范小杉， 何 萍

中國環(huán)境科學研究院， 環(huán)境基準與風險評估國家重點實驗室， 國家環(huán)境保護區(qū)域生態(tài)過程與功能評估重點實驗室， 北京 100012

生態(tài)承載力環(huán)評：研究進展·存在問題·修正對策

范小杉， 何 萍*

中國環(huán)境科學研究院， 環(huán)境基準與風險評估國家重點實驗室， 國家環(huán)境保護區(qū)域生態(tài)過程與功能評估重點實驗室， 北京 100012

環(huán)評技術(shù)標準的科學性和完備性是決定環(huán)評文件質(zhì)量及應(yīng)用價值的關(guān)鍵，但長期以來生態(tài)承載力環(huán)評技術(shù)一直是環(huán)評標準體系中最薄弱的環(huán)節(jié). 通過回顧國內(nèi)外生態(tài)承載力研究發(fā)展歷程，解析生態(tài)承載力概念和內(nèi)涵，介紹自然植被凈第一性生產(chǎn)力評估法、生態(tài)足跡法、資源供需平衡法與綜合指數(shù)法等常用生態(tài)承載力評估方法的評價原理、技術(shù)流程，指明上述各類方法片面注重“承載力”極值的量化或超載與否的評估，但卻忽視人類經(jīng)濟社會發(fā)展產(chǎn)生壓力指標與區(qū)域自然承載能力對應(yīng)關(guān)鍵指標在指標類型、大小及空間上的矛盾對立性研究，以致評價過程不清晰、評估成果對于優(yōu)化區(qū)域人地關(guān)系的參考價值十分有限. 在此基礎(chǔ)上結(jié)合我國生態(tài)承載力環(huán)評制度、技術(shù)導向及研究實踐狀況論述，指出現(xiàn)有生態(tài)承載力環(huán)評技術(shù)標準存在技術(shù)方案不完整、評價內(nèi)容項目針對性弱、評價空間尺度與項目影響范圍不匹配等問題，以此為前提，提出重新界定規(guī)劃環(huán)評領(lǐng)域生態(tài)承載力概念，以提升科學性與實用性為目標革新生態(tài)承載力環(huán)評技術(shù)框架體系，針對項目生態(tài)壓力類型及空間格局確立生態(tài)承載力評價內(nèi)容，充分利用3S等新技術(shù)開展生態(tài)承載力定量化評估等修正對策建議. 研究旨在為開展生態(tài)承載力評估技術(shù)革新與探索研究提供借鑒.

生態(tài)承載力； 環(huán)評； 技術(shù)； 方案； 框架； 改進； 對策

生態(tài)承載力(ecologicalcarrying capacity，ECC)評估是基于既定研究區(qū)資源稟賦、生態(tài)環(huán)境背景和經(jīng)濟社會發(fā)展狀況對區(qū)域可持續(xù)發(fā)展水平的定性定量評價技術(shù)過程[1]；環(huán)境影響評價(environmental impact assessment，EIA)是對規(guī)劃或建設(shè)項目可能產(chǎn)生的資源、環(huán)境及生態(tài)效應(yīng)做出分析、預(yù)測和評估，并提出預(yù)防或者減輕不良環(huán)境影響的對策和措施的方法與制度[2]. 由于長期以來生態(tài)承載力在概念界定、評估技術(shù)及實踐應(yīng)用方面存在較多爭議，因此迄今為止國際綱領(lǐng)性環(huán)評指導文件[3-4]及西方發(fā)達國家環(huán)評指南[5]尚未將“生態(tài)承載力”正式納入環(huán)評制度體系. 而鑒于20世紀末期以來我國國內(nèi)高速經(jīng)濟社會發(fā)展導致日趨激烈的人地矛盾關(guān)系和可持續(xù)發(fā)展的緊迫需求，2003年國家環(huán)境保護總局發(fā)布的HJT 130—2003《規(guī)劃環(huán)境影響評價技術(shù)導則(試行)》[6]開始涉及到與生態(tài)承載力相關(guān)的內(nèi)容；其后國家環(huán)保部發(fā)布的HJ 130—2014《規(guī)劃環(huán)境影響評價技術(shù)導則 總綱》[7]也對生態(tài)承載力評估內(nèi)容、技術(shù)方法、指標體系等提出指導性意見. 但生態(tài)承載力評估一直是環(huán)評標準方法體系中技術(shù)基礎(chǔ)最薄弱的環(huán)節(jié)，生態(tài)承載力評估在環(huán)評實踐及成果應(yīng)用中遭遇諸多困境[8-10]. 在此論述分析生態(tài)承載力評估研究發(fā)展歷程，分析相關(guān)問題并提出應(yīng)對措施，以期推動生態(tài)承載力環(huán)評技術(shù)方法研究進而有效提升環(huán)評成果應(yīng)用價值.

1 生態(tài)承載力評估研究發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 研究發(fā)展歷程

1798年英國經(jīng)濟學家Malthus[11]指出，資源、環(huán)境因子對人口數(shù)量及人類物質(zhì)財富的增長有決定性的限制作用；此后西方國家學者[12-13]開始對人口數(shù)量、物種種群數(shù)量及約束因子開展廣泛的理論與實踐探索，并提出logistic增長曲線方程；1922年美國學者Hadwen等[14]在研究阿拉斯加的馴鹿種群數(shù)量時最早提出“承載力”(carrying apacity)一詞；20世紀30年代初Leopold[15]、Errington[16]先繼將其介紹進野生生物研究領(lǐng)域；1953年Odum[17]將其明確定義并納入全世界第一本系統(tǒng)講述生態(tài)學原理的教材，至此“承載力”成為生態(tài)學研究的重要內(nèi)容.

