李 劍，金小燕，王倫澈，李長安

(1.中國地質大學(武漢)地球科學學院，湖北 武漢 430074；2.湖南省自然資源事務中心，湖南 長沙 410004)

0 引言

資源環(huán)境承載力作為連接經濟、社會與環(huán)境三大系統的紐帶，是協調人口、資源與環(huán)境三者相互獨立、但又相互聯系的矛盾統一體的關鍵點。資源環(huán)境承載力研究是一個國家或地區(qū)進行資源供需保障和環(huán)境保護、人口總量及布局謀劃、增強政策調控功效、實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略等的依據，同時為經濟社會和資源環(huán)境協調發(fā)展提供有力理論支撐。20世紀以來，人類文明進程加速發(fā)展，引發(fā)了資源過度消耗、人口劇烈增長、生態(tài)環(huán)境退化等嚴峻的資源環(huán)境問題，直接威脅到人類自身生存和發(fā)展[1-2]。自20世紀中后期開始，資源環(huán)境問題日益?zhèn)涫芎芏鄧液偷貐^(qū)關注和重視，資源環(huán)境承載力研究面臨新的形勢和挑戰(zhàn)。諸多專家、學者圍繞資源環(huán)境承載力問題，開展了大量研究工作。特別是1992年聯合國環(huán)境與發(fā)展大會提出可持續(xù)發(fā)展理念后，“資源環(huán)境承載力”被確定為可持續(xù)發(fā)展評價的最有效評價指標[3-4]。如何從理論、方法和技術等維度協調經濟發(fā)展與資源環(huán)境之間的關系成為學術界研究的熱點課題。但相關的研究集中在資源環(huán)境承載力概念與內涵、評價方法評價、指標體系以及其應用研究等方面。目前學術界缺乏對資源環(huán)境承載力研究成果及其存在問題進行的系統梳理和總結。基于此，本文通過對梳理資源環(huán)境承載力研究的相關文獻，對其研究進展進行研究，在此基礎上展望其前景，以期為開展相關研究提供參考。

1 概念起源及其內涵演變

“承載力”(Carrying Capacity)一詞源于古希臘時代，最初指地基可承受建筑物荷載的最大能力，后來人們將該概念運用于草原管理，陸續(xù)提出最大載畜量、草地承載力等概念[5]?！百Y源環(huán)境承載力”是在“承載力”概念基礎上派生、演化和發(fā)展起來的概念，也是一個涵蓋了資源與環(huán)境兩個要素的綜合概念，其概念內涵經歷了一個從單一逐步向寬泛與綜合的演變歷程。

資源環(huán)境承載力緣起于國外學者對承載力的研究。1921年，美國帕克教授首次較為確切地提出了承載力概念，其含義是指某種生物個體在某種環(huán)境條件下最大數量可存活的潛力。20世紀30年代至50年代，全球人口數量不斷增長，糧食保障問題凸顯。美國威廉姆學者基于人地關系角度提出了“土地資源承載力”概念，認為土地擁有給人類提供衣、食、住的能力，但土地承載力潛力不是無限的，土地對生物生長的潛力具有限制程度。Odum在他的著作《生態(tài)學原理》中，將承載力概念與邏輯斯蒂曲線理論得最大值常數(即邏輯斯蒂方程的常數K)聯系起來，運用較為精確的數學形式表達承載力概念。20世紀60年代后期，隨著全球經濟社會的進一步發(fā)展，資源短缺問題加劇，人類面臨的主要問題已不只局限于土地問題，而是逐漸擴大到礦產、能源、水等資源方面及社會文化因素方面，繼續(xù)推動了人們對資源與環(huán)境承載力概念的延伸及其相關理論的研究[6]。

