區(qū)域復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)與預(yù)警管理研究綜述

綦振法,董會(huì)忠,王 格，孫秀梅

(山東理工大學(xué)商學(xué)院，山東淄博255000)

區(qū)域復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)與預(yù)警管理研究綜述

綦振法,董會(huì)忠,王 格，孫秀梅

(山東理工大學(xué)商學(xué)院，山東淄博255000)

傳統(tǒng)的區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展打破了人與自然的平衡協(xié)調(diào)關(guān)系，環(huán)境危機(jī)和生態(tài)危機(jī)嚴(yán)重影響人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的協(xié)調(diào)問題成為各國政府和學(xué)術(shù)界關(guān)注的焦點(diǎn)。針對區(qū)域復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的發(fā)展演化過程表現(xiàn)為構(gòu)成要素的多元性、相互關(guān)聯(lián)的動(dòng)態(tài)性、人為因素的復(fù)雜性、系統(tǒng)內(nèi)部及系統(tǒng)與環(huán)境之間存在的物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)、信息傳遞等特性，研究者運(yùn)用復(fù)雜系統(tǒng)理論、耦合理論、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)及系統(tǒng)預(yù)警理論進(jìn)行了卓有成效的研究，但尚未形成有效的理論體系和方法組合。因此，構(gòu)建生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)研究框架，探求新的方法組合成為復(fù)雜生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)研究的新趨勢。

復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)；耦合理論；系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)；系統(tǒng)預(yù)警

經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展使人類工業(yè)文明處于一個(gè)前所未有的高度，在極大改善了人們物質(zhì)生活水平的同時(shí)，也付出了自然資源過度消耗和生態(tài)環(huán)境不斷惡化的巨大代價(jià)。全球性資源短缺和生態(tài)退化成為困擾人類社會(huì)發(fā)展的瓶頸。工業(yè)文明粗放式發(fā)展的負(fù)面效應(yīng)正逐步顯現(xiàn)，經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展受到嚴(yán)重威脅。區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展己經(jīng)大大超出自然生態(tài)系統(tǒng)的承載能力，超負(fù)荷膨脹發(fā)展的全球經(jīng)濟(jì)正漸漸侵蝕著全球的生態(tài)系統(tǒng)[1]35-38。一些經(jīng)濟(jì)區(qū)在高速發(fā)展的過程中打破了人與自然之間的平衡協(xié)調(diào)關(guān)系，面臨著“環(huán)境危機(jī)”和“生態(tài)赤字”的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)問題成為各國政府和學(xué)術(shù)界關(guān)注的焦點(diǎn)問題。敲響警鐘的現(xiàn)實(shí)把生態(tài)環(huán)境與人類生存緊密聯(lián)系在一起，生態(tài)問題已上升到“生態(tài)危機(jī)”、“生態(tài)安全”的高度。尋求經(jīng)濟(jì)發(fā)展新模式，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展均衡成為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的現(xiàn)實(shí)選擇。倡導(dǎo)生態(tài)環(huán)保理念，改變資源短缺、環(huán)境污染和生態(tài)退化的嚴(yán)峻現(xiàn)實(shí)，必須改變原有發(fā)展模式，尊重和順應(yīng)自然發(fā)展規(guī)律，將保護(hù)生態(tài)環(huán)境的行動(dòng)融入經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的各方面和全過程[2]89-92。

作為一個(gè)復(fù)雜的巨系統(tǒng)，區(qū)域復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的構(gòu)成要素相互關(guān)聯(lián)、相互影響，自然因素與人為因素交互作用使得該系統(tǒng)的發(fā)展演化極為復(fù)雜，主要表現(xiàn)為系統(tǒng)內(nèi)部及系統(tǒng)與環(huán)境之間存在著信息傳遞、物質(zhì)交換及能量流動(dòng)。但是，人類在追求經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的過程中沒有遵循系統(tǒng)演化的客觀規(guī)律，經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展卻帶來生態(tài)惡化、環(huán)境污染和資源極度短缺，使整個(gè)系統(tǒng)處于嚴(yán)重失衡狀態(tài)，區(qū)域復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)演化呈現(xiàn)明顯的不可持續(xù)特征?；诖?，著重體現(xiàn)系統(tǒng)“協(xié)調(diào)”特性的研究成為生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)發(fā)展中的核心問題。在區(qū)域復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)研究方面，由于所處領(lǐng)域和研究視角不同，學(xué)者們研究的目的、研究方法、樣本期間、指標(biāo)體系和數(shù)據(jù)頻率等也不盡相同，導(dǎo)致在系統(tǒng)功能分析、模擬仿真、數(shù)學(xué)建模及其求解技術(shù)等方面呈現(xiàn)多樣性。近年來發(fā)展起來的大數(shù)據(jù)理論、云模型理論等新研究方法和技術(shù)，結(jié)合混合遺傳算法、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)等傳統(tǒng)模型，為解決復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的耦合機(jī)理和演化趨勢提供了豐富的研究手段，也使研究結(jié)果更趨精確與合理。因此，在區(qū)域復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展問題研究中有必要借鑒和引進(jìn)新的思想理念和方法，結(jié)合區(qū)域發(fā)展實(shí)際情況，創(chuàng)建復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)的新研究框架、新方法組合和新技術(shù)措施。

