人工生态系统视角下的生态工业园区稳定性解析
总结出生态系统的稳定性定义至少有45种之多，基本上都是从自然生态系统的角度出发的。
事实上，还有另外一类与工业生态系统更为接近的，即人工生态系统。人工生态系统是在人类频繁干预下形成的，具有明显的社会性、综合性和易变性等特点。（1）社会性是指人工生态系统与社会制度、经济条件及人类科学水平等密切相关，其结构与功能都要受到人类的干预。（2）综合性是指人工生态系统中自然因素和人为因素错综复杂、多种多样，导致其结构和功能是复杂的、综合的。（3）易变性是指人工生态系统的自我调控能力很差，容易受到环境因素及人类活动的影响，系统有很大的不稳定性；但新的平衡也很容易在人类的干预下再次形成。因此，人类对其稳定性进行调控是非常必要的。
冯耀宗 [2]（2002）对于自然生态系统和人工生态系统的稳定性研究的侧重点做了总结，主要体现在以下三个方面：（1）人工生态系统是以人工播种、种植、栽培、管理直至收获这种连续不断的“动态”过程的反复进行来反应系统的稳定性，并非“静态”地保持在（或称恢复到）某一固定的平衡点。动态平衡是相对的、暂时的和有条件的，自然的或人为的因素都有可能打破这种平衡，产生一系列的连锁反应，直至新的平衡被建立。因此，“静态保持”和“动态反复”是自然生态系统和人工生态系统稳定性研究中最本质的区别之一。（2）自然生态系统稳定性的研究主要是针对系统结构的稳定；人工生态系统的结构，比如系统中种类的多少、种群密度和层次布局等，主要是受人的控制。所以，人工生态系统稳定性的研究，主要针对的不是系统的结构，而是系统的功能。人工生态系统对结构的研究，其出发点也是为了维护系统功能的正常发挥。（3）自然生态系统中稳定性的描述常用易变性、恢复力、脆弱性和可靠性等，这些概念不宜用来概括人工生态系统的稳定性。人工生态系统的稳定性概念应当要体现出动态的、发展的、整体的及因子间相互联系等主要特点，一般用系统运动效率、抗性、生物与非生物各要素之间相互作用等来描述系统动态平衡状况的综合特性。
出于人工生态系统与自然生态系统在稳定性上侧重点的不同，对人工生态系统稳定的考量指标也不同于自然生态系统的“抵抗力”和“恢复力”指标，而主要采取系统生产力动态、系统抗干扰能力和系统环境动态三个指标，分别体现人工生态系统的运动效率、抗性和生物与非生物各要素间相互作用的不同特性。
系统生产力动态指的是在一定时期内生产力的变动状况。人工生态系统的生产力是社会资源与自然资源的利用效率，不仅取决于资源的输入数量，还必须考虑资源的转化效率。生产力稳定或继续增长的评为高；基本稳定，时有下降情况的评为中；动荡不定且有明显下降的评为低。与自然生态系统有所不同的是，人工生态系统的生产力更侧重其经济价值，也称为“经济生产力”；经济生产力是人工生态系统中最有价值的生产力指标。
系统抗干扰能力指的是系统抵抗自然灾害的能力。几乎所有有关生态系统稳定性的研究中，都涉及到抗干扰这一指标。传统的干扰定义主要是指使生态系统的结构或功能特征产生突然变化，而对生态系统的平衡状态造成扰乱的非常规事件。一般与干扰相关的术语包括抵抗力、恢复力、弹性等，都是针对自然生态系统的。对于人工生态系统，更多的是采用在干扰前后生物量与生产力的变幅、种群数量的变动和多样性指数的变化等指标作为系统抗干扰能力的度量。
系统环境动态指的是系统内部的环境因系统结构的改变而改变的状态。如果向良性方向转变，说明系统稳定性高；如果向恶性方向转变，说明系统稳定性差。在已有的系统稳定性的研究工作中，极少有系统内部的环境状况和系统稳定性之间相互关系的研究。但是，从动态的、长期的角度来看，系统对环境的反作用可视为系统稳定性的一个重要方面。
二、生态工业园区的稳定性指标
生态工业园区是典型的人工生态系统，尽管其基本的理论基础源于自然生态系统的循环理念，但其建设与发展过程中人工的痕迹随处可见，甚至绝大部分生态工业园区完全就是人工设计下的产物。因此，生态工业园区的稳定性应更多地从人工生态系统的视角来考量。
