區域資源環境承載力評價研究進展及展望

王秦，李偉

北京聯合大學，北京 100101

人口的高速膨脹、工業化與城鎮化的加速擴張等使得現代中國面臨著資源過度消耗和生態環境嚴重破壞的主要問題。從國家“十一五”規劃綱要指出基于資源環境承載力統籌考慮中國經濟布局與人口分布，到黨的“十八大”報告“根據人口資源環境均衡的原則控制開發強度”，再到國家“十三五”規劃綱要“塑造要素有序自由流動、資源環境可承載的區域協調發展新格局”，國家一系列戰略決策都凸顯了區域資源環境承載力評價的重要作用。

區域資源環境承載力評價是在確保生態彈性（可恢復）與可持續的前提下，對一定時期內區域資源環境系統承載社會經濟發展需求的能力評估。本文從資源環境承載力的基礎理論、區域資源環境承載力評價方法、區域資源環境承載力評價指標體系與區域資源環境承載力評價實證研究4個方面綜述了國內外區域資源環境承載力評價的研究成果，歸納總結了目前存在的主要問題，指出了研究的現實需求，以期為區域資源環境承載力評價的未來研究提供借鑒與參考。

1 資源環境承載力的基礎理論研究

國內外學者對資源環境承載力的研究經歷了生態承載力→資源承載力→環境承載力→資源環境承載力的過程，基礎理論研究主要圍繞資源環境承載力的框架體系、內涵、構成要素、主要特征等方面展開。

1.1 理論依據和框架體系研究

資源環境承載力研究的理論依據主要包括可持續發展、區域發展與產業布局、資源稀缺與增長極限、系統工程、生態經濟學及人地關系協調等理論（史寶娟，2014；王紅旗等，2017）。可持續發展的基礎理論（如人地系統及人口承載力等理論）和核心理論（如資源永續利用及外部性等理論）是資源環境承載力研究的指導思想和理論根基，以強調可持續發展為核心的資源環境承載力研究遵循最小因子限制定律（劉輝等，2005），具體表現為資源的合理使用、環境的有效改善、生態的良性循環與人口的適度控制。

在資源環境承載力的理論框架體系研究上，顧晨潔等（2010）提出了一個集成資源環境承載力評價、強度因子估算與情景分析等過程的資源環境承載力定量研究方法框架；Graymore et al.（2010）基于區域人口活動對生態系統的壓力提出了一種評價方法 SHCC（Sustaining Human Carrying Capacity）；Murry（2010）提出了綜合系統分析、動態響應、風險水平、系統約束、對未來規劃的適用性以及對區域邊界劃定的考慮等方面的區域資源承載力模型；秦成等（2011）基于“資源-環境-社會-經濟”復合系統的視角研究資源環境承載力；安海忠等（2016）提出了以理論為基礎、以方法和數據為支撐、以應用為導向“四位一體”的研究框架體系；劉文政等（2017）基于地理學的視角從區域性與綜合性、人地關系協調兩個方面提出資源環境承載力的理論研究框架。資源環境承載力的理論框架體系是資源環境承載力基礎理論研究的重點，學者們從經濟學、生態學、地理學等學科的視角進行了研究。資源環境承載力是一個與生態-資源-環境-社會經濟相關的復雜系統，可以考慮基于資源、環境、生態與經濟社會 4個要素分析資源環境承載力的內涵與外延，在明晰資源環境承載力的構成要素、基本特征、影響因素等內容的前提下，探討其承載機理（如承載體、承載對象、承載模式、承載限值等），構建資源環境承載力研究的理論框架體系。

