县域资源环境承载力评价研究*——以湖北省团风县为例

卢 青，胡守庚， 2，叶 菁※，童陆亿，卢 静

(1.中国地质大学(武汉)公共管理学院，湖北武汉 430074； 2.国土资源部资源环境承载力评价重点实验室，北京 101149；3.国土资源部不动产登记中心，北京 100034)

0 引言

长期存在的唯“GDP论”发展取向及其所催生的盲目经济增长，使得以损耗区域资源环境为代价换取发展的非可持续性模式几近常态[1]。如何权衡经济增长与资源环境保护，以实现区域可持续发展已成为备受关注的重要课题。

资源环境承载力是指一定时期及经济技术水平下，在维持生态环境系统良性发展的前提下，一定区域的资源环境条件所能持续支撑的人口及社会经济发展规模或能力[2]。近年来，越来越多的学者呼吁强化资源环境承载力评价研究并充分发挥其在支持区域可持续发展决策中的积极作用。然而，如今国外对资源环境承载力的专门研究并不多见[3]。关于资源环境承载力评价及成果应用的持续探索，主要集中于资源环境矛盾频发的中国。

我国资源环境承载力研究始于以“人—粮关系”所开展的土地资源承载力[4-6]，现已拓展至水资源承载力[7-9]、“环境容量”[10-12]研究，丰富了资源环境承载力的研究内容及方法。但随着研究的不断深入，学者们意识到土地、水资源、大气[3-14]等单要素承载力在客观、综合反映区域资源环境承载力中的局限性和片面性，并尝试借助“3S”技术和状态空间法[15-16]、相对资源承载力法[17]、生态足迹法[18]、系统动力学[19]等方法，探讨资源环境承载力综合评价体系及其在国家[20]、省[21]、市[22]等不同尺度区域资源环境承载力评价中的应用。经过系列探索，资源环境承载力研究内容与方法经历了由单一向综合、静态向动态的转变。但是，已有研究多侧重于分析承载力的相对水平，且计算结果多不具有时序可比性，较少开展对资源环境承载力绝对水平，即承载人口规模与强度的定量测算。此外，已有成果多集中于生态脆弱区、快速城市化等特殊区域。而随着城镇化、城乡统筹等战略的实施，许多中、小城市所面临的资源环境承载状况亦被政府管理部门所关注。目前国内学者更注重宏观区域尺度的资源环境承载力研究，需要注意的是，中—微观尺度如区县、乡镇等的研究是国家贯彻落实空间规划改革和主体功能区划等政策的基本单元和有效支撑，开展县域资源环境承载力的研究对小区域资源环境保护具有重要的指导意义。

鉴于此，文章尝试构建基于多要素的县域资源环境承载力评价模型，并以团风县为例进行实证研究，揭示区域资源环境承载力状况，以期为我国资源环境承载力评价方法及其地区发展战略与规划决策提供借鉴。

1 研究区概况

研究区团风县位于湖北省东部、大别山南麓、长江北岸，隶属于湖北省黄冈市，现辖8镇2乡(图1)。团风县国土面积831.83km2，地势由东北向西南倾斜，依次出现低山、丘陵、平原等地貌。其中，低山丘陵占全县面积的73.7%，平原地区仅占26.3%。据2014年统计资料，团风县水资源总量4.5亿m3，耕地面积达323.09km2，建设用地面积99.91km2。近年来，随着武汉城市圈、工业园区建设等活动，团风县产业结构重心开始向工业转移，一、二、三产结构为22.8∶55.6∶21.6，工业主导地位明显； 全县GDP达71.76亿元，较2005年上涨356%。快速工业化、城镇化进程中，团风县所面临的资源环境问题开始凸显。2014年，团风县工业废水排放达标率89.1%，生活垃圾无害化处理率仅为35.5%。全面把握区域资源环境承载状况并努力促成可持续发展战略，已成为团风县所面临的主要任务。

