基于经济与生态协同的产业系统构建

[摘要]随着工业化进程的加快，资源与环境之间的矛盾日益凸显。对经济增长仍是现阶段主要发展目标的发展中国家来说，如何实现经济与生态的协同提升，是实现经济社会可持续发展的关键。本文从产业之间关联关系的优化切入这一问题，将产业系统内的经济联系和生态联系作为一个整体进行分析，构建基于经济与生态协同的产业系统。首先对经济学角度和生态学角度研究的产业系统及其局限性进行了剖析，从而提出基于经济与生态协同的产业系统，分析了基于经济与生态协同的产业系统的内涵、特征、构成要素及结构关系，为实现经济效益和生态效益的统一提供了新的产业系统分析框架。

[关键词]经济效益；生态效益；协同；产业系统

随着工业化进程加快，经济发展与资源环境之间的矛盾日益突出，如何解决这一矛盾已成为各国政府和学术界高度关注的重大课题。在现阶段，经济增长仍是发展中国家产业系统演化的核心目标。Meadows（1972）提出的“零增长”解决方案显然不能为发展中国家所接受。如何实现经济效益和生态效益的协同提升，已成为解决这一矛盾的关键所在。从中观的产业角度来说，一个动态演化的经济体可以看作是一个复杂的产业系统。产业系统中企业与企业之间、产业与产业之间存在着各种非线性的相互作用关系，共同决定了产业系统的功能。当前对产业系统的研究是分别从经济学角度和生态学角度进行的，在产业经济学和产业生态学两个分立学科研究的现实，使产业系统的研究要么偏重于经济效益的提升，要么偏重于生态效益的提升。本文在梳理经济学角度的产业系统和生态学角度的产业系统及其局限性的基础上，构建基于经济与生态协同的产业系统，分析了其内涵、特征、要素及结构关系，从而为政府制定相关政策、为企业制定相关战略提供新的理论框架指导。

一、从经济学角度研究的产业系统及其局限性

产业经济学是以具有某种共同特征的企业集合即产业为研究对象，以产业组织和产业结构的优化为核心内容，以实现产业经济效益提升为目标的应用经济学科。伴随着20世纪以来系统科学的飞速发展，系统科学思想应用于产业经济问题的研究开始盛行。由华西里·列昂惕夫（1970）构建的投入产出模型就是一个最典型的、最突出的运用系统科学研究产业经济取得的重大成就。咎廷全（2002）出版的《产业经济系统》试图为产业经济系统分析奠定一个初步的分析框架，试图构建新的产业经济学分析范式。

从经济学角度研究的产业系统，在实际使用时具有“产业组织”和“产业结构”分析框架下的两种内涵：“产业组织”角度是将一个产业或一类产业构成的经济系统作为一个产业系统，比如“信息产业系统”、“电信产业系统”、“房地产产业系统”、“高技术产业系统”等，此时产业系统是指由该产业内不同企业和它们之间的经济关系共同构成的有机整体，可以称之为微观的产业系统。“产业结构”角度的产业系统则是由不同的产业和它们之间的经济关系共同构成的有机整体，比如一国、一个地区的产业系统，可以称之为宏观的产业系统。本文所探讨的产业系统是从宏观层面上展开的，包含了不同产业的经济系统。产业系统内同一个产业内部企业与企业为争夺资源进行竞争，优胜劣汰，各个产业基于产品的投入产出关系产生前向和后向关联效应，最终实现产业系统功能的升级。

从经济学视角研究的产业系统以追求经济增长为核心目标。产业系统内要素的流动、企业的竞争、产业的关联均是以经济回报为导向的，从而形成了产业活动大量消耗资源、大量排放废弃物的“资源开采一生产加工一消费使用”的线性发展模式。资源的不可逆性和环境污染成本的提升正制约着产业系统经济增长的可持续性。这种矛盾正使经济学视角研究的产业系统缺乏生态变量这一局限性日益凸显，将资源环境等生态因素纳入传统的产业系统研究越来越迫切。

