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從農業文明到生態文明  ——轉型期農村可持續發展的生態學方法
從農業文明到生態文明  ——轉型期農村可持續發展的生態學方法
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  80年代末以來,以可持續發展為口號,一場社會、經濟、環境和科學領域的生態革命在各國悄悄興起。這場革命的實質是逆轉人類生態與自然生態的退化趨勢,恢復人和自然的生態潛能,從技術、體制、文化及認識領域重新調節社會的生產關系、生活方式、生態意識和生態秩序,在資源承載能力和環境容量許可的前提下,促進人與自然在時間、空間、數量、結構及功能關系上的可持續發展,實現從自然經濟的農業社會、市場經濟的城市社會向生態經濟的可持續發展社會的過渡。
      一、復合生態系統與生態綜合
  可持續發展問題的實質是以人為主體的生命與其環境間相互關系的協調發展。這里的環境包括人的棲息勞作環境(包括地理環境、生物環境、建筑設施環境)、區域生態環境(包括原材料供給的源、產品和廢棄物消納的匯及緩沖調節的庫)及文化環境(包括體制、組織、文化、技術等)。它們與作為主體的人一起構成“社會—經濟—自然”復合生態系統,具有生產、生活、供給、接納、控制和緩沖功能,構成錯綜復雜的人類生態關系(馬世駿,1993)。包括人與自然之間的促進、抑制、適應、改造關系;人對資源的開發、利用、儲存、揚棄關系,以及人類生產和生活活動中的競爭、共生、隸屬、乘補關系。傳統發展觀念只是把人類社會的功能分為經濟生產和社會生活兩大類,而忽略了其資源、環境、人口與自然的供給、接納、控制和緩沖功能。其實復合生態系統的生產功能不僅包括物質和精神產品的生產,還包括人的生產;不僅包括成品的生產,還包括廢物的生產。其消費功能不僅包括商品的消費、基礎設施的占用,還包括了無勞動價值的資源與環境、時間與空間的消費;尤其重要的是,在人類生產和生活活動后面,還有一支看不見的手即系統反饋在起作用,我們稱其為生態服務功能,包括資源的持續供給能力,環境的持續容納能力,自然的持續緩沖能力及人類的自組織自調節活力。生態建設的任務就是要增強這種生態服務功能,使經濟得以持續,社會得以穩定,自然得以平衡。國際生態經濟學會主席Costanza(1997)等將生態系統服務功能分為:穩定大氣、調節氣候、對干擾的緩沖、水文調節、水資源供應、防止土壤浸蝕、土壤熟化、營養元素循環、廢棄物處理、傳授花粉、生物控制、提供環境、食物生產、原材料供應、遺傳資源庫、休閑娛樂場所、以及科研、教育、美學、藝術用途等17種。并按全球16類生態系統估算其經濟價值的下限每年約33萬億美元。大約為全世界年國民生產總值的兩倍,表明每年全球經濟資產的所得是以生態資產的2倍量的投入換來的。
  驅動城鎮及人類活動密集區復合生態系統的動力學機制來源于自然和社會兩種作用力。自然力的源泉是各種形式的太陽能,它們流經系統的結果導致各種物理、化學、生物過程和自然變遷。社會力的源泉有三:一是經濟杠桿——資金;二是社會杠桿——權力;三是文化杠桿——精神。資金刺激競爭,權力推動共生,而精神孕育自生。三者相輔相成構成社會系統的原動力。自然力和社會力的耦合導致不同層次復合生態系統特殊的運動規律。
