唐山市产业生态系统适应性水平综合评价

董长根，甄翠敏，张亚楠

(华北理工大学 经济学院，河北 唐山 063210)

在过去很长一段时间，随着产业经济的发展，过度开发利用自然资源、发展方式过于粗放、污染环境等问题相继出现。不仅如此，近几年，产业发展对环境的影响逐渐加大，产业间发展不协调、产业生态化水平较低、生态要素配置结构不合理等更深层次的矛盾，对我国产业的优化升级、建设设循环经济、生态经济的目标实现，造成了极大的阻碍。因此，构建一套科学合理的理论体系和具有可操作性的研究方法，综合评定区域性产业生态系统适应性水平，深入掌握产业生态系统适应性发展趋势，可以为地方政府制定更加具有针对性和现实性的产业发展政策提供理论依据，更好实现十九大提出的“建立健全绿色低碳循环发展的经济体系”战略目标。2016年习近平主席在唐山市考察时提出加快建成环渤海地区新型工业化基地这一重点要求，同时在京津冀协同发展的要求下，唐山市在承接京津第二产业转移方面发挥了重要作用。唐山市是百年工业城市，近年来面临资源枯竭，压解产能的巨大压力，构建可循环的产业生态系统，提高产业生态系统适应性是解决唐山市目前困境的极佳方法，也是实现可持续发展的重要武器。

一、文献综述

(一)产业生态系统的内涵

在一定的空间内，共同生活的所有生物与其生活的环境之间不断地进行着物质交换和能量流动，由此生成的统一整体叫做生态系统，生态系统是一个生态学功能单位。通过对大量文献资料进行参考并基于生态系统的概念，整理得出产业生态系统的概念：产业生态系统是在一定空间内同时存在的所有产业组织与其存在的环境之间不断地进行物质能量交换而生成的统一整体。其中任何与产业活动有关的公司或团体都可称为产业组织。但产业生态系统并不是所有产业组织的简单加总，它是参考自然生态系统中物质循环的方式对各个组织从物质、能量和信息关联的角度进行的系统构造。[1-2]它要求综合运用生态经济学、管理学、系统工程学和环境科学等学科的理论和方法，将资源、能源高效利用和全过程污染预防的观念贯穿到生产全过程中。

伴随着人类产业活动种类、规模的不断扩大，对自然资源的认识不断加深，产业生态系统也可划分为三个水平等级：无限的资源进入系统产生无限的废弃物；不可持续产生的资源进入系统产生环境不可承载的废弃物；可持续产生的资源进入系统产生环境可承载的废弃物。

(二)相关文献

国外文献主要集中在运用产业生态学的方法对产业集群[3]、设施规模工业共生[4]、生态装备工业区[5]、生态工业园[6]、港口工业园区[7]、特定区域[8-10]等方面的案例进行微观的应用分析，以及对使用软件[11]、数学模型[12]、Looplocal工具[13]等对产业生态学研究的作用进行验证研究。可以看出国外学者将研究角度主要放在微观层面，注重产业资源利用价值和效率的提高，通过合理巧妙的运用清洁生产、环境设计、绿色制造、绿色供应链管理等局部手段，使产业污染排放水平和生产过程中对环境的不良影响大幅度降低。

而国内研究者主要围绕生态位、生态系统适应性两个视角，对所使用的分析方法、计算方法或研究对象等进行创新。如在生态位视角下，运用聚类谱系图[14]、区位商分析法、SSM分析方法[15]对长三角地区不同产业进行分析；使用生物学量化模型分析我国海洋产业生态位现状[16]；运用分异指数对城市模型和重叠指数模型群的分析[17]；以及对电动汽车产业[18]、广东生产性服务业[19]等对象的研究。在生态系统适应性视角下，一般采用建立指标体系，运用不同的赋权方法、分析方法对矿业[20-21]、沿海开放城市[22]、长三角地区[23]等的产业系统适应性进行研究分析。国内学者聚焦宏观层面，通过系统物质流、信息流、能量流和价值流的合理运转，使整个产业生态系统的结构和功能相互适应、协调发展，从而确保系统稳定有序运行。

