资源型城市是一个高密度提供能源、原材料的人工复杂系统，与自然系统紧密结合，并且资源的开发利用有其特殊过程和特点，因此我们重新审视这一特殊类型城市的生态系统具有很重要的意义。今天，与大家分享四个方面的问题：一是资源型城市生态经济系统分析的意义；二是资源型城市生态经济系统的特征与功能；三是基于能值理论的资源型城市生态经济系统分析新思路；四是资源型城市生态经济系统分析案例分享。

 

　　一、资源型城市生态经济系统分析的意义

 

　　资源型城市生态经济系统分析的意义，总结起来有四个方面。

 

　　第一，生态文化时代需要正确审视资源价值。资源型城市是以自然资源的开采和加工为基础发展起来的城市。这些城市又根据自然资源的不同，有不同的城市类型，比方说煤炭城市、石油城市、建材城市、黄金城市、森林城市等。这类城市一个很重要的特征就是因资源而立、因资源而兴。这类城市由于资源的高度集聚，为国家建设贡献了宝贵的能源与原材料。

 

　　以前，我们认为资源是取之不尽、用之不竭的，因此导致了成品的高价、原料的低价和资源的“无价”。这里的“无价”并不是无价之宝的“无价”，资源“无价”是没有价格。这些资源的价值是无价之宝，我们要对其价值进行客观分析。

 

　　第二，生态文明时代需要正确认识生态系统与经济系统的关系。人类活动产生经济行为，经济行为离不开自然生态的支撑、离不开自然资源的支撑。生态系统是自然的系统，经济系统(经济社会系统)是人类干预的系统。生态文明割裂不开生态系统和经济系统密切的关系，也就是：既要青山绿水,也要金山银山，而且绿水青山就是金山银山。

 

　　怎样理解“两山”理论的内涵？在本质上，“两山”理论是自然和人文的结合。经济系统的开发、发展需要依赖自然系统；开发自然系统也需要经济系统的投入，二者谁也离不开谁。所以，资源型城市生态经济系统是自然生态系统和人类经济系统的一个高度结合。

 

　　第三，通过今天的分享让大家增强垃圾分类的动力。上海正在进行的垃圾分类制度非常严格，很多人觉得垃圾分类是一个复杂的系统工程。但是如果不这么做，“垃圾围城”现象就会越来越严重，“城市，让世界更美好”的理念也就很难实施。所以，垃圾分类势在必行。我们应该明确为什么分类、应该怎样分类。不同垃圾内在所含的能量不一样，所含的能量质量不一样，这是垃圾分类的一个很重要的理论基础。

 

　　第四，为“无废城市”提供理论指导。2019年年初，国家提出开展“无废城市”建设试点。要真正实施“无废城市”，我们就要理解废物的产生和各种废物的特性。所以，今天的内容有利于对“无废城市”的理解，也有利于“无废城市”的实现。

 

　　二、资源型城市生态经济系统的特征与功能

 

　　（一）生态经济系统

 

　　在谈资源型城市生态经济系统的特征与功能之前，我们先来谈一谈生态经济系统的内涵与特征。

 

　　生态经济系统，是由生态系统和经济系统相互交织、相互作用、相互结合而成的复合系统，二者之间存在着物质、能量和信息的交换，还存在着价值流循环与转换。（这里的经济系统也包括了社会系统，准确地应该称为经济社会系统。只是为了简单地表达，这里用经济系统来表达。）

 

　　生态系统与经济系统相互交织、耦合具有必然性。生态系统和经济系统耦合通过人类活动实现，以技术为中介。人类的经济活动在生态系统中进行的，必定影响、改变生态系统。比方说，由于自然资源的开采而形成了资源型城市，随着人类经济的发展，资源型城市越来越多成为资源枯竭型城市。

 

　　生态经济系统有很多特征，我选择最重要的两个特征与各位分享。

 

