我国资源环境承载力研究的进展与展望

李 剑，金小燕，王伦澈，李长安

(1.中国地质大学(武汉)地球科学学院，湖北 武汉 430074；2.湖南省自然资源事务中心，湖南 长沙 410004)

0 引言

资源环境承载力作为连接经济、社会与环境三大系统的纽带，是协调人口、资源与环境三者相互独立、但又相互联系的矛盾统一体的关键点。资源环境承载力研究是一个国家或地区进行资源供需保障和环境保护、人口总量及布局谋划、增强政策调控功效、实施可持续发展战略等的依据，同时为经济社会和资源环境协调发展提供有力理论支撑。20世纪以来，人类文明进程加速发展，引发了资源过度消耗、人口剧烈增长、生态环境退化等严峻的资源环境问题，直接威胁到人类自身生存和发展[1-2]。自20世纪中后期开始，资源环境问题日益备受很多国家和地区关注和重视，资源环境承载力研究面临新的形势和挑战。诸多专家、学者围绕资源环境承载力问题，开展了大量研究工作。特别是1992年联合国环境与发展大会提出可持续发展理念后，“资源环境承载力”被确定为可持续发展评价的最有效评价指标[3-4]。如何从理论、方法和技术等维度协调经济发展与资源环境之间的关系成为学术界研究的热点课题。但相关的研究集中在资源环境承载力概念与内涵、评价方法评价、指标体系以及其应用研究等方面。目前学术界缺乏对资源环境承载力研究成果及其存在问题进行的系统梳理和总结。基于此，本文通过对梳理资源环境承载力研究的相关文献，对其研究进展进行研究，在此基础上展望其前景，以期为开展相关研究提供参考。

1 概念起源及其内涵演变

“承载力”(Carrying Capacity)一词源于古希腊时代，最初指地基可承受建筑物荷载的最大能力，后来人们将该概念运用于草原管理，陆续提出最大载畜量、草地承载力等概念[5]。“资源环境承载力”是在“承载力”概念基础上派生、演化和发展起来的概念，也是一个涵盖了资源与环境两个要素的综合概念，其概念内涵经历了一个从单一逐步向宽泛与综合的演变历程。

资源环境承载力缘起于国外学者对承载力的研究。1921年，美国帕克教授首次较为确切地提出了承载力概念，其含义是指某种生物个体在某种环境条件下最大数量可存活的潜力。20世纪30年代至50年代，全球人口数量不断增长，粮食保障问题凸显。美国威廉姆学者基于人地关系角度提出了“土地资源承载力”概念，认为土地拥有给人类提供衣、食、住的能力，但土地承载力潜力不是无限的，土地对生物生长的潜力具有限制程度。Odum在他的著作《生态学原理》中，将承载力概念与逻辑斯蒂曲线理论得最大值常数(即逻辑斯蒂方程的常数K)联系起来，运用较为精确的数学形式表达承载力概念。20世纪60年代后期，随着全球经济社会的进一步发展，资源短缺问题加剧，人类面临的主要问题已不只局限于土地问题，而是逐渐扩大到矿产、能源、水等资源方面及社会文化因素方面，继续推动了人们对资源与环境承载力概念的延伸及其相关理论的研究[6]。

美国学者梅多斯等组成的“罗马俱乐部”第一次较为明确提出资源环境承载力概念[7]。1972年，“罗马俱乐部”发表了《增长的极限》研究报告，指出：人类社会面临人口剧增、工业化快速发展、环境状况持续恶化、非再生性资源枯竭以及粮食私有制等五大严重问题，且其相互制约、相互影响，均呈非线性趋势增长，全球人口增长将因生态环境破坏和粮食短缺在某个时段内达到极限。1987年，联合国首次提出“可持续发展”概念后，资源环境承载力在经济社会、生态环境等研究领域得到了广泛应用[8]，被认为是可持续发展研究的一个重要标准而获得了新生。在可持续发展理论引导下，伴随研究不断深入以及研究方向进一步拓宽，资源环境承载力概念随之发生了相应的外延，相继出现了资源承载力、环境承载力、生态承载力等概念。

