区域资源环境承载力评价研究进展及展望

王秦，李伟

北京联合大学，北京 100101

人口的高速膨胀、工业化与城镇化的加速扩张等使得现代中国面临着资源过度消耗和生态环境严重破坏的主要问题。从国家“十一五”规划纲要指出基于资源环境承载力统筹考虑中国经济布局与人口分布，到党的“十八大”报告“根据人口资源环境均衡的原则控制开发强度”，再到国家“十三五”规划纲要“塑造要素有序自由流动、资源环境可承载的区域协调发展新格局”，国家一系列战略决策都凸显了区域资源环境承载力评价的重要作用。

区域资源环境承载力评价是在确保生态弹性（可恢复）与可持续的前提下，对一定时期内区域资源环境系统承载社会经济发展需求的能力评估。本文从资源环境承载力的基础理论、区域资源环境承载力评价方法、区域资源环境承载力评价指标体系与区域资源环境承载力评价实证研究4个方面综述了国内外区域资源环境承载力评价的研究成果，归纳总结了目前存在的主要问题，指出了研究的现实需求，以期为区域资源环境承载力评价的未来研究提供借鉴与参考。

1 资源环境承载力的基础理论研究

国内外学者对资源环境承载力的研究经历了生态承载力→资源承载力→环境承载力→资源环境承载力的过程，基础理论研究主要围绕资源环境承载力的框架体系、内涵、构成要素、主要特征等方面展开。

1.1 理论依据和框架体系研究

资源环境承载力研究的理论依据主要包括可持续发展、区域发展与产业布局、资源稀缺与增长极限、系统工程、生态经济学及人地关系协调等理论（史宝娟，2014；王红旗等，2017）。可持续发展的基础理论（如人地系统及人口承载力等理论）和核心理论（如资源永续利用及外部性等理论）是资源环境承载力研究的指导思想和理论根基，以强调可持续发展为核心的资源环境承载力研究遵循最小因子限制定律（刘辉等，2005），具体表现为资源的合理使用、环境的有效改善、生态的良性循环与人口的适度控制。

在资源环境承载力的理论框架体系研究上，顾晨洁等（2010）提出了一个集成资源环境承载力评价、强度因子估算与情景分析等过程的资源环境承载力定量研究方法框架；Graymore et al.（2010）基于区域人口活动对生态系统的压力提出了一种评价方法 SHCC（Sustaining Human Carrying Capacity）；Murry（2010）提出了综合系统分析、动态响应、风险水平、系统约束、对未来规划的适用性以及对区域边界划定的考虑等方面的区域资源承载力模型；秦成等（2011）基于“资源-环境-社会-经济”复合系统的视角研究资源环境承载力；安海忠等（2016）提出了以理论为基础、以方法和数据为支撑、以应用为导向“四位一体”的研究框架体系；刘文政等（2017）基于地理学的视角从区域性与综合性、人地关系协调两个方面提出资源环境承载力的理论研究框架。资源环境承载力的理论框架体系是资源环境承载力基础理论研究的重点，学者们从经济学、生态学、地理学等学科的视角进行了研究。资源环境承载力是一个与生态-资源-环境-社会经济相关的复杂系统，可以考虑基于资源、环境、生态与经济社会 4个要素分析资源环境承载力的内涵与外延，在明晰资源环境承载力的构成要素、基本特征、影响因素等内容的前提下，探讨其承载机理（如承载体、承载对象、承载模式、承载限值等），构建资源环境承载力研究的理论框架体系。

