(河南理工大學 財經(jīng)學院,河南 焦作 454000)

隨著人與自然矛盾的日益凸顯,資源環(huán)境承載力問題備受世界各國的廣泛關(guān)注,成為衡量一國或地區(qū)發(fā)展質(zhì)量的重要指標。近年來，我國取得了舉世矚目的成就,但資源環(huán)境問題不容忽視。為了讓生態(tài)文明建設(shè)與社會經(jīng)濟發(fā)展相適應(yīng),需要不斷加強資源環(huán)境承載力的科學分析與量化評價,制定出相應(yīng)的政策,以促進社會經(jīng)濟與資源環(huán)境的全面和諧發(fā)展。

1 資源環(huán)境承載力的內(nèi)涵及其發(fā)展

早在一個世紀前就有關(guān)于承載力的研究,但最初的研究主要側(cè)重于自然環(huán)境對種群增長的限制作用,如Hawden從生態(tài)學角度總結(jié)出承載力是環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)能支撐的最大牲畜個數(shù)[1]。隨著國土資源的開發(fā)利用,土地資源承載力進入了人們的視野。1940年美國學者William最早提出土地承載力概念,即土地生產(chǎn)制造的前景取決于土地向人類提供衣、食、住、行的能力[2]。隨著工業(yè)文明的發(fā)展和世界人口的急劇增長,資源的過度開發(fā)與不合理利用引起的資源短缺和資源浪費問題越來越突出。1970年,日本學者首次提出“環(huán)境容量”構(gòu)想。此后,由麻省理工學院的著名學者Meadows等組成的“羅馬俱樂部”于1972年發(fā)表了《增長的極限》[3];Godschalk等對承載力進行了分類研究,提出了環(huán)境承載力這一概念,并與感性承載力、機構(gòu)承載力共同構(gòu)成了承載力的三大分支,但這里的環(huán)境承載力實質(zhì)上仍然是對早期承載力在生態(tài)環(huán)境問題上的延續(xù)和發(fā)展[4]。1995年,著名經(jīng)濟學家Arrow發(fā)表了“經(jīng)濟增長、承載力和環(huán)境”一文[5],進一步引起了人們對資源環(huán)境承載力相關(guān)問題的高度重視。總體上,國外關(guān)于承載力的研究主要沿著早期“承載力”的方向進行。

我國北京大學環(huán)境科學中心的葉文虎教授等首次提出環(huán)境承載力概念[6],指出應(yīng)從“環(huán)境科學”的角度深入剖析環(huán)境承載力的研究目的。即將人類活動的環(huán)境影響與環(huán)境系統(tǒng)自身的承載力進行對比分析,最終為人類社會經(jīng)濟活動提供指導。經(jīng)過各學科研究人員的不斷探索,資源環(huán)境承載力已成為經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要指標,越來越多的國內(nèi)學者認識到資源環(huán)境承載力單要素研究的局限性和片面性。在此背景下,資源環(huán)境承載力綜合指標的構(gòu)建和評價開始盛行。唐劍武等在福建省湄洲灣環(huán)境規(guī)劃研究項目中將環(huán)境承載力定位于“人類活動作用”[7];張傳國等將區(qū)域承載力的相關(guān)理論和方法應(yīng)用到干旱區(qū)綠洲系統(tǒng)的生態(tài)承載力研究,并提出生態(tài)—生產(chǎn)—生活的“三生”承載力概念[8]。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,人們對資源環(huán)境的需求呼聲越來越高,承載力的概念也發(fā)生了相應(yīng)的變化。通過對相關(guān)文獻資料的歸納整理,本文分析提煉出具有代表性的承載力概念、內(nèi)涵與特點,見表1。

