基于综合承载力的福建省区域适度人口测算

朱杰，王强

(福建师范大学 地理科学学院，福州 350007)

承载力的概念来源于工程地质领域，其原意指单位面积地基的强度对地表建筑物的支撑力。帕克和伯吉斯最早将承载力引用到其他学科，并于1921年提出了生态承载力的概念[1]。经此，承载力研究成为地学中的重点研究方向。1948年William Vogt[2]提出了土地承载力的概念，并将承载人口作为土地承载力的衡量标准。在后面学者的研究中，由此逐渐引申出其他各种承载力与适度人口。

适度人口指在限定的目标和因素下区域内可以供养的最优人口数，其大小由区域内自然经济承载力和区域内人口的生存需求决定。关于承载力与适度人口的研究，国内外学者有着很大区别。国外的学者研究角度一般从经济承载力[3]、生态承载力[4]和社会承载力[5]展开对适度人口的分析。国内学者则是以土地承载力[6]、生态承载力[7]、环境承载力[8]和综合承载力[9]为角度进行了大量研究。国内也有学者以各区域特有的影响因素为视角展开研究，如基于空气质量改善目标对北京市适度人口进行规模分析[10]，以绿洲适度规模为角度对巴州地区适度人口进行分析[11]。在这些研究中，基于综合承载力对适度人口的研究是最适合的研究方式。李秀霞认为[12]无论区域具有多大的独特性，适度人口都不只取决与某一单一性的承载力，而是取决于土地、生态与经济等多元要素的综合承载力。因此，本研究以综合承载力为出发点，构建资源、生态和经济承载力3个子系统，利用主成分分析法和熵权法计算各子系统的客观权重，最后构建福建省适度人口的测算模型，为福建省人口管理决策提供合理的建议。

1 研究过程与数据来源

1.1 研究区概况

福建省(23°33′N～28°20′N, 115°50′E～120°40′E)，位于中国东南部，全省陆域面积12.4万km2，海域面积13.6万km2，人口数量为3 973万。研究区靠近北回归线，属于亚热带季风气候，降水充沛，光照充足，气候南北区域差异较大，水热条件呈垂直分布，自然资源丰富。福建省是中国对外贸易的重要港口，拥有湄洲湾、三都澳、厦门港等六大深水港，全省在2017年实现了地区生产总值32 298.28亿元，这其中第一产业增加值与第二产业、第三产业增加值的比例为1∶6.5∶5.7，产业结构不断向高新技术产业靠拢。福建省自然、经济、生态的发展具有特殊性。作为大陆对台交流的第一站、重要出海口，福建省台资、外资经济繁荣，海峡两岸关系的发展以及政策的变化对其有着重要影响，如平潭综合实验区的成立。当台海关系稳定的时候，两岸贸易频繁，出海顺畅，研究区经济发展会更好更健康，反之则对经济具有负面影响。福建作为一张两岸交流的名片，对于生态环境的保护、要求也会受到台海关系的影响。同时，福建是外贸大省，与东盟、欧美、日本、港澳等国家和地区也有着密切联系。经济、社会发展政策会随着国际关系的变化进行调整，从而影响到经济、自然的发展。但由于这些宏观因素无法进行量化分析，因此本研究在这方面不作讨论。

1.2 研究方法

1.2.1 主成分分析法与熵值法

本研究结合熵值法与主成分分析法计算各承载系统的权重。由于在选取指标的时候各个指标的单位和量纲不同，在进行熵值计算的时候存在困难，因此，在计算前对各个指标进行标准化处理。本研究所采用的标准化方法是机制标准化法。熵值法具体计算步骤如下：

(1)首先设研究范围共有i个时段，研究指标有j个，研究指标为xij(i=1、2、3…m，j=1、2、3…n),进行标准化处理：

(1)

式(1)中:minxij为j行中的极小值，maxxij为j行中的极大值。

(2)求第i个时段中第j项指标占该项指标所有时段之和：

(2)

(3) 求得各项指标的权重：

(3)

1.2.2 基于经济承载力的适度人口测算方法

基于经济承载力的适度人口指特定的区域在只考虑经济条件下能够承载的人口数量，所有的经济指标中GDP是衡量区域经济发展最直接的标准，但是单一的GDP指标无法反应区域产业结构的调整。因此，参考前人的研究[1，9]后，增加了第二、三产业产值2个经济指标，共3个经济指标(Qi)。福建省经济承载人口计算公式如下：

(4)

1.2.3 基于生态承载力的适度人口测算方法

基于生态承载力的适度人口主要通过生态足迹进行测算。生态足迹作为测算生态承载人口方法在国内已经应用十分广泛[1，6-7]，生态足迹法中生态承载力指在特定区域里能够提供给人类生物生产的土地面积之和[25]。生态足迹中的生物生产土地面积是将各种资源和能源消耗项目根据生物账户、能源账户的全球产量进行折算。生态足迹法也有着明显的缺陷：一是核算的足迹不具有准确性和完整性，使用的是生产数据而非实际消费数据，没有考虑到地下资源和污染物足迹等因素；二是研究区具有特殊性，福建省是个外贸大省，外向经济发展，能源消费等主要是来自进口，测算结果不够精确。但生态足迹法具有计算方法简单、表达形象，方便理解等优点，是核算生态承载力的一种良好方法。本研究中，生物账户参考了谢鸿宇[26]和1999—2009 年FAO 计算平均值，能源账户方面主要参考孙才志[27]的研究成果。计算方法如下：

