共生理論視角下創(chuàng)新農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)研究范式

朱鵬頤,黃新煥

福建師范大學(xué) 經(jīng)濟(jì)學(xué)院,福州 350117

共生理論視角下創(chuàng)新農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)研究范式

朱鵬頤*,黃新煥

福建師范大學(xué) 經(jīng)濟(jì)學(xué)院,福州 350117

共生理論認(rèn)為異質(zhì)共生生物在其生存過程中會(huì)表現(xiàn)出相互依存的關(guān)系。試圖將這一論點(diǎn)移植到農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)研究中,用以處理農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益之間矛盾的問題。為此,把農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)視為由生態(tài)單元與經(jīng)濟(jì)單元組成的異質(zhì)共生體,分析了該共生體的結(jié)構(gòu)與共生模式,并采用Logistic方程與數(shù)值模擬方法,探討農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)共生體的共生機(jī)制,揭示共生單元間的演化規(guī)律與成長特征。研究表明：共生模式在農(nóng)業(yè)實(shí)踐上創(chuàng)新應(yīng)用的主要目標(biāo)是將共生體從寄生共生模式向互惠共生模式轉(zhuǎn)型,并提出正向轉(zhuǎn)型的激勵(lì)策略。共生單元的選擇必須具有兼容性,共生單元間有明確的共生界面,促使物質(zhì)、能量和信息的交流,以增加共生體內(nèi)自由能。共生關(guān)系正向發(fā)展要遵循共生演進(jìn)規(guī)律,偏利共生模式是演進(jìn)到互惠共生模式的必經(jīng)過程。培育互惠共生適存的共生環(huán)境對促進(jìn)共生體演進(jìn)至關(guān)重要。這些研究成果為農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)研究提供一個(gè)新范式,并開創(chuàng)一條研究新思路與方法。

農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)；共生理論；共生機(jī)制；創(chuàng)新研究范式

在全球環(huán)境變化,生態(tài)面臨危機(jī)中,生態(tài)與經(jīng)濟(jì)的融合始終是研究的主題。經(jīng)濟(jì)效益主要涉及當(dāng)前和局部利益。而生態(tài)環(huán)境效益則涉及到長遠(yuǎn)與宏觀利益。因此經(jīng)濟(jì)價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)與生態(tài)價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)之間存在明顯沖突,協(xié)調(diào)兩者矛盾是當(dāng)前研究的棘手問題。隨著經(jīng)濟(jì)規(guī)模不斷擴(kuò)大,生態(tài)環(huán)境退化日益嚴(yán)重。于是提出退化生態(tài)恢復(fù)問題,但一些地方過度強(qiáng)調(diào)生態(tài)恢復(fù)而忽視了人類的經(jīng)濟(jì)需要,致使生態(tài)恢復(fù)缺乏動(dòng)力。實(shí)際上生態(tài)恢復(fù)不僅是一個(gè)生態(tài)過程,也是經(jīng)濟(jì)價(jià)值提升過程,只有兩者融合,生態(tài)恢復(fù)才能持續(xù)穩(wěn)定。這個(gè)問題已經(jīng)引起許多學(xué)者的重視,當(dāng)前文獻(xiàn)所見研究熱點(diǎn)主要集中在系統(tǒng)耦合概念上,焦點(diǎn)在“系統(tǒng)耦合模式[1]”、“系統(tǒng)耦合態(tài)勢[2-3]”、“系統(tǒng)耦合效應(yīng)[4]”方面,而“系統(tǒng)耦合過程模型”研究相對滯后[5]。于是在經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系上缺乏一個(gè)有說服力的融合理論。共生理論為解決這個(gè)問題提供理論基礎(chǔ)。共生理論出于生物學(xué)。Scott[6]提出共生是兩個(gè)或多個(gè)生物,在生理上相互依存程度達(dá)到平衡的狀態(tài)。這是生物種群生態(tài)學(xué)種間關(guān)系分析的方法論。隨后許多學(xué)者把這一方法論廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域[7-8],如工業(yè)[9]、金融業(yè)[10-11]、城市管理[12]、企業(yè)管理[13-14]和農(nóng)業(yè)[15-16]等。在農(nóng)業(yè)中,主要應(yīng)用于經(jīng)營模式、特色農(nóng)業(yè)和休閑農(nóng)業(yè)等方面的研究。本文另辟一個(gè)新路徑,把共生理論引入農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)研究中,把經(jīng)濟(jì)單元與生態(tài)單元視為共存于農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)共生體中的兩個(gè)獨(dú)立單元的異質(zhì)共生。正由于存在這種異質(zhì)性,才使多個(gè)共生單元在生存過程中能夠建立更加相互依存的關(guān)系[17],并表現(xiàn)出更強(qiáng)的互補(bǔ)性。一個(gè)共生單元的生存發(fā)展以其它共生單元的存在為前提,同時(shí)又以它自身的存在強(qiáng)化著其它共生單元的生存本領(lǐng)。這種互補(bǔ)性是共生體共同進(jìn)化和結(jié)構(gòu)更新的基礎(chǔ),為生態(tài)與經(jīng)濟(jì)“雙贏”找到理論依據(jù)。遍查國內(nèi)外文獻(xiàn),共生理論在諸多領(lǐng)域上廣泛應(yīng)用,唯獨(dú)未見在生態(tài)與經(jīng)濟(jì)上融合上的研究報(bào)道(中國科學(xué)技術(shù)信息研究所科技查新報(bào)告,編號(hào)20141100100613)。

