宁夏限制开发生态区可持续经济社会规模的热力学多方法集成研究

The limited development zone as one type of the main functional area whose institutional implementation and local development desire exists contradiction. How scale of economic and social development, and how to identifies, the area can achieve sustainable development. Now, on the national and provincial level, the government only defines the spatial pattern and guides the develop direction, has not quantitatively put forward the scale of economic and social development. That leads to challenge of operability of limited development. Concerning this issue, this study uses the limited development zone in Ningxia as the research area, bases on thermodynamic theory, integrates the Emergy, Extended exergy, Eco-exergy, and Ecosystem service function value accounting methods, establishes the ‘Ecological economic system input and output’ analysis model. The model will be used to analysis the self-organized ability (Using regional input/storage orderly characterization), sustainable ability (the energy relationship between the pressure of Economic and social subsystem and the bearing capacity of ecosystem services), and the driving mechanism of ecological economic system. Then, it will explore the interaction mechanisms of development quality, development scale, and carrying capacity of regional economic systems. And after studied the industry selection and ecological compensation policy implementation, the law of the economic and social scale will be revealed under the restriction of key threshold of sustainable development. The studied result will provide scientific basis for the government to control development scale, and provides energy ecology research ideas and methods to academic community to research the sustainable development scale of regional ecological economic system.

限制开发生态区（重点生态功能区）作为国家主体功能区制度的重要类型之一，其限制开发定位与地方发展愿望形成了矛盾。如何确定及达到多大经济社会规模，才能实现可持续要求，是需要回答的重要科学问题。目前，国家和省级层面仅划定空间、指导方向，但未定量提出可持续规模要求，导致可操作性受到挑战。本项目针对这一问题，以宁夏限制开发生态区为研究区，基于热力学理论，集成能值、扩展火用、生态火用，以及生态系统服务功能价值核算方法，构建“生态经济系统投入产出”分析模型，在对区域输入/存储的有序度表征下的自组织能力、经济社会压力与生态系统服务承载力的能量关系表征下的可持续能力，以及生态经济系统网络分析基础上，力求阐明经济社会发展质量、规模、生态承载能力间的相互作用机理，揭示不同产业选择及生态补偿情境下，能量阈值约束下的经济社会规模规律，为政府提供规模调控科学依据，为区域可持续规模研究提供能量生态学的思路和方法。

“限制开发生态区”定位为生态安全与保护，限制大规模工业化和城镇化。宁夏划定的8县区均属宁南山区，长期处于欠发达状态，生态环境脆弱。这一定位与地方发展愿望形成了强烈矛盾。如何确定达到多大经济社会规模，才能实现可持续调控要求，是需要回答的重要科学问题。.项目成果实现了三个突破。理论框架：基于热力学、人地关系、生态经济等理论，创新性地提出了“区域可持续发展能力的能值与㶲耦合分析”“生态服务功能价值约束的区域可持续经济规模分析”两个理论框架，分别从区域能流、资本价值视角，明确了获取可持续经济社会规模的系统边界、流和分析流程。计量模型：构建了相应计量模型，形成了“两条技术路线”，具备分析可持续发展能力、自组织能力及其驱动机制，明确可持续发展能量阈值，获得可持续经济规模的功能。结合地理探测器、系统动力学模拟等，可实现可持续发展能力与经济、人口规模的仿真预测。输出结果：①8县区自组织水平2005-2017年均下降2.84％，有序性以“高度有序→中度有序→低度有序→勉强有序→濒临无序→低度无序”变化；由“北部高于南部”向“南部高于北部” “中部干旱风沙区高于南部黄土丘陵区”向“南部黄土丘陵区高于中部干旱风沙区”转变。②区域㶲转化率与外界的能量交换率极低，形成了“高输入、低储存、低开放和低转化”的简单流路径，削弱了内生发展能力，进而胁迫脆弱的生态系统。③预测2018-2030年区域人口将持续下降，GDP总量将缓慢增加，资源环境压力将逐渐加大。④采取协调发展情景，需要将发展规模控制在可持续界限以内，或提高技术水平、调整经济结构，降低可持续经济规模约束。.国内其他类似地区可运用本成果，获取可持续经济、人口规模，核算发展代价，支撑政府可持续高质量发展调控政策的制定和实施。同时，成果初步解决了以往仅定性提出人地系统通量（最大规模）、存量与流量，无量化指标的弊病，对丰富人文经济地理学、生态经济与可持续性科学的理论方法具有重要科学意义。