资源环境承载力研究方法综述

黄贤金，周 艳

（南京大学国土资源与旅游学系，江苏南京 210023）

资源环境承载力是国土空间用途管制的重要基础。基于此，2015年发布并施行的我国《生态文明体制改革总体方案》明确提出各类市县空间规划都要开展资源环境承载力评估，并建立动态监测与预警系统。但由于资源环境承载力测算，不仅涉及资源禀赋与经济社会发展的关系，还涉及技术进步，尤其是随着资源环境要素市场制度的建设，以及自然资源“远程耦合”机制的形成，学术界对于资源环境承载力评估的成果运用有不同的认知，但即便如此，资源环境承载力也是对一定时期、特定区域人与自然关系的最根本表征。因此，开展资源环境承载力评估并探索完善资源环境承载力动态监测与预警机制仍具有重要的理论与现实意义。

1 资源环境承载力的提出与发展

资源环境承载力的思想最早可追溯至马尔萨斯时代，在《人口原理》中，马尔萨斯指出资源有限并影响着人口的增长[1]。1921年生态学家帕克和伯吉斯将承载力拓展至生态学领域，并明确提出了承载力的概念，即特定环境条件下某种类个体存在数量上限[2]。资源环境承载力从起源到发展过程中，其概念一直处于不断发展和变化中。20世纪80年代，联合国教科文组织（UNESCO）提出的资源人口承载力概念被更广泛认可和接受：某一国家或地区资源人口承载力是指在可以预见的时期内，利用本地能源及其他自然资源和智力、技术等条件，在保证符合其社会文化准则的物质生活水平下，所能持续供养的人口数量[3]。

20世纪70年代以来，随着人类活动对自然资源和生态环境的消耗影响加剧，土地资源能否生产出足够的食物以供养日益增长的人口成为国际关注的焦点。联合国粮农组织（FAO）和UNESCO先后组织了国家范围的土地资源人口承载力研究，并提出了土地资源人口承载力的定义和一些量化方法[3,4]，由此使得土地资源人口承载力形成了较为完善的理论和方法体系。

20世纪90年代后期，Arrow等[5]发表“Economic growth, carrying capacity and the environment”一文，引发了学者们对环境承载力的高度关注，环境承载力的概念及相关研究得到广泛开展。随着研究的深入，资源环境承载力研究由土地资源承载力，逐渐发展到水资源承载力、环境承载力、生态承载力以及资源环境综合承载力等领域，评价对象由单一资源环境要素向多要素或综合要素承载力评价发展。其评价方法亦不断发展完善，由早期的农业生态区法（AEZ）[4]、供需平衡法[6,7]等静态评价方法向系统动力学[8,9]、多目标规划方法[10,11]等动态评价方法转变。20世纪90年代末期及21世纪以来，生态足迹[12,14]、能值分析[15,16]、虚拟水[17,18]、虚拟耕地[19,20]等综合研究理论与方法兴起，极大地推动了资源环境承载力研究的发展。资源环境承载力的研究对象也从以人口总量为主，发展到人口承载力、经济承载力、国土空间开发度、指标体系综合评估等评价内容。实践应用方面，当前，资源环境承载力评价成果在人口[21]、国土空间开发[22]、灾后重建[23,24]、区域可持续发展[25]、自然资源[26,27]、环境规划与管理[28,29]以及生态系统管理[30,31]等领域得到广泛应用。

如前所述，20世纪70年代以来，随着可持续发展理念的提出，尤其是资源环境与经济社会协调发展的深化，资源环境承载力评价对象已由单一资源要素承载力向多要素或综合要素承载力发展，并在实践中得到广泛应用。但由于对资源环境承载力概念及内涵界定多样、评价内容各有侧重，难以形成可对比、具有综合性特征的资源环境承载力。虽然单要素资源环境承载力研究较为深入，但尚未形成具有系统性、综合性和普适性的资源环境综合承载力研究框架体系，资源环境承载力评价仍面临诸多理论以及方法问题。此外，以土地开发强度为特征的承载力研究作为资源环境承载力的重要内容，应受到更多的关注。因此，本文拟从传统的资源环境人口与经济承载力、以指标体系为核心的资源环境承载力以及新兴的以土地开发强度为特征的承载力及基于供给能力的资源环境承载力等方面进行梳理和述评，希望能为今后资源环境承载力研究提供参考和借鉴。