1 農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)共生機(jī)制

1.1 共生體的構(gòu)成

農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)共生體是由農(nóng)業(yè)生態(tài)共生單元與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)共生單元構(gòu)成的。農(nóng)業(yè)生態(tài)共生單元是由農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)生物種群兩大要素構(gòu)成。其中,農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境包括農(nóng)作物生長所依賴的氣候、土壤、水等環(huán)境要素；農(nóng)業(yè)生物種群則包括種植業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)和漁業(yè)等所涉及到的動(dòng)物、植物和微生物種群。農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)共生單元主要由農(nóng)業(yè)投入與農(nóng)業(yè)產(chǎn)出兩大要素構(gòu)成。其中,農(nóng)業(yè)投入包括勞動(dòng)力、技術(shù)、資金投入。農(nóng)業(yè)產(chǎn)出包括各類農(nóng)產(chǎn)品及其加工品產(chǎn)量及產(chǎn)值。農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)共生單元邊界以內(nèi)的集合體以完成其經(jīng)濟(jì)功能為目標(biāo),而農(nóng)業(yè)生態(tài)共生單元邊界以內(nèi)的集合體以完成其生態(tài)功能為目標(biāo)。共生界面為共生單元之間的能量流、物質(zhì)流、信息流和價(jià)值流提供順暢的通道,促進(jìn)共生體的演進(jìn)與發(fā)展。于是經(jīng)濟(jì)共生單元保證了生態(tài)共生單元發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ),而生態(tài)共生單元提供經(jīng)濟(jì)共生單元發(fā)展的適宜自然條件,同時(shí)又消化和處理經(jīng)濟(jì)共生單元產(chǎn)生的各種產(chǎn)物,兩者相互交織、相互作用構(gòu)成共生體(圖1)。

圖1 農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)共生體結(jié)構(gòu)Fig.1 Symbiont structure of agro-eco-economy

1.2 共生模式的形成

共生單元是構(gòu)成共生體的基本能量生產(chǎn)和交換單位,共生單元之間依靠共生界面?zhèn)鲗?dǎo)能量而發(fā)生關(guān)系,兩個(gè)共生單元通過共生界面接觸之后將產(chǎn)生共生能量并進(jìn)行分配,從而構(gòu)成共生模式,這體現(xiàn)了單元之間共生關(guān)系的本質(zhì)。共生模式的形成及演化發(fā)展的外在條件構(gòu)成共生環(huán)境。共生單元、共生模式、共生環(huán)境3個(gè)要素構(gòu)成共生體。