表1 資源環(huán)境承載力的基本內(nèi)涵及其發(fā)展

總之,資源環(huán)境承載力現(xiàn)已被應(yīng)用到自然科學和社會科學的諸多領(lǐng)域,它在能源安全、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移、環(huán)境規(guī)劃、物理工程、旅游開發(fā)、國土資源管理、可持續(xù)發(fā)展等方面發(fā)揮著越來越大的作用。通過以上對環(huán)境承載力概念的演化發(fā)展可見,環(huán)境承載力的基本內(nèi)涵不斷豐富,由最初的生物種群數(shù)量向生態(tài)環(huán)境、資源與生態(tài)環(huán)境過渡;承載的內(nèi)容不斷增加,從承載生物種群到容納污染物再到承載人類所有的活動內(nèi)容;承載力研究涉及各種資源、環(huán)境條件和生態(tài)系統(tǒng)、社會支持系統(tǒng)對人類發(fā)展的全面承載力。這種演化反映出人類對自然生態(tài)環(huán)境的認識在不斷深化,人類活動從最初的強調(diào)從自然環(huán)境索取到后來的敬畏大自然轉(zhuǎn)變。環(huán)境承載力概念的創(chuàng)新發(fā)展決定了在資源環(huán)境承載力量化研究中的視角和方向。因此,資源環(huán)境承載力概念落腳點的不同又使資源環(huán)境承載力的定量化研究所包含的內(nèi)容和采用的方法差別較大,這是導致資源環(huán)境承載力難以形成完整的綜合理論體系的重要原因。

2 資源環(huán)境承載力的評價研究

2.1 國內(nèi)外總體研究進展

隨著生態(tài)環(huán)境問題的不斷涌現(xiàn),加上資源環(huán)境承載力概念的不斷成熟,對其在理論、評價方法等方面的研究不斷深入?！对鲩L的極限》利用系統(tǒng)動力學理論對世界范圍內(nèi)的資源(土地、水、糧食、礦產(chǎn)等)、生態(tài)環(huán)境與人的關(guān)系進行了評估[5],揭示了人口增長、經(jīng)濟發(fā)展與資源過度消耗、生態(tài)環(huán)境惡化和有限的糧食生產(chǎn)之間的關(guān)系,進而研究得出21世紀中葉全球經(jīng)濟增長將達到極限的結(jié)論。改革開放后,伴隨著我國經(jīng)濟的高速增長,經(jīng)濟社會發(fā)展對資源環(huán)境的需求急劇增加,國內(nèi)很多地方出現(xiàn)了資源環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展不協(xié)調(diào)的現(xiàn)象。國內(nèi)學者在前人研究的基礎(chǔ)上,展開了資源環(huán)境承載力的評價研究。曾維華、葉文虎等率先對環(huán)境承載力進行了定量研究[6],建立了發(fā)展變量(度量人類活動)和限制變量(度量環(huán)境約束條件)之間的函數(shù)關(guān)系,并以福建湄洲灣開發(fā)區(qū)各規(guī)劃小區(qū)的環(huán)境承載力進行了案例研究;毛漢英、余丹林采用狀態(tài)空間法對環(huán)渤海地區(qū)的環(huán)境承載力進行了定量評價[14];劉敏從經(jīng)濟、社會、資源環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)等四個方面選取幾十項指標構(gòu)建了環(huán)境資源承載力評價指標體系[15],并采用剩余率方法進行了研究;付云鵬、馬樹才從社會資源和自然資源兩方面構(gòu)建了城市資源環(huán)境承載力評價指標體系[16],運用主成分分析法對我國15個副省級城市2003—2013年資源環(huán)境承載力進行實證研究。

綜上所述,隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人類文明程度的提高,資源環(huán)境承載力的調(diào)查研究越來越受到重視,國內(nèi)外相關(guān)學者的分析探究從單因素評價轉(zhuǎn)向綜合資源環(huán)境承載力評價,相關(guān)的理論研究趨于完善,但目前仍然沒有形成一個完整的綜合理論體系框架結(jié)構(gòu)。