美國學者梅多斯等組成的“羅馬俱樂部”第一次較為明確提出資源環(huán)境承載力概念[7]。1972年，“羅馬俱樂部”發(fā)表了《增長的極限》研究報告，指出：人類社會面臨人口劇增、工業(yè)化快速發(fā)展、環(huán)境狀況持續(xù)惡化、非再生性資源枯竭以及糧食私有制等五大嚴重問題，且其相互制約、相互影響，均呈非線性趨勢增長，全球人口增長將因生態(tài)環(huán)境破壞和糧食短缺在某個時段內達到極限。1987年，聯合國首次提出“可持續(xù)發(fā)展”概念后，資源環(huán)境承載力在經濟社會、生態(tài)環(huán)境等研究領域得到了廣泛應用[8]，被認為是可持續(xù)發(fā)展研究的一個重要標準而獲得了新生。在可持續(xù)發(fā)展理論引導下，伴隨研究不斷深入以及研究方向進一步拓寬，資源環(huán)境承載力概念隨之發(fā)生了相應的外延，相繼出現了資源承載力、環(huán)境承載力、生態(tài)承載力等概念。

我國對資源環(huán)境承載力的研究起步相對較晚。20世紀80年代起，我國開始關注資源環(huán)境承載力的相關研究。通過學習借鑒國外研究成果并同時結合中國實際情況，國內學者圍繞資源環(huán)境承載力開展了大量研究工作。1991年，北京大學環(huán)境科學系在其主持的研究課題中，首次較嚴格地提出了“環(huán)境承載力”概念。21世紀初期，國內學者研究視角逐步轉移到資源環(huán)境承載力綜合研究。此后近20年多年來，學者們根據可持續(xù)發(fā)展理論和特定的著眼點，誕生出符合中國特點的多種資源環(huán)境承載力概念。

總體來看，由于資源環(huán)境承載力存在閾值、規(guī)模、能力等不同概念的界定標準，目前學術界對資源環(huán)境承載力的定義尚未統一。在總結相關研究成果的基礎上，筆者認為資源環(huán)境承載力概念可定義為：在一定區(qū)域和一定時期內，在維持資源環(huán)境功能穩(wěn)定效能與資源結構可持續(xù)平衡狀態(tài)下，資源環(huán)境系統可以承受人類經濟社會活動的最大潛能(圖1)。盡管很多專家與學者從不同角度對資源環(huán)境承載力概念做出了諸多詮釋，但其基本內涵可以概況為四個方面：一是在人類利用和改造自然過程中，人與自然環(huán)境是相互作用的過程，資源環(huán)境會約束人類活動。特定區(qū)域資源環(huán)境狀態(tài)與條件可以制約資源環(huán)境承載力大??；二是資源環(huán)境承載力大小受經濟社會活動的方向及其規(guī)模強度的影響；三是資源環(huán)境承載力是資源環(huán)境系統結構特性的抽象表征；四是通常所說資源環(huán)境承載力大小，是指資源環(huán)境系統最大承載閾值，超越該閾值，將導致承載力失衡等一系列問題[9]。

圖1 資源環(huán)境承載力概念示意圖Fig.1 Schematic chart of the concept ofcarrying capacity of resources and environment

2 研究進展

目前學術界對資源環(huán)境承載力的研究主要集中在資源環(huán)境承載力評價指標體系構建、評價方法及其應用等方面。

2.1 評價指標體系

資源環(huán)境承載力涉及經濟社會、資源、生態(tài)環(huán)境等諸多系統，不同系統之間又相互影響、相互制約。構建評價指標體系是開展資源環(huán)境評價研究的核心內容。合理、科學的資源環(huán)境承載力評價指標體系，不但要涵蓋資源環(huán)境承載力評價系統中多重的要素對比情況，還需反映所研究區(qū)域資源環(huán)境承載力的變化狀況，通過從空間與時間兩個維度比較，為方案決策提供合理建議。因此，資源環(huán)境承載力評價體系需堅持系統性、科學性、層次性、可量化和動態(tài)性等原則，尋求并建立具有評價性與描述性量化參數集。

