生态产业园的复合生态效率及评价指标体系

刘晶茹，吕 彬，张 娜，石 垚

(中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室，北京 100085)

生态产业园的复合生态效率及评价指标体系

刘晶茹*，吕 彬，张 娜，石 垚

(中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室，北京 100085)

生态产业园的建设在国内取得了丰富的成果，已成为我国循环经济建设和可持续发展的重要载体之一。与国外不同，我国的生态产业园最终将演化为生态城市，其功能也从工业生产功能发展为融生产、生活和生态为一体的复合功能。生态效率是评价一个研究对象投入产出效益的量化工具，将生态效率的理念融入生态产业园，从园区作为区域可持续发展的载体、作为生态城市演化的一个特定阶段的视角，提出了复合生态效率的概念，构建了园区复合生态效率评价指标体系，并以郑州经济技术开发区为例，说明了复合生态效率指标在产业园中的应用。

生态效率；生态产业园; 指标体系

中国正在面临着快速的工业化和城市化，经济发展与环境保护、生态建设之间的矛盾是主要矛盾之一[1]。20世纪90年代，生态产业园(EIP)的概念引入中国，在国家环境保护部等政府部门的推动下，开始了生态产业园区规划与建设的系统性探索工作。经过20多年的实践发展和理论探讨，生态产业园区的建设在国内取得了丰富的成果[2-3]，已成为我国循环经济建设和可持续发展的重要载体之一。

图1 产业生态系统示意图Fig.1 Framework of Industiral Ecosystem

1 生态产业园——一类典型的复合生态系统

产业生态系统是一类以高强度能流、物流、信息流、资金流、人口流为特征，不断进行新陈代谢，具备生产、流通、消费、还原、调控等功能，经历着孕育、发展、繁荣、熟化、衰落、再兴等演化历程的社会-经济-自然复合生态系统(图1)[4-5]，由人(生产者、流通者、服务者、还原者和调控者)、资源(自然资源、加工资源、技术资源、金融资本和基础设施)与环境(生产环境、区域环境、市场环境、政策环境和社会环境)组成。

生态产业园是指在一定地区范围内集聚的企业依据循环经济理念、工业生态学原理和清洁生产要求而建设建立的一种新型产业园[6-7]。生态产业园是一类典型的复合生态系统，这里的“生态”是产业和产业、产业和社会、产业和环境间横向耦合、纵向闭合、区域融合、社会整合的系统关系和革新过程。这里的“产业”是从摇篮到坟墓再到摇篮的物质循环、能量转换、信息集成，是一种多功能生产方式和网络型循环产业；这里的“园区”是“红色空间”(产业、人居和公共设施用地)、“灰色空间”(废弃地和交通用地)、“绿色空间”(城市绿地、农地和林地)和“蓝色空间”(城市河渠、湖泊、湿地、岸带)的有机组合；是实体空间(园区实际占用和规划占用土地以及园区外围的生态服务用地)和虚拟空间(园区产业向外部拓展所占用或共生的非连续空间)，物态空间(资源、环境、市场)和生态位空间(生态利导和限制因子、生态优势和劣势、生态基础设施和服务功能)的系统整合[5]。

2 生态产业园的复合生态功能

生态产业园是Marian Chertow 等人基于对卡伦堡等模式的观察而提出的概念，他们认为演化成熟的生态产业园应该是一种稳定的、多样性丰富的工业共生系统[8-10]。国内外生态产业园的内涵及发展模式有很大不同，我国的生态产业园建设已成为推动旧城生态改造和新区生态建设及带动区域城镇化和乡村工业化发展的重要载体，多数生态产业园区最终将发展为生态新城[11]，这是由于我国传统的产业园区主要建立在母城周边，随着城市化扩张，很多园区将逐渐发展为城市的新区[12]，其功能也渐渐的由工业生产功能为主向集生产、生活和生态为一体的复合功能转变。因此，新的生态产业园区在规划建设的理念上，已不能再简单的强调产业共生链网的建立，而是要从复合生态系统的角度去进行评价、规划、设计和管理，需要平衡考虑生态产业园的产业生态子系统、自然生态子系统和社会生态子系统的协同进化关系。