  工業革命以來的幾個世紀。可以說是自然科學的世紀,以物理學為主導的自然科學對物理世界的動力學過程及結構規律的“分門別類”的研究,以及生物科學對生命形態、過程和組織機理的揭示,為人類認識和改造世界提供了強有力的方法與手段。而對于生命與環境、人與自然間復雜的系統關系的研究卻是相形見絀。100多年來, 其方法論一直沒有跳出物理學和生物學的圈子。E.C.Lindeman(1940)指出“生態學是物理學和生物學遺留下來的并在社會科學中開始成長的中間地帶”。只是到了90年代以后,其方法論才呈現出一些新的革命性進展。著名生態學家E.P.Odum(1997)最新出版的“生態學:科學和社會的橋梁”一書稱生態學是一門獨立于生物學甚至自然科學之外的,聯結生命、環境和人類社會的有關可持續發展的系統科學。也是一門認識天人關系的系統哲學,改造自然的系統工程學和欣賞自然的系統美學。面對還原論與整體論,物理學與生態學,經濟學與環境學,工程學與生物學的矛盾,一場深刻的方法論革命正在各國興起。人們通過測度城市生態系統的屬性、過程、結構與功能去辨識系統的時(屆際、代際、世際)、空(地域、流域、區域)、量(各種物質、能量代謝過程)、構(產業、體制、景觀)及序(競爭、共生與自生序)的生態持續能力。它與傳統科學方法不同之處在于:
  1.測度標準從量到序,著眼于對生態過程和關系的調節及復合生態序的誘導而非系統產出或組成數量的多少。
  2.發展的目標從優到適,通過進化式的規劃,去充分利用和創造適宜的生存條件,引導一種實現可持續發展的進化過程。
  3.研究對象從物到人,著眼于人的動力學機制,人的生態效應,人的社會需求,人的自組織自調節能力,以及整個復合生態系統的生命力。
  生態綜合不同于傳統科學分析方法之處在于:它將整體論與還原論、定量分析與定性分析、理性與悟性、客觀評價與主觀感受、縱向的鏈式調控與橫向的網狀協調、內稟的競爭潛力和系統的共生能力、硬方法與軟方法相結合,強調物質、能量和信息三類關系的綜合;競爭、共生和自生能力的綜合;生產、消費與還原功能的協調;社會、經濟與環境目標的耦合;時、空、量、構與序的統籌;科學、哲學與工程學方法的聯姻(王如松等,1996)。
      二、生態產業與生態工程
    (一)生態產業
  生態產業是按生態經濟原理和知識經濟規律組織起來的基于生態系統承載能力、具有高效的經濟過程及和諧的生態功能的網絡型進化型產業。它通過兩個或兩個以上的生產體系或生產環節之間的系統耦合,使物質、能量能多級利用、高效產出,資源、環境能系統開發、持續利用。企業發展的多樣性與優勢度,開放度與自主度,力度與柔度,速度與穩度達到有機的結合,污染負效益變為經濟正效益。
  生態產業與傳統產業相比有以下特點:
  (1)橫向耦合:不同工藝流程間的橫向耦合及資源共享, 變污染負效益為資源正效益。
  (2)縱向閉合:從源到匯再到源的縱向耦合,集生產、流通、 消費、回收、環境保護及能力建設為一體,第一、二、三產業在企業內部形成完備的功能組合。
  (3 )區域耦合:廠內生產區與廠外相關的自然及人工環境構成產業生態系統或復合生態體,逐步實現有害污染物在系統內的全回收和向系統外的零排放。
  (4 )功能導向:以企業對社會的服務功能而不是以產品或利潤為經營目標,謀求工藝流程和產品的多樣化。
  (5)柔性結構:靈活多樣、面向功能的結構與體制, 可隨時根據資源、市場和外部環境的隨機波動調整產品、產業結構及工藝流程。
  (6)軟硬結合:配套的硬件、軟件和心件研究與開發體系, 配合默契的決策管理、工程技術和營銷開發人員。
  (7)自我調節:以生態控制論為基礎, 能自我調節的決策管理機制、進化策略和完善的風險防范對策。
  (8)增加就業:合理安排和充分利用勞動資源, 增加而不是減少就業機會。
  (9)人類生態:工人一專多能, 是產業過程自覺的設計者和調控者而不是機器的奴隸。
  (10)信息網絡:內外信息及技術網絡的暢通性、靈敏性、前沿性和高覆蓋度。
  1997年由耶魯大學和MIT 共同合作出版了全球第一本《產業生態學雜志》,該刊主編Reid Lifset(1997 )在發刊詞中進一步明確了產業生態學的性質、研究對象和內容,認為“產業生態學是一門迅速發展的系統科學分支,它從局地、地區和全球三個層次上系統地研究產品、工藝、產業部門和經濟部門中的能流和物流,其焦點是研究產業界怎樣在產品生命周期過程中降低環境影響。產品生命周期包括原材料的采掘與生產、產品制造、產品使用和廢棄物管理等”。
