資源環境承載力研究方法綜述

黃賢金，周 艷

（南京大學國土資源與旅游學系，江蘇南京 210023）

資源環境承載力是國土空間用途管制的重要基礎。基于此，2015年發布并施行的我國《生態文明體制改革總體方案》明確提出各類市縣空間規劃都要開展資源環境承載力評估，并建立動態監測與預警系統。但由于資源環境承載力測算，不僅涉及資源稟賦與經濟社會發展的關系，還涉及技術進步，尤其是隨著資源環境要素市場制度的建設，以及自然資源“遠程耦合”機制的形成，學術界對于資源環境承載力評估的成果運用有不同的認知，但即便如此，資源環境承載力也是對一定時期、特定區域人與自然關系的最根本表征。因此，開展資源環境承載力評估并探索完善資源環境承載力動態監測與預警機制仍具有重要的理論與現實意義。

1 資源環境承載力的提出與發展

資源環境承載力的思想最早可追溯至馬爾薩斯時代，在《人口原理》中，馬爾薩斯指出資源有限并影響著人口的增長[1]。1921年生態學家帕克和伯吉斯將承載力拓展至生態學領域，并明確提出了承載力的概念，即特定環境條件下某種類個體存在數量上限[2]。資源環境承載力從起源到發展過程中，其概念一直處于不斷發展和變化中。20世紀80年代，聯合國教科文組織（UNESCO）提出的資源人口承載力概念被更廣泛認可和接受：某一國家或地區資源人口承載力是指在可以預見的時期內，利用本地能源及其他自然資源和智力、技術等條件，在保證符合其社會文化準則的物質生活水平下，所能持續供養的人口數量[3]。

20世紀70年代以來，隨著人類活動對自然資源和生態環境的消耗影響加劇，土地資源能否生產出足夠的食物以供養日益增長的人口成為國際關注的焦點。聯合國糧農組織（FAO）和UNESCO先后組織了國家范圍的土地資源人口承載力研究，并提出了土地資源人口承載力的定義和一些量化方法[3,4]，由此使得土地資源人口承載力形成了較為完善的理論和方法體系。

20世紀90年代后期，Arrow等[5]發表“Economic growth, carrying capacity and the environment”一文，引發了學者們對環境承載力的高度關注，環境承載力的概念及相關研究得到廣泛開展。隨著研究的深入，資源環境承載力研究由土地資源承載力，逐漸發展到水資源承載力、環境承載力、生態承載力以及資源環境綜合承載力等領域，評價對象由單一資源環境要素向多要素或綜合要素承載力評價發展。其評價方法亦不斷發展完善，由早期的農業生態區法（AEZ）[4]、供需平衡法[6,7]等靜態評價方法向系統動力學[8,9]、多目標規劃方法[10,11]等動態評價方法轉變。20世紀90年代末期及21世紀以來，生態足跡[12,14]、能值分析[15,16]、虛擬水[17,18]、虛擬耕地[19,20]等綜合研究理論與方法興起，極大地推動了資源環境承載力研究的發展。資源環境承載力的研究對象也從以人口總量為主，發展到人口承載力、經濟承載力、國土空間開發度、指標體系綜合評估等評價內容。實踐應用方面，當前，資源環境承載力評價成果在人口[21]、國土空間開發[22]、災后重建[23,24]、區域可持續發展[25]、自然資源[26,27]、環境規劃與管理[28,29]以及生態系統管理[30,31]等領域得到廣泛應用。

如前所述，20世紀70年代以來，隨著可持續發展理念的提出，尤其是資源環境與經濟社會協調發展的深化，資源環境承載力評價對象已由單一資源要素承載力向多要素或綜合要素承載力發展，并在實踐中得到廣泛應用。但由于對資源環境承載力概念及內涵界定多樣、評價內容各有側重，難以形成可對比、具有綜合性特征的資源環境承載力。雖然單要素資源環境承載力研究較為深入，但尚未形成具有系統性、綜合性和普適性的資源環境綜合承載力研究框架體系，資源環境承載力評價仍面臨諸多理論以及方法問題。此外，以土地開發強度為特征的承載力研究作為資源環境承載力的重要內容，應受到更多的關注。因此，本文擬從傳統的資源環境人口與經濟承載力、以指標體系為核心的資源環境承載力以及新興的以土地開發強度為特征的承載力及基于供給能力的資源環境承載力等方面進行梳理和述評，希望能為今后資源環境承載力研究提供參考和借鑒。

