟尘和废渣处理设备，对“三废”进行处理，以降低环境污染。
3 林纸循环经济系统的资源链拓展结构(资源与消费子系统拓展)
在图2所示的林纸循环经济核心结构模型的基础上，将视野扩大到制浆造纸企业外部的资源子系统与消费子系统。对核心结构模型的输出物质(如纸产品、废水、污泥、废气、粉尘、煤灰、木质素等)进行进一步研究，可以构建其循环经济的资源链拓展结构模型(图3)。图2中的林纸循环经济核心结构在图3中被压缩成了“林纸CE核心结构”灰色方框。图3中的方框、有向实线和有向弧的含义与图2相同。
3.1 资源链上游拓展
在资源链的上游，该拓展结构模型将森林资源培育业作为造纸工业的“第一车间”，为制浆造纸过程提供交易成本和经营风险较低的稳定的原料来源；而交易成本较高、风险较大且稳定性较差的供应链外部市场交易渠道只作为一种辅助的原料来源(木材原料市场交易过程将在下面的价值链拓展结构中反映出来)。为提高木材资源的利用率，造纸工业的木材原料来源还包括森林“三剩物”(采伐剩余物、造材剩余物和加工剩余物)等。同时，制浆造纸企业及其供应链成员(如木材加工企业)对原料林基地进行营林物资的投入，构成营林循环。
3.2 资源链下游拓展
在资源链的下游，林纸循环经济系统可以延伸到消费环节的废弃物回收利用，即所谓逆向物流业或静脉产业。拓展领域主要包括制浆造纸循环链(化学加工循环)和木材加工循环链(物理加工循环)两个方面。在制浆造纸循环链中，木材原料用于制浆造纸，经一系列复杂的化学加工过程形成了纸产品，供消费者使用。然后，将消费者使用后的废弃纸品回收，经适当处理后再次作为制浆造纸的原料，循环使用。在木材加工循环链中，木材经过机械加工和胶粘等工艺形成木制产品供消费者使用，然后将消费者使用后的废弃木制品回收。经适当处理后，一部分仍可用于其他木制品的加工，形成木材加工循环链；另一部分则作为木材纤维原料用于制浆造纸，进入制浆造纸循环链重复使用。
3.3 资源链横向拓展
从资源链的横向来看，林纸循环经济系统可以拓展到木材加工业和生产过程废弃物的综合利用等产业。在木材加工业方面，其加工剩余物可以用作制浆造纸。例如，加拿大制浆造纸业就和木材加工业密切结合，大中型制材厂把占原木材体积25％～30％的加工剩余物削成木片供应造纸企业，而制浆工业所用原料的30％～60％来自木材加工剩余物[10]。在造纸污泥利用方面，可以采用施胶和高压工艺，生产高强度包装板，如塑维板或刨花板贴面[4]等，用于成品纸或其他产品的包装，以节约木材用量。在煤灰利用方面，制浆造纸生产过程中的各类锅炉燃烧后的煤灰可以用来制造煤灰砖(如空心砖)等产品，既可用作建筑材料，又能够减少对空气的污染。
此外，木质素(lignin)是自然界中在总量上仅次于纤维素的第二大天然有机物，是自然界中唯一能大量提供可再生芳基化合物的非石油资源。木质素及其衍生物具有多种功能性，可作为分散剂、吸附剂、解吸剂、石油回收助剂、沥青乳化剂等，因此在建筑、采油、水处理、农业，以及水泥、橡胶和塑料生产等方面具有广泛的应用前景[11]。但目前，由于技术、经济和循环经济意识等多方面的原因，制浆废液中的木质素并没有得到很好的应用，既浪费了资源，又造成了环境污染。
4 林纸循环经济系统的生态链拓展结构(生态环境子系统拓展)
资源链拓展结构为林纸循环经济系统进一步向生态环境子系统拓展提供了必要的生物学基础。在此基础上，根据生态系统的运行原理，结合我国生态建设的实践，我们构建了林纸循环经济系统的生态链拓展结构(图4)。图3中的林纸循环经济资源链拓展结构在图4中被压缩成“林纸CE资源链拓展结构”灰色方框，该方框中的有向实线为图3中的主要资源链。在灰色方框外部，各方框表示促进生态系统良性发展的过程，简称为“生态过程”；连接各方框的有向点划线代表生态流，表示各生态过程之间的作用力，简称为“生态力”。与资源流不同的是，生态流已超出了物质流和能量流的范畴，它通过物质流、能量流、资金流、技术流、过程流等“流体”，形成生态作用力。所谓生态链就是由这些生态过程和生态流(生态力)构成的顺箭头方向的链条。
Fig.3 The structure model of forestry-paper circular economy system expanded in resources chain
Fig.4 The structure model of forestry-paper circular economy system expanded in eco-chain
在图4中，制浆造纸及其横向拓展的供应链企业(如木材加工企业)通过以下途径形成生态链循环：①在林工一体化战略指导下，进行工业原料林建设，一方面解决企业的原料供应问题，另一方面为森林生态系统建设做出贡献；②在绿色营销战略的指导下，开展森林认证工作，实施森林资源的可持续经营；③经过处理的制浆造纸废水在除去有害物质后，留有丰富的有机物质，可以用于灌溉林地，有利于林木生长；④造纸污泥以及已分离出来的木质素含有丰富的有机质和N、P、K等有利于树木生长的物质，可以用来开发速生材专用复合肥和土壤改良剂等。
