李黎明，陳富良

（1.江西財經大學 經濟學院，南昌 330013；2.新余高新技術產業(yè)開發(fā)區(qū)管理委員會，江西 新余 338004；3.新余鋼鐵集團有限公司，江西 新余 338001）

0 引言

種群生態(tài)學是生物學的一個分支，主要是研究種群內各成員之間、它們與其他種群成員之間、以及它們與周圍環(huán)境中的生物和非生物因素之間的相互關系。Frosch于1989年指出，可以將產業(yè)生態(tài)系統(tǒng)比作是一個自然生態(tài)系統(tǒng)，各個產業(yè)和生產活動之間是相互依賴又相互制約的關系。李輝和張揚[1]借助生態(tài)學的理論和方法建立企業(yè)間競爭—合作關系的數學模型，研究產業(yè)集群的可持續(xù)發(fā)展。張卉[2]指出，產業(yè)集群規(guī)模的調節(jié)可以借鑒生態(tài)學中動物種群大小的自我調節(jié)機制和自然選擇。張洪潮和李秀珠[3]通過對Logistic生態(tài)模型法的推廣，將煤炭產業(yè)集群互利共生關系的企業(yè)分為中心—衛(wèi)星型企業(yè)組與低共生型企業(yè)組兩種。徐菁鴻和郭燕青[4]通過建立種群時滯模型，研究企業(yè)集群組織間關系中比較典型的競爭關系和依賴關系。盧杰[5]從生態(tài)學的視角探討了制造業(yè)產業(yè)集群生態(tài)系統(tǒng)的共存機制。

本文通過借鑒種群生態(tài)學中的種群生長模型、研究代表種群內部的典型效應、分析種群間的相互作用，從而提出產業(yè)發(fā)展基本模型、產業(yè)內部的主要效應以及兩個產業(yè)之間的主要關系，并利用SWOT分析方法，以某一實際產業(yè)為例，闡述基于種群生態(tài)學的產業(yè)發(fā)展模型的實際應用。

1 單個產業(yè)分析

1.1 單個產業(yè)基本模型的建立

關于單種群的連續(xù)增長模型，最具代表性的是比利時數學生物學家Verhulst（1838）提出了Logistic增長模型。基于此模型，提出產業(yè)發(fā)展的基本模型如下。

某一產業(yè)是指在同一時期內在一定區(qū)域內的同類企業(yè)個體的集合。其產業(yè)的基本特征為空間特征（有一定的分布區(qū)域）、數量特征（每單位市場（或空間）上的個體數量（即密度）是變化的）。從而，產業(yè)基本發(fā)展模型為：

其中，N為產業(yè)的企業(yè)數量；t為時間；r為常數，表征產業(yè)在正常發(fā)展情況下企業(yè)數量凈增長率，該產業(yè)內企業(yè)的平均新增率與平均退出率之差；K表征市場能容納該產業(yè)內企業(yè)的最大數量，稱為市場容納量。

當t=0時，產業(yè)企業(yè)數量為N0，則Nt的解為：

本文模型中的所有變量和參數都為非負。

上述兩個模型基于以下兩點基本假設：

（1）有一個市場容納量K，當Nt=K時，產業(yè)企業(yè)數量為零增長；增長隨密度上升而降低的變化是按比例的。

（2）在一個產業(yè)內每個企業(yè)所占有的市場空間相同（即每個企業(yè)的規(guī)模相同），每一企業(yè)利用市場空間為個企業(yè)利用市場空間，剩余市場空間為

1.2 產業(yè)內企業(yè)的相互關系

1.2.1 協(xié)作效應

在群居動物中，蟻群是典型代表之一，而它們的分工協(xié)作（即協(xié)作效應）成了群居動物的特征，協(xié)作效應可以有效地促進螞蟻數量增加。就蟻群而言：當只有一只螞蟻時，不存在協(xié)作效果；當螞蟻個體數量逐漸增加時，其協(xié)作效果不斷增強；當螞蟻個體數量增加至一定值時（該值小于環(huán)境容納量），其協(xié)作效果增強至最大；隨著螞蟻個體數量的繼續(xù)增加，其協(xié)作效果開始降低，這主要是因為環(huán)境的負荷不斷增大以及大量個體之間溝通交流不暢影響了螞蟻個體之間的協(xié)作。

