城市承载力评价研究述评与展望

苏红键

摘要：城市承载力研究是地球人类承载力在城市领域的应用，在我国最早开始于20世纪80年代。随着2005年建设部提出城市综合承载能力的概念，关于城市承载力的研究大幅增加。本文重点对城市承载力的起源、相关概念、内涵、评价方法与思路等进行总结。在此基础上，反思以往城市承载力研究在研究思路、研究对象以及评价方法等方面存在的问题，并对未来研究进行展望。

关键词：城市承载力；城镇化；研究述评

中图分类号：F290 文献标志码：A 文章编号：1001-862X（2017）01-0086-009

随着中国城镇化的快速推进，人口向城市的大规模集聚与城市有限的承载力之间的矛盾逐渐显现，尤其在特大城市和超大城市，这一矛盾更加突出且日益严重，表现出交通拥堵、环境污染、资源短缺等大城市病，成为城市发展研究领域面临的重点难题问题。2005年建设部发文提出“着重研究城市的综合承载能力”，城市承载力问题开始得到政策关注，相关研究大幅增加，“十一五”和“十二五”规划均提出了“提高城镇综合承载能力”的战略要求，“十三五”规划建议也提出要“根据资源环境承载力调节城市规模”。为此，本文着重对城市承载力研究的起源、相关概念与内涵、评价思路与方法等进行综述，并深刻反思以往研究存在的问题，提出未来研究方向，以期为城市规模与城市人口政策研究提供有益借鉴。

一、城市承载力研究的起源

承载力最初起源于生态学研究领域，表示某一生态系统能够维持的某一物种最大的存在量。马尔萨斯（1798）《人口原理》中的观点是承载力研究的起源，引起了大量关于种群承载力和人类承载力的研究。在马尔萨斯去世（1834）后的一个多世纪里，由于农业技术的进步与全球人口增长缓慢，世界人口增长并没有出现让人担忧的结果，因此在很长一段时间里地球人类承载力问题受到的关注很少（Seidl & Tisdell，1999），除了Verhulst（1838）与Pearl（1920）各自构建了一个包含承载力约束的描述人口增长的逻辑斯蒂方程（Verhulst-Pearl Logistic Equation）。直到20世纪60年代末70年代初，伴随着人口和经济的指数级增长，一些资源的承载力面临着上限（如食品供给、土地以及不可再生资源），地球人类承载力问题重新引起广泛关注（Seidl & Tisdell，1999）。之后，联合国教科文组织（UNESCO）和粮农组织（FAO）开展的关于区域土地承载力的研究（UNESCO & FAO，1985）开始引领学术界将地球承载力的研究应用到区域和城市领域。

从国内外关于城市承载力的研究来看，国外学者关于城市承载力的研究很少，主要有韩国学者Kyushik Oh等（2005）的研究；国内学者对城市承载力的研究起源于20世纪80年代末对城市土地承载力的研究，90年代中期之后关于城市水资源、交通等要素承载力研究陆续出现，2005年建设部提出“城市的綜合承载能力”的概念之后，相关研究大量出现，出现了很多利用各种方法对不同城市（群）、不同要素承载力的理论分析和评价研究。

二、城市承载力的相关概念与内涵

联合国教科文组织（UNESCO）20世纪70年代对承载力（carrying capacity）内涵的界定已经得到广泛认可，指“一定地域范围内，在可以预见的时期，利用该地的能源和其他自然资源及智力、技术等条件，在保证符合社会文化准则的物质生活水平条件下，所能持续供养的人口数量”（UNESCO & FAO，1985；齐文虎，1987）。这一承载力内涵界定主要包括三方面内容：承载要素（该地的能源和其他自然资源及智力、技术等条件）、承载对象（人口数量）、承载约束条件（保证符合社会文化准则的物质生活水平条件）。在将这一承载力内涵应用到城市承载力的过程中，针对不同的承载要素、承载力的内涵不同，由此也出现了城市承载力不同的相关概念。城市承载力根据承载要素不同可以大体分为单要素承载力和多要素承载力。在建设部提出综合承载能力的概念之前，研究主要集中在单要素承载力方面，主要包括城市土地承载力、城市水资源承载力、城市交通承载力等；之后，关于多要素承载力的研究开始大幅增加，主要体现在城市综合承载力和城市生态系统承载力的研究。