一、區(qū)域復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)概念研究現(xiàn)狀

經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境相互影響已經(jīng)成為人們的共識，粗放發(fā)展模式導(dǎo)致的環(huán)境惡化嚴(yán)重制約經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展。為了應(yīng)對生態(tài)環(huán)境日趨惡化帶來的系統(tǒng)性、結(jié)構(gòu)性破壞，人們提出了復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)管理(Complex Ecosystem Management)概念，構(gòu)建了系統(tǒng)解決生態(tài)環(huán)境問題的管理框架[3]57-64。隨后，復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)理論逐步發(fā)展為一門新興邊緣交叉學(xué)科，其應(yīng)用主要集中在自然生態(tài)系統(tǒng)領(lǐng)域。Gari R，Newton A等(2014)通過回顧“傳遞—壓力—狀態(tài)—影響—響應(yīng)”(DPSIR)框架模型在生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的應(yīng)用，提出了海洋復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)DPSIR模型，并結(jié)合模型的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行評價(jià)，DPSIR模型能有效分析海洋生態(tài)環(huán)境問題[4]63-77。Pinto R等(2013)根據(jù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)間復(fù)雜的相互作用，通過整合生態(tài)價(jià)值、水資源利用和生態(tài)服務(wù)等方面的內(nèi)容，將相關(guān)指標(biāo)納入DPSIR理論框架，并以蒙德戈河口生態(tài)系統(tǒng)為例闡明了人口壓力增長、土地利用模式陳舊、水污染嚴(yán)重對系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)性產(chǎn)生較為嚴(yán)重的負(fù)面影響，提出了恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)的有效方案[5]64-79。Miller(1978)、Vester(1981)、Haken(1978)和Prigogine(1984)等將社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)結(jié)合在一起進(jìn)行研究，拓展了新的研究思路。之后，有關(guān)復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)研究逐年增加；同時(shí)，許多政府部門也開始應(yīng)用復(fù)合生態(tài)管理理念和方法對經(jīng)濟(jì)、社會(huì)及生態(tài)環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)研究和管理。目前，復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)管理研究的重點(diǎn)突出表現(xiàn)在分析復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，挖掘生態(tài)服務(wù)的價(jià)值，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的可持續(xù)性，特別注重生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)各種自然生態(tài)、技術(shù)物理和社會(huì)文化因素的耦合性、異質(zhì)性和多樣性，為政府相關(guān)部門制定經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)政策提供有價(jià)值的參考和決策依據(jù)。

在國內(nèi)，馬世駿(1984)等提出社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)理論(Social-Economic-Natural Complex Ecosystem)，探討了以協(xié)調(diào)、循環(huán)、自生為核心的生態(tài)控制論原理在復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的應(yīng)用。自馬世駿提出復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)概念、有關(guān)生態(tài)規(guī)劃理論及方法后，國內(nèi)學(xué)術(shù)界便逐步展開了復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)理論的研究。王振波等(2011)以長三角快速城市化地區(qū)為研究對象，提出基于空間數(shù)據(jù)裝換模型、ESV模型和EEH模型的生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)度評價(jià)模型，按照ESV指數(shù)、EEH指數(shù)的變化情況探討了該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)性及演化性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其空間演變模式主要為核心邊緣模式、梯度模式，且不同模式對應(yīng)于相異的系統(tǒng)演變方式[6]1657-1756。王千等(2011)對耕地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)能值指標(biāo)的空間格局分布規(guī)律與特征進(jìn)行了研究，確定了影響能值指標(biāo)的空間格局分布差異的主要因素有地形地貌、土壤類型、年平均降水量、農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施及耕地集約利用水平[7]247-256。王如松(2013)運(yùn)用產(chǎn)業(yè)生態(tài)評價(jià)和生態(tài)規(guī)劃理論與方法，探討了區(qū)域城市發(fā)展的生態(tài)動(dòng)力學(xué)機(jī)制和生態(tài)控制，豐富了復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)管理的理論體系[8]1-11。