我国对资源环境承载力的研究起步相对较晚。20世纪80年代起，我国开始关注资源环境承载力的相关研究。通过学习借鉴国外研究成果并同时结合中国实际情况，国内学者围绕资源环境承载力开展了大量研究工作。1991年，北京大学环境科学系在其主持的研究课题中，首次较严格地提出了“环境承载力”概念。21世纪初期，国内学者研究视角逐步转移到资源环境承载力综合研究。此后近20年多年来，学者们根据可持续发展理论和特定的着眼点，诞生出符合中国特点的多种资源环境承载力概念。

总体来看，由于资源环境承载力存在阈值、规模、能力等不同概念的界定标准，目前学术界对资源环境承载力的定义尚未统一。在总结相关研究成果的基础上，笔者认为资源环境承载力概念可定义为：在一定区域和一定时期内，在维持资源环境功能稳定效能与资源结构可持续平衡状态下，资源环境系统可以承受人类经济社会活动的最大潜能(图1)。尽管很多专家与学者从不同角度对资源环境承载力概念做出了诸多诠释，但其基本内涵可以概况为四个方面：一是在人类利用和改造自然过程中，人与自然环境是相互作用的过程，资源环境会约束人类活动。特定区域资源环境状态与条件可以制约资源环境承载力大小；二是资源环境承载力大小受经济社会活动的方向及其规模强度的影响；三是资源环境承载力是资源环境系统结构特性的抽象表征；四是通常所说资源环境承载力大小，是指资源环境系统最大承载阈值，超越该阈值，将导致承载力失衡等一系列问题[9]。

图1 资源环境承载力概念示意图Fig.1 Schematic chart of the concept ofcarrying capacity of resources and environment

2 研究进展

目前学术界对资源环境承载力的研究主要集中在资源环境承载力评价指标体系构建、评价方法及其应用等方面。

2.1 评价指标体系

资源环境承载力涉及经济社会、资源、生态环境等诸多系统，不同系统之间又相互影响、相互制约。构建评价指标体系是开展资源环境评价研究的核心内容。合理、科学的资源环境承载力评价指标体系，不但要涵盖资源环境承载力评价系统中多重的要素对比情况，还需反映所研究区域资源环境承载力的变化状况，通过从空间与时间两个维度比较，为方案决策提供合理建议。因此，资源环境承载力评价体系需坚持系统性、科学性、层次性、可量化和动态性等原则，寻求并建立具有评价性与描述性量化参数集。

2.1.1 国外评价指标

20世纪六七十年代，国际学术界对承载力研究从以土地与粮食问题制约下的人口问题研究，逐渐转向环境承载力、生态承载力等研究方向。随着对其研究不断深入，资源环境承载力评价指标体系的研究经历了由单要素评价转向建立复合系统评价的过程。例如，Millington等选取澳大利亚土地资源、气候资源和水资源作为评价指标，考虑多种资源对人口和能源资源的限制以及畜牧业和种植业发展潜力，采用多目标决策方法评价澳大利亚土地资源承载力。1980年英国科学家Sleeser选择人口、环境、资源和发展等评价指标，采用系统动力学模型(ECCO模型)，模拟不同发展模式下指标变化来选择区域长远发展最佳化方案。

由于资源环境承载力理论基础与可持续发展思想一脉相承，因而国际学术界很多可持续发展方面的研究实际上包括了资源环境承载力评价指标体系的构建。如世界银行、可持续发展委员会等国际或机构组织，均构建了较有代表性的可持续发展评价的指标体系。其中UNEP(欧洲环境署)所提出的DPSIR概念模型被认为是最具影响力的指标评价体系[10]。DPSIR模型涉及五个评价一级类指标，即驱动力指标(Driving force)、压力指标(Pressure)、状态指标(State)和影响指标(Impact)和响应指标(Response)，每个一级类指标下再细分子项指标。该模型涉及资源环境、经济社会、政策法规等要素，立足于系统分析角度来研究人类与资源环境系统的相互作用，既反映人类自身行为和经济社会发展对资源环境影响，也显示人类行为及其最终导致资源环境状态对社会的反作用。为尽力克服由此造成的对人类生存环境的不利影响，应对资源环境状态变化，不同国家或地区必须采取相应的措施。