1.2 资源环境承载力的内涵与概念界定

承载力的研究可追溯到Malthus的人口论——重视环境因素对人口规模的影响，之后地球的能量承载力与美国畜牧的承载力被相继估算。1921年，生态学领域的承载力概念被界定为一定环境条件下某种个体生存的最高极限数量；1949年，学者Vogt以粮食为标准研究了土地资源承载力；1974年，学者Bishop指出：环境承载力表明一个区域能够承载人类活动的强烈程度（吕一河等，2018）。Carrie et al.（2011）提出运用生态系统质量平衡模型计算生态承载力；Meriem et al.（2016）认为水资源承载力（WRCC，Water Resource Carrying Capacity）是指在水环境没有严重退化的情况下，可用水资源能够承受的人类适当活动水平的能力；Matgorzata（2018）将环境承载力定义为人类压力的阈值水平，环境能够在不发生严重退化和不可逆转变化的情况下进行平衡与承受。国内对资源环境承载力的研究由 1991年福建省湄洲湾环境规划报告提出的“环境承载力”概念拉开帷幕，之后，刘殿生（1995）将资源与环境综合承载力界定为土地资源、水资源、大气环境、水质环境与生物资源5个单要素的环境承载力之和；学者们分别以社会经济活动规模（邱鹏，2009）、人类生存与经济发展（刘蕾，2013）、人口总量（牛方曲等，2018）、人口数量与经济社会总量（石忆邵等，2015）为出口界定了资源环境承载力的概念。蒋辉等（2011）指出：资源环境承载力是资源环境系统结构与功能的外在表征；封志明等（2017）指出：资源环境承载力指特定时空范围内资源环境基础的“最大负荷”或“有效载荷”；岳文泽等（2019）则将资源环境承载力的内涵解构为资源要素的承载、环境要素的容纳与生态要素的服务 3个功能层次。从不同学者对于资源环境承载力的概念与内涵的阐释来看，资源环境承载力着重研究探讨人类及其社会经济活动与资源环境协调发展的科学问题，其概念可以被界定为：一定时期社会经济发展水平下，基于维系良好生态环境与可持续发展的前提，特定时空范围内资源环境系统承载的人口数量与社会经济发展规模。

1.3 构成要素与主要特征研究

在资源环境承载力的构成要素与影响因素研究上，有学者建议将土壤、植被、空气与水的质量、能源利用效率等作为影响环境承载力的主要因素；也有学者建议将资源环境承载力与环境生态类、城市设施类、公共意识类等进行关联（赵晓华，2009）。齐亚彬（2005）认为承载体、承载对象与环境承载率3个要素构成资源环境承载力；马海龙（2017）指出：资源环境承载力由承载体（无机环境系统和资源系统）和承载对象（社会经济系统及人类社会活动产生的附属）构成。资源环境承载力既受土地与水资源、水环境、地质条件等“先天性”因素的影响，同时城镇化发展、人口规模、产业布局等“后天性”因素也会制约资源环境承载力（Khanna et al.，1999；王丹等，2011；廖慧璇等，2016）。在资源环境承载力的基本特征研究上，资源环境承载力具有区域空间性、客观存在性、复合有机性、相对有限性、动态稳定性、有限可控性等基本特征（马爱锄，2003；张学良，2014）；封志明等（2018）指出资源环境承载力的突出特征是综合性与限制性。

2 区域资源环境承载力评价方法研究

系统动力学法、生态足迹法、能值分析法、模糊综合评价法、主成分分析法等方法被广泛运用于区域资源环境承载力评价，如表 1。近年来，越来越多的学者注重多种评价方法的结合使用，分别基于能值-生态足迹整合模型（张雪花等，2011）、主成分分析结合聚类分析方法（吴书光等，2013）、系统动力学法结合主成分分析法（陈先鹏，2015）、状态空间法结合Tobit模型（郭轲等，2015）、状态空间法结合向量模法（黄秋森等，2018）评价了相关区域的资源环境承载力。

表1 区域资源环境承载力评价方法的比较Table 1 Comparison of evaluation methods of regional resources and environment carrying capacity

3 区域资源环境承载力评价指标体系构建研究

3.1 基于固定模型选取评价指标

基于 PSR（Press-State-Response）、DSR（Driving Force-State-Response）、DPSIR（Driving Force-Press-State-Impact-Response）、DPSIRM（Driving Force-Press-State-Impact-Response-Management）模型选取评价指标构建区域资源环境承载力评价指标体系。4种模型各有其优劣势，构建评价指标体系的应用范围也各有侧重，如表2。

3.2 遵循系统论，从多层面或多维度选取评价指标

遵循系统论，基于多层面或多维度选取评价指标构建区域资源环境承载力评价指标体系，如表3。

区域资源环境承载力评价研究的核心内容之一就是构建区域资源环境承载力评价指标体系。综述国内外关于区域资源环境承载力评价指标体系构建的相关研究成果，主要是基于科学性、系统性、动态性、可量化及体现人地关系协调性因素等原则，按照目标层-准则层-要素层-指标层的结构，以区域资源环境承载力为目标层，基于区域资源、环境和社会经济系统等准则层选取若干相关指标设计区域资源环境承载力评价指标体系。