二、从生态学角度研究的产业系统及其局限性

产业生态学正是探讨产业与自然环境相互作用的一门新兴学科，其实质是运用生态学原理对现行产业活动进行优化，使产业活动与自然生态系统得以协调发展。它强调物质的循环利用以及废弃物的资源化，从而实现资源利用率的提高和环境污染的减少。产业生态学的发展催生了从生态学视角对产业系统的研究。

从生态学角度研究的产业系统是指由不同产业和它们之间的生态关系共同构成的有机整体。这种生态关系的核心表现是由传统的线性模式向基于废弃物的回收、处理再利用的物质循环模式转变。如图1，在原有线性发展模式下资源开采、生产加工、消费使用各个环节排向产业系统外的废弃物，在循环模式下，可以直接或者经过废弃物的统一回收和处理提供给以上各个环节作为原材料。

生态学视角研究的产业系统是基于废弃物投入产出关系的纵向生态产业链以及生态产业链之间横向的物质和能量的层级利用关系的整体。在生态产业链内，企业与企业之间基于废弃物关系形成上下游关系，一个企业的废弃物成为另一个企业的原材料，使原有的线性生产过程“循环”起来。而在一条生态产业链中不能资源化的废弃物可以作为另一条生态产业链的原材料，各条生态产业链因此联系起来，最终形成了一个闭环的产业系统。如丹麦卡伦堡生态工业园就是基于废弃物的投入产出关系而形成的产业系统。卡伦堡生态工业园以一个燃煤发电厂的废弃物再利用为发端，1982年这一燃煤发电厂开始将发电过程中产生的工业余热转变为蒸汽提供给炼油厂，而炼油厂将生产过程形成的液化气提供给生产石膏的工厂，因此形成了发电厂炼油厂石膏厂这一生态产业链。事实上，在一条生态产业链上，企业之间可能形成双向的废弃物交换关系，如炼油厂将废水进行生物净化处理后的冷却水提供给发电厂，减少了发电厂对淡水资源的使用，从而使发电厂和炼油厂实现了双向的废物交换关系。在该条生态产业链中的企业如发电厂仍然有可供再利用的热量，可以提供给养鱼场，鱼池的淤泥可以作为肥料提供给农场，从而形成了下一条生态产业链。废弃物在各条生态产业链中及其间经过循环利用，从而实现了产业系统资源的有效利用和废物排放的最小化。

从生态学视角研究的产业系统的首要目标是为了实现产业系统与自然生态系统的协调发展，然后才是实现产业的社会经济目标。产业系统中产业之间的关系、企业之间关系的讨论主要是围绕资源和废弃物的优化配置而展开的，如在优化产业关联时主要是从废弃物的投入产出关系角度出发，而对产品的投入产出关系考虑甚少，因此，偏重于生态效益的提升，这充分显现出其忽视经济变量这一局限性。另外，从生态学视角研究的产业系统往往强调一定空间内物质循环系统的优化。尽管废弃物的规模经济特性需要集群式的发展模式，但是封闭趋向的产业系统会带来产品质量或是成本优势的丧失。近些年丹麦卡伦堡生态工业园由于过于强调园区内闭路循环的构建，已带来诸如园区内居民使用的供暖和燃气比园区外要贵、园区效率低下、企业发展活力不足等诸多不利影响。

因此，从生态学角度研究的产业系统重点关注废弃物的投入产出关系，而忽视产品的投入产出关系，强调物质和废弃物循环而形成了系统的封闭性，均体现了产业生态系统偏向于实现生态效益而对经济效益考虑不足的局限性。这对于在一段时间内仍是以经济增长为首要目标的发展中国家，对于以利润最大化为根本目标的企业来说，缺乏动力支撑。这也正是当前我国生态工业园区没有得到良好发展的重要原因之一。