图1 团风县区位

2 研究方法与数据来源

2.1 研究方法

资源环境子系统的承载力状况，共同决定了资源环境系统的承载力。具体而言，资源环境系统由资源子系统和环境子系统构成。这些子系统承载力的最小值，是限制区域资源环境承载力的关键要素。因此，研究通过测算土地资源、水资源、大气环境与水环境四大子系统承载力，并根据木桶原理，利用上述子系统承载力的最小值来衡量资源环境承载力。

2.1.1 资源环境子系统承载力评价

(1)土地承载力一般是指一定地区的土地所能持续供养的人口数量[23]，并以“人—粮关系”[24]建立静态土地承载力测算模型，即用一定粮食消费水平下，区域粮食总产量所能提供的人口最大规模来度量。值得注意的是，快速城镇化背景下，人类活动及其所导致的土地覆被变化日趋剧烈，以现状耕地或建设用地为基础获取的土地承载力对远期发展的指导意义较弱。动态视角下的土地承载力评价，以找寻有限土地资源总量下，土地利用结构优化后所获取的最大承载力。建设用地和耕地是承载人类活动的最主要土地资源类型。根据动态评价思路，通过合理调整耕地与建设用地规模，所能获取的最大承载力，即为土地承载力动态评价结果：

(1)

F=max(LCC)

(2)

式(1)中，LCC为土地资源承载力(人)；A为适耕土地的最佳开发规模(km2)；α为复种指数；β为粮作比例；P为粮食单产(kg/km2)；Gp为人均粮食消费标准(kg/人)，国内众多专家结合中国国情计算并提出中国人均粮食消费400 kg即可达到营养安全的要求[23-24]，因此，该研究把人均粮食消费400 kg作为现状人均粮食需求；Mc为适建土地(适宜作为城镇、农村居民点用地)的最佳开发规模；Mk为现状人均建设用地规模(m2/人)，宜耕土地和宜建土地最佳开发规模是追求土地资源承载力最大化时的规模，其可用如式(2)所示的线性规划模型来计算。其中，F为目标函数，SA、SMc、SA，Mc分别为宜耕土地规模、宜建土地规模、宜耕或宜建范围内的土地总规模，相关数据来源于《团风县土地整治规划专题研究成果(2011-2020)》； min()、max()为最小、最大值求算符。

(2)水资源承载力模型不同于土地资源承载力的动态算法，水资源是难以在短期内改变的资源，从人类发展需要方面来说，在水资源总量一定的条件下，水资源承载能力取决于人类利用强度。因此，该研究利用现状水资源可利用量与人均用水量计算水资源承载力，为区域优化用水结构，维持可持续发展提供参考[25]。水资源总量包括本地水资源和客水资源，相关数据来源于《2014年黄冈市水资源公报》，水资源可利用量是在可预见的时期内，在一定的经济技术条件下，区域可以开发利用的最大水资源量，水资源开发利用率是指流域内用水量占水资源总量的比例，国际上采用30%的水资源开发利用率为合理利用程度， 40%为最大利用上限的公认指标，该研究采用40%这一极限值[26]。根据水资源可利用量和人均综合用水量即可得到水资源承载人口[27-28]。

WCC=40%W/(Wp)

(3)

式(3)中，WCC为水资源承载力；W为水资源总量；Wp为人均综合用水量。

(3)环境承载力，可理解为区域的环境条件对污染物的消纳能力[29]，即水环境条件和大气环境条件所能容纳的最大污染物的量，根据《水域纳污能力计算规程》(GB/T 25173- 2010)应以影响湖(库)区水质的主要污染物作为计算水域纳污能力的污染物。按照团风县水环境和大气环境污染物排放状况，分别以COD、SO2为水体和大气中的代表污染物计算水环境容量和大气环境容量，在现状人均污染物排放强度的基准下计算承载人口：

(4)

(5)