從國內(nèi)外現(xiàn)有文獻(xiàn)看，學(xué)者們沿循了從單純自然生態(tài)系統(tǒng)的研究到環(huán)境、資源、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)綜合研究的路徑，普遍認(rèn)識到生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)是一個(gè)不可分割的整體，對復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的研究不應(yīng)僅局限于對自然生態(tài)系統(tǒng)的研究，而要根據(jù)某一區(qū)域的具體特征以及該系統(tǒng)所具有的不可預(yù)期性、聚集、自組織、非線性、多樣性和循環(huán)性等特點(diǎn)來研究。據(jù)此，本研究將區(qū)域復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)定義為：在一限定區(qū)域范圍內(nèi)，環(huán)境、資源、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等要素通過某種特定的組合方式復(fù)合而成，基于系統(tǒng)要素之間的物流、能流、價(jià)值流及信息流交換實(shí)現(xiàn)相互耦合而形成具有獨(dú)特時(shí)空結(jié)構(gòu)和演化軌跡的復(fù)雜巨系統(tǒng)。

二、復(fù)雜系統(tǒng)理論和方法在復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

(一)耦合理論在生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的應(yīng)用

復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)具有綜合性和復(fù)雜性，系統(tǒng)要素的耦合機(jī)理倍受關(guān)注。復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)管理思想強(qiáng)調(diào)從單要素管理向多要素、全系統(tǒng)綜合管理轉(zhuǎn)變，實(shí)質(zhì)上就是要求強(qiáng)化復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)內(nèi)部的協(xié)調(diào)性，實(shí)現(xiàn)復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的耦合發(fā)展。對復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的偶合機(jī)理研究主要從系統(tǒng)自組織理論、生態(tài)系統(tǒng)能量原理、生態(tài)系統(tǒng)功能等角度展開。Lee S，Brown(2011)認(rèn)為在多種因素干擾下，生態(tài)系統(tǒng)的自組織模式更加復(fù)雜，并通過設(shè)置不同因素的干擾，研究了佛羅里達(dá)州的水生態(tài)系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)外部因子隨著時(shí)間推移對系統(tǒng)的影響變得逐步微弱，韌性下降[9]1747-1756。Lawley等(2013)將半干旱地區(qū)植被保護(hù)與恢復(fù)系統(tǒng)劃分為內(nèi)部因素和外部因素兩類，基于生態(tài)系統(tǒng)功能的角度對生態(tài)區(qū)進(jìn)行區(qū)域分異觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在長期的系統(tǒng)演化中，內(nèi)部因素對系統(tǒng)的作用程度大于外部因素，且半干旱區(qū)植被系統(tǒng)的再生具有非線性及不可預(yù)測的特點(diǎn)[10]156-164。David Tàbara等(2013)提出了只有提升人類信息知識系統(tǒng)(HIKS)與生態(tài)系統(tǒng)(SES)的耦合度，才能推動(dòng)人口系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展，而且，從人口系統(tǒng)角度出發(fā)，認(rèn)為對可持續(xù)性的研究、教育模式的轉(zhuǎn)變以及相關(guān)政策的制定是提升偶合值的關(guān)鍵之處[11]71-81。Jim C.Y.等(2010)根據(jù)系統(tǒng)能量流通的原理及提升環(huán)境效益的目的，在考慮季節(jié)周期降水、溫度的情況下，選取太陽輻射、凈輻射和氣象參數(shù)作為研究建筑業(yè)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)的主要控制變量，對熱帶地區(qū)建筑物的設(shè)計(jì)及維護(hù)提出了延長其使用壽命的構(gòu)想[12]1052-1063。