1.城市土地承载力

承载力的研究最早就是关注于土地承载力（地球承载力），相应的，城市土地承载力也是城市承载力研究的最早领域。关于城市土地承载力的研究主要包括早期的城市土地（资源）承载力研究和近期的城市土地综合承载力研究两大类。国内于80年代末开始对城市土地承载力进行研究（林戈等，1987；张剑光，1988；王宏，1988），早期研究主要是遵循马尔萨斯等人考察地球承载力时“土地-粮食-人口”的思路，即以耕地为承载要素，以人均食物为约束条件，以人口规模为承载对象考察地球或区域的承载力。王书华等（2001）首次对土地综合承载力进行研究，明确指出“以往土地承载力最终都归结到‘养活多少人这样一个概念上来……这在一定意义上难以揭示区域人地关系的相互制约、相互促进的复杂关系”。随着城市土地承载力研究的发展，尤其是在建设部2005年提出城市综合承载力概念之后，土地综合承载力研究也越来越多（瞿理铜等，2008；郭志伟，2008；李蕾等，2010；虞晓芬等，2012）。从学者对土地综合承载力的界定来看，基本属于城市综合承载力的范畴，比如，李蕾等（2010）指出土地综合承载力指“在一定时期、一定空间区域，以及一定的社会、经济、生态环境条件下，土地所能承载的人类各种活动的规模和强度的阀值”。

2.城市水承载力

城市水承载力包括水资源承载力和水环境承载力，但由于两类因素紧密联系，只是侧重点不同，大部分研究并没有严格区分，部分研究者对城市水承载力的研究同时考察了水资源和水环境对城市人口规模的约束（齐枝花等，2012；邬彬等，2012）。城市水资源承载力研究最早开始于90年代中后期（魏斌等，1995；王建华等，1999；薛小杰等，2000），从内涵来看，基本上是联合国教科文组织的承载力内涵在水资源方面的应用，“指在一个可以预见的时期内，一定地域范围内在保证符合社会文化准则的用水条件下，其水资源条件所能持续供养的人口数量”（童玉芬，2011）。城市水环境承载力也起源于90年代中后期（贾振邦等，1995；崔凤军，1998），但相对而言专门的城市水环境承载力研究较少，因为关于水资源承载力的研究往往将水污染作为对水资源供给的影响因素，由此将水环境承载力和水资源承载力结合起来（比如，童玉芬，2010）。

3.城市交通承载力

城市交通承载力包括交通基础设施承载力和交通环境承载力两个方面（侯德劭，2008；詹歆晔等，2008）。交通基础设施承载力实际上是针对城市交通拥挤问题的路网容量问题（Idia，1972；陈春妹，2002；杨晓萍等，2005）；城市交通环境承载力最早引起关注是在90年代末（卫振林等，1997），主要指在一定时期和区域内，保持城市环境可持续发展的交通系统的最大容量（侯德劭，2008）。李振福（2004）将联合国教科文组织对承载力的界定应用到城市交通承载力领域，将城市交通承载力界定为“在可预见的时期内，充分利用本地的交通资源及其他物质、智力、技术等条件，在不损害交通环境质量和破坏交通资源的前提下和保证城市交通功能有效发挥的条件下，该城市交通系统所能持续承载的人口数量”。由于交通基础设施的承载力往往以交通拥堵、路网容量等问题的形式集中在城市交通研究领域，专门的城市交通承载力研究相对较少。

4.城市综合承载力

城市综合承载力的研究可以追溯到魏后凯（1989）对“城市区域承载能力”的解释，刘殿生（1995）最早对秦皇岛市的综合承载力进行了评价。在2005年建设部发文提出城市综合承载能力概念之后，关于城市综合承载力的研究越来越多（叶裕民，2007；李东序，2008；龙志和等，2010；孔凡文等，2012），还出现了大量关于城市群综合承载力的研究（欧朝敏等，2009；高红丽等，2010；刘惠敏，2011；孙钰等，2012；黄志基等，2012）。根据联合国教科文组织对承载力内涵的界定，本文从承载要素、约束条件、承载对象等三个方面对以往关于城市综合承载力的界定进行了总结（如表1所示）。总体来看，以往关于城市综合承载力的理解大体可以分为三种：一种是从承载要素的角度理解，区别于单要素承载力（魏后凯，1989；Kyushik Oh等，2005）；第二种是从承载对象角度，区别于人口承载力，主要是一些关于土地综合承载力的研究（王书华等，2001；李蕾等，2010）；第三种是从承载要素和承载对象角度均考虑综合性，如叶裕民（2007）、李东旭（2008）等，还有关于城市生态系统承载力的研究也是从承载要素和承载对象角度均考虑综合性（徐琳瑜，2011；毕东苏等，2008）。