式(4)、(5)中，Rw为区域水环境承载力；Qi为第i功能区的可利用水资源量；Ci为第i功能区的目标浓度，根据《地表水环境质量标准》，农业用水区及一般景观要求水域适用于V类，COD排放标准为40mg/L；一般工业用水区适用于Ⅳ类，COD排放标准为30mg/L；集中式生活饮用水地表水源地二级保护区适用于Ⅲ类，COD排放标准为20mg/L，该文取40mg/L为目标浓度；Ci0为第i功能区污染物的本底浓度，无监测条件的区域，该参数假设为0；R为区域污水污染物实际排放量；p为区域人口数量；k为污染物综合降解系数，根据河道水质降解系数参考值，选定COD的综合降解系数为0.02(1/d)。Wr为大气环境承载人口规模；q为地理区域总量控制系数，参照《国家制定地方大气污染物排放标准的技术方法》，取q=3.64，单位：km2*104；Cki为国家和地方有关大气环境质量标准所规定的相应区域年日平均浓度限值，参照《环境空气质量标准》中的二级标准，各地区的二氧化硫年均值浓度在0.06 mg/m3以内，因此Cki=0.060，单位：mg/m3；C0为背景浓度，无监测条件的区域可设置为0；Si为相应区域面积；S为总量控制面积；Wk为区域大气污染物实际排放量。

2.1.2 资源环境综合承载力评价

根据资源环境子系统承载力评价结果及“木桶原理”，区域资源环境承载力为：

RECC=min(LCC，WCC，Rw，Wr)

(6)

式(6)中，RECC为资源环境承载力。

2.2 数据来源

土地资源承载力研究数据主要来源于《2014年黄冈市统计年鉴》《团风县土地整治规划专题研究成果(2011-2020)》《国家粮食安全中长期规划纲要(2008—2020年)》等； 水资源与水环境承载力分析数据主要来源于《2014年黄冈市水资源公报》《黄冈市环境状况公报》《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)等； 大气环境承载力相关数据参考《环境空气质量标准》(GB3095-2012)； 团风县行政区划图数据来源于1∶400万国家地理信息系统数据库。

图2 团风县资源环境承载力区域差异

3 评价结果

3.1 资源环境子系统承载力评价

土地资源承载力评价结果显示(图1)，团风县各镇(乡)土地资源承载力介于4.29万～11.41万人之间，杜皮乡最低，团风镇最高，整体呈东西高中部低的分布。影响土地资源承载力空间分布的原因有多个方面：从耕地承载力来看，西南部地势平坦，土壤肥沃，而东北部(如但店镇)依托快速的经济发展具有较好的农业基础设施，两地耕地经济产出优势显著。而中部丘陵地区和北部山多地少，耕作条件落后，农民生产积极性不高。这说明耕地资源的异质性是造成区域耕地差异的主要原因，但人为因素影响和农业设施能从一定程度上改善自然条件的不足。从建设用地承载力来看，西南部地形平坦的地区适宜建设用地的面积较大，北部山区适宜建设用地面积有限。基于公式(2)在最优开发规模下，耕地面积达到4.946 2万hm2，建设用地面积达到2.013 5万hm2，团风县现状耕地面积占总面积的38.8%，现有粮食产量虽能够自给自足，但近年来粮食作物产量并没有提升，为满足日益增长的粮食需要，耕地承载能力需要得到有效提高； 村庄房屋布局零散，建筑物杂乱无章，建设用地集约利用度不高，土地资源承载力有较大的提升空间。

团风县水资源承载力为80.64万人，其中团风镇、淋山河镇水资源承载力较高，分别为18.21万人、13.19万人，北部山区贾庙乡、杜皮乡的水资源承载力较低，仅为4.42万人、4.3万人。可以发现水资源承载力的空间分布与区域内河流水域的分布大体一致。团风县南有长江，东有举水，西有巴河，带来丰富的水资源，北部山区的杜皮乡、贾庙乡虽也有水库，但面积较小且污染较严重，加之地区海拔较高，储水困难，其水资源相对匮乏，因此形成了沿江地区承载力高，内陆山区承载力低的状况。鉴于团风县的水资源分布不均，自然条件差异大，在区域内实现水资源的合理调配，利用集水设施增加水储量是团风县提高水资源承载力的关键。另外，团风县目前的人均用水量达500 m3以上，未满足节约集约用水的要求，所以未来的水资源承载能力还有较大的提升潜力。