表2 基于PSR、DSR、DPSIR和DPSIRM模型设计区域资源环境承载力评价指标体系的比较分析Table 2 Comparative analysis of evaluation index system of regional resources and environment carrying capacity based on PSR, DSR, DPSIR and DPSIRM models

表3 基于多层面或多维度选取评价指标构建区域资源环境承载力评价指标体系Table 3 Construction of evaluation index system of regional resources and environment carrying capacity based on the multi-level or multi-dimensional selection of evaluation indexes

4 区域资源环境承载力评价的实证研究

区域空间尺度大小不一，主要按照行政、地理和经济区域进行划分。本文从宏观尺度（指全球、国家、跨区域等）、中观尺度（指城市群地区、二级流域区、省域等）和微观尺度（指市域、县域、产业园区等）3个层面综述国内外区域资源环境承载力评价的实证研究成果。

4.1 宏观尺度区域资源环境环境承载力评价的实证研究

全球尺度的区域资源环境承载力评价的实证研究最早在二十世纪六十年代末到七十年代初，Meadows et al.（1972）基于系统动力学模型对全球范围内资源、环境与人类间的关系进行了评价。1990年，Sleeser通过分析“人口-资源-环境-发展”间的相互关系，提出了 ECCO（Enhancement of Carrying Capacity Options）模型，研究区域资源环境承载力与人口增长、经济发展之间的动态变化趋势（王红旗等，2017）。在国家尺度的研究上，USEPA（2002）评价了美国主要城镇与湖泊的环境承载力；Senbel et al.（2003）分析评价了北美地区的生态环境承载力；卢小兰（2014）对中国30个省域2006—2011年的资源环境压力、承载力和承载率的空间相关性进行了研究；付云鹏等（2015）分析了中国31个地区资源环境承载力的时空变化特征。在跨区域的大尺度研究上，丁任重（2005）评价了西部12个省市自治区的资源环境承载力；陈修谦等（2011）从自然资源丰裕度、资源使用效率、环境治理能力与水平、生态环境破坏程度4个维度对2003—2007年中部6省（豫晋湘鄂皖赣）资源环境承载力进行了评价与比较；段佩利等（2019）评价了 2015年京津冀、山东半岛、辽中南、长三角及珠三角五大城市群资源环境承载力与区域开发强度的协调程度。宏观尺度区域资源环境承载力评价实证研究的主要意义在于预警区域资源环境的压力状态，制订国家国土空间开发与管制策略。

4.2 中观尺度区域资源环境环境承载力评价的实证研究

在城市群区域尺度的研究上，唐凯等（2012）分析了 2000—2008年长株潭城市群资源环境承载力的基本情况；李丽红（2017）通过搜集2004—2015年面板数据建立熵值分析模型，对京津冀地区13个城市的资源环境承载力进行了评价；Malgorzata et al.（2019）基于生态足迹影响因子的多元线性回归模型评价了 2011—2015年德国萨克森州的生态环境承载力。在流域区域尺度的研究上，方创琳等（2003）研究了塔里木河下游干旱地区“三生”（生态-生产-生活）承载力变化情况；Sawunyama et al.（2006）研究了津巴布韦林波波河流域环境承载力的基本状况；Leidel et al.（2012）对2001—2010年乌克兰巴格河流域的承载力进行了分析；王德怀等（2019）从时、空两个维度探究了2004—2016年贵州乌江流域 43个区域的资源环境承载力。在省域尺度的研究上，Lane et al.（2014）实证研究了澳大利亚昆士兰州资源环境压力、承载力和承载率之间的空间相关性；焦晓东等（2015）运用投影寻踪模型和粒子群算法和Matlab仿真模拟编程的方法，对江苏省 13个城市的资源环境承载力进行了评价；王淦霖等（2019）对2016年广东省资源环境承载力进行了综合评价。中观尺度区域资源环境环境承载力评价实证研究的主要意义在于探讨资源与环境要素约束下的区域资源环境承载力调控机理，认知区域的可持续发展状况。