三、城市承载力的评价思路与方法

根据承载要素不同，城市承载力的评价也往往分为单要素评价和多要素评价（张燕等，2013；张贵祥等，2013；石忆邵等，2013），但实际上除了“短板效应”的评价思路通常只用于多要素评价之外（但也是基于单要素评价之后的比较分析），其他的评价思路与方法往往既适用于单要素评价也适用于多要素评价，因此，本文对评价方法的总结不区分单要素评价和多要素评价。从以往研究来看，比较常用的城市承载力的评价主要有以下七种思路和方法（如表2所示）。

概念模型法。從承载力的基本原理出发，以资源总供给和人均需求量为基础估算承载力，是最简单直接的估算方法，最具代表性的模型是PER模型（人口-经济-资源的环境承载力模型）（谢高地等，2011），在城市承载力估计方面主要有杨开忠（2006）对北京市水资源的估算，缪明月等（2013）对城市交通承载力的估算。

指标体系法。在城市承载力方面比较常用的指标体系法是要素加权法。通过构建城市承载力指标体系，对指标进行赋权并对数值进行标准化处理，得到各个分指标及综合指标的标准值，由此对承载力各要素情况进行比较分析，有助于发现承载力的短板并提出对策。这一方法只是一般统计方法在承载力方面的应用，通常会结合其他评价思路使用，如状态指数法、短板效应法等。城市承载力方面的主要研究有高红丽等（2010）、黄志基等（2012）、李彦君（2013）。

生态足迹法。将各种不同的资源要素需求和供给转化为一种要素（生态足迹）进行比较分析，如张颖（2006）、徐琳瑜等（2011）、彭文甫等（2012）、王建洪等（2012）等。William R.（1992）、Wackernagel M.和William R.（1997）最早提出生态足迹（ecological footprint）的概念。任何已知人口（某个个人、一个城市或一个国家）的生态足迹是生产这些人口所消费的所有资源和吸纳这些人口所产生的所有废弃物所需要的生物生产土地的总面积（或/和水资源量）。将一个地区或国家的资源、能源消费同自己所拥有的生态能力进行比较，能判断一个国家或地区的发展是否处于生态承载力的范围内（张志强等，2000）。基于“转化为一种要素进行分析”这一思路还有能值分析法，在承载力研究中比较常见，但在城市承载力应用较少。

多目标决策法。在城市承载力方面比较常见的是可能-满意度多目标决策法。选取能够反映承载力的社会、经济、人口、生态环境等若干相互依存、相互制约的目标，按照可持续发展原则，通过数学模型求解同时满足多个目标整体最优、次优、一般等不同满意度的发展方案，其所对应的人口或社会经济发展规模即为不同可能-满意度下的承载力。这一方法最早由Millington（1973）在分析澳大利亚土地资源承载力时提出。在我国城市承载力方面的文献主要有李振福（2004）、刘广俊（2009）等。

系统动力学方法。认为承载力受很多相互作用的因素的影响，并建立系统动力学模型进行长期、动态、战略性的仿真分析与研究，如冯海燕（2006）、张林波（2009）、童玉芬（2010）等。社会系统动力学方法最早起源于罗马俱乐部Meadows（1972）在研究世界人口承载力时提出的世界模型，在UNESCO&FAO（1985）的ECCO模型（Enhancement of Carrying Capacity Options）中进一步应用。基本思路是：首先，将所研究的具体对象和涉及的主要因素划归到一个系统中，区分出系统的边界；然后，用正反馈和负反馈的分析方式，分析这个系统内不同因素之间存在的因果关系，将系统内各个因素以直接或者间接的关系全部联系起来，形成有多个反馈关系或正负反馈环联系起来的分析系统；再次，分辨系统要素中的主要变量类型，以最基本的状态变量为基础，写出各因素之间的定量方程；最后，在给定不同的参数条件下，系统将会给出各种可能的系统变量输出结果，依此可以观察各种方案设置下的系统运算结果，并进行政策性分析（李旭，2009；童玉芬，2010）。

状态指数法。设定相应的状态指数标准，对指标所处的状态级别进行判断，如“良好状态”、“一般状态”、“危机状态”、“预警状态”等，国内最早见于中国科学技术协会（2008），石忆邵等（2013）明确提出状态指数法的概念。状态指数法的评价往往与其他方法结合，如中国科学技术协会（2008）是在用指标体系得到承载力标准值的情况下，结合状态指数法对承载状态进行判断，石忆邵等（2013）则是与概念模型法相结合。基本评价思路：选择相关指标的阀值区间，设定不同的状态取值区间；计算各指标的状态指数进行判定。