团风县水环境承载力为92.23万人，不难看出水环境承载力高低的分布与水资源承载力相同，由水环境计算方法可知水资源量是水环境容量的主要影响因素之一，水资源量大的地区水环境承载力也较大； 另外，北部地区水资源主要来源于水库，水环境容纳污染物的能力较差，与之相比，南部地区富有流动的河流、沟渠等，水的纳污净化能力强； 中部的马曹庙镇、总路咀镇等地区距离河流一定距离，境内分布少量内陆滩涂和零散的坑塘水面，水环境承载力处于中等水平。团风县水的纳污能力还处于较好的水平，而随着工业的不断发展，污染物排放的持续增加，污染物的处理能力还需增强。

团风县大气环境承载力为871.68万人，远远高于其他子系统承载力，呈现西北地区高南部地区低的分布状况。可以发现西北地区地处山区，林地面积占比大，其空气净化能力强，且工业集中分布在南部地区。值得注意的是团风县以钢结构、建筑建材等产业为支柱发展工业，团风镇作为全县的工业发展中心，其污染物的排放量要远高于其他乡镇，但大气环境承载力却还处于较好的水平，一是因为团风县目前的工业化程度还不高，空气质量优良率达96.5%，大气环境容纳能力较强，二是团风镇面积较小，大气流动性强，随着空气的相互流通，其污染物消纳快，所以大气环境承载力较好。

3.2 资源环境承载力评价结果

(1)团风县整体呈现大气环境承载力>水环境承载力>水资源承载力>土地资源承载力的规律。土地资源承载力最低，为67.73万人，大气环境承载力最高，为871.68万人。局部地区(马曹庙镇、贾庙乡)呈大气环境承载力>水环境承载力>土地资源承载力>水资源承载力的格局，说明全县大部分地区的土地资源的限制性明显，局部地区水资源较匮乏，资源承载力与环境承载力间差距较大。

(2)从镇来看，各子系统承载力评价和资源环境综合承载力评价结果均反映出团风镇等西南部地区承载力高于其他地区。团风县资源环境承载力为66.03万人，其中团风镇承载力最高为11.41万人，杜皮乡承载力最低仅为4.29万人。北部杜皮乡、贾庙乡、但店镇总承载力达17.82万人，南部地区各镇总承载力达48.21万人，南北地区承载力的差距明显。北部大面积地区为山体控制区和风景保护区，都属于限制开发区，因此宜耕地和宜建地面积有限，唯有大气环境承载力处于较好的水平。南部平原地区土壤条件好，丰富的水资源为粮食生产和人民生活都创造了较好的条件。贾庙乡、杜皮乡等地区除大气环境承载力外，其他子系统承载力都处于较低水平，土地资源相对较低，而有部分镇(乡)是土地资源本身较匮乏，如总路咀镇等，各镇(乡)之间的资源环境异质性明显，其提升资源环境承载力的途径也大不相同。

图3 团风县地均资源环境承载力 图4 团风县资源环境承载力指数

(3)从地均承载力来看(图3)，团风县的地均承载力为0.08万人/km2，其中地均承载力较高的上巴河镇、团风镇、方高坪镇分别为0.108万人/km2， 0.105万人/km2， 0.103万人/km2； 地均承载力较低的贾庙乡、杜皮乡，分别为0.046万人/km2、0.05万人/km2。由此可见，杜皮乡、贾庙乡其资源环境承载力与单位面积承载力都较低，说明资源环境要素对该地区的限制较大； 团风镇两者都较高，其资源环境条件较好； 方高坪镇、回龙山镇、马曹庙镇、上巴河镇、总路咀镇地均承载力在全县的排名较资源环境承载力稍高； 唯有但店镇与淋山河镇地均承载力在全县排名靠后于资源环境承载力，侧面反映出其稍高的综合承载力与其行政区面积有关而实际承载力水平并不高。