在國內(nèi)，錢學(xué)森(2007)和于景元等(2002)著名學(xué)者開創(chuàng)的系統(tǒng)綜合集成方法和對復(fù)雜系統(tǒng)研究的非線性模型技術(shù)，為區(qū)域復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)研究奉提供了寶貴的思維方法和研究手段[13]1417[14]146。畢安平等(2013)通過構(gòu)建流域生態(tài)—經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)PSR模型，利用熵權(quán)法及耦合協(xié)調(diào)度指標(biāo)對系統(tǒng)的主要驅(qū)動(dòng)因素、演化態(tài)勢進(jìn)行分析，最終確定了流域—經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)總體處于由高水平不穩(wěn)定狀態(tài)過渡到高水平穩(wěn)定狀態(tài)，即“系統(tǒng)重建”向“系統(tǒng)耦合”演進(jìn)[15]1023-1030。陳端呂等(2013)選用耦合度、協(xié)調(diào)度模型及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型探析了環(huán)洞庭湖區(qū)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，通過對比系統(tǒng)滿足最佳耦合協(xié)調(diào)狀態(tài)時(shí)的因子貢獻(xiàn)狀況，進(jìn)一步研究了社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)受系統(tǒng)因子的影響機(jī)制，最終發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)調(diào)控度與因子貢獻(xiàn)水平呈正相關(guān)[16]1338-1346。羅昆燕、周國富(2011)以生態(tài)經(jīng)濟(jì)理論及系統(tǒng)耦合理論為基礎(chǔ)，通過建立城鄉(xiāng)相互作用綜合評價(jià)指標(biāo)體系和耦合模型，探討了貴州省黔西南州城鄉(xiāng)生態(tài)經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)的相互作用關(guān)系及耦合機(jī)制,揭示了復(fù)合系統(tǒng)要素的動(dòng)力演化機(jī)制[17]925-931。

復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)是一個(gè)開放、非平衡以及非線性、相互作用的動(dòng)態(tài)耦合系統(tǒng)，其內(nèi)容及研究過程十分復(fù)雜，這方面研究的熱點(diǎn)主要集中在模型構(gòu)建及應(yīng)用方面?，F(xiàn)有研究思路與方法大都根據(jù)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的運(yùn)行軌跡和特征，分析復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的耦合反饋機(jī)理和演進(jìn)規(guī)律，構(gòu)建適合該區(qū)域的動(dòng)態(tài)耦合度測算模型，將區(qū)域生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)社會(huì)作為一個(gè)整體系統(tǒng)進(jìn)行研究。

(二)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)在生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的應(yīng)用

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)從數(shù)學(xué)上建立規(guī)范的公理體系，提出了分析復(fù)雜系統(tǒng)一般特性的原則，運(yùn)用組合拓?fù)淅碚摰挠^點(diǎn)、方法分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性，汲取非平衡理論、突變理論及自組織理論的概念，研究復(fù)雜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及復(fù)雜系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為的非連續(xù)性，分析復(fù)雜系統(tǒng)反饋回路、參數(shù)及結(jié)構(gòu)優(yōu)化等。

作為研究復(fù)雜系統(tǒng)的有效方法, 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)被越來越多的研究人員認(rèn)識并采納，特別在經(jīng)濟(jì)社會(huì)與生態(tài)環(huán)境的系統(tǒng)方面進(jìn)行了卓有成效的研究。Uehara(2013)通過對Brander and Taylor (1998)的“人口—資源”動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行拓展，提出了“生態(tài)經(jīng)濟(jì)閾值”及“生態(tài)閾值”概念，并在閾值控制基礎(chǔ)上構(gòu)建了生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型，分析了系統(tǒng)的非凸性和適應(yīng)性[18]374-384。Hassanzadeh等以加拿大西部地區(qū)水資源系統(tǒng)作為分析對象，通過模仿現(xiàn)有的水資源管理模式，探析了地區(qū)水資源系統(tǒng)與電力系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)間的競爭關(guān)系，發(fā)現(xiàn)灌溉行為可削弱電力系統(tǒng)的效益，但是與地區(qū)經(jīng)濟(jì)效益間呈現(xiàn)正向關(guān)系[19]12-26。