短板效應法。认为人口规模受一些单项要素的影响，然后以“短板效应”（木桶原理）确定承载力，如Kyushik Oh 等（2005）。短板效应法通常应用于综合承载力的评价，实际上由于短板效应法需要首先对单要素进行评价，所以短板效应法本身只是一种思路，而需要与单要素评价的其他方法相结合进行分析，Kyushik Oh等（2005）是与概念模型法结合，还有研究与指标体系法结合，如吕斌等（2008）、孙莉等（2009）。基本评价思路：以Kyushik的研究为例，首先是测算各个单项资源的供给能力，然后确定单向资源人均需求标准；根据相应的供给能力和人均需求标准，计算各单项资源现实与潜在的可承载人口数量；根据“短板效应”，综合确定现实与潜在的综合承载力，即现实与潜在的可承载人口数量。

四、城市承载力评价案例：

以往关于北京市承载力的评价

关于城市承载力评价案例中，北京市承载力的研究相对较多，本文对北京市承载力评价的对象、方法、结果等进行简单总结。从以往制订的三次北京市总体规划来看，北京市常住人口规模往往很快超过规划控制目标，关于北京市到底能承载多少人的问题越来越迷惑。第三次修编的《北京城市总体规划（ 2004—2020）》 要求2020 年北京实际居住人口控制在1800 万人左右，但北京市2010年常住人口达到1962万人（2012年达2069万人），已经超过2020年规划的人口规模。虽然北京市采取多种措施控制人口增长，但北京常住人口总量一直以每年50万人左右的速度持续增长，交通拥堵、空气污染、水资源短缺等问题日益严峻。由此，对北京市承载力的研究得到越来越多的关注，北京市设置专门课题对承载力进行研究，2013年《京津冀发展报告》也对京津冀区域“承载力测度与对策”进行了专题研究。表3总结了比较有代表性的关于北京市承载力的研究成果，研究者采取了多种不同的方法对水资源承载力、交通承载力、综合承载力等进行了研究，以往的研究结果均显示，北京市承载力在1800万人以内，目前基本处于超载、不可持续状态。

五、以往研究存在的问题

1.研究思路问题：简单将地球承载力思路应用到城市领域，没有考虑到城市系统与地球的差异，导致对城市承载力命题真伪的争论。

目前的研究对城市承载力与地球承载力的异同一直缺乏重视。相对于地球来说，一个城市的承载力，由于存在各种各样的外部联系，其研究思路应该与类比为“孤岛”、“飞船”的地球的承载力存在巨大差异。实际上，Cohen（1995）已经指出“人类承载力不能在国家（区域）层面进行定义，因为各个区域存在与其他区域的贸易（联系），能够共同分享全球资源如大气、海洋、气候、物种多样化等”。由此，将地球承载力的思路和方法直接应用到城市承载力方面肯定是不合适的，这也导致城市承载力分析结果往往缺乏现实意义，引起对城市承载力命题真伪的争论。在对城市承载力的评价实践中确实面临这一问题，童玉芬（2011）在对北京市水资源承载力进行多项研究之后，也提出这样的疑问，“随着北京市人口的增长，水资源压力越来越大，可我们在实际生活中却并没有感觉到水资源人口承载力已经超载，或者说生活中并没有明显感觉到水资源困难和紧缺”，在对城市承载力进行反思之后，明确指出“城市地区……生活和生产中所需要的能源和物质资源绝大多数都需要从城市系统以外调入，使系统保持一种高度的开放性和高输入特点……这样导致城市人口承载力的计算在很多方面实际上失去了意义”。

