絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與生態(tài)環(huán)境耦合的系統(tǒng)動力學研究

鄭玉雯，薛偉賢

(1.西安工程大學管理學院，西安 710048；2.西安理工大學經(jīng)濟與管理學院，西安 710048)

0 引言

包容性全球化時代的到來引起了改良世界經(jīng)濟體系的訴求，全球生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展演進更是給發(fā)展中國家和新興經(jīng)濟體的經(jīng)濟發(fā)展和工業(yè)化進程帶來了機遇，共建“一帶一路”倡議的不斷推進促使絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)在全球生產(chǎn)分工格局的內(nèi)在矛盾激化下應(yīng)運而生。絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)中的發(fā)達國家在參與生產(chǎn)分工中，普遍實現(xiàn)了技術(shù)創(chuàng)新、生產(chǎn)效率升級以及環(huán)保技術(shù)的進步等，促進了區(qū)域資源環(huán)境承載力的提高；而多數(shù)發(fā)展中國家和新興經(jīng)濟體在參與生產(chǎn)分工中陷入“低端鎖定”困境，被束縛在全球價值鏈中低附加值、高資源消耗與環(huán)境污染的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，加劇了資源環(huán)境負擔，進而對其參與生產(chǎn)分工形成反向約束作用。絲綢之路經(jīng)濟帶以犧牲資源環(huán)境為代價，融入全球經(jīng)濟體系的舊有發(fā)展模式和路徑必須改變。絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與生態(tài)環(huán)境如何發(fā)揮耦合協(xié)調(diào)整合的效果，打破二者的脅迫約束關(guān)系，實現(xiàn)相互適應(yīng)、相互促進的協(xié)調(diào)形式與最佳狀態(tài)，這一論題已然成為經(jīng)濟全球化進程中亟待解決的重要現(xiàn)實問題。

目前國內(nèi)外學術(shù)界關(guān)于一國或區(qū)域參與國際生產(chǎn)分工與生態(tài)環(huán)境關(guān)系的研究還比較少，已有研究多基于環(huán)境三效應(yīng)理論、環(huán)境庫茲涅茨曲線理論展開，集中在國際貿(mào)易和國際投資的環(huán)境污染、生態(tài)足跡、碳排放等單一層面問題，存在單向性假定的局限。少有文獻定量研究二者耦合演進的內(nèi)在機制、規(guī)律及影響，二者耦合關(guān)系研究正處于逐步被重視的階段。其中，一些研究以一國或區(qū)域參與國際分工中的環(huán)境污染要素與其嵌入全球價值鏈中的定量關(guān)系展開，但也僅以數(shù)量關(guān)系籠統(tǒng)地揭示二者交互影響所呈現(xiàn)出的表象，并未打開二者相互促進、融合發(fā)展的實現(xiàn)過程“黑箱”，未能進一步揭示其耦合關(guān)系與互動機制。對比決策層濃厚的調(diào)控情結(jié)與理論界的研究基礎(chǔ)，一些基本的經(jīng)驗問題需要回答[1]，絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與生態(tài)環(huán)境耦合演進中存在怎樣的系統(tǒng)關(guān)聯(lián)關(guān)系？二者的耦合關(guān)系又會怎樣影響其可持續(xù)發(fā)展進程？然而，絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與生態(tài)環(huán)境存在的長期耦合關(guān)系及演進規(guī)律尚不明確。