　　一个特征是生态经济系统的协调有序性。首先，生态系统的有序性是生态经济系统有序性的基础。如果有序变成了无序，就会破坏生态、污染环境。所以，环境污染的结果其实就是环境的无序、生态的无序。因此，人类活动也必须按照有序性进行。比如，农业是以自然资源加工为基础的产业，那么安排农时就是利用生态有序性。其次，生态系统的有序性和经济系统的有序性必须相互协调，并融合为统一的生态经济系统有序性。生态系统的有序性是整个运动有序性的基础，经济系统的有序性又影响生态系统的有序性。制度是经济系统有序性的保障条件，违法乱纪必然导致经济系统的无序化，譬如滥砍滥伐、肆意排放废弃物，必将影响生态系统的有序性。

 

　　另一个特征是生态经济系统的动态演替性。所谓演替性，就是有序地发展、变迁。生态经济系统的有序性依托于生态系统和经济系统这两大系统，随着人类活动能力的增强，生态系统也好，经济系统也好，都不是一成不变的。经济系统的演替，大到人类社会生产方式的演替；小到一个企业的发展变化一个小作坊发展到现代大公司。生态系统的演替也是分系统的，比如地球从一个荒漠的星球发展到今天，再比如一缸清水慢慢长出绿藻、昆虫。生态经济系统的演替，是生态系统和经济系统交织在一起的演替，大体经历了原始型生态经济系统演替（生产力水平极低，商品经济不发达条件下）、掠夺型生态经济系统演替（突出表现在工业革命以来）、协调型生态经济系统演替（今后社会发展方向）。

 

　　那么，生态经济系统的功能是什么？生态经济系统的功能很多，其中四大功能与人类紧密地联系在一块儿。

 

　　第一个功能是物质循环。由于物质循环，我们才说这个世界取之不尽、用之不竭。但是，这里有个前提：我们不能污染它。如果水被污染了，那么水就成了废水，就成了垃圾。如果不科学利用氮，就会变成亚硝酸化合物来危害人类健康。

 

　　物质循环是人类活动的动力。地球是由一百多种元素组成的，这些元素都在参与循环，只是循环方式、循环强度、循环密度不一样。生态经济系统的物质循环使我们这个世界不断运行。如果物质循环一旦受阻，对人类经济系统而言就是一个灾难。

 

　　第二个功能是能量流动。物质循环的每一步都离不开能量推动。能量流动是推动物质循环的动力。物质使用“循环”一词，但能量为什么用了“流动”一词呢？流动不是循环，流动是单向的。一旦能量流动过去，就很难再回来。如果要让能量回来就需要新的能量做功，才能把已经流过去的能量重新复原。所以，能量的变动过程是单向的流动，不是循环，要循环就需要新的能量。生态学家林德曼提出“十分之一定律”。他提出，自然生态系统的能量流动从下一级到上一级只有10%的转化率，其余的90%能量转化成热能，耗散到自然环境中去。正是这个原因，我们要需要能量更新、能量更替，也就是新能量的充入。有一句朴实的话隐含着非常朴素的生态经济学的道理，就是：万物生长靠太阳。这些能量流动过去就一去不复返，要想回来就得用充入更多的能量让它回来。那么，这个能量最终从哪来呢？从太阳那里来。

 

　　谈到能量流动就不能不谈到“熵”。“熵”的概念来源于物理学，用来表示某些物质系统状态的一种量度，以及某些物质系统状态可能出现的程度。秩序的另一面就是混乱，混乱的另一面是秩序。那么，“熵”越高，混乱程度越强；“熵”越低，有序程度越高。有序程度高，标志着物质做功越强。我们用煤矿城市来进行说明。煤矿城市生产煤。煤可以燃烧，燃烧可以做功，煤可以产生热量，其中就含着低熵。一旦煤燃尽了，生成的残余物——煤渣，煤渣不能再燃烧，就不能做功了。所以，煤渣的“熵”比燃烧之前的煤就高很多。做功和“熵”正好是相反的。那么，在技术和经济过程中，熵值愈大，可用来做功的能量愈少；同一部分能量在一个连续的转化环节中，熵值呈递增趋势，能量利用递减。我们最重要的是追求熵值最小的状态，目的是：在经济活动过程中，要提高每一环节的转化效率，节约使用能量。