3 生态产业园复合生态效率的内涵

生态效率具有多种定义，核心是考察研究对象的投入产出效益，其中的“投入”主要指经济活动过程中的资源能源消耗和环境负荷，“产出”主要指经济活动产生的价值。既有基于单一指标的分析[13-14]，也有多指标的综合评价[15-16]。作为复合生态系统的生态产业园，其核心目标是实现生产、生活和生态复合生态效率的快速提升及自然、经济、社会三个子系统的协调发展，而不能仅仅关注物质利用效率的最大化及末端排放的最小化[17]。本文提出的复合生态效率的评价对象是产业生态系统(图1)，是包含了社会、经济和自然三个子系统、生产、生活和生态三种主要功能的产业复合生态系统，通过构建反映复合生态系统结构、过程与功能的指标体系，评价各子系统的可持续发展水平，并通过指标整合的方法，综合评价复合生态系统所提供的自然、经济与社会生态效益。生态产业园的复合生态效率指标既要能反映园区整体运行功效，又能反映其内部的结构、功能的状态和变化特征。

4 生态产业园复合生态效率的评价指标——以郑州经济技术开发区为例

本文构建的生态产业园复合生态效率评价指标体系如表1所示，共25个技术指标，其中结构性指标有6个，功能指标共15个，过程指标4个，功能指标较多，因为本指标体系重在突出生态产业园的复合生态功能效用。

表1 生态产业园复合生态效率评价指标体系Table 1 Indicators of complex eco-effciceny of EIP

郑州国家经济技术开发区2008年开展生态工业示范园区建设工作，本文以郑州经开区为例，对复合生态效率的指标、指标数据的来源及对园区发展建设的指导意义进行分析。

4.1 结构性指标

(1)园区绿化覆盖率

数据主要来自园区建设局的统计资料，2008—2010郑州经开区绿化覆盖率分别为35.6%、36%和36.3%。

(2)土地覆盖类型多样性

根据我国土地利用一级分类，利用Quikbird遥感数据，运用EDRAS遥感图像处理软件对规划区内土地利用进行遥感解译，分析开发区8类土地利用类型的组成结构。采用香浓-威纳指数计算土地覆盖类型多样性指数，2008—2010年郑州经开区土地覆盖类型的多样性指数分别为2.46、2.45和2.45。

(3)员工受教育程度

用员工人均受教育年限来表示，数据来自园区统计年报，2008—2010年分别为8.47、8.62和8.72a。

(4)服务业从业人员比例来自园区统计资料，2008—2010年分别为分别为41.09、42.58和44.60。

(5)主导产业优势度

可以使用CR4(行业前四名份额集中度)来表示，2008—2010年郑州经开区CR4分别是45.3，54.1和87.7，产业集聚发展良好。

(6)企业关联度

企业关联度主要描述企业之间资源交换的紧密程度，反映园区的生态容量和发展水平。通过构建系统群落可达矩阵得出，关联度C的计算借鉴自然生态系统生物群落关联度[18]的计算方法：

式中,L表示群落可达矩阵中非零元素的个数，S为系统物种种群数量。

根据郑州经开区9个种群(1:装备制造企业;2:汽车整车及零部件制造企业; 3:电子信息企业; 4:食品制造企业; 5:热力生产及供应企业; 6:设备租赁服务企业; 7:汽车租赁服务企业; 8:污水处理厂; 9:园区绿化企业)构成的群落可达矩阵，计算得到企业关联度为0.36。将园区企业关联度的数据对比贵港、鲁北等国内早期的生态工业园相关数据[19]，郑州经开区的关联度与这两个园区的平均值比较接近，说明郑州经济技术开发区在一定程度上具备自我消解、自我循环的功能。