近年來，從系統(tǒng)論出發(fā)探索耦合關(guān)系成為主流，主要基于“人地系統(tǒng)”理論[2]、復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)理論[3]以及系統(tǒng)論演化規(guī)律[4]三個維度展開。其中，人地系統(tǒng)理論由英國地理學家Chorley[5]提出，其將人類活動的經(jīng)濟系統(tǒng)及其賴以生存的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的組合作為密切關(guān)聯(lián)的復(fù)雜系統(tǒng)整體，探索系統(tǒng)及系統(tǒng)內(nèi)部要素間的相互作用；復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)理論由馬世駿、王如松[6]提出，該理論指出人類社會是一個典型的“社會—經(jīng)濟—自然”復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，并將研究關(guān)注點從人類生存與發(fā)展的自然生態(tài)環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟與生態(tài)共同構(gòu)成的復(fù)合系統(tǒng)內(nèi)，探索如何實現(xiàn)人類生存發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的和諧共生；基于系統(tǒng)論演化規(guī)律的研究聚焦于系統(tǒng)中復(fù)雜的耦合關(guān)系，這種復(fù)雜的耦合關(guān)系被作為一個開放、非平衡、具有非線性相互作用和自組織能力的動態(tài)漲落機制，諸多研究將其稱作交互耦合系統(tǒng)。生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)客觀上具有復(fù)雜系統(tǒng)特征，分別作為復(fù)雜系統(tǒng)而存在。正如高菠陽、劉衛(wèi)東等[7]的研究，認為生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的組織模式及其空間布局特征具有復(fù)雜性。黃光燦、王玨等[8]提出與全球價值鏈從縱向維度研究全球生產(chǎn)分工與經(jīng)濟組織間聯(lián)系不同，生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)則從縱向和橫向映射出了全球生產(chǎn)分工與組織關(guān)系所具有的系統(tǒng)復(fù)雜性。生態(tài)環(huán)境的復(fù)雜系統(tǒng)特征在現(xiàn)有研究中已經(jīng)得以充分的論證，具有不可逆性、層次性、自組織性等特征[9-10]。這些研究中，多運用系統(tǒng)動力學(System Dynamics，SD)方法將兩個或兩個以上彼此影響并相互作用的事物作為一個有機系統(tǒng)整體，該系統(tǒng)中事物間耦合關(guān)系的協(xié)調(diào)、作用與反饋機制即為其耦合關(guān)系的具體表現(xiàn)[11-12]。值得關(guān)注的是，新的世界經(jīng)濟體系下，“人地關(guān)系”的不確定性、非線性和動態(tài)性特征不斷涌現(xiàn)[13]，伴隨全球生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)演進帶來世界經(jīng)濟體系重構(gòu)、全球化交通體系的完善、經(jīng)濟全球化進程的推進、數(shù)字經(jīng)濟與信息技術(shù)的變革，帶來全球范圍內(nèi)的時空壓縮，對“人地”系統(tǒng)帶來的影響越來越復(fù)雜[14]。絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展演進與生態(tài)環(huán)境在時空演進軌跡上的錯位與滯后反饋，耦合主體的多樣性及矛盾，生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展演進與生態(tài)環(huán)境相互作用的間接關(guān)聯(lián)性等更多問題開始出現(xiàn)。使得傳統(tǒng)整體論和還原論的思維方式受限，衍生出了一種超越傳統(tǒng)的思維方式——復(fù)雜性科學，在復(fù)雜性科學思維方式及研究框架下，更加注重復(fù)雜系統(tǒng)中要素的非線性關(guān)系及系統(tǒng)的動力學過程和演進規(guī)律[15]。此外，與經(jīng)典科學相比，復(fù)雜性科學的獨到之處不僅體現(xiàn)在認識論上，更多的體現(xiàn)在方法論上?；趶?fù)雜性科學視角的研究有助于彌補既有耦合規(guī)律的研究受限于數(shù)理統(tǒng)計表現(xiàn)的局限性[16]，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)深層次揭示系統(tǒng)內(nèi)部的耦合過程與規(guī)律，對客觀事物的認識提升到復(fù)雜整體的系統(tǒng)論高度，還能夠形成對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)從整體上的多維度、多層面認知過程，剖析生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與生態(tài)環(huán)境耦合發(fā)展的實現(xiàn)過程，有助于實現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的和諧統(tǒng)一[17]。解決這一問題的關(guān)鍵，是通過仿真分析方法刻畫出復(fù)雜系統(tǒng)內(nèi)的因果關(guān)系和系統(tǒng)的演化狀態(tài)。以絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)為前提，建立復(fù)合系統(tǒng)的仿真模型，繼而模擬在主控要素的驅(qū)動下，復(fù)合系統(tǒng)偏離平衡狀態(tài)的變化及其未來演進趨勢，以此揭示其漲落規(guī)律。從具體方法來看，一方面，系統(tǒng)動力學模型的構(gòu)建是以考慮整個系統(tǒng)的最佳目標為前提的，不是追求單一系統(tǒng)實現(xiàn)最佳目標，強調(diào)多個子系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)[18]；另一方面，系統(tǒng)動力學方法對耦合過程的模擬仿真順承了研究對象及其發(fā)展演進過程的復(fù)雜性邏輯分析體系，體現(xiàn)了研究過程透過現(xiàn)象到認識本質(zhì)到最后實現(xiàn)揭示規(guī)律的一般邏輯性。

基于此，本文引入復(fù)雜性科學的研究視角，構(gòu)建絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與生態(tài)環(huán)境耦合作用的系統(tǒng)動力學模型，將實證分析與模擬仿真相結(jié)合，實證提煉和動態(tài)模擬絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與生態(tài)環(huán)境耦合系統(tǒng)的三種耦合作用情景，并展開分析比較，揭示不同協(xié)同情景下系統(tǒng)的耦合狀態(tài)與漲落規(guī)律，并預(yù)測系統(tǒng)未來的耦合演化狀態(tài)，為找出影響絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)可持續(xù)發(fā)展演進與生態(tài)環(huán)境優(yōu)化，二者協(xié)調(diào)發(fā)展的各項措施提供理論支撐。

