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薯蓣皂素是生产甾体激素类药物的前体物质，国际国内市场需求巨大，我国是全球最大的薯蓣皂素生产国和出口国。黄姜作为我国特有的理想薯蓣皂素提取植物，主要分布在以湖北省十堰市为代表的汉江中上游秦巴山区。黄姜种植与皂素加工产业作为当地的支柱产业和农民脱贫致富的重要途径，对当地社会经济发展具有重要意义。但是当前黄姜皂素产业的进一步发展面临着严苛的资源环境约束与极大的国家政策调控风险，主要体现在以下方面：黄姜种植环节可能引起的面源污染、水土流失，皂素加工过程中资源利用率低和环境污染严重(主要是高浓酸性废水)的双重制约，以及企业规模普遍较小、布局不尽合理，导致产业发展伴生的资源环境问题十分突出；再加上主产地的特殊地理位置——处于南水北调中线工程核心水源区，对于生态环境的质量要求较高。以上因素叠加起来，使得整个产业处于不可持续的发展状态中。
基于此，本研究将黄姜种植业和皂素加工业作为一个整体，探讨黄姜皂素产业发展中内生的环境问题及其影响，同时运用产业生态学、环境科学与产业经济学的主要方法，从产业链各环节彼此协调、共生优化的角度，提出具体的产业生态化方案。希望通过这一研究，为黄姜皂素产业的发展作一些基础性的工作，对湖北省十堰市及同类地区黄姜皂素产业的可持续发展起到借鉴作用。
本研究首先从面上对黄姜皂素产业的历史和现状进行述评，在全面把握产业发展脉络的基础上，对产业的发展前景做出研判。然后从产业-技术-环境关系层面，由产业链的前端黄姜种植业开始，分析黄姜种植活动与生态环境变化之间的相关性，以及皂素加工环节中的环境影响。进一步地，为消解产业发展与环境友好之间的矛盾，实现产业可持续发展的目标，初步构建了包括内涵、目标函数在内的黄姜皂素产业生态化概念框架。并在第五部分回到技术-环境-技术的解决之道，给出黄姜皂素产业生态化的技术路径和模式构建，最后提出基于黄姜皂素产业生态化的制度安排。
研究结果表明：从总体而言，黄姜皂素产业的发展具有典型的“政府主导”特征，对产业发展的正负影响随产业发展阶段而更替变化。在发展初期，政府的强势主导对新兴产业起到了积极作用。但产业在随后发展中面临的环保政策风险，很大程度上是因为地方政府囿于经济绩效，过分介入企业的行为选择、忽视环境监管职能造成的，此时的政府主导起到的是负面效应。
黄姜皂素产业活动对周边生态环境影响显著。初步的统计观察显示，从2000年到2003年，随着黄姜种植面积的迅速扩大，十堰市水土流失面积与丹江口水库水体中总氮浓度也随之同向缓慢增长，成正相关关系，表明黄姜种植活动是影响周围生态环境变化的充分条件。而皂素加工环节对生态环境的影响主要表现在，酸水解工段产生的高浓有机酸性废水未经处理进入地表水体后，对当地水资源造成严重的破坏、导致土壤酸化，极难修复，对生态环境与人畜健康造成长久损害，是对水源区水质构成危害的重要污染源之一；抽提工段产生的纤维废渣占用大量农田，而且产生的飞灰粉尘，污染大气环境。
在资源消耗上，据估算，现有的人工种植黄姜皂素平均含量为0.8％左右，每生产1吨皂素，需要鲜黄姜140吨，需要100亩的耕地种植。从国内外皂素年需求量3000吨左右推算，十堰地区以年产l500吨皂素计，按两年生长周期起挖则需要消耗30万亩耕地资源。进入粗放的加工工艺流程后，黄姜中90％以上的物质(淀粉40％、植物纤维50％)被弃用，以生产1吨皂素为例，产生10吨左右富含营养的废渣和700多吨酸性高浓废水(自然过滤方式下)，同时还要耗费工业盐酸15～20吨、燃煤40～50吨、汽油3～6吨，水(不包括循环水)400～500吨。
环境污染严重与资源消耗量大已经成为桎梏黄姜皂素产业发展的关键问题。要从根本上解决这一问题，就必须着眼于未来，实现产业的生态化转型，转变传统的基于污水末端治理的观念，将“清洁”理念延伸到产业全过程，从系统的角度出发，综合考虑不同生产过程之间的生态链接与资源共享，实现经济与环境兼容、产业可持续发展的目标。黄姜皂素生态产业模式构建方式表现为采用清洁生产工艺，适当延伸产业链条、构建闭合循环的生态网络，形成种植与加工业相结合的产业共生系统。