4.2 功能性指标

(1)资源生产力

资源生产力包括单位原材料、能源、水资源以及土地面积产出GDP，相关数据来自企业环评报告和企业调查问卷。

(2)自然生态系统服务价值量

根据Costanza[20]和谢高地[21]等给出的我国不同生态系统单位面积生态服务价值，结合园区林地、草地、耕地、湿地、河流和荒漠等几类土地利用的面积来核算生态服务功能。

(3)基础设施完善程度

采用园区道路交通用地占园区建设区面积的比例来反应园区基础设施的完善程度。

(4)生态空间占用

即生态足迹，是指提供相应人口所消费的全部资源并吸纳其产生的废弃物所需要的生物生产性土地面积。本文将消费分为生物资源的消费和能源消费两部分，然后将其均转化为不同类型的土地面积，乘以均衡因子转化为等价生产力的土地面积，最后汇总求和即可。2008—2010年郑州经开区人均生态足迹需求分别为2.55、2.69和2.77 hm2/人。

(5)废物循环利用

主要指工业用水重复利用率和工业固废综合利用率，2008—2010年，工业用水重复利用率从33.1%提到35.5%，固废综合利用率提高从68.2%提高到98.05%。

(6)环境治理

包括工业废气处理率、工业废水处理率、生活污水集中处理率以及生活垃圾无害化处理率四个指标。四个指标来自园区的环境质量报告书。

(7)生态系统缓冲

借鉴相关研究成果[22]，城市中的生态用地主要包括生产绿地、水域、湿地、以及裸土，即除了人工建筑、交通用地、城乡结合地以及植被过渡地之外的城市土地即为城市生态用地，2008—2010年郑州经开区生态用地比例为69.15%、67.63.%和67.63%。

4.3 过程性指标

(1)物质流动

结合物质流分析方法来辨别园区物质代谢水平，并获取相应的园区尺度的物质流指标。借鉴石垚[23]提出的EIPS-MFA模型及指标体系，分别用直接物质投入、物质总排出、以及物质交换利用率三个指标来表现园区物质流动情况。

(2)信息完善程度

结合环保部关于生态工业示范园区建设的要求，郑州经开区已建立了较完善的信息公开制度，包括建立专门的网站及定期公布园区环境信息等。

4.3 综合分析

通过使用层次分析方法，对郑州经开区复合生态效率评价，从结构角度看，现有产业子系统生态产业链条的结构尚且不完善。郑州经开区生态工业园是综合型生态工业园，由不同行业的企业构成，其产业共生网络从理论上来说比较复杂，应围绕不同产业间企业的物质交换来构建，但是从实践上来看，园区的工业行业内部和跨行业形成的企业集群效应并不是很明显，园区“龙头”企业的带动能力较弱，且较多还处于建设期，与当地中小企业配套协作水平不高，产业链条也相对较短。因此，有必要调整产业和产品结构，延伸产业链条，提高产品附加值，实现优化发展。

其次，从功能角度看，园区在土地资源的管理上存在很多缺陷，导致单位土地面积产出能力较低。作为生态工业园区，在提高园区产业共生能力的同时，园区需要土地维持其最大化的生态系统服务功能，反映到功能层面，即为园区的供给功能有待考量。因此，有必要合理利用园区土地资源，维持一定量的农田和生态用地，提高园区土地的生态服务功能。

5 讨论

国外对于生态产业园评价指标体系的研究主要是借助生命周期分析、物质代谢分析、能值分析等工具和方法，将生态工业园视为一个单纯的工业系统进行评价，国内的学者也分别从园区工业系统的物质流、共生关系的稳定性、多样性等方面开展过相关探讨[24-25]，国家环境保护部发布的关于生态工业园区建设的指标体系最为全面，综合考虑了经济发展、污染控制、资源效率和环境管理，具有重要的实践意义，但仍缺少对区域生态系统层面的考虑。生态产业园是一个复合的产业生态系统，生态效率指标既要能反映园区整体运行功效，又能反映其内部的结构、功能的状态和变化特征。本文利用复合生态系统生态学的理论，从园区作为区域可持续发展的载体、作为生态城市演化的一个特定阶段的视角，构建了园区复合生态效率评价指标体系，每个指标既可以独立分析，以辨识园区发展的长板、短板，也可以利用层次分析等方法整合为一个指数，作为园区发展状态的综合判别标准，指标数据具有很好的可获得性和独立性。本指标体系在郑州经济技术开发区的生态工业示范园区创建中得到应用，并经过证实能有效指导园区的生态建设，综合提高园区的生产、生态和生活功能，统筹考虑园区自然、经济和社会三个子系统的协调发展，实现系统层次复合生态效率的最优。

