复合生态系统原理（共10篇）
复合生态系统原理 篇1
1 工业企业生态工程的研究意义
生态工程是20世纪60年代以后, 全球解决资源、环境、经济、社会等危机尤其是生态危机加剧, 在人们执着追求寻找解决危机的对策及资源环境保护的背景下产生的。它是生态学、管理学、经济学等多学科交叉渗透发展起来的边缘学科。20世纪70年代, 人们曾探讨过“无污染”目标, 并认为这一目标能够实现。但随着生态危机及环境污染的加剧, 人们逐渐认识到要彻底消除污染是不可能的。因此, 加强污染防治、环境保护、资源合理利用, 实现环境的相对净化, 需要运用生态工程原理、方法、模式与技术解决现实问题。
工业生态系统是指把工业作为一个复合生态系统来看待, 并认为工业系统中的物质、能量和信息的流动与存储是相互作用、相互影响、相互依赖的“对立统一”关系, 并形成复杂的、相互链接的网络系统。工业企业作为工业生态系统的重要单元, 直接作用于工业生态系统。要实现工业生态系统的动态平衡, 并逐步达到理想的状态, 不仅需要对工业生态系统进行规划, 而且需要对工业企业, 尤其是大型工业企业或集团有目的、有重点地实施生态工程。在工业企业中实施生态工程, 不仅是工业企业自身生存发展的需要, 也是促进工业生态系统接近理想状态, 实现可持续发展的有效途径。
2 工业复合生态系统的概念与特点
2.1 复合生态系统的概念与理论
人类社会是以人的行为为主导、自然环境为依托、资源流动为命脉、社会体制为经络的人工生态系统。早在古代, 古希腊辩证法奠基人之一赫拉克利克 (Heracleitus) , 在《论自然》一书中说:“世界是包括一切的整体。”古希腊唯物主义者德谟克利特 (Dwmocritus) 也指出宇宙是一大系统。我国的春秋时期的思想家老子强调自然界的统一性。战国时期的荀子说过:“金石有形而无气, 水火有气而无生, 草木有生而无知, 禽兽有知而无义, 人有形、有气、有生、有知、且有义, 故最为天下贵也!”这道出了人作为最有创造性和破坏性的高级动物的观点。在此, 荀子把整个生态系统从环境到生物都描述出来了:金、石、水、火、草、木、禽、兽、天、地构成绚丽多彩的生态景观, 再加上人气、人生、人知、人义、人文, 构成了生机盎然的生态社会。20世纪80年代初, 马世骏等中国生态学家指出可持续发展问题的实质是以人为主体的生命与其栖息劳作环境、物质生产环境及社会文化环境间的协调发展, 它们一起构成了社会——经济——自然复合生态系统。
生态学理论被认为是人类寻求解决当代重大社会问题的基础科学。从生态学和系统科学来看, 人类社会是以人的行为为主导、自然环境为依托、资源流动命脉、社会体制为经络的人工生态系统。生态系统是包括人类在内的以生物聚落占主导地位的系统, 这也是区别于任何其他非生命系统的显著特征;生态系统是一个开放的功能系统, 它不断地同外界进行物质循环、能量转化和信息传递;生态系统的边界是根据研究内容、目的和目标而划定的。马世骏先生认为:人类赖以生存的世界则是由社会——经济——自然三个子系统构成的一个复合生态系统 (马世骏、王如松, 1984) 。马世骏等中国生态学家在总结了整体、协调、循环、自生为核心的生态控制论原理的基础上, 提出了社会——经济——自然复合生态系统的理论和时 (届际、代际、世际) 、空 (地域、流域、区域) 、量 (各种物质、能量代谢过程) 、构 (产业、体制、景观) 及序 (竞争、共生与自生序) 的生态关联及调控方法, 指出可持续发展问题的实质是以人为文体的生命与其栖息劳作环境、物质生产环境及社会文化环境间的协调发展, 它们在一起构成社会——经济——自然复合生态系统。
现代复合生态系统理论认为“人”在这个复合系统中占有主导地位, 是最有影响的因素, 既是人工生态系统的建设者, 又是自然生态系统的破坏者, 是一切经济活动和社会活动的推动力, 但被复合生态系统的基本规律所制约。“人”的生存与发展与复合生态系统既互相依赖又互相矛盾, 人根据“总体、协调、循环、再生”的生态学原理, 有意识有目的地使三个子系统运动互相协调, 互相补充, 互相制约, 以获得最大的社会效益、经济效益和生态效益, 从而实现复合生态系统的可持续发展, 人类也才能在这样的系统中赖以长期生存和发展。
大至地球或一个国家, 小至一个城市或区县, 甚至一个企业, 都可以分解为社会、经济、自然三个子系统。复合生态系统理论就是研究这三个子系统之间错综复杂的相互关联又相互制约的关系;研究三个子系统之间的物质、能量及信息的流动关系;研究各子系统自然的运动规律, 以及如何使三个子系统的运动达到协调, 获得最大的总体效益。
2.2 工业企业生态复合系统及其特点
工业系统是开放式人造系统, 它是通过对自然资源进行加工制造物质资料的所有企业及其关联行业、部门的综合。从一般系统理论的角度分析工业系统, 它具有整体性、相关性、层次性、动态性等特点;而从社会——经济——自然复合生态系统的角度来认识工业生态系统, 就不难发现工业系统还具有复合性、开放性和“两重性”等。
2.2.1 工业系统的复合性
从复合生态系统 (complex ecosystem) 的角度来看, 生态系统不仅包括自然生态系统, 还应包括以三大产业为基础的经济系统以及人与人之间错综复杂的社会系统。工业作为复合生态系统的组成部分, 它与自然生态系统是存在矛盾的, 但这种矛盾不是简单的对立, 而是“对立统一”。事实上, 工业与自然生态存在一定的循环、生克、协调等关系。
2.2.2 工业系统的开放性
在复合生态系统中, 最活跃、积极的因素是人及其组织, 而对复合生态系统破坏最严重的也是人及其组织。工业生态系统不是封闭系统, 而是由人及其工业组织 (包括工业企业及集团) 等构成的开放式人造系统。它的运行实质是物质转化和能量流动的过程。它从自然环境中取得原料与能源, 通过自身的转化功能生产产品, 排放废料以作用或制约自然环境。
2.2.3 工业系统的“两重性”
工业系统兼有社会属性和自然属性两方面的特征。从自然属性看, 工业作为复合生态系统的重要组成部分, 既向外部输出有使用价值和价值的产品, 促进复合生态系统持续发展, 又向外部输出废料、废气、废品等, 直接制约复合生态系统的可持续。工业系统的核心是人及其组织, 工业系统的人及其组织的行为不能违背自然生态系统的基本规律, 他们必须受到自然条件的负反馈约束和调节。从社会属性来看, 工业中的人及其组织之间的关系是复杂的利益关系, 工业具有经济增值功能, 工业中的人及其组织为了最大可能地获取经济利益往往损害自然生态系统。
3 工业企业生态工程评价研究
3.1 工业企业生态工程评价的系统理论及其原则
工业企业是复合生态系统 (complex ecosystem) 的重要组成要素。就单个的工业企业而言, 它首先是投入产出系统, 它需要投入人、财、物等资源, 通过企业系统的内部资源转换功能, 产出符合市场需求及社会、生态要求的产品、服务、劳务、信息、技术等;其次, 工业企业是开放式人造系统, 通过发挥人对系统的作用, 实现企业与外部的交换, 实现企业目标;其三, 工业企业是动态系统, 其目标、条件需要不断地适应外部环境, 实现内外的动态平衡;其四, 工业企业是耗散结构体, 它通过“耗”与“散”, 与外部交换能量, 即:通过吸收→转换→排出而向外辐射经济、科技能量。其五, 工业企业也是具有自组织功能的系统, 独立承担责任, 获取利益, 并通过自组织活动增强自身生命力, 实现经济、生态、社会效益的协调发展。从区域角度来看, 工业企业是区域经济发展的重要力量, 同时工业企业又是区域经济系统的主要单元, 并通过企业之间, 以及企业与消费者之间的链合关系, 来保证区域经济系统的持续发展。
工业企业实施生态工程的目的是实现企业经济、生态、社会三大效益的协调与统一, 从而实现企业与区域生态的耦合, 建立持续的、和谐的共生关系, 促进可持续发展。如何确立企业生态工程的实现程度与效果呢?这需要利用系统理论对其进行科学的评价。工业企业生态工程的评价具有非常重要的意义, 它是鼓励先进, 鞭策落后的重要依据, 也是对工业企业生态工程实现程度及其效果的综合评价。近几年来, 我国开始研究生态环境的评价问题, 而对工业企业生态工程的评价研究较少。我们认为工业企业生态工程评价不能照搬一般生态环境评价的指标与方法。要使工业企业生态工程评价建立在科学、可行的基础上, 就必须明确其评价的基本原则, 构建科学的评价指标体系。其基本原则应包括以下几个方面:
3.1.1 目的性原则
工业企业生态工程是对工业企业进行再造的系统工程, 其主要目的是实现经济、生态、社会三大效益的协调与统一, 能否实现这一目的是工业企业生态工程成败的关键, 因此评价的核心问题是其企业生态工程目标实现程度及其效果。
3.1.2 系统性原则
工业企业生态工程是复杂的系统工程, 在评价中必须从复合生态系统的角度, 把制约或影响工业企业系统持续、协调、健康发展的主要因素考虑进去, 并利用系统层次分析法进行分析, 建立系统的评价指标体系。
3.1.3 科学性原则
工业企业生态工程评价指标体系的设计要以生态学、管理学、经济学、数学及其它有关学科的有关理论为基础, 力求所选指标能反映生态规律和管理规律, 能作为生态工程评价的主要依据。
3.1.4 可评价性原则
工业企业生态工程评价指标体系应具有可比性、可查性、定量性等, 建立的指标体系不仅能进行横向对比, 还应能进行纵向对比。
3.1.5 简明性原则
所选指标应尽量简单、明了, 能反映工业企业生态工程的特点, 并便于量化和统计。
3.1.6 可修正原则
由于工业企业涉及不同产业、行业、 部门和区域, 在构建指标体系时应考虑其适应性, 按照弹性原则, 留有修正的余地。
3.2 工业企业生态工程评价指标体系的构建
工业企业生态工程评价核心是企业生命力、竞争力、适应力强弱, 以及企业与区域生态的耦合程度。工业企业生态工程评价指标体系的构造应该考虑经济、生态、社会三大方面的损益指标。所以, 工业企业生态工程评价指标体系应该是一个涵盖经济、生态、社会三大方面的综合评价指标体系。根据经济、生态及社会这一复合系统, 参照循环经济和生态工程所涉及的相关因素, 笔者建立如表1所示的生态工程评价指标体系。该评价指标体系由经济效益 (U1) 、生态效益 (U2) 、社会效益 (U3) 3个一级指标、盈利能力等8个二级指标 (Uij) 和总资产报酬率 (Uijz) 等23个三级指标构成。