1.2 資源環境承載力的內涵與概念界定

承載力的研究可追溯到Malthus的人口論——重視環境因素對人口規模的影響，之后地球的能量承載力與美國畜牧的承載力被相繼估算。1921年，生態學領域的承載力概念被界定為一定環境條件下某種個體生存的最高極限數量；1949年，學者Vogt以糧食為標準研究了土地資源承載力；1974年，學者Bishop指出：環境承載力表明一個區域能夠承載人類活動的強烈程度（呂一河等，2018）。Carrie et al.（2011）提出運用生態系統質量平衡模型計算生態承載力；Meriem et al.（2016）認為水資源承載力（WRCC，Water Resource Carrying Capacity）是指在水環境沒有嚴重退化的情況下，可用水資源能夠承受的人類適當活動水平的能力；Matgorzata（2018）將環境承載力定義為人類壓力的閾值水平，環境能夠在不發生嚴重退化和不可逆轉變化的情況下進行平衡與承受。國內對資源環境承載力的研究由 1991年福建省湄洲灣環境規劃報告提出的“環境承載力”概念拉開帷幕，之后，劉殿生（1995）將資源與環境綜合承載力界定為土地資源、水資源、大氣環境、水質環境與生物資源5個單要素的環境承載力之和；學者們分別以社會經濟活動規模（邱鵬，2009）、人類生存與經濟發展（劉蕾，2013）、人口總量（牛方曲等，2018）、人口數量與經濟社會總量（石憶邵等，2015）為出口界定了資源環境承載力的概念。蔣輝等（2011）指出：資源環境承載力是資源環境系統結構與功能的外在表征；封志明等（2017）指出：資源環境承載力指特定時空范圍內資源環境基礎的“最大負荷”或“有效載荷”；岳文澤等（2019）則將資源環境承載力的內涵解構為資源要素的承載、環境要素的容納與生態要素的服務 3個功能層次。從不同學者對于資源環境承載力的概念與內涵的闡釋來看，資源環境承載力著重研究探討人類及其社會經濟活動與資源環境協調發展的科學問題，其概念可以被界定為：一定時期社會經濟發展水平下，基于維系良好生態環境與可持續發展的前提，特定時空范圍內資源環境系統承載的人口數量與社會經濟發展規模。

1.3 構成要素與主要特征研究

在資源環境承載力的構成要素與影響因素研究上，有學者建議將土壤、植被、空氣與水的質量、能源利用效率等作為影響環境承載力的主要因素；也有學者建議將資源環境承載力與環境生態類、城市設施類、公共意識類等進行關聯（趙曉華，2009）。齊亞彬（2005）認為承載體、承載對象與環境承載率3個要素構成資源環境承載力；馬海龍（2017）指出：資源環境承載力由承載體（無機環境系統和資源系統）和承載對象（社會經濟系統及人類社會活動產生的附屬）構成。資源環境承載力既受土地與水資源、水環境、地質條件等“先天性”因素的影響，同時城鎮化發展、人口規模、產業布局等“后天性”因素也會制約資源環境承載力（Khanna et al.，1999；王丹等，2011；廖慧璇等，2016）。在資源環境承載力的基本特征研究上，資源環境承載力具有區域空間性、客觀存在性、復合有機性、相對有限性、動態穩定性、有限可控性等基本特征（馬愛鋤，2003；張學良，2014）；封志明等（2018）指出資源環境承載力的突出特征是綜合性與限制性。

2 區域資源環境承載力評價方法研究

系統動力學法、生態足跡法、能值分析法、模糊綜合評價法、主成分分析法等方法被廣泛運用于區域資源環境承載力評價，如表 1。近年來，越來越多的學者注重多種評價方法的結合使用，分別基于能值-生態足跡整合模型（張雪花等，2011）、主成分分析結合聚類分析方法（吳書光等，2013）、系統動力學法結合主成分分析法（陳先鵬，2015）、狀態空間法結合Tobit模型（郭軻等，2015）、狀態空間法結合向量模法（黃秋森等，2018）評價了相關區域的資源環境承載力。

表1 區域資源環境承載力評價方法的比較Table 1 Comparison of evaluation methods of regional resources and environment carrying capacity

3 區域資源環境承載力評價指標體系構建研究

3.1 基于固定模型選取評價指標

基于 PSR（Press-State-Response）、DSR（Driving Force-State-Response）、DPSIR（Driving Force-Press-State-Impact-Response）、DPSIRM（Driving Force-Press-State-Impact-Response-Management）模型選取評價指標構建區域資源環境承載力評價指標體系。4種模型各有其優劣勢，構建評價指標體系的應用范圍也各有側重，如表2。

3.2 遵循系統論，從多層面或多維度選取評價指標

遵循系統論，基于多層面或多維度選取評價指標構建區域資源環境承載力評價指標體系，如表3。

區域資源環境承載力評價研究的核心內容之一就是構建區域資源環境承載力評價指標體系。綜述國內外關于區域資源環境承載力評價指標體系構建的相關研究成果，主要是基于科學性、系統性、動態性、可量化及體現人地關系協調性因素等原則，按照目標層-準則層-要素層-指標層的結構，以區域資源環境承載力為目標層，基于區域資源、環境和社會經濟系統等準則層選取若干相關指標設計區域資源環境承載力評價指標體系。

表2 基于PSR、DSR、DPSIR和DPSIRM模型設計區域資源環境承載力評價指標體系的比較分析Table 2 Comparative analysis of evaluation index system of regional resources and environment carrying capacity based on PSR, DSR, DPSIR and DPSIRM models

