东北老工业区产业生态系统演化的时空过程及区域效应

As a critical component of the coupled human-natural complex system, industrial ecosystem is the main regional carrier of the interactions between human activities and environmental evolution, therefore, that of investigating the spatial and temporal evolution process could offer a solid scientific base for optimizing the human-natural system and further contributing to local policy-making regarding the long-term sustainable transition at local level. As one of the typical region of the Northeastern Traditional Industrial Base, Shenyang Economic Zone is selected as a studied case in this research. By employing the trans-and disciplinary cross-cutting techniques such as material flow analysis, life cycle assessment, environmental input-out analysis and GIS, this study aims to investigate the characters, processes, patterns and the highlight phenomenon which embodied at the micro-, meso-and macro-levels during the evolution process of the industrial ecosystem from 1990s in Shenyang Economic Zone and illustrate the regional effects resulting from this evolution process. Therefore, this project contains three parts including building the metric and index system, modelling the spatial-temporal evolution process and illustrating the regional effects. The outcomes are expected to contribute to innovate the theory of human-natural complex coupled system, as well as for offering evidence-based study for enriching the theory and method of economic geography.

产业生态系统是区域人地地域系统的重要组成部分，也是人类活动与环境演化过程的主要表征载体，区域产业生态系统的空间组织及时空演化过程研究是揭示人地关系进而实现人地优化调控的重要基础。作为东北老工业区的典型代表，沈阳经济区的产业系统发展过程及其区域效应具有良好的代表性，极具研究价值。以沈阳经济区内典型产业生态系统为主要研究对象，集成运用生产矩阵分析、GIS等交叉学科方法，以探析产业生态系统组成要素在微观、中观和宏观等三种空间尺度下的相互作用机制及其在时间上的耦合关系，阐明系统演化的时空过程与区域效应，从而在理论与实证上对人地关系理论研究体系进行创新性探索与补充完善，丰富经济地理学的理论与方法。

人地关系理论是地理学理论体系的主要组成部分。产业生态系统作为产业与生态环境反馈、耦合而成的复合系统, 是人地系统的核心。高度关注产业生态系统时空演化格局与过程及其在时空两个方面转型的生态环境效应，进而实现产业与环境的协同发展, 是实现区域可持续发展的关键过程。本研究以东北老工业区为主要研究区域，开展典型产业生态系统演化的时空过程与区域效应。在2018年1月-2020年12月的三年执行期内，先后完成了对辽宁省200余家菱镁矿重点企业的实地走访与问卷调研，形成了镁生产过程中的各项参数清单，并建立了电子化的信息数据库。在产业生态系统多尺度表征体系构建方面，基于PSR（压力-状态-响应）模型建立了产业生态系统演化指标体系；基于产业生态系统理论，以大石桥市为案例，建立了镁产业生态系统结构功能模型，包括5个子系统：资源环境子系统、原生产业子系统、外生产业子系统、共生产业子系统和产业创新子系统；在元素流基础上，结合物质流分析和废弃物代谢投入产出分析，构建了基于“生产矩阵”的产业生态系统废弃物代谢模型，采用废物流循环指数定量测度和精确刻画产业共生系统中废物流流动和代谢过程。在产业生态系统时空演化过程建模与解析研究方面，从产业视角系统分析了辽宁省大石桥市镁产业生态系统与旅游产业生态系统时空演化过程与特征，初步阐明了其时空演化机理；从城市视角以东北老工业区辽宁省14个地级市为案例，分析阐明了城市产业生态系统时空格局演化过程与规律，诊断了城市产业生态系统演化的障碍因子及其相互作用，并基于此提出优化建议，可为老工业区产业生态化发展提供借鉴。在产业生态系统演化的区域效应及时空规律认知方面，开展了基于生命周期的镁产业生态系统物质流、价值流以及碳足迹等分析，并从资源利用效率、节能减排、回收利用体系、优化产品结构等方面提出了环境管理措施，以期为我国金属镁等矿产资源的循环利用以及绿色发展提供决策依据。基于产业生态系统优化目标，以可持续发展为主要导向，开发了乡村循环经济空间规划展示平台软件。研究结果初步实现了基于实证的产业生态系统组成要素在微观、中观和宏观等三种空间尺度下的相互作用机制及其在时间上的耦合关系的集成研究。