2.2 評價指標體系

如何構(gòu)建一個合理完整的指標體系是對資源環(huán)境承載力量化研究的基礎(chǔ),直接關(guān)系到評價結(jié)果的合理與否,關(guān)系到政策建議的科學性和適用性,是整個研究框架中最為重要的一部分。學術(shù)界、政府組織和社會團體等提出了眾多關(guān)于資源環(huán)境承載力指標構(gòu)建的方法,其中最具有影響力的指標體系為1998年歐洲環(huán)境署EEA(European Environment Agent,EEA)在亞太經(jīng)合組織(Organization for Economic Cooperation and Development,OECD)和聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展委員會(United Nations Commission on Sustainable,UNCSD)提出DSR框架基礎(chǔ)上改進的DPSIR框架(Driving-Pressure-State-Impact-Response)[17]。該框架共包括驅(qū)動力、壓力、狀態(tài)、影響和響應(yīng)五個部分,由于該框架既考慮了自然系統(tǒng)對人文社會的影響,又綜合了社會經(jīng)濟對生態(tài)環(huán)境的作用機制,具有較高的科學性,被國內(nèi)外學者廣泛采用。

國內(nèi)學者既有針對單要素進行的評價，也有開展的綜合評價,并在不同區(qū)域進行了資源環(huán)境承載力評價的實證研究。在單要素評價方面,李磊等從承載力的相關(guān)定義出發(fā)構(gòu)建了武漢市水資源承載力的評價指標體系[18],并采用層次分析法、熵值定權(quán)法等方法進行指標量化,運用綜合向量模法得出研究區(qū)域水資源承載力處于理想狀態(tài);任家強等分析了壓力—狀態(tài)—響應(yīng)模型與城市建設(shè)用地之間的關(guān)系[19],基于10個指標對遼寧省各市區(qū)的土地資源承載力進行了評價。在綜合評價方面,董文篩選了空氣、水、土地、能源和生態(tài)五類評價指標[20],從資源和環(huán)境兩個方面評估了研究區(qū)的資源、環(huán)境、經(jīng)濟和社會支持的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展前景;黃敬軍等以徐州市為例[21],將“資源—環(huán)境—社會—經(jīng)濟”看作復合系統(tǒng),從土地資源、水資源、土壤、地質(zhì)等方面構(gòu)建了資源環(huán)境承載力的綜合評價指標體系;何云玲等基于極差變換法,對云南省河口縣的縣域資源環(huán)境承載力進行了評價研究[22]。

綜合國內(nèi)外學者在選用指標的共性,以層次分析法(目標層、準則層、指標層)為指導,本文從資源供給能力、環(huán)境納污能力、生態(tài)服務(wù)能力、社會支持能力四個方面選取了相對具有代表性的指標,構(gòu)建了資源環(huán)境承載力綜合評價指標體系,見表2。

