生態(tài)經(jīng)濟(jì)背景下的區(qū)域生態(tài)承載力研究

沈琪

摘 要：從生態(tài)承載力角度研究區(qū)域自然—經(jīng)濟(jì)—社會協(xié)調(diào)發(fā)展問題，是當(dāng)今生態(tài)學(xué)、地理學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)等學(xué)科研究的熱點(diǎn)與前沿領(lǐng)域之一。文章在選用可持續(xù)發(fā)展解釋指標(biāo)、綠色競爭力、生態(tài)足跡等指標(biāo)理清廣西北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，運(yùn)用系統(tǒng)動力學(xué)（SD）方法和大系統(tǒng)理論的分解協(xié)調(diào)原理，將廣西北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)生態(tài)承載力系統(tǒng)劃分為人口、資源、土地利用、經(jīng)濟(jì)四個子系統(tǒng)，并建立了SD模型。在模型仿真過程中，以水資源利用率、國民經(jīng)濟(jì)各產(chǎn)業(yè)投資率、科技貢獻(xiàn)率及跨區(qū)域調(diào)水量為控制變量，通過對各因子進(jìn)行組合設(shè)計了六種仿真方案，用以模擬2010-2030年廣西北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)生態(tài)承載能力的動態(tài)變化。指出不合理的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和高耗低產(chǎn)的生產(chǎn)模式，使得廣西北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)的單位GDP能耗和單位GDP污染物產(chǎn)出量遠(yuǎn)高于發(fā)達(dá)地區(qū)的水平，甚至高于全國的平均水平。北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)的可持續(xù)發(fā)展需要依靠先進(jìn)的技術(shù)手段不斷推廣資源節(jié)約型的生產(chǎn)方式，提高區(qū)域綠色競爭力。

關(guān)鍵詞：生態(tài)經(jīng)濟(jì)；生態(tài)承載力；生態(tài)足跡；系統(tǒng)動力學(xué)（SD）模型；綠色競爭力；可持續(xù)發(fā)展；廣西北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)

中圖分類號：F127 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-1494（2014）02-0091-06

隨著可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)文明等理論的不斷發(fā)展和完善，經(jīng)濟(jì)發(fā)展要基于生態(tài)系統(tǒng)的承載量的理念開始被廣泛接受[1]。從“自然—經(jīng)濟(jì)—社會”復(fù)合系統(tǒng)生態(tài)承載力的角度研究生態(tài)環(huán)境對經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類生存的作用和反作用，已成為當(dāng)今生態(tài)學(xué)、地理學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)等學(xué)科的研究熱點(diǎn)之一[2]。尤其是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，著眼于人地系統(tǒng)整體最佳目標(biāo)，研究人口、資源、環(huán)境、社會和經(jīng)濟(jì)等子系統(tǒng)之間動態(tài)、協(xié)調(diào)發(fā)展的系統(tǒng)動力學(xué)方法得到了廣泛的運(yùn)用[3]。

本文在運(yùn)用生態(tài)足跡方法和可持續(xù)發(fā)展解釋指標(biāo)定量分析廣西北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，以確定復(fù)雜系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的定量關(guān)系為建模的基本思路，依據(jù)廣西北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)社會、經(jīng)濟(jì)和資源環(huán)境系統(tǒng)的發(fā)展軌跡，運(yùn)用系統(tǒng)動力學(xué)方法對廣西北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)的綜合生態(tài)承載力進(jìn)行了多情景仿真分析，以期對該區(qū)域未來的產(chǎn)業(yè)選擇、城市化進(jìn)程及可持續(xù)發(fā)展提供決策依據(jù)。

一、廣西北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)發(fā)展現(xiàn)狀

（一）區(qū)域概況

廣西北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)（以下簡稱“經(jīng)濟(jì)區(qū)”）地處桂南沿海（105°24'～112°7'E，20°54'～24°2'N），南臨北部灣，西接越南，東靠廣東湛江，是中國—東盟自由貿(mào)易區(qū)、大湄公河次區(qū)域、泛珠三角區(qū)域的交匯點(diǎn)，區(qū)位優(yōu)勢明顯。