同理，協(xié)作效應可以有效地促進產業(yè)內企業(yè)數量增加，當某個產業(yè)內只有一家企業(yè)時，不存在協(xié)作效應；當企業(yè)數量逐漸增加時，其協(xié)作效應不斷增強；當企業(yè)數量增加至一定值N′時（該值小于市場容納量K），其協(xié)作效應增強至最大；隨著企業(yè)數量的繼續(xù)增加，其協(xié)作效應開始降低，這主要是因為市場基本被占有以及大量企業(yè)之間溝通交流不暢影響了企業(yè)之間的協(xié)作。因此，具有協(xié)作效應的產業(yè)發(fā)展質量可表述為：

其中，ε(N)表示產業(yè)內企業(yè)的協(xié)作效應，隨產業(yè)內企業(yè)數量的變化而變化。

1.2.2 龍頭效應

在群居動物中，狼群也是典型代表之一，而它們的頭狼效應（即龍頭效應）也成了群居動物的特征，頭狼效應可以有效地促進狼數量增加。就狼群而言：當只有一只狼時，不存在頭狼作用；當狼個體數量逐漸增加時，其頭狼效應不斷增強；當狼個體數量增加至一定值時（該值小于環(huán)境容納量），其效應增強至最大；隨著狼個體數量的繼續(xù)增加，其效應開始降低，這主要是因為環(huán)境的負荷不斷增大以及大量個體之間溝通交流不暢影響了頭狼對整個狼群的領導。

同理，龍頭效應可以有效地促進產業(yè)內企業(yè)數量增加，當產業(yè)內只有一家龍頭企業(yè)且不存在其他企業(yè)時，不存在龍頭效應；當產業(yè)內除一家龍頭企業(yè)外其他中小企業(yè)數量逐漸增加時，其龍頭效應不斷增強；當產業(yè)內除一家龍頭企業(yè)外其他中小企業(yè)數量增加至一定值N′時（該值小于市場容納量K），其龍頭效應增強至最大；隨著中小企業(yè)數量的繼續(xù)增加，其龍頭效應開始降低，這主要是因為市場基本被占有以及大量企業(yè)之間溝通交流不暢影響了龍頭企業(yè)對整個產業(yè)的引領。因此，具有龍頭效應的產業(yè)發(fā)展質量可表述為：

其中，γ(N)表示產業(yè)內部企業(yè)間的龍頭效應，隨產業(yè)內企業(yè)數量的變化而變化。

1.2.3 競爭效應

在獨居動物中，老虎是典型代表之一?；⑷旱闹饕卣魇歉鱾€個體之間的競爭，在此稱為競爭效應，競爭效應可以有效地促進老虎數量減少。為便于分析，在此定義個體的生存適應空間：每一個體利用空間的范圍為個體利用空間?？紤]極限情況，每一個體利用空間的范圍為，即每一個體的利用空間的最大量等于環(huán)境容納量最大值。其中為每一個體利用空間的最大預期，即環(huán)境能夠充分地滿足個體的生存需求。

在老虎群個體數量增大的前期（在個體數量增加至每一個體利用空間為之前），其競爭效應的作用不大；當個體數量增加，使得每一個體利用空間為之后，競爭效應開始顯著，并隨個體數量的繼續(xù)增加而不斷增強；當個體數量增加至K時，競爭效應達到個體可忍受的極限點；當個體數量超過K時，競爭效應趨于直線增強，種群的個體之間的競爭關系白熱化。而競爭效應又會有效地抑制種群生活質量的提高。

同理，為分析產業(yè)內的競爭效應，在此定義單個企業(yè)的市場需求空間：每一個企業(yè)利用市場空間的范圍為個企業(yè)利用市場空間?？紤]極限情況，每一個企業(yè)利用空間的范圍為，即每一個企業(yè)的利用空間的最大量等于市場容納量最大值。其中為每一個企業(yè)利用市場空間的最大預期，即市場能夠充分地滿足企業(yè)的生存需求。

競爭效應可以有效地促進產業(yè)內企業(yè)數量減少。在產業(yè)內企業(yè)數量增大的前期（在企業(yè)數量增加至每一個體利用空間為之前），其競爭效應的作用不大；當企業(yè)數量增加，使得每一個企業(yè)利用空間為之后，競爭效應開始顯著，并隨企業(yè)數量的繼續(xù)增加而不斷增強；當企業(yè)數量增加至K時，競爭效應達到個體可忍受的極限點；當企業(yè)數量超過K時，競爭效應趨于直線增強，產業(yè)內企業(yè)之間的競爭關系白熱化。而競爭效應又會有效地促進產業(yè)發(fā)展質量的提高。因此，具有競爭效應的產業(yè)發(fā)展質量可表述為：

