产业生态系统多样性发展机制研究，本文主要内容关键词为：多样性论文,生态系统论文,机制论文,产业论文，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：X171 文献标识码：A 文章编号：1002-9753(2008)06-0041-07
一、引言
随着工业生态学理论的逐步完善以及循环经济在国内外的迅速发展，“产业生态系统”这一名词越来越被学者和管理者所熟悉和应用。近年来我国循环经济及生态工业园的建设和发展都是以建立完善的产业生态系统为目标的。但是，目前我们对产业生态系统的理解还较为片面，即只是单纯强调提高相关生态效率指标，而忽略了生态系统的本质特征和成长方式。确切地说，这样的产业系统还不能称之为严格意义上的产业生态系统，而只能说是生态效率较高的产业集聚体而已。
因此，只有深入了解产业生态系统的特性和发展机制，从本质上追求产业生态网络的稳定和成熟，才能确保产业生态系统合理健康地发展。本文尝试分析系统多样性的内涵，讨论其对产业生态系统的成熟、发展所产生的作用和影响，并在此基础上提出基于多样性特征的产业生态系统发展模式和机制，为产业生态系统的研究和发展提供参考。
二、产业生态系统发展和系统多样性
根据工业生态学理论，产业生态系统是一个以人类为主体的特殊复合生态系统，具有物质、能量和信息流动的特定分布，有赖于自然生物圈提供的资源和服务[1]，其核心是通过对自然生态系统运行规则的模仿，推进原有产业系统的发展和进化，从而形成一个与自然生态系统相互协调发展的复合生态系统。理论上，它是一个闭合的、平衡的复杂系统，能够达到物质利用效率最优化和废物零排放。然而现实中，以人类为发展主体的产业生态系统还只是一个开放的、不平衡的、不稳定的动态复杂系统而难以达到理想状态，它的形成、发展、进化乃至崩溃是一个难预测的动态过程，受时间、空间等诸多因素的影响和制约。因此，对产业生态系统的内涵和特征进行深入研究愈发显得重要。
目前国内外许多研究者对产业系统多样性的影响和作用做了一定的研究工作。Jelinski和Graedel[2]，Allenby和Cooper[3]，Geng和Cote[4]等20多位学者都认为，产业系统的多样性将有助于提升系统的可持续性和稳定性，有助于建立资源循环利用的产业生态网络。Odum[5]发现，在自然生态系统发展初期，其系统多样性较低，处于动荡不稳定的发展状态；而在系统成熟阶段，整个系统的多样性升高，系统稳定性较强。他认为经济系统也应该遵循同样的规律。Geng和Cote[4]认为，在产业生态系统设计中，一个具有明显多样性特征的并且其中的生产者、消费者、分解者能够充分发挥各自作用的大规模群体，会促进资源的循环利用和减少系统废物生成。Noronha[6]认为在一个工业系统中存在大量的多种可能投入和产出，从而提升系统共生的可持续性和保持系统的稳定性。在Allenby和Cooper[4]提出“大多数成熟的生物种群是具有多样的、结构优化的、复杂的以及相关联的组织集合”后，Korhonen[7]认为成熟的产业生态系统也应该与这种生物群落具有相类似的结构和特征。Geng和Cote[8]在最新的研究成果中深入探讨了产业生态系统多样性与自然生态系统多样性的联系和区别，并多角度阐述了多样性对于产业生态系统发展的重要性。
此外，一些学者还从其他角度对“产业系统多样性”进行了有价值的研究，如城市产业系统多样性对失业率的影响[9]、产业多样性对区域经济稳定性的作用[10]、产业结构和创新与产业多样性关系[11]等。尽管有些研究方法还存在一定争议，但其中的一些研究结果也还是体现出了系统多样性对产业系统可持续发展的积极促进作用。
三、产业生态系统多样性的内涵
（一）产业生态系统多样性定义