經(jīng)濟(jì)區(qū)由南寧、北海、欽州、防城港、崇左和玉林6市組成，共轄15個區(qū)、3個縣級市和19個縣，國土面積7.27萬km2，人口2180.4萬人，人口密度于全國平均水平而言相對較低。從自然條件看，經(jīng)濟(jì)區(qū)地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫都在20℃以上，日照充足，雨量豐沛，生態(tài)環(huán)境條件良好，水資源總量豐富，但存在時空分布不均、季節(jié)性缺水、水質(zhì)性缺水、地質(zhì)性缺水等問題。

20世紀(jì)90年代以來，該區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長加快，尤其是2006年經(jīng)濟(jì)區(qū)正式啟動后，已逐漸成為我國一個新的經(jīng)濟(jì)增長極，戰(zhàn)略地位得到了進(jìn)一步提升。作為新興的經(jīng)濟(jì)區(qū)，生態(tài)系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)建設(shè)的矛盾初顯。

（二）區(qū)域生態(tài)、經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀分析

采用可持續(xù)發(fā)展解釋指標(biāo)①（見圖1）、綠色競爭力指標(biāo)（見表1）和生態(tài)足跡（見圖2）等三套指標(biāo)從不同角度對經(jīng)濟(jì)區(qū)的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，結(jié)果顯示：

1.環(huán)境壓力較大，可持續(xù)發(fā)展形勢嚴(yán)峻。

從圖1可以看出，經(jīng)濟(jì)區(qū)的單位GDP排污量、單位GDP能耗量和單位GDP水耗量等指標(biāo)均呈逐年下降的趨勢，但仍高于全國平均水平。表1顯示，2002-2004年經(jīng)濟(jì)區(qū)能源和水資源生產(chǎn)率的年均增長與GDP增長率之比均小于1②，資源消耗對環(huán)境的壓力仍然很大，綠色競爭力偏低。由于能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中煤所占的比重大于60%③，經(jīng)濟(jì)區(qū)目前仍然處于環(huán)境污染“新賬”不斷增加的階段，并沒有進(jìn)入償還歷史污染“欠賬”的階段，污染物排放總量控制對環(huán)境的壓力同樣巨大。圖2的生態(tài)足跡分析也顯示，自1998年起經(jīng)濟(jì)區(qū)就呈現(xiàn)生態(tài)赤字狀態(tài)，且有逐年上升趨勢，生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)承載狀況處于超載狀態(tài)，發(fā)展模式相對不可持續(xù)。

2.經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對滯后，且區(qū)內(nèi)發(fā)展不平衡。

如圖1所示，2006年經(jīng)濟(jì)區(qū)人均GDP為10577元，與國內(nèi)發(fā)達(dá)地區(qū)（長江三角洲④41521元，珠江三角洲⑤42051元，京津冀25005元）相比仍存在較大差距。相對滯后的經(jīng)濟(jì)，造成區(qū)域?qū)θ瞬藕屯鈦碣Y金技術(shù)的吸引力偏低等問題。另外，各市的可持續(xù)發(fā)展解釋指標(biāo)所表現(xiàn)的發(fā)展趨勢和極值也有較大的區(qū)別，說明經(jīng)濟(jì)區(qū)6個市的生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀、區(qū)位條件和經(jīng)濟(jì)發(fā)展基礎(chǔ)等差異較大，區(qū)內(nèi)發(fā)展不平衡。

3.生產(chǎn)模式粗放，能源壓力較大。

吳卓瑾等通過分析經(jīng)濟(jì)區(qū)的生態(tài)足跡（見圖2）認(rèn)為，經(jīng)濟(jì)區(qū)對可再生資源（主要是耕地）和不可再生資源（能源）的過度開發(fā)程度已經(jīng)相當(dāng)嚴(yán)重，生態(tài)赤字部分主要靠進(jìn)口和枯竭本地的自然資源來解決[4]。統(tǒng)計資料顯示經(jīng)濟(jì)區(qū)能源消費(fèi)總量與GDP同步增長，經(jīng)濟(jì)增長尚屬于資源依賴型的增長方式，資源使用效率的提高還無法抵消經(jīng)濟(jì)發(fā)展對自然資源需求的增加。另外，經(jīng)濟(jì)區(qū)目前的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)還不盡合理，以一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)為例，煤的消耗量大于60%，比全國69%的比重略低，比世界平均水平高33%，清潔能源所占比重偏低。以煤為主的能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整難度較大。