2 國內外研究進展

2.1 資源環境人口與經濟承載力

2.1.1 土地資源承載力

土地資源作為人與自然的綜合體，尤其是其所具有的不可替代的糧食及農業生產功能，使得土地資源可持續承載研究得到了更多的關注。國外關于土地資源人口承載力的研究起步較早，土地資源能否生產出足夠的食物以供養日益增長的人口成為國際關注的焦點。1949年，威廉·付格特在《生存之路》中較早地提出了關于土地資源人口承載力的測算方法。1970年以來，土地資源承載力研究成為熱點并不斷得到發展。20世紀70年代初，澳大利亞學者探討了本國在資源限制下所能承載的人口規模[32]。隨后FAO和UNESCO先后組織和開展了全球主要國家的土地資源承載力研究，發展了土地資源承載力的內涵、評價內容和方法體系。1977年，FAO開展了發展中國家土地的潛在人口承載能力研究[33]。20世紀80年代初，ECCO模型即增加人口承載力的策略模型在UNESCO資助下成功設計并在歐洲試運行。目前，ECCO模型在肯尼亞、毛里求斯、贊比亞等發展中國家的土地資源人口承載力研究中得到廣泛運用[3]。

我國于20世紀80年代初正式開展土地資源承載力研究，至2000年共開展和完成了三次具有代表性的土地資源承載力評價工作。一是1986—1990年中國科學院自然資源綜合考察委員會組織并完成了“中國土地資源生產能力及人口承載量研究”[34]；二是1989—1994年，在聯合國開發計劃署及國家科委的資助下，原國家土地局與FAO于1989年共同開展了“中國土地的食物生產潛力和人口承載潛力研究”，對全國及各地土地的人口承載潛力進行了測算[35-37]；三是1996—2000年，中國科學院地理科學與資源研究所主持完成了“中國農業資源綜合生產能力與人口承載能力”研究[38,39]。此外，相關學者開展了全國[40]、流域[41,42]、地區[43-45]、城市[46,47]等不同尺度的土地資源人口承載力研究，不斷豐富和發展了土地資源承載力研究內容和方法體系。對于土地資源的承載力，多數研究基于土地糧食生產功能可承載的人口規模進行探討，但也有部分學者探討了土地資源的經濟承載能力，如有學者對上海市土地資源的綜合承載力進行了研究，利用系統動力方法，探討了不同情景下2015年、2020年土地資源的人口承載規模和經濟承載規模，并對承載狀況進行了判定[48]。也有學者以長江流域為研究單元，探討了長江流域主要省份的相對人口承載力、相對經濟承載力及綜合承載力，并對流域主要省份的相對承載狀態進行了分析[41]。當前，土地資源承載的研究，更多的是關注人口和經濟的極限容量，而今后需更多關注土地資源的發展容量。

2.1.2 水資源承載力

受經濟社會發展、環境污染以及氣候變化等方面的影響，水資源的稀缺性得到了前所未有的關注。20世紀80年代我國水資源承載問題引起關注。有學者于1981年測算了我國淡水資源所能養活的人口規模[49]。20世紀80年代末期，隨著經濟社會的發展及其對水資源的需求日益增加，我國北方干旱地區資源環境問題不斷凸顯。為緩解水資源緊缺和應對生態環境惡化等資源環境問題，水資源承載力逐漸成為關注的熱點。1989年有學者進一步發展了水資源承載力的概念及測算體系[50]。隨后，多數學者圍繞我國北方干旱地區開展了大量的水資源承載力研究工作。例如，針對西北干旱區水資源利用問題，有研究從水資源安全的視角，對水資源承載力進行了度量，并探討了西北干旱區水資源承載力研究的關鍵問題[51]。此外，學者們對西北干旱區水資源的人口承載規模研究較多[52-54]。

近年來，一些重要戰略空間的水資源承載力也得到學者們的關注，例如，有研究測度了京津冀地區水資源的人口與經濟承載規模[55]。隨著長江經濟帶戰略的實施尤其是長江生態大保護這一要求的提出，長江經濟帶等流域性水資源承載力也成為研究熱點。有研究以長江經濟帶為研究單元，對長江經濟帶及其各省份的水資源的人口承載規模及承載狀況進行了探討[56]；也有研究對塔里木河流域水資源的人口承載規模和經濟承載規模進行了測度[57]。