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Definition and evaluation indicators of ecological industrial park′s complex eco-efficiency

LIU Jingru*,LÜ Bin,ZHANG Na,SHI Yao

ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences,ChineseAcademyofSciences,Beijing100085,China

Industrial ecosystem is a kind of Social-Economic-Natural Complex Ecosystem (SENCE).Development of industrial ecosystem is one of the most popular methods being implemented in the industrial world for sustainable development.Eco-industrial Park (EIP) provides a specific practice for the medium level of industrial ecosystem and serves as an effective mode to achieve sustainable development of economy,society and environment in China.In recent years,EIP has been developed very fast in China.Up to September,2012,there are 45 national EIPs authorized by Ministry of Environmental Protection,Ministry of Commerce and Ministry of Science and Technology.Most of these EIPs are national economic and technical development zone and national high-tech industrial development zone.These development zones are important carriers of Chinese urbanization process.Therefore,the dynamic processes of Chinese EIPs are quite different from other countries,where the functions of EIPs in China is not only industrial production,but a Social-Economic-Natural Complex function,and its final evaluation shape of EIPs will be eco-cities.

In this paper,we developed a special definition of complex eco-efficiency based on SENCE theory to measure the development status of Chinese EIPs.The accurate measurement of the complex eco-efficiency of EIP industrial eco-system in China will help to understand the overall operation conditionsand the importance of various factors on the improvement of the complex eco-efficiency,which is convenient for setting up feedback mechanism timely and promoting the comprehensive,coordinated and sustainable development of EIPs.We first discussed the structure,functions and processes of complex industrial ecosystem briefly,then the development of evaluation indicator system in detail.An evaluation indicator system for complex eco-efficiency of EIP on a frame of structure-function-process was developed based on the theoretical review.The indicator system was divided into five layers and three sub-groups.There were totally 25 technological indicators among which 23 were quantitative,2 were qualitative.6 structural indicators,15 functional indicators and 4 process indicators were included in three sub-groups.Zhengzhou national economic and technical development zone was selected for case study to explain how to collect data and information on EIP level and how to make a systematic assessment of these indicators.The focus of this paper was to explain that these indicators were easily accessible and useful.

In 2006,the Ministry of Environmental Protection issued a series of national standards for EIPs.Although they divided EIPs into sector-specific EIPs,sector-integrate EIPs and venous industry based EIPs,the indicators of these three types are similar.Except for economic development indictors,most of these indicators are related to environmental pollution control and environmental management.These indicators are useful on factory level of EIPs,but not useful when we take EIP as a whole ecosystem.In this paper,we tried to develop indicators which are more ecologically and systematically,based on our understanding of EIPs as a complex ecosystem and a special evolution process of eco-cities.

ecological efficiency; ecological industrial park; indicator

自然科学基金面上资助项目(71173209)；自然科学基金重点资助项目(71033005)

2012-12-07;

2013-12-09

*通讯作者Corresponding author.E-mail:liujingru@rcees.ac.cn

10.5846/stxb201212071764

刘晶茹，吕彬，张娜，石垚.生态产业园的复合生态效率及评价指标体系.生态学报,2014,34(1):136-141.

Liu J R,Lü B,Zhang N,Shi Y.Definition and evaluation indicators of ecological industrial park′s complex eco-efficiency.Acta Ecologica Sinica,2014,34(1):136-141.