二、生態(tài)承載力綜合測算模型

（一）建模方法

系統(tǒng)動力學(xué)（System Dynamic）方法是以系統(tǒng)論、信息論、控制論和計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，依據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)、控制和信息反饋等環(huán)節(jié)來反映實(shí)際系統(tǒng)的動態(tài)機(jī)制，并通過建立仿真模型，借助計算機(jī)進(jìn)行仿真試驗的一種科學(xué)方法[5]。其最大的特點(diǎn)是可進(jìn)行“結(jié)構(gòu)—功能模擬”[6]，其本質(zhì)是應(yīng)用一階微分方程組描述促成狀態(tài)變量變化的幾個因素的變化率對各狀態(tài)變量或特定輸入等的依存關(guān)系。根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的情況和研究的需要，可進(jìn)一步將變化率的描述分解為若干流率的描述。這樣處理使得物理、經(jīng)濟(jì)概念明確，不僅利于建模，而且有利于政策實(shí)驗以尋找系統(tǒng)中合適的控制點(diǎn)[7]。目前，系統(tǒng)動力學(xué)方法已應(yīng)用于多項承載力研究[8]。endprint

本研究運(yùn)用Vensim PLE（Ventana Simulation Environment Personal Learning Edition）軟件構(gòu)建SD模型。Vensim PLE是一基于Windows操作系統(tǒng)的系統(tǒng)動力學(xué)模型構(gòu)思、模擬、分析和優(yōu)化的可視化的建模工具。其優(yōu)點(diǎn)在于：利用圖示化編程可簡便的建立仿真模型；提供包括結(jié)構(gòu)分析在內(nèi)的多種分析方法；數(shù)據(jù)共享性強(qiáng)；操作界面友好，信息輸出方式豐富、靈活。

（二）基于SD的生態(tài)承載力模型

根據(jù)研究區(qū)域的實(shí)際情況，以及大系統(tǒng)理論的分解協(xié)調(diào)原理，將經(jīng)濟(jì)區(qū)生態(tài)承載力系統(tǒng)劃分為四個子系統(tǒng)：人口子系統(tǒng)；水資源子系統(tǒng)；土地利用子系統(tǒng)；經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)。每一個子系統(tǒng)在運(yùn)行時既取決于其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，又取決它與外部的聯(lián)系。

人口子系統(tǒng)是生態(tài)承載力系統(tǒng)的重要組成部分，人口數(shù)量是生態(tài)承載力的直接表現(xiàn)對象。不同的人口規(guī)模和結(jié)構(gòu)對資源的利用狀況、利用方式、利用效率以及環(huán)境保護(hù)的觀念、方式等均存在明顯的差異，反之亦然。

水資源子系統(tǒng)，鑒于區(qū)域水資源總量分布時空不均衡的特點(diǎn)，以生活用水和生產(chǎn)用水兩個狀態(tài)變量從生產(chǎn)和生活兩個角度來衡量水資源對可承載的人口總量的影響。

土地利用子系統(tǒng)不僅受自身特點(diǎn)的影響，還與水資源、產(chǎn)業(yè)布局、生活水平等多項因素相關(guān)，因此土地資源的可開發(fā)利用數(shù)量、利用程度、土地利用的結(jié)構(gòu)等等均對生態(tài)承載力系統(tǒng)可承載的人口總量有較大的影響。

經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)是生態(tài)承載力系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，也是其核心內(nèi)容。水資源、土地資源的利用均與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展息息相關(guān)。一方面，水土資源促進(jìn)或限制經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，另一方面經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度直接影響資源的利用方式、利用程度和利用效率。

在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上，構(gòu)建經(jīng)濟(jì)區(qū)生態(tài)承載力系統(tǒng)動力學(xué)模型流圖（如圖3所示）。本研究的時間界限定為1998-2030年；空間邊界為廣西北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)，包括南寧市、北海市、欽州市、防城港市、玉林市和崇左市所轄的2004年行政區(qū)范圍，不包括海域。經(jīng)過反復(fù)的模擬、運(yùn)行和調(diào)試，在模型結(jié)構(gòu)分析和靈敏度分析的基礎(chǔ)上得到了較理想的模型參數(shù)設(shè)置。