1 模型的構(gòu)建

1.1 因果反饋分析

根據(jù)系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)原理[19]，耦合系統(tǒng)內(nèi)子系統(tǒng)間相互影響、相互作用，每一個子系統(tǒng)影響耦合系統(tǒng)整體的結(jié)構(gòu)與功能，同時耦合系統(tǒng)又受到子系統(tǒng)共同的關(guān)聯(lián)作用。將絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與生態(tài)環(huán)境耦合系統(tǒng)解構(gòu)為生產(chǎn)子系統(tǒng)(反映生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的分工格局)、貿(mào)易子系統(tǒng)(反映生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的貿(mào)易格局)、科技子系統(tǒng)(反映生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的生產(chǎn)模塊化和分散化形成過程)、社會子系統(tǒng)(反映生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的資源配置能力)、基礎(chǔ)設(shè)施子系統(tǒng)(反映生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)聯(lián)系成本)、政策子系統(tǒng)(反映生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)中合約環(huán)境的控制權(quán))以及生態(tài)子系統(tǒng)(反映生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)中資源要素與生態(tài)要素的流動)與環(huán)境子系統(tǒng)(反映生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)中環(huán)境污染與治理措施)。其中，生產(chǎn)子系統(tǒng)和貿(mào)易子系統(tǒng)是絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的核心，反映絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的生產(chǎn)分工布局；科技子系統(tǒng)、社會子系統(tǒng)、基礎(chǔ)設(shè)施子系統(tǒng)和政策子系統(tǒng)共同反映了絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)這一新型生產(chǎn)分工與組織治理平臺的內(nèi)、外部環(huán)境。絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境耦合系統(tǒng)內(nèi)子系統(tǒng)相互作用，形成耦合效應(yīng)，系統(tǒng)的因果反饋關(guān)系如圖1所示。

圖1 絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與生態(tài)環(huán)境耦合系統(tǒng)因果反饋示意圖

1.2 SD模型結(jié)構(gòu)

根據(jù)絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與生態(tài)環(huán)境耦合系統(tǒng)的主要因果反饋回路，結(jié)合系統(tǒng)動力學模型的可操作性原則，從生產(chǎn)、貿(mào)易、社會、基礎(chǔ)設(shè)施、科技、政策、資源與環(huán)境8個方面構(gòu)建子系統(tǒng)，較為全面地反映耦合系統(tǒng)的交互作用機制。

1)生產(chǎn)子系統(tǒng)。生產(chǎn)子系統(tǒng)是絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與生態(tài)環(huán)境耦合系統(tǒng)的核心，向耦合系統(tǒng)提供發(fā)展的動力[20]。生產(chǎn)子系統(tǒng)包括表征絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)中國家間，通過生產(chǎn)模塊化和分散化所呈現(xiàn)出的國家間經(jīng)濟活動的經(jīng)濟總量要素、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)要素以及經(jīng)濟發(fā)展質(zhì)量要素[21]，主要包括分工結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)(第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值)、工業(yè)增加值、人均GDP、固定資產(chǎn)投資等。

2)貿(mào)易子系統(tǒng)。經(jīng)濟全球化背景下伴隨國際生產(chǎn)分工體系的變革，傳統(tǒng)最終產(chǎn)品的貿(mào)易設(shè)定已經(jīng)不再適用，分階段生產(chǎn)被引入對貿(mào)易關(guān)系的分析中，從而更好地反映全球生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)以“任務(wù)貿(mào)易”的全球價值鏈分工[22]。貿(mào)易是經(jīng)濟增長、生態(tài)環(huán)境變化、社會發(fā)展水平、科學技術(shù)等要素之間相互作用的重要環(huán)境，也是國際生產(chǎn)分工最重要的經(jīng)濟現(xiàn)象，因此成為絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展演進的重要引擎。

3)社會子系統(tǒng)。社會子系統(tǒng)包括社會性基本物質(zhì)要素和經(jīng)濟結(jié)構(gòu)優(yōu)化與升級的支持性要素[23]。其中，社會性基本物質(zhì)要素包括醫(yī)療水平、教育水平、居民社會意識等；經(jīng)濟結(jié)構(gòu)優(yōu)化與升級的支持性要素包括社會勞動人口、公共服務(wù)等。社會子系統(tǒng)對耦合系統(tǒng)的輸入受到人口、學校占地等要素的影響，輸出則會影響到資源與環(huán)境因素，占用林地、土地等空間以及造成環(huán)境污染。