3.3 工业企业生态工程的模糊综合评判模型与方法
在上述评价指标中, 有较多的模糊因素, 用诸如加权平均法等传统的方法难以对方案进行科学的评价。而模糊综合评价是在模糊环境中, 综合考虑多种因素的影响, 对事物关于某种目的做出综合判断或决策的方法, 可以用在对复合生态工程模糊信息的处理上。
3.3.1 建立因素集 (或称判断集)
根据建立的综合评价指标体系, 建立三层 (主因素层、子因素层和次因素层) 因素集。主因素层指标集U= (U1, U2, U3) , U中的元素分别代表经济效益、生态效益和社会效益。子因素层指标集Ui= (Ui1, Ui2, Ui3, …, Uij, …, Uin) , 其中Ui表示U中第i个因素, Uij表示Ui中第j个因素。次因素层指标集Uij= (Uij1, Uij2, Uij3, …, Uijz, …, Uijn) , 其中Uij表示Ui中第j个因素, Uijz表示Uij中的第z个因素。
3.3.2 确定指标的权重
本文采用层次分析法或专家估测法确定各指标的权重。采用层次分析法时, 通过建立层次结构、两两比较求解权向量、层次单排序及其一致性检验、层次总排序及其一致性检验等步骤确定各级指标的权重。限于篇幅, 笔者不对求解过程详加阐述。
本模型采用专家估测法时, 以主因素层指标集U= (U1, U2, U3) 为例, 设有S个专家分别就U中各因素的权重做出判定, 第L个专家的判定结果为
3.3.3 建立评语集
评语集V= (v1, v2, v3, v4) , 其中v1, v2, v3, v4分别表示优、良、中、差4个等级。
3.3.4 评判矩阵的确定
先由专家对次因素层指标集中的指标进行评判, 再把评判结果统计汇总。设子因素层指标集Ui中的指标Uij得到评语v1、v2、v3、v4的次数分别为则Uij, 对于评语v1、v2、v3、v4的隶属度为rij1、rij2、rij3、rij4, 其中
3.3.5 子因素集模糊综合评价
在对次因素层指标进行评判的基础上, 进行子因素集评价。子因素层中的指标Uij对于评语集V的隶属向量为Ri=AijORij, 其中“O”为模糊运算算子。
这样得出子因素层评价矩阵为:
3.3.6 模糊综合评价
最后对主因素层进行评价。主因素层中的指标Ui, 对于评语集V的隶属向量Bi=AiOR′i= (bi1, bi2, bi3, bi4) , 其中“O”为模糊运算算子。
再对主因素层进行综合评价, U的评价矩阵为:
U对于评语集V的隶属向量为:
对B= (b1, b2, b3, b4) 做归一化处理, 得:
B′即为所评价的生态工程对于评语集V的隶属向量, b′1, b′2, b′3, b′4分别表示生态工程评语v1, v2, v3, v4的隶属度。
3.3.7 模糊运算算子的选择
两个模糊集之间的合成运算, 有多种运算算子可供选择。如M (∧, ∨) , M (■, ∨) , M (■, ♁) 等。由于在建立生态工程评价指标体系时, 已经对影响因素进行了取舍, 因此, 评价指标体系表1中的各因素都不应该被忽略, 应选择算子M (■, ♁) , 以兼顾各评价指标。
3.3.8 计算评价值
若给评语集V中4个等级的评语分别赋予相应的分值c1, c2, c3, c4, 则可得生态工程的评价值:
这样就得到了生态工程的一个评价值。
3.4 工业企业生态工程评价值得注意的问题
工业企业生态工程是涉及多因素、多指标的复杂系统工程, 其综合评价必须考虑以下3个关键问题: (1) 指标体系的确定及定性指标的定量化, 前面我们已对指标体系的构成进行了初步探索, 但不太深入, 尤其是定性指标定量化需要进一步研究; (2) 非同类指标的综合评价在数学上如何处理是个关键; (3) 定量评价模型的建立与可操作也是难点。对这些问题需要进一步探索。
在传统经济评价中往往利用模糊评判法和系统层次分析法, 而隶属度的确定又往往带有较大的人为色彩和主观因素。如何克服这些难点呢?我们认为可以选择主成份分析法、多维标度法、数量化理论等。在工业企业评价中往往考虑经济、社会、环境等多方面不同类别的指标。由于这些因素及指标之间存在一定的关联性, 因而使统计数据在一定程度上反映的信息有所重叠。这给工业企业生态科学评价带来一定困难。另外, 在选择权数时往往存在很大的主观随意性。运用主成份分析法对工业企业生态工程进行评价既可以避免信息重叠, 又能克服权数选择的人为性, 从而使评价结果全面、客观、科学。对这一关键问题, 我们将继续深入探讨。
参考文献
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复合生态系统原理 篇2
生态位原理在城市生态系统中的应用和体现
“生态位”指物种在群落中在时间、空间和营养关系方面所占的地位。城市生态位是一个城市给人们生存和活动所提供的生态位，是城市提供给人们的或可被人们利用的各种生态因子和生态关系的集合。它反映了一个城市的现状对于人类各种经济活动和生活活动的适宜程度，反映一个城市的性质、功能、地位、作用及其人口、资源、环境的优劣势，从而决定了它对不同类型的经济以及不同职业、年龄人群的吸引力和离心力。
城市生态位大致可分为两大类：一类是资源利用、生产条件生态位。一类是环境质量、生活水平生态位，简称生活生态位。其中生产条件生态位，简称生产生态位，包括了城市的经济水平、资源丰盛度；生活生态位包括社会环境及自然环境。总之，城市生态位势指城市满足人类生存发展所提供的各种条件的完备程度。一个城市既有整体意义上的生态位，如一个城市相对于其外部地域的吸引力与辐射力；也有城市空间各组成部分因质量层次不同所体现的生态位的差异。如有的学者认为，城市市中心的生态位在城市各个空间组成部分是最优越的。对城市居民个体而言，在城市发展过程中，不断寻找良好的生态位势人们生理和心理的本能。人们向往生态位高的城市地区的行为，从某种意义上说，是城市发展的动力与客观规律之一。
复合生态系统原理 篇3
[关键词]人力资源管理；生态适应；战略选择
所谓的力资源管理生态系统，主要是指在特定的企业组织里，人力资源管理系统和外部环境之间的关系，以及与内部企业部门之间的关系，这些关系形成相互联系、相互影响、相互依存的系统关系。
从理论上看，如果某一企业在一定时间内，对内外部环境的利用和作用超出了其承载力，那么将会直接导致人力资源管理系统的失衡，那么从生态适应原理的角度出发，企业的人力管理必须要维持管理系统的可持续发展，根据企业内部环境和外部环境的发展，不断调整自身的管理措施，确保整个管理系统能够适应时代发展。本文主要探讨的是人力资源管理系统适应性管理战略选择，即借鉴生态适应机制进行适应性管理战略选择，以确保人力资源管理系统生态安全。
一、以形态适应推进弹性人力资源管理制度
从生物学的角度上看，在长期的进化中生物的外貌和内部结构为适应环境而完成协调，事实上，在特定环境下的生物都有自己特定的形态结构，以便能够让它们占据更多空间，获取更多的资源。根据形态适应原理，我们可以发现弹性人力资源管理制度建设有异曲同工之妙。
一方面，基于经济、社会、技术、劳动力市场等外部生态环境的需求，企业需要采取弹性人力资源管理制度，而且为了能够尽可能的节约人力资源成本，并大力提高人才竞争力的内部生态需要，企业也需要采取弹性用工制度。反应到企业管理中，就体现为临时工、钟点工、小时工、季节工、承包工等。而在工作时间中，就表现为工作分摊制、压缩工作周制、时间存取工作制等各种人力资源管理形式。
另一方面，随着企业经营环境的多样化，弹性福利制度员工能够从企业所提供的福利“菜单”中，根据需要选择自己最需要的福利，从企业所提供的福利“菜单”中组合属于自己的福利“套餐”。事实上，这种福利发放方式，在企业的实际管理中就表现为这几种较为典型的模式：核心加选择型弹性福利制度、附加型弹性福利制度、福利套餐型制度、弹性支用账户制度、选高择抵型福利制度等。
与此同时，企业还可以按照自己的特殊需要，选择“基本工资+绩效薪酬”的弹性薪酬制度，也就是在为员工提供基本保障性薪酬条件下，按照企业经营情况发放绩效薪酬，在有效防止员工流失的同时，降低人力成本。这些弹性人力资源管理制度，一方面能够使企业的薪酬福利的分配符合员工需要，同时，也能够更好地满足企业的利益，进而提升人力资源管理的适应能力。
二、以行为适应优化柔性人力资源管理行为
为了适应环境，生物往往会做出各种调整。比如向光性、趋肥性、落叶休眠等都是适应环境的结果，而动物则以迁徙、冬眠等适应环境的变化。事实上，人力资源管理系统也需要根据环境的变化，做出相应的调整。这也是我们所说的优化柔性人力资源管理。
所谓的柔性，主要是指适应变化的能力和特征。那么反应在人力资源管理中，柔性管理就是指企业根据市场竞争机会变化情况，根据内部发展需要进行快速的战略调整，避开威胁、改变策略，通过重组人力资源管理系统，最大化优化人力资源，从管理的角度，从人的角度去争取更多优势和利润的管理行为模式。这主要包括3个方面：
（一）柔性组织行为
以企业内部组织的柔性化和企业间的动态联盟为特征，通过建立网络型扁平化的组织架构和矩阵式的组织模式，取代以往多层次的垂直型组织结构。通过这种结构的变化，进一步提升工作效率，也从整体上提升企业的反应速度，让企业能够快速准确地抓住市场机遇，拓展利润空间。
（二）虚拟团队行为
针对各种不确定的环境，由一些跨地区、跨组织的、通过通信和信息技术的联结、试图完成组织共同任务的成员组成，即通过现代技术，将所有人员有效地组织起来，开展整体合作关系，这样的结构方式能够让企业更好地利用外部人力资源，并通过对供应链的整合优化虚拟团队行为，提升人才竞争力，提升企业生态适应力。
（三）跨时间适应性管理行为
通过帮助改善具体的人力资源管理系统生态管理方法，将所有利益相关者的技能和意见集合起来，通过相互合作组建利益联盟，这样能够进一步加强人力资源管理机构同外部环境的协调能力。
三、以生理生化适应完善人力资源管理免疫机制
在环境胁迫下，生物会通过建立自身的免疫机制，确保个体的安全。生物有机体能够适应超出他们既往经验之外的新环境，每个个体后代在基因库中发生基因指示的变异，由此导致的基因变异增加了生物有机体生存的机会。其实，生物机体的免疫系统是一个复杂、平衡、有机的统一整体。在正常情况下，机体能发挥自身的免疫调节作用，抵抗外来微生物的污染、消灭机体发生癌变的细胞，并能及时消除自身反应性淋巴细胞而防止自身免疫性疾病的发生。如果机体的免疫功能低下或者免疫功能亢进，则会导致免疫缺陷、肿瘤或自身免疫性疾病的发生。针对机体低下或亢进的免疫状态，增强或抑制机体的免疫功能以达到治疗疾病的治疗方法称免疫治疗。