國內(nèi)學(xué)者在系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)應(yīng)用方面也作了大量有益探索。高偉等(2014)將系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型融入環(huán)境經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)度模型及Powell優(yōu)化模型中，構(gòu)建流域環(huán)境經(jīng)濟(jì)優(yōu)化決策模型，認(rèn)為此模型的優(yōu)點(diǎn)在于彌補(bǔ)因果反饋關(guān)系的不足，并突出經(jīng)濟(jì)—社會(huì)—水環(huán)境子系統(tǒng)反饋回路的閉合[20]250-258。章杰寬(2011)針對區(qū)域旅游可持續(xù)發(fā)展問題，將系統(tǒng)劃分5個(gè)子系統(tǒng)，闡述了系統(tǒng)內(nèi)部旅游、人口、社會(huì)、資源與環(huán)境等關(guān)鍵要素間的數(shù)量關(guān)系，并以西藏自治區(qū)旅游業(yè)為實(shí)證，對理論模型內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，依據(jù)結(jié)果從基礎(chǔ)設(shè)施投資、提升員工專業(yè)水平等方面提出針對性建議[21]2101-2107。曾麗君等(2014)利用以經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境及資源子系統(tǒng)為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)發(fā)展系統(tǒng)進(jìn)行政策模擬，以企業(yè)、政府的R&D投入比例、企業(yè)R&D投入系數(shù)，及產(chǎn)學(xué)研運(yùn)作效率值作為調(diào)整變量，針對R&D資源有限度不同的城市提出了發(fā)展對策[22]85-93。姜鈺等(2014)利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)因果關(guān)系理論研究了林下經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展性，并通過流圖的繪制及演變，挖掘出人均收入、林業(yè)科技、林下相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展投資等水平是影響其可持續(xù)發(fā)展的重要影響因素，但是確定參數(shù)時(shí)存在主觀性，其仿真模型的適用性還需完善[23]105-114。樊毅斌和宗剛(2012)通過建立“資源環(huán)境—經(jīng)濟(jì)—社會(huì)”系統(tǒng)模型，對縣域的畜牧業(yè)、旅游業(yè)、資源、人口、環(huán)境間作用機(jī)制進(jìn)行分析，并在系統(tǒng)仿真基礎(chǔ)上，提出糞便生產(chǎn)與消耗歸屬與資源系統(tǒng)的觀點(diǎn)[24]115-119。

目前，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)主要借助傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法和專家判斷確定資源、環(huán)境與經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)中的定量關(guān)系，而該系統(tǒng)中存在大量的定性關(guān)系，對如何將定性關(guān)系轉(zhuǎn)化為定量關(guān)系則缺少科學(xué)有效手段。傳統(tǒng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)在系統(tǒng)優(yōu)化方面通常采用“試湊法”，優(yōu)化結(jié)果偏差較大，未考慮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題，很難達(dá)到數(shù)學(xué)意義上的優(yōu)化。為克服這一不足，部分學(xué)者嘗試將遺傳算法嵌入傳統(tǒng)的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型研究系統(tǒng)結(jié)構(gòu)問題，并在參數(shù)估計(jì)方面進(jìn)行嘗試。林文浩(2002)認(rèn)為遺傳算法自適應(yīng)尋優(yōu)的智能特征和并行搜索的高速性能夠有效克服“試湊法”的盲目性，保證參數(shù)估計(jì)的效率和質(zhì)量[25]404-407。李維乾等(2013)、陳榮虎(2009)還分析了遺傳算法用于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)和邊界優(yōu)化的理論可能性等[26]209-216[27]932-935。但目前將遺傳算法與系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)相結(jié)合研究復(fù)雜系統(tǒng)問題還處于起步階段，具體研究還不夠深入，很多問題需進(jìn)一步探討。

(三)復(fù)雜適應(yīng)理論在生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)研究中的應(yīng)用

復(fù)雜適應(yīng)理論認(rèn)為系統(tǒng)中個(gè)體通過“學(xué)習(xí)”和“積累經(jīng)驗(yàn)”，能夠與環(huán)境及其它個(gè)體進(jìn)行交流，自身的結(jié)構(gòu)和行為方式不斷進(jìn)行演化，其主要行為特征表現(xiàn)為在整體層次上演化出新結(jié)構(gòu)和現(xiàn)象。這一論斷對生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的研究起著指導(dǎo)性作用。H?yh?等(2014)通過分析資源、環(huán)境、人口及社會(huì)構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)，綜合探討了生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展的評價(jià)方法，認(rèn)為促進(jìn)當(dāng)前生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)展的不僅要關(guān)注經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，還要注重環(huán)境成本、邊際利益及后期影響[28]124-132。Ngcobo S等(2013)結(jié)合CAS理論對非洲南部地區(qū)水資源系統(tǒng)的影響因素進(jìn)行探討，重點(diǎn)剖析了該系統(tǒng)與當(dāng)?shù)氐臍夂蜃兓?、土地利用及社?huì)發(fā)展水平之間的關(guān)聯(lián)程度，闡明了水資源系統(tǒng)的復(fù)雜性及時(shí)空維度的敏感性，為建立區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟(jì)復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)的評價(jià)指標(biāo)體系和系統(tǒng)分析提供了理論指導(dǎo)[29]655-666。Ceddia和Bardsley等(2013)提出了系統(tǒng)蔓延模型，并利用該模型分別從宏觀與微觀層面對全球經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)間的交互作用機(jī)制進(jìn)行探討，其宏觀方面重點(diǎn)剖析了兩個(gè)系統(tǒng)間的相輔相成關(guān)系及內(nèi)在傳播效應(yīng)；微觀方面利用計(jì)量模型對各系統(tǒng)間的自適應(yīng)性進(jìn)行了實(shí)證分析[30]124-131。此外，姚志春等(2011)運(yùn)用生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)原理及復(fù)雜系統(tǒng)理論對水資源生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的研究進(jìn)行指導(dǎo)，通過論述其層次關(guān)聯(lián)模式、動(dòng)態(tài)反饋關(guān)系，對各個(gè)子系統(tǒng)間的耦合關(guān)系特征進(jìn)行驗(yàn)證，剖析了生態(tài)環(huán)境問題的機(jī)制[31]63-68。劉建等(2011)運(yùn)用NK模型作為工具，對區(qū)域經(jīng)濟(jì)的復(fù)雜適應(yīng)特性進(jìn)行定性和定量分析，為剖析經(jīng)濟(jì)組織結(jié)構(gòu)類型影響經(jīng)濟(jì)效率的機(jī)理提供了新研究視角[32]44-47。鞏芳等(2011)利用耗散結(jié)構(gòu)理論對草原生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行分析，從系統(tǒng)沖擊力、復(fù)合承載力及反饋力三個(gè)方面，利用能值方法探討了該地區(qū)草原生態(tài)系統(tǒng)的能量耗散過程，并得出完善草原生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制是其后期發(fā)展重點(diǎn)的結(jié)論[33]11-14。

