生态学理论在生态工业园区中的应用研究

[摘　要]生态学中关键种理论，食物链食物网理论和生态系统多样性理论可以作为生态工业园规划的理论指导，使生态工业固的企业、资源之间形成横向耦合、纵向闭合的稳定系统，提高综合竞争力，实现环境和效益的双赢局面。

[关键词]关键种；食物链/网；生态系统多样性；生态工业园

[作者简介]杨华萍，开封市环境科研设计所工程师；张亚妮，开封市环境科研设计所助理工程师，河南　开封475000

[中图分类号]F207　[文献标识码]A　[文章编号]1672-2728(2009)10-0055-02

生态工业园区是一个包括经济、社会、环境和资源的综合地域复合体，是依据清洁生产和循环经济理念及工业生态学原理而设计建立的一种新型工业园区。

生态工业园区是循环经济理念在工业领域一定区域层次的具体体现，遵从循环经济的减量(Reduce)、再用(Reuse)、循环(Recycle)“3R”原则，从生态系统的承载力出发，通过模拟自然生态系统建立工业系统“生产者－消费者－分解者”的循环途径和食物链网，充分利用不同企业、产业、项目或工艺流程之间资源、产品和废弃物的相互利用，形成横向耦合、纵向闭合、上下衔接、协同共生的关系，寻求能源与原材料使用的最小化，废物最小化，实现经济、社会和环境的协调发展。

一、自然生态学理论

(一)关键种理论

关键种(Key species)是为了最大程度地保护生物多样性而优先保护的目标，它确定了关键种在生态系统中的地位和作用，一般指一些珍稀、庞大、特有、对其他物种具有不成比例影响的物种。它对其他种的分布和多度起着直接或间接的调控作用，决定着群落的稳定性、物种多样性和多种生态过程的持续或改变。它有两个最显著的特点，一是如果它消失或减弱，整个生态系统可能发生根本性的动摇；二是与同群落中其他物种相比是很重要的。但又是相对的。

(二)食物链和食物网理论

自然生态系统中，绿色植物也就是生产者通过光合作用固定太阳能，通过一系列取食和被取食关系，能量在生态系统中逐级传递，生物之间的这种以食物联系起来的链条称为食物链。多条食物链彼此交织在一起，就形成错综复杂的食物网。生态系统中的能量流动是通过各种有机体和食物链进行逐级转化和传递的。因此，食物链中每一个环节上的物种，都是一个营养级，自然系统依靠食物链和食物网实现物质循环和能量流动，维持生态系统的稳定。其主要功能为物质循环、能量流动、信息传递。

(三)生态系统多样性理论

生态系统多样性是指不同生境、生物群体以及生物圈生态过程的总和，它表现为生态系统结构多样性以及生态过程的复杂性和多变性，生境是指无机环境，如地形、地貌、气候、水文等，生境的多样性是生物群落多样性的基础，生物群落多样性是群落的组成、结构和功能的多样性。它们的生态过程是指生态系统组成、结构和功能在时间和空间上的变化，主要包括物种流、能量流、信息流、水分循环、营养循环等。生态系统多样性有助于生态系统的稳定。

二、生态学理论在工业园区中的应用

(一)关键种理论对具有行业特点的生态工业园区的指导作用

具有行业特点的生态工业园区是为最终产品提供原材料的，大多是以某一种或几种特色资源综合加工体系为核心的园区，这类园区在我国起步较早，如贵港国家生态工业(制糖)示范园区。该园区是以广西贵糖(集团)股份有限公司为核心，制糖工业是基础产业，一般包括糖料生产、制糖加工和综合利用等三大部分，制糖副产品可以应用于造纸、发酵、化工、建材等多种产品生产的原料。于是制糖企业及其相关企业如造纸企业、酒精企业、复合肥厂与外部环境因素共同构成了制糖生态工业系统。其中糖厂在企业群落中使用和传输的物质最多、能量流动的规模最为庞大，带动和牵制着其他企业，是“关键种企业”。这种关键种企业在行业性生态工业园中居于中心地位，“废物多”，能量多。横向链长，纵向连着其他“次要种群”，是园区内的链核，具有不可替代的作用。

(二)食物链和食物网理论应用为工业链和工业网

食物链与食物网理论应用于工业系统中，就是依据工业系统中物质、能量、信息流动的规律，在制糖、造纸、酿酒、发电等行业间建立起生态联系，形成生态产业链，最终实现各行业之间的物质流、能量流、信息流、价值流、技术流和知识流。

如贵港国家生态工业(制糖)示范园区，以蔗田为始端，形成了“甘蔗－制糖－废糖蜜制酒精－酒精废液制复合肥”、“甘蔗－制糖－蔗渣制浆造纸”、“制糖厂－热电厂”等多条生态工业链条，各链条均以环境综合治理系统为终端。

蔗田系统主要为制糖企业提供基本原材料，是制糖生态工业系统的“生产者”；制糖企业以甘蔗为原料，是系统的“初级消费者”；其他企业是以制糖过程中产生的“废物”为原料，可称为“次级消费者”；环境综合治理系统对产业链中各个生产环节产生的废物进行回收、分解、循环利用，在整个生态工业系统中起到的是“分解者”的角色。

各条生态产业链之间通过物质、能量、信息和技术知识的共享、循环利用，纵横交错，相互耦合，最终形成这样一个多行业综合性的比较完整的生态工业链网结构。

(三)生态系统多样性理论在提高生态工业园区稳定性中的指导作用

生态工业园的多样性是指生态工业园类型的多样性，园区内企业组成的多样性，产品类型、产品结构的多样性。中间产品、副产品类型、结构、利用方式的多样性，产业链形式的多样性、工业技术的多样性、管理政策的多样性以及景观的多样性等。

具有区域特点的生态工业园区，即对现有经济技术开发区或高新技术开发区改造的生态工业园区，以及新规划建设的生态工业园区，一般存在多个大型企业，形成多条主体链条，同时每家大企业又吸附大量中小企业，形成主体链网，这些中小企业之间也存在产业链关系，这样主产业链、副产业链之间相互交织形成一个错综复杂的链网结构。通过设计多层次的产品，构建多样化、生态可持续的产品结构，建立多样性园区成员，企业的多渠道输入输出方案，园区生态功能分区的多样性建设，使工业园区维持较高的多样，从而最大程度地实现园区系统内资源利用的闭路循环，保证生态工业园区的平衡、稳定、协调发展。

三、结　论

生态学中关键种理论、食物链及食物网理论和生态系统多样性理论在生态工业园区的建设中能起到综合性理论指导作用。无论在具有行业特点的生态工业园区还是具有区域特点的生态工业园区的规划中，运用生态学的这些理论可有助于构建生态产业链、提高企业综合竞争能力和增强生态工业园区的稳定性，从而使发展经济和保护环境达到双赢的局面。

四、展　望

未来工业园区的规划建设，都将以生态工业园区为目标，生态工业园是工业园发展的终结，虽然生态工业园区的建设是以生态学理论为指导，但成熟的生态工业园并非只注重生态效益，还具有成本和标新立异等方面的市场竞争优势，是生态效益和经济效益并重的工业空间组织形式。我国生态工业园的建设起步较晚，与发展较早的国家还有一定的差距，在建设和完善生态工业园过程中，应该参照自然生态系统理论和工业生态学的基础理论，借鉴国外先进经验，依据本土特色不拘于形式。因地域而异，因行业而异，建立在市场体制中具有竞争优势，最大限度的实现资源的循环利用，能够实现经济和环境双重效益的生态工业园。