表3 基于多層面或多維度選取評價指標構建區域資源環境承載力評價指標體系Table 3 Construction of evaluation index system of regional resources and environment carrying capacity based on the multi-level or multi-dimensional selection of evaluation indexes

4 區域資源環境承載力評價的實證研究

區域空間尺度大小不一，主要按照行政、地理和經濟區域進行劃分。本文從宏觀尺度（指全球、國家、跨區域等）、中觀尺度（指城市群地區、二級流域區、省域等）和微觀尺度（指市域、縣域、產業園區等）3個層面綜述國內外區域資源環境承載力評價的實證研究成果。

4.1 宏觀尺度區域資源環境環境承載力評價的實證研究

全球尺度的區域資源環境承載力評價的實證研究最早在二十世紀六十年代末到七十年代初，Meadows et al.（1972）基于系統動力學模型對全球范圍內資源、環境與人類間的關系進行了評價。1990年，Sleeser通過分析“人口-資源-環境-發展”間的相互關系，提出了 ECCO（Enhancement of Carrying Capacity Options）模型，研究區域資源環境承載力與人口增長、經濟發展之間的動態變化趨勢（王紅旗等，2017）。在國家尺度的研究上，USEPA（2002）評價了美國主要城鎮與湖泊的環境承載力；Senbel et al.（2003）分析評價了北美地區的生態環境承載力；盧小蘭（2014）對中國30個省域2006—2011年的資源環境壓力、承載力和承載率的空間相關性進行了研究；付云鵬等（2015）分析了中國31個地區資源環境承載力的時空變化特征。在跨區域的大尺度研究上，丁任重（2005）評價了西部12個省市自治區的資源環境承載力；陳修謙等（2011）從自然資源豐裕度、資源使用效率、環境治理能力與水平、生態環境破壞程度4個維度對2003—2007年中部6省（豫晉湘鄂皖贛）資源環境承載力進行了評價與比較；段佩利等（2019）評價了 2015年京津冀、山東半島、遼中南、長三角及珠三角五大城市群資源環境承載力與區域開發強度的協調程度。宏觀尺度區域資源環境承載力評價實證研究的主要意義在于預警區域資源環境的壓力狀態，制訂國家國土空間開發與管制策略。

4.2 中觀尺度區域資源環境環境承載力評價的實證研究

在城市群區域尺度的研究上，唐凱等（2012）分析了 2000—2008年長株潭城市群資源環境承載力的基本情況；李麗紅（2017）通過搜集2004—2015年面板數據建立熵值分析模型，對京津冀地區13個城市的資源環境承載力進行了評價；Malgorzata et al.（2019）基于生態足跡影響因子的多元線性回歸模型評價了 2011—2015年德國薩克森州的生態環境承載力。在流域區域尺度的研究上，方創琳等（2003）研究了塔里木河下游干旱地區“三生”（生態-生產-生活）承載力變化情況；Sawunyama et al.（2006）研究了津巴布韋林波波河流域環境承載力的基本狀況；Leidel et al.（2012）對2001—2010年烏克蘭巴格河流域的承載力進行了分析；王德懷等（2019）從時、空兩個維度探究了2004—2016年貴州烏江流域 43個區域的資源環境承載力。在省域尺度的研究上，Lane et al.（2014）實證研究了澳大利亞昆士蘭州資源環境壓力、承載力和承載率之間的空間相關性；焦曉東等（2015）運用投影尋蹤模型和粒子群算法和Matlab仿真模擬編程的方法，對江蘇省 13個城市的資源環境承載力進行了評價；王淦霖等（2019）對2016年廣東省資源環境承載力進行了綜合評價。中觀尺度區域資源環境環境承載力評價實證研究的主要意義在于探討資源與環境要素約束下的區域資源環境承載力調控機理，認知區域的可持續發展狀況。