那么，对企业而言，同样可以根据外部的威胁，建立起自己的免疫机制。清华大学吕萍、王以华通过界定组织免疫的概念和描述组织免疫的运行机制，
提出组织免疫行为包括组织认知、组织防御、组织记忆三个维度的假设，发现组织免疫行为由五个因子构成，分别是认知需求、认知复杂性、传递、組织防御和组织记忆，这五个方面决定了企业的适应性能力。
也就是说，企业可以根据内部环境和外部环境，整合联结任用系统、训练系统、薪资系统、福利系统等各个生态子系统，并且能够最大化地充分利用企业周边免疫系统、专职免疫系统和中枢免疫系统的资源和能力，在企业内部建立有效的人力资源管理免疫机制，以此增强企业对环境变化的识别能力，并能够及时快速的做出反应。
四、结语
总而言之，为了确保企业能够在市场竞争中立足，并获得更多的发展空间，就需要企业资源管理部门，结合企业内部的环境，以及企业外部环境做出相应的调整。
也就是要积极面对人力资源管理生态环境的变化，在全面深入分析企业文化的基础上，找出文化特质，分析出人力资源管理系统适应性基因，然后根据实际需要对员工进行优秀文化培训，致力于培养一批高素质的人才队伍，进而建立人力资源管理系统生态安全观和HRM文化，同时随着企业内外部环境的变化和企业内部不断出现的新问题，建立起一套科学的反馈控制系统，整合人力资源管理系统适应性基因，以确保人力资源管理与时俱进。
同时，因为各个生态因子之间存在明显的相互作用，所以生物对环境的适应，一般来说就表现为形态适应或行为适应一种机制，从而在整体上形成一整套彼此相互关联的适应性。同样，企业在面对市场激烈的竞争中，会面临员工流失，尤其是中高层管理人员的非正常离职现象不断扩大的情况，以及裁员风暴使得化解劳资矛盾和预防劳资冲突更加困难、人力资源管理成本增加的困境，那么企业要想突围，就需要建立一整套协同机制。
[参考文献]
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复合生态系统原理 篇4
无论在自然生态系统还是由人类社会、经济社会与自然环境所构成的复合生态系统, 都是具有综合性、时空动态性、不确定性、多目标和目标矛盾性等整体特征的复杂大系统, 其生态承载力即为系统内外因共同作用下所产生的一种能力, 它受制于复杂的约束条件, 是经济社会可持续发展的潜能。因此, 如何从数量关系上刻画生态承载力, 使其在科学决策领域中与各种规划的方案优化和决策事项挂钩, 是生态承载力概念在应用方面值得注意的方向。
霍尔三维结构[1]为解决大型复杂系统的规划、组织、管理问题提供了一种统一的思想方法。其逻辑维包括7个环环相扣的步骤, 而其中枢是系统分析, 核心则是系统建模。迄今, 生态足迹[2]衍生出的各种生态承载力评估方法仍未跨出明确问题与确定目标的范畴, 它在系统性优化上的作用有限。
鉴于此, 本文通过对四川省泸县生态承载力的分析过程, 介绍一种系统建模方法, 将复合生态系统要素、目标、约束和行为融合在一个生态承载力分析模型内进行求解。
1 生态承载力分析的系统化观点
1.1 生态承载力概念
生态承载力[3]强调特定生态系统所提供的资源、环境对人类社会系统良性发展的支持能力, 是多种生态要素综合形成的一种自然潜能[4]。与其他能力一样, 它可以发展, 也会衰退, 取决于人类利用资源的方式[5]。在一定的生态承载力基础上, 可承载的人口和经济总量是可变的, 取决于人口与生产力的空间分布、土地利用方式的优化程度以及产业结构与产业技术水平[6]。虽然, 生态承载力概念有多种描述, 但都认定生态承载力为特定地理区域与生活在其中的有机体数量间的函数, 指的是生态系统通过自我维持、自我调节所能支撑的最大社会经济活动强度下具有一定生活水平的人口数量, 即人类系统作用于生态系统的极限值[7]。
生态承载力的研究内容包含了构成复合生态系统[8]的许多方面, 除了宏观的社会、经济系统, 以及具有生命的自然生态系统外, 还包括诸如土地、水系、大气、生物系统、景观系统等在内的各种生态系统和地理系统。它综合了包括土地承载力和水资源承载力在内的多种承载力概念, 弥补了单专业、单因素分析的缺陷, 克服了片面性, 因此更具有说服力[9]。研究生态承载力的目的在于找到一套能够使一个区域在人口、资源变动的情况下仍能保证持续稳定发展的政策体系, 并制定经济政策[10], 其重要性促使我们不断开拓新的思路。
1.2 复合生态系统的生态承载力分析模型
根据前述生态承载力概念描述, 生态承载力是复合生态系统Ω追求目标F (X) 最大化时所需的最佳状态, X*所决定的人口数量p, 我们可用数学形式来表达此概念, 即:
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式中, t为时间指标, 包含在Ω中的所有Xt构成随机过程[11]。式 (1) 可看成是复合生态系统的生态承载力分析模型, 其具体建立、求解和应用通过我们在四川省泸县的工作实例进行阐释。
2 泸县复合生态系统分析与描述
2.1 研究对象与范围
研究对象为四川省泸县自然生态—经济系统—社会系统。2007年泸县的三次产业占全县GDP的比重为32.1∶39.5∶28.4。其空间范围为整个泸县, 涉及19个镇, 总面积1523km2, 时间段为2006—2020年。
2.2 系统整体特征
系统的整体特征为:①综合性。系统包括工业、农业、服务业、社会事业、水资源、土地资源、森林资源、人口等多个子系统。从区域地理范围看, 涵盖19个镇。从时段来看, 系统考虑了近期、中期、远期3个时间段。②多目标与目标矛盾性。泸县复合生态系统内各种社会、经济、环境和资源目标并存, 不同决策者、不同的利益集团根据自身利益的需要所希望达到的目标也不尽相同, 系统多目标并存, 矛盾和冲突深藏其中。③动态性。考虑2006—2020年共15年, 此期间各种因素都不会一成不变, 社会、经济、资源条件以及各种规章制度都可能发生变化。④不确定性。区域复合生态系统中的许多行为是不确定的。
2.3 系统分析与子系统划分
本文将整体系统划分成相对独立的子系统, 是系统分析与建模的重要方法。泸县复合生态系统被划分为人口、农业、工业、水资源、土地资源、森林生态、旅游资源等7个子系统:①人口子系统。人口是区域生态系统的主体, 人既具有自然属性又具有社会属性, 是生态系统中的顶级消费者, 也是经济系统中的生产者和生产力诸要素中最积极最活跃的要素 (表1) 。②农业子系统。泸县农业经济总体呈稳定增长的趋势, 畜牧业是农村经济的骨干, 泸县是全省第四大水产基地县。2007年末泸县有效灌溉面积2.90万hm2, 旱涝保收面积2.08万hm2。农用化肥施用量 (折纯) 2.62t, 增长2.83%。农业在提供生存物质的同时, 占用土地资源, 消耗水资源, 加剧土壤侵蚀和水土流失, 而化肥、农药、农膜、牲畜粪便等将污染土壤、水体和空气。③工业子系统。泸县工业有五大支柱产业, 即煤炭开采和洗选业、酒类制造业、农副食品加工业、玻璃及其制品制造业、纺织业。2007年泸县工业总产值达56.74亿元, 增长31.2%。④旅游资源。泸县地处川南丘陵地区, 山清水秀, 龙脑桥、宋墓石刻和雨坛彩龙等文化遗迹众多, 拥有玉蟾山、玉龙湖、海潮湖、道林沟和牛滩白鹤林等多处风景名胜与自然保护区。立石古镇、兆雅新溪子村等闻名遐迩, 游客流量50—100万人次/a, 平均停留3d。⑤水资源。泸县河流属长江水系, 全县有大小溪河549条, 河流总长242.53km, 流域面积1531.88km2。全县多年平均地表径流量6.13亿m3, 即水资源总量约6亿m3、地下水资源储量0.4亿m3、可开采水地下水资源量0.21亿m3。目前, 生活污水、城镇垃圾、农村面源污染等对泸县水资源构成了严重威胁。⑥森林生态系统。泸县地处28°54—29°20N之间, 其平坝、低丘早已被开垦成稻田, 原生常绿阔叶林仅残存于山地。现有林业用地面积3.57万hm2, 占幅员面积的23.3%, 2007年森林覆盖率达33.31%。⑦土地资源系统。2007年末, 泸县有农用地面积12.65万hm2, 占幅员面积的82.59%。其中耕地面积4.38万hm2、园地面积5761.92hm2、林地面积1.33万hm2、其它农用地面积2457.11hm2;建设用地面积17197.6hm2, 占幅员面积的11.23%, 其中居民点及工矿用地面积14730hm2、交通用地面积930.4hm2、水利设施用地面积1537.18hm2、未利用地面积9475.9hm2。泸县土地规划基本农田保护目标2010年为82162.2hm2。泸县水土流失面积达772.07km2, 占总面积的50.4%, 年均侵蚀模数为5798t/km2。水土流失使水利工程淤积严重, 蓄水行洪能力大幅度下降, 并带给长江大量泥沙。
3 泸县生态承载力分析模型
3.1 模型构建
以复合生态系统的生态承载力分析模型 (1) 为基础, 结合系统分析与子系统划分的结果, 建立泸县生态承载力分析模型即LX-ECCAM (表2) , 决策变量在方程式中以X开头。显然, 该模型是一种不确定性的多目标规划问题。
3.2 参数获取
模型中各种参数来源于实地调查、统计年鉴、专业规划, 模型变量和参数的上下限见表3。
3.3 模型求解
LX-ECCAM模型是一种不确定型的规划问题, 求解宜采用软性算法。这当中, 遗传算法 (即GA) [12]擅长从一批可行解出导出另一批更优可行解, 规避局部陷阱、完成全局搜索。MATLAB内置GA模块, 方便编程[13], 经51代遗传迭代计算, 求得一批共45个满意解的结果, 其统计结果见表4。
4 求解结果分析
复合生态系统原理 篇5
基于生态系统控制论原理的小流域综合治理对策研究
针对沂蒙山区水源地上游人口密集、农业开发活动剧烈且经济基础差的现实,从小流域生态系统整体的`角度,运用生态控制论原理去促进小流域生态系统资源的综合利用、环境的综合整治及人与自然的协调发展,通过建立小流域水土生态防护系统、农-沼-畜复合生态系统、水-沼-畜-农复合生态系统、多层分级防护系统,利用稳定的生态系统的协调自生调节功能、物质循环再生功能达到减少投入、综合利用、发挥长效防护机制,保持水土生态资源、保证清洁水源入库的目的.