4)基礎(chǔ)設(shè)施子系統(tǒng)。基礎(chǔ)設(shè)施子系統(tǒng)包括經(jīng)濟基礎(chǔ)設(shè)施要素和社會基礎(chǔ)設(shè)施要素[24]。社會基礎(chǔ)設(shè)施要素包括文教、醫(yī)療等，經(jīng)濟基礎(chǔ)設(shè)施要素包括工程、設(shè)備、設(shè)施及服務(wù)類等。基礎(chǔ)設(shè)施子系統(tǒng)為絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展演進提供了功能性支持，同時也給生態(tài)環(huán)境造成巨大壓力。一方面、交通設(shè)施、生產(chǎn)設(shè)備等的增長，加大了對資源要素和生態(tài)要素的消耗以及環(huán)境污染；另一方面，諸多生態(tài)環(huán)境問題形成的疊加效應(yīng)限制了基礎(chǔ)設(shè)施子系統(tǒng)的不斷擴張[25]。

5)科技子系統(tǒng)。長期以來絲綢之路經(jīng)濟帶沿線國家以資源稟賦為比較優(yōu)勢參與到全球價值鏈分工體系中，被“俘獲”在全球價值鏈低端環(huán)節(jié)，成為發(fā)達國家的“污染天堂”。科技子系統(tǒng)的發(fā)展水平以研發(fā)投入、研發(fā)人員數(shù)、專利數(shù)量、資源利用率、污水處理等因素來衡量，并且科技水平進一步?jīng)Q定了產(chǎn)業(yè)水平[26]?？萍甲酉到y(tǒng)的發(fā)展水平?jīng)Q定了絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與生態(tài)環(huán)境的耦合水平，是二者實現(xiàn)最優(yōu)發(fā)展與可持續(xù)發(fā)展的重要條件。

6)制度子系統(tǒng)。制度子系統(tǒng)指若干相互聯(lián)系與作用的具體制度所構(gòu)成的，具有特定功能的制度環(huán)境整體，制度子系統(tǒng)中主要包括環(huán)境規(guī)制、貿(mào)易政策以及相關(guān)制度的質(zhì)量評價[27]。在制度子系統(tǒng)中，各要素的相互作用促使絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展演進中的生產(chǎn)分工水平、資源能源消耗以及環(huán)境污染治理等出現(xiàn)適應(yīng)性演進，伴隨制度要素形成反饋。

7)生態(tài)子系統(tǒng)。生態(tài)子系統(tǒng)包括資源要素和生態(tài)要素[28]，是耦合系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。資源要素是自然界蘊藏的自然資源，包括水資源、土地資源、耕地面積、糧食產(chǎn)量等；生態(tài)要素指用于維持生態(tài)系統(tǒng)自然保持，維持生態(tài)動態(tài)平衡的要素，包括綠地、森林、自然保護區(qū)等。一方面，隨著絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展演進，生產(chǎn)規(guī)模和貿(mào)易規(guī)模擴大，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷加強，對資源要素和生態(tài)要素的需求量不斷增加，而資源要素和生態(tài)要素總量在不斷減少，生態(tài)環(huán)境惡化，進而限制了生產(chǎn)規(guī)模的擴大和人口增長等；另一方面，資源要素和生態(tài)要素的過度損耗倒逼絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)通過科技子系統(tǒng)、生產(chǎn)子系統(tǒng)等提高生產(chǎn)率，減少對生態(tài)子系統(tǒng)中要素的過度消耗，并通過資源的循環(huán)利用改善生態(tài)子系統(tǒng)中的要素存量。

8)環(huán)境子系統(tǒng)。環(huán)境子系統(tǒng)包括生態(tài)壓力要素和生態(tài)響應(yīng)要素。環(huán)境子系統(tǒng)既是耦合系統(tǒng)的空間支持，也是耦合系統(tǒng)中各子系統(tǒng)的空間支持。環(huán)境子系統(tǒng)與生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)聯(lián)在于，環(huán)境子系統(tǒng)承納了來自于生產(chǎn)子系統(tǒng)和貿(mào)易子系統(tǒng)中經(jīng)濟活動所產(chǎn)生的污染物。環(huán)境子系統(tǒng)中，生態(tài)壓力要素表征了絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)濟活動中物質(zhì)排放與消費等對環(huán)境的作用，包括排放廢水、廢氣和固體廢棄物等；生態(tài)響應(yīng)表征了阻礙、恢復(fù)和預(yù)防絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)濟活動對環(huán)境的負面影響，以及對已經(jīng)造成的負面影響進行的補救等，包括污水的處理再利用、固體廢氣物的回收再利用、垃圾的無害處理等。