共生模式有寄生共生、偏利共生、互惠共生等模式。寄生共生表現(xiàn)為在共生單元之間一種單向的物質(zhì)或能量轉(zhuǎn)移,有利于共生單元的一方發(fā)展而不利于另一方發(fā)展。一些地區(qū)由于掠奪式經(jīng)營土地,能量單向經(jīng)濟(jì)共生單元轉(zhuǎn)移,影響到生態(tài)共生單元的活力,導(dǎo)致共生環(huán)境受損,形成寄生共生模式。偏利共生模式表現(xiàn)為在共生單元之間表現(xiàn)能量的分配雖然集中于某一方,但另一方?jīng)]有凈損失。發(fā)展農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì),在資源承載量與環(huán)境容量許可的狀況下,經(jīng)濟(jì)共生單元的發(fā)展并不對生態(tài)共生單元產(chǎn)生影響,這期間盡管經(jīng)濟(jì)共生單元快速發(fā)展,但不損害生態(tài)共生單元,這屬于偏利經(jīng)濟(jì)共生模式。而在生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重退化地區(qū),雖然生態(tài)共生單元有所發(fā)展,但未達(dá)到一定水準(zhǔn),仍然不對經(jīng)濟(jì)共生單元產(chǎn)生影響,這屬于偏利生態(tài)共生模式?；セ莨采憩F(xiàn)為共生單元之間能量雙向分配,如經(jīng)濟(jì)與生態(tài)兩個(gè)共生單元共同得利,新的能量源源不斷地產(chǎn)生,促進(jìn)共生關(guān)系演化與發(fā)展,形成互惠共生模式。這是發(fā)展農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)的最佳模式。在寄生共生模式轉(zhuǎn)型到互惠共生模式的過程中往往出現(xiàn)過渡性的偏利共生模式。

1.3 共生關(guān)系演化規(guī)律與成長特征

掌握共生關(guān)系的演化規(guī)律與成長特征是應(yīng)用共生理論研究農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)的先行條件。農(nóng)業(yè)生態(tài)共生單元中輸出的能量應(yīng)遵循投入產(chǎn)出相適應(yīng)法則,其輸入量和輸出量(對應(yīng)經(jīng)濟(jì)共生單元的輸入量)之間存在非線性、負(fù)反饋為特征的演化關(guān)系。Logistic方程恰能描述在環(huán)境容量限制下,由正反饋力和負(fù)反饋力綜合作用而導(dǎo)致的非線性的logistic曲線式增長。Logistic方程已應(yīng)用于工業(yè)[18]、城市管理[19]、企業(yè)管理[20]、農(nóng)業(yè)管理[21-22]等方面。尚未有Logistic方程在農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)研究中創(chuàng)新應(yīng)用。因此,本文嘗試?yán)肔ogistic方程來描述農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)共生體演化過程中共生單元內(nèi)部的增長規(guī)律及共生單元間的相互作用關(guān)系,進(jìn)而考察共生模式間的轉(zhuǎn)化關(guān)系,以謀取最佳模式。

1.3.1 共生關(guān)系演化規(guī)律

假設(shè)當(dāng)經(jīng)濟(jì)共生單元和生態(tài)共生單元單獨(dú)存在于農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)共生體時(shí),其發(fā)展演化均遵從Logistic規(guī)律。

記x1(t)是農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)生態(tài)共生體中經(jīng)濟(jì)共生單元的能量規(guī)模,r1是經(jīng)濟(jì)共生單元能量的固有增長率,N1是環(huán)境對經(jīng)濟(jì)共生單元獨(dú)自成長的最大容量。那么,對于經(jīng)濟(jì)共生單元,有:

dx1/dt=r1x1(1-x1/N1)

式中,因子(1-x1/N1)表示由于經(jīng)濟(jì)共生單元成長過程中對有限資源的消耗而產(chǎn)生的對其本身規(guī)模增長的阻滯作用,x1/N1為經(jīng)濟(jì)共生單元消耗的資源占總資源的比例。

記x2(t)是農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)生態(tài)共生體中生態(tài)共生單元的能量規(guī)模,r2是生態(tài)共生單元能量的固有增長率,N2分別是環(huán)境對生態(tài)共生單元獨(dú)自成長的最大容量。那么,對于生態(tài)共生單元,有:

dx2/dt=r2x2(1-x2/N2)

式中,因子(1-x2/N2)表示由于生態(tài)共生單元成長過程中對有限資源的消耗而產(chǎn)生的對其本身規(guī)模增長的阻滯作用,x2/N2為生態(tài)共生單元消耗的資源占總資源的比例。