首先，由人工规划、建设并在人工管理下运行的生态工业园区，其稳定性是通过园区不间断地运行以获取收益的动态过程来反应的，不可能以“静态”的状态保持在某一平衡点上。
其次，大多生态工业园区是新建或改造而来，园区中的企业数量与种类受人工控制，因此，其结构的稳定性并非生态工业园区的终极目标。相对于自然生态系统，生态工业园区的稳定性更多地体现在其功能的稳定性上，包括生产功能和环境功能等。
第三，生态工业园区区别于传统工业园区的最本质特点在于其对环境的不破坏，甚至是改善上，也即园区与环境之间的良性互动。
因而，生态工业园区的稳定性实际上是一类人工生态系统的稳定性的问题，除了一般所论及的抵抗力，经济生产力和系统的环境动态也是其稳定性极其重要的方面。
（一）抗干扰能力
生态工业园区的抗干扰能力，这一点几乎所有关于生态工业园区稳定性的研究中都有所体现，指的是生态工业园区在受到干扰后保持当前稳定状态的能力，主要是抵御各类风险的能力。尽管“干扰”有的时候并不都是负面的，比如新的激励措施出台和新技术出现等，可能会促进生态工业园区向更稳定的方向演进。但就目前来说，全世界的生态工业园区无论结构或功能都处于比较脆弱的初级演替阶段，所面临的更多的是受到干扰时生态工业园区中生态工业链运行不稳定甚至是整个园区可能遭受解体风险的情形。
生态工业园区的干扰主要来自两个方面，即来自政策的干扰和来自市场的干扰。
1.政策干扰。由于生态工业园区的发展不过二十余年的时间，还是新生事物。因而，针对生态工业园区的政策体系仍在不断的完善之中，对园区的发展也造成了程度不同的冲击。有的政策可能促进园区的稳定性，而有的政策可能适得其反。比如说，现行的政策体系中，大多生态工业园区为了维护环境效益而将污染性项目拒之门外，事实上，污染性项目往往可为下游企业提供大量的废弃物，成为构建生态工业链的主体企业，更能体现生态工业园区中废弃物减量化带来环境效益的含义。因此，“污染”这一概念在生态工业园区中的内涵与传统概念有所不同，现有的环境政策如排污收费、污染物配额分配等，可能适用于生态工业园区的建设初期，但因为对构建生态工业链可能产生障碍，所以不太适用于生态工业园区的成熟时期，即有可能阻碍生态工业园区向更稳定的方向演进。
2.市场干扰。生态工业园区无论是区内企业间的废弃物利用，或是区内与区外的企业间行为，都要受到市场的影响。区内企业间之所以通过废弃物利用结成生态工业链，大多出于成本或收益的考虑，受市场的引导；企业进行区外活动，也是为了在市场中实现其经济利益。因而，市场的波动很容易对园区内企业产生影响。若园区内企业是独立经营的，则市场的冲击仅限于企业本身；然而，园区内企业因着利润最大化的驱使，相互因废弃物或能量的利用结成了关系复杂的链网结构，位于生态工业链中的某一节点的区内企业受到冲击后，则这一冲击将沿着链条传递，导致整个工业链的不稳定[3]。尤其当生态工业园区内的主导企业受到市场的深度干扰时，园区的稳定性将受到严重的挑战。
所以，生态工业园区的“抗干扰能力”，是园区稳定性的一个非常重要的方面。
（二）经济生产力
经济生产力是各种有形要素与无形要素构成的经过复杂的非线性的相互作用和协同而构成的一个系统；这一系统是开放的具有动态属性的体系。生态工业园区中企业通过各种要素的结合和“资源—废弃物—再生资源”的周期式循环往复的动态生产模式下反复运行，不断获取收益，实现其功能。
一般说来，经济生产力系统的功能主要有四个方面[4]。首要的是经济功能，表现为推进企业、地区或全球经济能力提高、产品与劳务增长、经济结构优化或是产业升级等等；二是组织管理创新功能，即推进企业组织和社会组织形式的变化与发展；三是技术创新的功能，即能推进技术创新、研究与开发；四是社会性功能，即能推进经济的民主化、社会化和大众化，改善社会关系。
对生态工业园区的定义，不同的学者在表征经济生产力上有不同的侧重点。