二戰(zhàn)后世界經(jīng)濟高速發(fā)展，以致20世紀六七十年代發(fā)達國家普遍面臨嚴重的資源枯竭、環(huán)境污染和生態(tài)破壞問題.1968年日本學者將“環(huán)境容量(environmental capacity)”的概念引入到環(huán)境科學中[18]，1972年羅馬俱樂部《增長的極限》指出土地、可供開采的資源和容納環(huán)境污染能力的有限性不能支持人類經(jīng)濟的無限增長[19]，同年聯(lián)合國在瑞典斯德哥爾摩召開“人類環(huán)境會議”提出“可持續(xù)發(fā)展(sustainable development)”一詞[20]；1985年聯(lián)合國教科文組織(UNESCO)和世界糧農(nóng)組織(FAO)提出了“資源承載力(resources carrying capacity)”的概念[21]；1987年世界環(huán)境與發(fā)展委員會出版《我們共同的未來》對“可持續(xù)發(fā)展”作出了科學定義[22]，此后“可持續(xù)發(fā)展”成為“承載力”研究的核心理念. 承載力研究領(lǐng)域涵蓋自然資源、環(huán)境污染及生態(tài)系統(tǒng)承載力范疇，研究范圍逐漸從定性轉(zhuǎn)為定量、從單一要素轉(zhuǎn)向綜合性多要素、從以生物種群、人口數(shù)量及經(jīng)濟增長極限探索逐漸轉(zhuǎn)向人類經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展面臨紛繁復雜現(xiàn)實問題的研究[23].

1.2 生態(tài)承載力概念界定

20世紀80年代末以來，生態(tài)承載力被定義為在一定區(qū)域范圍內(nèi)，自然資源、生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟社會各子項協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展的前提下，自然-經(jīng)濟-社會復合生態(tài)系統(tǒng)所能容納的人類活動的最大限度[24-27]，具有“生態(tài)閾值”“資源可開發(fā)極值”與“環(huán)境容量”等學術(shù)內(nèi)涵[28-29]，即我國國內(nèi)學者普遍理解的廣義的“生態(tài)承載力(ecological carry capacity)”概念；而狹義的生態(tài)承載力概念單指生態(tài)系統(tǒng)承載力，指特定研究區(qū)域維持其物種、生態(tài)系統(tǒng)生存、繁衍和持續(xù)發(fā)展為前提的人類經(jīng)濟社會活動開發(fā)利用特定類別自然資源的最大規(guī)模和強度，或特定類型污染物的最大排放量.

但即使是狹義的“生態(tài)承載力”概念，生態(tài)承載力評估范疇也會與自然資源(開發(fā))承載力、環(huán)境(污染物排放)承載力有錯綜復雜的關(guān)系，常規(guī)理解的資源承載力、環(huán)境承載力與生態(tài)系統(tǒng)承載力并非完全獨立、彼此割裂的關(guān)系，而是彼此之間存在緊密聯(lián)系的系統(tǒng)性關(guān)系，其根源在于：人類開發(fā)利用的任何空間區(qū)域都是由資源、環(huán)境與生態(tài)要素所構(gòu)成、并具有統(tǒng)一性特征的自然地域整體；人類開發(fā)利用某種資源的同時必然影響附著于該類資源的生態(tài)、環(huán)境要素，排放污染物也必然影響該污染排放地及臨近空間區(qū)域自然資源的可利用性，并對當?shù)匚锓N、生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生直接或間接影響；所以資源承載力、環(huán)境承載力與生態(tài)系統(tǒng)承載力三者之間實際并沒有清晰的界限關(guān)系，只是在實際評估過程中根據(jù)環(huán)評需求側(cè)重承載力評估內(nèi)容不同而存在差異；同時由于可持續(xù)發(fā)展是以人類及其生態(tài)環(huán)境可持續(xù)生存發(fā)展為核心，而人類生存發(fā)展關(guān)鍵依賴于物種與生態(tài)系統(tǒng)健康、穩(wěn)定的可持續(xù)生存和繁衍，因此資源承載力、環(huán)境承載力的評估都以人類為核心生態(tài)系統(tǒng)承載力評估為前提，這就是廣義承載力概念命名為生態(tài)承載力并在國內(nèi)外廣泛應(yīng)用的根源.

鑒于上述對生態(tài)承載力概念的理解，長期以來國內(nèi)外生態(tài)承載力多采用廣義生態(tài)承載力開展承載力研究，生態(tài)承載力評估致力于在某一區(qū)域在既定的資源、環(huán)境及生態(tài)條件下，以資源可持續(xù)開發(fā)利用與人類經(jīng)濟社會及生態(tài)環(huán)境健康、穩(wěn)定、和諧可持續(xù)發(fā)展為前提，探索預(yù)測人口數(shù)量、人類物質(zhì)財富增長極值、產(chǎn)業(yè)發(fā)展最大規(guī)模，或評估某地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展強度是否超過資源環(huán)境承載能力，處于“生態(tài)赤字(超載)”或“生態(tài)盈余(弱載)”狀態(tài).

1.3 生態(tài)承載力評估方法發(fā)展

因其研究目標差異，生態(tài)承載力評估內(nèi)容、評估方法各不相同，以下分別予以論述.

1.3.1生態(tài)系統(tǒng)承載力研究

1.3.1.1生態(tài)閾值法

生態(tài)閾值是指促使生態(tài)系統(tǒng)(或特定物種)正常生長繁殖狀況從一種狀態(tài)快速轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)的某特定生態(tài)因子所在的點或一段區(qū)間，是生態(tài)系統(tǒng)承載力概念模型的基礎(chǔ)[30]. 生態(tài)閾值的確定主要是以長期野外觀測、數(shù)據(jù)獲取(遙感監(jiān)測、大尺度的觀測網(wǎng)絡(luò))為前提，以問題導向，通過統(tǒng)計分析、模型模擬等多種方法確定生態(tài)閾值[31-32]. 但目前國內(nèi)外關(guān)于生態(tài)閾值的研究還局限于小尺度野外生態(tài)空間，并由于全球范圍內(nèi)物種、生態(tài)系統(tǒng)及其生態(tài)環(huán)境背景的復雜多樣性，針對某一地域特定物種、生態(tài)系統(tǒng)類型生態(tài)閾值研究成果很難應(yīng)用于另一區(qū)域，以致基于生態(tài)閾值研究成果開展生態(tài)承載力定量研究目前尚處于探索階段.