自20世纪末期工业生态学理论提出以来，学者们对于“产业生态系统多样性”中的“多样性”都是借用自然生态系统中的“生物多样性”和“生态系统多样性”而进行的概念性移植。在《生物多样性公约》(1992)里，生物多样性的定义是“所有来源的活生物体的变异性，这些来源包括陆地、海洋和其他水生生态系统及其所构成的生态综合体；这包括物种内、物种之间和生态系统的多样性。生物多样性是一种重要的生态功能，对进化和保持生物圈的生命维持系统具有不可忽视的作用。生态系统多样性是生物多样性研究的重点，它是指“生物圈内生境、生物群落和生态过程的多样性”。生态系统多样性直接影响系统内的物质循环和能量流动。
在提出“产业生态系统多样性”的定义之前，我们应该认识到，虽然产业生态系统与自然生态系统之间存在着极大的相似性，但是两者之间也存在本质的差别。人类系统存在三种独立的进化方式：生物、文化和技术。而自然生态系统基本上只有前两种进化方式[12]。也就是说，产业生态系统的演化和发展在很大程度上受技术、信息、市场机制、政策导向等的影响和制约，是人类在认识产业系统的过程中不断地改变系统自身的进化过程，而自然生态系统则处在不受过多外界干扰下的一种自然发展状态。
基于以上认识，我们尝试着将产业生态系统多样性定义为：“在一定范围的产业生态综合体内部，有机元素、有机成分和有机过程中存在的变化和差异，并由此对综合体的发展规律产生多维的影响，这种变化和差异既可能是综合体本身发展而来的，也可能是受其他外在人为因素促成的。”
（二）产业生态系统多样性内涵
1.多样性存在于系统各个环节和要素中 多样性是所有生命系统的基本特征，每一级实体——基因、细胞、种群、物种、群落乃至生态系统都存在着多样性[13]。同时，由于产业生态系统比自然生态系统具有更多的不确定因素和元素区别，产业生态系统的多样性也远比自然生态系统多样性的内容要复杂。这意味着对整个产业系统来讲，要考虑系统各个元素、各个层面以及各种关系链条的多样性特点。不仅要考虑系统结构链和结构网的多样性，为适应纷繁复杂的内外环境提供多种选择，也要考虑系统内各个层次的耦合关系多样化，即组分间的不同搭配方式和组分相互作用、相互联系的多样性，从而反映系统管理组织水平和竞争生存能力。
多层次、多角度地分析系统多样性的内涵，能够加深对整个产业生态系统物质流动和资源循环的理解，也能从战略角度上提升整个系统的稳定性和竞争力。
2.多样化与集群化对比 “集群化”借用了“产业集群”的概念，是指在某一特定领域中（通常以一个主导产业为核心），大量产业联系密切的企业以及相关支撑机构在空间上集聚，并形成强劲、持续竞争优势的现象[14]。产业集群强调相关产业的聚集和合作，从而获得产业竞争优势。
表面看来，这与产业生态系统多样性所强调的产业多样性相矛盾，因为多样性所倡导的多种不同产业、产品、技术、文化的集合将降低原有的单一产业集聚的竞争优势，而且会带来一定的运行负担。实际上，产业生态系统多样化并没有否认集群化的优势和作用，也并不与集群化矛盾，而恰恰是在产业集聚的基础上发展起来的。相关产业聚集能够增强产业竞争优势、充分利用各种资源。然而对核心技术和部分材料的普遍需求和依赖，会给集聚体本身带来很大的危险；同时，废弃物、危险毒害物的地理集中，也给当地环境造成负担和隐患。而产业生态系统的多样性却能有效缓解这些问题：一方面通过上下游产业引进和实施产品采购、销售、材料的多样化管理，从而合理规避产业风险，提高整个产业链条的竞争力；另一方面通过其他产业的引进，既可能消化吸收整个系统的废弃物、梯级利用能源、提高系统资源循环利用率，减轻环境负担，也能丰富产品种类，平衡系统经营风险，保证经济效益稳定。同时，通过系统多样化发展，可以引进新的环保技术，从而减少废物管理成本、排放控制成本、原材料和能源成本、运输成本等，所以不仅不会增加运行负担，反而会从中大大受益。国内外一些优秀的生态工业园就是从产业集群逐步走向产业生态系统多样化的典型例子。例如，位于加拿大哈利法克斯的伯恩赛德生态工业园项目从最初的单纯以制造业为主的产业集群发展成为包括多达上百家循环企业的复合产业生态系统。这些企业不仅为园区内部的各制造企业提供废物处理服务，还为所在的城市和周边社区提供包括污水处理、废旧物资回收与交易、产业固体废物处置与再循环、生活垃圾堆肥、热能联产供暖等多项服务，大大减少了向外界排放的废物总量，改善了所在地区的环境质量，并营造了新的就业机会，推动了本地区的可持续发展[4]。