其中，ω(N)表示產業(yè)內企業(yè)的競爭效應，隨產業(yè)內企業(yè)數量的變化而變化。

其實，在大自然的實際情況中，大部分物種內部個體之間是既存在協(xié)作效應、頭狼效應，也存在競爭效應。同理，在實際情況中，大部分產業(yè)內部也是既存在協(xié)作效應、龍頭效應，也存在競爭效應。

2 不同產業(yè)之間的關系

基于種群生態(tài)學中對種群間關系的分析，從理論上講，一個產業(yè)對另一個產業(yè)的影響也存在三種形式：有利、有害、無利無害，據此，兩個產業(yè)之間可形成六種關系，如表1所示。

表1 兩個產業(yè)之間的相互關系

因中性表示兩個產業(yè)之間沒有關系，不用討論；而捕食關系在實際兩個產業(yè)關系中比較少見，也不作討論。所以在下文中，將重點對競爭、互利、偏害、偏利這四種關系進行具體分析。本文涉及到相關符號的說明如表2所示。

表2 相關符號說明

2.1 競爭關系

與種間競爭關系類似，產業(yè)之間也存在著明顯的競爭關系，其中，最典型的產業(yè)之間競爭關系有以下兩種：一是新技術帶來的新型產品與老產品所涉及的產業(yè)競爭；二是不同技術路線之間的競爭。應用Lotka-Volterra種間競爭模型，這兩個產業(yè)的關系可用以下模型來描述：

在競爭關系中，由于α12和α21的數值不同，可能會產生如下三種結果：當α12＜1且α21＞1時，產業(yè)1獲勝；當α12＞1且α21＜1時，產業(yè)2獲勝；當α12＜1且α21＜1時，兩產業(yè)處于穩(wěn)定狀態(tài)，兩產業(yè)內企業(yè)數量趨于穩(wěn)定值。

而依據競爭排除原理，兩個互相競爭的產業(yè)不能長期共存于同一生態(tài)位，因此，占據同一生態(tài)位的競爭種之間存在任何平衡，而必然導致一個產業(yè)將另一產業(yè)完全排出。但是，光伏發(fā)電、光熱發(fā)電等太陽能利用產業(yè)之間的競爭，目前是各自占領一定的市場空間，處于臨時穩(wěn)定狀態(tài)，當然這也與這兩個產業(yè)并沒有完全處于同一生態(tài)位有關。

2.2 互利關系

互補的兩個產業(yè)之間是典型的互利關系。應用Lotka-Volterra種間競爭模型，這兩個產業(yè)的關系可用以下模型來描述：

只有當β12＜1且β21＜1時，兩種群處于穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，即兩個種群在同一環(huán)境里相互依存而共生。

2.3 偏害關系

可替代產品產業(yè)與被替代產品產業(yè)之間的關系為典型的偏害關系。當然，這兩個產業(yè)中具體誰受到有害作用則取決于社會發(fā)展的水平。應用Lotka-Volterra種間競爭模型，這兩個產業(yè)的關系可用以下模型來描述：

在偏害關系中，由于α21的數值不同，可能會產生如下兩種結果：當α21＞1時，產業(yè)1獲勝；當α21＜1時，兩個產業(yè)處于穩(wěn)定狀態(tài)，兩個產業(yè)內企業(yè)數量趨于穩(wěn)定值。

2.4 偏利關系

優(yōu)勢產業(yè)與附屬產業(yè)之間的關系為典型的偏利關系。應用Lotka-Volterra種間競爭模型，這兩個產業(yè)的關系可用以下模型來描述：

在偏利關系中，無論β21的值是多少，該模型最終只會產生一種穩(wěn)定的結果：兩個產業(yè)處于穩(wěn)定狀態(tài)，兩個產業(yè)內企業(yè)數量趨于穩(wěn)定值。