作 者：陈新军 田里 张望林 CHEN Xin-jun TIAN Li ZHANG Wang-lin 作者单位：临沂市水土保持办公室,山东,临沂,276001刊 名：中国水土保持 PKU英文刊名：SOIL AND WATER CONSERVATION IN CHINA年，卷(期)：2010“”(5)分类号：S157.2关键词：生态系统控制论 小流域治理 水源地 对策 沂蒙山区
复合生态系统原理 篇6
制药产业是21世纪最为重要的产业之一,它不仅关系人的生命与健康,还关系到整个人类生存与发展。制药企业作为制药产业的经济细胞,它不仅是市场竞争主体,也是社会—经济—自然复合生态系统的重要组成部分。制药企业在自身发展中不仅创造了人类所需要的物质财富,为人类生命和健康做出了巨大贡献,但也破坏了社会—经济—自然复合生态系统平衡,给人类的可持续发展造成威胁。因此,运用系统分析方法研究分析制药企业生态工程,构建综合评价指标体系与模型是非常必要的。
从生态学和系统科学来看,人类社会是一个以人的行为为主导、自然环境为依托、资源流动命脉、社会体制为经络的人工复合生态系统。中国科学院原学部委员马世骏先生认为:人类赖以生存的世界则是由社会—经济—自然三个子系统构成的一个复合生态系统(马世骏、王如松,1984)。马世骏等中国生态学家在总结了整体、协调、循环、自生为核心的生态控制论原理的基础上,提出了社会—经济—自然复合生态系统的理论。制药企业是社会—经济—自然复合生态系统的子系统。自然生态系统是一个高效、协调、完善的系统,具有极强的内外适应能力。自然生态系统可以分为从生物成分和非生物成分。
1 制药企业复合生态系统及生态工程
1.1 制药企业复合生态系统分析
类比自然生态系统,制药企业生态系统的组成也可以分为生物成分和非生物成分两大部分。企业的个体及同质企业(相同的技术、产品、供应商、用户等),如原料药、制剂、生物制品、中药、保健品等产品生产制造企业所形成的工业企业是生物成分的主要物种之一。此外,消费者、供应商(包括化工原料、包装材料、药品种植等)、市场中介(包括代理商、销售渠道、销售产品及提供服务的组织)、流通系统(如医院、药品批零企业、药房等)和投资者等也均可视为企业生态系统的主要物种。企业的非生物成分主要有政治形势、经济环境、科学技术发展状况、人力资源状况、自然资源状况和文化背景等等。企业生态系统还包括了政府部门和有关药品生产的立法者,以及有关的医药行业协会等。故可建立制药生态系统模型如图1所示。
制药企业是由生产经营要素构成的动态开放式人造生态系统。首先,我们必须认识到,制药企业是投入产出系统,它需要投入人财物及相关自然资源,并通过资源转换过程(主要是生产过程),向外部输出各类药品,并通过市场交换获得回报,这是制药企业再生产的条件,企业内部交易及外部交换是由“供应者/用户”营销链完成的。其次,制药企业内部与外部存在复杂的关系,如制药企业内部及其外部是相互依赖、共存共荣、相生相克的生态关系。在企业内部及外部形成有效的“生态链”是构成工业企业生命机制的重要部分。其三,企业市场位与生态位、营销链与生态链的耦合是企业内外动态平衡,主动适应环境、增强活力的前提。
1.2 制药企业生态工程的涵义
药品是一种特殊的商品,其目的是为了给人类带来健康,但是如果产生的污染给人类和自然界的健康带来过大的伤害,是有悖于制药业的发展目的的。因此,在制药业必须实施生态工程,变革产业的发展模式。制药业生态工程(Industrial Ecology Engineering)将生态工程的理论与方法应用到制药过程,试图建立可持续的药品制造体系,促进企业的生态化。制药业生态工程是以环境为基础的新的生产和消费模式,其目标是通过对自然资源的合理利用,形成共生、循环、持续、和谐的发展模式。制药企业生态工程是把制药企业作为一个开放式人造系统,遵循“整体、协调、循环、自生”等生态系统控制的基本原则,规划、设计和调控企业生产要素及其结构、工艺流程、技术工程和产品生态设计等,实行清洁生产,倡导以生态为导向的营销和消费模式,从而促进制药企业经济、生态、社会三大效益的协调发展的系统工程。
2 制药企业生态工程多目标决策及其评价指标体系的构建
2.1 多目标多层次决策模型
制药企业生态工程决策是一个典型的多目标多层次决策,需要构建多目标多层次模型以辅助决策。
(1)企业生态工程决策层次结构建立
层次分析法(简称AHP)是美国T.L.Saaty于20世纪70年代提出的一种定性分析与定量分析的方法。[3]制药企业生态工程方案受诸多因素的影响和制约。各因素依其隶属关系和多目标决策方法的要求,可分为目标层,主因素层、子因素层、次因素层和方案层,其具体层次结构如图2所示。
(2)构造判断矩阵
为便于方案比较,我们采用两两比较分层递进矩阵法来求解,该方法把一个错综复杂的多目标决策问题分解为目标之间的两两比较,所有目标的比较是利用复式循环进行。如元素1(用M1表示)与M2,M3,…,Mn进行比较;元素2(用M2表示)与M1,M3,…,Mn进行比较;元素n(用Mn表示)与M1,M2,…,Mn-1比较,依次类推。按照9标度构造两两比较判断矩阵。例如,第i个元素与第j个元素相比较,第j个元素重要程度是第i个元素的k倍,用λij表示比较以后第个元素所占的比重值,用λji表示比较以后第j个元素所占的比重值,则λij·λji=1。
对于相临的两个层次(设A层和下一层B,其中A层有m个元素,B层有n个元素),设A层次中Am元素与下一层次B中的B1,B2,…,Bn元素有关联,于是每个Bi(i=1,2,3,…,n)在Am中占有一个权重wmi,n个wmi构成权重向量
Wmi=(wm1,wm2,wm3,…,wmn)
两元素Bi、Bj的权重之比为λij=wmi/wmj。这样,这n×n个权重比构成了判断矩阵Am
(3)层次排序
层次排序分为层次单排序和层次总排序。单排序就是计算单一判断矩阵Am各元素之间相对重要性权重。根据矩阵理论,解方程Am·Wm=λ·Wm所得出的特征向量即为我们所需要的各元素权重向量,其中λ为Am矩阵的特征值。[4]当然,在具体的运算中可以对λ的求解做一定的简化,国内学者给出了多个简化计算办法。在对各层次元素判断矩阵进行计算,得出权重向量后,便可依据上下层的关系最终得出各单项目标对目标层的合成权重。
在上述工作的基础上,A、B是相邻的两个层次,已求出A层次元素Am的单排序向量Wm(归一化后记为W'm),那么A层次对B层次的排序矩阵为:
其中,若A层次中元素Ai与B层次中Bj元素无关,W'ij=0。
又假定A层次之上的层次为有u个元素的C层次,其元素Ch
W'h=(W'h1,W'h2,…,W'hm),其中h=1,2,3,…,u,且当Ai与Ch无关时,W'hi=0,则B层次对C层次元素Ch的合成权重向量
Wh=W'h·A=(Wh1,Wh2,…,Whn)
式中。
显然,。因此,依次将各层次的排序向量与下一层次的排序矩阵相乘,最终可得出最低层次中元素对最上层次元素的合成总权重值,根据该值的大小,进行层次总排序,其结果就是进行决策的重要依据。
2.2 制药企业生态工程评价指标体系
制药企业生态工程评价核心是企业生命力、竞争力、适应力强弱,以及企业与区域生态的耦合程度。评价指标体系分为三个层次:(1)目标层;(2)次目标层或分目标层,包括生态效益指标、经济效益指标和社会效益指标;(3)指标层,即具体的评价指标。制药企业应该按照客观性、科学性、系统整体性、可操作性、可评价性、简明性、可修正等原则构建以经济、生态(自然)、社会为一级指标,以利润成本比率、污染排放量等为二级指标的涵盖三级指标评价指标体系。详见表1。
在上述评价指标中,有较多的模糊因素(如风险预警体系的完善性等),用诸如加权平均法等传统的方法难以对方案进行科学的评价。笔者认为,模糊综合评价是在模糊环境中,综合考虑多种因素的影响,对事物关于某种目的做出综合判断或决策的方法,可以用在对复合生态工程模糊信息的处理上。具体步骤,如:建立因素集(或称判断集)、确定指标的权重、建立评语集、评判矩阵的确定、子因素集模糊综合评价、模糊综合评价、模糊运算算子的选择、计算评价值等具体内容将结合制药企业生态工程评价在下文中阐释。
3 HB制药企业生态工程评价分析
3.1 HB制药集团公司简介实施生态工程评价
HB制药集团公司的前身HB制药厂是中国“一五”计划期间的重点建设项目,由前苏联援建156项重点工程中的抗生素厂、淀粉厂和前民主德国引进的药用玻璃厂组成,1953年6月开始筹建,总投资7588万元,1958年6月全部投产。HB制药厂的建成,开创了我国大规模生产抗生素的历史,结束了我国青霉素、链霉素依赖进口的历史,缺医少药的局面得到显著改善。建成近五十多年来,该企业稳健经营,逐步壮大,经营范围得到拓宽,业绩保持优良,连续多年跻身全国500家最大工业企业和最佳经济效益工业企业行列。该企业按照循环经济的要求,全面实施清洁生产与ISO14000标准,在提高产品质量同时,重视节能减排。下面以该企业为例进行生态评价。
3.2 HB制药集团公司生态工程综合评价
由于对生态评价方面没有一个具体的打分标准,则假设该企业认定的评价值大于10时为优,评价值大于6小于10时为良,评价值大于4小于6为中,评价值小于4时为差。
第一,确定各个指标的权重,为了反映各个因素的重要程度,对各个因素分配一个相应的权数aij=1,2…m,通常a要求满足:ai大于或者等于0,∑ai=1,(i=1,2,3…n);由权重ai组成U上的一个模糊集和A,称A为权重级别,为了使其权重分配合理,根据专家估计法进行确定,通过专家估计法来确定各个指标的权重。根据专家意见法本模型最终确定的结果见表2。
这里所确定的权重是各个元素相对于其上一层元素的相对重要性权重值,权重确定的依据主要有以下几条:
(1)经济,生态,社会效益在综合评价系统中占有同等重要的地位,轻视任何一方都对制药企业的长期发展不利。
(2)经济效益的指标主要是分析制药企业的盈利能力,偿债能力以及风险防范能力这三个重要的因素。盈利性反映了企业资金增值能力的强弱,偿债能力反映了企业的发展后劲与竞争力,风险防范能力反映了企业经营管理水平,在企业在面临风险的时能采取有效措施予以使企业的损失程度达到最小化。
(3)企业的生态效益的高低取决于制药企业对生态环境的保护水平,主要体现在实施中的清洁生产水平,造成环境的污染程度等,以及从企业自身的角度对原材料循环利用的水平,当然还有适当地考虑该企业对生态的贡献水平。
(4)企业必须重视社会效益,任何企业离开了社会这个阶层,都是没有现实意义的,社会效益的决定权不是在生产企业自身而言,只有将福利贡献水平和经济贡献水平整体的提高了才能真正地提高社会效益。
第二,确定评语集合,评语集V=(v1,v2,v3,v4),其中v1,v2,v3,v4分别表示优,良,中,差4个等级。
为了综合的评价河北制药企业的生态,经济,社会效益,我们选取了该企业产品用户代表和有关专家20人组成评审团,以问卷调查的形式让他们对综合评价系统的第三层因素进行单因素评价,通过对调查表的回收、整理和对所选的评价结果进行统计,得到的评价结果的统计表见表3。
根据表2,构造出模糊评判矩阵为:(其中各个因素基于评价集下的权重为aij=投票数/20);
(1)经济效益层次的次因素层矩阵:
(2)生态效益层的次因素层矩阵:
(3)社会效益层的次因素层矩阵:
由上述评判矩阵得出基于优,良,中,差四个评价的模糊综合评判然后分层综合评判:
(1)经济效益层次子因素层的评判矩阵为:
所以,B1=A1*R1=(0.29,0.362,0.165,0.023)
(2)生态效益层次子因素层的评判矩阵为:
所以:B2=A2*R2=(0.251,0.316,0.25,0.098)