 

　　第三个功能是价值增殖。价值增殖，是生态经济系统里人类活动的一个重要目的。价值增殖，是指产品经过多层次加工生产后，会增加其价值。我们经常说资源型城市要延长产业链，提升附加值，其实就是运用了生态经济系统的价值增殖功能。但是，价值增殖需要投入能量。根据熵值最小原理，能量在生产过程中衰减，但价值却在增殖。一增一降，要找到一个平衡点。可持续发展、生态文明，就是要找到价值增殖和熵增过程的平衡点。当然，这个平衡点既需要聆听自然的声音（自然的规律），也需要用现代科学技术来找到经济增殖过程中熵值增长的规律，寻找二者结合的最佳点。寻找结合点并控制的过程需要信息。

 

　　第四个功能是信息传递。没有信息传递，生态经济系统不可能有序运转。生态信息是关于生物、环境以及它们之间关系和联系的情报与知识的总称。任何生物都要不断从外部环境和其他生物的变化中获得信息，以便及时调整自身的行为。信息传递至关重要，我们只有研究自然的和社会的信息，才能够把生态经济系统的运行规律理解透彻、把握正确，最后才能有效地调节我们赖以生存的生态经济系统。人类可以自觉地利用生态信息控制原理来满足人们的需要。比如，反季节作物就是利用暖棚提高温度，用生化反应信息促进作物生长。比如，我们利用气象信息、地震信息来进行防灾减灾。再比如，由于石油价格上升，促使人类加速发展节能技术、勘探新的油田、开发替代产品。

 

　　社会发展到今天，生态经济系统的基本矛盾是，具有长期增长型机制的经济系统对自然资源需求的无限性与具有稳定型机制的生态系统对自然资源供给的有限性之间的矛盾。这个矛盾具有四个方面的特点。一是决定性。自然资源的有限性和人类对自然资源所需的无限性，决定了生态经济系统的基本矛盾。二是普遍性。普遍性有两个含义：第一个从区域上看，无论哪个国家、哪个地区都存在这样的矛盾；第二个从时间上看，这个基本矛盾无论早晚，必然要出现。三是复杂性。自然生态系统已经很复杂了，人类对于自然界的信息了解只是“冰山一角”，又加上人类活动对自然界的影响形成的自然和人类高度结合的生态经济系统就更加复杂。四是可控性。当人类知道如果再继续破坏自然、继续污染环境，就面临着严重的生死危机，人类会行动起来进行控制。

 

　　生态经济系统基本矛盾表现在以下四个方面：生态生产力更新的长周期与社会生产力更新的短周期之间的矛盾；单纯适应经济增长的技术体系与恢复生态平衡技术滞后之间的矛盾；生态经济系统的自然有序与经济系统要素的社会有序之间的矛盾；生态系统负反馈机制与经济系统正反馈机制之间的矛盾。

 

　　（二）资源型城市生态经济系统

 

　　因资源而立、因资源而兴的资源型城市的生态经济系统有自己的独特性。资源型城市的生态经济系统是由资源型城市的生态系统和经济系统相互交织、相互耦合而成的复合系统，是以自然资源为基础而建立起来的“自然—经济—社会”复合系统。资源型城市除具有人口密度大和消费强度高等一般城市的共同特征外，还具有其自身的独特性，表现在以下几个方面。

 

　　第一，资源型城市生态经济系统的分布由资源禀赋决定。

 

　　资源型城市是在自然资源开发利用的基础上形成和发展起来的。自然资源的禀赋及分布状况，决定了资源型城市的地理位置。我国的资源型城市大多分布在山系、山系边缘、盆地或荒漠地区，这些地区远离交通干线，远离工商业发达地区，区位条件不好，投资环境差。

 

