礦區生態經濟系統的特征及其運行機制

彭秀麗

摘要：把生態學理論引入到礦業經濟中，解釋礦區生態經濟系統的生命周期性、生態共生性和動態演化性等特征，深八分析礦區生態經濟系統動態演化機制和競爭與合作機制，從而更好地模擬礦區類生命特征及其空問關系，透視礦業發展問題實質，這將有利于建立礦區與相關利益者群體的生態共同體，促進礦區生態經濟系統的可持續發展。

關鍵詞：礦區生態經濟系統；生態系統；運行機制；動態演化

中圖分類號：F403，3

文獻標識碼：A

文章編號：1000-2529(2009)03-0110-04

引言

我國是世界上礦產資源總量豐富、種類齊全的國家之一。截止2006年底，全國共有各類礦山企業近12.6萬家，已探明礦種198種，開采礦石總量(原礦量)73.5億t，居民點及工礦用地占地面積近25.7萬k時。礦業作為國民經濟的基礎產業，在我國社會經濟發展中起著非常重要的作用。我國95％的能源、80％的工業原料和70％的農業生產資料來自礦業。但是礦產資源的開發，特別是不合理地開發利用，也引發了地裘沉陷、植被破壞、地下水位下降、水土流失和土地沙化等生態問題。這些問題嚴重影響到礦區生態安全，直接威脅到礦區群眾的生產生活。因而有必要根據礦區生態經濟系統的基本特征，厘清其內在演化機制，制定礦區可持續發展的對策措施。礦區生態經濟系統可視為由礦區生態系統和經濟系統相互交織、相互作用，并通過一系列復雜的線性機制耦合而成的，具有一定結構與功能的復合人工系統。作為特定區域性生態經濟系統，礦區生態經濟系統離不開一定的空間范圍和構成要件，它是由人口、資源、環境、經濟和技術等要素構成的鏈狀或網絡狀的具有生態經濟功能的結構系統，是各共生單元以互利共生關系集聚在一起的一種成長模式。由于不同的經濟組織存在以及各種復雜的利益關系相互交織，使礦區內不同利益群體之間的利益整體水平和獲取利益能力產生較大的差異，從而使礦區生態經濟系統處于一個動態演化過程中。本文主要分析礦區生態經濟系統的生命周期性、生態共生性及動態演化性等類生命特征，并進一步分析礦區生態經濟系統的競爭與合作機制以及動態演化機制，從而在礦區資源開發利用中協調生態、經濟和社會發展的相互關系，建立礦區與相關利益者群體的生態共同體，促進礦區生態經濟系統的可持續發展。

一、礦區生態經濟系統的構成

當對礦區進行生態學考察時，我們將發現礦區就像自然界中的生物一樣生存于—個非常完整的生態系統之中，除了具備生態系統的一般特征外，還具備經濟系統的某些功能。我們把這個系統稱為“礦區生態經濟系統”。所謂“礦區生態系統”就是由礦區依賴生存、發展的利益相關者群體與外部環境所形成的一種復雜的生態系統。它是把社會一經濟一自然融為一體的生態系統，該系統的重點是人的參與，比自然生態系統更復雜。

礦區生態經濟系統的構成要素涵蓋的范圍很廣，包括礦區一系列的微觀關系，既有垂直關系，包括開采方、消費者、市場中介機構等；同時還有橫向關系，包括競爭企業、延伸產業的企業、政府部門、高校、科研機構及其他利益相關者等關系，也包括影響企業生存與發展的宏觀要素，諸如政治環境、經濟環境、社會環境、文化環境、科技環境、全球環境，尤其是還包括礦區賴以生存和發展的自然環境。如果說自然生態系統是以動物、植物為中心，那么礦區生態經濟系統就是以礦區為中心，其基本經濟功能是通過礦產資源開發向社會提供礦產品，所以，礦產資源開發是礦區經濟活動的核心，在系統中處于中心地位，支配或影響系統的整體行為，其礦藏數量及開采條件基本決定了礦區開發規模、速度與效益，決定了現時礦區的發展方向。

