相对资源承载力模型的扩展与实证

孙慧+刘媛媛

摘要：基于系统理论和可持续发展理论，将人口、资源、环境、经济与社会系统的相对资源承载力纳入到一个分析框架，对相对资源承载力模型进行2点扩展：①将已有研究的3维、4维模型扩展为 一个包含人口资源、自然资源、经济资源、环境资源、社会资源5个子系统的相对资源承载力模型；②在自然资源子系统中土地资源基础上，加入了水资源和能源资源两个重要指标。其次以新疆为研究区，应用扩展后的模型分别选取中国、西北5省、西部12省、东部沿海经济发达10省区四个参照区，分析了新疆1978-2011年相对资源承载力演化过程和2011年的新疆相对资源承载力状况。结果显示：①新疆总体处于人口承载相对富余的状态；②以2001年和2009年为两个拐点，可将新疆相对资源承载力变化大体分为稳步上升期、动荡期和陡峭上升期三个阶段；③自然资源是新疆人口的主要承载资源；④2011年，在西北5省中，新疆综合承载力位于第2，自然资源和社会资源优势明显；在西部12省，新疆综合承载力位于第7，社会资源略有优势；新疆综合资源承载力仅相当于东部沿海经济发达10省市综合承载力的5.83%，只有自然资源承载力高于10省市平均水平。表明新疆相对资源承载力的富余是以自然资源尤其是能源资源的消耗为前提的，因此新疆在可持续发展中更需重视环境资源、经济资源和社会资源的提升。通过实证分析，扩展后的模型能够比较真实反映各研究区域承载力的变动情况，为承载力定量化分析及其承载力贡献因素差异提供了有说服力的研究思路。

关键词相对资源承载力；模型扩展；实证分析

中图分类号F061.3文献标识码A文章编号1002-2104（2014）11-0126-10doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2014.11.017

资源承载力研究是从人类生存与发展的角度，研究人与自然、资源、环境和生态可持续发展的关系，已成为评价未来社会可持续发展最有效的评价指标。“相对资源承载力”是在资源承载力研究的基础上，产生的一种综合系统地研究人类生存与发展的承载能力的一种研究思路和研究方法，有助于分析研究区域的可持续发展和竞争力问题，可以丰富可持续发展理论的内涵，拓展可持续发展理论的范围，探讨可持续发展评价的理论与方法。目前相对资源承载力研究尚未形成共识，相对资源承载力计算模型和资源承载力评价指标的研究还处于探索之中，新疆相对资源承载力与可持续发展的实证分析也相对较少。因此，本文以相对资源承载力模型的扩展和对新疆的承载力状况实证分析为主要研究内容。

1文献综述

关于承载力思想的研究最早可见1650年沃伦·纽斯的《通论地理》一书，他提出了人地关系，随后围绕这一主题，孟德斯鸠的“地理环境决定论”和马尔萨斯的“人口论”在学术界引起了重大反响和争论[1]。从经济学角度研究承载力的起源，最早可以追溯到1758年法国经济学家魁奈的《经济核算表》，他在书中讨论了土地生产力与经济财富的关系。1798年，马尔萨斯在著名的《人口原理》中提出人口与粮食问题，使人们看到自然因素对人口的限制作用，给承载力概念赋予了现代性内涵，并带来了深远的影响[2] 。Verhust将马尔萨斯的理论用Logistic方程来表示人口增长受环境因素制约的情况[3]。Logistic方程中环境容纳量K和增长率r两个参数，就是承载力概念最初的定量表达[3]。学界首次正式提出承载力概念是在1921年，人类生态学学者帕克（Park）和伯吉斯（Burgess）在有关的人类生态学杂志中，提出了承载力的概念，即“某一特定环境条件下（主要指生存空间、营养物质、阳光等生态因子的组合），某种个体存在数量的最高极限”[4]。他们研究认为，可根据某一地区的食物资源来确定该地区的人口容量[4]，带动了土地承载能力的研究[5]。20世纪末以来，资源承载力概念不断丰富，其测算方法也不断改进，典型代表有生态承载力（Ecological Carrying Capacity）、生态足迹（Ecological Footprint）等[6-7]。

