第二節(jié)環(huán)境承載力

1、第二節(jié) 資源環(huán)境承載力一、資源環(huán)境承載力的演變承載力(carrying capacity)是衡量人類經濟社會活動與自然環(huán)境之間相互關系的科學概念,是人類可持續(xù)發(fā)展度量和管理的重要依據(jù)。承載力概念的發(fā)展經歷了從自然生態(tài)系統(tǒng)的種群承載力、人類生態(tài)系統(tǒng)的資源承載力（土地承載力、水資源承載力等），到資源環(huán)境綜合（生態(tài)系統(tǒng)）承載力這一過程。1.承載力概念的起源適度人口理論承載力理論起源,最早可以追溯到1798年的馬爾薩斯人口論。1798 年，馬爾薩斯的人口原理An Essay on the Principle ofPopulation第一次將承載力思想和適度人口理論緊密結合起來。他認為食物以算術級數(shù)速度

2、增長，而人口數(shù)量卻是以幾何級數(shù)速度增長，隨著時間的推移，這兩者之間的矛盾將難以調和，人類將面臨饑餓和營養(yǎng)不良,最終產生疾病、饑荒或戰(zhàn)爭等后果,從而對人口數(shù)量產生抑制作用,因此人口數(shù)量將不可能無限制地增長下去，必須通過一些方法限制人口增長。馬爾薩斯人口論反映了生物(人類)與自然環(huán)境(糧食)之間的關系,認為生物具有無限增長的趨勢,而自然因素是有限的,生物的增長必然受到自然因素的制約。馬爾薩斯人口論中隱含的這些假設條件構成了承載力理論的基本要素和前提,后來的承載力研究學者都是基于這樣一些基礎假設條件,因此馬爾薩斯人口理論為承載力理論起源奠定了第一塊堅實的基石。2.承載力概念的發(fā)展生態(tài)承載力研究進入2

3、0世紀，人類活動對自然環(huán)境的影響日益增加，人與自然之間的矛盾逐步加劇。人類意識到作為人類和其他物種生存前提條件的自然資源是有限的。1921年,人類生態(tài)學學者帕克（Park）和伯吉斯（Burges）確切地提出了承載力這一概念,即“某一特定環(huán)境條件下(主要指生存空間、營養(yǎng)物質、陽光等生態(tài)因子的組合),某種個體存在數(shù)量的最高極限”。通常是指在一定環(huán)境條件下某種生物個體可存活的最大數(shù)量。國際自然與自然資源保護聯(lián)合會(IUCN)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)世界野生生物基金會(WWF)將承載力定義為“一個生態(tài)系統(tǒng)在維持生命機體的再生能力、適應能力和更新能力的前提下，承受有機體數(shù)量的限度”。該承載力概念的主

4、旨在于強調一種最大極限的容納量（生態(tài)容量），是一種機械思維的絕對數(shù)量。然而現(xiàn)實生態(tài)系統(tǒng)中各因子之間的相互作用是復雜的。1922 年，Hadwen和Palmer在研究阿拉斯加的馴鹿種群后，提出了針對草場生態(tài)系統(tǒng)的承載力概念，認為承載力是草場上可以支持的不會損害草場的牲畜的數(shù)量。這一定義的重要意義在于突破了之前研究所單純強調的最大極限數(shù)量的限制，開始關注支撐主體（草場）的不受損害，體現(xiàn)出了可持續(xù)發(fā)展的內涵。Odum 1953年第1次把承載力的概念和邏輯斯蒂曲線的理論最大值常數(shù)聯(lián)系起來,將承載力概念定義為：種群數(shù)量增長的上限,即邏輯斯蒂方程中的常數(shù)K。從此生物在自然條件制約下的種群數(shù)量增長規(guī)律就統(tǒng)一

5、在承載力這樣一個形象直觀的概念下面。在以后的承載力工作中,理論分析時學者們用邏輯斯蒂方程常數(shù)K表示承載力的數(shù)學意義,而在管理和解決實際問題時常用承載力概念。這是承載力研究另外一個里程碑。上述承載力定義主要強調了資源的短缺問題，然而與資源短缺相伴隨的是生態(tài)系統(tǒng)的破壞，如土壤的沙漠化、生物多樣性的消失等，嚴峻的生態(tài)危機促使科學家從系統(tǒng)的整合性看待生態(tài)問題。20世紀70年代后，Honing等國外學者提出了生態(tài)承載力的概念。認為生態(tài)系統(tǒng)承載力是在特定時間內特定生態(tài)系統(tǒng)所能支持的最大種群數(shù)。國內比較認可的生態(tài)承載力概念（高吉喜，可持續(xù)發(fā)展理論探索 - - 生態(tài)承載力理論、方法與應用，中國環(huán)境科學出版社：