二、礦區生態經濟系統的基本特征

礦區生態經濟系統除了具有一般生態經濟系統的共性，即整體性、協調性、層次性、復雜性和隨機性等特征外，還具有生命周期性、生態共生性和動態演化性等特征。充分認識與把握這些特征對于探索礦區生態經濟系統的運行規律和機制，有效規劃與調控礦區可持續發展具有十分重要的現實意義。

1，生命周期性

礦區雖然不是生物體，但具備明顯的一些生物體特征，與生物體存在著非常類似的機理，可以看作—個特殊的生命體。生物的生命周期由生物誕生、成長、成熟、死亡四個階段組成。礦區生態系統與生物生態系統一樣具有生存與發展的欲望、新陳代謝，經歷成長、發育繁殖、衰老和死亡的生命周期。我們將礦區生態經濟系統的發展過程劃分為四個階段，即礦區形成階段、礦區發展階段、礦區成熟階段和礦區轉型階段，這是礦區演變過程中所特有的不同于其他地區的特殊規律，而且在不同階段表現出不同的特點。礦區形成階段是指從礦產資源勘探至投資建礦這一時期，其主要特征是資源的勘探、新井和基礎設施的建設，并進行前期開發；礦區發展階段指礦區生產規模不斷擴大，并按設計規模組織生產和擴建，其主要特征是礦業生產持續穩定，并帶動相關產業發展，礦區的產業結構開始發生變化，其主要表現為第三產業的日漸興旺；第三個階段是礦區鼎盛階段，礦業利潤最大化，同時利潤也將逐步轉移到其他產業，為其他產業的發展奠定基礎；第四階段指礦區轉型階段包括衰退期和轉型期，這一時期礦產資源逐漸耗竭，礦業生產規模逐漸減小，礦區的其他產業發展將形成規模，并逐漸取代礦業的主導地位。但如果在早期的礦區發展規劃中缺乏遠見，片面倚重資源開發，則會出現資源富而礦區興、資源竭而礦區衰的非持續發展困境，導致礦區轉型失敗，礦區依舊貧困和落后。所以，礦區的生命周期可劃分為探礦期、開采期、產業成熟期、衰落期(或轉型)四個階段?？梢钥闯?，礦區生命周期與生物生命周期具有極大相似性。基于此，可以運用生態學中描述普遍性的種群增長規律的邏輯斯締增長模型來表述礦區生命周期規律。

如作為我國的大型露天礦區，平朔礦區位于山西省朔州市境內，礦區內煤炭建設規模為6.5*107t，已有兩個礦在生產，年生產原煤3*107t，并且以5-6m3／t的平均剝采比產生大量的固體廢棄物。目前，平朔煤炭礦區生態經濟系統正處于開采期和產業成熟期之間，礦區核心生態經濟系統主體應根據礦業的生命周期規律，及早挖掘具有潛力的替代性產業，適時推動產業結構轉換，以實現礦區生態經濟系統的可持續發展。

2，生態共生性

在自然界，生物與其他環境共同構成復雜的生態系統。把礦區視為可以通過調整與周圍環境相互作用而成長的獨立的特殊生命體。礦區與其周圍環境構成一個相互依存、相互作用的礦區生態系統。因此，從生態學角度來看，礦區生態經濟系統內的各個部分以及其相互關系類似于生物生態系統，是一個特殊的生態系統。在生物學意義上的八種生態關系類型如競爭、寄生、捕食、互利共生和偏利共生(即附生)、中性、偏害等，在礦區的生存與發展關系中均可發現，礦區同樣具備生物

的生態空間關系等重要特征。其中，礦區競爭關系和共生關系最為典型。

(1)礦區競爭關系

礦區競爭是指一定地域范圍內具有兩個或多個一致或相似礦區資源、礦區市場以及其他條件的礦區個體，為爭奪市場或礦源而直接或間接抑制對方發展的空間關系。借鑒生態學空間關系理論，礦業競爭可分為優勝劣汰型、兩敗俱傷型、協同進化型三種類型的礦區生態空間關系。礦區競爭現象普遍存在，如湖南花垣錳礦，多家單位對礦區競相開采，棄貧礦，采富礦，短期行為嚴重，造成全礦性的地表開裂、破壞、塌陷，資源迅速枯竭。又如平朔煤炭礦區，礦區煤炭建設規模為6.5*107t，其中國家大型露天4.5*107t,地方煤礦2*107t。國家大型露天礦劃分為安太堡露天煤礦、安家嶺露天煤礦和東露天煤礦3個礦，無論是這些國家大型的露天煤礦之間、地方性中小煤礦之間，還是國家大型露天煤礦與地方性中小煤礦之間都存在著激烈的競爭關系。正是由于這些不同規模和大小的煤礦之間的競爭，使得占地面積大的平塑礦區煤礦的開采速度快，幾乎擾動了礦區范圍內土壤、巖石、水文、生物的全部，嚴重破壞了礦區生態經濟系統的持續發展。