4.3 微觀尺度區域資源環境環境承載力評價的實證研究

在市域尺度的研究上，曾浩等（2015）基于時空差異的視角，研究了武漢城市圈9個城市2002—2011年的資源環境承載力；Widodo et al.（2015）對2012年印尼日惹地區的資源環境承載力進行了評價；Irankhahi et al.（2017）研究了2010—2014年伊朗謝米蘭市資源環境承載力的基本情況；王亮等（2019）基于 PS-DR-DP（壓力與支撐力-破壞力與恢復力-退化力與提升力）的理論模型，對 2010—2015年北京市資源環境承載力的變化狀況進行了實證研究。在縣域尺度的研究上，Vishnuprasad et al.（2016）研究了印度特里凡得瑯的資源環境承載情況；白嘎力等（2018）采用多情景、多類型的人口和經濟承載力計算方法，對安徽省郎溪縣資源環境承載力進行了評價；盧青等（2019）對湖北省團風縣的資源環境承載力進行了定量測算。在產業園區尺度的研究上，Cheng et al.（2015）對2006—2013年云南滇中新區經濟發展水平和資源環境承載力的脫鉤程度與時序變化進行了實證研究；趙宏波等（2015）分析了2000—2011年長吉圖開發開放先導區環境承載力的時序變化特征與影響因子；王樹強等（2017）綜合評價了雄安新區的綜合生態環境承載力。微觀尺度區域資源環境環境承載力評價實證研究的主要意義在于進行區域人口容量的合理測算，從而制訂產業發展布局與規劃導向等。

總之，通過區域資源環境承載力評價的實證研究，旨在清晰地認知區域資源環境的稟賦特征、承載能力及承載水平、主要障礙因子等，探討區域社會經濟發展與資源配置、環境保護之間的關系及其協調運作模式，為區域經濟、社會與生態的可持續發展提供一定的理論指導。

5 總結與展望

5.1 研究總結

目前，區域資源環境承載力評價的相關研究取得了一定的進展，但也存在著一些問題，總結如下：

（1）區域資源環境承載力的基礎理論研究較少。目前，資源環境承載力的理論研究成果頗豐，學者們從概念與內涵、構成要素與主要特征、理論依據和框架體系3個層面進行了大量深入的研究，為后續理論研究奠定了良好的基礎。但是，區域資源環境承載力的理論研究成果還較少，圍繞區域資源環境承載力的理論研究體系尚未形成，尤其區域資源環境承載力的內涵與外延、構成要素、主要類型與基本特征、影響因素、承載機理和演化機制等基礎理論的研究亟待加強。

（2）區域資源環境承載力單一評價方法應用的局限性。無論是基于單一的定性分析方法（如情景分析法等），或是應用單一的靜態定量分析方法（如生態足跡與能值分析法等）、動態定量分析方法（如狀態空間與系統動力學法等）評價區域資源環境承載力，都存在著一些不足，如：情景分析法的數據有效性問題；生態足跡法的指標相對單一、無法進行動態模擬與預測；能值分析法過于簡化，影響了評價結果的準確性；系統動力學法的參變量不易掌握，使得設計的模型不甚合理；狀態空間法難以定量計算等。綜述近期的相關研究成果，區域資源環境承載力評價方法的選擇反映了從單一到綜合、定性到定量、統計描述到數學建模的發展趨勢，呈現出多元化、定量化與系統化的特征，多種評價方法的綜合運用成為區域資源環境承載力評價的主流。

（3）區域資源環境承載力評價指標體系的指標選取過于龐統、缺乏定量依據。區域資源環境承載力評價指標體系研究成果頗豐，但尚未形成統一的認識和標準。無論是基于PSR、DSR等固定模型選擇指標，或是遵循系統論、從多層面選擇指標，學者們大多是盡可能全面地列出與資源、環境系統相關的一系列指標，涉及范圍廣、覆蓋面大，但是缺乏針對性。同時，指標選取主要依據影響區域資源與環境狀況因素的定性分析，缺乏定量依據，主觀性較強，容易造成評價結果的片面化。因此，區域資源環境承載力評價指標體系中指標選取的定量優化研究十分必要。

（4）區域資源環境承載力評價的實證研究需要關注空間尺度的多元性與區域系統的開放性。一方面，人、地系統間的相互作用過程在不同空間尺度上的多樣性和靈活性，容易造成區域資源環境承載力的明顯差異，因此如果實證研究中區域空間尺度選擇不當，就無法全面、客觀地揭示區域資源環境承載力的影響要素和演變機理，同時會增加基于評價尺度的自然數據與人文數據空間融合的難度，制約宏觀、中觀及微觀尺度評價分析結果間的轉換，給精確、系統地定量化評價區域資源環境承載力帶來一定的困難。另一方面，區域資源環境系統不是孤立存在的，其表現出明顯的開放性，即與其他區域系統間資源環境要素的物質能量交換，這種持續與廣泛的交換與傳遞是區域資源環境系統產生有序結構的必要條件。區域資源環境系統的“短板”要素可以通過區際資源流動而提升，“長板”要素則可能被干擾影響而導致變化。因此，區域資源環境承載力評價的實證研究需要考慮地域系統的開放性。