(3)社会效益层次子因素层的评判矩阵为:
所以:B3=A3*R3=(0.32,0.21,0.246,0.242)
对主因素层进行评价,得出U对于评语集V的隶属向量B,
=(0.2783,0.3026,0.2368,0.4);经归一化处理得B'=(0.229,0.249,0.19,0.328)其中归一化公式为:a'j=aj/∑(aj);并且对各级指标进行归一化处理具体见表4。
再次,计算评价值;若给评语集V中4个等级的评语分别赋予相应的分值c1,c2,c3,c4,则可得企业生态工程的评价值:由于前面假设该企业认定的评价值大于10时为优,评价值大于6小于10时为良,评价值大于4小于6为中,评价值小于4时为差。因此可以给定相应的数值来量化河北省制药企业的生态工程的水平。
因此在分别的区间取值就可以得出河北省制药企业生态工程水平,若给定CT=(10,8,6,4)T,则可以算出HB制药集团各级指标的评价值(其公式为:N=B'OCT),具体结果见表5。
4 结论
运用本文构建的评价指标体系及方法结合HB制药集团公司生态工程实施进行了评价,评价结果为良。通过分析,该集团在生态、经济、社会效益方面都取得了较好的成绩。
(1)经济效益显著。
HB制药集团建成五十多年来,稳健经营,逐步壮大,经营范围不断拓展,销售额持续增长,业绩保持优良,主要经济指标始终处于国内同行业前列。
(2)生态效益较好,社会责任意识加强。
该企业积极推进循环经济和实施企业生态工程,增强了社会责任意识。尤其近年来,加快了制药生态工业园区建设,重视“节能减排”,全面实施了“清洁生产”与“ISO14000标准”,在河北省制药企业中首家自建的工业废弃物品焚烧项目,既能够有效的控制工业废弃物的扩散,又能够大大降低公司废弃物品的处置成本,有效的利用了资源,合理的减少了不必要的浪费。
参考文献
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复合生态系统原理 篇7
生态足迹分析(Ecological Footprint Analysis)最早由加拿大生态经济学家Rees在1992年提出并在1996年由其博士生Wackernagel完善的一种用于衡量人类对自然资源的利用程度以及自然界为人类提供生命支持服务功能的方法。生态足迹指任何已知人口(个人、一个城市或一个国家)生产这些人口所消费的所有资源和吸纳这些人口所产生的所有废弃物所需要的生物生产性土地的总面积[1,2]。该方法通过估算维持人类的自然资源消费量和同化人类产生的废弃物所需要的生物生产性空间面积大小,并与给定人口区域的生态承载力进行比较,来衡量区域的可持续发展状况。
复合池塘循环水养殖系统作为一种新养殖模式,笔者对其系统设计、构成、养殖功效等作过报道[3]。本文采用生态足迹分析方法,对复合池塘循环水养殖模式(简称复合模式)和传统池塘养殖模式(简称传统模式)在资源利用效率方面进行分析,以此来评价这一新模式与传统模式在资源节约和环境友好方面的优劣。
1 材料与方法
1.1 试验系统的设计与构建
1.1.1 试验系统组成
试验系统中复合池塘养殖系统由水质净化单元、养鱼塘和生态沟渠3个部分组成(图1,箭头代表水流方向)。通过水流相互串通由此形成复合池塘循环水养殖系统,新系统突破了传统池塘养殖方式,有效实现不同生物间的共生互利关系。系统中包括养鱼塘5口,主要进行鱼类养殖;综合生物塘及人工湿地起水质调节和净化作用;生态沟渠起输导和复氧的功能。对照系统由单一池塘结构组成,按照传统池塘养殖方式进行[3]。
(arrows indicate the direction of the flow)
1.2 生态足迹分析方法
生态足迹的计算公式:EF=Σrj×Ai=Σrj×(Ci /Yi)(j=1,2,3,…,6)
式中:EF—生态足迹总量,ghm2(地球公顷);i—消费项目类型;j—生物生产性土地类型(分为耕地、林地、草地、水域、建筑用地和能源用地);rj—均衡因子,ghm2/hm2;Ai—第i种消费项目折算的生物生产面积,hm2;Ci—第i种消费项目的消费量,kg;Yi—生物生产性土地生产第i种消费项目的地球年平均产量,kg/hm2。
本研究利用生态足迹计算方法中的成分法对两种池塘养殖模式的生态足迹进行分析,其中养殖用水、养殖用电、饵料和环境污染等数据的获得方法如下:
(1)养殖用水:养殖期间,每口池塘面积均为1 000 m2, 水深2.0 m,容水量为2 000 m3,传统养殖池塘年补水一般3～4次,本文按补水3次计,用于补充因蒸发消耗的水量等;循环塘补水4次,用于补充因蒸发和植物蒸腾作用失去的水量,每次补水量按每口池塘容水量的10%计,即为200 m3。传统池塘养殖过程中一般换水2～3次,每次换水量为15%～20%,本文按换水2次,换水量为15%计;而循环水养殖池塘不需换水。鱼塘补水和换水为养殖生产用水中对水资源的消耗,水资源生态足迹计算是建立水资源生态足迹账户,将消耗的水资源转化为相应账户的生产面积——水资源生产用地面积,然后对其均衡化,最终得到可用于全球范围内不同地区可以相互比较的均衡值。本文根据《湖北省2007年度水资源公报》[4]中荆州市产水模数即平均生产能力48.7万m3/km2,并根据黄林楠等[5]计算得出的水资源全球均衡因子5.19 ghm2/hm2来计算两种池塘养殖模式的水资源消耗生态足迹量。
(2)养殖用电:本研究中两种养殖模式均用电能作为水泵和增氧机等的动力,湖北是水电大省,水电装机比重大、发电量多,2006年底全省水电发电量占全省发电量的57.2%[6]。因此,在进行养殖电力消耗的生态足迹计算时,水电比例分别以57.2%和42.8%来核算。直接利用谢鸿宇等[7]得出的我国1 kWh水电生态足迹为2.144 8×10-6 hm2可耕地,1 kWh火电生态足迹为6.117 11×10-5 hm2森林及5.134 27×10-5 hm2牧草地来计算得出。
(3)饵料:两种养殖模式均主养黄颡鱼成鱼,主要投喂商品饵料,根据王兴礼等[8]给出的黄颡鱼成鱼池塘养殖饲料配方,其中,鱼粉、豆饼、芝麻饼、玉米、麸皮等合计占饲料配比的92%,因此,主要以这5种农产品的生态足迹总量来表示饲料的生态足迹量。根据小麦的出粉率及大豆和芝麻的出油率,将麸皮加次粉、豆饼和芝麻饼的消费量分别折算为小麦、大豆和芝麻的消费量,依次为30%、85%和50%;鱼粉的消费量按海水捕捞水产品的消费量计。同时根据谢宏宇等[9]得出的我国主要农产品全球平均产量计算各饲料组分的生态足迹量,合计得出饲料的生态足迹量。
(4)水环境污染:现有生态足迹分析中有关污染的生态影响资料较少,加拿大的一个生态研究小组目前正在研究如何将环境污染的生态影响纳入生态足迹的计算表格中。复合模式中人工湿地等生态工程可以实现废水净化和达标排放,是其与传统模式的主要区别。本研究中尝试把池塘养殖废水的环境污染生态足迹纳入计算当中。根据池塘养殖废水特点,选取化学需氧量(COD)和氨氮(NH3-N)作为水污染物的核算项目,其中以超出水产养殖废水排放要求(DB 33/ 453—2006)中的一级标准的部分来计算废水生态足迹。由于池塘养殖废水污染物浓度较低,危害较小,只考虑水污染处理部分,不考虑污染危害部分。
根据白钰等[10]的研究方法,水污染处理部分生态足迹核算通过单位污染物处理成本和单位水产品价格的引入,以货币为媒介将污染物产品转化为水产品生态足迹。①排放量×单位质量处理成本=水污染物处理成本;②水污染物处理成本÷单位水产品价格=等价的水产品产量。根据王佳伟等[11]得出的污水处理厂处理COD和氨氮的成本分别为0.15～0.79元/kg和3.7～14.6元/kg(本文按0.79元/kg和14.6元/kg计),并根据谢宏宇等[9]得出的内陆水域养殖全球平均产量3 264.268 kg/hm2及2004中国农产品价格调查年鉴得出的水产品平均价格8.79元/kg,得出水污染生态足迹。
本文利用单位利润生态足迹量即获得每万元利润所产生的生态足迹量来表现不同养殖模式下获得一定的经济利润是否需要以消耗大量的自然资源作为代价,对两种模式的资源利用效率及可持续性进行比较。
2 结果与分析
2.1 经济效益分析
2.1.1 人工湿地的费用支出
复合模式中用于人工湿地构建的费用支出,在一定程度上成为制约这一新模式是否具有推广应用价值的主要因素。表1列出了本试验系统用于人工湿地的费用支出。从表1可以看出,用于人工湿地的费用支出主要包括建设费用、运行费用和维护费用。
根据相关研究报道[12],人工湿地一般可稳定运行10～20年。如果以稳定运行10年计算,本系统中人工湿地的建设费用成本进一步平摊为16元/(m2·年)(不计利率等其它可变因素)。
2.1.2 两种养殖模式经济效益比较
本研究以2007年试验数据为依据。两类养殖池塘的养殖品种结构、比例及日常管理均同步进行,不同之处在于复合池塘养殖用水每日按20%比例经湿地逐梯次循环,传统池塘养殖用水不循环,缺水时则直接从补水塘加入。表2列出了两种养殖池塘经济效益分析结果。由表2计算出,复合池塘投入产出比为1∶2.34(湿地成本按10年计算),传统池塘养殖投入产出比为1∶2.07。
2.2 生态足迹分析
传统模式生态足迹计算结果见表3。由表3可知,该传统池塘养殖的生态足迹总量为3.340 7 ghm2/年,同时根据该模式下的利润6 803元,则平均每利润单位的生态足迹占有量为4.91 hm2 /万元,即该养殖模式中获得1万元的效益需要4.91 hm2具有地球平均生态生产力的土地面积来提供其所需的资源和消纳所产生的废物。
复合模式生态足迹计算表见表4。该养殖模式中实行的循环水养殖,需要水泵日均6 h从池塘中抽水进入湿地区域进行净化。养殖生产过程中所耗费的人力资源与传统的池塘养殖并无区别。由表4可知,复合模式的生态足迹总量为14.643 6 hm2/年,同时根据该模式下的利润50 226元,则平均每单位利润的生态足迹量为2.92 hm2/万元。即该养殖模式中获得1万元的效益需要2.92 hm2具有地球平均生态生产力的土地面积来提供其所需的资源和消纳所产生的废物。
注:表中均衡因子采用黄林楠等[5]和刘某承等[13]文献中的数值。
注:表中均衡因子采用黄林楠等[5]和刘某承等[13]文献中的数值。
3 讨论
生态足迹模型在水产养殖的可持续发展评估中已有一定的应用。王习元等[14]研究了宜兴大浦镇生态足迹演变,其结果表明该地区的水域生态赤字高达1.443 7 ghm2/人,该区域水产养殖密度高,水域生态不能承载这种渔业生产方式,水环境的保护需要高度重视。Kautsky等[15]研究了哥伦比亚加勒比沿海红树林地区半精养虾场的生态足迹,其研究结果表明,该地区的半精养虾场需要35～190倍的池塘面积来维持其生态系统,哥伦比亚的虾养殖已经接近沿海环境承载力。我国的传统池塘养殖模式已成为阻碍渔业增效增收的瓶颈,发展新的池塘养殖模式已势在必行,而新的池塘养殖模式是否符合可持续发展要求,通过应用生态足迹模型研究不同养殖模式的资源利用效益可以得出检验。
本研究中就单位利润生态足迹量而言,复合模式为2.92 hm2 /万元,而传统模式为4.91 hm2 /万元。复合模式所耗费的单位利润生态足迹比传统模式小,主要体现在:
(1)减少了水资源的利用。水产养殖是以水作为介质从事鱼类及其他水产经济动植物的生产活动。复合模式中养殖用水通过湿地净化得以循环利用,养殖过程中仅补充因蒸发和因植物蒸腾作用消耗的水量而不需要换水,因此使复合模式水的生态足迹量大幅度下降。
(2)增加了产出。虽然复合模式中,湿地的构建减少了养殖面积,但该模式的产量比传统池塘高,整个系统产出增加,使经济效益增高并降低单位利润生态足迹量。