由于我国人口总量大，资源总量有限，运用传统承载力计算方法、按照国际标准衡量出的我国资源可承载人口量几乎总是低于实际人口数量，从而得出实际人口超载甚至严重超载的结论，这一结论对实践的指导意义有限。我国人口规模短期内难以改变，而年度可利用资源量基本是稳定的，但各区域分布不均，如何进行有限资源的合理分配才是应关注的关键问题，因此应考量相对资源承载力。朱宝树最早提出相对资源承载力的思路，提出了人口-经济-资源的“P—E—R”区域匹配模式的建模框架[8]。黄宁生、匡耀求则首次明确了相对资源承载力的概念及其研究方法，构建了相对资源承载力模型[9]。刘兆德、景跃军、何敏、王宗明、岳晓燕、孙慧等分别应用该模型对长江流域、东北地区、江苏、吉林、宁夏和新疆进行了实证分析[10-15] 。

黄宁生提出的相对资源承载力模型在研究区域可持续发展问题主要有两方面不足。一是在资源指标类型选择方面不够全面，仅涉及到的人口、资源、经济三个子系统，没有涉及到环境指标和社会指标。二是经济资源承载力和相对自然资源承载力的权重设计不够合理，平均分配权重没有考虑到研究区资源禀赋和资源开发利用的差异。李泽红 [16]，黄常锋 [17-19]等针对相对资源承载力模型的不足进行了模型改进研究和计算方法设计。但目前对于模型的扩展研究涉及不多。通过研究在区际交流增强、资源利用与开发效率提高的条件下，如何提升人口的承载能力、促进和提升区域经济发展将是实现区域人口、资源、环境、经济与社会可持续发展的一个重要的科学问题。受区际交流增强等社会因素的影响，在区域经济发展的环境条件下，研究人类对自然资源依赖的降低，自然资源与经济资源互补的实现，对提升人口承载能力的影响和作用是比较有意义的。因此，本文在分析相对资源承载力扩展必要性的基础上，依据系统理论扩展相对资源承载力的资源范围，并运用扩展后的模型纵向分析了新疆1978-2011年的相对资源承载力状况，以及对横向上西北5省、西部12省、东部沿海经济发达10省2011年的相对资源承载力状况进行了实证分析，以期揭示新疆资源承载力的趋势与特征。

孙慧等：相对资源承载力模型的扩展与实证

中国人口·资源与环境2014年第11期

2理论研究

2.1理论基础

人口、资源、环境与经济系统是由人口资源子系统、自然资源子系统、环境资源子系统、经济资源子系统和社会资源子系统组成的一个复杂系统，如图1所示。黄宁生的相对资源承载力模型仅涉及到人口、资源、经济三个子系统，没有涉及到环境指标和社会指标，本文将模型扩展到环境和社会子系统，图2为扩展后的相对资源承载力体系框架。

本文将一般系统理论应用于人口、资源与环境经济系统的相对资源承载力研究中，运用系统的观点、采用系统分析的方法、按照系统管理的原则，来考察区域相对资源承载力状态及其人口、资源、环境、经济系统的可持续发展问题。在人口、资源、环境、经济的复杂系统中，自然资源子系统、环境资源子系统是承载力持续发展的主要约束条件，经济资源子系统和社会资源子系统是承载力持续发展

图1人口、资源、环境、经济、社会系统图

Fig.1System framework of P-R-E-E-S

图2相对资源承载力体系框架图

Fig.2System framework of relative carrying capacity of resources

的条件基础。人是社会子系统的主要组成因素，从经济学角度，由于人作为经济行为的活动主体具有主观干预性，会通过一系列经济行为对自然系统、环境系统进行主动干预，体现人口、经济、社会系统对自然、环境系统的干预性；同时一定区域的人们对已有的自然资源存量的依赖性将会越来越低，自然资源和经济资源的优势和劣势在很大程度上可以相互补充，相对资源承载力的大小，既不完全取决于自然资源承载力，也不完全取决于经济资源，而是取决于二者之间的协调关系，体现子系统之间的互补性；同时经济资源在不同区域间的流动通常表现为贸易的形式存在与社会子系统中，相对资源承载力以比研究区更大的一个参照区作为对比标准进行研究，强调了研究区的开放性。