5.2 研究展望

針對上述問題，建議未來的研究重點關注：

（1）加強基礎理論研究。區域資源環境承載力研究涉及經濟學、生態學、地理學、社會學等多個學科，因此，要運用多學科交叉的研究方法對區域資源環境承載力的基礎理論進行深入透徹的分析。一方面，區域資源環境承載力的研究目標是實現區域的可持續發展，所以基于可持續發展理論的區域發展、資源稀缺與增長極限、生態經濟學、系統工程等理論是區域資源環境承載力研究的主要理論依據。另一方面，區域資源環境承載力是一個與資源-環境-生態-社會經濟相關的復雜系統，可以考慮從區域資源要素的支撐、區域環境要素的約束、區域生態要素的調節以及區域社會經濟要素的壓力 4個維度研究區域資源環境承載力的內涵與外延，在此基礎上研究提煉區域資源環境承載力的構成要素、基本特征及影響因素等；同時基于系統思維與“人地系統相互作用機理”，重點從資源、環境、生態與經濟社會4個維度研究區域資源環境承載力的承載機理與演進機制，構建多層次、多維度的理論分析框架。

（2）基于定性與定量相結合的方法評價區域資源環境承載力。能值-生態足跡整合模型彌補了生態足跡法沒有考慮技術進步及人類活動的影響，可以更加全面地反映區域的生態足跡與承載力情況；模糊聚類分析通過建立模糊相似關系進行聚類分析，解決了聚類分析受困于樣本量大的問題；系統動力學法結合主成分分析法，運用主成分分析法篩選評價指標并確定權重，增強了系統動力學模型評價結果的可靠性。近年來，RS、GIS、大數據處理技術等方法已經應用于區域資源環境承載力評價，尤其是以GIS為代表的地理空間技術方法，能夠實現對區域中各評價單元資源環境承載力的空間疊置分析，有助于探究區域資源環境承載力的空間變化特征和演變規律，更加客觀、真實地評價區域資源環境承載力。

（3）區域資源環境承載力評價指標體系構建的定量研究。科學、合理的區域資源環境承載力評價指標體系，既能涵蓋區域資源環境與社會經濟系統各個要素的相對情況，又能從時空維度上反映區域資源環境承載力的變化情況，有利于實現區域資源環境承載力的客觀評價。國內區域資源環境稟賦的空間差異顯著、經濟社會發展的地域分異明顯，無法形成統一的區域資源環境承載力評價指標體系，因此，要有針對性地從區域資源、環境、生態與社會經濟系統間的物質與能量交換入手，從生態、資源、環境與社會經濟4個維度設計區域資源環境承載力評價指標體系，依據區域發展的現實狀況選擇二級準則層集成性指標及若干個基礎指標，并運用相關性分析、主成分分析等方法對指標進行優化篩選，避免指標選取僅僅依賴影響因素的定性分析，最終設計符合區域自身特征的區域資源環境承載力評價指標體系。

（4）實證研究要充分考慮地域的開放性與互通性。目前，區域資源環境承載力實證研究的空間區域劃分為宏觀、中觀和微觀尺度的區域，宏觀尺度的數據精度為國家級、省級行政單元，中觀尺度的數據精度為地市級、區縣級行政單元，微觀尺度的數據精度為鄉鎮級行政單元與自然地理單元，以此為界定，資源環境要素承載力評價要落實在適宜的行政層級與空間尺度，保證區域資源環境承載力評價的合理結果。同時，必須要考慮到地域系統的開放性與資源跨區域流動對于區域資源環境承載力的深刻影響，對充分利用本區域和可能獲得外來環境資源（自然、經濟、人力資源等）前提下的區域資源與環境系統承載情況進行評價，一方面可以綜合運用GIS技術、大數據處理技術等，綜合考慮區域內、區域間的資源環境狀況；另一方面，建立動態可視化的監測與預警平臺，實時監測區域資源與環境狀況動態。總之，區域資源環境承載力評價是一個復雜的綜合性評價，既要考慮不同時間尺度的各類自然資源的數量、質量、空間分布及開發所引起環境系統的變化，又要兼顧相互關聯的自然資源與生態環境系統，使得區域資源環境承載力評價結果盡量客觀真實，為區域資源環境承載力評價長效機制及監測預警工作提供參考，為區域資源環境系統與社會經濟系統的協調發展提供對策，走出一條資源節約、環境友好的區域綠色發展之路。