當(dāng)經(jīng)濟(jì)共生單元與生態(tài)共生單元在同一農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)共生體時(shí),共生關(guān)系可能有互惠共生、偏利共生和寄生共生3種模式。這3種模式將產(chǎn)生不同的效應(yīng)。如上所述,互惠共生由于一個(gè)共生單元的存在而使另一共生單元發(fā)展得更好；偏利共生則是兩個(gè)共生單元在成長的過程中一共生單元受益而另一共生單元既無益又無害；寄生共生則其中一個(gè)單元的增長將對另一單元產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)。

據(jù)此關(guān)系,對于經(jīng)濟(jì)共生單元x1(t),應(yīng)在因子(1-x1/N1)中引入共生單元的共生系數(shù)。共生系數(shù)的大小表示共生效應(yīng)大小。在共生條件下,經(jīng)濟(jì)共生單元的演化動(dòng)力學(xué)方程為:

dx1/dt=r1x1(1-x1/N1-b1x2/N2)

(1)

同理,可得到生態(tài)共生單元的演化動(dòng)力學(xué)方程為

dx2/dt=r2x2(1-x2/N2-b2x1/N1)

(2)

式中,b1表示生態(tài)共生單元對經(jīng)濟(jì)共生單元的共生系數(shù),b2表示經(jīng)濟(jì)共生單元對生態(tài)共生單元的共生系數(shù)。

根據(jù)b1和b2不同的取值組合,可以判斷農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)共生體的共生關(guān)系,如表1所示。

表1 農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)共生體的共生關(guān)系

1.3.2 共生模式成長特征

由于農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)共生體中的經(jīng)濟(jì)共生單元和生態(tài)共生單元間的共生關(guān)系演化需要較長時(shí)間,實(shí)證研究等方法較難刻畫兩者共生關(guān)系的演化過程。而計(jì)算機(jī)仿真則可以較好地反映農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)共生體在特定情境下動(dòng)態(tài)變化的過程,反映出共生模式的成長特征。

為了形象說明單元間共生系數(shù)對系統(tǒng)共生關(guān)系演化的影響,本文假設(shè)經(jīng)濟(jì)共生單元與生態(tài)共生單元能量的固有增長率分別為r1=0.15,r2=0.05,環(huán)境支持它們單獨(dú)成長的最大容量N1=N2=1500,演化周期為1600。利用Matlab 2008對公式(1)和(2)進(jìn)行模擬,探討在b1和b2的不同取值組合下,經(jīng)濟(jì)共生單元和生態(tài)共生單元的共生關(guān)系的演化過程。在仿真實(shí)驗(yàn)中,利用b1、b2的其它取值進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)的敏感性分析,實(shí)驗(yàn)結(jié)果雖然在數(shù)值上略有差異,但在趨勢和規(guī)律上和本文所分析結(jié)果一致。仿真結(jié)果如圖2—圖7所示。

由圖2可知,b1=-0.3,b2=-0.1時(shí),經(jīng)濟(jì)共生單元與生態(tài)共生單元互惠共生,各共生單元能量規(guī)模上限都朝著大于單獨(dú)成長時(shí)最大規(guī)模的方向演化,最終在不同上限達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。并由此得知,各共生單元規(guī)模上限的增幅與共生系數(shù)有關(guān),共生系數(shù)的絕對值越大,規(guī)模上限增幅越大。

由圖3可知,b1=0.3,b2=0.1時(shí),經(jīng)濟(jì)共生單元與生態(tài)共生單元競爭共生,某一共生單元的成長會(huì)抑制另一共生單元的成長,兩個(gè)共生單元達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),規(guī)模上限低于單獨(dú)成長時(shí)最大規(guī)模。由于b1>b2,生態(tài)共生單元成長對經(jīng)濟(jì)共生單元成長的抑制作用更大,最終經(jīng)濟(jì)共生單元的規(guī)模上限比生態(tài)共生單元小。

由圖4可知,當(dāng)b1=1.4,b2=0.8時(shí),經(jīng)濟(jì)共生單元與生態(tài)共生單元處于惡性競爭模式,共生系數(shù)大于1的經(jīng)濟(jì)共生單元被生態(tài)共生單元抑制而率先滅絕,生態(tài)共生單元?jiǎng)t獨(dú)立成長發(fā)展,能量規(guī)模上限小于單獨(dú)成長時(shí)最大規(guī)模。