從目前研究現(xiàn)狀看，一些學(xué)者嘗試將復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論應(yīng)用在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)及生態(tài)環(huán)境等復(fù)雜系統(tǒng)的研究中，但其理論體系尚不完備，每個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)都有自己的復(fù)雜適應(yīng)機(jī)制和特征，系統(tǒng)的邊界界定、層次結(jié)構(gòu)分析及系統(tǒng)內(nèi)部的聯(lián)系機(jī)制等都需要不斷深入研究，同時(shí)，研究過程中也缺乏必要的微觀經(jīng)濟(jì)理論和數(shù)據(jù)方面的支持，研究結(jié)構(gòu)的有效性、科學(xué)性和合理性都需要進(jìn)一步完善。

(四)安全預(yù)警理論在生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的研究現(xiàn)狀

安全預(yù)警模型的雛形是聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署建立的全球環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)(GEMS)，該系統(tǒng)在資料收集、處理的基礎(chǔ)上，對全球環(huán)境狀況變遷進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測和預(yù)警。此后，眾多科研機(jī)構(gòu)和學(xué)者相繼開展了生態(tài)系統(tǒng)安全預(yù)警研究，豐富和完善了生態(tài)系統(tǒng)預(yù)警理論，生態(tài)預(yù)警實(shí)踐也得到廣泛而迅速發(fā)展。羅馬俱樂部選取人口、糧食生產(chǎn)、工業(yè)經(jīng)濟(jì)、資源消耗和環(huán)境污染等五個(gè)變量建立數(shù)據(jù)模型，對世界發(fā)展進(jìn)行分析和預(yù)測，試圖達(dá)到整體識別和綜合預(yù)警的目的，進(jìn)一步發(fā)展和完善了生態(tài)預(yù)警研究的理論框架；美國內(nèi)布拉斯加大學(xué)的系統(tǒng)學(xué)派，通過構(gòu)建AGENT系統(tǒng)，將預(yù)警理論與方法應(yīng)用到美國中西部六個(gè)州的區(qū)域管理上，把這六個(gè)州的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)等納入一個(gè)整體系統(tǒng)，在預(yù)警基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)控，為聯(lián)邦政府決策提供科學(xué)預(yù)警信息。懷特等則構(gòu)建了洪水預(yù)警體系，運(yùn)用到洪水泛濫的風(fēng)險(xiǎn)決策中，在經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益提升中都起到了關(guān)鍵作用。M.Slesser等從環(huán)境資源承載能力角度入手，構(gòu)建了具有預(yù)警功能的ECCO模型，并得到廣泛應(yīng)用。

國外生態(tài)預(yù)警理論不斷完善，方法和手段不斷更新，范圍不斷擴(kuò)展。主要內(nèi)容聚焦在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警兩方面，研究范圍從理論研究到區(qū)域預(yù)警應(yīng)用研究，從單一方面預(yù)警到經(jīng)濟(jì)—社會(huì)—生態(tài)復(fù)合系統(tǒng)綜合預(yù)警。這些研究奠定了生態(tài)安全預(yù)警的理論基礎(chǔ)，為特定區(qū)域生態(tài)環(huán)境管理問題提供了科學(xué)的解決方法。