(2)礦區共生關系

共生(Symbiosis)一般是用來描述生物進化過程中兩種或多種生物共同生活在一起的現象，生物之間的共生關系可分為寄生(Parasitism)、偏利共生(Commensalisms)和互惠共生(Mutualism)。我們把礦區生態經濟系統中各元素之間的關系隱喻成生物之間的共生關系，認為礦區共生關系是指在一定地域范圍內鄰接的兩個或多個礦區，各自的生存發展都會對其他礦區的生存發展產生促進作用或不產生明顯損害的空間關系。根據相互影響程度不同，可以進一步將礦區共生行為模式分為寄生(Parasitism)、偏利共生(Commensalisms)、非對稱互惠共生(Asymmetry，Commensalisms)和對稱性互惠共生(Symmetry Commensalisms)四種情況。盡管共生行為存在多種模式，但對稱性互惠共生是礦區生態經濟系統發展演化的一致方向。對稱性互惠共生系統是最有效率也是最穩定的系統，任何具有對稱性互惠共生特征的系統，在同種共生模式中具有最大的共生能量。因此，對稱性互惠共生是礦區生態經濟系統發展演化的必然方向。礦區生態經濟系統中的共生關系。不僅包括礦床中不同礦產資源的共生關系，如法國某熱液金礦床中存在著有機質與金的共生關系，該有機質是金的一種載體，它可以在礦石化學處理時起著保護金的作用；而且還包括礦業與相關產業的共生關系，如礦區旅游的發展。礦區旅游的實踐在國外早已蓬勃興起，如法國核電站、老礦山，美國幾乎所有的大礦區大都有向公眾開放的制度，國內的礦區旅游雖處于起始階段，但其產業潛力非常大。

3，動態演化性

礦區生態經濟系統是由共生單元組成的不同屬性的子系統復合而成的一類動態演化系統。其動態演化性表現為系統的狀態變量是時間的函數，即隨著時間的推移，系統的結構、狀態、行為模式等受內外環境的影響并處于不斷的變化之中。下面以熵作用原理來解釋礦區生態經濟系統的動態演化規律。

熵是系統無序程度的一種度量。礦區生態系統是—個開放系統，根據耗散結構理論和熱力學第二定律，系統熵的變化ds是由兩部分組成：一部分是系統內部由于不可逆過程引起的熵增加dis，這一項總是非負的；另一部分是系統與外界交換物質、能量和信息引起的熵流des，這一項可正可負可為零。于是系統的熵變化可用公式表示為：

ds=dis+des

上式表明，系統隨時間的推移有兩種截然不同的演化方向：一是當ds>0時，系統將單向不可逆地達到熵值最大的熱力學平衡態，此時系統走向無序，其功能喪失。我國分布在丘陵山地的許多大型露天礦，棄土、石渣堆積在山坡和和山頂，破壞了原有的植被，疏松的堆積體，易導致嚴重的水土流失，植物生長非常困難，地表沙漠化現象嚴重。例如武家塔露天礦位于沙蓋丘陵頂部，所揭地表剝離的棄土、石、渣堆積的臺地和小丘，植被自我恢復很難。這種情況就是ds>0，系統走向無序；二是當desdis，即輸入物質、能量和信息，即導人能量和物質，生產有機質，提高系統的負熵流，從而提高系統的有序性和自組織性；二是通過提高礦產資源的采收率和其他資源的利用率，以及減少礦區工業“三廢”排放量，盡量減少系統內的熵增dis，從而保持系統的“熵減狀態”即ds<0，提高礦區生態經濟的可持續性。如凈化空氣、涵養水源、保育土壤，防止侵蝕和沙漠化、維持系統的擴散排放場地。