2. 研究对象问题：单要素承载力研究较多，综合承载力内涵缺乏共识，影响因素和影响机理研究不够收入。

从以往的研究来看，对于城市承载力的研究，更多的是侧重于对单要素承载力的研究，如城市水资源、土地资源等，对城市综合承载力的研究相对不足。从已有的城市综合承载力的研究来看，城市综合承载力的内涵还不清晰，对综合承载力的内涵界定较多但缺乏共识（如表1所示）（谭文垦等，2008；傅鸿源，2009），总的来看，有从承载要素角度解释“综合”，有从承载对象角度解释“综合”。但需要明确的是，以人口为承载对象更具现实意义，从承载要素角度而不是从承载对象角度考察“综合承载力”更加合理。从英文来看，无论是城市综合承载力、城市人口承载力、城市土地承载力都可以用“Urban Carrying Capacity”表示；结合承载力研究的起源与发展来看，承载力主要是考察某一区域范围中能够承载的人类或者是物种的数量，因此城市承载力实际上就是指城市人口承载力，这几个概念都是考察可持续发展条件下城市能够承载的合理人口数量。孔凡文等（2012）也指出“对城市综合承载力的研究最终还应落到对人口的承载能力或容纳量上……城市综合承载力也可以称为城市人口承载力”。城市综合承载力内涵不清也导致了对城市综合承载力影响因素的不确定以及影响机理的研究不足，联合国教科文组织从承载要素、承载对象、约束条件对承载力进行了界定，但大部分的研究并没有明确区分承载对象和约束条件，从而进一步导致对承载力的影响因素和影响机理缺乏研究。

3. 评价方法问题：各种评价方法对城市系统的开放型、动态性、因素互动性等考虑不足。

从以往关于城市承载力的评价方法来看，一个适当的有意义的方法至少需要具备以下几方面要求：首先需要具有合适的评价思路，要能够考虑到城市系统（区别于地球）的开放性问题；要能够考虑到承载力的动态性问题，承载力受多种动态变化的因素影响；评价的结果最好应该是人口数量而不是其他，承载力起源于对物种或人类承载力的研究，经典研究得到的都是物种或人口的数量，数量、数量区间或者不同情景下的数量才是承载力研究的目的；对综合承载力的评价最好能够考虑到多种影响因素之间的相互关系。总体来看，概念模型法不能反映众多影响因素，不能反映承载力的动态性；指标体系法和状态指数法不能得到明确的关于人口数量的结果；生态足迹法没有考虑到城市生态系统的开放性；多目标决策法不能考虑多个影响因素之间的相互关系；短板效应法不能充分考虑因素之间的关系。系统动力学方法因为能够以系统的动态的方式评价城市承载力，同时能够得到不同情景下的人口数量，是相对较好的城市承载力评价方法。

六、未来研究展望

针对以往研究存在的问题，未来对城市承载力的研究首先需要明晰城市综合承载力的内涵、影响因素和机理。在此基础上，选择合适的评价思路和方法进行评价，提出相应的政策建议。

第一，明确城市综合承载力的内涵、影响因素和影响机理，并基于此形成相应的评价思路和方法。需要在深入剖析城市承载力命题真伪的基础上，将广义的生态系统、耕地资源等受外部联系较大的因素剔除，要紧紧围绕交通拥堵、大气污染、资源短缺等比较严重的城市病現象，从承载要素、承载对象、约束条件三方面明确城市综合承载力的内涵，深入挖掘城市综合承载力的影响因素和影响机理，并在此基础上，构建相应的城市综合承载力评价方法。

第二，针对我国城市发展规模结构不合理问题，加强特大城市综合承载力研究。长期以来由于行政等级对资源分配的干预，资源大量向直辖市、副省级城市、省会（首府）城市等大城市集聚，导致我国城镇规模体系“两极分化”的问题突出，大城市规模膨胀，中小城市因为吸纳能力不足导致数量与规模萎缩，小城镇偏多，城镇体系缺乏中小城市的有力支撑。可见，不同规模城市面临的问题不同，大城市面临承载能力不足问题，中小城市面临的则是吸纳能力不足问题（魏后凯，2011）。为此，对城市承载力的研究应当主要以特大城市为研究对象，加强特大城市综合承载力研究。

第三，加强城市综合承载力与城市最优规模等相关领域的联系。城市最优人口规模问题的研究与城市承载力的研究均兴起于20世纪70年代，从城市承载力、最优城市规模的概念内涵来看，当城市人口规模超过城市承载力或最优城市规模时，将不利于城市可持续发展。由此可见，这两个领域研究的目的是一样的，只是这两类研究分别起源于生态学和经济学领域，从而缺乏相互联系。实际上，城市承载力研究重评价、轻理论，往往导致评价结果缺乏实践意义；而最优城市规模重理论、轻评价，如果能够将两方面的研究互补，可能会有利于促进各自的研究。张燕等（2013）将城市人口密度或城市适度人口规模的测算作为城市人口承载力的间接测算方法，也表明城市承载力研究与城市规模研究在方法论上存在相互借鉴价值。

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（責任编辑 吴晓妹）