2.1.2 国内评价指标

为开展资源环境承载力评价的需要，我国学者针对不同区域或不同应用领域也建立了不同指标评价体系。从20世纪80年代至21世纪前期，我国最早关注的主要是土地资源承载力，此后逐渐开始对生态、人口、旅游、水资源等各类要素以及区域综合要素评价，其资源环境承载力指标评价体系相对单一[11]。例如，为开展旅游环境承载力评价的需要，文传浩等选择自然保护区社会环境、自然环境、经济环境三个层面的指标，建立了评价指标体系。苗丽娟等[12]从海洋生态环境和社会经济两个系统方面设置了海洋生态环境承载力指标体系为定量测度沿海区域生态环境承载力奠定了基础。根据我国钱塘江流域的水资源特点，程军蕊等[13]设置水资源承载力评价指标体系，提出了钱塘江流域水资源承载度及压力指数的计算方法。

21世纪开始，国内研究视角逐步转移到区域资源环境承载力综合研究，因而其指标体系的研究思路逐步转向为构建相对比较综合的指标体系。例如，樊杰[14]构建了包括自然地理条件、经济社会发展基础、地质条件以及生态环境条件等12个综合指标体系，应用于地质灾害发生后重建玉树、汶川等地的资源环境承载力评价。高素芳[15]选取人均可利用水资源量等9个因子，创立评价指标体系，评价和田河流域内各县(区)水资源承载力情况；程鹏等[16]以西山矿区为目标，从人为环境承载力和自然环境承载力两个层面选取SO2剩余承载力、人均煤炭资源、人口密度、烟尘排放量、土地复垦率、工业废气治理率等14个指标，开展了矿区环境承载力的综合评价。总体来说，国内现有研究成果完善了资源环境承载力评价指标体系，丰富了其评价理论，也较好地指导了我国资源环境承载力的相关实践活动。

2.2 评价方法

自Odum运用数学式定义承载力概念以来，在资源环境承载力不足百年研究历程中，其评价方法由关注单一资源约束逐步转向为对资源环境的综合评价。其评价方法的主要思路是，以某一生物价值量换算或物理量作为数量表征指标，借助数学、统计学、人口学、环境学和生物学等相关学科理论知识与技术方法，构建其评价模型，对经济社会发展过程中的生态环境压力以及资源消耗值进行计算，采用其定量评价结果来判断资源环境承载力大小。针对具体的实际研究问题，国内外学者在资源环境承载力评价指标体系构建时，往往立足于不同研究目标来选取不同方法。迄今为止，其评价方法或计算模型多种多样。有学者基于文献搜索后认为，仅1991-2012年期间有关资源环境承载力论文中，其采用的评价方法就多达40多种。目前国内外比较常用的评价方法主要有系统动力学法、生态足迹法、状态空间法以及能值分析法等(表1)[17-20]。

2.3 成果应用

承载力概念被提出以来，其研究范围逐渐由生态科学、资源科学、环境科学延伸至生态经济学、地球系统科学、物理学、复杂数学、遥感技术等多门类学科，国内外学术界聚焦资源环境承载力研究开展了大量工作，取得了丰硕成果。资源环境承载力研究应用领域从最初单纯的生物种群增长规律研究，逐渐覆盖到可持续发展目标下如何维持人类活动与自然基础之间动态交互过程的综合研究。概括起来，资源环境承载力研究的成果应用主要集中在测度可持续发展水平的重要指标、优化资源空间配置的重要依据和开展资源环境承载力监测预警等三个方面(表2)[21-23]。

表1 资源环境承载力的主要评价方法Table 1 The main evaluation methods about the carrying capacity of resources and environment