不管是在哪个角度进行研究，其共同目的都是促进经济、环境和社会的协调持续发展。虽然产业系统所具有的整体性、层次性、复杂性、开放性、动态性等特性不利于我们对其展开深入的研究与讨论，但已有成果中降维处理数据、熵权法加权、工业园区构建等方法和理论对于以城市范围对产业生态进行研究提供了重要的方法论理论基础。

二、产业生态系统作用机理模型

工业园区是国家或地方政府结合区域实际发展的政策及实际情况，结合当地自然生态环境条件，有规划、有特色地进行产业布局的协作生产区。世界各地包括我国现已建立众多的工业园区，工业园区的构建方法和经验也被众多学者所研究。受工业园区构建方法的启发，将其作用路径与产业生态系统的特征属性结合起来，建立了产业生态系统作用机理模型(见图1)。本模型遵循产业生态学的原理，其研究重点是产业系统与环境的关系问题。

在产业生态系统作用机理模型中，行为主体为政府、相关组织、生产企业和参与的公众，行为客体为产业结构、产业组织、生产方式和相关技术，行为方式为资金支持、政策执行、企业参与和技术创新，在资源环境的限制下，行为方式对行为主体产生反馈约束。行为主体与行为客体所在地区的自然资源禀赋、生态环境条件、适应性水平以及区域发展定位四个方面极其各自下属的具体表现形式，决定了行为主体与行为客体发生交互的环境。

行为主体与行为客体的交互产生产业选择的行为，其目的是通过传统产业改造、落后产业淘汰、新兴产业崛起等产业选择，实现人流、物流、能流、信息流的最优，以达到建成完善的产业生态系统体系、实现循环经济、建设产业生态文明等高级的行为目标。

总的来说，此模型就是行为主体通过生态化的行为方式作用于客体，以此来实现高级产业生态活动的目标的活动过程。

以产业生态系统作用机理模型作为理论基础，将其中行为主体作为在研究中建立指标体系的重要参照大大提升了指标选取的合理性和准确性。同时，模型中各要素间的相互作用关系也为实证分析及政策建议的提出提供了重要的参考。

三、研究方法与数据来源

(一)研究方法

1.主成分分析及熵权法

在分析过程中，会因为指标过多或指标间的相关性导致分析困难。而主成分分析法利用几个独立变量的线性组合来代替原始变量中大部分的信息，可有效避免这种情况的发生，是使因子降维的一种常见方法。熵是一个物理概念，他可以准确衡量系统中不确定的影响因素，然后根据离散程度对评价指标赋权。由于产业系统的复杂性，现结合这两种方法进行分析以求缩小不确定因素的影响，步骤如下：

(1)主成分因子的标准化。根据主成分因子的正负向差异选择数据标准化公式。其中Xij表示第i年第j项主成分的得分。

(2)计算第j项指标的权重wj。

(3)产业生态系统适应性水平计算

将指标权重wj与标准化后各主成分因子值X'ij合成，得到唐山市在i年份的产业生态系统适应性水平综合评价值ui=∑(wj×X'ij)。

2.产业生态系统协调度模型

(二)数据来源

研究的评价对象为唐山市产业生态系统适应性。以唐山市作为研究对象的原因在于：①以全国整体作为研究对象会忽略各地方在区位条件、资源禀赋、发展水平等方面的差异。②以市域为研究单元，研究方法、过程及结果可为不同地方政府深度了解本地区产业发展状况，因地施政提供实际性的借鉴。③以资源型城市—唐山市作为研究对象，可为国内其他同类型资源型城市了解自身现状，探索转型路径提供一定的借鉴。

研究时段为2006-2016年，数据来源于《唐山市统计年鉴》《中国城市统计年鉴》《河北省统计年鉴》，万德(wind)数据库等，其中个别指标通过初步计算得出，例如人均土地面积、人均供水量等，对于单一年鉴未记录完全的指标由其他年鉴和数据库补充，仍缺失的数据通过回归线法推测补全。