  產業生態學涉及三個層次:宏觀上,它是國家產業政策的重要理論依據,即圍繞產業發展,如何將生態學的理論與原則融入國家法律、經濟和社會發展綱要中,促進國家以及全球生態產業的發展;中觀上,它是企業生產能力建設的主要途徑和方法,涉及企業的競爭能力、管理水平、發展方案等,如企業的“綠色核算體系”,“生態產品規格與標準”等;微觀上,則為企業提供具體產品和工藝的生態評價與生態設計。目前生命周期評價(LCA)已形成了基本的概念框架、 技術步驟和系統軟件,包括定義目標、確定范圍、清查分析、影響評價和改善計劃與步驟等。國際標準化組織(ISO )也正在積極推行生命周期評價方法的國際標準化工作。有關產品生態設計的理論盡管尚不完善,但在實踐上發展很快,生命周期設計(LCD),生命周期工程(LCE),為環境而設計(DfE),為拆解再生而設計(DfD),為再循環而設計(DfR )等一系列新的設計理念和方法正在成為產業界的熱點。
  附圖F20c01.JPG
  圖1 Kalundborg鎮產業生態系統結構與物流圖
  丹麥Kalundborg鎮的工業綜合體可以說是一個典型的高效、和諧的產業生態系統。80年代初,以燃煤發電廠向煉油廠和制藥廠供應余熱為起點,進行工廠之間的廢棄物再利用的合作。經過10多年的滾動發展和優化組合,目前該系統已成為一個包括發電廠、煉油廠、生物技術制品廠、 塑料板廠、 硫酸廠、 水泥廠、 種植業、 養殖業和園藝業以及Kalundborg鎮的供熱系統在內的復合生態系統(圖1)。 各個系統單元(企業)之間通過利用彼此的余熱、凈化后的廢水以及硫、硫化鈣等副產品等,一方面實現了整個鎮的廢棄物產生最小化;另一方面,各個系統單元均從相互合作中降低了生產成本,獲得了直接的經濟效益。這種合作模式并沒有通過政府渠道干預,工廠之間的交換或者貿易都是通過民間談判和協商解決的。有些合作基于經濟利益,有些則基于基礎設施的共享。當然在某些情況下,環境管理制度的制約也刺激了對廢棄物的再利用,最終促成了各方合作的可能性。各企業在合作的初期主要追求經濟利益,但近年來卻更多地考慮了環境及生態效益(Ihrenfeld等,1997)。
    (二)生態工程
  生態工程是近年來異軍突起的一門著眼于生態系統持續發展能力的整合工程技術。它根據整體、協調、循環、自生的生態控制論原理去系統設計、規劃和調控人工生態系統的結構要素、工藝流程、信息反饋關系及控制機構、在系統范圍內獲取高的經濟和生態效益。不同于傳統末端治理的環境工程技術和單一部門內污染物最小化的清潔生產技術,生態工程強調資源的綜合利用、技術的系統組合、學科的邊緣交叉和產業的橫向結合,是中國傳統文化與西方現代技術有機結合的產物。
  生態工程概念是著名生態學家H.T.Odum及馬世駿教授于60及70年代分別提出來的。但各自的側重點卻不同。西方生態工程理論強調自然生態恢復,強調環境效益和自然調控。中國生態工程則強調人工生態建設,追求經濟和生態效益的統一和人的主動改造與建設,被認為是發展中國家可持續發展的方法論基礎。70年代以來,我國生態工程理論和實踐研究取得長足進展,成為我國生態學領先國際前沿的少數幾個領域之一。
  與高新技術相比,生態工程是常規、適用技術的系統組裝,其投資少,周期短,技術要求和人員素質不必高、精、尖。其實質是用經濟手段解決環境問題,從系統整合中獲取資源效益。生態工程研究與開發對于我國鄉鎮企業的更新換代,國營大中企業的改造轉軌無疑是一個重大的機會,也將為發展中國家提供一條依靠本地資源,促進城鄉環境與經濟持續發展的新路。