(3)减少了废水排放对环境的影响。本研究中把养殖废水排放产生的生态足迹量进行了量化,在传统池塘养殖中的生态足迹量达到0.000 3 ghm2/年,占整个传统池塘养殖生态足迹的0.01%。虽然生态足迹量较小,但本研究中只计算了COD和氨氮的足迹量,对N、P含量及由此产生的水华及疾病传播等污染物没有计算在内。相比之下,复合模式在10～20年内,养殖废水在湿地的净化作用下达标排放,不用考虑排污造成的生态足迹量,从而比传统模式占有环境程度低,对环境的影响小。除此之外,复合模式中人工湿地具有的生态服务功能,使复合养殖系统具有更多的生态价值。同时,养殖过程中不仅水质理化指标控制在适宜的水平,而且有害藻类的生长繁殖受到明显抑制。每天水交换形成的水流使养殖池塘环境更接近自然水体,减少了鱼病发生,保证了养殖产品品质,提供给消费者安全的食品。总之,复合模式使水产养殖业与种植业有机结合起来,通过养殖系统内部废弃物的循环再利用,达到对各种资源最佳利用,最大限度地减少养殖过程中废弃物的产生,在取得理想的养殖效果和经济效益的同时也取得最佳的环境生态效益。
复合生态系统原理 篇8
国际知名的生态学家王如松院士认为,城市是一类“社会—经济—自然”复合生态系统,因此应在城市设计中对三个子系统的设计因素进行综合和整合,才能创造出一个舒适、健康、文明、高效、和谐、可持续发展的城市环境[1]。
本文根据“社会—经济—自然”复合生态系统的理念探讨了历史街区保护与更新的课题,期望本文的研究成果能作为同行们有价值的参考依据。
1 历史街区保护与更新的现实意义
历史街区是城市发展历史上某一时段的产物,深刻铭记着城市曾经拥有过的荣光或经历过衰亡的种种历史足迹。而在某些城市,却显得暗淡无光,更甚之,城市的改造有时使历史街区进入了种种误区,诸如大拆大建;一味地追求“传统”,仿古街,仿古风貌区的“冒出”给人一种不真实、假古董的印象;为体现“原汁原味”“保留某朝代风格”,无原则地“拆新保旧”……殊不知,街区的自然、人文的生态环境也就这样地在无意识之中被破坏了。
随着社会、经济的发展,城市也必然会发生变化,如何在历史积淀的传统街区的保护与城市发展之间取得新的平衡,在有关街区留下各个历史时代的印记,保持其文脉的延续性,保持街区绿色环境的可持续发展,是历史街区保护与更新的主要内容之一。
2 对历史街区保护问题的建议
1976年通过的内罗毕会议《关于历史地段的保护及其当代作用的建议》中指出,历史街区必须具备三个方面的特点:具有大量的历史建筑,独特的有代表性的历史风貌,较完整或可整治的视觉环境。历史街区指的是一个区域,一个集合,而不是单一的元素,对它的保护要整体把握,从实际出发,坚持以人为本,综合考虑社会、经济、文化各个方面,而不是简简单单的“拆”或“留”的问题,因此提出如下建议。
2.1 对历史建筑的保护应进行有区别的选择
历史文化的保护不是为了怀念“过去”而进行保护,而是为了维持历史环境的延续性和历史价值而进行保护和更新,以使有关城市的特征与个性得到延续。由于现代的城市机能要求更新,有些地区要做一些改变,所以这种保护必然是一种有选择性的保护,可根据历史建筑的有关特征,利用“聚类分析”的方法进行选择。
由于自然或人为的原因,有些历史街区的建筑已经到了“苟延残喘”的地步,而且耗费巨资保护已没有多少价值了,这样的建筑要加大更新力度。但对于街区中价值较高的历史建筑,则要尽量地保持原汁原味,以保护为主,更新为辅。
位于西安北院门114号的高家大院是明崇祯时期的官宅,距今已有近四百年的历史,属于两院、四进式、砖木结构的四合院。21世纪初曾对其进行了特别完善的保护性修葺,由于抢救保护及时,砖刻、木刻、家具、房屋结构等具有典型明代建筑风格的特征都被完好地保留下来,在保护、修复这些房屋的过程中,发现了很多有历史参考价值的文物。它是过去几个世纪历史沧桑的见证,经过完善的保护修葺以后,如今在新世纪里依然焕发着历史文化的光彩。
2.2 在城市发展的背景下保护街区内的历史建筑
首先,城市是一个有机整体,因此在城市发展的背景下,应顺应原有的城市肌理保护街区内的历史建筑,如放肆地“大拆大改”,则会因为城市的历史遗存具有不可再生性和脆弱性,一旦破坏就无法恢复,而城市失去了史迹,就如人类失去了记忆。且缺乏文化的“继承”,得到的利益是暂时的,而遗憾将是永远的。
其次,在保护历史建筑的同时,应正确对待其邻近的现代建筑,当人们热衷于珍惜古代历史建筑的时候,对正在消逝的现代建筑却往往会忽视。实际上,历史建筑与现代建筑是可以并存的,而且它们真正体现了城市历史与文化的脉络,当然在某些地段会严重影响历史文化环境的现代建筑,还是应该坚决拆除的。
2.3 历史建筑环境肌理的保护
在一个传统历史街区内,居住状态以及传统院落中的单体建筑之间一般都会遵循某些约定俗成的关系结构模式,而这些结构模式往往反映了某种特殊的地域文化特色,使得特定街区形成自己鲜明的特点,如果这些模式被采用,就会对新的建筑环境在尺度和规模方面起到良好的规范作用。
西安回民街居住区,是该市城区历史中标志性的元素之一。千百年来,回民为了宗教活动和生活的方便,选择了“环寺而居”的居住模式,从而形成了特有的街区面貌。在该居住区内的居民,保留着穆斯林传统的生活方式和价值观念,生动地体现了他们在衣、食、住、行等起居生活方面的特点。今天,它保护与改造的表现手法体现了历史与传统的延续性以及运用现代景观设计手法的双重特点,在这个街区中,具有中国传统建筑风格和穆斯林建筑风格相融合的小店比比皆是,它们出售传统的伊斯兰小吃和旅游产品,还有浓郁清真特色的旅游景点等,成了一个能够体现西安的黄土文化、穆斯林文化特色的旅游景点区。首先,这个特殊的街区可被视为曾经作为“丝绸之路”起点的国际大都市———西安历史发展过程的见证;另外它也代表了该市千百年来回民社会生活发展的历史。而当前它的改造能够更好地推动回民街历史街区内现有居民起居生活的进步和发展,利用少数民族自身的资源优势,带动了民族历史街区的复兴。
历史建筑环境肌理的保护实践,关键在于应该在保存整体环境风貌和维持历史街区原有的、完整的社会功能的前提下,将路网的结构、建筑的肌理和尺度,公共设施的分布以及一些标志性建筑等作为历史街区及其周边环境规划和设计时的参考基准。
2.4 保证生活的延续性
传统的生活方式是街区地域性特色与传统文化特色的反映,从传统生活方式中能映射出一个历史街区区别于其他街区的根本所在。
为了保证历史街区传统生活方式的延续性,应做到:1)保护性的设计工作不仅应做好远期规划,也应考虑到分步阶段规划,并与随后具体的改建工作紧密配合,保证传统生活方式逐步做到既能延续又不会因“突变”而影响居民正常的生活。2)保护性改造实现后,应给街区的功能正确定位。在个别特色明显历史街区,商业旅游一般应该是改造后的辅助产业,而大部分的街区应该保持它原有的定位。3)历史街区保护目的在于恢复并发扬街区内具有区域个性的生活方式,而远非仅仅着眼于空间结构与建筑形式的控制,因此,应对区域内居民的居住方式变换出台一系列的管理措施。
3 对历史街区更新问题的建议
历史是发展的、动态的过程,历史与传统并非凝固在一个时间点或时间段上,而是随着城市的发展走过了一个全方位的过程,各个时间的建筑街区都反映当时的历史,所以更新也是必然的,也是对历史的延续。
更新即是对传统建筑改造或重建,在新与旧共存的情况下,要注意协调统一,新旧相融。有关专家曾指出,应该以城市中有关社会人群在历史发展的长河中形成的习俗和价值观等去“重构”和“阐释”传统社会生活模式,以现代“语言”从其中去提取设计概念[2]。为此在历史街区更新改造中应采用所谓“传统文化基因”,吸收、借鉴它们原有的空间肌理和形态,在规划、设计中对其进行延续和重构,使它们的演进能够保持文化上的特征性和连续性,从而实现与历史的关联,为此提出如下建议。
3.1 适度整治
适度整治能最大程度地尊重历史的真实性、风貌的完整性和生活的延续性。随着时代的发展,大部分历史建筑的功能已无法满足现代生活的需要,为了使它们进行更新改造后能重新显得生机盎然,在规划、设计时,应根据建筑的实际情况,完善其功能空间,也为了补充新的功能要素,设法处理好新旧建筑在空间上的过渡与融合,使更新后的建筑与历史街区的整体风貌保持和谐、协调。要特别重视所在地段的民情风俗的保护和继承,以保持空间维度上的“统一性”与时间维度上的“连续性”,应充分理解和掌握历史建筑的形式特征和文化基因,唤起人们对历史的联想。如此规划、设计出来的作品往往会表现出更高层次的文化价值[3]。
西安书院门,经历了四五百年的历史变迁,曾经是一片破败景象,20世纪90年代初,经过规划设计,把它翻修改造成具有明清建筑风格的仿古商业街。这条街由青石板铺成,路两旁都是一些仿古的建筑,街内一百多家商铺销售的多为书法字画古董等文化产物。古色古香的街景更具有浓郁的人文气息,在这里,古今名人字画与现代业余作者的作品竞相生辉,古文化的继承,现代气息的融入,正体现了该历史街区的特色。来这里的游客不只是消遣、交易,更多的是被其文脉打动而来此观赏,西安书院门街区的改造,一方面保持了古都风情和乡土文化韵味,改善了古城区落后的人居环境;一方面提升了周边市场经济价值,为游客提供一个有历史感的旅游景点,也为一些文化气息浓厚的“老字号”商铺提供了一个继续发展的空间,因此同时拉动了环境、文化、市场经济等多方面的增长。
3.2 隐新于旧
作者认为,为了完整保存街区的整体风貌与形式,可以将新建部分置于地下,以体现出一种谦和的历史态度。如在旧城区兴建大型商业中心的规划中,应充分照顾它与周围的建筑和历史街区的关系,确保改造后的街道立面和天际轮廓线不致受到破坏,而向地下发展,减少建筑的体量感,则可谓为有效的途径之一。
上海静安寺地区,为了保护静安寺周围的文化气氛、传统风貌,同时又兼顾发展的要求,发展了地下空间,建立了商业街。该规划设计最大程度地减少了对原有风貌的干扰,在不影响整体风貌的基础上还提供了现代化的休闲空间———下沉广场。
3.3 新老形式的对比与结合
历史街区保护与更新改造,是通过对比,将体现当今时代精神的社会生活模式与传统的、地域性社会生活模式结合起来进行“再创造”。这样可以实现街区与该处原有自然环境相和谐,适应当地社会经济发展状况,既能延续当地历史传统的文脉,又能符合现代社会生活变迁的需要[4]。我们要强调继承与创新有机协调的观念,通过合理地调整新旧建筑的空间组织,继承并发扬当地民情风俗的“文化基因”,就能达到上述目的[5]。
4 结语
历史街区的保护与更新正时时刻刻在进行,它能留住“城市之根”的文脉,以求能充分地满足人们文化精神的需求。在当今,历史街区与历史建筑保护的观念正在深入人心,各地许多专家、学者及规划设计部门都在为此积极地做研究探讨,作者不揣愚陋,试图基于“社会—经济—自然”复合生态系统的理念来探讨历史街区的保护与更新的课题,并提出一些实践的具体建议,尚望同行们不吝指正。
摘要：基于复合生态系统理念,探讨了历史街区保护与更新的现实意义,分别从保护与更新的角度,提出了发展历史街区的对策,以处理好城市改造开发和历史文化遗产保护利用的关系,并创造出绿色历史街区形象,使城市历史的连续性得以维持。
关键词：复合生态系统,历史街区,历史建筑,延续性
参考文献
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[2]贾倍思.可持续发展观念对当代建筑思潮的批判——历史建筑与文化名城价值的重估[J].建筑师,2001,88(10):17-19.
[3]刘启波,田静峰.绿色建筑概念下城乡建筑人文环境保护的探讨[J].基建优化,2005(5):161-162.
[4]刘启泓.中国传统民居建筑保护问题的探讨[J].基建管理优化,2011(4):90-91.