2.2模型设计

根据系统理论和可持续发展理论，借鉴朱宝树相对资源承载力的思路和黄宁生的相对资源承载力计算方法，构建了扩展后的“P—W—L—3E—S”相对资源承载力模型。

考虑到水资源对人类生存与发展极为重要的作用，应将水资源作为自然资源承载力的一个重要指标。同时，考虑到在现代工业化社会中，关键矿产资源、能源资源对于经济生活发展的拉动作用非常显著，因此，应将能源资源作为自然资源承载力计算评价的另一个重要指标。所以，本文把水资源、土地资源、能源资源共同作为自然资源的代表，与经济资源、环境资源和社会资源共同纳入资源承载力计算评价范畴，建立一个扩展的“P—W—L—3E—S”相对资源承载力模型：

Cs=W4Crwle1+W5Cre2+W6Cre3+W7Crs（1）

其中，Cs为相对综合资源承载力，Crwle1为相对自然资源承载力，是Crw、Crl和Cre1三者之和的值，即包括水资源、土地资源和能源资源承载力，其计算公式为：

Crwle1=W1Crw+W2Crl+W3Cre1（2）

W1，W2，W3，可根据研究区具体情况，设定权重。

Cre2为相对经济资源承载力，Cre3为相对环境资源承载力，Crs为相对社会资源承载力。W4，W5，W6，W7，可根据研究区具体情况，设定权重。

2.3承载状态类型

承载状态可分为超载、富余和临界三种状态：P-Cs>0、P-Cs<0、P-Cs=0

其中，P为实际人口数量。

超载率公式为：R′=P′P，R′为相对资源超载率，P′为实际超载人口，P′=P-Cs。

2.4前提与约束条件

（1）相对资源承载力是在将研究区和参照区进行比较的基础上，研究分析区际资源承载力的差异与原因，并提出适宜的可持续发展的建议与措施。选择比研究区更大的一个参照区作为对比标准，根据参照区人均水资源、人均土地资源、人均能源资源、人均经济资源、人均环境资源、人均社会资源的消费量，和研究区相对应的各种资源的存量，计算出研究区的相对自然资源承载力、相对经济资源承载力、相对环境资源承载力和相对社会资源承载力。

（2）在计算和比较研究区相对资源承载力时，根据研究区的具体情况，以及数据的可得性和横向、纵向的易比性，选择水资源指标、耕地面积指标、能源生产产量指标、工业废水排放量指标、国民生产总值指标、对外经济贸易进出口总额指标，作为主要分析对象。

（3）假设在现有的生产力水平条件下，研究区与参照区一样，人口总量与自然资源（水资源、土地资源、能源资源）—经济资源—环境资源—社会资源的总承载量是不平衡的，即对研究区或参照区而言，不同的资源与人口的配置关系是各不相同的。考虑到人口、资源、环境、经济、社会系统发展的均衡性和研究区的具体情况，相对自然资源2式中和相对综合资源承载力1式的W权重，可根据研究区具体情况设定。具体反映出不同区域的区际资源承载差异和能源对人口生存质量和发展的重要影响作用，以及区际资源承载差异和开放程度对资源承载转换、互补的影响。

（4）计算所得各量值仅适用于在参照区框架下，研究区与参照区、研究区与研究区的相对比较，不具有绝对意义。

（5）计算研究区承载指数时，假设研究区的自然资源、经济资源、环境资源和社会资源都用于本地区的人口。

3实证分析

根据扩展相对资源承载力“P-W-L-3E-S”计算模型和方法，以新疆为研究区，分别选取中国、西北5省、西部12省、东部沿海经济发达10省区四个参照区，分析新疆1978-2011年的相对资源承载力和2011年的相对资源承载力状况。将中国、西北5省、西部12省区作为参照区主要是体现新疆在不同区域中的相对承载能力及其优劣势；将东部沿海经济发达10发达省份作为参照区主要是找寻新疆在经济资源承载力、环境资源承载力和社会资源承载力等方面的差距，为制定区域经济发展战略提供借鉴和参考。