从承载力的属性分析承载力研究的理论基础

■ 张宏亮/何 波

（1.西南科技大学经济管理学院，四川 绵阳 621010；2.国土资源部资源环境承载力评价重点实验室，北京 101149）

1 研究背景

20世纪初，美国农业部的研究人员首次开始使用“承载力”这一词汇，但是对于承载力问题的研究由来已久，最早可以追溯到18世纪人口统计学和生物学中对于人口和生物种群数量问题的研究，发展至今大致经历了三个阶段的变化：第一个阶段以马尔萨斯的《人口理论》为代表，强调了某一资源环境约束对于人类及生物种群数量的限制，是承载力研究的奠基阶段[1]-[7]；第二个阶段是承载力理论的初步应用阶段，随着Odum首次将Verhulst的Logistic曲线中的理论最大值常数联系起来以及二十世纪六七十年代全球性的资源环境危机的历史背景，学者们真正开始将承载力应用于实证研究[8]-[13]；第三个阶段，承载力的研究方法开始向综合化、系统化的方向发展，研究应用也开始与可持续发展理念结合起来，为可持续发展的规划提供了一个集物理、社会经济、环境系统等于一体的综合框架。

2 承载力研究的困惑需要回归对承载力属性的研究

承载力的研究经历了一个由具体到抽象的演化过程，当前甚至成为了衡量资源、环境、人口与经济四者关系的指标，成为了系统、定量研究可持续发展的框架性手段。然而，笔者通过对承载力文献的研究发现，承载力的研究主要是建立在分析承载主体对承载对象的支撑能力上的，直接将这种状态定义为承载力（实际研究中更多分析的是承载力的极限状态），并没有过多地去探索承载力的属性，从而无论是定性的方法还是定量的方法，在承载力本身的表述上都显得过于简单化。这导致在分析承载力问题的时候，面临了两个基本困惑：第一是承载力的极限是否客观存在；第二是承载力如果存在，是否具有可算性。解决第一个困惑是承载力理论和方法继续深入发展的基本前提，亦是解决第二个困惑的前提。而解决第二个困惑则是承载力可以真实反映可持续发展的前提。

对于承载力的极限是否客观存在的问题，学者们持有了两种不同的态度。以美国马里兰大学的J.L.Simon为代表的主流经济学家认为，自然环境对经济增长是不设限的，承载力只不过是人为的产物，从历史经验看，人类的知识和技术进步具有无限性，任何自然环境对经济增长的限制都可以通过技术进步等途径得到解决，人类社会现在面临的和未来将要面临的所有环境问题都可以通过技术进步、贸易等途径加以解决（Barnett&Mor s e,1963;Brown&Field,1978; Catton,1980; Fisher,1979;Simon,1980; Ausubel,1997; Stephen&Daniel,2000;Huesemann,2001）。而主流的生物学家则承认自然环境对经济增长的限制作用，承认承载力极限的客观存在。K.E.Boulding等认为地球是独立系统，无法完全与外界进行物质能量交换，这种孤岛状态决定了承载力极限的客观存在（Boulding,1966;Harding,1974,1986; Rees,1966; Williams,2000;John,2004）。大部分生态学家虽然承认技术进步、贸易、生活方式等社会文化因素可以极大地提高承载能力，但同样坚信人类不断增长的需求最终将与地球的自然极限发生冲突（Brown,1995,1997;Brown&Kane,1994; Harris&Kennedy,1999）。

而大多数的研究人员面对越来越多亟待解决的现实问题，往往都是在假设承载力极限客观存在的基础上，进一步去解决第二个困惑的。发展至今已经进入资源环境综合承载力的测算，其测算方法主要分为三大类：一是基于能值和物质转移的测度方法，如生态足迹法、能值分析法等；二是面向多系统的分层次综合指标测度方法，如多层次综合评价法、基于经济的指标体系框架模式、社会-经济-环境三分量模式或主题框架模式等；三是系统性建模测度方法，包括系统动力学模型、多目标规划模型等。虽然，这些方法都已经发展出了各自的定量分析系统，但是其中也融合了不少主观成分，导致不同的测算方法面对同一研究对象的承载力结果不同，甚至利用同一方法对同一对象的承载力计算值都可能因人而异。这也是解释第二个困惑面临的难点。而导致这些情况发生，主要是由于人类对生态系统复杂性的理论研究不足以及对人类自身人文社会因素的影响机制揭示不足。

综合来看，承载力问题研究的第一个困惑的解释需要对承载主体和承载对象的时空属性进行细致分析，而第二个困惑的解释需要对承载主体和承载对象的内部机制（属性）进行细致分析。因而，承载力问题的研究，应该回归到对承载力本身的属性研究上来。