2 国内外研究进展

2.1 资源环境人口与经济承载力

2.1.1 土地资源承载力

土地资源作为人与自然的综合体，尤其是其所具有的不可替代的粮食及农业生产功能，使得土地资源可持续承载研究得到了更多的关注。国外关于土地资源人口承载力的研究起步较早，土地资源能否生产出足够的食物以供养日益增长的人口成为国际关注的焦点。1949年，威廉·付格特在《生存之路》中较早地提出了关于土地资源人口承载力的测算方法。1970年以来，土地资源承载力研究成为热点并不断得到发展。20世纪70年代初，澳大利亚学者探讨了本国在资源限制下所能承载的人口规模[32]。随后FAO和UNESCO先后组织和开展了全球主要国家的土地资源承载力研究，发展了土地资源承载力的内涵、评价内容和方法体系。1977年，FAO开展了发展中国家土地的潜在人口承载能力研究[33]。20世纪80年代初，ECCO模型即增加人口承载力的策略模型在UNESCO资助下成功设计并在欧洲试运行。目前，ECCO模型在肯尼亚、毛里求斯、赞比亚等发展中国家的土地资源人口承载力研究中得到广泛运用[3]。

我国于20世纪80年代初正式开展土地资源承载力研究，至2000年共开展和完成了三次具有代表性的土地资源承载力评价工作。一是1986—1990年中国科学院自然资源综合考察委员会组织并完成了“中国土地资源生产能力及人口承载量研究”[34]；二是1989—1994年，在联合国开发计划署及国家科委的资助下，原国家土地局与FAO于1989年共同开展了“中国土地的食物生产潜力和人口承载潜力研究”，对全国及各地土地的人口承载潜力进行了测算[35-37]；三是1996—2000年，中国科学院地理科学与资源研究所主持完成了“中国农业资源综合生产能力与人口承载能力”研究[38,39]。此外，相关学者开展了全国[40]、流域[41,42]、地区[43-45]、城市[46,47]等不同尺度的土地资源人口承载力研究，不断丰富和发展了土地资源承载力研究内容和方法体系。对于土地资源的承载力，多数研究基于土地粮食生产功能可承载的人口规模进行探讨，但也有部分学者探讨了土地资源的经济承载能力，如有学者对上海市土地资源的综合承载力进行了研究，利用系统动力方法，探讨了不同情景下2015年、2020年土地资源的人口承载规模和经济承载规模，并对承载状况进行了判定[48]。也有学者以长江流域为研究单元，探讨了长江流域主要省份的相对人口承载力、相对经济承载力及综合承载力，并对流域主要省份的相对承载状态进行了分析[41]。当前，土地资源承载的研究，更多的是关注人口和经济的极限容量，而今后需更多关注土地资源的发展容量。

2.1.2 水资源承载力

受经济社会发展、环境污染以及气候变化等方面的影响，水资源的稀缺性得到了前所未有的关注。20世纪80年代我国水资源承载问题引起关注。有学者于1981年测算了我国淡水资源所能养活的人口规模[49]。20世纪80年代末期，随着经济社会的发展及其对水资源的需求日益增加，我国北方干旱地区资源环境问题不断凸显。为缓解水资源紧缺和应对生态环境恶化等资源环境问题，水资源承载力逐渐成为关注的热点。1989年有学者进一步发展了水资源承载力的概念及测算体系[50]。随后，多数学者围绕我国北方干旱地区开展了大量的水资源承载力研究工作。例如，针对西北干旱区水资源利用问题，有研究从水资源安全的视角，对水资源承载力进行了度量，并探讨了西北干旱区水资源承载力研究的关键问题[51]。此外，学者们对西北干旱区水资源的人口承载规模研究较多[52-54]。

近年来，一些重要战略空间的水资源承载力也得到学者们的关注，例如，有研究测度了京津冀地区水资源的人口与经济承载规模[55]。随着长江经济带战略的实施尤其是长江生态大保护这一要求的提出，长江经济带等流域性水资源承载力也成为研究热点。有研究以长江经济带为研究单元，对长江经济带及其各省份的水资源的人口承载规模及承载状况进行了探讨[56]；也有研究对塔里木河流域水资源的人口承载规模和经济承载规模进行了测度[57]。