隨著“以水定需，以水定城，以水定產”等治水要求的提出，城市水資源承載力研究更加深入。例如，有關北京[58]、廣州[59]、成都[60]等超大城市和特大城市的水資源人口、經濟承載規模也得到關注。水資源承載力評價中，大多數學者主要側重于水資源的靜態評價分析和階段性動態研究，水資源承載力的動態模擬研究亦是今后研究的重點。

2.1.3 環境承載力

環境容量是經濟社會發展與環境要素協同發展的基礎，但需要指出的是，隨著經濟社會發展，人類活動與環境系統的沖突也日益復雜。例如，由于現代科技的發展，重金屬污染、電磁波污染等對于環境容量的影響日益突出。關于環境承載力，有的研究從可接受性的角度認為，環境承載力是“在維持一個可以接受的生活水平前提下，一個區域能永久承載的人類活動的強烈程度”[61]；有的從環境質量底線的角度認為，“環境承載力是自然或人造環境系統在不會遭到嚴重退化的前提下，對人口增長的容納能力”[62]。

自20世紀80年代以來，我國環境問題不斷加劇，環境承載力也開始得到更多關注。1991年有研究基于人口、資源與環境全面協調可持續發展，探討了環境承載力的概念及其核算思路[63]。此后，我國學者圍繞水環境[64-66]、大氣環境[67]、土壤環境[68]等對環境承載力開展了較為深入及系統的研究。研究結果表征方式多樣，主要包括承載指數、人口承載規模、經濟承載規模及環境容量等。

承載指數方面，多采用指標體系法，通過建立影響環境承載力的指標體系，賦予權重進行測算，得到綜合承載指數[69]。而環境的人口承載力則是測算環境系統在現有或不遭受嚴重退化前提下的所能容納人口規模。學者們圍繞流域、重點生態地區及城市地區等開展了環境的人口承載能力研究。如有研究對滇池流域資源環境人口承載力進行探討[70]；也有學者對黃河中游小流域系統的環境人口容量進行了分析和評價[71]。重點生態地區方面，有學者對密云水庫庫區、三峽庫區的環境人口容量進行了研究[72,73]。此外，基于環境承載力的城市地區適度人口規模的確定也得到研究[74,75]。

隨著研究的深入，在碳減排背景下，碳容量作為資源環境承載力的重要內容，基于碳峰值的資源環境承載力研究也得到關注，如有學者以長江經濟帶為例，開展了基于碳峰值的人口承載力評價[76]。環境的經濟承載力方面，有學者以中國西部地區為研究區，以各省市的環境污染物排放數據和GDP數據及國家污染物排放總量控制數據為基礎，對不同省市的環境承載力進行評價，并測算了不同情景下各省市的GDP潛在增長率[77]。

2.1.4 生態承載力

生態承載力，是資源環境要素在生態系統中相互作用關系的體現，作為度量可持續發展的重要工具之一，國內外學者對它開展了大量的研究。早期研究更多的是基于種群生態學的視角，對生態系統中的種群數量及其閾值進行研究[78,79]。隨著1992年生態足跡[12]這一概念的提出，生態承載力的研究內容不斷得到拓展，其研究從單一生態要素轉向整個生態系統。近年來，生態足跡在生態承載力研究中得到廣泛應用。如世界自然基金會（WWF）[80]利用生態足跡測算了149個國家的生態赤字和盈余情況；有研究應用生態足跡法開展不同國家的生態承載力研究并進行了對比分析[81]；還有學者以奧地利為例，利用生態足跡測算了該國1926—1995年的生態環境變化情況[82]。此外，生態承載力在生態建設中的應用、生態承載力及生態安全方面也得到了研究[83,84]。

20世紀90年代初，我國學者開展了生態承載力研究，探討了生態承載力的概念及理論等[85,86]，分析了生態足跡的相關概念、理論與方法等[87,88]，并利用生態足跡法，測算了甘肅省1998年的生態足跡[89]，乃至對全國的生態足跡與發展能力進行了分析[90]。生態足跡相關理論和方法在區域[91]、流域[92]、城市[93]等地區的生態承載力評價中也得到廣泛應用。隨著研究的深入，學者們根據我國的實際情況，對生態足跡模型進行改進，并將其應用于生態承載力研究中[94,95]。

此外，基于生態服務價值的生態承載力也是研究的重點。有研究評估了我國生態系統的服務價值，并制定了當量因子表[96,97]。近年來，學者們圍繞基于生態承載力的國土空間開發布局方法[98]、生態承載力與國土空間格局優化[22]，以及承載力在生態紅線劃定[99,100]等方面開展了相關應用研究。