此外，在政府相关管理部门制定的生态环境政策或法规的引导和规制下，一方面通过资源节约、节能减排、生态工业园建设等措施促进林纸循环经济核心结构的建设和完善，进而提高造纸工业的环境友好水平。另一方面，通过森林分类经营、近自然育林、生态补偿等途径，为森林培育提供有效的措施、技术和资金等支持，进而促进森林生态效益的提高。同时，森林资源的良性增长可以提高森林的固碳能力和自然界的碳循环效率，进而为发展低碳经济做出贡献。
要使得一个生态过程具有良好的生态效益，不仅该过程应当具有良好的生态功能，而且还取决于其输入的生态力。正的生态力输入将起到提升生态效益推进力，反之，负的生态力将起到破坏生态的作用。因此，只有通过整个生态链系统的良性循环，才能最终实现生态建设和环境保护的管理目标。
5 林纸循环经济系统的价值链拓展结构(社会经济子系统拓展)
林纸循环经济系统的价值链拓展结构是将林纸绿色供应链融入社会经济大系统之中，为上述循环经济系统的良性互动提供经济动力和价值纽带。针对我国林纸供应链运行过程中呈现的价值链瓶颈，借鉴国外造纸工业发达国家的成功经验，将迈克尔·波特提出的价值链理论进行推广，我们构建了林纸循环经济系统的价值链拓展结构模型(图5)。在这一结构中，图4所示的林纸循环经济生态链拓展结构被压缩成“林纸CE生态链拓展结构”灰色方框，其中有向实线为图4所包含的核心结构和资源链拓展结构中的主要资源流。在灰色方框外部，各方框表示促进价值增值的过程，简称为“价值过程”；连接各方框的有向虚线代表价值流。价值流与资金流有关，但并不等同于资金流，它表示价值实现和增值(即价值创造)的运动方向，其中包括单向和双向的价值流。所谓价值链就是由这些价值过程和价值流构成的顺箭头方向的链条。
图5 林纸循环经济系统的价值链拓展结构模型
Fig.5 The structure model of forestry-paper circular economy system expanded in value chain
在图5中，森林资源沿着价值链方向(其中有一部分与供应链方向吻合)不断提升价值，并通过与上述生态链和资源链的良性互动，促进社会经济的可持续发展。图5中，供应链利益分配的优化与协调过程是一个重要的价值链环节，是一个供应链管理的过程。合理的利益分配可以调动循环经济各主体的积极性，进而发生一系列的良性循环过程：①促进价值链自身的协同和有效运行；②激励制浆造纸企业、木材加工企业、其他市场主体、公共财政、社会资本、林场和林农等循环经济主体，对森林资源培育进行持续的要素投入，实现价值回馈；③进而促进循环经济系统的资源链和生态链的良性循环；④资源链和生态链的健康发展又反过来支持价值链的良性增长；⑤最终推进整个循环经济系统的持续发展。
除了价值分配和要素投入外，价值链促进资源链和生态链的良性循环的另一个重要途径是市场交易价值过程。它分为面向资源链和面向生态链的两类价值链环节，前者包括木材原料市场交易、浆纸产品市场交易、木材产品市场交易和林权市场交易等，后者包括排污权市场交易、碳排放权市场交易和生态彩票发行等。通过市场机制，可以实现循环经济系统的再次价值分配，弥补行政管理措施的不足和初次价值分配的不合理，进而利用系统的自组织机制实现价值链的进一步优化。
6 结语
通过以上分析可知，资源链、生态链和价值链的循环运行并不是独立完成的，它们相互交织、相互促进，形成了林纸循环经济系统的共生发展机制。首先，价值链要借助资源链和生态链实现价值增值和可持续发展；其次，价值链通过资金直接投入、供应链利益合理分配、各类市场交易的利益再分配等多种途径促进资源链和生态链的良性发展；再次，资源链是生态链的生物学基础，而生态链又是资源链持续增长的生态学支撑，两者相辅相成。
将以上图2所示的循环经济系统核心结构与图3～图5所示的资源链、生态链及价值链拓展结构综合起来，不难形成林纸循环经济系统完整的结构模型(由于结构图过于庞大和复杂，这里就不再绘制)，由此可以清楚地看出资源链、生态链和价值链的相互作用关系。因此，本文实际上给出了林纸循环经济的多层次嵌套的整体结构模型。一方面，整体结构模型使我们对该复杂系统有一个完整和全面的认识，便于在林纸循环经济建设过程中拓展思路，有利于科学制定国家和区域循环经济的战略规划。另一方面，分层次的结构模型有利于造纸企业、木材加工企业、营林组织、相关行业协会、各级政府相关管理部门等决策主体，在制定不同层次的循环经济决策时，根据各自不同的要求和关注点，既能够各取所需，又便于理解局部结构与整体系统的关系，而且还有利于协调各利益相关者的相互关系。
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