(4)从承载力指数(即承载力与现有人口的比值，图4)来看，团风县各乡镇的承载力指数都大于1，说明承载人口数量都高于现有人口数量，资源环境承载的“剩余空间”较大。其中杜皮乡和贾庙乡的承载指数最高达2.35以上，团风镇、淋山河镇承载力指数较低，仅为1.48、1.67，其他乡镇的承载力指数都在1.7以上； 团风镇、淋山河镇等地承载力最高，承载指数却最低，人口增长必须适当控制以保障区域未来的发展。

4 结论与讨论

资源环境承载能力是人类可持续发展度量和管理的重要依据。该文从构成要素的角度出发对土地资源、水资源、水环境、大气环境承载力进行定量测算，并根据“木桶原理”确定区域综合承载力大小且进行了综合分析。研究结果如下。

(1)团风县资源环境承载力整体上呈“可载”状态，资源环境承载力为66.03万人，地均承载力为0.08万人/km2。各子系统承载力呈现“大气环境承载力>水环境承载力>水资源承载力>土地资源承载力”的规律。其中，土地资源承载力最低为67.73万人，是团风县资源环境承载力的最大限制性因素，大气环境承载力最高(871.68万人)。但是，马曹庙镇、贾庙乡各子系统资源环境承载力呈“大气环境承载力>水环境承载力>土地资源承载力>水资源承载力”的格局。

(2)团风县资源环境承载力区域差异明显。具体而言，团风县南部地区承载力水平相对较高，且以团风镇最为突出。但需指出的是，作为团风县的经济中心，团风镇资源环境承载力“剩余空间”最小。在工业园区快速扩张、区域社会经济发展不断提速的背景下，团风镇应及时采取相应措施，以缓解由人口聚集、资源消耗和废物排放所带来的生态环境压力； 中部地区地均承载力较高，且“剩余容量”较大，当团风镇面临资源环境发展限制时，可将中部地区视作“卫星城”的选址区域，以实现“多中心”的发展模式，减轻团风镇的人口、资源、环境压力，促进区域的协调均衡发展； 北部地区自然条件“先天不足”，开发建设规模有限，需充分挖掘内部潜力，整合零碎耕地面积，通过人为因素影响提高耕地质量，改善土地资源的限制性。总之，随着团风县人口增长和资源消耗，现实人口将不断逼近理想承载人口，因此未来发展急需转变现阶段粗放的资源利用模式，同时升级污染物处理技术，提升处理水平，降低污染物排放量，实现区域可持续发展。

该文以承载人口直观地表征地区承载力的大小，通过地区综合承载力、地均承载力、承载力指数的横纵向对比，综合分析地区承载力水平，找出区域存在的资源环境问题，对地区发展具有实质性的参考价值； 其次，研究基于动态视角下的土地承载力评价方法，以找寻未来一定时期的可承载能力，对地区远期的发展具有重要的指导意义。然而在耕地承载力评价中，耕地质量差异是影响耕地承载力的因素之一，结合相关研究成果，暂缺乏对非耕地适宜类土地质量的精确判定，所以该研究在耕地适宜性基础上没有考虑耕地质量差异，这也是研究后期思考和探索的一大难题。另外，研究构建指标时只考虑区域资源利用程度和环境破坏程度最大的要素，欠缺对矿产、土壤、地质等要素的分析，如何将这些要素定量化到承载人口还需要进一步研究，同时资源环境单要素之间的相互作用机制以及开放性系统的研究尚不深入等问题都将是未来深入的主要方向。