由圖5可知,當(dāng)b1=0.3,b2=-0.2時(shí),經(jīng)濟(jì)共生單元與生態(tài)共生單元處于寄生共生模式,經(jīng)濟(jì)共生單元的成長受到生態(tài)共生單元的抑制,而經(jīng)濟(jì)共生單元?jiǎng)t促進(jìn)生態(tài)共生單元的成長。當(dāng)兩個(gè)共生單元處于平衡狀態(tài)時(shí),經(jīng)濟(jì)共生單元規(guī)模上限低于單獨(dú)成長時(shí)最大規(guī)模,而生態(tài)共生單元的規(guī)模上限高于單獨(dú)成長時(shí)最大規(guī)模。

圖2 互惠共生模式Fig.2 Mutualism model

圖3 競爭共生模式Fig.3 Competitive symbiosis model

圖4 惡性競爭模式Fig.4 Vicious competition model

圖5 寄生共生模式Fig.5 parasitism model

圖6 偏利共生模式Fig.6 commensalism model

圖7 獨(dú)立共存模式Fig.7 Independent coexistence model

由圖6可知,當(dāng)b1=0,b2=-0.1時(shí),經(jīng)濟(jì)共生單元與生態(tài)共生單元處于偏利共生模式,經(jīng)濟(jì)共生單元的成長不受生態(tài)共生單元的影響,而經(jīng)濟(jì)共生單元?jiǎng)t促進(jìn)生態(tài)共生單元的成長。當(dāng)兩個(gè)共生單元處于平衡狀態(tài)時(shí),經(jīng)濟(jì)共生單元規(guī)模上限等于單獨(dú)成長時(shí)最大規(guī)模,而生態(tài)單元規(guī)模上限高于單獨(dú)成長時(shí)最大規(guī)模。

由圖7可知,當(dāng)b1=b2=0時(shí),經(jīng)濟(jì)共生單元與生態(tài)共生單元處于獨(dú)立共存模式,兩個(gè)共生單元互不影響。當(dāng)兩個(gè)共生單元處于平衡狀態(tài)時(shí),經(jīng)濟(jì)共生單元和生態(tài)共生單元的規(guī)模上限為單獨(dú)成長時(shí)最大規(guī)模。

2 在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的激勵(lì)策略

異質(zhì)共生存在著正向(演進(jìn))與反向(退化)兩種可能性。既可以出現(xiàn)共生單元之間的相互吸引、相互合作、相互補(bǔ)充以及相互促進(jìn)[23],也可能以性質(zhì)相反的面目出現(xiàn)[24-25]。在實(shí)際操作中,要緊緊把握互惠共生是共生體演進(jìn)的根本法則, 應(yīng)用激勵(lì)策略,促其向互惠共生模式轉(zhuǎn)型。