2.2 指標體系方法

資源環境承載力涉及不同地域空間經濟社會發展與資源環境要素的相互作用關系，包括不同資源環境組合及其相互作用特征對于資源環境承載力的影響。因此，構建指標體系，也是表征資源環境承載力的方法之一。學者們針對資源環境影響因素的多樣性和綜合性特征，根據資源環境承載力的評價對象和研究區的區域特性，構建了資源環境單要素和綜合要素承載力評價指標體系，評價指標體系內容不斷得到拓展，綜合性也不斷增強。

20世紀90年代及21世紀初期，有關研究多以資源環境單要素為評價對象，構建單要素承載力評價指標體系。如以土地作為評價對象，從水土資源、生態環境、經濟技術及社會等四個方面構建了土地承載力評價指標體系，分別對渤海沿海地區和我國東部沿海地區的土地綜合承載力進行了探討[101,102]。也有研究以水資源作為評價對象，從水資源利用率、供需水模數、人均供水量、生態用水率、耕地率等方面選取指標，對干旱區的水資源承載力進行了綜合評價[103]；還有研究從水資源的供給能力、水環境容量、水資源區際調配及人口與經濟社會發展等方面構建了指標體系，開展水資源承載力評價研究[104]。此外，有的研究基于壓力—狀態—響應（P-S-R）概念模型，以山東半島作為研究區，開展生態環境承載力評估[105]。

近年來，隨著研究的深入，資源環境承載力評價指標體系構建由單要素指標體系向多要素綜合指標體系構建發展，資源環境承載力評價綜合指標體系構建及綜合評價成為研究熱點。如有學者將區域資源環境承載力評價指標體系分為壓力類指標和承壓類指標，壓力類主要包括經濟類與人口類指標，承壓類主要包括資源環境類和潛力類指標[106]；有學者從資源子系統、環境子系統和經濟社會子系統等方面選取指標構建評價指標體系[107,108]，開展區域資源環境承載力評價；也有學者從水、土資源、水環境、土壤環境、地質環境等方面構建承載力綜合評價指標體系，并以徐州為例開展評價[109]。

雖然資源環境承載力評價指標體系從單要素指標體系向多要素或綜合要素指標體系構建發展，指標體系內容得到不斷拓展和深化，但如何構建出能科學、合理及綜合反映區域資源環境能力的綜合指標體系仍是今后研究的重點。

2.3 以土地開發強度為特征的承載力

資源環境承載力是人與自然關系的空間表征，因此，各類資源、環境要素承載都需要落實到土地利用空間上，以空間開發利用為特征的資源環境承載力也得到學者們的關注。有研究基于土地利用的廣度、深度、限度三個方面，提出并開發了融廣度—深度—限度于一體的中國土地開發度評價模型，并開展了全國及31個省域的應用[110,111]。有的研究，以京津冀地區這一重大國家戰略空間為研究區，基于空間開發利用視角，在確定土地合理開發強度及空間分布基礎上，通過現狀開發狀態與合理開發狀態之間的差異評價區域承載狀況，探討了面向空間開發利用的土地資源承載力評價技術[112]。

除了開展資源環境綜合承載力的土地開發度研究之外，也有的研究基于單要素約束揭示了區域城市用地空間開發規模。例如，水資源作為影響建設用地開發的重要因素，水資源承載力與城鎮合理開發規模間的關系也得到了研究。有學者開展了干旱內陸區基于水資源承載力的城市適度規模研究[113]；也有學者提出了水資源約束下的城鎮開發閾值測算及城鎮開發度預警方法，并以江蘇為例，開展了水資源約束下的城鎮開發安全預警研究[114]。

近年來，學者們圍繞基于資源環境承載力的城市增長邊界劃定、土地開發強度與資源環境承載力間的關系開展了相關研究。如有研究以濱湖城市合肥為例，構建了資源環境約束指標體系及在劃分資源環境承載類型區的基礎上，確定了資源環境約束下的城市剛性和彈性空間增長邊界[115]；還有研究基于城市碳排放峰值控制目標，從城市碳容量視角出發，開展了碳峰值約束下城市增長邊界研究[116]。南京大學等單位則以江蘇省為例，開展了涵蓋土地、水、環境容量、生態服務、碳峰值等于一體的資源環境承載力評價，并測算了資源環境可承載力的土地開發強度[117]。此外，城市土地開發強度與生態環境容量匹配度[118]、區域土地開發強度與資源環境承載力的耦合協調關系是土地開發強度與承載力關系研究的重點[119,120]。