在國內(nèi)，徐美等(2012)以湖南省土地生態(tài)安全作為研究對象，通過構(gòu)建壓力( Pressure)—狀態(tài)(State)—響應(yīng)(Response)概念模型框架，在驗(yàn)證RBF模型模擬精度的基礎(chǔ)上對其未來土地生態(tài)安全的壓力、狀態(tài)系統(tǒng)的態(tài)勢進(jìn)行探析，并從資源環(huán)境承載力、優(yōu)化區(qū)域結(jié)構(gòu)、控制人口增長等七個(gè)方面提出了推動(dòng)土地生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的建議[34]1411-1422。徐成龍、程鈺等(2014)選取PSR模型建立了黃三角生態(tài)安全預(yù)警指標(biāo)體系，并利用熵值法對其進(jìn)行生態(tài)安全預(yù)警研究，發(fā)現(xiàn)與西部地區(qū)相比，黃三角地區(qū)在整體生態(tài)環(huán)境得到改善的情況下，其預(yù)警等級仍然不容樂觀，且東營及濱州兩地成為重點(diǎn)關(guān)注對象，依據(jù)結(jié)論，提出差別化區(qū)域空間管制的建議[35]149-155。趙宏波和馬延吉(2014)選取吉林省作為老工業(yè)基地區(qū)域代表，利用壓力、狀態(tài)、響應(yīng)(PSR)和生態(tài)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)(EEES)框架模型建立老工業(yè)基地區(qū)域生態(tài)安全預(yù)警指標(biāo)體系，結(jié)合GM(1,1)模型對2020年的生態(tài)態(tài)勢進(jìn)行了動(dòng)態(tài)預(yù)警，并挖掘出人均水資源量、城鎮(zhèn)化等短板指標(biāo)[36]4720-4733。在生態(tài)安全預(yù)警領(lǐng)域應(yīng)用和生態(tài)預(yù)警系統(tǒng)構(gòu)建方面，游巍斌、何東進(jìn)等(2014)將武夷山風(fēng)景名勝區(qū)作為雙遺產(chǎn)地研究對象，選取物元模型理論對景區(qū)生態(tài)安全進(jìn)行預(yù)警，并從總體發(fā)展水平、單因子影響度等方面對生態(tài)安全進(jìn)行了評價(jià)[37]1455-1467。李京梅等(2012)探討分析了海水養(yǎng)殖業(yè)生態(tài)系統(tǒng)警度狀態(tài)，并依此認(rèn)為國內(nèi)現(xiàn)階段社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展系統(tǒng)與海水養(yǎng)殖業(yè)生態(tài)系統(tǒng)間存在不協(xié)調(diào)性，需要從調(diào)整海水養(yǎng)殖規(guī)模、降低養(yǎng)殖密度等多方面入手強(qiáng)化生態(tài)管理[38]448-452。

作為一個(gè)新興的交叉研究領(lǐng)域，復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)安全預(yù)警理論體系和預(yù)警方法等都處于研究探索階段，研究重點(diǎn)聚焦在生態(tài)安全現(xiàn)狀評價(jià)及狀態(tài)預(yù)警研究，生態(tài)安全預(yù)測預(yù)警和綜合集成方法較少，復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)在同一結(jié)構(gòu)下系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)行為和不同結(jié)構(gòu)之間的演化缺乏有效判斷方法。特別是借助改進(jìn)的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型搜尋反映結(jié)構(gòu)變化的時(shí)、空、量、序變量及其變化規(guī)律，需要進(jìn)一步提高預(yù)警精度和準(zhǔn)確率。在復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)安全預(yù)警理論體系、技術(shù)方法等方面還需進(jìn)一步深入研究和完善，為復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)安全預(yù)警管理與決策提供有效的科學(xué)方法。此外，一些學(xué)者也在嘗試運(yùn)用新的智能預(yù)測算法構(gòu)建預(yù)警模型，用智能化、集成化方法解決生態(tài)系統(tǒng)安全預(yù)警問題。

三、研究現(xiàn)狀綜合評述

從現(xiàn)有文獻(xiàn)看，國內(nèi)外學(xué)者從不同視角、用不同方法對區(qū)域復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)及安全預(yù)警進(jìn)行了深層次探索，這為生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)控和安全預(yù)警奠定了重要理論基礎(chǔ)和實(shí)踐基礎(chǔ)，但是，作為一個(gè)新興的交叉研究領(lǐng)域，復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的耦合機(jī)理、政策仿真及安全預(yù)警等研究都處于起步階段。