  當前,生態工程研究在國際上相當活躍,國際科聯環境問題科學委員會(SCOPE)專門成立了生態工程科學顧問委員會。僅1996年以來,國際生態工程學會就在瑞士、瑞典、愛沙尼亞、中國、奧地利、美國等先召開了多次國際生態工程學術討論會,國際生態技術網絡也連續舉辦了多次全球INTENET網絡會議。總結各國的生態工程研究, 可以看出以下10類最活躍的生態工程:
  (1)物質循環利用生態工程:將生活垃圾、秸稈、 人畜糞便及各類食品工業的廢棄物深層利用,循環再生,為社會提供生態合理的飼料、燃料、肥料和工業原料的系列服務。
  (2)廢棄水分散治理、系統回用生態工程:將雨水、污水、 地表水、地下水、海水的合理開發利用形成一個系統工程,從源、流、匯的各個層次進行廢棄水資源分散處理,系統回用的生態規劃、設計、管理及建設。
  (3)清潔能源系統開發組合利用工程:將可利用的太陽能、 生物能、風能及礦物能在不同用戶尺度上組合利用、系統優化,為全社會提供能效高而環境影響小、可持續利用的能源服務,如熱、電、氣、冷四聯供工程等。
  (4 )生態復合肥料工程:發展一類可替代傳統化肥的以有機肥為主體,復合以各類菌肥和適量無機肥的、速效與長效相結合而又不污染土壤和水體的專用和通用肥及相應的軟硬件一條龍服務,實現土壤肥力的持續增長。
  (5)綠色化學工程:研制和生產各種可自然降解, 于環境無害且可循環利用的塑料包裝品、洗滌劑、化妝品等人工合成材料。
  (6)綠色食品工程:為城鄉居民生產、加工各種無污染、 低環境影響的糧食、肉類、瓜果、蔬菜、副食、飲料及其加工品等健康食物,并提供相應的軟硬件服務。
  (7)生態交通工程:研制、開發、建設適合我國國情的低能耗、低污染、高效率、全便捷的交通工具、交通網絡及相應的軟硬件服務。如天燃氣、電或太陽能與汽油組合驅動汽車、用戶共享合用的私人汽車等。
  (8)生態住宅及生態城鎮建設工程:充分利用本地生態資源, 能耗低、綠量高、廢棄物就地資源化的、方便、舒適、和諧、經濟的生態住宅、生態小區和生態城鎮。
  (9)廢棄地生態恢復工程:在荒山、荒坡、灘涂、 濕地及礦山廢棄地等未被利用的退化生態系統,根據當地生態條件,利用生態技術恢復植被,發展草業、牧業或林業,恢復其生態服務功能。
  (10)生物多樣性保護和持續利用工程:自然保護區大多是貧困地區,只有幫助當地居民及企業合理開發、持續利用本地豐富的生物多樣性資源,才能促進有效的自然保護。通過與保護區外企業和民眾組織的合作開發、系統規劃和生態管理,促進保護區生態、經濟和社會效益的同步增長。
  這些工程大多數不是高新技術,而是一些常規適用技術的系統組合,但卻為全社會日常生產生活所急需。它將一、二、三產業相結合,將環境保護融于產業工程建設之中。這些工程建設將有利于扭轉環境惡化趨勢、改觀城鄉生態面貌,形成新的產業,給社會提供大量的就業機會和可觀的經濟效益,實現社會、經濟和生態效益的統一。
      三、從田園社會走向生態社會
  農村可持續發展的最終目標是從“小橋、流水、人家”的田園社會走向規模化、知識化、現代化的生態社會,為鄉村居民提供方便舒適的城市基礎設施,高效實惠的產業環境以及穩定和諧的社區氛圍。
  1996年6 月的土耳其聯合國人居環境大會專門制定了人居環境議程,提出城鄉人居環境可持續發展的目標為:“將社會經濟發展和環境保護相融和,在生態系統承載能力內去改變生產和消費方式、發展政策和生態格局,減少環境壓力,促進有效的和持續的自然資源利用(水、土、氣、生、林、能)。為所有居民,特別是貧困和弱小群組提供健康、安全、殷實的生活環境,減少人民環境的生態痕跡,使其與自然和文化遺產相和諧,同時對國家的可持續發展目標作出貢獻。