4.3 微观尺度区域资源环境环境承载力评价的实证研究

在市域尺度的研究上，曾浩等（2015）基于时空差异的视角，研究了武汉城市圈9个城市2002—2011年的资源环境承载力；Widodo et al.（2015）对2012年印尼日惹地区的资源环境承载力进行了评价；Irankhahi et al.（2017）研究了2010—2014年伊朗谢米兰市资源环境承载力的基本情况；王亮等（2019）基于 PS-DR-DP（压力与支撑力-破坏力与恢复力-退化力与提升力）的理论模型，对 2010—2015年北京市资源环境承载力的变化状况进行了实证研究。在县域尺度的研究上，Vishnuprasad et al.（2016）研究了印度特里凡得琅的资源环境承载情况；白嘎力等（2018）采用多情景、多类型的人口和经济承载力计算方法，对安徽省郎溪县资源环境承载力进行了评价；卢青等（2019）对湖北省团风县的资源环境承载力进行了定量测算。在产业园区尺度的研究上，Cheng et al.（2015）对2006—2013年云南滇中新区经济发展水平和资源环境承载力的脱钩程度与时序变化进行了实证研究；赵宏波等（2015）分析了2000—2011年长吉图开发开放先导区环境承载力的时序变化特征与影响因子；王树强等（2017）综合评价了雄安新区的综合生态环境承载力。微观尺度区域资源环境环境承载力评价实证研究的主要意义在于进行区域人口容量的合理测算，从而制订产业发展布局与规划导向等。

总之，通过区域资源环境承载力评价的实证研究，旨在清晰地认知区域资源环境的禀赋特征、承载能力及承载水平、主要障碍因子等，探讨区域社会经济发展与资源配置、环境保护之间的关系及其协调运作模式，为区域经济、社会与生态的可持续发展提供一定的理论指导。

5 总结与展望

5.1 研究总结

目前，区域资源环境承载力评价的相关研究取得了一定的进展，但也存在着一些问题，总结如下：

（1）区域资源环境承载力的基础理论研究较少。目前，资源环境承载力的理论研究成果颇丰，学者们从概念与内涵、构成要素与主要特征、理论依据和框架体系3个层面进行了大量深入的研究，为后续理论研究奠定了良好的基础。但是，区域资源环境承载力的理论研究成果还较少，围绕区域资源环境承载力的理论研究体系尚未形成，尤其区域资源环境承载力的内涵与外延、构成要素、主要类型与基本特征、影响因素、承载机理和演化机制等基础理论的研究亟待加强。

（2）区域资源环境承载力单一评价方法应用的局限性。无论是基于单一的定性分析方法（如情景分析法等），或是应用单一的静态定量分析方法（如生态足迹与能值分析法等）、动态定量分析方法（如状态空间与系统动力学法等）评价区域资源环境承载力，都存在着一些不足，如：情景分析法的数据有效性问题；生态足迹法的指标相对单一、无法进行动态模拟与预测；能值分析法过于简化，影响了评价结果的准确性；系统动力学法的参变量不易掌握，使得设计的模型不甚合理；状态空间法难以定量计算等。综述近期的相关研究成果，区域资源环境承载力评价方法的选择反映了从单一到综合、定性到定量、统计描述到数学建模的发展趋势，呈现出多元化、定量化与系统化的特征，多种评价方法的综合运用成为区域资源环境承载力评价的主流。

（3）区域资源环境承载力评价指标体系的指标选取过于庞统、缺乏定量依据。区域资源环境承载力评价指标体系研究成果颇丰，但尚未形成统一的认识和标准。无论是基于PSR、DSR等固定模型选择指标，或是遵循系统论、从多层面选择指标，学者们大多是尽可能全面地列出与资源、环境系统相关的一系列指标，涉及范围广、覆盖面大，但是缺乏针对性。同时，指标选取主要依据影响区域资源与环境状况因素的定性分析，缺乏定量依据，主观性较强，容易造成评价结果的片面化。因此，区域资源环境承载力评价指标体系中指标选取的定量优化研究十分必要。

（4）区域资源环境承载力评价的实证研究需要关注空间尺度的多元性与区域系统的开放性。一方面，人、地系统间的相互作用过程在不同空间尺度上的多样性和灵活性，容易造成区域资源环境承载力的明显差异，因此如果实证研究中区域空间尺度选择不当，就无法全面、客观地揭示区域资源环境承载力的影响要素和演变机理，同时会增加基于评价尺度的自然数据与人文数据空间融合的难度，制约宏观、中观及微观尺度评价分析结果间的转换，给精确、系统地定量化评价区域资源环境承载力带来一定的困难。另一方面，区域资源环境系统不是孤立存在的，其表现出明显的开放性，即与其他区域系统间资源环境要素的物质能量交换，这种持续与广泛的交换与传递是区域资源环境系统产生有序结构的必要条件。区域资源环境系统的“短板”要素可以通过区际资源流动而提升，“长板”要素则可能被干扰影响而导致变化。因此，区域资源环境承载力评价的实证研究需要考虑地域系统的开放性。