2.1.1 國外評價指標

20世紀六七十年代，國際學術界對承載力研究從以土地與糧食問題制約下的人口問題研究，逐漸轉向環(huán)境承載力、生態(tài)承載力等研究方向。隨著對其研究不斷深入，資源環(huán)境承載力評價指標體系的研究經歷了由單要素評價轉向建立復合系統評價的過程。例如，Millington等選取澳大利亞土地資源、氣候資源和水資源作為評價指標，考慮多種資源對人口和能源資源的限制以及畜牧業(yè)和種植業(yè)發(fā)展?jié)摿Γ捎枚嗄繕藳Q策方法評價澳大利亞土地資源承載力。1980年英國科學家Sleeser選擇人口、環(huán)境、資源和發(fā)展等評價指標，采用系統動力學模型(ECCO模型)，模擬不同發(fā)展模式下指標變化來選擇區(qū)域長遠發(fā)展最佳化方案。

由于資源環(huán)境承載力理論基礎與可持續(xù)發(fā)展思想一脈相承，因而國際學術界很多可持續(xù)發(fā)展方面的研究實際上包括了資源環(huán)境承載力評價指標體系的構建。如世界銀行、可持續(xù)發(fā)展委員會等國際或機構組織，均構建了較有代表性的可持續(xù)發(fā)展評價的指標體系。其中UNEP(歐洲環(huán)境署)所提出的DPSIR概念模型被認為是最具影響力的指標評價體系[10]。DPSIR模型涉及五個評價一級類指標，即驅動力指標(Driving force)、壓力指標(Pressure)、狀態(tài)指標(State)和影響指標(Impact)和響應指標(Response)，每個一級類指標下再細分子項指標。該模型涉及資源環(huán)境、經濟社會、政策法規(guī)等要素，立足于系統分析角度來研究人類與資源環(huán)境系統的相互作用，既反映人類自身行為和經濟社會發(fā)展對資源環(huán)境影響，也顯示人類行為及其最終導致資源環(huán)境狀態(tài)對社會的反作用。為盡力克服由此造成的對人類生存環(huán)境的不利影響，應對資源環(huán)境狀態(tài)變化，不同國家或地區(qū)必須采取相應的措施。

2.1.2 國內評價指標

為開展資源環(huán)境承載力評價的需要，我國學者針對不同區(qū)域或不同應用領域也建立了不同指標評價體系。從20世紀80年代至21世紀前期，我國最早關注的主要是土地資源承載力，此后逐漸開始對生態(tài)、人口、旅游、水資源等各類要素以及區(qū)域綜合要素評價，其資源環(huán)境承載力指標評價體系相對單一[11]。例如，為開展旅游環(huán)境承載力評價的需要，文傳浩等選擇自然保護區(qū)社會環(huán)境、自然環(huán)境、經濟環(huán)境三個層面的指標，建立了評價指標體系。苗麗娟等[12]從海洋生態(tài)環(huán)境和社會經濟兩個系統方面設置了海洋生態(tài)環(huán)境承載力指標體系為定量測度沿海區(qū)域生態(tài)環(huán)境承載力奠定了基礎。根據我國錢塘江流域的水資源特點，程軍蕊等[13]設置水資源承載力評價指標體系，提出了錢塘江流域水資源承載度及壓力指數的計算方法。

21世紀開始，國內研究視角逐步轉移到區(qū)域資源環(huán)境承載力綜合研究，因而其指標體系的研究思路逐步轉向為構建相對比較綜合的指標體系。例如，樊杰[14]構建了包括自然地理條件、經濟社會發(fā)展基礎、地質條件以及生態(tài)環(huán)境條件等12個綜合指標體系，應用于地質災害發(fā)生后重建玉樹、汶川等地的資源環(huán)境承載力評價。高素芳[15]選取人均可利用水資源量等9個因子，創(chuàng)立評價指標體系，評價和田河流域內各縣(區(qū))水資源承載力情況；程鵬等[16]以西山礦區(qū)為目標，從人為環(huán)境承載力和自然環(huán)境承載力兩個層面選取SO2剩余承載力、人均煤炭資源、人口密度、煙塵排放量、土地復墾率、工業(yè)廢氣治理率等14個指標，開展了礦區(qū)環(huán)境承載力的綜合評價。總體來說，國內現有研究成果完善了資源環(huán)境承載力評價指標體系，豐富了其評價理論，也較好地指導了我國資源環(huán)境承載力的相關實踐活動。