1.3.1.2物種種群數(shù)量承載力評估法

1838年比利時數(shù)學家Verhulst[12]首次構(gòu)建Logistic數(shù)學模型，并用19世紀初法國、比利時、俄羅斯等國的人口數(shù)據(jù)驗證Malthus人口理論.20世紀早期歐美科研人員對實驗室和野外條件下的生物種群數(shù)據(jù)開展Logistic方程擬合與實證研究，卻發(fā)現(xiàn)自然界生物種群增長并不符合Logistic曲線特征，只適用于計算封閉的、極為穩(wěn)定的系統(tǒng)[33-34]，因此該計量方法逐漸淡出承載力量化研究舞臺，只作為一種理論性的描述公式予以介紹.

1.3.1.3物種及生態(tài)系統(tǒng)適宜生境評估法

生境適宜性評價是根據(jù)特定物種或生態(tài)系統(tǒng)適宜生態(tài)因子(溫度、濕度、海拔等)范圍評估其適宜生存空間范圍的技術(shù)方法.1981年美國魚類和野生動物局(US Fish and Wildlife Service)研制出第一款HSI(habitat suitability index)模型以評價墨西哥灣北部褐蝦和白蝦生境適宜性[35]，其后該技術(shù)得以不斷修正和完善.21世紀初以來，以遙感影像為載體的3S技術(shù)成為大尺度評價野生動物棲息地適宜性的主流技術(shù)，其中普林斯頓大學Phillips等基于生態(tài)位原理用JAVA語言編寫了MaxEnt(maximum entropy models)模型軟件，結(jié)合GIS軟件平臺，將已知物種分布點單元的生態(tài)因子條件作為樣點得出物種或生態(tài)系統(tǒng)生境約束條件，通過尋找與物種分布點的環(huán)境變量特征相同的單元預(yù)測物種適宜分布區(qū)，自動完成物種生境預(yù)測圖制作、主導生態(tài)環(huán)境因子分析[36]，因此目前在全世界得到較廣泛的運用.

1.3.1.4自然植被凈第一性生產(chǎn)力估測法

NPP(net primary productivity，凈第一性生產(chǎn)力)是指綠色植物在單位時間單位面積內(nèi)從光合作用產(chǎn)生的有機物總量中扣除自養(yǎng)呼吸后的剩余部分[37]. NPP作為保證植物活動的關(guān)鍵變量，是陸地生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)與能量運轉(zhuǎn)研究的重要環(huán)節(jié)，是地球生態(tài)系統(tǒng)中其他生物成員生存和繁衍的物質(zhì)基礎(chǔ). 目前全世界計算NPP的模型總共有20多種，大體分為氣候統(tǒng)計模型、過程模型、光能利用率模型[38]. 但NPP模型不考慮生態(tài)系統(tǒng)與物種多樣性及人類直接、間接、循環(huán)反復利用凈初級生產(chǎn)力方式的紛繁復雜性，因此用于承載力評估具有很大的局限性[39].

1.3.2資源承載力評估方法

1.3.2.1供需平衡法

供需平衡法的原理：通過區(qū)域各種資源存量與目前經(jīng)濟社會發(fā)展中產(chǎn)生的資源需求量之間的差距以及區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀與期望生態(tài)環(huán)境質(zhì)量目標之間的相對差距來評估區(qū)域承載力[40]. 但局限于靜態(tài)研究，且僅從資源的角度出發(fā)，沒有考慮區(qū)域自然-經(jīng)濟社會系統(tǒng)的內(nèi)部機制和多方面因素，因此應(yīng)用范圍較為狹小.

1.3.2.2生態(tài)足跡法

加拿大生態(tài)經(jīng)濟學家Rees等[41]在1992年提出生態(tài)足跡分析法(ecological footprint)：①按生產(chǎn)力類型、大小差異將研究區(qū)土地分為耕地、草地、林地、漁業(yè)用地、建設(shè)用地和能源用地(即碳吸收用地)6類，并折合成全球統(tǒng)一的、具有生產(chǎn)力的地域面積表征區(qū)域生態(tài)承載力(或生態(tài)足跡總供給)；②將研究區(qū)內(nèi)人類社會生產(chǎn)消費活動按其對自然的影響類別分別折合成與前述承載力折算一致的生態(tài)壓力或生態(tài)足跡. 此方法把人類經(jīng)濟社會活動對資源環(huán)境的影響簡單歸結(jié)為對土地資源類型、規(guī)模數(shù)量和質(zhì)量的影響，在國內(nèi)外應(yīng)用較廣；但卻忽視了人類生產(chǎn)生活中各種污染物(并不僅僅是碳排放)對環(huán)境的影響，且采用國際均衡因子和產(chǎn)量因子作為轉(zhuǎn)換率或調(diào)節(jié)因子反映區(qū)域特征的量化方式過分粗略，因此遭受較多質(zhì)疑與爭議[42].

1.3.3環(huán)境承載力評估方法

環(huán)境承載力理論是以可持續(xù)發(fā)展為核心的區(qū)域生態(tài)環(huán)境對人類各種經(jīng)濟社會活動類型、規(guī)模和強度，以水體、大氣、土壤等環(huán)境要素環(huán)境容量(即最大納污能力或允許污染負荷量)為理論基礎(chǔ)；而環(huán)境容量指能夠被繼續(xù)使用(多以不同環(huán)境功能區(qū)特定類型污染物濃度控制標準為依據(jù))并仍保持良好生態(tài)系統(tǒng)并能夠持續(xù)支撐經(jīng)濟社會發(fā)展規(guī)模時，所能夠容納污染物的最大能力[43-45]. 目前在水環(huán)境容量、大氣環(huán)境容量評估方面，國內(nèi)外學者已研究構(gòu)建了一些評估應(yīng)用較廣、認同度較高的評估模型[46-47]，而土壤環(huán)境容量研究目前尚集中在土壤背景值、臨界值、污染物遷移系數(shù)和數(shù)學模型等方面[48]，或以GB 15618—1995《土壤環(huán)境質(zhì)量標準》為基礎(chǔ)，開展土壤對重金屬等污染物承載力等方面研究[49].

1.3.4綜合承載力評估方法

綜合承載力評估是把前述生態(tài)系統(tǒng)承載力、資源承載力、環(huán)境承載力作為區(qū)域綜合承載力的組成三要素，根據(jù)研究特點分別賦以值與權(quán)重進而得到區(qū)域綜合承載力大小(多為指數(shù))的一種方法，目前國內(nèi)應(yīng)用較廣的主要有綜合指數(shù)法(也稱“高吉喜法”)[1]與狀態(tài)空間法[50].