三、礦區生態經濟系統的運行機制

1，競爭與合作機制

首先，核心企業與其他成員相互之間的利益分配競爭。礦區生態經濟系統在不斷演化的進程中，由于不同的經濟組織存在以及各種復雜的利益關系交織作用，使礦區內不同利益群體之間的利益整體水平和獲取利益能力產生較大的差異。這種不同利益群體之間利益差異的存在，極大地刺激了不同利益群體之間的利益沖突。利益沖突的根本動因是個體利益最大化的追求和礦區整體利益之間不協調的矛盾，如礦區農戶與采礦企業、當地政府部門與采礦企業等等，這種沖突導致追求整體利益的礦區生態經濟系統在運行過程中處于不協調狀態。比如采礦企業、地方政府、環保部門、金融機構、研究機構等部門之間的競爭。尤其是采礦企業之間的競爭，有些采礦企業為了獲得采礦權，采取不正當競爭手段，擾亂礦業市場秩序。其次，礦區生態系統內部相互依賴的合作機制。生態系統成員肩負著培育、維護該生態系統的使命。道理很簡單，如果生態系統不存在了，則其成員也難以生存，除非進入其他企業生態系統。因此，礦區生態系統的存在與繁榮是企業生存與發展的基礎，這正是生態思維對傳統戰略理論的重要發展之一。處于高生態位的核心企業由于其特殊作用必然扮演重要角色，即核心企業除了自身獲利的同時必須照顧生態系統內部其他成員或利益相關者的利益，領導系統內各成員參與企業生態系統的建設，以優化行業結構，避免極端競爭行為，共同推動生態系統發展，共同應對同類、異類生態系統的競爭，滿足非生物環境因素的需求，實現礦區生態系統的快速成長，提高生存競爭力和整體競爭力。

2，動態演化機制

結合生態經濟學、熱力學和系統論的基本理論觀點，我們認為至少可以從兩個不同視角來理解礦區生態經濟系統的動態演化機制。一方面，從影響礦區生態經濟系統動態演化機制的專業化程度和范圍來看，可將其分為微觀層面的特定性機制和宏觀層面的一般性機制；另一方面，從礦區生態經濟系

統動態演化機制的驅動力來源講，又可以分類為內生性機制和外在性機制。

我們這里主要從驅動力來源分類視角來探討礦區生態經濟系統的動態演化機制。礦區生態經濟系統動態演化的驅動力主要來自于兩大方面，一方面是來自源于系統內部，另一方面是來自系統外部，我們分別稱之為內生性機制(endogeneticmeehanisms)和外在性機制(external mechanisms)。礦區生態經濟系統的動態演化正是在這兩種內外力量的推動下進行的。礦區生態經濟系統自組織機制是主要的內生性機制，是指在系統演化過程中，在遠離平衡點的非線性區域，通過與外界環境不斷進行物質、能源和信息的交換，當外界條件達到一定閾值時，礦區生態經濟系統從原來混沌無序的混亂狀態。自組織成為一種新的有序結構的作用機理。而礦區生態經濟系統的自組織機制又是通過更為具體的非線性協同競爭機制、慣例演進機制和自我強化的正反饋機制等作用方式實現的，并分別對應著其生態共生性、生命周期性和動態演化性等特征。從某種意義上講，礦區擴展生態經濟系統自組織機制的作用過程決定了其演化特征。