表2 資源環(huán)境承載力綜合評價指標體系

2.3 評價方法

國內(nèi)外學者對資源環(huán)境承載力做了大量研究,從最初的單要素資源環(huán)境分析到后來資源環(huán)境和社會經(jīng)濟的綜合要素分析,出現(xiàn)了向量模法、系統(tǒng)動力學模型、情景分析法、狀態(tài)空間法、生態(tài)足跡法、能值分析法、K—均值聚類法、突變級數(shù)法等多種研究方法,本文重點對一些代表性強的評價方法進行了對比分析(表3)。主要是:①能值分析法。該方法是以O(shè)dum H T為首創(chuàng)立的生態(tài)—經(jīng)濟系統(tǒng)理論和方法[23,24],基本思路是通過不同的能值轉(zhuǎn)換率,將生態(tài)系統(tǒng)中各種形式的能量轉(zhuǎn)換成以最常見的太陽能為基準的能值來表示,對各種形式的能量進行比較和衡量,以此來評價各個要素在系統(tǒng)中的地位和作用,定量的分析生態(tài)狀況和經(jīng)濟利益。②狀態(tài)空間法。該方法最早是由卡爾曼R E于1960年發(fā)表的《控制系統(tǒng)的一般理論》提出,它在空間幾何原理的基礎(chǔ)上發(fā)展起來,重點突出“人類活動”的作用。該方法從資源環(huán)境和社會經(jīng)濟的各個角度構(gòu)建綜合評價指標體系,利用相關(guān)的矩陣和方程函數(shù)對指標進行量化分析,并充分考慮了生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng),通過描述三維狀態(tài)空間的承載狀態(tài)點來表達一定時間尺度內(nèi)區(qū)域的承載狀況[25]。③生態(tài)足跡法。該方法由加拿大生態(tài)經(jīng)濟學家William Rees于1992年提出，是一種評價生態(tài)系統(tǒng)的生物物理方法[26,27]。它通過定量計算生態(tài)系統(tǒng)能為人類社會提供的服務(wù)支持和人類社會對生態(tài)系統(tǒng)需求量的差距,分析得出現(xiàn)階段生態(tài)環(huán)境的運行狀況,并通過預測未來生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢為現(xiàn)在的發(fā)展規(guī)劃提供改進依據(jù)和指導建議。④系統(tǒng)動力學模型。系統(tǒng)動力學模型是一種定性與定量相結(jié)合的系統(tǒng)仿真方法[28],模型注重子系統(tǒng)和大系統(tǒng)的綜合性、協(xié)調(diào)性,不追求最優(yōu)的選擇,而是從整體的角度出發(fā)去尋找改善系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方法和途徑。研究過程是從系統(tǒng)的反饋作用入手,運用計算機技術(shù)建立數(shù)學模型,模擬分析系統(tǒng)狀態(tài),展現(xiàn)系統(tǒng)的動態(tài)演變過程。⑤突變級數(shù)法。突變級數(shù)法是由法國數(shù)學家Rene Thom于1972年提出的突變理論和模糊數(shù)學相結(jié)合的綜合評價方法。其核心思想是：將系統(tǒng)中的總指標進行層層分解,并按照指標的重要程度進行排序,利用歸一函數(shù)對各個控制變量計算得出的值求得各層次狀態(tài)的變量值,對研究對象按總指標的得分大小進行排序[29]。

表3 資源環(huán)境承載力評價方法

3 研究局限與研究展望

在近一個多世紀的研究進程中,資源環(huán)境承載力由最初的物理學概念到后來的生態(tài)學領(lǐng)域,逐步擴展到地理學、管理學、運籌學、經(jīng)濟學等眾多交叉學科;研究對象從單一的水資源、土地資源、生物資源、森林資源、海洋資源延伸到更多的綜合領(lǐng)域;研究概念從某種生物個體存在數(shù)量的最高極限擴展到對“社會—經(jīng)濟—生態(tài)—環(huán)境”的綜合支撐。對資源環(huán)境承載力的評價經(jīng)歷了從靜態(tài)到動態(tài)、從單一到復合、從定性到定量的研究,更加注重客觀性和科學性;研究方法從最初的logistic增長方程、能值分析演變到現(xiàn)在的生態(tài)足跡法、模糊綜合評價法等多種方法。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人們對生態(tài)環(huán)境的日益重視,資源環(huán)境承載力的內(nèi)涵在不斷豐富,研究方法和研究思路將持續(xù)創(chuàng)新。