1.3.4.1綜合指數(shù)法

首先計算研究區(qū)生態(tài)承載指數(shù)：鑒于區(qū)域生態(tài)環(huán)境對人類經(jīng)濟社會活動支持能力大小(生態(tài)承載指數(shù))取決于生態(tài)彈性能力、資源承載能力和環(huán)境承載能力3個方面，對地形地貌、土壤、植被、氣候和水文要素特征劃分級別并賦以相應(yīng)值和權(quán)重以評估生態(tài)彈性指數(shù)，對土地資源、水資源、旅游資源和礦產(chǎn)資源情況賦以相應(yīng)值和權(quán)重以評估資源承載指數(shù)，并用同樣的方法評價環(huán)境承載指數(shù)；上述3類承載指數(shù)值再按區(qū)域特征分別賦以不同權(quán)重，即得研究區(qū)生態(tài)承載指數(shù). 其次計算研究區(qū)生態(tài)壓力指數(shù)：由于承載對象是具有一定生活質(zhì)量的人口數(shù)量，所以生態(tài)系統(tǒng)壓力指數(shù)可通過承載的人口數(shù)量和相應(yīng)的生活質(zhì)量分別賦值和權(quán)重進行計量. 最后以上述計算所得的生態(tài)壓力指數(shù)與生態(tài)承載力指數(shù)的比值反映生態(tài)壓力度[1].

該方法把研究區(qū)錯綜復雜、不具統(tǒng)一度量衡的自然資源、生態(tài)環(huán)境與人類經(jīng)濟社會之間的關(guān)系簡化為簡單明了的指數(shù)關(guān)系，所需數(shù)據(jù)來源于研究區(qū)容易獲取的資源環(huán)境、生態(tài)背景數(shù)據(jù)和經(jīng)濟社會統(tǒng)計數(shù)據(jù)，因此在國內(nèi)得到較多推廣和實踐應(yīng)用；但該方法只能大體反映區(qū)域人類經(jīng)濟社會活動與區(qū)域之間超載與否，但不能揭示區(qū)域資源、環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)及不同類別人類經(jīng)濟社會的發(fā)展類型、規(guī)模之間的具體細節(jié)與矛盾對立關(guān)系，問題針對性不足，對于進一步調(diào)整優(yōu)化區(qū)域人地關(guān)系的參考價值十分有限.

1.3.4.2狀態(tài)空間法

研究原理、評估程序與綜合指數(shù)法類似，但基于歐式幾何學利用三維狀態(tài)空間制圖表示作為受載體的人口及其經(jīng)濟社會活動和作為承載體的區(qū)域資源、環(huán)境共3個軸，通過構(gòu)建理想空間曲面，用現(xiàn)狀點與理想空間曲面比較，以直觀反映人類經(jīng)濟社會活動壓力與資源環(huán)境承載力超載、滿載或可載3種情況[51].

在承載力評估模型方面，1991年OECD提出的P-S-R(pressure-state-response analysis)模型及1993年提出的D(driving)-P-S-I(impact)-R模型[52]、系統(tǒng)動力學模型[53]、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型[54]等應(yīng)用較廣.

總體而言，多年來我國廣泛開展的以行政區(qū)尺度的生態(tài)承載力評價多屬于宏觀、大尺度研究，側(cè)重研究區(qū)資源、環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)對人類經(jīng)濟社會發(fā)展規(guī)模、強度“承載力”極值的量化或超載與否的評估，而相對忽視資源、環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)承載能力指標與人類經(jīng)濟社會開發(fā)利用資源、環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的壓力指標在指標類型、大小及其空間上的對應(yīng)性研究. 但由于區(qū)域資源環(huán)境及生態(tài)系統(tǒng)的復雜性、開放性、動態(tài)性以及人類生產(chǎn)生活利用資源環(huán)境形式的多樣性和差異性，且人類不斷通過科技進步、貿(mào)易流通及管理制度革新等方式調(diào)整自身與自然資源與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系，以致力求通過一定區(qū)域范圍的自然資源及生態(tài)環(huán)境背景評估人類經(jīng)濟社會發(fā)展極值研究的在社會實踐應(yīng)用中遭遇到了普遍質(zhì)疑.

1.4 生態(tài)承載力環(huán)評進展

1.4.1制度發(fā)布

生態(tài)承載力涵蓋資源、環(huán)境及生態(tài)系統(tǒng)承載力評估范疇，具有綜合性. 在1993年國家環(huán)境保護總局發(fā)布的HJT 2.2—1993《環(huán)境影響評價技術(shù)導則 大氣環(huán)境》[55]、HJT 2.3—1993《環(huán)境影響評價技術(shù)導則 地表水環(huán)境》[56])”以及HJT 2.1—1993《環(huán)境影響評價技術(shù)導則 總綱》[57]”都未提及“承載力”相關(guān)評價內(nèi)容. HJT 130—2003[6]始有涉及，界定“環(huán)境承載力”為“在某一時期、某種狀態(tài)下、某一區(qū)域環(huán)境對人類社會經(jīng)濟活動支持能力的閾值”，“承載力的大小可用人類行動的方向、強度和規(guī)模等來表示”.2011年4月環(huán)境保護部發(fā)布HJ 616—2011《建設(shè)項目環(huán)境影響評估導則》[58]”，指出“需從環(huán)境容量和環(huán)境承載力角度考慮項目的環(huán)境可行性”.2011年9月環(huán)境保護部發(fā)布HJ 2.1—2011《環(huán)境影響評價技術(shù)導則 總綱》[59]”，強調(diào)需“根據(jù)建設(shè)項目所在區(qū)域的資源稟賦，量化分析建設(shè)項目所在區(qū)域資源承載能力的相容性”.2014年6月環(huán)境保護部發(fā)布HJ 130—2014對生態(tài)承載力環(huán)評內(nèi)容、技術(shù)方法、評價指標體系等做出詳細規(guī)定；但2016年12月環(huán)境保護部部發(fā)布的用于替代“HJ2.1—2011”的HJ2.1—2016《建設(shè)項目環(huán)境影響評價技術(shù)導則 總綱》[60]未涉及承載力任何相關(guān)內(nèi)容.