2.1 選擇互惠的共生對象

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不僅提供人類所需要的物質(zhì),而且同時(shí)具有調(diào)節(jié)大氣成分(吸收CO2、釋放O2)、凈化大氣(吸收大氣污染物、滯塵) 、涵養(yǎng)水分、保持水土和維持營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)等生態(tài)服務(wù)功能。而且后者所創(chuàng)造的價(jià)值要高于前者的10倍以上[26]。農(nóng)業(yè)這種生產(chǎn)功能與生態(tài)服務(wù)功能相互交織的特性,更易于建立起基于共同利益的兼容關(guān)系。農(nóng)業(yè)又是“多樣性”的產(chǎn)業(yè),包括種植業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)和涉農(nóng)服務(wù)業(yè),這又為選擇共生對象提供極有利的條件。這些特性恰是形成正向共生關(guān)系的最好基礎(chǔ)。而打下這個(gè)基礎(chǔ)的前提是選對共生對象。關(guān)于這一問題,許多學(xué)者作了探究。張小峰等提出：共生伙伴的選擇要求共生單元間關(guān)聯(lián)度不低于一個(gè)臨界值。任何單元都會(huì)以能力強(qiáng)、匹配性好的單元作為優(yōu)選共生對象[27]。Zaccaro等[28]認(rèn)為：共生單元之間的合理分工, 產(chǎn)生共生能量。Fortin等[29]和 Cote等[30]提出了共生網(wǎng)絡(luò)概念,他們認(rèn)為從“資源-產(chǎn)品-廢品”轉(zhuǎn)變成為“資源-產(chǎn)品-再生資源”的模式僅僅停留在副產(chǎn)品交換上沒有任何穩(wěn)定性保障,必須構(gòu)建共生網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性,即在各產(chǎn)業(yè)之間相互關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)下,當(dāng)內(nèi)部或外部環(huán)境發(fā)生變化時(shí),產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)部能夠保持穩(wěn)定循環(huán)的狀態(tài),使得共生網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展具有韌性。正向共生關(guān)系的共生對象選擇必須是共生體內(nèi)各共生單元間存在確定的共生界面,具有內(nèi)在性質(zhì)的兼容,能按某種方式進(jìn)行物質(zhì)、信息和能量的交流,促使體內(nèi)自由能的不斷增加,能形成整體結(jié)構(gòu)和功能遠(yuǎn)大于各共生單元之和的共生體。為使這一說法有操作可行性,先從模擬自然界生物群體的共生現(xiàn)象入手, 從中選出關(guān)聯(lián)性大的共生對象。如模擬食物鏈原理的生態(tài)共生。福建省馬坪鎮(zhèn)雖然自然條件優(yōu)越,但早期實(shí)行以水稻為主的耕作制,共生密度小,加以園地開發(fā)經(jīng)營不當(dāng),導(dǎo)致水土流失,經(jīng)濟(jì)單元和生態(tài)單元兩者共生系數(shù)異號(hào),處于寄生共生模式。2001年模擬食物鏈原理,選擇若干個(gè)兼容共生單元共生,即在果園中種植牧草,以牧草發(fā)展畜牧業(yè),再以動(dòng)物糞便培育食用菌,再以菌渣作果樹肥料,形成多單元的匹配鏈,共生密度增加,通過各共生單元之間的能流、物流、信息流以及人類活動(dòng)價(jià)值流的有序輸入輸出,相應(yīng)增強(qiáng)共生作用,以至形成經(jīng)濟(jì)單元和生態(tài)單元兩者共生系數(shù)同為負(fù)數(shù)的新共生體,其生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益比傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)分別提高59%和41%[26],實(shí)現(xiàn)了互惠共生模式。由此看出,選擇共生對象的要害在于關(guān)聯(lián)度。目前一些地區(qū)實(shí)施農(nóng)業(yè)多種經(jīng)營方式,盡管增加共生密度,但因共生單元之間的關(guān)聯(lián)性不大,收效也不大。如福建省森林覆蓋率雖為全國之冠,但因缺乏成熟合理的林農(nóng)復(fù)合經(jīng)營手段,共生體內(nèi)各共生單元關(guān)聯(lián)性不大,導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益仍然低下。馬坪鎮(zhèn)還依據(jù)生態(tài)位原理組成立體空間共生。以庭院養(yǎng)殖(以養(yǎng)蜂、養(yǎng)牛、栽菇為主)為紐帶,將高丘林(園)地 (以生態(tài)防護(hù)和林業(yè)開發(fā)為主)、低丘園地 (以坡地果園套種、間種牧草開發(fā)為主)、平地耕地 (以糧-經(jīng)-飼種植為主)和洼地水域 (以淡水養(yǎng)殖)協(xié)調(diào)構(gòu)建高空-高丘-低丘-平地-洼地多層次的物質(zhì)與能量空間循環(huán)。這種立體空間共生體不僅地力提高,而且單位面積的收入比一般大田高6—8倍,農(nóng)民人均純收入增長在8.8%以上[31-32]。此外,自然界還有生理共生(豆科植物與禾本科植物共生)、時(shí)序共生(植物自然替代)等多樣共生現(xiàn)象可以模擬。從自然界共生現(xiàn)象中提煉出適宜的共生對象,既涉及物種搭配、部門聯(lián)合、空間配置和時(shí)序安排,又涉及共生單元數(shù)量、序列、共生單元間關(guān)聯(lián)性等技術(shù)。這些都是當(dāng)前技術(shù)創(chuàng)新的重要課題。