四、实证分析

(一)指标体系构建

1.指标初选

目前，对产业生态系统的研究主要有两个方面。一是产业生态效率测度，它主要是对某区域的资源消耗和环境污染情况进行考察，以“效率”作为其核心指标。二是对区域产业生态系统适应性变化的综合状况进行系统评价。通过整合筛除系统梳理的34篇参考文献，最终得到68个指标。在此基础上，为了尽最大可能真实准确地反映出产业生态系统适应性的全貌本质，在进一步选取指标时，要充分考虑现使用率较高的通用性指标以及能突出产业生态系统自身特点的特色性指标。

2.指标复选

表1 产业生态系统适应性评价指标体系

运用SPSS22.0计算相关系数矩阵，对相关系数在0.1的置信度下表现相关的一对指标，只保留其中代表性最强的指标，剔除另一指标。最后从68个指标中共提取出22个具有代表性和完整性的指标，指标体系如表1所示。通常情况下，在面对内外环境变化时，一个系统所反映出的敏感程度叫做敏感性，所表现出来的调整能力和创新能力叫做弹性(弹性是指系统受到某种压力后再恢复和回到初原始状态的能力)，一个系统维持自身原有状态的能力叫做稳定性。其中，敏感性和产业生态系统适应性呈反方向变动，弹性与系统适应性成正相关，并且系统内部越稳定，系统的适应能力越强。最后开放性是指系统内部与外部间的交互能力。

3.主成分提取

对数据进行标准化处理后，运用SPSS22.0进行主成分分析。由于相关系数矩阵分析结果显示，在0.1的置信度下，任意两个指标均无明显相关性。主成分提取结果如表2所示，从22个指标中提取出6个主成分，累计贡献度为90%，极具解释能力。

表2 总方差分解

主成分得分系数矩阵可以由主成分载荷矩阵除以特征根的开方值得到，然后再从系数矩阵中提取每一行的最高分，进而就可得到影响各个主成分的主要因素。分别将6个主成分分别命名为基本发展水平(Y1)、要素投资水平(Y2)、能源消耗水平(Y3)、污染排放水平(Y4)、环境治理水平(Y5)、产业优化水平(Y6)，可分别代表敏感性(Y3、Y4)、弹性(Y2、Y6)、稳定性(Y1、Y5)，而开放性被上述三种属性吸纳，各主成分分别可以用22个指标的线性组合表达出来，由于篇幅，此处仅以Y1为例：

Y1=-0.014X1+0.147X2+0.008X3-0.096X4+0.216X5-0.106X6+0.048X7-0.046X8-0.164X9+0.033X10+0.003X11-0.106X12+0.094X13-0.087X14+0.124X15-0.109X16+0.157X17+0.253X18+0.006X19+0.218X20-0.043X21+0.02X22

(6)

(二)组合权重计算

运用主成分分析与熵权法的组合赋权法，对2006-2016年唐山市产业生态适应性6个主成分进行测算，最终得到唐山市产业生态适应性6个主成分的组合权重及综合评分，结果见表3。

(三)唐山市产业生态系统适应性水平分析

1.唐山市产业生态系统适应性水平趋势稳定但波动较大

从整体态势来看，2006-2016年唐山市产业生态系统适应性水平呈围绕0值点上下波动的趋势(见图2)，综合评分由2006年的-0.04到2016年的-1.02，总体上表明，唐山市产业生态适应性水平处于轻微污染的范围，在政府引导作用与环境保护投资的共同推动下，唐山市产业结构不断升级、日趋合理化，集聚是产业空间组织结构的主要特点，污染物的排放也随着资源利用效率的逐渐提高而得到有效抑制。