1.4.2技術(shù)方法

1.4.3研究實踐

目前，國內(nèi)所能查到的生態(tài)承載力環(huán)評研究文獻數(shù)量較為有限，涉及規(guī)劃主題類型的主要有煤炭資源開發(fā)規(guī)劃[61-64]、土地利用規(guī)劃[65-69]和城市規(guī)劃[70-73]、港口規(guī)劃[29,74-75]4類，建設(shè)項目環(huán)評未查到承載力研究文獻；研究方法并不局限于HJ 130—2014的指定方法，而多采用生態(tài)足跡法、綜合指數(shù)法，其余方法應(yīng)用較少；在研究中多數(shù)學者指出生態(tài)承載力評估普遍存在定位不準確、指標體系不完善、與環(huán)評項目關(guān)聯(lián)度低、指導性和實用價值不強等問題；大部分學者都指出現(xiàn)有規(guī)劃環(huán)評承載力評估技術(shù)方法滯后于當前經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展需求，強調(diào)進一步深入開展相關(guān)研究的必要性和緊迫性.

1.5 生態(tài)承載力環(huán)評技術(shù)方法存在的問題

迄今為止，我國國內(nèi)雖構(gòu)筑了生態(tài)承載力環(huán)評技術(shù)框架，但并未針對規(guī)劃或建設(shè)項目類型、特點及其開發(fā)自然資源類別、利用生態(tài)環(huán)境方式及其對應(yīng)資源承載力、環(huán)境承載力和生態(tài)系統(tǒng)承載力相關(guān)評估技術(shù)和方法展開進一步分析、探索和說明，因此在理論體系構(gòu)建方面尚欠完備性，其評估技術(shù)方法的科學性、合理性和可操作性方面也存在諸多不足，以下分別予以論述.

1.5.1傳統(tǒng)生態(tài)承載力宏觀尺度性的概念界定不適用于中觀、微觀尺度環(huán)評領(lǐng)域

傳統(tǒng)生態(tài)承載力的概念被界定為“以可持續(xù)發(fā)展為前提下的區(qū)域自然-經(jīng)濟-社會復合生態(tài)系統(tǒng)所能容納的人類活動的最大限度”[76]，“區(qū)域”的空間尺度多為不同大小級別的行政區(qū)甚至多個行政區(qū)，生態(tài)承載力評估所需考慮的評估指標涵蓋評估區(qū)全部自然、生態(tài)、資源因子及與人類活動相關(guān)的所有經(jīng)濟、社會要素；但規(guī)劃或項目環(huán)評所涉及的空間領(lǐng)域多為中觀或微觀尺度的空間尺度，生態(tài)承載力環(huán)評只需考慮環(huán)境影響評估區(qū)內(nèi)與規(guī)劃或環(huán)評項目直接或間接相關(guān)的資源、環(huán)境、生態(tài)要素. 因此，傳統(tǒng)宏觀尺度性生態(tài)承載力概念界定應(yīng)用于環(huán)評領(lǐng)域必然導致生態(tài)承載力環(huán)評空間尺度與規(guī)劃環(huán)評、項目環(huán)評尺度不匹配、評價指標項目針對性弱、評價成果應(yīng)用價值有限等問題；因此，環(huán)評領(lǐng)域生態(tài)承載力概念的界定必須有別于傳統(tǒng)生態(tài)承載力概念，以從根源上規(guī)避由于概念混亂引發(fā)的諸多問題.

1.5.2技術(shù)方案不盡完善，科學性亟需增強

1.5.2.1缺失生態(tài)系統(tǒng)壓力評價凸顯現(xiàn)有生態(tài)承載力評估框架不完整

圖1 HJ 130—2014《規(guī)劃環(huán)境影響評價技術(shù)導則總綱》構(gòu)建的承載力環(huán)評技術(shù)框架Fig.1 EIA technical framework of carrying capacity in HJ 130-2014 General Guideline of EIA about Plan

現(xiàn)有生態(tài)承載力環(huán)評技術(shù)框架包括承載力評價與壓力評價兩個評價單元(見圖1)；其中，承載力評價包括生態(tài)系統(tǒng)承載力(HJ 130—2014稱之為生態(tài)彈性)、資源承載力與環(huán)境承載力評價三部分內(nèi)容；壓力評價包括資源壓力與環(huán)境壓力兩部分內(nèi)容，明顯缺失生態(tài)系統(tǒng)壓力評價內(nèi)容(見圖1). 從評價指標看，資源承載力與資源壓力、環(huán)境承載力與環(huán)境壓力具有一一對應(yīng)性(但具體對應(yīng)性分析、評價并未展開)，但生態(tài)系統(tǒng)承載力評價卻沒有生態(tài)系統(tǒng)壓力評價與之相對，生態(tài)承載力環(huán)評技術(shù)框架不能反映評價區(qū)主要生態(tài)系統(tǒng)(包括水域、陸域及濕地生態(tài)系統(tǒng)等)就因規(guī)劃或建設(shè)項目面臨的生態(tài)壓力情況. 而生態(tài)系統(tǒng)破壞、生境喪失和物種多樣性減少是當前我國經(jīng)濟社會轉(zhuǎn)型發(fā)展過程中亟需解決的緊迫問題[77]；生態(tài)系統(tǒng)壓力評價內(nèi)容缺失使生態(tài)承載力環(huán)評不能反映評估區(qū)生態(tài)系統(tǒng)因規(guī)劃或建設(shè)項目實施可能面臨的壓力類型、強度及空間格局[78-80]，進而不能針對重要、典型生態(tài)系統(tǒng)面臨的壓力展開經(jīng)濟社會驅(qū)動因子分析進而有針對性地提出規(guī)劃、建設(shè)項目優(yōu)化調(diào)整對策，因此喪失了生態(tài)承載力環(huán)評的部分意義.