随着“以水定需，以水定城，以水定产”等治水要求的提出，城市水资源承载力研究更加深入。例如，有关北京[58]、广州[59]、成都[60]等超大城市和特大城市的水资源人口、经济承载规模也得到关注。水资源承载力评价中，大多数学者主要侧重于水资源的静态评价分析和阶段性动态研究，水资源承载力的动态模拟研究亦是今后研究的重点。

2.1.3 环境承载力

环境容量是经济社会发展与环境要素协同发展的基础，但需要指出的是，随着经济社会发展，人类活动与环境系统的冲突也日益复杂。例如，由于现代科技的发展，重金属污染、电磁波污染等对于环境容量的影响日益突出。关于环境承载力，有的研究从可接受性的角度认为，环境承载力是“在维持一个可以接受的生活水平前提下，一个区域能永久承载的人类活动的强烈程度”[61]；有的从环境质量底线的角度认为，“环境承载力是自然或人造环境系统在不会遭到严重退化的前提下，对人口增长的容纳能力”[62]。

自20世纪80年代以来，我国环境问题不断加剧，环境承载力也开始得到更多关注。1991年有研究基于人口、资源与环境全面协调可持续发展，探讨了环境承载力的概念及其核算思路[63]。此后，我国学者围绕水环境[64-66]、大气环境[67]、土壤环境[68]等对环境承载力开展了较为深入及系统的研究。研究结果表征方式多样，主要包括承载指数、人口承载规模、经济承载规模及环境容量等。

承载指数方面，多采用指标体系法，通过建立影响环境承载力的指标体系，赋予权重进行测算，得到综合承载指数[69]。而环境的人口承载力则是测算环境系统在现有或不遭受严重退化前提下的所能容纳人口规模。学者们围绕流域、重点生态地区及城市地区等开展了环境的人口承载能力研究。如有研究对滇池流域资源环境人口承载力进行探讨[70]；也有学者对黄河中游小流域系统的环境人口容量进行了分析和评价[71]。重点生态地区方面，有学者对密云水库库区、三峡库区的环境人口容量进行了研究[72,73]。此外，基于环境承载力的城市地区适度人口规模的确定也得到研究[74,75]。

随着研究的深入，在碳减排背景下，碳容量作为资源环境承载力的重要内容，基于碳峰值的资源环境承载力研究也得到关注，如有学者以长江经济带为例，开展了基于碳峰值的人口承载力评价[76]。环境的经济承载力方面，有学者以中国西部地区为研究区，以各省市的环境污染物排放数据和GDP数据及国家污染物排放总量控制数据为基础，对不同省市的环境承载力进行评价，并测算了不同情景下各省市的GDP潜在增长率[77]。

2.1.4 生态承载力

生态承载力，是资源环境要素在生态系统中相互作用关系的体现，作为度量可持续发展的重要工具之一，国内外学者对它开展了大量的研究。早期研究更多的是基于种群生态学的视角，对生态系统中的种群数量及其阈值进行研究[78,79]。随着1992年生态足迹[12]这一概念的提出，生态承载力的研究内容不断得到拓展，其研究从单一生态要素转向整个生态系统。近年来，生态足迹在生态承载力研究中得到广泛应用。如世界自然基金会（WWF）[80]利用生态足迹测算了149个国家的生态赤字和盈余情况；有研究应用生态足迹法开展不同国家的生态承载力研究并进行了对比分析[81]；还有学者以奥地利为例，利用生态足迹测算了该国1926—1995年的生态环境变化情况[82]。此外，生态承载力在生态建设中的应用、生态承载力及生态安全方面也得到了研究[83,84]。

20世纪90年代初，我国学者开展了生态承载力研究，探讨了生态承载力的概念及理论等[85,86]，分析了生态足迹的相关概念、理论与方法等[87,88]，并利用生态足迹法，测算了甘肃省1998年的生态足迹[89]，乃至对全国的生态足迹与发展能力进行了分析[90]。生态足迹相关理论和方法在区域[91]、流域[92]、城市[93]等地区的生态承载力评价中也得到广泛应用。随着研究的深入，学者们根据我国的实际情况，对生态足迹模型进行改进，并将其应用于生态承载力研究中[94,95]。

此外，基于生态服务价值的生态承载力也是研究的重点。有研究评估了我国生态系统的服务价值，并制定了当量因子表[96,97]。近年来，学者们围绕基于生态承载力的国土空间开发布局方法[98]、生态承载力与国土空间格局优化[22]，以及承载力在生态红线划定[99,100]等方面开展了相关应用研究。