2.2 評價方法

自Odum運用數學式定義承載力概念以來，在資源環(huán)境承載力不足百年研究歷程中，其評價方法由關注單一資源約束逐步轉向為對資源環(huán)境的綜合評價。其評價方法的主要思路是，以某一生物價值量換算或物理量作為數量表征指標，借助數學、統計學、人口學、環(huán)境學和生物學等相關學科理論知識與技術方法，構建其評價模型，對經濟社會發(fā)展過程中的生態(tài)環(huán)境壓力以及資源消耗值進行計算，采用其定量評價結果來判斷資源環(huán)境承載力大小。針對具體的實際研究問題，國內外學者在資源環(huán)境承載力評價指標體系構建時，往往立足于不同研究目標來選取不同方法。迄今為止，其評價方法或計算模型多種多樣。有學者基于文獻搜索后認為，僅1991-2012年期間有關資源環(huán)境承載力論文中，其采用的評價方法就多達40多種。目前國內外比較常用的評價方法主要有系統動力學法、生態(tài)足跡法、狀態(tài)空間法以及能值分析法等(表1)[17-20]。

2.3 成果應用

承載力概念被提出以來，其研究范圍逐漸由生態(tài)科學、資源科學、環(huán)境科學延伸至生態(tài)經濟學、地球系統科學、物理學、復雜數學、遙感技術等多門類學科，國內外學術界聚焦資源環(huán)境承載力研究開展了大量工作，取得了豐碩成果。資源環(huán)境承載力研究應用領域從最初單純的生物種群增長規(guī)律研究，逐漸覆蓋到可持續(xù)發(fā)展目標下如何維持人類活動與自然基礎之間動態(tài)交互過程的綜合研究。概括起來，資源環(huán)境承載力研究的成果應用主要集中在測度可持續(xù)發(fā)展水平的重要指標、優(yōu)化資源空間配置的重要依據和開展資源環(huán)境承載力監(jiān)測預警等三個方面(表2)[21-23]。

表1 資源環(huán)境承載力的主要評價方法Table 1 The main evaluation methods about the carrying capacity of resources and environment

續(xù)表1

3 結論與展望

縱觀資源環(huán)境承載力研究的發(fā)展歷程，不僅體現了人類對人地關系認識的逐步深化過程，而且反映了在不同階段、不同限制條件下人類對資源環(huán)境承載力的響應過程。自20世紀中后期開始至今，在評價指標體系、評價方法及其實踐應用等方面，資源環(huán)境承載力的研究取得了豐碩研究成果。特別是生態(tài)足跡法、系統動力學法、狀態(tài)空間法、層次分析法及能值分析法等科學理論方法的發(fā)展，推動了資源環(huán)境承載力研究方面定量方法的運用，使資源環(huán)境承載力研究成為資源科學、環(huán)境科學、地理學等學科的理論前沿和研究熱點，而且成為一個關于人口與資源和環(huán)境協調發(fā)展的具有實踐價值的政策性議題，甚至是一個涉及人類與自然關系、關乎人類命運的哲學問題。但由于經濟社會發(fā)展以及資源與環(huán)境本身所具有的空間分異和時間動態(tài)流動特征，多重因素交互作用，使問題研究異常復雜，目前資源環(huán)境承載力研究尚未形成被廣泛接受的方法體系和理論架構，還有很多值得商榷和探究的難題，任重而道遠，今后需要加強以下方面的工作。