1.5.2.2評估技術(shù)方案科學性、合理性有待增強

HJ 130—2014中提出的生態(tài)彈性評價不具有客觀性偏離評價目標而缺失評價意義：生態(tài)彈性評價將區(qū)域自然環(huán)境背景指標如海拔、坡度、降雨量、干燥度、積溫等與表征區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的植被類型、植被覆蓋度等具有不同度量衡的指標采用分層次打分、賦權(quán)重、綜合核算方式予以度量；評價全過程依賴于評價者主觀判斷而缺少客觀性，評價結(jié)果雖有量化數(shù)值，但沒有反映區(qū)域亟需保護的主要生態(tài)系統(tǒng)類型、規(guī)模數(shù)量與空間格局，因此應(yīng)用指導價值極其有限[81]. 同時評價指標不夠確切具體以致評價內(nèi)容模糊不清：未對特定類型的評價項目資源壓力、環(huán)境壓力相關(guān)評價內(nèi)容、評價空間尺度范圍界限做出清晰界定[82]. 另外，采用綜合評價法、生態(tài)足跡法等方式核算承載力和壓力，側(cè)重于采用標準化統(tǒng)一數(shù)值衡量區(qū)域生態(tài)承載力和生態(tài)壓力總體情況，讓原本清晰的不同類別資源、環(huán)境承載力與其壓力指標之間一一對應(yīng)關(guān)系趨于混亂，使環(huán)評成果結(jié)論與建議依據(jù)不足，流于形式.

1.5.3項目針對性較弱使評價結(jié)果指導性較弱、應(yīng)用性不強

生態(tài)承載力環(huán)評的最終目的是在規(guī)劃與建設(shè)項目可能對生態(tài)系統(tǒng)、自然資源、環(huán)境承載力的影響情況科學分析的基礎(chǔ)上，提出有效減弱或消除不良影響的對策和措施. 區(qū)域規(guī)劃與建設(shè)項目類型眾多(如經(jīng)濟社會總體發(fā)展規(guī)劃[83]、城鎮(zhèn)發(fā)展建設(shè)規(guī)劃[84]、交通發(fā)展建設(shè)規(guī)劃[85]，農(nóng)業(yè)[86]、工業(yè)[87]、旅游業(yè)[88]等)；不同規(guī)劃、建設(shè)項目類型不同，利用自然資源類型、規(guī)模數(shù)量、生態(tài)環(huán)境的方式必然存在較大差異，因此其資源、環(huán)境、生態(tài)影響效應(yīng)也存在巨大差別. 但現(xiàn)有生態(tài)承載力環(huán)評研究成果常用的綜合評價法、生態(tài)足跡等評價方法體系側(cè)重于區(qū)域生態(tài)承載力評估常規(guī)技術(shù)流程的處理、指標體系的構(gòu)建和計量模型的核算，對特定規(guī)劃或建設(shè)項目在特定自然資源及生態(tài)環(huán)境背景下產(chǎn)生的資源、環(huán)境、生態(tài)壓力類型界定不清，對環(huán)評區(qū)域資源、環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)對該規(guī)劃或建設(shè)項目的承載能力缺少對應(yīng)性分析和研究，缺失對規(guī)劃、建設(shè)項目產(chǎn)生的生態(tài)壓力與區(qū)域生態(tài)承載力矛盾機制和過程的深入探討；以致環(huán)評成果只能用主觀賦分、綜合核算獲得的數(shù)據(jù)簡單說明區(qū)域資源環(huán)境承載力超載與否，但科學性卻嚴重不足，卻不能結(jié)合規(guī)劃項目內(nèi)容與區(qū)域資源環(huán)境背景具體詳細說明超載與否原因，也難以對規(guī)劃或項目建設(shè)方案提出具體有效優(yōu)化調(diào)整建議.

1.5.4環(huán)評空間尺度與項目影響范圍不匹配使評價結(jié)果存在較大誤差

常規(guī)規(guī)劃或建設(shè)項目環(huán)評中，除區(qū)域(一般是縣級以上行政區(qū)尺度)經(jīng)濟社會發(fā)展總體規(guī)劃建設(shè)內(nèi)容所涉及影響尺度是全區(qū)域尺度的資源、環(huán)境及生態(tài)系統(tǒng)以外，其余類型(如城鎮(zhèn)、交通建設(shè)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展等)規(guī)劃或建設(shè)項目所開發(fā)利用的資源、環(huán)境及生態(tài)要素并非全行政區(qū)尺度的，而是局限于規(guī)劃與建設(shè)項目方案所涉及的特定空間區(qū)域內(nèi)，且局限行政區(qū)內(nèi)部的規(guī)劃、建設(shè)項目所涉及的空間尺度范圍一般遠比全區(qū)域尺度小，而跨行政區(qū)尺度的規(guī)劃項目所影響資源環(huán)境空間范圍則超越行政區(qū)邊界. 因此，以行政區(qū)范圍內(nèi)統(tǒng)計的資源環(huán)境背景、數(shù)據(jù)作為規(guī)劃或建設(shè)項目生態(tài)承載力環(huán)評依據(jù)，必然與規(guī)劃與建設(shè)項目涉及影響區(qū)的實際生態(tài)承載力存在較大差異；且評估過程忽視生態(tài)壓力與生態(tài)承載力空間屬性特征，未對生態(tài)壓力、生態(tài)承載力量化評估過程、結(jié)果予以制圖可視化展示，因此評估過程不透明，壓力與承載力在空間上的對立統(tǒng)一特征辨析不清，以致評估結(jié)果缺少說服力和可信度.

2 生態(tài)承載力環(huán)評技術(shù)方法優(yōu)化方向探討

2.1 重新界定環(huán)評領(lǐng)域生態(tài)承載力概念以明確評估目標避免爭議

圖2 生態(tài)承載力環(huán)評技術(shù)框架修正方案Fig.2 The revised EIA technical framework of ecological carrying capacity

考慮到當我國國內(nèi)資源、環(huán)境及生態(tài)環(huán)境問題的嚴重性及其之間的錯綜復雜關(guān)系，同時為尊重我國學者的研究習慣，在此將環(huán)評領(lǐng)域“生態(tài)承載力”概念定義為：在確保資源可持續(xù)利用、環(huán)境質(zhì)量不惡化、重要生態(tài)系統(tǒng)及物種得以保護和持續(xù)維持的條件下，環(huán)境影響評估區(qū)內(nèi)自然資源(土地資源等)、生態(tài)環(huán)境所能承受該環(huán)評項目開發(fā)利用的規(guī)模、強度及空間分布格局[32-33].