　　资源型城市发展到后来为什么会出现“资源诅咒”呢？是因为资源型城市因资源而立、资源而兴，对资源高度依赖。一旦资源耗竭，城市发展动力严重不足，会导致城市衰落。所以，资源型城市转型很重要。

 

　　第二，资源型城市生态经济系统对资源的高度依赖性。

 

　　没有资源就没有资源型城市，资源型城市对资源的依赖性程度是任何其他类型的城市所不能达到的。资源型城市对资源的依赖主要表现在资源的种类、规模和质量，在一定程度上决定和影响着城市的类型和规模。

 

　　第三，不可更新资源的有限性，对资源型城市的生态经济系统的形成、演替和发展起着重要的制约作用。

 

　　不可更新资源的储量是固定的，这决定了生态经济系统必须加强资源的综合利用，提高利用效率，并且要不断寻找替代资源，组成新的生态经济系统。所以，对资源型城市要统筹规划、科学利用资源；否则，资源耗竭之时，也是资源型城市衰败之时。

 

　　这三个特征决定了资源型城市生态系统脆弱，环境污染严重；经济系统主导功能突出、产业结构原始、单一，产业转换难，经济系统稳定性差；社会系统服务功能弱，矛盾复杂。

 

　　三、资源型城市生态经济系统分析的新思路

 

　　（一）资源型城市生态经济系统以往分析的局限性

 

　　在谈到新思路的时候，我们先分享一下资源型城市生态经济系统以往分析的局限性。

 

　　第一，能量和货币作为评价资源型城市生态经济系统的局限性。生态系统和经济系统的存在、发展均依赖于能量流动、转化和贮存。因此，长期以来，人们以能量为尺度来衡量资源型城市生态经济系统。可是随着能量研究的不断深入，许多研究者发现一般的能量单位难以解决不同类型、不同性质的能量相互加减和比较的问题。例如，生物能与工业能（无机能、石化能）就有质的区别；煤燃烧产生的1焦耳能量与电所发出的1焦耳能量不可简单比较，因为它们的来源和价值存在极大的差异。不同类别的能量之间存在这种不可加性、不可比性，常常使能量分析陷入困境。

 

　　第二，自然环境资源与经济的本质关系，用一般的能量单位更无从衡量和表达。人们常常用市场经济价值来衡量环境资源、商品和劳务，用人造的货币代表财富。然而，由于市场的不完备性以及环境的外部性，GNP或GDP不能真正体现一个国家或地区经济发展的实际水平。

 

　　环境的外部性是什么？就是我们在生产的时候投入了大量的自然资源，并且在生产过程会产生污染。但是，我们只看到加工的增殖部分，而没有看到对资源的利用所形成的成本和排出的废物所形成的成本。所以，这是不全面的，也是不科学的。我们曾经提出绿色GDP，就是要把资源的成本和导致环境污染的成本考虑进来。绿色GDP理念是非常好的，但由于在现实计算中存在着很大的难度，迟迟没有推广。但是，我相信未来这是一个很重要的方向。

 

　　第三，货币只是衡量货币流流动的多少，不足以衡量其他流动的数量或价值。人类使用的货币只在货币流中完全体现。城市生态系统运转的生态流：物质流、能量流、信息流、货币流与人口流。货币流只能反映生态流较小的部分。

 

　　前面，我们说过，人们常常用市场经济价值来衡量环境资源、商品和劳务，用货币来表示。但是，由于市场的不完备性以及环境的外部性，用货币来表示是扭曲的，低估了自然资源和环境的贡献值。

 

　　进入整个城市生态系统的能量流包括两部分：无偿环境投入能流，即可更新资源(太阳、风雨等)与不可更新资源(土地、矿产等)。经济反馈投入能流，即购买的燃料、原材料与商品劳务等。而货币只能评价购买能流部分，且仅体现购买能流中人类付出的劳务价值，环境生产的自然价值却没能反映。

 

　　一个典型的例子是，人们购买石油时所支付的石油价钱，只代表人类在开采、运输、加工与处理石油时所付出的劳务价值，而并没有考虑长期地质作用和地球化学循环对石油形成所做的贡献。