1.3 系統(tǒng)因果關(guān)系分析

根據(jù)因果反饋關(guān)系和子系統(tǒng)的機制分析構(gòu)建絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與生態(tài)環(huán)境耦合系統(tǒng)動力學模型。該耦合系統(tǒng)中子系統(tǒng)的交互耦合作用過程表現(xiàn)為互動與脅迫的“行為反饋”過程[29]：一是伴隨絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)國際分工地位的提升，對生態(tài)環(huán)境的脅迫作用增大，導致絲綢之路經(jīng)濟帶資源環(huán)境承載力和環(huán)境容量降低；二是絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)參與國際分工需要生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)中資源要素和生態(tài)要素的支撐，然而過度開發(fā)利用資源會打破生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的平衡，造成資源承載力的降低，繼而制約生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展演進；三是環(huán)境子系統(tǒng)通過環(huán)境規(guī)制限制污染密集型產(chǎn)業(yè)的進入，一定程度上促進了生態(tài)環(huán)境的改善，但是也制約了進入生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)中的企業(yè)規(guī)模。進一步地，從網(wǎng)絡(luò)科學的角度探索耦合系統(tǒng)中的重要網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，有助于深入挖掘關(guān)鍵變量對系統(tǒng)運行的重要性程度和影響作用[30]。耦合系統(tǒng)包括多條反饋回路，限于篇幅，本文僅對一些主要回路的反饋關(guān)系進行分析：1)FDI→外資企業(yè)工業(yè)增加值→工業(yè)增加值→能源消費總量→污染物排放量→環(huán)境污染程度。2)FDI→外資企業(yè)工業(yè)增加值→出口額→運輸成本→物流運輸能耗→能源消費總量→污染物排放總量→環(huán)境污染程度。3)貿(mào)易政策→FDI→外資企業(yè)工業(yè)增加值→物流運輸能耗→環(huán)境污染程度。4)環(huán)境規(guī)制→物流運輸能耗→出口額→GDP→能源消費總量→污染排放量→環(huán)境污染程度。5)工業(yè)增加值→工業(yè)用水量→年供水量→污水排放量→環(huán)境污染程度。從以上反饋回路不難看出，外商直接投資的加大促使絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)中的工業(yè)增加值提高，同時影響到生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)中更多的參與主體，繼而引起耦合系統(tǒng)中資源消耗量、能源消費總量、污染排放量等關(guān)鍵變量在子系統(tǒng)因果鏈中傳導作用的發(fā)揮，進而對耦合系統(tǒng)的功能及運行機制產(chǎn)生影響，成為耦合系統(tǒng)中的重要節(jié)點(見圖2)。

圖2 絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與生態(tài)環(huán)境耦合作用的SD模型

1.4 參數(shù)確定

根據(jù)耦合系統(tǒng)流圖中關(guān)鍵要素之間的相互作用關(guān)系構(gòu)建的方程，是系統(tǒng)動力學模型的重要組成部分。絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與生態(tài)環(huán)境耦合系統(tǒng)的SD模型以2010年為基準年，利用2010—2017年共8年的歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)建立系統(tǒng)變量間的數(shù)量關(guān)系。本文參數(shù)確定方法包括線性回歸、Cobb-Douglas生產(chǎn)函數(shù)、根據(jù)現(xiàn)有文獻證明的經(jīng)驗函數(shù)等。耦合系統(tǒng)的SD模型中包括16個狀態(tài)變量，16個速率變量，58個輔助變量，共137個方程。其中，16個狀態(tài)變量的值由積分得出，例如：

(1)

其余變量之間的方程，均遵循系統(tǒng)運行中變量間的真實邏輯關(guān)系，或者由變量回歸得到，例如式(2)和式(3)。

能源消費總量=化石燃料能耗+農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能耗+服務(wù)業(yè)能耗+居民生活能耗+物流運輸能耗

(2)

工業(yè)生產(chǎn)用水=0.173 9*工業(yè)增加值+70 682

(3)

式(3)中，0.173 9為回歸系數(shù)，70 682為線性截距。

本文研究數(shù)據(jù)主要來源于《世界銀行世界發(fā)展指標數(shù)據(jù)庫》、一帶一路研究與決策支撐平臺(http://ydyl.drcnet.com.cn/www/ydyl/)、《世界銀行全球治理指標數(shù)據(jù)庫》、中國一帶一路官網(wǎng)(https://www.yidaiyilu.gov.cn/)。由于系統(tǒng)動力學系統(tǒng)中變量參數(shù)的主要功能是判斷相關(guān)參數(shù)的變化對系統(tǒng)的影響程度，因此，模型中參數(shù)的取值特別是常數(shù)值的確定，經(jīng)過不斷優(yōu)化與調(diào)整，使得模型盡量與現(xiàn)實情況相符合，確實發(fā)揮其模擬仿真作用并達到理想效果。