具体地，基于绿色种植技术与SMRH清洁生产工艺，以黄姜-皂素为主产业链，针对副产品糖液和抽余物开展综合利用，形成黄姜皂素副产糖液制精制乳酸产业链和黄姜皂素抽余渣制有型燃料产业链，延伸和拓宽黄姜皂素产业链。并在此基础上，引入水处理系统，形成横向耦合的资源交换网络。在这个交换网络中，皂素加工企业利用黄姜种植基地提供的黄姜为原料提取皂素，而种植基地消纳皂素加工产生的污泥作为肥料，获得经济效益的同时减轻了环境压力，它们之间属于互利共生关系；同样地，皂素加工企业与其集成的水处理系统通过废水的输出与回用水的输入利用，形成互利共生关系；精制乳酸企业与有型燃料生产系统分别利用皂素加工企业的副产糖液和纤维渣为原料开展产品加工，它们均依附于皂素加工企业，属于偏利共生关系；有型燃料生产系统利用废水处理系统的浓缩废水，形成偏利共生，而水处理系统利用精制乳酸企业的废水为原料，也形成偏利共生关系。其中，皂素加工企业是整个共生网络的核心，关联着网络中的每一节点。该共生系统的相关技术指标如下：皂素收率在现有基础上提高21.6％、酸的回用率达到100％、末端废水产生量下降90％以上、浓度降低50％左右；淀粉糖的收率达到90％以上，黄姜中45％的淀粉实现了较高的附加值利用；抽余渣实现100％的综合利用；水的循环利用率提高到86％以上。通过关键技术的链结、资源的交换共享以及水与能量的系统集成，该共生网络已经具备产业生态系统的主要形态与技术特征。
建立群落矩阵，对黄姜皂素产业共生网络进行资源协同性分析，经计算得出共生网络的关联度为0.8，高于19个产业共生系统关联度的均值，说明黄姜皂素产业共生网络中的资源匹配度较高，整体系统关联度较强，共生网络的规划较为合理。
基于黄姜皂素产业生态化的正式制度安排重点放在鼓励技术创新、优化产业布局与整合企业规模三方面。(1)在促进技术创新的制度安排上，首先建立以县域技术服务机构、企业以及行业管理部门为专利权人的知识产权三级保护体系。同时，对于各类技术侵权行为，采取法律措施给予严厉打击，营造良好的知识产权保护法制环境。针对黄姜皂素产业整体技术创新力量薄弱的情况，建立自主创新知识产权培育机制，将重大的基础技术问题纳入到政府科技创新体系中；对短期内即可获得突破，具有现实经济、环境与社会效益的清洁生产技术的研发，可以通过有效的利益机制，如成果转让、知识产权入股、委托开发、联合开发等形式，组成松散型或紧密型的“企业-高等院校/科研院所科技攻关共同体”。(2)在产业布局上，遵循有利于黄姜生长与皂素合成的原则，划定黄姜种植的非优势区与优势区。对非优势地区，已经种植黄姜的采取逐步退出的政策，还未种植的采取严格限制发展政策。实施非均衡发展战略，划定十堰地区的郧西、房县、竹山、竹溪4县为黄姜优势产区，形成区域化GAP种植基地，同时将种植基地总量控制在30万亩左右。对于皂素加工企业的布局，遵循有利于充分利用资源、有效降低生产成本以及保护生态环境的原则，对建在水源保护地、自然保护区等环境敏感区和人口密集区的皂素企业关停或搬迁；引导皂素加工企业集中在黄姜优势产区种植基地附近；有条件的地方，以县为单位建立黄姜产业共生网络(生态工业园)，将有生态链接关系的企业相对集中起来，开展能量、水和物质的交换。(3)在企业规模整合与最终发展目标设定上，综合国内外对皂素的需求前景，十堰市年皂素生产在1500吨左右即可达到市场供求平衡点。同时考虑相关副产品的经济利用性、产业布局以及国家相关产业调整条款规定，十堰地区可容纳3-4个、单个年生产能力在300～500吨左右的皂素企业，并最终形成1个总规模在1500吨的黄姜皂素集团股份有限公司。政府可通过为黄姜皂素产业设立一个高的进入门槛和低的退出壁垒，从制度设计上解决企业规模偏小的问题。同时，针对有发展潜力的企业，为其实施规模整合开辟融资渠道。
建议在今后的产业发展中，政府要进一步转换角色，确认姜农和皂素企业的市场主体地位，同时强化责任，通过创造良好的投资、经营环境，对市场运作提供“软”服务；通过法规监管、制定技术标准，对环境污染问题进行“硬”约束，为产业健康发展提供规制与服务。同时，充分发挥皂素加工企业在产业生态化中的核心链接作用。建立南水北调中线水源补偿机制，反哺黄姜皂素产业的生态化转型。