(5)

式(5)中：Cen表示福建省生态承载人口数量，EJ为福建省的生态承载力，ef为福建省的人均生态足迹，P为福建省的实际人口数量，j为生产性土地类型，lj表示第j类生产性土地的人均土地面积，rj和yj分别为均衡因子、产量因子，i代表消费项目，Ci为i种消费项目的人均消费量，Di是i种消费项目的年均生产水平。

1.2.4 基于资源承载力的适度人口分析

当前关于资源承载人口测算研究中有基于单一资源的[15]，也有基于土地资源、水资源、能源资源的综合资源承载力研究[12,28]。

以综合资源承载力测度资源承载人口(将能源资源换算成万吨标准煤)，资源承载人口的计算过程如下：

Cna=WlCl+WwCw+WnCn

(6)

1.2.5 适度人口模型

适度人口测度公式如下：

C=We×Ce+Wen×Cen+Wna×Cna

(7)

式(7)中：C为福建省基于综合承载力的人口规模，We、Wen、Wna分别是通过主成分法与熵值法得到的经济承载人口权重、生态承载人口的权重、能源承载人口的权重，Ce、Cen、Can经济承载人口数量、生态承载人口数量、资源承载人口数量。

1.3 指标体系及数据来源

表 1 影响区域适度人口权重的指标体系Table 1 Index system affecting the weight of moderate population in the region

福建省综合承载力评价指标参照近十年来相关研究中使用频次较高的指标[10-19](表1)，并根据福建省[20-21]的相关条件对部分评价指标进行了修改，评价过程中遵循了科学性、严谨性、可行性原则，确保评价结果具有现实意义。

数据来源于福建省统计年鉴(2006—2018年)、福建省水资源公报(2005—2017年)、福建省环境状况公报(2005—2017年)、中国城市统计年鉴(2006—2018年)、中国统计年鉴(2006—2018年)。

2 结果与分析

2.1 经济承载人口

通过对福建省2005—2017年间相关经济数据的计算，得出福建省2005—2017年间经济承载人口的结果(表2)。由表2可以看出,2005—2017年福建省经济适度人口规模与实际人口规模比较一直是处于富余的状态且有上升的趋势。福建的经济承载人口从2005年的4 380.15万人上升到了2017年的5 312.82万人，年均增长速度达71.14万人/年。2011年后，福建经济承载人口数量的增速明显加快。这是因为自2011开始全球经济开始复苏，各国之间的联系逐渐加强，福建省的外贸经济带动了整体GDP的提升，从而在第三产业承载人口还有所下滑的情况下推动了经济承载人口的上升。同时，福建的第二产业持续发力，不断拉动其经济承载人口增长。福建的经济结构调整未达到一个均衡状态，第二产业承载人口从2005年的4 739.41万人上升到了2017年6 438.93万人，而第三产业承载人口却只是从4 331.49万人上升到了4 787.49万人，增长速度缓慢。第三产业滞后是福建省长期存在的一个问题，第三产业实际比重与第三产业的规划比重还具有一段距离。总体来说，福建省的经济承载人口在稳步上升，第三产业承载人口增速虽然缓慢，但也处于一个高于实际人口规模的状态，第二产业承载人口在很长一段时间内依然是处于主导地位。

表 2 福建省2005—2017年经济承载人口Table 2 Economic carrying population scale of Fujian from 2005 to 2017

2.2 资源承载人口

2005—2017年福建省的资源承载人口一直处于波动变化之中，大部分时间是处于人口超载状态。土地资源承载人口从2005年的2 022.95万人下降到2017年的1 335.63万人，呈现出长期下降趋势且一直处于超载状态。这与福建省的特殊自然环境有一定的关系，福建省山区面积广布，地势陡峭，可耕面积很少。再加上福建省的耕地面积不断减少，农作物的播种面积不断下降，造成土地资源承载人口严重超载。在能源资源承载人口方面，因为福建是一个“缺油少煤”，常规能源严重不足，需要外省、外国能源输入的省份，所以福建省能源资源总量能够养活的人口数量也一直处于较低的水平，从2005年的1 251.5万人波动上升到2017年1 313.89万人，仅增加了62.39万人。水资源承载人口波动变化最大，2005—2017年间水资源承载人口的峰值最高达到了9 030.06万人，最低是4 441.18万人，一直保持着一个富余的状态。研究区属亚热带海洋性季风气候，雨量充沛，是国内年降雨最丰富的地区之一。只考虑水量不考虑其他现实因素时，水资源能够承载的适度人口数量一直高于现实。

表 3 福建省2005—2017年资源承载人口Table 3 Resources carrying population scale of Fujian from 2005 to 2017