三、基于经济与生态协同的产业系统内涵和特征

从经济学角度研究的产业系统偏向经济效益而缺少生态变量，从生态学角度研究的产业系统偏向生态效益而忽视经济变量。但是，考虑资源环境约束下经济发展目标，是为了实现经济效益和生态效益的统一。无论是从哪个角度研究产业系统，其对象都是“产业”及产业之间的关系。因此，有必要从经济与生态协同的视角重新研究产业系统内的产业及其之间的关系，将产业间基于产品投入产出的经济联系和基于废弃物投入产出的生态联系作为一个整体进行研究。

本文定义基于经济与生态协同的产业系统，是指由不同产业相互联系形成的、以经济和生态变量共同表征的复杂演化系统，包括产业经济和产业生态两个子系统。这一概念包含以下几层含义：

（一）产业系统包含产业经济子系统和产业生态子系统，二者是一种协同关系

产业系统是由产业经济、产业生态两个子系统组成的有机系统。产业经济子系统和产业生态子系统分别对应于之前从经济学角度和生态学角度研究的产业系统，主要区别在于追求目标和产业之间关联内容的不同。在产业系统演化过程中，产业经济与产业生态子系统能够相互促进，共同提升。产业经济的增长为产业生态效益的提升提供重要的经济基础；产业生态的提升尤其是循环产业链的形成可以通过废弃物资源化，直接节约生产成本，还可以减少对废物的处理费用而减小环境成本。产业经济与产业生态两个子系统正是通过这种良性促进关系的形成和维持，实现经济效益和生态效益的双赢。

（二）产业系统同时强调产业间的经济和生态联系

产业系统内各产业之间相互作用，相互影响，以经济和生态关系为连接，共同推进产业系统的演化。为了能在产业系统体系下同时分析产业间的经济和生态联系，本文基于生态学的食物链理论，将产业系统中的产业粗划分为生产产业、中间消费产业、最终消费产业和分解者四类，其中中间消费产业包含初级消费产业、次级消费产业等。基于新的产业划分，产业系统内产业间的经济和生态联系如图2所示。其中图中虚线框内生产产业一中间消费产业一最终消费产业以虚线箭头表示的基于产品关联的关联关系即为传统的产业线性关联关系。除了传统的上下游产业的经济关联外，基于各个产业排出废物的再利用与其他产业进行生态链接。在本文的产业系统中，由于产业活动产生废弃物可以资源化，因此被称之为副产品。各产业之间可以直接进行副产品的交换，不能直接利用的副产品则可以通过专业的废弃物筛拣、处理和加工产业进行处理，形成可再利用的资源。产业系统中各产业的副产品联系可能表现为双向的。

（三）产业系统以经济和生态变量共同表征

经济学角度的产业系统状态变量一般用GDP、产值等反映产出增长的指标表征，而生态学角度的产业系统状态变量多是以环境效益来表征。基于经济与生态协同的产业系统强调产业系统的状态变量应是同时体现经济和生态关系的变量。一般地，产业系统的状态变量可以用经济效益和生态效益变量共同反映。经济效益变量不仅仅是指通常所指的经济量的增长，更要反映经济增长的质，这种质包括增长结构的优化和技术进步水平的提升；生态效益变量不仅包含资源消耗、废弃物排放的减少，还应包括生态效率的提升和生态创新能力的增强。即产业系统演化的目标是追求经济效益和生态效益的统一。

（四）产业系统是一个动态演化的复杂系统

首先，基于经济与生态协同的产业系统是一个复杂系统，不仅体现在产业系统内部各主体、要素之间各种相关作用、多目标、多变量等复杂的相互关系，而且体现在产业系统所处社会环境的复杂性。从一国的产业系统来说，产业系统内部庞大的产业类别以及复杂的投入产出关系本身非常复杂，再加上考虑了经济与生态协同的产业系统，关联关系将不再是简单的、单向的线性关系，体现出更为复杂的非线性关系。一国的产业系统不仅受到全球产业系统演化的影响，还受到一国社会环境的影响，产业系统与所处环境不断进行物质、能量和信息的交换。当前，全球经济一体化趋势正使各个国家产业系统的关联关系增强。国际范围内出现了革命性的新技术，必然通过技术扩散影响一国产业系统生产范式的转变。而社会局势、经济大环境的复杂多变性，可能引起产业系统演化方向的变化，推进或者阻碍产业系统的发展。