3 承载力的经济属性及物理属性

承载力原本是物理学中的一个概念，指物体在不产生任何破坏时所能承受的最大负荷，具有力学中压强的量纲。因而，承载力天生具有物理属性，然而这一概念被沿用至其它领域时，其实只是保留了承载主体和承载对象的提法，对于其物理属性的研究却丢失了。在单因素承载力分析时期，学者们把人口作为承载力研究的核心承载对象，而把资源、环境甚至经济作为承载的主体，分析承载主体对承载对象的支撑能力及估计可能的极限值情况。构建的模型反映如“资源→人口”、“经济→人口”等简单直接承载关系，这种分析模糊了承载主体和承载对象的系统属性，因而在运用时具有很大的局限性。

后期学者们开始从综合系统的角度研究承载力，其贡献是将简单直接承载关系扩展为多环递阶承载关系，构建出的模型大多如“资源→经济→人口”、“环境→经济→人口”等，从而使得经济作为中间环，带动了资源（环境等）对人口的承载。但是，由于经济影响因素复杂化多元化，所以构建的综合评价系统内部复杂但其所反映的系统关系却很模糊，甚至直接被模糊为承载力本身。而笔者认为这种系统关系应该并非是承载力，而是相关对象的活动，尤为突出的是生产活动。承载力仅仅是活动过程中各要素关系的表现，因而具有经济属性。对承载力的经济属性还应当进一步研究并加以明确。

3.1 承载力的经济属性

笔者认为，承载力实际是蕴含在广义的生产理论当中的，即承载力本身是生产过程中要素与要素间的关系反映。其实经济学中早已有了类似于承载力的表述，只是没有将其概念化。马克思最早在《政治经济学批判》导言中，从生产与消费之间的关系角度，阐述了两种生产之间的关系：“生产直接也是消费，消费直接也是生产”，“在第一种生产（物质资料生产）中生产者物化，在第二种生产中生产者所创造的物人化”。恩格斯在《家庭、私有制和国家的起源》第一版序言中明确提出了两种生产：“根据唯物主义观点，历史中的决定性因素，归根结底是直接生活的生产和再生产。但是，生产本身又有两种：一方面是生活资料，即食物、衣服、住房以及为此所必需的工具的生产；另一方面是人类自身的生产，即种的繁衍。”可见，整个社会的生产可概括为人的生产与物质资料生产（包括生产资料生产与生活资料生产）两大类。

虽然，马克思与恩格斯重点从哲学角度论证了两种生产之间的关系，但这并不妨碍两种生产理论可以作为社会发展的基本理论。从两种生产之间的经济联系看，人的生产向物质资料生产（简称物资生产）供给劳动力资源，而物资生产则向人类供给生活资料。因此，社会生产的正常进行需要两种生产之间的协调，即人的生产与物资生产必须保持恰当的比例。以劳动力资源与生产资料之间的关系为例说明，倘若劳动力的供给数量少于生产资料需求的数量，即劳动力供不应求或生产资料供过于求，则许多生产资料不能发挥作用，从而造成物质资料的浪费。倘若劳动力多于生产资料，势必造成相当一部分劳动力待业，或者全部劳动力就业不足，形成人力方面的浪费。简单的分析可以发现，为实现人均生活水平的不递减，必须将人口数量的增长率控制在物质资本的积累率之内。这实际上已经构成了人的生产与物的生产之间的承载关系。

而在西方经济学中，生产理论也揭示了类似的承载力思想。生产理论是分析生产者行为的，即研究生产者如何把土地、劳动、资本、企业家才能这四种生产要素转化为产品的过程。在具体的研究中，经济学家按生产者能否变动全部要素投入为标准划分生产为短期生产和长期生产。短期内企业的一部分生产要素固定不变，另一部分生产要素是可变的。在技术不变的条件下，随着可变生产要素投入的增加，生产者的边际报酬是先增加后递减的，这就是短期生产的边际报酬递减规律。而对边际报酬递减规律的解释是，可变要素投入的增加在一开始能促使固定要素潜在效率发挥，而持续不断地增加可变要素，最终会达到一个边际报酬增长的临界点，超过这个临界点继续增加可变要素，会破坏规定要素的既有属性从而导致边际报酬不增反降。长期生产则不同，长期生产内所有的要素都可以及时调整，因而生产者可以根据需求状况和企业的经营状况，扩大或缩小企业的生产规模，乃至进入或退出一个行业。不过，对于同一个企业而言，其长期生产是由一个又一个连续的短期构成的，所以，归根结底都要受到边际报酬递减规律制约来实现其短期最优。