复合生态系统原理 篇9
贸易与环境问题是指一个国家的对外贸易在带动经济扩张的同时, 会不可避免地增加物资投入量和废物排放量, 并且改变某些资源的使用状态, 从而增加了生态环境的压力所带来的问题。在当前理论界, 将贸易——环境问题的由来归结为市场失灵、制度失灵和环境成本外部性三个方面。然而, 当我们回顾已经发生和正在发生的贸易——环境争端的背景时, 我们看到从制度较为完备的发达国家到制度不完备的发展中国家, 从市场经济国家到计划经济国家, 这一问题存在着极强的普遍性, 这说明, 贸易与环境问题的根源并不仅仅在于市场、制度、成本这三个方面。笔者认为, 这一问题是一个系统内部要素之间相互联系、相互制约及其不断进化过程中所产生的必然矛盾, 因为, 作为贸易系统的高一级系统的经济系统与生态系统就是一个系统——生态经济系统。而超循环理论提出如果具有优势信息的话, 竞争双方都可能成为胜利者。这一理论所说的竞争、选择、共存、统一的进化和自组织机制, 对我们详细考察生态经济巨系统提供了一个可能的途径。
二、贸易与环境问题边界与实质分析
笔者认为, 贸易与环境问题是生态经济系统中的一个具体问题, 其边界受生态经济系统边界的制约。一般生态经济学理论认为, 生态经济系统是由三个子系统, 即自然子系统、经济子系统和社会子系统构成的复杂巨系统。三个子系统相互交换物质、能量和信息, 人们通过对三个子系统的调控、管理和发展对生态经济系统实施其影响。因此, 贸易与环境系统之间的问题必须纳入生态经济系统这一高层次巨系统下来考察。
生态经济系统的特征归纳起来有以下几个方面:一是自然系统和经济系统具有层次有序性, 这是二者耦合形成生态经济系统的先决条件。如果子系统之间不存在耦合, 系统将无法得到进化。这说明, 自然系统与经济系统出现暂时的无序是整个生态经济系统进化的一种现象。二是自然系统的自然生长与经济目标的人工导向协调具有有序性, 这种有序不是一成不变的, 而是随着系统主体需求的变化而变化的, 带有强烈的进化性质。三是自然系统与经济系统都有各自的运动及循环轨迹, 各自都有自己特殊的有序稳态目标, 这一稳态又具有持续性。这种持续性一方面表现为自然生长或经济利益获取需要一定的过程才能满足各自的需求;另一方面表现为一个层次需求满足后的惯性作用。四是自然系统与经济系统所具有的非平衡态结构, 决定了二者必须相互进行不间断的交换活动以维持某一稳定状态, 交换过程就是二者耦合过程, 缺少交换这一过程或者交换过程的非对称性都会严重影响两个子系统之间的协调有序。这个交换过程始终都贯彻着“商品交换”的基本原则。五是生态经济系统中的生态循环与经济循环, 都离不开生产过程这个耦合环节, 这也是人在系统中主体地位的重要体现, 而由于生态系统的脆弱性和人们对物资需求追求的无限性, 二者的耦合方向和耦合度必须由系统的主导者控制才能完成, 主导者的不控制或者控制失衡均会导致子系统内外部的循环不畅, 使整个生态经济系统出现无序状态。这些特征都为研究贸易与环境之间的关系提供了线索。
笔者认为, 生态经济系统控制失衡的主要原因有以下几个方面:一是技术发展的单向性。技术是生态经济系统循环发展的一个重要因素, 技术进步不仅可以增强人类改造自然的能力, 也可以增强由人施加影响的自然系统维持自身循环的能力, 同时可以通过自催化循环, 使技术知识自身不断积累和增长。也就是说, 如果技术的发展是经济和生态双向同步的, 那么, 在经济发展的同时, 生态环境也能够维持自身的健康性。然而, 从人类社会出现开始, 技术的发展就是单向性的, 即生产技术发展。这种技术越发展, 经济越发达, 而环境破坏越严重。这与人类对摆脱贫困、改善物质生活质量的要求的急速上升有关, 也与人类对高质量环境需求的滞后性有关。二是经济系统物质代谢方式的单向性。长期以来, 不断推动经济的增长一直是人类社会发展的重中之重。尽管现存生态系统尚未完全窒息人类的经济增长, 然而不断扩张的经济增长, 以及与其相伴相随的人口与需求的激增, 日益使环境资源的匮乏成为现实。生态系统通过自身不断的物质循环运动, 维持着生态平衡, 并支撑着人类社会的发展。但是, 现有嵌入生态系统的人类经济社会, 特别是工业系统, 为追逐资本的不断循环增殖, 一直信奉沿袭着资源—生产/消费—废物的单向线性的物质代谢方式。在有限的生态大系统的承载能力下, 毫无节制地从地球上攫取着资源能源, 尤其是不可再生的资源能源, 又通过粗放扩张型的生产方式和日益膨胀的消费行为, 将大量的废物抛入环境, 不断加剧着地球资源能源的危机, 引发着各种严重的生态环境恶化问题。三是子系统之间反馈机制缺欠。生态环境子系统是经济系统运行的依托, 具有缓冲能力。环境在一定的容量限度内可以包容某些不恰当的人类行为造成的破坏。但如果环境质量恶化, 一方面会降低人的生活质量, 另一方面会妨碍资源的利用, 从而影响经济的发展。在存在人类活动的情况下, 生态经济系统及其组成要素都不会按某一精确轨迹运动, 它们的变化过程同时具有随机性、模糊性。同时, 系统结构和要素之间的关系也具有灰色性, 其结构信息、层次信息、关系信息不可能完全确知。这些不确定性严重影响着生态经济系统的信息反馈程度, 造成了人们对生态环境自发展能力的过分信赖和对需求增长的不加限制, 从而使生态环境系统和经济系统之间产生高度的非平衡性。四是贫困。身处贫困中的人们, 几乎无法选择自己的生产行为方式和消费方式, 他们很少把环境问题或可持续发展问题放在自己生活的首要地位。而且, 无论经济如何发展, 在同一区域或不同区域总有这些贫困的人群存在。相比较而言, 个人和组织在选择解决贫困和环境问题时, 往往倾向于急需解决的最低层次的贫困问题, 这也是环境问题不能得到全神贯注解决的主要原因。
综上所述, 我们可以得到以下几个结论:
第一, 人类的需求层次决定了生态经济系统由无序向有序转化的时机, 但这种转化的速度受组织对系统所进行有目的的调控的影响, 这种调控包括合理取舍经济利益和生态环境保护, 包括对处于弱势的生态系统进行快速的补偿, 还包括改变生产方式和生活方式等。
第二, 经济系统与人类的最基本的需求直接联系, 同时它又是改善和促进生态系统向使生态经济系统协调发展的动力之一。因此, 发展经济仍然是区域发展的重要任务之一。
第三, 生态经济系统的无序化是系统自组织的结果, 但这一结果不是最终的, 经过组织对系统的控制, 可以使系统向有序的方向发展。然而, 这种调控并不是停滞或放弃经济发展, 而是在经济发展的同时, 加大对改善生态环境方面的投入。
第四, 组织对生态经济系统的控制的切入点, 应放在对传统生产方式的转换和大力发展环境保护产业上, 将单向线性的物质代谢方式转换为双向循环的生产方式, 促进经济系统自身内部的代谢, 减轻生态系统消化经济系统产生的“废物”的压力。
三、贸易与环境系统演化的超循环分析
生态经济系统中的贸易与环境系统由贸易子系统、经济子系统、社会子系统、环境子系统等进化而来, 每一个系统都相当于一个反应循环, 例如, 对于环境子系统, 输入的是自然环境、生产排放、生活排放、环境治理技术、环境治理投入等, 通过环境治理和自然消解, 输出生成新的环境。贸易与环境系统中的每一个子系统在时间轴上的相互联系形成二级循环网络, 各个子系统相互联系、相互作用, 每一个子系统为其他的子系统提供催化剂, 如生活需求、需求满足度、环境现状信息等, 从而形成催化循环。如经济子系统在经济发展过程中积累的经济发展水平、产业结构与布局、投资水平等方面的资料、数据和信息, 为其他子系统的发展创造了直接的物质条件, 并直接作用和影响社会发展速度、环境保护投资额等。贸易与环境系统的各个子系统的催化循环, 在功能上相互耦合, 相互提供催化支持, 形成了一个超循环系统。按照超循环理论的选择评价原理, 形成超循环的贸易与环境系统的各个子系统之间, 既竞争又协同, 从而选择和进化。使贸易与环境系统不断朝着有序方向演化。以经济子系统和环境子系统为例, 它们耦合在一起, 相互依存, 相互制约。一方面, 经济子系统和环境子系统之间存在竞争, 其竞争的对象是资金、技术和政府支持政策;另一方面, 它们又互为对方的催化剂, 经济子系统为环境子系统提供治理用的资金和技术, 为环境子系统增加消解能力, 而环境子系统能够消解一部分经济子系统产生的废物、废气、废水等, 为经济子系统的扩张创造更大环境容量和更强的承载力。两者的耦合, 使双方都能得到对方的催化支持, 从而在更高的层次上加速对方的发展。
但是, 不幸的是环境子系统在贸易与环境系统的超循环初期常常处于被动, 从而缺乏与经济系统持久的抗衡能力, 这便产生了环境问题。事实上, 每一个超循环系统都有这样的情形出现, 这是由系统演化发展过程中的各种非线性作用产生的。这种非线性作用具体表现为各种超循环组织的形成、发展、解构和重组, 超循环是贸易与环境系统非线性作用的载体和表现形式。从本质上说, 超循环组织就是系统正反馈和负反馈这两种基本形式耦合而成的多重反馈结构, 超循环组织功能上的耦合和循环互动正是通过各种正负反馈得以实现的。任何系统同时存在正反馈和负反馈两种形式, 正反馈有利于系统的涨落, 负反馈有利于自组织的稳定, 而且这种稳定性是动态的稳定性。正负反馈在不同的条件下表现出不同的主导地位, 正反馈作用和负反馈作用表现相反的效应, 负反馈抵消系统的随机或偶然因素, 抵御系统环境对系统的随机或偶然噪声, 控制系统保持稳定性。而正反馈则把系统中的随机或偶然因素放大, 可使系统越来越偏离稳定状态, 甚至导致系统崩溃。正负反馈是相辅相成地发生作用的, 如果系统中仅仅仅存在负反馈, 那么系统不可能向高级有序结构演化, 反之, 如果系统中仅有正反馈, 那么系统就会一直处于动荡之中。
贸易与环境系统中存在着倍增的正反馈和起稳定作用的负反馈, 整个系统由一系列多重正负反馈结构的超循环组织组成。它们之间通过功能耦合与循环互动, 促使系统向高级有序方向演化。贸易与环境系统超循环组织由贸易子系统超循环组织模块、经济子系统超循环组织模块和环境子系统组织模块组成, 它直接反映出各个子系统模块之间的循环、耦合和反馈关系。在这些循环关系中, 进出口贸易总额年净增长率、三次产业经济增长率、GDP年增长率、财政收入年增长率、环境污染物总量等因素和指标发挥着关键的作用。它们是不同子系统超循环组织间的循环催化剂, 体现这人类需求的不同层次。因此, 以这些因素和指标为中心, 就可以构建起贸易和环境系统的超循环结构, 进而为研究这一系统, 特别是以量化方式研究提供一条可行的途径。
四、结论
作为生态经济系统的一部分, 贸易与环境系统以非线性作用这种最简单、最直接的方式进行超循环, 这种超循环不是随意的循环反应, 而是强调系统中各个子系统, 以及组成要素之间的功能耦合和循环催化的互动关系, 并通过包含多个正反馈和负反馈的多重反馈结构的超循环组织得以实现向高级有序结构的演化。
摘要：本文从生态经济理论的视角, 对贸易与环境问题做了较为深入的分析, 并采用超循环理论对贸易与环境问题产生的原因及其因素进行了描述, 想借此为贸易与环境问题的量化研究提出了一条新的途径。