1.5 模型檢驗

選取2010～2017年數(shù)據(jù)，借助VENSIM PLE軟件完成Reality check歷史檢驗，結(jié)果顯示仿真值和歷史值的誤差不超過0.65%，部分主要指標擬合相對誤差在0.1%～6.0%之間，模型擬合度較高，適用性較強，具有較好的復(fù)制能力，能基本真實展現(xiàn)絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與生態(tài)環(huán)境之間的耦合關(guān)系，可以作為模擬與預(yù)測的依據(jù)。

2 模擬仿真分析

選擇絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展演進中國家間經(jīng)濟聯(lián)系參數(shù)、制度環(huán)境參數(shù)、生態(tài)環(huán)境保護參數(shù)等指標作為控制參量，并根據(jù)絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展演進中與絲綢之路經(jīng)濟帶沿線區(qū)域生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的耦合特性，設(shè)計以下3種耦合發(fā)展模式，以2010～2017年的8年為歷史驗證期，對絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)2018～2030年間進行多情景模擬研究。

2.1 自然演進型發(fā)展模式下系統(tǒng)的耦合演進規(guī)律

自然演進型發(fā)展模式，即在絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與生態(tài)環(huán)境耦合作用的SD模型中，各個參數(shù)不變，按照現(xiàn)有的發(fā)展趨勢進行模擬，結(jié)果表明：1)絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展演進狀況表現(xiàn)為，參與生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)各國GDP和工業(yè)增加值呈現(xiàn)顯著增長趨勢，F(xiàn)DI波動幅度較大，但是總體上還是呈現(xiàn)上升趨勢。究其原因，絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的核心區(qū)和重要區(qū)以發(fā)展中國家和新興經(jīng)濟體為主，在“一帶一路”倡議的驅(qū)動下，GDP總量和工業(yè)發(fā)展程度增幅很大，伴隨著化石燃料在內(nèi)的能源消耗總量持續(xù)上升，這在一定程度上約束了跨國公司的進入，產(chǎn)生抑制效應(yīng)，因此FDI呈現(xiàn)較大的波動。2)絲綢之路經(jīng)濟帶生態(tài)環(huán)境狀況表現(xiàn)為，化石燃料能耗和能源消費總量也是呈現(xiàn)持續(xù)增長的態(tài)勢，環(huán)境污染程度總體上逐漸降低。3)絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與生態(tài)環(huán)境耦合系統(tǒng)的漲落規(guī)律及演進趨勢表現(xiàn)為，雖然環(huán)境污染程度已經(jīng)呈現(xiàn)緩慢下降的趨勢，但是絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展演進仍然是以消耗巨大量的能源為代價的，生態(tài)環(huán)境狀況不容樂觀。

可見，在自然演進型發(fā)展模式下，若不改變絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展模式，仍以資源稟賦為比較優(yōu)勢參與全球生產(chǎn)分工，絲綢之路經(jīng)濟帶生態(tài)環(huán)境將面臨嚴峻威脅，資源和能源損耗程度加劇，生態(tài)環(huán)境惡化，絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與生態(tài)環(huán)境的耦合演進前景不容樂觀，如圖3所示。

圖3 自然演進型發(fā)展模式下耦合系統(tǒng)模擬仿真結(jié)果

2.2 生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)加速型發(fā)展模式下系統(tǒng)的耦合演進規(guī)律

生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)加速型發(fā)展模式，即實現(xiàn)絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展速度快速提升和發(fā)展規(guī)模迅速擴張，那么對情景的設(shè)置需要考慮到兩個方面：一是在模型中設(shè)置絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展演進的模式；二是設(shè)置加強生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)中國家經(jīng)濟聯(lián)系和制度環(huán)境的參數(shù)。因此對部分主控要素參數(shù)進行適當調(diào)整，包括：工業(yè)增加值2025年取為0.025，2030取為0.035；FDI增長率2025取為0.03，2030取為0.06；固定資產(chǎn)投資系數(shù)2018年始取為0.58；規(guī)模經(jīng)濟在2018的基礎(chǔ)上提升20%；貿(mào)易政策評級2018年開始取為5.4。