3 基于SWOT分析的鋼鐵產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略

本文以中國鋼鐵產業(yè)為例進行分析。就產業(yè)內部而言，協(xié)作效應可以理解為鋼鐵企業(yè)之間的技術合作、人才流動、產品互補、市場共享等；鋼鐵龍頭企業(yè)在產品開發(fā)、技術創(chuàng)新、市場開拓等方面為行業(yè)的引領示范就是龍頭效應；2016年以前的連續(xù)多年，產能嚴重過剩、低端產品供大于求是鋼鐵產業(yè)的寫照，其主要原因就是中國鋼鐵企業(yè)之間拼產量拼價格而不注重產品革新和市場拓展造成的，也就是競爭效應。就產業(yè)外部而言，與中國鋼鐵產業(yè)形成競爭關系、互利關系、偏利關系、偏害關系的代表產業(yè)及說明如下。

（1）競爭關系——中國鋼鐵產業(yè)與國外鋼鐵產業(yè)：

2000—2016年我國鋼材進出口量及均價如圖1所示。通過分析圖1可以得出，在量的方面，我國鋼材出口量整體呈上升趨勢，而進口量整體呈下降趨勢；在價格方面，我國鋼材進口均價整體高于出口均價,進出口鋼材的價格波動非常大，2011年以來進出口價格都呈較快下降趨勢。由此可以得出：中國主要生產中低端鋼材，而國外鋼材主要占據中國中高端鋼材市場；無論中國出口的鋼材還是進口到國內的鋼材，雙方的競爭都在不斷加劇。所以中國鋼鐵產業(yè)與國外鋼鐵產業(yè)是競爭關系。

圖1 2000—2016年我國鋼材進出口量及均價趨勢

（2）互利關系——中國鋼鐵產業(yè)與水泥產業(yè)

2003—2016年鋼筋和水泥的年產量如圖2所示。由圖2可知，鋼筋和水泥的年產量有很好的相關性，其原因是，在中國，由鋼筋和水泥組成的鋼筋混凝土已成為應用最多的一種結構形式，占總數的絕大多數。因此，鋼鐵產業(yè)與水泥產業(yè)可看作互利關系。

圖2 2003—2016年鋼筋和水泥的年產量變化的趨勢圖

（3）偏利關系——中國鋼鐵產業(yè)與汽車產業(yè)

鋼材是汽車制造的主要原材料，一輛汽車的70%以上都是鋼材。2003—2016年中國汽車主用鋼材和汽車的年產量及年增長率變化趨勢如圖3所示。由圖3可知，汽車主用鋼材年產量和汽車年產量有著很好的相關性。汽車產業(yè)的發(fā)展有力地帶動了汽車主用鋼材產業(yè)的發(fā)展。

圖3 2003—2016年中國汽車主用鋼材和汽車的年產量及年增長率變化趨勢圖

（4）偏害關系——中國鋼鐵產業(yè)與鋁產業(yè)

鋁是最早成為鋼材替代品的汽車制造材料，相關數據顯示，用鋁來代替鋼材生產汽車，整車質量可以減少30%～40%，目前，鋁已經成為汽車制造中用量僅次于鋼材和鑄鐵的材料。2003—2016年汽車主用鋼材、鋁和汽車的年產量增長率變化趨勢如圖4所示。由圖4可以得出，汽車主用鋼材、鋁的年產量增長率和汽車年產量增長率都有較好的相關性；自2011年以來，鋁的年產量增長率超過鋼鐵，特別是2014年以來，汽車主用鋼材、鋁、汽車的年產量增長率表現出基本相同的趨勢，但鋁的年增長率高于汽車主用鋼材，而汽車的年產量增長率在兩者之間，這說明鋁在汽車制造材料中正在不斷替代汽車主用鋼材。因此，針對汽車這個應用產業(yè)，汽車主用鋼材與鋁是偏害關系。

圖4 2003—2016年汽車主用鋼材、鋁和汽車的年產量增長率變化趨勢

通過上述分析，建立中國鋼鐵產業(yè)的發(fā)展模型如下，相關符號說明見表3。

表3 相關符號說明

據此，針對該產業(yè)的發(fā)展可提出如下建議。

產業(yè)內部而言：（1）促進企業(yè)之間的技術合作、人才流動、產品互補、市場共享等協(xié)作，增大協(xié)作效應值（2）增強鋼鐵龍頭企業(yè)在產品開發(fā)、技術創(chuàng)新、市場開拓等方面為行業(yè)的引領示范，增大龍頭效應值。（3）促進鋼鐵企業(yè)加大產品革新、市場拓展等，以減少它們之間的惡性競爭，減小競爭效應值