续表1

3 结论与展望

纵观资源环境承载力研究的发展历程，不仅体现了人类对人地关系认识的逐步深化过程，而且反映了在不同阶段、不同限制条件下人类对资源环境承载力的响应过程。自20世纪中后期开始至今，在评价指标体系、评价方法及其实践应用等方面，资源环境承载力的研究取得了丰硕研究成果。特别是生态足迹法、系统动力学法、状态空间法、层次分析法及能值分析法等科学理论方法的发展，推动了资源环境承载力研究方面定量方法的运用，使资源环境承载力研究成为资源科学、环境科学、地理学等学科的理论前沿和研究热点，而且成为一个关于人口与资源和环境协调发展的具有实践价值的政策性议题，甚至是一个涉及人类与自然关系、关乎人类命运的哲学问题。但由于经济社会发展以及资源与环境本身所具有的空间分异和时间动态流动特征，多重因素交互作用，使问题研究异常复杂，目前资源环境承载力研究尚未形成被广泛接受的方法体系和理论架构，还有很多值得商榷和探究的难题，任重而道远，今后需要加强以下方面的工作。

3.1 推进研究的实践应用

承载力在深入发展的同时，也存在实用性、可操作性不强的局限性，限制了其应用领域的拓展。其主要原因是，资源环境承载力研究缺乏对实际资源环境与经济社会发展具体指标要素的机制研究，缺乏定量测度人类和其他生物与资源和环境间关系的量化方法[24]，目前还难以较好地解决经济社会发展中的很多具体问题，造成理论研究与实践应用的脱节；同时不排除决策者出于凸显政绩等因素的考量，掩盖或淡化资源环境的制约作用。因此，未来资源环境承载力研究的重点是加强实证研究与理论探索相结合、推进研究的实践应用。在全球范围内可持续发展、生态修复等课题的关注度日益提高的背景下，目前在资源环境承载力实践应用方面，亟待开展的工作是研究资源环境承载力的动态评价模型及监测预警系统；研究健全资源环境承载力的技术评价标准等。特别是我国在推进生态文明建设战略的过程中，可结合开展空间规划编制和在资源环境压力较大的典型区域或生态文明先行示范区建设开展资源环境承载力研究工作，促使其向标准化、系统化与数字化转变，满足资源环境承载力动态评价的部门实用化与业务化需求，使之更好地服务于国家或地区可持续发展的需要。

3.2 创新研究方法与评价指标

首先，在当前资源环境承载力研究中，研究者往往从经济社会、环境、资源等方面设定不同目标层，以水、土地、环境等为主要的单要素承载力评价较多。

表2 资源环境承载力的主要应用Table 2 The main application about the carrying capacity of resources and environment

随着研究的深入，综合考虑自然、经济、社会等多种要素，探索融合物质、能量、空间等为一体的评价方法，综合反映资源环境系统的整体承载的研究将是资源环境承载能力研究的一个焦点[25]。其次，资源环境承载力差异化评价指标体系的构建过程中，各系统间相互独立和关联、模糊界面影响分析等也值得进一步深入研究。再次，承载力与资源禀赋、价值观念以及技术手段等密切相关，具有明显相对极限特征和内涵伦理，它本质上是综合的、动态的。目前资源环境承载力研究偏重于对现状承载力进行静态评价，缺乏对其动态变化的研究。此外随着大数据共享、遥感监测、GIS等技术的使用，大数据和遥感影像的普遍应用，构建资源环境承载力研究模拟模型等也是创新其研究方法需要加强的重点方向。

3.3 加强基础理论研究

承载力存在一定“阈值”，超越了该阈值将导致承载力失衡。人口增长、资源枯竭和环境恶化等问题凸显，使人们逐渐意识到人类与资源、环境之间相互依赖与相互矛盾。特别是在全球化经济加速、环境变化、人类活动等因素驱动下，地球圈层自身功能与结构发生变化，人类开发利用资源环境方式及其强度也不断改变。资源环境承载力研究的本质就是要科学回答人地关系如何协调发展。而21世纪人地关系的重要前沿研究领域包括人地关系机理调控及其可持续发展、全球环境变化及其区域响应、环境伦理和社会生态体系的构建[26-28]。因此新时期开展资源环境承载力研究，就必须以人地关系机理研究为切入点，加强其基础理论研究，从不同不同时空、学科视野全面深入地挖掘人地关系相互作用的机理，揭示不同资源与环境要素间的综合效应、资源环境承载力变化过程与驱动机制、资源环境的空间流动特征与机理等。研究不同区域、不同关键要素变化、不同目标条件下资源环境承载力的安全“阈值”。