礦區生態經濟系統動態演化的自組織機制包括非線性協同競爭機制、慣例演進機制和自我強化的正反饋機制等。礦區生態經濟系統動態演化方向主要取決于系統內部各子系統和各要素之間以及系統結構與功能之間的整體協同作用程度，根據協同學創始人哈肯(H·Haken)的觀點，非線性協同競爭機制左右著系統相變的特征和規律，支配著系統從無序走向有序。非線性協同競爭主要體現在礦區中的采礦企業(指資源開采的生產經營企業，包括國有、地方和私營等企業)之間、核心產品生產企業之間、直接顧客之間、產業鏈延伸企業之間以及它們相互之間，這種非線性協同競爭的結果往往會形成不同的礦區生態產業鏈結構，由礦區縱向產業直接一體化而成的一維鏈狀耦合結構和由礦區多條鏈狀式結構橫向一體化而成的網狀耦合結構是礦區生態經濟系統中最為常見的生態產業鏈結構。一般而言，礦區生態經濟系統中生態產業鏈結構的構建，首先要充分考慮礦區資源狀況和礦井分布情況，在進行生態背景分析的基礎上，開展技術關聯和耦合研究，通過產業經濟間的物質集成、能量集成和信息集成，分析產業新陳代謝(industrial metabolism)和共生關系，最終形成礦區生態產業鏈結構。我們可以用前面提到的平朔煤炭礦區為例來說明由非協同競爭所形成的不同形式的耦合結構。如在礦區中的煤炭和煤系共伴生資源中，通過開采后可以形成多條縱向產業鏈，我們既可以把平朔煤炭礦區中以煤炭資源為基礎的產業鏈縱向延伸為：煤炭—電力—電解鋁—市場，也可以橫向延伸為：煤炭—氣化—化工—市場。當然，這還是比較落后的煤炭礦區生態產業鏈結構，但目前在我國許多煤炭礦區還普遍存在。網狀耦合結構則通過對多條鏈狀式結構的橫向耦合，可以使得煤炭礦區生態經濟系統各子系統及各構成元素之間形成相互聯系、相互作用的有機整體。如平朔煤炭礦區中以煤炭和煤系共伴生資源的開采加工為基礎，可橫向耦合為多條產業鏈：建材產品—建材廠—灰渣、矸石—煤矸石、煤泥—熱電廠—熱電。

以上的分析和描述表明，自組織機制中的非線性協同競爭機制決定著礦區生態經濟系統動態演化的生態共生性特征和產業鏈耦合結構。在礦區生態經濟系統的動態演化過程中，各系統的參與主體往往會在遵循共同的制度安排條件下，形成相互默認的“博弈規則”，這種具有隱性契約(implicit contracts)性質的“博弈規則”會隨著系統的動態演化而成為“慣例”(routines)，但慣例一經形成便具有一定的穩定性，這將使得礦區生態經濟系統的動態演化產生較強的路徑依賴性，其生命周期性演進和階段轉換較為緩慢，并對步入產業成熟期的礦區的產業轉型產生一定的影響。所以說，自組織機制中的慣例演進機制對礦區生態經濟系統動態演化的路徑和生命周期具有重要的作用。礦區生態經濟系統的開放性除了體現為物質、能量和信息的輸入、輸出之外，還離不開反饋這個環節。自組織機制中的自我強化的正、負反饋機制也是礦區生態經濟系統開放的重要方面和環節。并且，“反饋是將系統與外界環境的相互作用同系統內部的相互作用協同統一的一種作用?！?/p>

總之，礦區生態經濟系統的動態演化是其經濟、資源和環境等諸構成要件及其相互之間結構優化和整體協同耦合的過程，這是實現整個礦區系統功能優化和可持續發展的基礎，而礦區生態經濟系統中經濟、資源和環境等諸要素及其相互之間良性耦合和協同演進又離不開自組織機制、需求機制、價格機制等內生性機制和調控機制、保障機制、約束機制等外在性機制的作用，這些內生性機制和外在性機制具有相對獨立性，但又是相互聯系、相互影響的，它們共同構成了礦區生態經濟系統動態演化的動力機制。

四、結論

當我們對礦區進行生態學考察時，從某種程度上可將礦區生態經濟系統看作是一個具有活力的生命體，具有生物的類生命特征。首先其生命周期包括探礦期、開采期、產業成熟期、衰落期或復蘇期；其次礦區之間還存在諸如競爭、共生、寄生等生態空間關系，類似于生物群落中物種之間的生態關系。礦區核心企業與其它成員相互之間的利益差異使他們之間具有競爭關系，同時內部各要素之間的相互依賴決定了其合作機制的存在。礦區生態經濟系統還具有動態演化性，系統自組織機制的作用過程決定其演化特征，而且自組織機制中的慣例演進機制對礦區生態經濟系統動態演化的路徑和生命周期具有決定作用?？傊捎诘V區生態經濟系統具備生物類生命和動態演化特征，生態學理論在礦業經濟中的應用才具有更加現實的可能性和潛在的應用價值。