 

　　另外，在评价城市生态系统产出能流(产品与废物)时，货币也只体现了产品中作为商品的那部分能流，而其他的自我消耗与废弃物等大部分能流则没能反映。所以，市场经济价值不能衡量资源、环境和信息的真正价值。

 

　　第四，分析模式的局限。在过去，有两个系统：经济帝国主义和生态简化论（也叫生态简化主义，或者纯粹的生态保护主义），这两个系统都是片面的。

 

　　经济帝国主义认为，生态系统就是为经济系统服务的，经济系统能够借助现代科学技术进行无限扩大。这个分析模式忽视了一点：由于生态系统还是我们最大的环境，生态经济系统是经济系统的包围系统，经济系统是生态系统的一个亚系统。经济系统不可能无限制超出生态系统，所以经济系统一定是有规模的。实际上，我们这么多年实施的可持续发展就是要找到一个适度的规模，当然到现在我们还在探索。

 

　　当然，我们不能从一个极端走到另一个极端，由经济帝国主义走到生态简化主义。生态简化主义认为，经济系统要无条件地服从生态，生态系统的保护是无条件的。这样纯粹的生态保护也是错误的。因为资源只有开发利用才能够成为资源，我们要考虑的是：怎么样可持续的科学合理的开发利用。所以，现在尤其是生态经济学提出了稳态子系统，也就是可持续系统，即：生态系统和经济系统二者相互协调，相互有机融合。这是我们未来发展的正确方向。

 

　　（二）能值：资源型城市生态经济系统分析的新思路

 

　　美国著名的生态学家奥德姆（H.T.Odum）从20世纪50年代开始对生态系统的能量学进行研究。到20世纪80年代后期，他在综合系统生态、自然环境资源与社会经济的本质关系的基础上，提出了能值（Emergy）的概念，创立了能值理论和分析方法。

 

　　能值(Emergy)是指某种流动或贮存的能量中所包含的另一种能量的数量，称为该能量的能值。我们知道，地球上的能量都直接或间接来源于太阳能，故常以太阳能为基准来衡量各种能量的能值。这样一来就便于比较，可以加减。在表达上，任何资源、产品或劳务形成所需的太阳能之量，就是其太阳能值(Solar emergy)，单位为太阳能焦耳(solaremergy joules，即sej)。那么，只要变换成太阳能焦耳就是一个标准的能值单位，这样各种物质含的能值就可以相互比较、相互加减。所以，能值同时考虑了能量的数值大小和质量等级，可以衡量和比较生态经济系统中不同等级能量的真实价值和贡献。

 

　　能值可以比较还离不开另一个很重要的概念，即：能值转换率。能值转换率，就是单位能量(J)或物质(g)所具有的能值，实际应用的是太阳能值转换率，即单位能量或物质相当于多少太阳能值转化而来。如，形成1J木材的能量需要34900太阳能焦耳，那么木材的能值转换率就是34900sej／J。这就是一个标准的，如果我们把煤炭、石油或其他物质也换算成太阳能焦耳，它们之间就可以比较，就可以加减了。

 

　　能量转换率是一个很关键的参数。它是度量能量能值和能级的尺度，该值越大表明某种能量的物质越高，在能量等级系统中的阶层就越高。

 

　　能值分析理论是以自然价值为基础，通过能值转换率将系统各种生态流都转换为能值。把系统中不同种类、不可比较的能量转换成同一度量标准的能值来衡量和分析，从宏观角度将资源环境生产与人类经济活动进行统一评价，定量分析整个生态经济系统的结构功能与效益。这是一次很大的进步和飞跃。

 