上述定義較以往常規(guī)“生態(tài)承載力”概念界定相比具有兩大特點：①明確生態(tài)承載力環(huán)評目標是確定“以可持續(xù)發(fā)展為基礎(chǔ)的該環(huán)評項目所能開發(fā)利用的自然資源、生態(tài)環(huán)境最大規(guī)模(數(shù)量)、強度”，而不是“預(yù)測人類經(jīng)濟社會最大發(fā)展規(guī)模”. ②強調(diào)生態(tài)承載力環(huán)評的空間尺度特性：首先將生態(tài)承載力環(huán)評的空間尺度界定在該規(guī)劃換建設(shè)項目影響涉及的中觀或微觀的環(huán)評空間尺度內(nèi)，而不是傳統(tǒng)生態(tài)承載力評估的宏觀行政區(qū)尺度；其次特別指出評估區(qū)域內(nèi)不同類別的資源、環(huán)境、生態(tài)要素都具有空間位置屬性，因此生態(tài)承載力評估需要明確指出可開發(fā)與不可開發(fā)利用源、環(huán)境、生態(tài)要素的空間分布格局，并通過客觀、科學的評價過程展示、分析其原因. 以此提高生態(tài)承載力環(huán)評的科學性及其與規(guī)劃或建設(shè)項目的關(guān)聯(lián)度，提升評估成果應(yīng)用價值[75].

2.2 以提升科學性與實用性為目標革新生態(tài)承載力環(huán)評技術(shù)框架體系

a) 以規(guī)劃或建設(shè)項目方案為依據(jù)評價其所在區(qū)域自然資源及生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)產(chǎn)生的壓力(見圖2). 針對項目開發(fā)利用土自然資源情況、排放污染物類型和特征、破壞生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)途徑和形式及空間分布格局，量化評估規(guī)劃項目資源開發(fā)利用、污染排放情況以及占用、破壞土地資源及重要物種與生態(tài)系統(tǒng)生境情況，評價規(guī)劃項目對其所在區(qū)域自然資源、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)產(chǎn)生的壓力大小等.

b) 基于規(guī)劃或建設(shè)項目可能受影響的空間區(qū)域區(qū)內(nèi)自然資源及生態(tài)環(huán)境背景狀況評估生態(tài)承載力(見圖2). 基于規(guī)劃項目所在區(qū)域資源環(huán)境背景，包括開發(fā)土地資源的開發(fā)利用適宜性及空間分布，原生植被、生態(tài)系統(tǒng)及敏感物種規(guī)模、數(shù)量及空間分布狀況等，以重要物種及生態(tài)系統(tǒng)生境保護為核心[74]，評估區(qū)域?qū)σ?guī)劃項目所具有的資源承載力、環(huán)境承載力和生態(tài)承載力.

c) 結(jié)合上述生態(tài)壓力與生態(tài)承載力評價成果，評價規(guī)劃項目對規(guī)劃區(qū)資源承載力、環(huán)境承載力和生態(tài)承載力的影響情況(見圖2). 確立基于規(guī)劃項目資源承載力、環(huán)境承載力和生態(tài)系統(tǒng)承載力的評估方法，構(gòu)建規(guī)劃項目生態(tài)承載力評價技術(shù)指南，使從空間上可視化反映規(guī)劃項目資源環(huán)境適宜開發(fā)程度與強度成為可能，為提升區(qū)域開發(fā)總體規(guī)劃項目方案的可持續(xù)性、科學性提供支撐.

2.3 針對項目生態(tài)壓力類型確立生態(tài)承載力環(huán)評內(nèi)容

不同類型的規(guī)劃或建設(shè)項目對所利用的自然資源(水資源、土地資源等)、所影響區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)(包括水域生態(tài)系統(tǒng)和陸域生態(tài)系統(tǒng)等)、環(huán)境容量及類別(水環(huán)境、大氣環(huán)境、土壤環(huán)境等)途徑、方式和程度具有較大差異. 為提升生態(tài)承載力環(huán)評指標體系的項目針對性，提高生態(tài)承載力環(huán)評成果應(yīng)用價值，突破生態(tài)承載力環(huán)評理論及技術(shù)瓶頸，確保資源可持續(xù)利用、環(huán)境質(zhì)量不惡化、重要生態(tài)系統(tǒng)及物種得以保護和持續(xù)維持，并強調(diào)生態(tài)承載力空間特征；建議在全面深入分析特定規(guī)劃或建設(shè)項目產(chǎn)生的資源環(huán)境及生態(tài)壓力類型的基礎(chǔ)上，確立生態(tài)承載力環(huán)評內(nèi)容[75](見圖2)，分別針對不同生態(tài)空間面臨的生態(tài)、資源、環(huán)境壓力類型、壓力大小及其相應(yīng)的承載能力、超載與否狀況展開量化評價，從而使生態(tài)承載力環(huán)評過程更加清晰，評價結(jié)果更加科學可信且指導意義更強.