2.2 指标体系方法

资源环境承载力涉及不同地域空间经济社会发展与资源环境要素的相互作用关系，包括不同资源环境组合及其相互作用特征对于资源环境承载力的影响。因此，构建指标体系，也是表征资源环境承载力的方法之一。学者们针对资源环境影响因素的多样性和综合性特征，根据资源环境承载力的评价对象和研究区的区域特性，构建了资源环境单要素和综合要素承载力评价指标体系，评价指标体系内容不断得到拓展，综合性也不断增强。

20世纪90年代及21世纪初期，有关研究多以资源环境单要素为评价对象，构建单要素承载力评价指标体系。如以土地作为评价对象，从水土资源、生态环境、经济技术及社会等四个方面构建了土地承载力评价指标体系，分别对渤海沿海地区和我国东部沿海地区的土地综合承载力进行了探讨[101,102]。也有研究以水资源作为评价对象，从水资源利用率、供需水模数、人均供水量、生态用水率、耕地率等方面选取指标，对干旱区的水资源承载力进行了综合评价[103]；还有研究从水资源的供给能力、水环境容量、水资源区际调配及人口与经济社会发展等方面构建了指标体系，开展水资源承载力评价研究[104]。此外，有的研究基于压力—状态—响应（P-S-R）概念模型，以山东半岛作为研究区，开展生态环境承载力评估[105]。

近年来，随着研究的深入，资源环境承载力评价指标体系构建由单要素指标体系向多要素综合指标体系构建发展，资源环境承载力评价综合指标体系构建及综合评价成为研究热点。如有学者将区域资源环境承载力评价指标体系分为压力类指标和承压类指标，压力类主要包括经济类与人口类指标，承压类主要包括资源环境类和潜力类指标[106]；有学者从资源子系统、环境子系统和经济社会子系统等方面选取指标构建评价指标体系[107,108]，开展区域资源环境承载力评价；也有学者从水、土资源、水环境、土壤环境、地质环境等方面构建承载力综合评价指标体系，并以徐州为例开展评价[109]。

虽然资源环境承载力评价指标体系从单要素指标体系向多要素或综合要素指标体系构建发展，指标体系内容得到不断拓展和深化，但如何构建出能科学、合理及综合反映区域资源环境能力的综合指标体系仍是今后研究的重点。

2.3 以土地开发强度为特征的承载力

资源环境承载力是人与自然关系的空间表征，因此，各类资源、环境要素承载都需要落实到土地利用空间上，以空间开发利用为特征的资源环境承载力也得到学者们的关注。有研究基于土地利用的广度、深度、限度三个方面，提出并开发了融广度—深度—限度于一体的中国土地开发度评价模型，并开展了全国及31个省域的应用[110,111]。有的研究，以京津冀地区这一重大国家战略空间为研究区，基于空间开发利用视角，在确定土地合理开发强度及空间分布基础上，通过现状开发状态与合理开发状态之间的差异评价区域承载状况，探讨了面向空间开发利用的土地资源承载力评价技术[112]。

除了开展资源环境综合承载力的土地开发度研究之外，也有的研究基于单要素约束揭示了区域城市用地空间开发规模。例如，水资源作为影响建设用地开发的重要因素，水资源承载力与城镇合理开发规模间的关系也得到了研究。有学者开展了干旱内陆区基于水资源承载力的城市适度规模研究[113]；也有学者提出了水资源约束下的城镇开发阈值测算及城镇开发度预警方法，并以江苏为例，开展了水资源约束下的城镇开发安全预警研究[114]。

近年来，学者们围绕基于资源环境承载力的城市增长边界划定、土地开发强度与资源环境承载力间的关系开展了相关研究。如有研究以滨湖城市合肥为例，构建了资源环境约束指标体系及在划分资源环境承载类型区的基础上，确定了资源环境约束下的城市刚性和弹性空间增长边界[115]；还有研究基于城市碳排放峰值控制目标，从城市碳容量视角出发，开展了碳峰值约束下城市增长边界研究[116]。南京大学等单位则以江苏省为例，开展了涵盖土地、水、环境容量、生态服务、碳峰值等于一体的资源环境承载力评价，并测算了资源环境可承载力的土地开发强度[117]。此外，城市土地开发强度与生态环境容量匹配度[118]、区域土地开发强度与资源环境承载力的耦合协调关系是土地开发强度与承载力关系研究的重点[119,120]。