2.2 順乎共生演進(jìn)規(guī)律

選擇適當(dāng)對象構(gòu)建共生體之后,雙方進(jìn)入共生的適應(yīng)、整合過程,先在結(jié)構(gòu)和功能上進(jìn)行調(diào)整,以實(shí)現(xiàn)彼此間的相互適應(yīng),繼則相互作用產(chǎn)生新能量,不斷演進(jìn),這是一種自組織過程,表現(xiàn)開放性、非線性以及漲落性等特點(diǎn)。作者評(píng)估2004—2010年福建省農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展態(tài)勢時(shí)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象[33]。當(dāng)2004—2005年經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢,共生體處于偏利生態(tài)共生模式,通過激發(fā)經(jīng)濟(jì)共生單元活力之后,及至2006年演進(jìn)成為互惠共生模式。又因經(jīng)濟(jì)共生單元能量持續(xù)增長,生態(tài)共生單元能量供應(yīng)跟不上與之相匹配,2007—2009年處在偏利經(jīng)濟(jì)共生模式,通過激發(fā)生態(tài)單元活力之后,2010年又演進(jìn)成為高一級(jí)水平的互惠共生模式,如圖8所示。發(fā)展的總的趨勢是由偏利共生模式到互惠共生模式,再由互惠共生模式達(dá)到新的偏利共生模式,隨后又出現(xiàn)高一級(jí)的互惠共生模式?；セ莨采Ｊ脚c偏利共生模式貫穿于農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展全過程,推動(dòng)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)從低層次向高層次演化。這反映農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)互惠共生模式需要經(jīng)過偏利共生模式過程,否則只能是低水平的互惠共生模式。因此可以認(rèn)為偏利共生模式是農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)互惠共生模式演進(jìn)的必經(jīng)過程。

圖8 福建農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢圖 Fig.8 Development tendency of agricultural eco-economy in Fujian Province, Chinaa表示經(jīng)濟(jì)效益值; b 表示生態(tài)效益值; A 表示偏利生態(tài)共生;B 表示偏利經(jīng)濟(jì)共生;C 表示互惠共生

因此共生演進(jìn)策略的重點(diǎn)是發(fā)揮偏利共生模式的過渡性演進(jìn)作用,引導(dǎo)共生關(guān)系正向發(fā)展。傳統(tǒng)的生態(tài)重建偏重于自然生態(tài)一方的功能恢復(fù),對經(jīng)濟(jì)一方往往關(guān)注不夠,于是不加區(qū)別地提出“生態(tài)領(lǐng)先”的口號(hào)。實(shí)際上生態(tài)重建應(yīng)順乎共生演進(jìn)規(guī)律,按演進(jìn)的不同階段,決定“生態(tài)領(lǐng)先”或是“經(jīng)濟(jì)領(lǐng)先”。當(dāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定程度,生態(tài)環(huán)境承受了過大壓力,甚至出現(xiàn)生態(tài)環(huán)境退化時(shí)要采用生態(tài)優(yōu)先策略。但對于經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)來說,經(jīng)濟(jì)效益既是目的又是手段。必須通過經(jīng)濟(jì)效益的激勵(lì)手段才能實(shí)現(xiàn)生態(tài)-經(jīng)濟(jì)共生體的形成。

2.3 培育互惠共生適存的共生環(huán)境

產(chǎn)生共生能量是互惠共生的最基本的要求,而共生界面對共生能量的形成和提升有著直接的制約作用[34]。如果通過共生界面介質(zhì),不僅能縮小共生單元之間的共生時(shí)間與成本,而且能擴(kuò)展共生的維度和密度,其共生效果比界面直接交流更好。這說明共生體的演進(jìn)固然要順乎其自身的規(guī)律,但也可以采用相應(yīng)的共生介質(zhì)接觸機(jī)制與之相匹配, 促進(jìn)共生體演進(jìn)與發(fā)展。人類可以通過培育共生環(huán)境,善于應(yīng)用共生界面介質(zhì),有效構(gòu)建暢通、連續(xù)和穩(wěn)定的界面,以提高共生單元間能量雙向交流的動(dòng)力,保障互惠共生界面功能有效發(fā)揮?？萍?、體制和政策等都是理想的共生界面介質(zhì),當(dāng)前適應(yīng)各種不同區(qū)域要求的最佳共生模式有待研究,因此要把科學(xué)技術(shù)作為共生界面介質(zhì),促成更多、更有效的共生體,適應(yīng)各地需求。規(guī)模經(jīng)營形成“大農(nóng)業(yè)”格局,在共生單元之間適應(yīng)、整合以及產(chǎn)生新能量方面均顯示許多優(yōu)勢。因此農(nóng)業(yè)經(jīng)營體制也是農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)共生體的共生界面介質(zhì)。其他如生態(tài)補(bǔ)償、農(nóng)業(yè)市場以及各種農(nóng)業(yè)布局都可能成為共生界面介質(zhì),影響共生體正向相變。但必須有一個(gè)前提,即順乎共生體的演變規(guī)律,也就是說共生環(huán)境要與共生體的演變相適應(yīng),即培育互惠共生適存的共生環(huán)境。