2.4 基于適宜性及供給能力的資源環境承載力

區域各類自然資源可供給的規模、生態的供給能力及環境的容納能力，決定了資源環境的可承載能力。《中國主體功能區劃方案》中以可利用土地資源、可利用水資源、環境容量等資源環境指標、生態及經濟社會指標體系為基礎，進行地域功能適宜性評價及主體功能區劃分[121]。省級主體功能區劃中，在以可利用土地資源、可利用水資源、環境容量、生態重要性和脆弱性等為基礎性指標的基礎上，結合各省市的自然地理特征及省域特性，選取可利用資源能源、經濟社會等指標構建資源環境承載力評價指標體系，開展資源環境承載力評價，以此作為主體功能區劃的基礎和依據[122，123]。

基于供給能力的資源環境承載力評價，以國家發改委主導開展的主體功能區劃中的承載力評價最具代表性，它綜合了多要素自然資源的供給能力、環境容量的綜合容納能力及經濟社會發展等指標，指標體系較為系統和全面。此外，關于供給能力的資源環境承載力評價研究，也有學者從單要素的供給能力角度開展了研究。如有學者在構建基于供給生態服務價值的土地資源承載力評估參數及標準的基礎上，以云南省為例開展了應用[124]。也有學者從水資源供給能力的角度開展了干旱地區的土地資源承載力研究[125]。單要素資源的供給能力雖然在一定程度上反映了區域某種資源的承載能力，但難以反映出區域資源環境的綜合承載力。

3 總結與展望

隨著人與自然關系認知的不斷深化，資源環境承載力的內涵及其認識方法也在不斷發展。國內外關于資源環境承載力的評價從單一資源走向各類主要自然資源、環境要素及綜合要素的承載力評價，評價方法也在不斷發展完善。評價對象涵蓋全國、典型區域、流域、城市等不同尺度，但由此也形成了多標準、多結果乃至矛盾的資源環境承載力，影響了其對于決策的參考價值，也難以形成具有更為廣泛指導性的評價標準。今后，為進一步解決資源環境承載力研究中的問題，需著力解決：

一是深化承載力概念認知，明確資源環境承載內涵。目前學術界對資源環境承載力概念的認知尚不統一，對于承載什么、承載多少、如何承載的認識不一致，存在承載“規模”、承載“能力”、承載“閾值”、承載“建設開發行為”等不同觀點，需進一步明確資源環境承載力內涵。

二是對于資源環境承載力內涵的理解，需要從極限容量向發展容量轉變。既往資源環境承載力評價所測算的大多為極限人口容量，即在現有生活水平條件下，根據預期的技術水平有關資源或環境要素所能支撐的人口規模，但我們的生活水平不但沒有也不可能保持在現有水平狀態，而且需要不斷提升，即全面小康情形下、基本現代化情形下所能承載的人口規模，應該是資源環境承載力更應該關注的內容。

三是研究具有普適性、可推廣的資源環境承載力評價方法與技術規范。目前，資源環境承載力評價方法和評價標準多樣，由此也形成了多結果乃至矛盾的資源環境承載力，難以形成具有更為廣泛指導性的評價標準。因此，開展資源環境承載力評價方法體系研究，形成具有普適性和可推廣的資源環境承載力評價方法與技術規范。同時，開展資源環境承載力監測預警方法和標準研究，并以資源環境壓力較大區、國家生態文明先行示范區等進行示范，以更好地服務于國家戰略及區域發展需求。

四是需強化以空間開發利用為特征的資源環境承載力研究。資源環境承載力評價是開展各類空間規劃編制的基礎，也是“多規合一”后空間規劃的基礎，因此，無論是“多規合一”的“一”，還是空間規劃的根基，根本上講就是“資源環境承載能力”，需要根據資源環境承載力開展國土空間優化。目前，以空間開發利用為特征的資源環境承載力也得到學者們的關注，但相關研究相對較少。今后，需強化以空間開發利用為特征的資源環境承載力研究，依據資源環境承載力確定“生產、生態、生活”“三生空間”，優化國土空間布局。

五是在碳減排背景下，碳容量是資源環境承載力的重要內容，因此，基于碳峰值開展資源環境承載力評價可以進一步發展資源環境承載力的內涵，并為低碳發展提供了決策參考。目前，資源環境承載力評價中，關于環境方面更多的是關注水環境、大氣環境、生態環境等的研究，而對關于碳容量的關注相對較少，今后應進一步加強相關研究。