5.2 研究展望

针对上述问题，建议未来的研究重点关注：

（1）加强基础理论研究。区域资源环境承载力研究涉及经济学、生态学、地理学、社会学等多个学科，因此，要运用多学科交叉的研究方法对区域资源环境承载力的基础理论进行深入透彻的分析。一方面，区域资源环境承载力的研究目标是实现区域的可持续发展，所以基于可持续发展理论的区域发展、资源稀缺与增长极限、生态经济学、系统工程等理论是区域资源环境承载力研究的主要理论依据。另一方面，区域资源环境承载力是一个与资源-环境-生态-社会经济相关的复杂系统，可以考虑从区域资源要素的支撑、区域环境要素的约束、区域生态要素的调节以及区域社会经济要素的压力 4个维度研究区域资源环境承载力的内涵与外延，在此基础上研究提炼区域资源环境承载力的构成要素、基本特征及影响因素等；同时基于系统思维与“人地系统相互作用机理”，重点从资源、环境、生态与经济社会4个维度研究区域资源环境承载力的承载机理与演进机制，构建多层次、多维度的理论分析框架。

（2）基于定性与定量相结合的方法评价区域资源环境承载力。能值-生态足迹整合模型弥补了生态足迹法没有考虑技术进步及人类活动的影响，可以更加全面地反映区域的生态足迹与承载力情况；模糊聚类分析通过建立模糊相似关系进行聚类分析，解决了聚类分析受困于样本量大的问题；系统动力学法结合主成分分析法，运用主成分分析法筛选评价指标并确定权重，增强了系统动力学模型评价结果的可靠性。近年来，RS、GIS、大数据处理技术等方法已经应用于区域资源环境承载力评价，尤其是以GIS为代表的地理空间技术方法，能够实现对区域中各评价单元资源环境承载力的空间叠置分析，有助于探究区域资源环境承载力的空间变化特征和演变规律，更加客观、真实地评价区域资源环境承载力。

（3）区域资源环境承载力评价指标体系构建的定量研究。科学、合理的区域资源环境承载力评价指标体系，既能涵盖区域资源环境与社会经济系统各个要素的相对情况，又能从时空维度上反映区域资源环境承载力的变化情况，有利于实现区域资源环境承载力的客观评价。国内区域资源环境禀赋的空间差异显著、经济社会发展的地域分异明显，无法形成统一的区域资源环境承载力评价指标体系，因此，要有针对性地从区域资源、环境、生态与社会经济系统间的物质与能量交换入手，从生态、资源、环境与社会经济4个维度设计区域资源环境承载力评价指标体系，依据区域发展的现实状况选择二级准则层集成性指标及若干个基础指标，并运用相关性分析、主成分分析等方法对指标进行优化筛选，避免指标选取仅仅依赖影响因素的定性分析，最终设计符合区域自身特征的区域资源环境承载力评价指标体系。

（4）实证研究要充分考虑地域的开放性与互通性。目前，区域资源环境承载力实证研究的空间区域划分为宏观、中观和微观尺度的区域，宏观尺度的数据精度为国家级、省级行政单元，中观尺度的数据精度为地市级、区县级行政单元，微观尺度的数据精度为乡镇级行政单元与自然地理单元，以此为界定，资源环境要素承载力评价要落实在适宜的行政层级与空间尺度，保证区域资源环境承载力评价的合理结果。同时，必须要考虑到地域系统的开放性与资源跨区域流动对于区域资源环境承载力的深刻影响，对充分利用本区域和可能获得外来环境资源（自然、经济、人力资源等）前提下的区域资源与环境系统承载情况进行评价，一方面可以综合运用GIS技术、大数据处理技术等，综合考虑区域内、区域间的资源环境状况；另一方面，建立动态可视化的监测与预警平台，实时监测区域资源与环境状况动态。总之，区域资源环境承载力评价是一个复杂的综合性评价，既要考虑不同时间尺度的各类自然资源的数量、质量、空间分布及开发所引起环境系统的变化，又要兼顾相互关联的自然资源与生态环境系统，使得区域资源环境承载力评价结果尽量客观真实，为区域资源环境承载力评价长效机制及监测预警工作提供参考，为区域资源环境系统与社会经济系统的协调发展提供对策，走出一条资源节约、环境友好的区域绿色发展之路。