Lowe[5]的定义为：一个由制造业和服务业组成的企业生物群落，它通过包括能源、水、原材料这些基本要素在内的环境与资源方面的合作和管理，来实现生态环境与经济的双重优化和协调发展，最终使该企业群落寻求一种比每个公司优化个体表现就会实现的个体效益之和还要大得多的群体效益。Lowe的定义强调通过对环境与资源等方面的创新式组织和管理，使企业群落实现更大规模的效益。这种创新式管理模式，主要是基于能源、水、原材料等基本要素的合作，需要有技术方面的强而有力的支持，必然促进技术的创新、研究与开发，同时将促进产业结构基于技术进步而带来的优化，最终导致社会经济发展模式的变革。
R.Cote和 J.Hall[6]则认为生态工业园区是一个能保存自然与经济资源的工业系统，可减少生产、物质、能源、保险或赔偿及处理处置等成本费用及责任，并能改善营运效率、质量、工作人员健康及公众形象，且提供企业通过使用或贩卖废弃物，来增加企业收益的机会。Cote和Hall的定义更强调经济功能的实现，兼顾社会性功能。
美国总统可持续发展委员会[7]将生态工业园区定义为：园区产业间彼此相互合作，并与地方小区有效率地分享资源（信息、物质、水、能量及公共建设等）与服务，以获得经济利益及环境质量，并提高人力资源对于当地商业与社会的公平性；园区通过规划来进行物质及能源交换，形成产业共生的系统；同时寻求能源及原料使用的最小化，并推动废弃物减量化等环保行动，来建立持续的经济、生态和社会的关系。这一定义对生态工业园区作为经济生产力系统的功能表述得相当完备，产业间的合作及园区与地方间的资源分享、能源与原料使用的最小化和废弃物减量化等，是为了获取更大的经济效益和改善环境质量，需要技术的支持，必然促进技术的研究与开发，推进技术创新；同时这一新的经济发展组织模式也必将对社会关系和观念等造成冲击，推进社会向前发展。
尽管生态工业园区的定义远不止上述所列，但无一例外地经济功能都是生态工业园区追求的首要目标。堪称典范的卡伦堡生态工业共生体系中，1995年因上游企业Asnaes 发电厂原材料的改变，导致下游企业GyProc石膏厂的利益受损，最终出现了不稳定迹象[8]；直至Asnaes 发电厂改进其设备，使园区正常运行得以维持，才解决了这一问题，避免了更进一步危机的产生。可见，经济利益是生态工业园区稳定运行的首要驱动力。
提高经济能力、促使产品与劳务的增长是任何工业园区必然追求的基本经济功能，但有意识地将实现经济优化和产业升级当作主要经济功能来对待，是生态工业园区在寻求经济功能时区别于其他园区的重要特征。同样，在推进组织管理创新、技术创新及在社会性功能的实现上，生态工业园区较之传统工业园区显然也具有更强的主动性及自觉性。在管理方面，生态工业园区的主要影响在于它对传统企业把全部精力集中在销售产品的管理方式提出了质疑；要求企业间不仅仅是竞争关系，还应该是伙伴关系，以保证资源最优化利用的管理合作，因而对传统的管理科学在企业间激烈竞争的背景下树立的相互竞争的信念提出了挑战。
如若生态工业园区能持续地实现其作为经济生产力系统的各项功能，则园区是稳定的；经济生产力是生态工业园区的最重要的衡量因素，“经济生产力”是这一人工生态系统中最有价值的指标之一。
（三）环境效益
任何经济系统都是开放的系统，系统从外界获取资源和能源，经过生产加工，向市场输出产品或服务，同时向环境输出废弃物和副产品。所谓环境效益，是指产品或服务的价值与环境影响（即原材料、能源的使用和废弃物的排放）的比值，也可定义为产品或服务价值的增加与环境影响的增加的比值，是对经济和环境状态的客观描述[9]。环境效益从经济盈余的角度来衡量环境绩效，强调提高经济效益的同时保证环境效益同步增长，是经济效益与环境效益协调发展的体现。
传统经济采取从外界大量获取资源与能源、向环境大量排放废弃物的发展模式，产品与服务的原料和能源消耗强度大，环境效益差，经济发展难以为继（如图1所示）。从熵理论的角度来看，传统经济发展模式一方面耗费大量的资源与能源，另一方面排放的废弃物和副产品又对环境造成巨大的破坏，经济与环境之间的矛盾日益加剧；系统与环境之间通过大量的物质与能量交换，引起系统熵的急剧增加，导致经济系统向崩析的方向演替。