產業(yè)外部而言：（1）優(yōu)化中國鋼鐵產業(yè)與國外鋼鐵產業(yè)的競爭，在α12＜1且α21＜1的前提下進一步減小α21和α21值。無論是中國鋼鐵產業(yè)，還是國外鋼鐵產業(yè)，都應加快技術創(chuàng)新、產品創(chuàng)新，從而開拓新型市場。（2）增強對中國鋼鐵產業(yè)與水泥產業(yè)之間的優(yōu)勢互補，促進兩個產業(yè)之間的技術交流和產業(yè)的共同升級，以應對市場不斷變化的需求。（3）減少鋁產業(yè)的有害作用，即在α21＜1的前提下進一步減小α21的值。這就要求推進中國鋼鐵產業(yè)的產品結構調整，促進產品高端化，從而不斷開拓新的市場空間。（4）加強中國鋼鐵產業(yè)與汽車產業(yè)的互利共贏。鋼鐵產業(yè)要不斷開發(fā)應用于汽車制造材料的新型產品，以應于汽車產業(yè)發(fā)展革新的需求。

鑒于上述分析相對較復雜，可以利用SWOT分析法[6]對產業(yè)發(fā)展進行簡化分析根據上文分析。基于生態(tài)理論的產業(yè)發(fā)展SWOT分析簡要歸納如下:（1）優(yōu)勢：協(xié)作效應，龍頭效應。（2）劣勢：競爭效應。（3）機會：互利，偏利。（4）威脅：競爭，偏害。

同樣，以中國鋼鐵產業(yè)為例來進行分析。具體選擇何種策略來分析產業(yè)的發(fā)展，需要根據產業(yè)內部及與其他關聯(lián)產業(yè)之間的主要關系要確定，具體如表4所示。

表4 中國鋼鐵產業(yè)發(fā)展SWOT策略分析

就產業(yè)內部來說，中國鋼鐵產業(yè)的主要影響因素是競爭效應。就產業(yè)外部來說，中國鋼鐵產業(yè)的主要影響因素是競爭關系。從而得到在重點考慮產業(yè)內部和產業(yè)外部關鍵影響因素的情況下中國鋼鐵產產業(yè)的發(fā)展模型：

可見，中國鋼鐵產業(yè)主要存在劣勢（產業(yè)內部競爭效應）和威脅（產業(yè)外部競爭關系）。所以，可用WT策略來分析該產業(yè)的發(fā)展（如表5所示）。

表5 中國鋼鐵產業(yè)發(fā)展的WT策略分析

4 總結與展望

生態(tài)學中關于種群內部及種群之間關系的相關理論和分析方法，很多可以借鑒到產業(yè)發(fā)展的研究中。本文通過梳理種群生態(tài)學相關理論，建立了產業(yè)發(fā)展模型。首先，以種群基本增長模型提出了產業(yè)發(fā)展基本模型。然后，分析種群內個體之間作用，以蟻群、狼群和虎群為代表分析了種群內存在的協(xié)作效應、頭狼效應和競爭效應，闡述了三種效應的影響作用，并以此為基礎，分析了產業(yè)內部企業(yè)間的三種效應。隨后，在分析產業(yè)間關系時，以兩種群關系模型為參照，重點描述了兩個產業(yè)之間的競爭、互利、偏害、偏利這四種關系。最后，以中國鋼鐵產業(yè)為研究對象，在分析中國鋼鐵產業(yè)分別與國外鋼鐵產業(yè)、水泥產業(yè)、鋁產業(yè)、汽車產業(yè)形成的競爭、互利、偏害、偏利關系的基礎上，提出了如何建立產業(yè)發(fā)展模型，并運用SWOT分析方法，分析了中國鋼鐵產業(yè)在優(yōu)勢、劣勢、機會、威脅四個方面面臨的實際情況，同時，針對中國鋼鐵產業(yè)主要存在劣勢（產業(yè)內部競爭）和威脅（偏害關系）兩個方面的影響，提出了WT策略。

但是，如同種群生態(tài)學中種群內部還有個體差異、遺傳分化、變異等諸多的繁衍特性，種群間也存在協(xié)同進化、植物—傳粉者互作網絡，以及外界環(huán)境等諸多因素沒有考慮一樣，對產業(yè)發(fā)展的分析也還未考慮到產業(yè)內的企業(yè)規(guī)模大小不一、創(chuàng)新驅動，產業(yè)間模型大小差異、在整個工業(yè)體系中的地位，以及外界環(huán)境等多方面因素。這些都有待下一步更深層次的研究。