其次，产业系统是一个动态演化的系统。产业系统主体、结构和状态均处于不断的变化之中。从产业系统的主要行为主体企业来说，在政策、科技、市场等因素的引导和作用下，企业会不断地调整自身的投资方向和战略，从而影响各个产业的规模和竞争力。各产业的物质联系的频度与强度，则会随着各主体利益驱动的变化而进行调整，最终影响到产业系统整体功能的发挥。因此，必须从动态意义上去研究产业系统的演化。

从以上内涵可以看出，基于经济与生态协同的产业系统具有递阶层次性、非线性、开放性、适应性等特征。

递阶层次性。产业系统是一个复杂的大系统，各产业部门之间存在着多方面、多层次的联系和影响。基于经济和生态协同的视角，产业系统包含产业经济子系统和产业生态子系统，而在各个系统内部又可以进一步分解为多个产业系统，单一产业还可以继续分解为各个企业。产业系统内企业与企业之间、企业与产业之间、产业与产业之间、产业与子系统之间、子系统与子系统之间均有着各种各样的关联关系，最后影响产业系统的功能。即使在某一种联系中，也可能存在着递阶的层次关系。比如产业与产业之间，由于不同的产业在产业系统中的作用不同，可以形成不同等级的产业群，有的属于生产产业、有的属于消费产业等。由于递阶层次性的存在，需要对产业系统的演化进行多层面、系统地思考。

非线性。产业系统要素与要素，要素与子系统等相互作用的多层次性决定了产业系统内部不是简单的、单向的因果关系，而是复杂的非线性关系。非线性是产业系统产生复杂性、实现功能优化的主要根源。系统外部环境和内部条件的变化，形成推动产业系统演化的控制力量，使得产业系统成为一个动态变化的动力学系统，从而产生出分岔、突变、混沌等多样性和奇异性等系统行为。一方面，产业系统存在着自我强化和稳定的自组织机制；另一方面也具有不断适应环境的行为过程和功能机制。产业系统存在着各种随机的涨落，通过各种非线性作用机制形成巨涨落，最终促使产业系统的状态变量实现从量到质的提升。

开放性。产业系统并不是一个封闭的系统，与所处的大系统不断进行着物质、能量和信息的交换、传递和转换。就一个区域的产业系统来说，系统的主体可以通过网络关系与产业系统外主体进行创新合作和信息交流。产业系统内部的子系统、要素间相互保持开放也尤为重要。基于经济与生态协同提出的产业系统正是强调产业与产业之间、产业与系统等多层面的相关作用。只有系统内的各行为主体相互开放，才有可能实现资源、技术、人才等方面的整合，实现要素间的有效对接。

自适应性。根据复杂自适应系统理论，具有自适应性的主体是系统复杂性的主要来源。这些主体具有智能性、适应性和主动性，在与环境及其他主体进行交互作用的过程中，总是积极地试图将一切转化为有利因素。产业系统所处环境的多变性，使各行为主体在持续不断地交互作用的过程中，不断地“学习”和“积累经验”，根据学到的经验改变自身的结构和行为方式，修订规则。产业系统的优化升级正是系统内主体间的互动、主体与环境的互动在系统层次的“涌现”。