　　资源型城市生态经济系统能值评价，一般来说要经过六个步骤。我简单说一下。（1）资料收集。通过调查、测算，收集研究对象的自然环境、地理和社会、经济、人口等各种资料数据,并进行整理分类及存机处理。（2）绘制能值系统图。能量系统图主要包括系统主要组分及能量流、货币流等流向的系统能量图解，概括研究对象各组分和环境相互关系的系统图解。（3）编制能值分析表。列出研究对象的主要能源，根据各种资源的相应能值转换率,将不同度量单位(J、g等)转换为统一的能值单位(sej)，编制成能值分析表。能值分析表有这几个方面：净能值产出率、能值投入率、能值货币比率、能值使用集约度指标、能值来源指标、能值交易指标以及废弃物能值比等。（4）绘制集结性系统图。即构建系统的能值综合结构图，将重要的、性质类似的项目归类集结，以突出研究地区生态经济系统中对决策至关重要的项目。（5）建立能值指标体系。根据能值分析表及系统能值综合结构图，进一步建立和计算出一系列反映生态与经济效率的能值指标体系，分析生态经济系统，评价自然环境对经济的贡献，以利于进行方案选择和决策制定。（6）系统的发展评价和策略分析。通过能值指标比较分析，系统结构与功能的能值评价和模拟，为制定正确可行的系统管理措施和经济发展策略提供科学依据，指导生态经济系统良性循环和可持续发展。

 

　　综上所述，我们研究能值是为了更加科学、准确地研究资源型城市生态经济系统，也是为了更好实现资源型城市转型和可持续发展。

 

　　四、资源型城市生态经济系统分析案例

 

　　我简单分享一个资源型城市生态经济系统分析的案例，通过这个案例来说明使用能值理论来分析资源型城市生态经济系统的一个结果。

 

　　我做的一个案例是研究陕西省铜川市。铜川市位于陕西省中部，以煤而建，因煤而兴，是典型的资源型城市。应用能值理论，通过对铜川市研究，我得到以下主要结论。

 

　　第一，通过运用能值理论进行分析，铜川市的生态经济系统的发展驱动力主要是煤、水泥等不可更新资源，其次是从外界输入的能值，可更新资源对区域发展的贡献最小。从1996年到2000年，虽然煤炭行业有所衰退，水泥行业的波动较大，但这些不可更新资源对铜川市经济发展的驱动作用却呈上升趋势。

 

　　第二，能值货币比率随着经济的发展而下降，能值利用强度上升，但仍处于欠发达地区的水平。作为支撑经济发展以不可更新资源为主的铜川市来说，如何在发展经济的同时合理利用资源，关系到铜川市的可持续发展。不可更新资源最终会耗竭，所以如何合理利用资源、延长资源开发周期至关重要。

 

　　第三，铜川市对外界的资源依赖性不大，能值自给率高；对本地区的资源开发程度不断升高，能值自给率上升；但要使经济快速发展，需要适当提高能值投资率。

 

　　第四，1985—2000年，铜川对原煤的使用能值处于下降状态，而电力能值处于上升状态，表明铜川的工业化程度在提高的同时，注重了对清洁能源的使用，减少了对环境的污染，单位GDP废物的排放能值呈下降趋势也证明了这一点。人均使用能值不断上升，表明生活条件和水平正不断改善。

 

　　第五，2000年，铜川市环境承载人口的下限是60.3万，上限是152万，实际人口是83.2万，高于下限而低于上限，说明人口已突破区域所能承载的下限，引起了一系列的诸如失业、环境污染等问题，必须有效地控制人口增长。

 

　　第六，运用能值方法，计算出从1949—2000年间，铜川对外地区输出了2500多亿元的财富，为国家建设做出了巨大贡献。

 

　　总是，能值是一个视角。这几年，能值理论在资源型城市研究方面还有待进一步提升。比方说，能值转换率，这是能值理论的关键，如果能值转换率的准确率能够进一步提升，我相信能值在资源型生态经济系统发展分析中会有越来越广泛的研究。我希望，通过今天的分享让各位对自然资源和自然生态系统能够有更深入的了解，能够将其与经济社会系统有效结合。最后，让我们在各自的岗位上能够把科学发展观、新时代生态文明思想真正落实到具体实践中。