由于生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的動態(tài)性和評價指標的復雜性,相關(guān)的定量化和標準化研究有待深入,資源環(huán)境承載力仍然沒有形成系統(tǒng)的理論框架，主要存在以下幾方面研究局限:①現(xiàn)有評價方法對環(huán)境系統(tǒng)自身的客觀運動規(guī)律沒有深入研究,無法對環(huán)境系統(tǒng)自身的承載力指標進行量化分析,實際承載力的分析結(jié)果有待商榷。②評價指標方面雖然數(shù)量眾多,但對資源環(huán)境內(nèi)涵和限制因子考慮較少或不夠全面,指標沒有在社會經(jīng)濟狀況和環(huán)境狀態(tài)之間建立起一一對應(yīng)的關(guān)系,從而無法根據(jù)其研究結(jié)果對特定的經(jīng)濟社會發(fā)展方案的環(huán)境影響進行分析預測。③基于以上問題,人們很難從根本上把握某區(qū)域準確的資源環(huán)境承載力,采取的指標體系不可能絕對正確,導致提出的政策建議與實際需求可能存在著一定偏差,因此人類社會與資源環(huán)境絕對的協(xié)調(diào)發(fā)展尚待時日。

鑒于此,本文提出以下研究方向:①高度重視研究區(qū)域的整體性特征。資源環(huán)境承載力的概念并不是單純的資源要素和環(huán)境要素的結(jié)合,它還涉及社會狀況、經(jīng)濟發(fā)展以及與人類生活有關(guān)的各個方面，因此在研究的過程中,其整體性顯得尤為重要,必須結(jié)合研究區(qū)域的發(fā)展特色,從多角度選取評價指標進行綜合分析,增強研究結(jié)果的客觀性和有效性。②高度重視研究對象的動態(tài)性和開放性。作為一個開放的系統(tǒng),資源環(huán)境與周圍的一切進行著物質(zhì)和能量的交換,它們是相互聯(lián)系、相互影響的集合體,并在人類和自然的作用下不斷發(fā)生著變化。即資源環(huán)境承載力具有時序性,它并不是固定不變的,有些作用不易被及時監(jiān)測并反映在數(shù)據(jù)上,這就要求我們充分關(guān)注其動態(tài)變化,根據(jù)不同的情況構(gòu)建不同的評價指標體系，重視區(qū)內(nèi)與區(qū)外之間的相互作用,積極推進開放系統(tǒng)下資源環(huán)境承載力內(nèi)部作用機制和變化規(guī)律等相關(guān)方面的研究。③高度關(guān)注評價指標的標準化和定量化。資源環(huán)境承載力,歸根結(jié)底就是對研究區(qū)域的生態(tài)環(huán)境狀況和社會經(jīng)濟的發(fā)展狀態(tài)進行評價的過程,而指標的標準化和定量化是做好評價工作的前提,直接關(guān)系到評價結(jié)果的科學性。但由于要素的復雜性加上環(huán)境系統(tǒng)的動態(tài)性,導致其理論和數(shù)據(jù)很難達到高度契合,因素指標很難采用統(tǒng)一的方法進行量化,目前還沒有形成完整統(tǒng)一的資源環(huán)境承載力理論體系,且研究結(jié)果的科學性和客觀性一直存有爭議。因此,在今后的研究過程中應(yīng)高度關(guān)注對指標的量化,結(jié)合現(xiàn)有的方法和研究區(qū)域的實際情況采用合適的方法進行量化,盡可能減少主觀性和隨意性,增強評價結(jié)果的可信度。④高度重視科學技術(shù)在資源環(huán)境承載力研究方面的作用。一方面,在資源環(huán)境承載力的研究方法中,大部分都是以復雜的系統(tǒng)分析為指導思想,將生態(tài)環(huán)境與社會經(jīng)濟的和諧發(fā)展作為目標層,綜合考慮子系統(tǒng)之間的相互作用,通過仿真實驗、情景分析、優(yōu)化等方法對資源環(huán)境承載力進行評價分析。另一方面,隨著GPS、RS、人工智能等各方面技術(shù)的發(fā)展和成熟,數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析能力得到了很大的提升,如果將這些先進的科技應(yīng)用在資源環(huán)境承載力評價方面,必定會大大提高評價結(jié)果的可信性,使其更好地指導社會發(fā)展和人類進步。

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