6、2002），即“生態(tài)系統(tǒng)的自我維持、自我調節(jié)能力、資源與環(huán)境子系統(tǒng)的共生共容能力及其可維持的社會經濟活動強度和具有一定生活水平的人口數(shù)量”。黃青和任志遠（2004） 認為，生態(tài)承載力某一時期抵御某一特定的生態(tài)系統(tǒng)，在確保資源的合理開發(fā)利用和生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)發(fā)展的條件下，可持續(xù)承載人口數(shù)量、經濟強度及社會總量的能力。生態(tài)承載力的提出是一個巨大的進步，因為它克服了之前的承載力概念停留于單因素上的不足，將承載力的內涵拓展到多因素、系統(tǒng)性的理解上，實現(xiàn)了由單純支撐人類的經濟、社會進步變?yōu)榇龠M整個生態(tài)系統(tǒng)和諧穩(wěn)定發(fā)展之目的。3.承載力概念的擴展資源承載力研究20 世紀 60、70 年代，隨著人類社會工業(yè)

7、化、城市化進程的加快，出現(xiàn)了全球性人口膨脹，資源短缺更加突出，人與自然之間的矛盾日益尖銳，因而資源承載力的研究受到重視。早期的資源承載力的概念大多是從生態(tài)學上的承載力延伸而來。20世紀80年代,聯(lián)合國教科文組織提出了“資源承載力”的概念,即“一國或一地區(qū)的資源承載力是指在可以預見的時期內,利用該地區(qū)的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條件下,能維持供養(yǎng)的人口數(shù)量”。由于資源對國家和地區(qū)的重要性，聯(lián)合國教科文組織、聯(lián)合國糧農組織（FAO）、經濟合作與發(fā)展組織（OECD）進一步提出了土地資源承載力、水資源承載力、森林資源承載力以及礦產資源承載力等概念，并對這些

8、承載力進行了較為系統(tǒng)的研究。土地資源承載力。土地資源作為人類生存最基本的自然資源，一直以來是承載力研究的重點之一。早在 1921年，ParkR.F.& BurgessE.W.就提出了土地承載能力的概念。目前學術界對土地承載力的共同理解是：土地承載力是在確保不會對土地資源造成不可逆的負面影響的前提下，土地的生產潛力能容納的最大人口數(shù)量。水資源承載力。在人類對水資源越來越依賴的同時，水污染、全球的氣候反常等水資源問題的出現(xiàn)，使得水資源成為制約人類社會發(fā)展的頸瓶。許新宜等認為，水資源承載力是指在某一具體的歷史發(fā)展階段下，以可預見的技術、經濟和社會發(fā)展水平為依據(jù)，以可持續(xù)發(fā)展為原則，以維護生態(tài)

9、環(huán)境良性發(fā)展為前提，在水資源合理配置和高效利用的條件下，區(qū)域社會經濟發(fā)展的最大人口容量。王忠靜認為，水資源承載力是某具體狀態(tài)下可養(yǎng)活的人口及其生活質量。施雅風等認為，水資源承載力是指某一地區(qū)的水資源，在一定社會和科學技術發(fā)展階段，在不破壞社會和生態(tài)系統(tǒng)時，最大可承載的農業(yè)、工業(yè)、城市規(guī)模和人口水平。4.承載力概念的綜合綜合承載力研究人類社會系統(tǒng)只是生態(tài)系統(tǒng)的一部分，其結構和功能的好壞取決于生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能，僅僅關注其中的資源和環(huán)境單因素并不足以解除人類所面臨的生存危機，因此，承載力的研究重點逐漸轉移到對諸要素的綜合研究上，綜合承載力從其內涵來看，包括資源、環(huán)境、生態(tài)、經濟、社會承載力 5

10、方面內容，區(qū)域承載力、環(huán)境承載力、城市承載力、人類（社會）承載力的概念相繼出現(xiàn)。（1）環(huán)境承載力又稱環(huán)境承受力或環(huán)境忍耐力。當今社會出現(xiàn)的種種環(huán)境問題，大多是人類活動與環(huán)境承載力之間出現(xiàn)沖突的表現(xiàn)。當人類社會經濟活動對環(huán)境的影響超過了環(huán)境所能支持的極限，也就是人類社會行為對環(huán)境的作用力超過了環(huán)境承載力。因此，人們用環(huán)境承載力衡量人類社會經濟與環(huán)境協(xié)調程度。環(huán)境承載力決定著一個流域(或區(qū)域)經濟社會發(fā)展的速度和規(guī)模。如果在一定社會福利和經濟技術水平條件下，流域(或區(qū)域)的人口和經濟規(guī)模超出其生態(tài)環(huán)境所能承載的范圍，將會導致生態(tài)環(huán)境的惡化和資源的匱竭，嚴重時會引起經濟社會不可持續(xù)發(fā)展。我國學者自2