3 結(jié)語

在全球環(huán)境變化,生態(tài)面臨危機(jī)中,生態(tài)與經(jīng)濟(jì)的融合始終是研究的主題。當(dāng)前研究只停留在系統(tǒng)耦合層面上,缺乏一個(gè)有說服力的融合理論。而生物異質(zhì)共生會(huì)表現(xiàn)更強(qiáng)的互補(bǔ)性為生態(tài)與經(jīng)濟(jì)的融合提供很好理論依據(jù),而且自然界有許多生物互惠共生現(xiàn)象可供模擬,為應(yīng)用打開了廣闊的門徑。更由于農(nóng)業(yè)是對自然資源和環(huán)境依賴最大的產(chǎn)業(yè)部門, 而且表現(xiàn)生產(chǎn)功能與生態(tài)服務(wù)功能相互交織的特性,將這個(gè)理論用于農(nóng)業(yè)尤為適合。據(jù)此,本文論述共生理論在農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)研究中應(yīng)用的新穎性與優(yōu)越性,探究其共生機(jī)制,揭示偏利共生模式是形成互惠共生模式的必經(jīng)過程。強(qiáng)調(diào)把握住互惠共生是共生體演化的總方向這一原則,采取相應(yīng)的共生激勵(lì)策略,贏得經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益的統(tǒng)一。

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Innovativeresearchparadigmofagriculturaleco-economyfromtheperspectiveofsymbiosistheory

ZHU Pengyi*, HUANG Xinhuan

SchoolofEconomics,FujianNormalUniversity,Fuzhou350117,China

Symbiosis theory reveals that creatures with heterogeneous symbiosis are interdependent with each other during the survival period. The present study attempts to place this theory into the eco-economy research field to solve the contradiction problems between ecological benefit and economic benefit in agriculture. For this purpose, the agricultural eco-economy was regarded as a heterogeneous symbiont consisting of an ecological unit and an economic unit. The structure and symbiotic patterns of the eco-economy symbiont were analyzed. The symbiotic mechanism of the eco-economy symbiont was explored with the Logistic equation and numerical simulation. The evolution rules and formative characteristics of the symbiont were revealed. The research showed that the main goal of innovative applications of symbiosis models in agricultural practices is the regulation of the symbiont to transform from the parasitism model to the mutualism model, and the excitation strategy of the positive transition was proposed. The choice of symbiotic units must be of a compatible nature and there must be a clear symbiotic interface between symbiotic units, prompting the exchange of matter, energy and information for enhancing the number of free energy within the symbiont. The positive development of a symbiotic relationship follows the rules of symbiotic evolution,the commensalism model is an inevitable process of the evolution to reach the mutualism model. Fostering the symbiotic environment for mutualism is very important for the evolution of the symbiont. The research results provide a new paradigm and opens up new thoughts and methods for research of the agricultural eco-economy.

agricultural eco-economy; symbiosis theory; symbiotic mechanisms; innovative research paradigm

福建省科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目“海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀評(píng)價(jià)與發(fā)展策略研究”(2010R0046)

2016- 08- 06; < class="emphasis_bold">網(wǎng)絡(luò)出版日期

日期:2017- 06- 01

*通訊作者Corresponding author.E-mail: hjzhu6@163.com

10.5846/stxb201608061620

朱鵬頤,黃新煥.共生理論視角下創(chuàng)新農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)研究范式.生態(tài)學(xué)報(bào),2017,37(20):6945- 6952.

Zhu P Y, Huang X H.Innovative research paradigm of agricultural eco-economy from the perspective of symbiosis theory.Acta Ecologica Sinica,2017,37(20):6945- 6952.