四、基于经济与生态协同的产业系统的要素及其结构关系

根据本文对经济与生态协同的产业系统的内涵和特征的界定，产业系统内的要素及其结构关系如图3所示。

根据前面对产业的重新划分，产业系统内的经济主体即企业也可以粗划分为四类，即生产企业、中间消费企业、最终消费企业和分解企业。其中生产企业是指以从产业系统外获取资源和能量，进行简单的加工处理，为其他企业提供中间投入品和副产品的企业，比如进行农产品生产、煤炭和矿物开采等企业。中间消费企业指以生产企业的产品和副产品作为投入品进行加工生产、生产的产品提供给其他企业作为投入品的产业。最终消费企业则是以中间消费企业的产品和副产品作为投入品进行加工生产、生产的产品提供给产业系统外的消费人群使用的产业。分解企业则是指以生产企业、中间消费企业、最终消费企业在产业活动中无法进行直接交换的副产品为原料，进行加工处理，形成的产品作为以上各类企业投入品的企业。产业系统内企业与企业之间、产业与产业间的结构关系可以从纵向的产业链关系和横向的模块关系两个层面来看。

纵向的产业链关系是企业间基于产品和副产品的投入产出而形成的关系，这种产业链关系同时包含经济和生态关系。因此，在产业系统中将其称之为经济生态产业链。如图3中的经济生态产业链1是由生产企业1、中间消费企业1、最终消费企业1和分解企业1构成的，它们之间的关系不再是简单的单向线性关系，而可能表现为双向联系，而这种双向联系的内容可能是基于产品的，也可能是基于副产品的。以生产企业1和中间消费企业1之间的联系为例，生产企业1的产品和副产品可以提供给中间消费企业1作为原材料，而中间消费企业1的副产品也可能成为生产企业1的投入品。各条经济生态产业链之间又相互联系、相互影响，形成产业链的多方向的非线性系统。图4以电脑产业链中铜的使用为例，简要说明了这种经济生态产业链关系。

具有同类属性企业的集合又形成了横向的模块关系，即生产企业的集合构成了生产产业、中间消费企业的集合构成了中间消费产业、最终消费企业的集合构成了最终消费产业、分解企业的集合构成了分解产业，这些模块之间由产品和副产品的投入产出关系进行连接，最终形成了产业系统的循环关系。

纵向的经济生态产业链和横向的产业模块关系共同构成了产业系统内要素的结构关系，这种多层次、多内涵的结构关系不仅能够实现产业系统的经济效益，还能实现生态效益，从而一方面满足社会的物质需求，另一方面也实现了与自然系统的协调。

需要指出的是，产业系统本身不是封闭、孤立的，它不断与系统外进行物质、能量的交换。一方面，产业系统最初的原材料和能量是从自然界获取的；另一方面，在现有技术条件下，产业系统不可能实现废弃物的零排放问题，在产业系统内不能进行循环利用的废弃物最终排出产业系统；再次，产业系统会与其所在的更高一级的产业系统进行信息、技术、人才、市场的交流，从而为产业系统不断引入“负熵流”，不断保持系统内主体的活力，从而使得产业系统的优化和升级成为可能。

五、结论与政策启示

在资源环境与经济增长这一矛盾日益凸显的背景下，从经济与生态协同的角度尝试对产业系统进行重构，为产业系统发展提供统一的研究框架，对于实现经济效益和生态效益的统一、加快转变经济发展方式具有重要的理论和现实意义。本文认为，从经济学角度研究的产业系统主要偏向经济效益的实现，关注产业间产品的投入产出关系，而忽视生态变量；从生态学角度研究的产业系统主要偏向生态效益的实现，关注产业间废弃物的投入产出关系，而忽视经济变量。因此，提出应构建基于经济与生态协同的产业系统。基于经济与生态协同的产业系统是指由不同产业相互联系形成的、以经济和生态变量共同表征的复杂演化系统，它包含了具有协同关系的产业经济子系统和产业生态子系统，同时强调产业间的经济和生态联系，是以经济和生态变量共同表征的动态演化的复杂系统。基于经济与生态协同的产业系统具有递阶层次性、非线性、开放性、适应性等特征。产业系统内纵向的基于产品和副产品投入产出关系形成的经济生态产业链和横向的各产业模块的链接关系共同构成了产业系统内要素复杂的结构关系，正是这种多层次、多内涵的结构关系能够实现产业系统的经济效益和生态效益的统一。