3.多样性要以平衡性为基础 在自然生态系统中，从细胞、个体、种群、群落直至整个生态系统，各层级上都能表现出生物的多样性特征，而这一特征又以各层级内种类繁多、数量丰富的内部成员之间保持质和量的平衡为基础。可以说，物种成员的平衡性与多样性共同推动着整个系统的正常运转。这其中，生态系统中不同物种的个体数量配置越平衡，则生态多样性越高，在生态系统的成熟阶段，物种成员的平衡性和多样性也都表现为较高状态。
产业生态系统中的多样性同样要求系统内的各个组分和元素保持平衡，即各层级内部的产业物种数量和规模都要均衡，这样才能使产业生态系统内各个组分和元素各展所长同时又能互相作用，从而推动整个产业生态系统良性发展。例如，我们在化工产业群中引入建材产业来进行废渣磷石膏等副产品交换，就应该采取有效措施支持新引入的建材产业的发展，使之能够根据自身优势并借助于产业群中的组分和元素而自主成长，进而能形成一定的产业规模来反作用于该化工产业群，这样，新引入的建材产业与其他产业之间不仅能够调剂余缺，优势互补，更能在各自成长过程中做到平等地共担风险、共享利益，推动整个产业群健康、稳定地发展。当建材产业发展到与其他产业相适应、相匹配的规模时，与其他各个产业之间能够保证较好的平衡状态时，该产业系统的多样性就得到了进一步的增强，整个产业群的成熟度也就提升到了一个新的层次。
需要说明的是，产业生态系统内的平衡是一种动态平衡，与自然生态系统相比，同样存在优胜劣汰。当一个组分或元素由于产业链网关系转变或产业生命周期规律等原因而要被淘汰时，就会有新的更具生命力的组分或元素来填补，从而在动态调整的过程中推动产业生态系统的进化。
4.多样性与产业生态链长度的复杂关系 从自然系统生态学理论可知，食物链的长度、食物网的多样性和复杂性是衡量整个生态网络成熟度和稳定度的有效指标，然而对于产业生态系统，却不能简单照搬上述理论。从实践中看，产业生态链条并非越长越好。如果产业链条太长，可能会导致由于产业链过“细”而发生“断链”。同时分工过细，链条过长，交易成本也会增加，当交易成本大于管理成本时，多增加一个链节只能增加产业链的成本，并不能带来新的效益；产业生态网也不是越复杂越好。产业链上的某个产业或企业的产品过于繁杂，必然会分散自身的资源优势和核心竞争力，容易导致系统出现严重危机。
总而言之，产业生态系统中的元素和组分适度的多样性和复杂性会直接促进系统的稳定发展，但如果过度则会导致系统不稳定甚至紊乱。所以，对于产业生态系统来说，合理构建整体的产业生态网络、保证各经济体全面运行的总体效率才是衡量整个网络资源循环以及经济和生态性能的有效尺度。
四、产业生态系统多样性发展机制和对策
分析和研究产业生态系统的多样性发展机制，需要将产业生态系统逐层解析，从系统——产业——企业三个层次进行发展机制研究和策略建议。
（一）系统层面多样性机制建立和对策分析
系统的资源承载能力、环境容纳总量在一定时空范围内是恒定的，但其分布是不均匀的。如图1所示，从多样性的角度来观察整个产业生态系统的演化，一个成熟的产业生态系统相对于不成熟的产业系统在产业数量上要多，产业差异明显，产业之间、产业内企业间的状况更为均衡。一方面是由于系统在向成熟阶段进化过程中，由简单状态变为复杂状态是一种定向性的变化，即称之为“演替”；另一方面是由于系统在多种因素影响下朝着结构有序性和功能完善性发展，必然存在两个以上的组分，既有分工又有合作，且各组分之间有一定的比例关系并相互作用；此外，任一系统都有主导的利导因子和限制因子，资源的稀缺性和系统内各种差异导致竞争和共生。这种相互作用是提高资源利用效率、增强系统自组织能力的必要条件。