2.4 充分利用3S等新技術(shù)開展生態(tài)承載力定量化評估

生態(tài)承載力環(huán)評評估區(qū)內(nèi)的每一類自然資源、環(huán)境及生態(tài)要素都有其空間位置，并在既定的時間點、特定的空間位置呈現(xiàn)其屬性特征；環(huán)評所針對的規(guī)劃或項目建設(shè)方案大都會對其開發(fā)利用資源、環(huán)境及生態(tài)要素的類型、規(guī)模數(shù)量、空間位置做出詳實、具體的規(guī)定. 因此，生態(tài)承載力環(huán)評生態(tài)壓力評估須就規(guī)劃或項目建設(shè)方案，確定特定自然資源開發(fā)類型、位置、規(guī)模與污染物排放類型、排放位置、排放量及生態(tài)系統(tǒng)空間占用或破壞類型、位置、規(guī)模和強度；生態(tài)承載力評估須就生態(tài)壓力評估涉及的資源、環(huán)境及生態(tài)壓力類型及其各項特征，逐一反映環(huán)境影響評估區(qū)的承載能力；生態(tài)承載力環(huán)境影響評估則須在空間上一一疊加各項生態(tài)壓力、生態(tài)承載力特征，評估、分析規(guī)劃或建設(shè)項目可能對環(huán)評區(qū)域生態(tài)承載力產(chǎn)生的影響情況. 上述各類自然資源、環(huán)境與生態(tài)要素的特征及生態(tài)承載力環(huán)評全過程都可借助遙感(RS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、地理信息系統(tǒng)(GlS)技術(shù)得以快速、高效實現(xiàn).3S技術(shù)不但可以可視化制圖實時反映生態(tài)承載力環(huán)評的具體內(nèi)容、評估指標特性及生態(tài)壓力與生態(tài)承載力之間的矛盾對立具體、關(guān)鍵環(huán)節(jié)，且采用3S技術(shù)制圖的前提是建立評估內(nèi)容及具體評估指標屬性的定量化、數(shù)字化、信息化數(shù)據(jù)庫，故充分利用3S技術(shù)開展生態(tài)承載力環(huán)評，是實現(xiàn)評估指標和評估結(jié)果科學定量化、評估過程透明化與可視化的關(guān)鍵. 因此，依托3S技術(shù)的生境適宜性評價(habitat suitability index)模型[29,89-90]、MaxEnt(maximunentropy model)模型[36]等越來越多地應(yīng)用于生態(tài)承載力評估[74].

3 結(jié)論與展望

a) 現(xiàn)有生態(tài)承載力環(huán)評技術(shù)標準在總體技術(shù)方案設(shè)計和技術(shù)方法體系方面存在較大缺陷，亟待革新. 主要問題：①生態(tài)承載力傳統(tǒng)宏觀尺度性的概念界定不適用于中觀、微觀尺度環(huán)評領(lǐng)域；②現(xiàn)有的環(huán)評制度、標準缺失規(guī)劃或建設(shè)項目對區(qū)域生態(tài)承載力壓力評估內(nèi)容導致評估框架不完整；③沒有針對規(guī)劃、建設(shè)項目開發(fā)利用資源環(huán)境類型、特點和約束限制條件確立生態(tài)承載力評估內(nèi)容評價、研究區(qū)生態(tài)承載能力及空間分布格局，導致評價成果應(yīng)用指導價值較低；④生態(tài)承載力評估空間尺度與項目影響范圍不匹配易致較大誤差，以致社會認同度嚴重不足，因此生態(tài)承載力環(huán)評技術(shù)標準亟需革新.

b) 建議針對上述生態(tài)承載力技術(shù)方法體系中存在的問題開展深入研究，修正、完善生態(tài)承載力環(huán)評標準技術(shù)體系：①重新界定環(huán)評領(lǐng)域生態(tài)承載力概念以明確評估目標避免爭議；②以提升科學性與實用性為目標革新生態(tài)承載力環(huán)評技術(shù)體系，重建生態(tài)承載力環(huán)評技術(shù)方案；③針對項目生態(tài)壓力類型確立生態(tài)承載力環(huán)評內(nèi)容；④充分利用3S等新技術(shù)開展生態(tài)承載力定量化評估，以建立評估指標屬性數(shù)字化信息數(shù)據(jù)庫為前提，通過不斷引進新評估技術(shù)模型制圖可視化展示評估全過程，在空間上定量化揭示生態(tài)壓力與生態(tài)承載力多重矛盾關(guān)系，進而全面增強環(huán)評成果的可信度，提升環(huán)評成果對于進一步優(yōu)化規(guī)劃或項目建設(shè)方案的參考價值.

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ResearchAdvances,DefectsandCountermeasuresforEnvironmentalImpactAssessmentofEcologicalCarryingCapacity

FAN Xiaoshan, HE Ping*

State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment, State Environment Protection Key Laboratory of Regional Eco-Process and Function Assessment, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China

The scientificity and completeness of EIA technical standards determine the quality and application value of Environmental Impact Assessment (EIA) documents. EIA technology for ecological carrying capacity (ECC) has always been the weakest section in the EIA technology standard system. Based on detailed investigation into research advances in ECC, the concept and connotation of ECC were analyzed. The commonly used technical methods to evaluate ECC at home and abroad, including ‘net primary productivity assessment of natural vegetation’, ‘ecological footprint’, ‘supply and demand balance’ and ‘comprehensive index’, were introduced with their according assessment theories and accounting procedures. The methods focus on accounting the extreme value of ECC or confirming whether overloading has occurred or not. However, the key corresponding opposition indices between the pressure exerted by human economic and social development and the carry capacity possessed by nature, as well as their characters, size and spatially distributed pattern were neglected. Research results without clear assessment of these methods cannot offer valuable suggestions for promoting the coordination of humans and nature. By thorough analysis of EIA regulations, technologies and methods of ECC and their applications in practice in China, problems were revealed, such as incomplete technical framework, low correlation between assessment contents and EIA plans or projects, spatial scale of EIA not matching influence range of EIA plans or projects, etc. Subsequently, the concept of ECC in EIA was redefined, a new EIA technical framework of ECC was proposed for enhancing rationality, practical value and operability of EIA results, and suggestions were offered, including:the EIA contents should be decided according to pressure types analysis about the assessed plan or project, and 3S and other new technologies should be used to carry out quantitative assessment of ECC. The research scheme can provide references for technology innovation about ECC assessment exploration.

ecological carrying capacity; EIA; technology; solutions; framework; reform; countermeasures

2016-12-07

2017-09-28

國家重點研發(fā)計劃項目(2017YFC0506601；國家自然科學基金項目(41501581)；國家環(huán)境保護公益性行業(yè)科研專項(210409100)

范小杉(1976-)，女，四川南充人，副研究員，博士，主要從事生態(tài)經(jīng)濟、環(huán)境管理研究，fanxiaoshan@126.com.

*責任作者，何萍(1968-)，女，遼寧凌海人，研究員，博士，主要從事流域生態(tài)研究，heping@craes.org.cn

范小杉,何萍.生態(tài)承載力環(huán)評：研究進展·存在問題·修正對策[J].環(huán)境科學研究,2017,30(12):1869-1879.

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X86

1001-6929(2017)12-1869-12

A

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