本文对经济与生态协同的产业系统理论的重新构建，对于各级政府制定产业发展的相关政策具有重要的启示。

（一）各级政府产业系统发展的目标应由传统的经济增长向追求经济效益和生态效益的统一进行转换

无论是一国、一个区域或是一个工业园区，在传统意义上，经济增长都是其产业系统发展的核心目标。而资源的枯竭、环境的污染等问题使转变经济发展方式成为迫切需求。转变经济发展方式的一个关键内容就是发展目标的转换，即如何评价一定范围内的产业系统发展的效果。当前经济效益的提升仍是发展中国家产业系统发展的关键目标，但经济效益不仅仅是GDP的增长，还应包含能够体现经济发展方式转变的重要指标。技术进步是粗放型增长方式向集约型增长方式转换的重要方式，也是经济增长质量的核心指标。产业结构是转变经济增长方式的战略重点。因此，经济效益应是基于经济增长、技术进步、产业结构升级的综合效益。除了经济效益的提升，产业系统还要追求节能减排、生态效率改进、生态创新等生态效益的提升，以实现经济的可持续发展。因此，各级政府在评价一定范围内的产业系统发展时，应同时考察有关经济效益和生态效益指标，从而形成对产业系统内要素的流动、企业之间、产业之间关系的发展提供有效的引导作用。

（二）在资源环境约束下，产业系统的发展模式需要从传统的“末端治理”模式，向基于废弃物连结的生态产业链循环模式转变，再到同时包含经济与生态链接的相互依赖和协同共生的模式转变

末端治理模式由于仍是以资源的大量消耗为前提，环境治理成本高、治理难度大，从而无法有效解决资源的稀缺性以及产业活动对环境的破坏问题。废弃物资源化的生态产业链循环模式不仅减小了对环境的治理成本，并且变废为宝，节约了原材料的成本，能够同时实现经济效益和生态效益。因此，各级政府应致力于构建能够体现源头控制、清洁生产、循环经济等生态思想的多部门协调统一的政策法律体系，鼓励企业在产品的设计、生产、销售和售后各个环节关注可能产生的废弃物的资源化问题，鼓励企业之间进行副产品的交易，在废物回收、利用、处置等体现循环思想的重要环节给予经济政策的支持。产业系统中的企业不仅要注重副产品的交换，更要突出以信息交流、知识共享、动态发展为主要特征的产业共生理念。因此，各级政府不应过于追求“生态”而忽视区域、产业发展本身的规律，不仅关注废弃物的投入产出关系，还要发展基于产品的关联关系，并且使产业系统的发展与所在的更大区域的产业发展之间形成有效的互动关系，形成生态友好并具有竞争优势的协同共生发展模式。

（三）在产业系统的动态演化过程中，政府应着力于通过相关政策法规为产业系统创造开放性、远离平衡态、非线性、涨落等自组织演化条件

作为一个具有非线性、复杂性、自适应性的复杂系统，产业系统的演化具有自组织特征。产业系统的演化是自组织与他组织（政府）共同作用的结果。政府的行为应该符合产业系统自组织的内在规律，通过为自组织提供其发展需要的条件，使自组织发挥主导作用。产业系统的自组织演化需要满足开放性、远离平衡态、非线性、涨落等条件。各级政府应通过政策引导及相关优惠措施，保持产业系统对环境以及系统内主体之间的开放性，引导产品、副产品、信息、知识等要素在系统内外以及系统内部有效流动；吸引企业进入产业系统，并通过竞争、合作、创新，不断形成系统的差异性和多样性，使产业系统偏离原来的平衡状态；强化产业系统内各元素、元素与子系统、子系统与整体等之间的非线性相关作用，形成具有有效生态经济链接的非线性网络关系；引导系统内外的正涨落放大成为主导产业系统演化的重要变量。