（三）方案設(shè)計與仿真

通過對有關(guān)政策參數(shù)的選擇，結(jié)合經(jīng)濟(jì)區(qū)生態(tài)環(huán)境問題分析，并參考當(dāng)?shù)爻鞘幸?guī)劃專家的建議，選擇水資源利用率、國民經(jīng)濟(jì)各產(chǎn)業(yè)投資速率、科技貢獻(xiàn)率等參數(shù)為控制變量，并對各因子加以組合，組成低、中、高三種不同的方案（方案Ⅰ、方案Ⅱ、方案Ⅲ）進(jìn)行仿真模擬。方案Ⅰ：以維持現(xiàn)狀水平為基礎(chǔ)，各項投入以現(xiàn)在的速度進(jìn)行，生態(tài)環(huán)境任其自然發(fā)展。該方案可作為土地承載力的基礎(chǔ)參考方案；方案Ⅱ：在中等水平投入下，水資源利用率提高到50%，科技貢獻(xiàn)率提高至40%，一定程度上對生態(tài)環(huán)境進(jìn)行治理和改善；方案Ⅲ：在高水平投入下，水資源利用率進(jìn)一步提高70%、科技貢獻(xiàn)率提高至60%、重視生態(tài)環(huán)境治理和改善。考慮到經(jīng)濟(jì)區(qū)的現(xiàn)實(shí)發(fā)展條件，在方案Ⅱ的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步根據(jù)經(jīng)濟(jì)區(qū)各市的水資源規(guī)劃——“調(diào)郁入欽”工程及水利十一五規(guī)劃，根據(jù)調(diào)水總量（6.3億m3/年、25.2億m3/年、63.1億m3/年），分別設(shè)計方案Ⅱ情景下的調(diào)水低、中、高三種方案（方案Ⅳ、方案Ⅴ、方案Ⅵ）。在系統(tǒng)仿真模擬時，由北海、欽州和防城港三市平均共享區(qū)域外來水量，并以區(qū)域外調(diào)水總量與本區(qū)域水資源量之和作為這三市的水資源總量。由于南寧、玉林和崇左三市不考慮區(qū)域外調(diào)水，因此其生態(tài)承載力仍為不調(diào)水情景下的生態(tài)承載力。具體仿真結(jié)果見圖4、表2。

由表2可見，在不考慮調(diào)水的情況下，方案Ⅱ的生態(tài)承載力高于方案Ⅰ，達(dá)到承載極限的年限晚于方案Ⅰ；方案Ⅲ的生態(tài)承載力增加最快，高于方案Ⅰ和Ⅱ，達(dá)到承載極限的年限也晚于方案Ⅰ和Ⅱ。方案Ⅰ中，經(jīng)濟(jì)區(qū)2010-2015年人口規(guī)模發(fā)展較快，到2015年以后將逐漸趨于平緩。現(xiàn)有發(fā)展趨勢下，到2030年經(jīng)濟(jì)區(qū)生態(tài)可承載人口為2327.45萬人。方案Ⅱ中，經(jīng)濟(jì)區(qū)在2020年左右人口可達(dá)到2482.89萬人，在2030年左右可望達(dá)到2549.61萬人。由于資源利用率以及投入的增加，生產(chǎn)系統(tǒng)的產(chǎn)出大大增加，承載力提高。但由于生態(tài)環(huán)境未得到完全的治理和改善，在一定程度上承載力的提高仍受到制約。方案Ⅲ中，由于資源利用效率增加、生態(tài)環(huán)境得到改善，人與社會、環(huán)境和諧發(fā)展，地區(qū)生態(tài)承載力保持良好的發(fā)展趨勢。該方案是提高生態(tài)土地承載力較理想的方案。但高投入、高資源利用率和高科技貢獻(xiàn)率需要一定的積累過程，并非一蹴而就。依據(jù)經(jīng)濟(jì)區(qū)目前的發(fā)展?fàn)顩r，該方案可作為遠(yuǎn)期發(fā)展的參考。

在考慮調(diào)水的情況下，隨著可利用水資源總量的增加，經(jīng)濟(jì)區(qū)總的人口承載力呈增加趨勢。且隨著調(diào)水量的增加，可承載人口數(shù)的增長趨勢發(fā)展較快。但考察各市生態(tài)環(huán)境所能承載的人口規(guī)模，在調(diào)水情景下，雖然沿海三市所能承載的人口數(shù)量逐步增加，而南寧市、崇左市和玉林市沒發(fā)生變化，但是六個市所承載人口數(shù)量的大小順序仍和不調(diào)水情景下相同。這說明，區(qū)外調(diào)水雖然能增加承載力，然而增加量是有限的。因此，不能認(rèn)為，依賴區(qū)外資源的調(diào)入就能突破區(qū)內(nèi)有限資源對經(jīng)濟(jì)發(fā)展的約束。