(一)理論體系尚未有效整合

由于不同研究領(lǐng)域?qū)^(qū)域復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合發(fā)展及系統(tǒng)預(yù)警理論理解的差異，不同研究者根據(jù)自己的研究內(nèi)容、研究興趣和研究專長，從各自不同角度提出復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的概念和內(nèi)涵，對區(qū)域復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合發(fā)展機(jī)理等還沒形成共識?，F(xiàn)有的研究內(nèi)容和研究結(jié)果較為分散，得出的結(jié)論也不盡相同，沒有構(gòu)成一個(gè)完整的理論體系。

(二)現(xiàn)象研究較多而機(jī)理分析不足

復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的耦合演進(jìn)與安全是由復(fù)合系統(tǒng)中各要素的狀態(tài)以及其相互作用決定的，生態(tài)安全系統(tǒng)預(yù)警的前提是對系統(tǒng)要素作用機(jī)理的深入分析。當(dāng)前復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的研究已進(jìn)入深層次的內(nèi)在關(guān)系研究，不僅考慮外部的壓力，而且注意到系統(tǒng)自身社會(huì)與生態(tài)上的脆弱性，強(qiáng)調(diào)環(huán)境壓力與安全關(guān)系是“共振”，而不是因果關(guān)系。對于復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的研究必須從系統(tǒng)整體角度分析系統(tǒng)要素耦合機(jī)理，才能揭示系統(tǒng)要素協(xié)同演進(jìn)的本質(zhì)。目前，對復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)表層現(xiàn)象研究較多，而對復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)演變機(jī)理分析較少。

(三)傳統(tǒng)理論難以揭示系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化特征

對區(qū)域復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的分析主要利用傳統(tǒng)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法和靜態(tài)特征的描述，缺少定量分析和動(dòng)態(tài)分析，缺乏對不同情景下生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)要素相互作用過程進(jìn)行模擬和預(yù)測，系統(tǒng)的不確定性問題沒有得到有效處理。由于缺乏系統(tǒng)的綜合研究，難以揭示復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化特征，以及各種影響因子的耦合機(jī)制，也難以把握復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)演變的一般規(guī)律，并進(jìn)行有效優(yōu)化調(diào)控，難以促進(jìn)生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)資源合理開發(fā)利用、協(xié)調(diào)生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)社會(huì)系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)之間的關(guān)系。

(四)生態(tài)系統(tǒng)安全預(yù)警研究缺乏科學(xué)方法

從現(xiàn)有的文獻(xiàn)看，學(xué)者們使用的方法大部分是采用靜態(tài)評價(jià)指標(biāo)來評價(jià)復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的安全狀態(tài)。而復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)處于一個(gè)不斷演化的動(dòng)態(tài)過程中，靜態(tài)指標(biāo)不能準(zhǔn)確反映生態(tài)系統(tǒng)安全的本質(zhì)。作為一個(gè)典型的非線性復(fù)雜系統(tǒng)，區(qū)域復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的定量描述必須能夠揭示要素之間的動(dòng)態(tài)作用機(jī)理，構(gòu)建的安全預(yù)警模型不僅反映系統(tǒng)的安全狀態(tài)，也應(yīng)該反映系統(tǒng)的演化趨勢。就目前研究而言，對系統(tǒng)變量的動(dòng)態(tài)影響研究缺乏相應(yīng)技術(shù)手段。如何構(gòu)建復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真模型，對生態(tài)系統(tǒng)安全進(jìn)行科學(xué)預(yù)判及控制，目前還沒有有效解決。

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(責(zé)任編輯 魯守博)

2016-10-15

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“區(qū)域復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合效應(yīng)與政策調(diào)控研究——以黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)為例”(71371112)；國家社科基金項(xiàng)目“時(shí)空分異視角下跨區(qū)域碳減排的協(xié)同優(yōu)化機(jī)制與政策模擬研究”14BGL159)。

綦振法，男，山東青島人，山東理工大學(xué)商學(xué)院教授，管理學(xué)博士；董會(huì)忠，男，山東煙臺(tái)人，山東理工大學(xué)商學(xué)院副教授，管理學(xué)博士；王格，男，山東泰安人，山東理工大學(xué)商學(xué)院研究生；孫秀梅，女，山東聊城人，山東理工大學(xué)商學(xué)院副教授。

F062.2

A

1672-0040(2017)01-0012-07