因此，对于整个产业生态系统，首先要考虑系统整体功能、结构和利益实现，结合系统所在区位特点、区域资源优势和环境承载能力，在一定时空范围内重点发展1-2个优势产业。与此同时，确定系统内产业种类的多样化发展目标，优势产业及补充产业的确定应以竞争共生型、循环再生型、功能补偿型等为发展导向。竞争共生型是指产业间的资源利用和利益关系既存在竞争关系，又存在互补、协同、合作关系。例如化学工业园区内的具有同种产品或副产品的精细产业，他们存在明显的市场竞争关系，但是他们又能够建立技术、材料等信息平台、统一供应商及采购市场、共享污水处理和能源等基础设施，并可能存在不同企业之间的副产品交换关系。这种竞争和共生机制的结合，是促进系统内环境合理、经济高效、行为合拍、协调发展的重要条件。循环再生型是指产业间是上下游链接关系、副产品交换关系、能源梯级利用关系或是废物废水处理再利用关系等，如农产品加工业和医药产业、化工产业和建筑业、包装材料业、三废处理产业等，从而提高系统资源利用效率、减少环境污染，提升区域经济竞争力。功能补偿型是指当系统整体功能受到威胁或损害时，系统中某些组分会上升为主导组分，或是自动补偿或替代系统的原有功能，使整体功能趋于稳定[1]，因此，系统内有必要壮大某些相对独立的产业类型，或是引入某些较现存的优势产业更为先进、前端的产业组分，以确保整个系统长期、持续的存活力和发展力。我国一些先进生态工业园示范项目和循环经济试点项目建设中就能较好反映系统层面多样性的优势作用。例如，天津开发区通过开展循环经济试点工作，在原有纯制造型工业区的基础上先后引进了包括垃圾焚烧发电、中水回用、海水淡化、有机废物堆肥、危险废物集中处置等项目，并通过循环经济和清洁生产理念的传播，培育了一批环境友好型企业。现在，区内的绿化公司将天津碱厂产生的废碱渣、津联热电等产生的粉煤灰以及港口清理产生的港湾泥按照一定比例加工生产出“新土源”，用于天津开发区盐碱低洼地的土壤改良和垫地。该公司还和区内的丹麦投资企业——诺维信公司合作开发出了专用的滨海盐碱土改良肥，并对于园林修剪中产生的碎枝叶粉碎后发酵制成绿肥回用，既节省了施肥用量，又避免了对环境的污染，同时做到了自身废弃物循环使用。这样，通过对于新的环保企业的培育和既有企业的改造，在巩固园区优势产业的同时，多样化地发展各种类型的补充产业，使系统功能逐渐完善，系统效益得以提升[15]。此外，在产业生态系统内要妥善处理不同产业之间贸易、分工的多样化，为各个产业建立多向、多环节的网络式贸易、分工和供应链体系，优化生产要素配置、促进各产业的升级，为产业在区域市场、国内市场以及国际市场上进行多元化定位。
图1 不成熟与成熟产业系统的产业数量及均衡比较图
（二）产业层面的多样性机制建立和对策分析
产业是产业生态系统内部的核心运营单元，它的发育形态、效益高低、风险大小，都是影响整个产业生态系统成长的关键，这一点与自然生态系统中各生物种群的生长状态和抗干扰程度决定着该自然生态系统的存活相似。从产业层面分析，产业生态系统多样性机制主要体现以下三个方面：
第一，同一产业内各种生产要素（劳动力、生产资料、劳动对象）和产量的集中情况和配置组合状况多样性，即企业规模多样性。企业规模多样性，是指一个产业系统内应该大、中、小型企业适当比例同步发展，大型企业凭借自身雄厚实力实现稳定发展，刺激和带动中小企业在市场中寻找机会，灵活成长，从而增强整个产业系统规避和化解风险的能力，增强稳定性。第二，同产业内企业之间的结构和关系多样性，即企业间相互分工和协作的多样性。与整个系统相比，单一产业内企业间的竞争关系更为明显，如软件产业内的各类企业都具有很大程度的竞争性，这种竞争促进了产业发展的同时，也抑制了信息、技术的流通和共享。因此，在企业间保持竞争关系的同时需建立起产业共生和合作多样化模式，如多种副产品交换、可更新资源再分配再利用、供应链和销售网络共享、技术信息交流等等，通过协作和共生形成高效经营单元，并进一步建立起具有共同的利益和目标的单元共适应网络系统。第三，产业内主导产品、核心技术等优势元素的多样性。长期以来，各种产业系统的发展都以主导性为重要原则，拳头产品和核心技术等优势组分是产业发展的核心竞争力。但是，随着信息和技术的发展，产品生命周期不断缩短，很多主导产品在短期内就被大批量同类产品冲击，且各种核心技术也较容易被更为高新、环保的技术所取代。因此，产业内优势组分的横向扩充和纵向变革，在现阶段看来尤为重要。