从变化趋势来看，2006-2016年唐山市产业生态适应性水平可分为3个由上升到下降的变化周期，即2006-2009年、2009-2012年、2012-2016年。在第一个周期中，稳定性评价值由2006年的-0.249先增长到2008年的峰值0.47，又跌落至2009年的-0.205，同时稳定性评价值的峰值与敏感性评价值谷值的同时出现，使得唐山市产业生态适应性水平在2008年出现峰值0.54，可见在此时段内稳定性因素的波动是引起唐山市产业生态适应性水平呈现波动变化的关键原因。2006年是“十一五”计划的开端之年，胡锦涛同志唐山考察为唐山市产业发展提振信心，增强动力，为迎接2008年北京奥运会，作为周边城市积极响应“蓝天白云”的号召，市政府“进一步开创环境保护工作新局面”的政治决心也大大助力了唐山市环境治理能力的提升，但由于2008年金融危机的出现导致基本发展水平严重受挫，出现2009年的严重下滑。

在第二个周期中，不管是评价值还是适应性水平的波动幅度均较小，此期间产业发展处于金融危机复苏期间，稳定性评价值逐步提升，由于生产水平、投资水平受到制约，敏感性及弹性评价值均围绕0值点小幅波动，2012年为走出金融危机的第一年，以工业为主的唐山市产业迅猛复苏，导致能源使用量大大增加，污染物排放水平剧增，使敏感性评价值在2012年达到峰值0.382，也使唐山市产业生态适应性水平出现谷值-0.482。

图2 2006至2016年唐山市产业生态系统适应性水平评价值趋势图

在第三个周期中，敏感性评价值逐步较低到2016年的-0.027，弹性评价值由2013年的谷值-0.236上升到2014年的峰值0.357，又逐步下降到2016年的0.07，可见此时段敏感性和弹性共同发挥作用使得唐山市产业生态适应性水平呈现波动变化趋势。2013年习近平同志担任国家主席，大力强调生态文明建设，提倡“绿水青山就是金山银山”的口号，大力推进地方各级政府的环境治理工作，同时推进产业结构优化升级，发展新兴产业。唐山市积极响应国家号召，关闭“小钢厂”，“大烟囱”，开发南湖湿地，同时建立高新技术开发区，设立试点发展高新技术产业，积极推动产业结构优化升级，由于后期投资不足，导致弹性评价值有所下降，但在能源消耗和污染排放方面控制良好，使得敏感性评价值逐步下降。

从协调度上来看，敏感性、弹性、稳定性三种评价值的协调度围绕-10上下波动，且波动逐步变缓，整体处于不协调的范围，但呈上升趋势。可见唐山市政府对于协调产业发展影响因素间的差异做出了有效行动，对于促进唐山市产业结构优化升级、完善投资分配、提高环境治理能力等方面做了不懈的努力，以争取稳定并逐步提高唐山市产业生态系统适应性水平。

2.唐山市产业生态系统适应性主成分评价值差异明显

在提取的六个主成分中(见图3)：①要素投资、能源消耗、污染排放、环境治理、产业优化水平均呈上升态势，尤其能源消耗水平上升幅度最大。以资源型城市著称的唐山市产业发展离不开能源这一硬性指标值的增加，但在此压力下，唐山市能够把能源消耗评价值牢牢控制在0值线附近，并使其波动逐步减缓，体现了唐山市注重改善投资环境、环境治理、产业优化等各方面协调发展，以弥补由于产业发展带来的能源消耗和污染排放增长对生态环境带来的压力。②只有基本发展评价值呈下降趋势，说明作为工业城市的唐山市工业基础正在被消耗，在压解产能的巨大压力下，唐山市急需产业转型升级，用新兴产业来填补由于工业基础被消耗而导致的产业生态系统稳定性的部分缺失。③六个主成分评价值规律性较弱，每年的变化都较为明显，这表明此六个影响因素主动性很强，通过年度的调整可对产业生态系统适应性做出较为迅速的回馈。但要从长远角度看，还是要通过提高基本发展、要素投资、环境治理、产业优化水平，降低能源消耗、污染排放水平来达到较高的产业生态系统适应性水平以实现循环经济。