可以看出，受时代的限制，马克思恩格斯的两种生产理论的前提必然是自然环境可以供给无限的环境资源与消纳无限的废物。然而这并没有妨碍其中所蕴含的作用力与反作用力的双向承载力内涵。由这一内涵拓展开来，我们完全可以进一步构建包括生态环境的生产在内的三种生产理论，来支持承载力的理论研究。而西方经典经济学中的边际报酬的临界点，几乎已经是承载力的直观表述了，可惜的是，这一理论仅停留在了对微观主体的生产行为分析上，并没有进一步拓展到整个宏观经济增长的研究当中，而且对微观主体投入要素中也没有将生态环境作为要素。经典的宏观经济增长模型里，一方面是把土地等作为要素内化到了资本当中，另一方面根本没有考虑将生态环境纳入要素之中，从这个角度来看，与马克思的两种生产理论是没有区别的。

结合马克思两种生产理论和西方经济学的生产理论以及学者们对承载力是否存在极限的态度，笔者认为承载力具有以下三点经济属性：（1）承载力的研究也有短期和长期之分，短期之内研究承载力的极限数值是有意义的，而长期内承载力的极限受制于人类创新和生物进化本身的未知性，承载力极限的数值是无意义的。（2）承载力是人类生产、物质生产及环境生产过程中，要素与要素关系的反映，可以由宏观要素间的边际产出效果来衡量承载力。（3）承载力应同时研究其作用力与反作用力，分析其中的短板效应。由此可见，承载力的主体与对象间在理论模型上应被定义为一系列包含生态环境要素在内的短期生产关系。

3.2 承载力的物理属性

如前所述，在经济属性中承认承载力的作用力与反作用力，已经部分运用了承载力的力学物理属性。但是，仅仅是这样承载力的分析还不够充分。应该在明确了承载力的经济属性后，可以进一步去分析其物理属性，结合经济物理学来创建理论模型。

与承载力相关的一个力学属性是延性。结构、构件或构件的某个截面从屈服开始到达最大承载能力或到达以后而承载能力还没有明显下降期间的变形能力。延性好的结构，构件或构件的某个截面的后期变形能力大，在达到屈服或最大承载能力状态后仍能吸收一定量的能量，能避免脆性破坏的发生。这里的结构、构件或材料即为承载对象，其物理属性可以映射为广义承载对象的属性。从而对物理承载力的研究可以映射到对于任意承载对象的属性研究上，进而在明确承载对象属性的基础上去搜索承载力的阈值。当然，这种研究需要建立专门的模拟实验室，来进行小范围的承载力对象材料性质研究。

主流经济物理主要局限在运用统计物理的概念、理论以及方法分析金融领域的现象及其实证研究。从现实数据出发，进行数据挖掘，寻找隐藏在数据背后的经济法则，最终给出数理表述。这源于经济物理的先驱们初始对此学科研究范围和方法的界定。金融领域数据易得，而统计物理正好利用数据而去发现法则。换一种思路，如果不因数据易得问题，把经济物理仅局限在金融领域和统计物理上，而是令其涉足其他经济领域，考察内部机制，从理想化出发，放开对统计物理的限定，利用其他物理分支可能更有利于承载力利用经济物理来构建研究理论。

生产理论所需要的要素必然会受到技术、利润等因素的影响而发生流动，通过研究其流动条件，我们可以发现要素的流动与物理空间上物体的运动具有很大的相似性，从而使得以要素关系建立起来的承载力研究基础，也可以通过广义物理的方法来进行细节化的分析。比如，宏观可变要素的连续投入在经济上表现为一种聚集，如果将固定要素视为一个空间层面，可变要素在空间的聚集会在一定条件下改变空间的状态。改变之前，可能两要素之间的摩擦力倾向于维持原有的空间状态，而随着集聚的增强，承载空间变形使得两者的关系不再是水平接触的承载力关系，而有可能发生倾斜，从而表现出滑落的动态属性。沿着这一思路展开，研究承载力的具体物理属性，不失为研究一定模型下承载力细节表现的有效途径。

4 小结

综上所述，承载力的研究具有细微的经济属性和物理属性。研究其经济属性有助于解释承载力研究的第一个困惑，而研究其物理属性有助于从细节上研究承载力的变化和机制，从而促进科学解释承载力研究的第二个困惑。因此，笔者认为，一定区域的资源环境综合承载力，可以构建外在的生产关系模型和内在的物理关系模型来研究。

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