生态工业园区是模仿自然生态系统，依据工业生态学原理和循环经济理念设计建立的一种新型工业园区。园区内企业众多，按照在整个工业生态系统中所起的作用不同，各企业群体可以分为资源生产者企业（生产者）、加工生产者企业（消费者）和分解者企业三种类型。生产者企业包括物质生产者和技术生产者。物质生产者是指用基本原料生产直接消费品或初级产品的企业；技术生产者指提供无形的技术支持，不以可见的物质产品为目标的企业。消费者企业指主要使用初级产品、其他企业生产过程的副产物或废弃物为原料，生产中间产品及最终产品的企业。分解者企业主要是对生产过程的副产物和废弃物进行加工，或从中提取有用物质，提供给其他企业作为原料。
生态工业园区采用从外界获取有限的资源与能量、向环境排放有限的废弃物与副产品的发展模式，物质与能量在系统内不断循环利用，以实现“物质减量化、能源梯级利用和废弃物最小化”，使经济与环境形成良性的动态过程，是可持续的发展模式；产品与服务的原料和能源消耗强度小，环境效益好（如图2所示）。尽管系统与环境之间的物质与能量交换也会使系统的熵增加，但生态工业园区的“物尽其用”的运营模式使得系统所增加的熵值远小于传统经济发展模式；同时，园区发展带来的经济增长、科技进步、技术创新等为解决环境问题提供了资金、技术和设备等物质条件，成为生态工业园区的负熵来源。当负熵流足够强，就能抵消园区内部的熵增加值，并使其向更高的稳定状态演替。
因而，环境效益是生态工业园区区别于一般园区的最重要指标，表征的是生态工业园区的“环境动态”，环境效益好，说明系统环境向良性方向转变，园区稳定性强；环境效益降低，说明系统环境向恶性方向转变，园区稳定性也降低。
综上所述，生态工业园区稳定性是指在一定时期内，系统在遭受干扰的情况下维持其经济生产力与环境效益的能力。区别于一般的生态工业园区稳定性的定义之处在于，此定义除了抗干扰能力之外，还以相对具体的“经济生产力”和 “环境效益”为指标，而非一个对 “回复到稳定状态”的抽象描述，因而具有更现实的指导意义。
参考文献：
[1] Pimm S.L.The Balance of Natural[M].Chicago：University of Chicago Press，1991.
[2] 冯耀宗.人工生态系统稳定性概念及其指标[J].生态学杂志，2002，（5）：58-60.
[3] 李艳双，于树江，王军花.生态产业链稳定性因素分析及管理对策研究[J].河北工业大学学报，2008，（5）：48-53.
[4] 王敏.现代生产力的系统性、运行机制及宏观调控[J].中国经贸导刊，2010，（3）：84.
[5] Ernest A.Lowe，Laurence K.Evans，Industrial ecology and industrial ecosystems[J] ，Journal of Cleaner Production，1995，3（1-2）：47-53.
[6] Cote R，Hall J.Industrial Parks as Ecosystems[J].Journal of Cleaner Production，1995 （3）：1-2.
[7] US-PCSD.President’s Council on Sustainable Development，In：Eco-industrial Park Workshop Proceedings，Washington（DC），October，
1996：17-18.
[8] 武春友，邓华，段宁.产业生态系统稳定性研究述评[J].中国人口·资源与环境，2005，（5）：21-25.
[9] 岳媛媛，苏敬勤.生态效率：国外的实践与中国的对策[J].科学学研究，2004，（2）：170-173.
[责任编辑 魏 杰]