关键词：生态经济系统,贸易与环境问题,超循环理论,协调发展
参考文献
[1]钱学森:论系统工程[M].长沙:湖南科学技术出版社, 1982:lO～16
[2]欧阳志云王如松:生态系统服务功能与可持续发展[M]//社会一经济一自然复合生态系统可持续发展研究丛书.北京:化学工业出版社, 1999
[3]OdumEP孙儒泳等译:生态学基础[M].北京:人民教育出版社, 1982
复合生态系统原理 篇10
目前,在生态系统服务功能的评估内容与方法上,国内外学者进行了较多的研究,并日趋丰富。Costanza等［1］以森林生态系统17 种服务功能指标按10 种生物群系估算出全球生态系统服务功能的年总价值在16—54 万亿美元,这使生态系统服务功能价值在理论、评估方法和应用等方面成为国际可持续发展相关研究的热点之一。国内学者们对农田、草地、湿地、林地、荒漠等不同植被的生态服务功能价值进行了评估。如杨依天、张宏峰、王石磊等［2 － 10］分别对新疆和田地区草地、玛纳斯流域农田、秦岭太白山植被、黄土高原丘陵沟壑区植被、民勤荒漠绿洲植被、陕南秦巴山区植被、西部地区荒漠生态系统、和田河流域天然胡杨林与柽柳灌木林服务功能价值进行了估算。多数学者将各类植被纳入到一个完整的体系中进行测算,考虑到阿克苏地区草地、湿地、林地、农田和荒漠植被的生物量有很大的差别,且不同植被的土地特质也有明显的差异,本文通过结合相关文献资料,运用调研数据和微观指标,多角度地将多个植被系统分别进行单一估算,可提高测算结果精度,并通过评估不同类型植被的生态价值,从而全面了解不同类型植被在土地类型中的构成特征。
1 研究区域概况
阿克苏地区处于新疆中部、天山中段南麓和塔里木盆地的北缘,属暖温带大陆性气候,气候干燥、降雨量少、日照长,年平均气温9. 9—11. 5℃,年较差32—35℃ ,年降水量为43. 9—150. 1mm,而年均蒸发量为1227. 8mm。该区域地形、地貌和地理环境的复杂性和多样性并存,导致了光、热、水、气等自然资源时空分布不均,气候炎热干燥,降水少、蒸发大,气象灾害频发,春季多大风和沙尘天气,夏季多冰雹天气。该区域总面积为13. 25 万km2,占新疆总面积的8% ,辖区范围包括阿克苏市、库车、新和等8 个县84 个乡镇56 个农林牧场和农一师阿拉尔市16 个团场。截止2013 年末,阿克苏地区总人口为245. 76 万人。其中,农业人口占68. 19% ,少数民族人口占80. 59% 。
阿克苏地区地处南疆,自然条件恶劣,受风沙与盐碱的威胁较大,保护耕地、林地和草场等土地资源十分重要。近年来由于自然、经济和社会各因素的共同作用,造成了生态脆弱性程度不断上升。农田、森林、草地、胡杨等荒漠植被对当地气候、生态环境和当地居民生活生产活动起着重要的调节和保护作用,因此评估其生态价值有着重要意义,各类植被分布面积见图1。需要说明的是,考虑到阿克苏地区的主要荒漠植被为胡杨林,其面积为24. 6781 × 104hm2,占全疆胡杨总面积的13% ,分布面积仅次于和田地区,因此荒漠植被的价值测算以胡杨为主。
2 生态效益评估
生态系统服务功能价值的定量评价方法主要包括能值分析法、物质量评价法、价值量评价法三种。本文采用价值量方法对阿克苏地区不同植被类型的直接价值和间接价值两方面进行测算,主要采用影子工程法、水量平衡法、替代成本法和工业成本法等来进行评估计算。对新疆阿克苏地区2013 年的农田、林地、草地、湿地和荒漠5 种不同植被在涵养水源、保护土壤、固碳释氧等9 项生态服务功能价值进行评估。
本文主要综合参考了白元等［11］的塔里木河干流生态服务价值当量因子( 表1) 和《森林生态系统服务功能评估规范》( LY/T 1721 - 2008) 中的评估公式( 表2) 。表2 中所涉及的相关价格参数以上述规范的社会公共数据表中推荐使用价格为基期,结合相关学者研究成果,以2013 年为计算期,依据物价指数调整得到相应价格参数。表1 中的价值当量因子是在对中国陆地生态系统中农田、草地、湿地、林地和荒漠的生态服务价值系数的基础上进行了修正,进而得出适宜干旱区的生态服务价值当量因子。需要说明的是,考虑到研究区当地的实际自然环境条件,计算过程中荒漠植被的水源涵养、气候调节等功能价值并没有采用表1 中的荒漠植被价值当量因子。
在评估涵养水源功能价值时,国内学者杨丽雯等［10］、秦珊［12］、余新晓等［13］多以水量平衡法估算水源涵养量,径流系数( h) 分别采用0. 44、0. 35、0. 4。鉴于研究区气候干燥、降雨量少而蒸发强烈的自然条件,在评估涵养水源功能价值时,本文主要采用水量平衡法和树冠截水、大气凝结输水法两种方法的均值,估算水源涵养量,径流系数( h) 采用0. 3,截留率( V) 为28. 92% ,荒漠生态系统凝结水量占全年降水量的比率( G) 采用17. 5% ,更符合当地的实际情况。在评估土壤保护功能价值时,林分土壤平均全氮、全磷、全钾含量为实验数据,各学者在运用影子价格法确定水库建设单位库容成本时存在着较大的差异,物质参数及价格参数见表3。
本文以造林成本法与碳税法均值估算固碳价值,以造林成本法与工业制氧影子价格法均值计算释氧价值,该项功能价值评估方法的价格参数设置见表4。由于沙漠化土地面积在荒漠生态系统中的占比高,所以在核算整个系统的固碳量时应包括土壤的固碳量。从植被固碳和土壤固碳两方面估算固碳释氧量,并采纳Lal［14］的研究结果。土壤碳吸收潜力表明,沙漠土壤的碳积累率为0. 2 t/hm2·a。
3 结果分析
经过计算阿克苏地区2013 年农田、林地、草地等不同植被类型生态系统服务功能间接总价值和直接总价值分别为5809. 60 亿元和412. 98 亿元,不同植被各类生态服务功能价值见表5。
由上述计算结果可见,阿克苏地区2013 年不同植被生态系统间接价值均大于直接价值。从不同植被类型来看,服务功能总价值的大小顺序表现为: 草地植被> 湿地植被> 林地植被> 农田植被> 荒漠植被。从具体的服务功能指标来看,总价值大小顺序依次为: 土壤保育> 气候调节> 净化大气环境> 涵养水源> 生物多样性> 固碳释氧> 原材料> 娱乐文化价值> 食物生产。从特定的服务功能在特定植被类型中看,各功能占比存在差异。阿克苏地区2013 年阿克苏地区植被各项生态功能内部结构见图2。
结果表明: 1从阿克苏地区植被的各项生态服务功能价值构成看,植被的土壤形成与保护功能在所有功能中的价值最高,土壤保护功能价值主要体现在保持土壤养分、减轻泥沙淤积和废弃土地三方面［15］,气候调节为第二大生态功能,两大功能均在湿地、草地植被中作用最大,其次是林地植被,最后是荒漠和农田植被,这可能与牧草地、林地面积增加有关。2008—2013年,研究区牧草地面积从584. 16 × 103hm2增加到4036. 97 × 103hm2,林地面积从239. 33 × 103hm2增加到584. 16 × 103hm2,对研究区恶劣的自然生态条件,不但能减少土壤流失、肥力损失,而且发挥着重要的防风固沙和气候调节作用。2净化大气环境的价值包括滞尘价值和吸收SO2的价值,占研究区全部生态系统服务价值的14. 75% ,是较突出的一项,且草地植被净化大气环境的功能明显大于其他植被类型。3涵养水源作为生态系统众多服务功能中的一项重要的功能,主要表现在拦蓄降水、补充地下水、调节径流、净化水质等方面。阿克苏区地处南疆,降水稀少、增发强烈,涵养水源的意义尤为重要。2013 年,研究区涵养水源功能价值占总价值的13. 86% ,充分说明在水资源缺乏的生存环境下,植被提供了巨大的生态功能服务。这是维系当地生态环境稳定的重要基础,同时也为维持和保护当地的社会经济系统能不断运行提供了巨大的屏障。4生物多样性、固碳释氧、原材料和食物生产功能价值分别占全部生态系统服务价值的9. 44% 、6. 97% 、4. 13% 、2. 51% ,所占比例虽然较小,但这些功能在生态系统发挥作用过程中不可或缺。
4 结论
阿克苏地区植被生态系统服务功能具有巨大的生态效益,其生态价值共计5809. 6 亿元,远远大于其经济价值。植被对保护土壤、气候调节、涵养水源的生态系统服务功能凸显,这对减少水土流失、抑制土地盐渍化和沙漠化进程、改善当地气候、缓解水资源短缺乃至对阿克苏地区整个生态环境起着至关重要的作用。从长远角度看,不但能缓解研究区脆弱的生态环境,而且将会提高当地的经济效益。
草地植被在总价值中价值最高,其间接价值也最高,占间接总价值的50. 28% ,而牧草地植被在土地总面积中所占比例为30. 75,说明草地植被是研究区生态环境保护的核心植被。湿地间接价值占间接总价值的34. 37% ,主要原因是: 湿地价值的修正系数较大,导致单位面积湿地所发挥的土壤保护、气候调节和涵养水源等价值高于其他植被类型。其次是林地植被,在土壤保护和气候调节等功能方面发挥着重要的积极作用,但从2008—2013 年以来,研究区森林覆盖率从9. 56% 下降到7. 58% ,这无疑对林地植被生态系统服务功能的发挥产生不利影响。阿克苏地区作为一个农业大区,农田植被仍然十分重要,并与研究区产业结构、种植结构有着密切联系。第三是荒漠植被,其间接价值的提高,对生态环境的重要保护作用将会凸显。
草地、湿地、林地、农田与荒漠植被分布面积结构中,虽然湿地的面积最小,但生态服务功能价值却仅次于草地植被。由于农田植被面积较大,其间接服务价值仍次于草地、林地和湿地植被。同时,农田在提供食物生产、原材料等方面的直接价值作用更大。生态系统服务功能价值的有效发挥,不仅与分布面积有关,还与其保护生态环境的物质量以及价值当量有着重要的联系,这就要求在测算生态价值的过程中,应充分考虑研究区当地的实际自然环境条件,提高测算结果的精度。
5 政策启示
植被系统作为新疆南疆最重要的生态系统,其生态服务价值减缓了生态的脆弱性,生态环境改善有利于提高农业产出效率,增加收入与改善生活质量,提高居民对“良好环境的需求”。在保护好现有植被的基础上,必须建立区域性防护林体系,提高森林覆盖率,才能有效控制风沙的危害和水土流失,从根本上改善生态环境的生产生活条件。
作为一种公共产品,各类植被的生态系统服务功能有着巨大的正外部效应,对防止因生态恶化加剧经济贫困所起的重要作用不容忽视,同时也体现了有效保障重要生态系统服务供给的紧迫性。但其经济成本或效益未在价格中得到反映,因此应将生态资源的消耗、损害、效益尽快纳入到经济社会的发展评价体系中,使生态资产有价格,给予其应有的地位,有效参与到经济社会运行中去,真正实现外部价值内部化。
资源保护和经济发展是相辅相成的,经济发展离不开良好的生态环境,而良好的生态环境能促进经济的健康发展。随着经济的发展,如果经济发展方式、产业结构不进行优化,将不利于经济、社会和生态的协调发展。随着人类经济活动中掠夺式的资源开发方式,势必将超过当地生态环境的承载力。通过评估其生态经济价值,使当地政府及居民认识到植被生态系统服务功能对当地环境和经济发展的重要性,从而为提高居民的环保意识,也为政府制定关于环境保护的生态补偿制度等政策提供依据,真正达到保护环境的目的。
6 讨论