图3 唐山市产业生态系统适应性主成分变化趋势图

从六个主成分评价值的协调度上来说，整体呈波动上升的态势，且波动性在逐步减缓。由系统协调度模型计算可得2006-2016年唐山市产业生态系统适应性六个要素之间的协调度在-43～0.936之间，同时根据定义可以判定除个别年份达到比较协调或协调的程度外，大部分年份还是处于不平衡或极度不平衡的状态。波动最大的年份处在2007-2010年之间，此期间环境治理评价值变化幅度极大，为关键影响因素，由此可见，地方政府对某方面的过度关注，比如突发性的环境政策变化或环境治理措施的执行，会导致某一单个系统突然发生变化以至于影响整个系统的协调统一发展。因此，为了使各指标间建设保持协调一致，我们要加强地区内部的协调性建设和生态建设，与此同时，我们更要重视强项指标的继续建设和弱项指标的强化建设。

五、结论与建议

(一)结论

关于2006-2016年唐山市产业生态系统适应性水平综合评价值及各指标间的系统协调度是通过组合赋权法配合着产业生态系统适应性计算方法和系统协调度模型得出的，并将分析结果制作成图，深入分析了数值及趋势变化原因。研究结果显示：①唐山市产业生态系统适应性水平与稳定性及敏感性指标关联最大，基本发展、要素投资、环境治理水平较低是制约唐山市产业生态系统适应性提高的突出问题。②整体适应性水平及要素间的协调度趋势较为平稳，波动较大但逐步放缓，但总体水平较低，仍有很大的提升空间。③2014年以来，污染排放控制及产业优化水平有了明显的提升，其他影响指标及协调度也被控制在较为稳定的水平，唐山市产业生态系统的发展具有光明前景。

(二)建议

(1)提升唐山市产业生态系统适应性短板建设。唐山市产业基本发展和要素投资水平是关键因素，亟需加强产业技术创新、改善投资环境。积极发展新兴技术产业，以高新技术科技成果转化为核心，大力发展新兴技术以添补工业基础消耗，促进产业优化升级，提高自身产业生态化水平，打造成为良好的新投资载体，使自身不会被现阶段的发展环境所淘汰。企业要不断进行技术创新，加快推进科技进步，努力完善科技成果，保证有足够的产品推进可持续消费。为了更好的适应消费者绿色消费的需求，企业在研发产品时可以将更多的注意力转移到绿色产品上，投入更多的资源和技术。产品的生产模式向节约型靠拢，在保持产能的基础上，尽可能的减少能源、原材料等生产资料的使用，并加强综合利用手段，来达到经济效益提高的目的。

(2)唐山市产业生态适应性协调发展要因时因地制宜，着重注意极不平衡年份，从中吸取经验，改善系统内部的不平衡现状。①稳定控制污染排放、环境治理水平。从上述分析中可以看出，此两点主动性和反馈性极强，要加快构建严格的环境准入与制约机制，既不能放任污染排放，又不能突然放松和收紧环境治理力度，要控制其处于较为稳定的水平，促使产业生态适应性内部实现协调。②注重基本发展水平的提升，健全产业生态系统共生机制。找出区域产业间可能存在的产业链联系方式，确定资源化分解重点污染物所需补链企业，构建产业生态链。政府还可以通过延伸生产者职责和产品导向的环境政策来促进产业生态系统的构建，同时搞好区域发展规划，优化产业布局和结构。另外，政府还可通过对高能耗、高污染的小型工厂实行强制停业整改的措施，来促使其降低能耗、提升经济效益、淘汰落后产能。

(3)唐山市产业生态适应性要符合新常态下经济文明建设和生态文明建设的双重要求。在循环经济的大环境下，大多数企业还处于消极被动的状态，这与企业追求利润最大化的目标密切相关，所以相关企业需要政府进行系统的引导与扶持。通过借鉴已有经验，政府可以对相关的产业部门实行优惠补贴等政策，大力推进其闭环供应链的建立，并且因地制宜，根据各区域或产业的不同特点，实行不一样的政策。除此之外，政府要双管齐下，一方面通过开征环境污染税费以及其他资源税来限制污染环境的行为，另一方面对积极落实系统内合作、节能减排的企业给予奖励措施，一定情况下可以在税费方面予以支持。当然，政府要提供适当的引导，鼓励企业降低能耗、防止污染、开发新技术，并做好公司组织管理等工作。