为了在产业层面加强产业生态系统的多样性，首先，要合理引入不同规模的企业，利用资源网络和市场机制，在产业内外的各种企业之间建立良性竞争与协作关系，同时兼顾产业链条的稳定性和经济性等。具体资源循环利用的多样化链条模式特征优势如图2所示。其次，要从战略角度考虑产品种类和核心技术。当市场某些产品滞销、原材料价格波动（如天然气价格低于废热供应价格）或某一技术受到更新换代的威胁时，以多样化的产品和技术调节系统运行的失调，降低产业风险。此外，还应考虑原材料采购和销售渠道的多样化，保持与多个供应商的友好关系，产品采购应在保证成本较低的情况下尽可能多地选择几家供应商，在比对和竞争的情况下保证原材料质量和价格；同时，重点扩大产品销路和市场，在可控制范围内尽可能地扩展市场，提供多样化的可被客户接受的销售模式，提高产品销售量和影响力。
图2 资源循环利用多样化链条模式的特征优势
（三）企业层面的多样性机制建立和对策分析
在企业层面实施多样化发展，是提高企业效益和经营安全性的重要战略。这种模式在20世纪30年代就由美国学者提出并广泛应用，现在世界上很多大型企业都采用了这种经营战略[16]。传统的企业多样化模式主要是指如纵向一体化、横向一体化等行业内或跨行业拓展经营范围。随着企业战略研究的不断深入和发展，现阶段企业多样化发展模式的内容已经得到了不断的扩充，是指通过企业兼并、合并，技术、管理创新等方式对企业的管理手段进行系统、专门的设计，逐步推出产品种类、产品样式、交易服务的多样化，以及利益关系和分配方式的多样化、立体式激励机制和不同层次人才招集和储备等多层次多类别的多样化生产和管理模式。这些多样化模式一方面有利于企业扩大生产和经营规模，充分利用系统内部资源如技术装备、其他企业副产品、营销网络等，提升适应市场变化能力，另一方面也能分散企业自身经营风险，将一种经营不足用另一种经营优势来弥补，以此稳定企业总体发展。
同时，实行多样化经营的企业，应认清自身技术上的优势与劣势、市场的空间与潜力、产品的顾客认知程度及资源的储备与利用状况，量力而行。否则，盲目追求多样化可能会增加风险成本、分散资源，反而削弱了核心产品竞争能力，使企业丧失原有优势。
五、结论
产业生态系统是一个极为复杂的复合生态系统，有它自身的特征和发展规律。只有准确深入地认识、把握和利用这些特征和规律，才能实现真正意义上的产业系统生态化。而多样性是产业生态系统的重要特征之一，深入分析和研究多样性内涵、发展机制并做出对策调整，对产业生态系统的成熟和发展具有重要意义。
需要指出的是，从国外较为成熟的产业生态系统如丹麦卡隆堡、加拿大伯恩赛德生态工业园的发展经历来看，高度的系统多样性并不是刻意追求的结果，而是整个系统发展到一定阶段的产物，是一个成熟的产业生态系统所必备的显著特征之一。因此，我们在促进产业系统多样性的过程中，要遵循产业生态系统的内在规律，充分运用市场机制，根据自身特点，设计可行的操作模式，同时建立完善的管理制度和配套措施作为保障，循序渐进，切不可操之过急。
受研究时间和文章篇幅所限，本文只是从系统多样性角度对产业生态系统的发展机制进行了粗浅的分析和研究。在今后的研究中，我们将对产业生态系统的其他特征逐一开展分析，并从更加宏观的角度思考整个产业生态系统的特征和发展机制，为产业生态系统健康、稳定地发展提供理论参考。
收稿日期：2007-08-29修回日期：2008-03-18
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