根據(jù)以上仿真模擬結(jié)果，從經(jīng)濟(jì)區(qū)的現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢來看，維持優(yōu)質(zhì)的生態(tài)環(huán)境、發(fā)展更為節(jié)約的生產(chǎn)方式和更為先進(jìn)的技術(shù)手段是經(jīng)濟(jì)區(qū)發(fā)展建設(shè)的基本要求。因此在中等投入的基礎(chǔ)上，以不影響其他區(qū)域發(fā)展為前提，考慮缺水地區(qū)調(diào)水總量25.2億m3/年的方案為現(xiàn)階段發(fā)展目標(biāo)。

三、結(jié)論與建議

（一）加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式

目前，經(jīng)濟(jì)區(qū)仍延續(xù)著傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)模式、粗放的工業(yè)模式及緩慢的第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。不合理的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和高耗低產(chǎn)的生產(chǎn)模式，使得經(jīng)濟(jì)區(qū)的單位GDP能耗和單位GDP污染物產(chǎn)出量遠(yuǎn)高于發(fā)達(dá)地區(qū)的水平，甚至高于全國的平均水平。“先污染，后治理”的發(fā)展模式顯然不利于經(jīng)濟(jì)區(qū)的戰(zhàn)略地位提高和發(fā)展的可持續(xù)性。因此，在保持地方傳統(tǒng)特色產(chǎn)業(yè)的前提下，要進(jìn)一步推廣生態(tài)農(nóng)業(yè)，加強(qiáng)生態(tài)工業(yè)園區(qū)建設(shè)，并充分利用自身區(qū)位優(yōu)勢，吸引外來投資，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)和綠色經(jīng)濟(jì)。endprint

（二）提高生態(tài)承載力，推進(jìn)資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展

在區(qū)域自然—經(jīng)濟(jì)—社會復(fù)合系統(tǒng)中，經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)處于耦合關(guān)系的矛盾焦點(diǎn)，提高生態(tài)承載力應(yīng)從經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)入手，發(fā)揮其在區(qū)域經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會三者中的主動性——以發(fā)展的觀念，優(yōu)化調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，適度增長經(jīng)濟(jì)。合理開發(fā)、高效利用資源，以循環(huán)經(jīng)濟(jì)為核心，推進(jìn)資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

（三）提高區(qū)域綠色競爭力

依賴區(qū)外資源的調(diào)入不能從根本上解決資源消耗對生態(tài)環(huán)境的壓力，亦不能突破區(qū)內(nèi)有限資源對經(jīng)濟(jì)發(fā)展的約束。經(jīng)濟(jì)區(qū)的可持續(xù)發(fā)展需要依靠先進(jìn)的技術(shù)手段不斷推廣資源節(jié)約型的生產(chǎn)方式，提高區(qū)域綠色競爭力。

注釋：

①可持續(xù)發(fā)展解釋指標(biāo)含單位GDP的排污量、單位GDP的能耗量、單位GDP的水耗量、單位GDP投入教育的比例、人均創(chuàng)造GDP五項分指標(biāo)，由牛文元教授在2002年世界發(fā)展中國家可持續(xù)發(fā)展峰會上提出，目前已獲得國內(nèi)外較為廣泛的認(rèn)可。單位GDP的排污量本文選擇單位GDP工業(yè)廢水排放量。

②只有資源生產(chǎn)率的增長率相對GDP增長率的速度比例大于1時，環(huán)境壓力才有可能降低。參見黃曉芬《基于資源生產(chǎn)率的城市綠色競爭力研究》，同濟(jì)大學(xué)，2006。

③煤炭能源排放的SO2占SO2排放總量的90%左右。參見環(huán)境與發(fā)展國際合作委員會《實(shí)現(xiàn)“十一五”環(huán)境目標(biāo)政策機(jī)制研究》，國合會2007年年會，2007。

④長江三角洲指包括上海市、江蘇省的南京、蘇州、無錫、常州、鎮(zhèn)江、南通、揚(yáng)州和泰州，以及浙江省的杭州、寧波、嘉興、湖州。

⑤考慮數(shù)據(jù)可獲得性，文中的珠江三角洲包括：廣州、深圳、珠海、佛山、江門、東莞、中山、惠州、肇慶。

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責(zé)任編輯 莫仲寧endprint