結(jié)果表明：1)絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展演進狀況表現(xiàn)為，通過加強貿(mào)易政策實現(xiàn)絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)中國家間的貿(mào)易便利程度，國家間經(jīng)濟聯(lián)系得以增強，沿線國家的航空運輸量和鐵路貨運量增長幅度很大，絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)中各國的出口額、工業(yè)增加值、FDI均呈現(xiàn)顯著提升的發(fā)展趨勢；2)絲綢之路經(jīng)濟帶生態(tài)環(huán)境狀況表現(xiàn)為，工業(yè)生產(chǎn)中廢水、廢氣和固體廢氣物總量亦呈現(xiàn)顯著上升，化石燃料能耗和能源消費總量均呈現(xiàn)指數(shù)型增長的態(tài)勢。但是值得一提的是，從模擬仿真結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)加速型模式下，環(huán)境污染程度相比自然演進型模式反而有下降的趨勢；3)絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與生態(tài)環(huán)境耦合系統(tǒng)的漲落規(guī)律及演進趨勢表現(xiàn)為，對比自然演進型發(fā)展模式可以發(fā)現(xiàn)，雖然在生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)加速型發(fā)展模式下由于外部規(guī)模經(jīng)濟帶來了環(huán)境污染物的絕對增加，但是總體上環(huán)境污染程度卻呈現(xiàn)出下降趨勢。反映出伴隨絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展演進，沿線國家的經(jīng)濟發(fā)展水平提升，居民環(huán)保意識得以加強，沿線國家環(huán)保技術(shù)也在不斷提高，雖然規(guī)模經(jīng)濟帶來了環(huán)境污染的絕對增加，但是伴隨經(jīng)濟增長水平的提升環(huán)境污染卻在不斷降低，系統(tǒng)模擬仿真結(jié)果如圖4所示。

圖4 生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)加速型發(fā)展模式下耦合系統(tǒng)模擬仿真結(jié)果

2.3 生態(tài)環(huán)境保護型發(fā)展模式下系統(tǒng)的耦合演進規(guī)律

生態(tài)環(huán)境保護型發(fā)展模式，既要采用“友善型”的方式集約利用生態(tài)要素，又要對環(huán)境的污染與破壞程度最低，實現(xiàn)生態(tài)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。那么，在生態(tài)環(huán)境保護型發(fā)展模式下，對情景的設(shè)置需要考慮到兩個方面：一是在模型中設(shè)置生態(tài)環(huán)境保護參數(shù)值；二是設(shè)置加強生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)中國家的環(huán)境規(guī)制。參數(shù)的調(diào)整具體包括：環(huán)境規(guī)制2018年開始取為4.2，居民環(huán)保意識提升25%；研發(fā)支出占總支出比重取值提升為0.029；產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化，減少第二產(chǎn)業(yè)占比。

結(jié)果表明：1)絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展演進水平基本與自然演進型發(fā)展模式持平；2)絲綢之路經(jīng)濟帶生態(tài)環(huán)境狀況表現(xiàn)為，工業(yè)廢水、工業(yè)廢氣的排放量顯著下降，能源消費總量和化石燃料消耗量減低，工業(yè)廢水和工業(yè)廢氣的治理量得以明顯提升；3)絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與生態(tài)環(huán)境耦合系統(tǒng)的漲落規(guī)律及演進趨勢表現(xiàn)為，對比自然演進型發(fā)展模式，在生態(tài)環(huán)境保護型發(fā)展模式下，通過積極的人為干預(yù)，提升絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的研發(fā)投入、增強環(huán)境規(guī)制、增強污染治理等措施，實現(xiàn)了絲綢之路經(jīng)濟帶生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的改善，但是絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展規(guī)模、速度得到了限制。這一發(fā)展模式下，絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展規(guī)模、速度與自然演進狀態(tài)發(fā)展模式下基本持平。這種情景下，系統(tǒng)模擬仿真結(jié)果如圖5所示。