3.1 推進研究的實踐應用

承載力在深入發(fā)展的同時，也存在實用性、可操作性不強的局限性，限制了其應用領域的拓展。其主要原因是，資源環(huán)境承載力研究缺乏對實際資源環(huán)境與經濟社會發(fā)展具體指標要素的機制研究，缺乏定量測度人類和其他生物與資源和環(huán)境間關系的量化方法[24]，目前還難以較好地解決經濟社會發(fā)展中的很多具體問題，造成理論研究與實踐應用的脫節(jié)；同時不排除決策者出于凸顯政績等因素的考量，掩蓋或淡化資源環(huán)境的制約作用。因此，未來資源環(huán)境承載力研究的重點是加強實證研究與理論探索相結合、推進研究的實踐應用。在全球范圍內可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)修復等課題的關注度日益提高的背景下，目前在資源環(huán)境承載力實踐應用方面，亟待開展的工作是研究資源環(huán)境承載力的動態(tài)評價模型及監(jiān)測預警系統；研究健全資源環(huán)境承載力的技術評價標準等。特別是我國在推進生態(tài)文明建設戰(zhàn)略的過程中，可結合開展空間規(guī)劃編制和在資源環(huán)境壓力較大的典型區(qū)域或生態(tài)文明先行示范區(qū)建設開展資源環(huán)境承載力研究工作，促使其向標準化、系統化與數字化轉變，滿足資源環(huán)境承載力動態(tài)評價的部門實用化與業(yè)務化需求，使之更好地服務于國家或地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的需要。

3.2 創(chuàng)新研究方法與評價指標

首先，在當前資源環(huán)境承載力研究中，研究者往往從經濟社會、環(huán)境、資源等方面設定不同目標層，以水、土地、環(huán)境等為主要的單要素承載力評價較多。

表2 資源環(huán)境承載力的主要應用Table 2 The main application about the carrying capacity of resources and environment

隨著研究的深入，綜合考慮自然、經濟、社會等多種要素，探索融合物質、能量、空間等為一體的評價方法，綜合反映資源環(huán)境系統的整體承載的研究將是資源環(huán)境承載能力研究的一個焦點[25]。其次，資源環(huán)境承載力差異化評價指標體系的構建過程中，各系統間相互獨立和關聯、模糊界面影響分析等也值得進一步深入研究。再次，承載力與資源稟賦、價值觀念以及技術手段等密切相關，具有明顯相對極限特征和內涵倫理，它本質上是綜合的、動態(tài)的。目前資源環(huán)境承載力研究偏重于對現狀承載力進行靜態(tài)評價，缺乏對其動態(tài)變化的研究。此外隨著大數據共享、遙感監(jiān)測、GIS等技術的使用，大數據和遙感影像的普遍應用，構建資源環(huán)境承載力研究模擬模型等也是創(chuàng)新其研究方法需要加強的重點方向。

3.3 加強基礎理論研究

承載力存在一定“閾值”，超越了該閾值將導致承載力失衡。人口增長、資源枯竭和環(huán)境惡化等問題凸顯，使人們逐漸意識到人類與資源、環(huán)境之間相互依賴與相互矛盾。特別是在全球化經濟加速、環(huán)境變化、人類活動等因素驅動下，地球圈層自身功能與結構發(fā)生變化，人類開發(fā)利用資源環(huán)境方式及其強度也不斷改變。資源環(huán)境承載力研究的本質就是要科學回答人地關系如何協調發(fā)展。而21世紀人地關系的重要前沿研究領域包括人地關系機理調控及其可持續(xù)發(fā)展、全球環(huán)境變化及其區(qū)域響應、環(huán)境倫理和社會生態(tài)體系的構建[26-28]。因此新時期開展資源環(huán)境承載力研究，就必須以人地關系機理研究為切入點，加強其基礎理論研究，從不同不同時空、學科視野全面深入地挖掘人地關系相互作用的機理，揭示不同資源與環(huán)境要素間的綜合效應、資源環(huán)境承載力變化過程與驅動機制、資源環(huán)境的空間流動特征與機理等。研究不同區(qū)域、不同關鍵要素變化、不同目標條件下資源環(huán)境承載力的安全“閾值”。