2.3 生态承载人口

表 4 福建省2005—2017年福建省生态承载人口 Table 4 Ecological carrying population scale of Fujian from 2005 to 2017

表 5 福建省2005—2017年综合承载力适度人口 Table 5 Optimum population scale of Fujian from 2005 to 2017

参考前人关于福建省生态足迹方面的研究[29]和中国其他区域对生态足迹进行的研究[17-19,30]，最后采用中国生产性土地的通用值作为本研究中的均衡因子。耕地研究的消费项目包括：粮食、油、棉麻、豆类、蔬菜、高粱、糖，林地主要是茶叶和水果，草地包括猪肉、羊肉、牛肉、奶制品四类，水域包括水产品，化石燃料用地包括原煤、原油、天然气，建筑用地是以电力为主。通过测算，福建省的生态承载人口在研究期内处于波动上升状态，但基本上是超载的，只有2008年和2011年两年除外。这主要是由福建省的人均生态足迹和生态承载力的较低和增长缓慢两方面造成的，2005—2017年13年间的人均生态足迹仅提升了0.05 hm2,生态承载力也仅从1 429.31万hm2上升到了1 779.27万hm2生态承载人口从2 861.96万人波动上升到了3 492.2万人。

2.4 综合承载力适度人口

通过主成分分析法和熵值法计算出各子承载系统的权重，分别是经济承载人口权重0.44、生态承载人口权重0.38、资源承载人口权重0.22。最后得到2005—2017年福建省综合承载力适度人口(表5)。通过表5，发现2005—2017年福建省的综合承载适度人口整体上是上升趋势，其值从2005年的3 538.61万人，上升到2017年4 254.62万人，年均增速达到了51.14万人/年。福建省的适度人口长期处于富余状态且不断上升。从福建省适度人口的构成来看，经济承载人口的贡献率最大，生态承载人口的承载力贡献次之，资源承载人口的贡献率最低。从2005年开始，经济、生态、资源的贡献率分别是42%、36%、22%，2017年三者的贡献率为44%、38%、18%，经济和生态二者贡献率之和长期位于80%左右，占主导地位。除经济承载人口外，其他承载人口都多次或长期低于现实人口，由于福建省位于东南沿海，对外贸易方便，再加上近些年来以福建为主体的海西经济区的建立，福建省作为21世纪海上丝绸之路的核心区，其经济增长迅速，所以经济适度承载人口处于领先位置。但经济快速发展，也导致化石燃料用量大增，其他生物生产性土地面积却不断的减少，使得研究区其他方面的适度承载人口长期处于弱势状态。研究区资源承载人口中只有水资源承载适度人口一直高于现实人口，土地资源承载适度人口数量较少且在不断下滑，也需要引起注意。

3 结论与展望

以福建省现实承载人口为基础，分别利用经济承载力、资源承载力和生态承载力3种不同的模型构建指标体系，再使用改进后的综合承载力模型计算出福建省的适度人口。得出结论：(1)2005—2017年，生态承载人口规模在波动呈增加趋势，由2 861.96万人上升至3 492.2万人，年均增长1.6%，一直处于人口超载状态；(2)2005—2017年，经济承载人口一直处于富余状态，规模由4 380.15万人减少至5 312.82万人，人口富余率逐年上升。第二产业产值所承载的人口对经济承载人口的贡献最大，增长速度大于第三产业值所承载人口；(3)2005—2017年，资源承载人口规模变化呈波动下降状态，2017年为2 652.77万人，处于超载状态，超载率逐年增加。(4)2005—2017年，研究区适度人口规模从2005年的3 538.61万人上升至2017年的4 254.62万人，经济和生态承载人口之和适度人口贡献率为80%，2005年和2017年资源承载人口的贡献率分别为22%和18%。

福建省各承载系统的适度人口有所差异，部分年份受到经济、自然条件的影响，差距较大。虽然福建省的综合适度承载人口发展趋势较好且承载状态长期处于富余状态，但对资源承载力和生态承载力的发展状态应时刻保持警惕，特别是生态承载力。应加快产业升级，绿色新能源应用，环保技术发展，社会经济的发展与生态环境保护同步，减少城市建设对环境的损害。通过提高环境承载力提升综合承载力，进而提升福建省的适度人口数，使福建省获得更科学、可持续的发展。

本研究虽较好地计算出了福建省的适度人口及其变化趋势，但仅针对福建省的自然和社会特性展开测算，且在测算各适度承载人口时只进行了数值上的测算，很多现实因素未作考虑。如由于生态足迹法模型本身存在的缺陷，在生态适度承载人口的测算上选择的生态足迹法，对外贸占重要经济地位的福建省来说，所得出结论精确性仍有所不足，这有待模型进一步改进，以为中国的经济社会发展提供具有普遍性的测算方法。同时需要指出的是，应提升中国各种数据统计的准确性，并对数据进行实时更新，建立数据交流平台，提高评价的现实性与合理性。另外还需要对评价指标及测度方法进行更为深入的研究，提高测度的科学性，做到真正的“对比测度”。