圖5 生態(tài)環(huán)境保護型型發(fā)展模式耦合系統(tǒng)模擬仿真結(jié)果

3 結(jié)論

本文以復(fù)雜性科學為視角，采用系統(tǒng)動力學方法構(gòu)建了絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與生態(tài)環(huán)境耦合的動力學模型，對耦合系統(tǒng)的運行機制和規(guī)律進行了研究，揭示了系統(tǒng)間變量的因果關(guān)系，分析了不同主控要素對絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與生態(tài)環(huán)境耦合演進的影響程度。主要研究結(jié)論：1)絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與生態(tài)環(huán)境耦合系統(tǒng)是一個復(fù)雜系統(tǒng)，其系統(tǒng)行為由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和內(nèi)部機制決定。傳統(tǒng)線性、直觀、簡單的方法無法有效揭示其內(nèi)在自組織規(guī)律，系統(tǒng)動力學方法通過仿真和歷史數(shù)據(jù)檢驗有效揭示出系統(tǒng)耦合的動力機制。即以絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)中的生產(chǎn)分工活動為核心的耦合系統(tǒng)在多時空維度上的結(jié)構(gòu)和功能的涌現(xiàn)現(xiàn)象，在各子系統(tǒng)及要素的耦合機制作用下，從簡單到復(fù)雜，從低級到高級有序演進。2)絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與生態(tài)環(huán)境耦合系統(tǒng)在自然演進模式下，雖然絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)中的經(jīng)濟水平在不斷提升，但是生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)中的經(jīng)濟活動是以對資源能源的巨大消耗為代價的；總體上，沿線區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題愈加嚴峻，絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與生態(tài)環(huán)境的耦合演進前景不容樂觀。揭示出“穩(wěn)定的均衡模式”在復(fù)雜系統(tǒng)中不存在，復(fù)雜系統(tǒng)中要素間的協(xié)調(diào)與競爭才是系統(tǒng)演化的動力。3)絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與生態(tài)環(huán)境耦合系統(tǒng)在生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)加速發(fā)展模式下，環(huán)境污染程度相比自然演進型模式有所下降。這一結(jié)果反映出，伴隨絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的加速發(fā)展演進，沿線國家的經(jīng)濟發(fā)展水平提升，居民環(huán)保意識得以加強；雖然規(guī)模經(jīng)濟帶來了環(huán)境污染的絕對增加，但是伴隨經(jīng)濟增長水平的提升環(huán)境污染卻在不斷降低。揭示出復(fù)雜系統(tǒng)能夠根據(jù)規(guī)則調(diào)整系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，甚至改變規(guī)則的適應(yīng)性，實現(xiàn)有序演化。4)絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與生態(tài)環(huán)境耦合系統(tǒng)在生態(tài)環(huán)境保護型發(fā)展模式下，絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展演進水平基本與自然演進型發(fā)展模式持平。對比自然演進型發(fā)展模式，在生態(tài)環(huán)境保護型發(fā)展模式下，通過積極的人為干預(yù)，提升絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的研發(fā)投入、增強環(huán)境規(guī)制、增強污染治理等，實現(xiàn)了在生態(tài)環(huán)境承載力的約束下，絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的高質(zhì)量發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。揭示出復(fù)雜系統(tǒng)在演化過程中，能夠適應(yīng)不斷變化的外界環(huán)境，實現(xiàn)與環(huán)境的共同進化。

以上研究結(jié)論為絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與生態(tài)環(huán)境的耦合調(diào)控提供了重要的參考依據(jù)。闡釋了“復(fù)雜系統(tǒng)的行為和長期結(jié)果之間的聯(lián)系不再是單一的和線性的，而是耦合和交互嵌套的，亦即系統(tǒng)進化的動力之源”這一觀點。復(fù)雜性科學視角不僅為本文的研究提供了科學的思維方式和框架，也為其他具有復(fù)雜系統(tǒng)特征的經(jīng)濟、社會等系統(tǒng)的演化研究提供了新的視角和方法體系。

4 對策建議

基于上述結(jié)論，提出建議：1)絲綢之路經(jīng)濟沿線人口密集，產(chǎn)業(yè)發(fā)展和技術(shù)水平相對滯后，絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)不能重蹈發(fā)達國家“先污染，后治理”的老路。積極推廣企業(yè)、產(chǎn)業(yè)、區(qū)域、國家的“四層循環(huán)經(jīng)濟”發(fā)展模式，須在沿線國家全面確立和推廣綠色價值鏈的企業(yè)循環(huán)、綠色低碳的產(chǎn)業(yè)循環(huán)、資源優(yōu)化配置和高效利用的區(qū)域循環(huán)、資源集約與環(huán)境友好的國際循環(huán)的四層循環(huán)經(jīng)濟建設(shè)系統(tǒng)工程。2)充分利用現(xiàn)有絲路沿線國家間的多雙邊合作機制，深化生態(tài)文明和綠色發(fā)展理念、法律法規(guī)、政策、標準、技術(shù)等領(lǐng)域的對話和交流，推動實施雙邊、多邊、次區(qū)域和區(qū)域生態(tài)環(huán)保戰(zhàn)略與行動計劃，推進成立生態(tài)環(huán)保智庫。充分利用中國-東盟、上海合作組織、瀾滄江-湄公河、歐亞經(jīng)濟論壇、中非合作論壇、中阿合作論壇、亞信等合作機制，強化區(qū)域生態(tài)環(huán)保交流，擴大與相關(guān)國際組織和機構(gòu)的合作，建設(shè)政府、企業(yè)、智庫、社會組織和公眾共同參與的多元合作平臺，在絲綢之路經(jīng)濟帶生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)各參與國之間建立綠色發(fā)展國際聯(lián)盟。3)考慮絲路沿線國家間天然形成的地理聯(lián)系，以區(qū)域的地質(zhì)地貌和生態(tài)自然條件為基礎(chǔ)，劃定生態(tài)環(huán)境保護區(qū)，保護生態(tài)脆弱地區(qū)，整治跨境工業(yè)污染問題。不斷完善環(huán)保合作框架，通過健全碳交易市場，逐步開展國際間排污權(quán)交易，探索區(qū)域排放總量聯(lián)控模式，共同承擔節(jié)能減排責任。