2.4 基于适宜性及供给能力的资源环境承载力

区域各类自然资源可供给的规模、生态的供给能力及环境的容纳能力，决定了资源环境的可承载能力。《中国主体功能区划方案》中以可利用土地资源、可利用水资源、环境容量等资源环境指标、生态及经济社会指标体系为基础，进行地域功能适宜性评价及主体功能区划分[121]。省级主体功能区划中，在以可利用土地资源、可利用水资源、环境容量、生态重要性和脆弱性等为基础性指标的基础上，结合各省市的自然地理特征及省域特性，选取可利用资源能源、经济社会等指标构建资源环境承载力评价指标体系，开展资源环境承载力评价，以此作为主体功能区划的基础和依据[122，123]。

基于供给能力的资源环境承载力评价，以国家发改委主导开展的主体功能区划中的承载力评价最具代表性，它综合了多要素自然资源的供给能力、环境容量的综合容纳能力及经济社会发展等指标，指标体系较为系统和全面。此外，关于供给能力的资源环境承载力评价研究，也有学者从单要素的供给能力角度开展了研究。如有学者在构建基于供给生态服务价值的土地资源承载力评估参数及标准的基础上，以云南省为例开展了应用[124]。也有学者从水资源供给能力的角度开展了干旱地区的土地资源承载力研究[125]。单要素资源的供给能力虽然在一定程度上反映了区域某种资源的承载能力，但难以反映出区域资源环境的综合承载力。

3 总结与展望

随着人与自然关系认知的不断深化，资源环境承载力的内涵及其认识方法也在不断发展。国内外关于资源环境承载力的评价从单一资源走向各类主要自然资源、环境要素及综合要素的承载力评价，评价方法也在不断发展完善。评价对象涵盖全国、典型区域、流域、城市等不同尺度，但由此也形成了多标准、多结果乃至矛盾的资源环境承载力，影响了其对于决策的参考价值，也难以形成具有更为广泛指导性的评价标准。今后，为进一步解决资源环境承载力研究中的问题，需着力解决：

一是深化承载力概念认知，明确资源环境承载内涵。目前学术界对资源环境承载力概念的认知尚不统一，对于承载什么、承载多少、如何承载的认识不一致，存在承载“规模”、承载“能力”、承载“阈值”、承载“建设开发行为”等不同观点，需进一步明确资源环境承载力内涵。

二是对于资源环境承载力内涵的理解，需要从极限容量向发展容量转变。既往资源环境承载力评价所测算的大多为极限人口容量，即在现有生活水平条件下，根据预期的技术水平有关资源或环境要素所能支撑的人口规模，但我们的生活水平不但没有也不可能保持在现有水平状态，而且需要不断提升，即全面小康情形下、基本现代化情形下所能承载的人口规模，应该是资源环境承载力更应该关注的内容。

三是研究具有普适性、可推广的资源环境承载力评价方法与技术规范。目前，资源环境承载力评价方法和评价标准多样，由此也形成了多结果乃至矛盾的资源环境承载力，难以形成具有更为广泛指导性的评价标准。因此，开展资源环境承载力评价方法体系研究，形成具有普适性和可推广的资源环境承载力评价方法与技术规范。同时，开展资源环境承载力监测预警方法和标准研究，并以资源环境压力较大区、国家生态文明先行示范区等进行示范，以更好地服务于国家战略及区域发展需求。

四是需强化以空间开发利用为特征的资源环境承载力研究。资源环境承载力评价是开展各类空间规划编制的基础，也是“多规合一”后空间规划的基础，因此，无论是“多规合一”的“一”，还是空间规划的根基，根本上讲就是“资源环境承载能力”，需要根据资源环境承载力开展国土空间优化。目前，以空间开发利用为特征的资源环境承载力也得到学者们的关注，但相关研究相对较少。今后，需强化以空间开发利用为特征的资源环境承载力研究，依据资源环境承载力确定“生产、生态、生活”“三生空间”，优化国土空间布局。

五是在碳减排背景下，碳容量是资源环境承载力的重要内容，因此，基于碳峰值开展资源环境承载力评价可以进一步发展资源环境承载力的内涵，并为低碳发展提供了决策参考。目前，资源环境承载力评价中，关于环境方面更多的是关注水环境、大气环境、生态环境等的研究，而对关于碳容量的关注相对较少，今后应进一步加强相关研究。