  圍繞當前困擾城鄉各級部門的環境問題、交通問題和生活質量問題,人類聚居地生態學研究逐漸聚焦在物質代謝(Metabolism )、 交通(Mobility)和城鄉生態關系的維護(Maintenance)這3M目標上; 方法集中在影響評價(Impact assessment )、 關系整合(Interactionsynthesis)和體制調控方法(Institutional regulation); 通過加強指標測度(measuring )、 動態監控(monitoring )及系統模擬(Modeling)強化宏觀生態調控。目前這些研究正逐漸形成幾門可持續發展的應用生態學分支:一是前述的產業生態學(Industrial Ecology),研究工農業生產中資源、產品及廢物的代謝規律和耦合方法,促進資源的有效利用和環境正面影響;二是人居生態學(Built ecology), 研究按生態學原理將城市住宅、交通、基礎設施及消費過程與自然生態統融為一體,為城市居民提供適宜的人居環境(包括居室環境、交通環境和社區環境);三是景觀生態學(Landscape ecology), 研究城鎮及鄉村生態支持系統的景觀格局、風水過程、生態秩序、環境承載力及生態服務功能等。這些分支學科的共同特點是:都強調城市與鄉村、環境與經濟、自然科學與社會科學的有機結合,強調宏觀與微觀、軟科學與硬技術以及傳統文化和現代科學的結合。
  近年來,歐洲、美洲、大洋洲和亞洲都涌現出一批生態示范社區或村鎮,其工作主要是引進一批高效、實用、先進的生態示范技術,建設一類人與自然和諧共生的、有一定超前性的典型生態社區,誘導一種整體、協調、循環、自生的生態文明。示范的指標包括發達的生產力、先進的生產關系、滿意的生活質量、良好的生命素質及和諧的生態秩序。其中和諧的生態秩序包括區域生命支持系統的生態服務功能是否正常與穩定,土地、水體、大氣、景觀、氣候、動植物及微生物所構成的人類生命支持系統是否健康,是否有一個天藍、水清、地綠、景美的充滿活力的生態環境,生態資產是否持續積累與盈余是衡量自然生態秩序高低的準繩;而社會的貧富差距及安定滿意程度則是衡量社會生態秩序的標準。
  目前,國家科委等27個部委共同發起的國家社會發展綜合實驗區已發展至29個,農業部發起的生態農業縣51個,國家環保局發起的生態示范區有100個。這些示范研究基本上是自下而上興起, 又得到國家有關部門的支持和科研部門的參與。其基本思路是通過技術更新、體制改革和能力建設去促進資源的綜合利用,環境的綜合整治及人的綜合發展,使環境污染不轉嫁鄰居,生態影響不波及后代;生態資產必須有正積累,系統調控有負反饋;實現環境廢棄物的資源化,環境工程的生態化和生態技術的產業化。變環境治理的政府行為為企業、民眾、政府聯合的社會行為。政府推動、科技催化、市民參與和社會興辦是這些示范區建設的基本動力。許多示范區研究已取得了顯著的理論和應用效果。一些研究建設與措施已被當地技術、規劃、管理人員所采納。研究結果無疑會對其它地區的連續發展起到示范作用(圖2)。
  附圖F20c02.JPG
  圖2 中國可持續發展的示范區研究
中國農村觀察京2~8F2農業經濟王如松20002000可持續發展不僅是一種保護環境的口號,而且是一個跨世紀的政治、經濟、文化和社會發展的行動綱領,是向傳統生產方式、價值觀念和科學方法挑戰的一種生態革命,本文分析了新的生態綜合觀與傳統科學的方法論上的區別,總結了與傳統農業相比,生態產業及生態工程所具有的新的特點,并展望了可持續發展的前景。可持續發展/生態產業/生態工程中國科學院生態環境研究中心 作者:中國農村觀察京2~8F2農業經濟王如松20002000可持續發展不僅是一種保護環境的口號,而且是一個跨世紀的政治、經濟、文化和社會發展的行動綱領,是向傳統生產方式、價值觀念和科學方法挑戰的一種生態革命,本文分析了新的生態綜合觀與傳統科學的方法論上的區別,總結了與傳統農業相比,生態產業及生態工程所具有的新的特點,并展望了可持續發展的前景。可持續發展/生態產業/生態工程
2013-09-10 21:28

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