11、0世紀90年代初期開始重視“環(huán)境承載力”的理論與方法研究。將環(huán)境承載力定義為“環(huán)境承載力是指在某一時期，某種狀態(tài)或條件下，某地區(qū)的環(huán)境所能承受人類活動作用的閾值”。它反映了在一個區(qū)域的環(huán)境系統(tǒng)的結構和功能不產惡化的前提下，區(qū)域環(huán)境系統(tǒng)所能支持的人類各種社會經濟活動的能力。承載力的研究范疇已由環(huán)境對生物量的容納限度、環(huán)境對人口的最高限量，發(fā)展為環(huán)境對人類所有社會經濟活動的支持能力的研究。（2）城市承載力是指城市在不產生任何破壞的狀況下所能承受的最大負荷，是指一定時期、一定空間區(qū)域和一定的社會、經濟、生態(tài)環(huán)境條件下，城市資源所能承載的人類各種活動的規(guī)模和強度的閾值。城市承載力它已經超越了原來資源環(huán)

12、境承載力的概念，即整個城市能容納多少人口、能承擔多少就業(yè)、能提供什么程度的生活質量等，它是資源承載力、環(huán)境承載力、經濟承載力和社會承載力的有機結合體。（3）區(qū)域承載力是指不同尺度區(qū)域在一定時期內，在保持一定生活水準、確保資源合理開發(fā)利用和生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)的條件下，資源環(huán)境能夠承載的人口數(shù)量及相應的經濟社會總量的能力。區(qū)域承載力的研究方法是在資源承載力和環(huán)境承載力研究的基礎上發(fā)展而來的，它以區(qū)域資源環(huán)境為對象，研究它同人類的經濟社會活動之間的相互關系。區(qū)域承載力作為衡量可持續(xù)發(fā)展的重要指標，當人們研究區(qū)域系統(tǒng)時，通常借用區(qū)域承載力以描述區(qū)域系統(tǒng)對外部環(huán)境變化的最大承受能力。（4）人類（社會）承載

13、力人類（社會）承載力不僅僅是單純的人口總數(shù)或生物學問題，而是把資源環(huán)境等自然因素與科技、文化、消費、貿易、價值觀念以及社會政治和法律制度等人類文化社會因素綜合納入承載力之中。人類（社會）承載力的研究對象是人類社會系統(tǒng)，研究目標是其中的所有組成部分和諧共存關系及整體的可持續(xù)發(fā)展。人類賴以生存和發(fā)展的資源環(huán)境是一個具有強大維持穩(wěn)態(tài)效應的巨大系統(tǒng)，它既為人類活動提供空間和載體，又為人類活動提供資源并容納廢棄物。對于人類活動來說，資源環(huán)境系統(tǒng)的價值體現(xiàn)在能對人類社會生存、發(fā)展活動的需要提供支持。由于資源環(huán)境系統(tǒng)的組成物質在數(shù)量上、在一定的比例關系上、在空間上具有一定的分布規(guī)律，所以它對人類活動的支持能

14、力有一定的限度。當今存在的種種資源環(huán)境問題，大多是人類活動與資源環(huán)境承載力之間出現(xiàn)沖突的表現(xiàn)。當人類社會經濟活動對資源環(huán)境的影響超過了環(huán)境所能支持的極限，即外界的“刺激”超過了資源環(huán)境系統(tǒng)維護其動態(tài)平衡與抗干擾的能力，也就表明了人類社會行為對環(huán)境的作用力超過了資源環(huán)境承載力。二、資源環(huán)境承載力的計算近年來，國內外學者關于承載力的評價與測算研究主要從壓力角度(即用種群數(shù)量、環(huán)境污染強度、人口數(shù)量等指標來表征承載力)和支持力角度(即以資源供給量或環(huán)境容量指標直接表征)兩方面展開，提出了多種方法，主要有：生態(tài)足跡法、綜合指標評價法、供需平衡法、系統(tǒng)動力學方法、神經網絡評價法等。（一）環(huán)境承載力的指標

15、體系資源環(huán)境承載力涉及資源、環(huán)境、社會、經濟等諸多方面，各方面之間相互促進、相互制約，共同構成了一個復雜的系統(tǒng)。因此在研究資源環(huán)境承載力問題時一不能單獨研究資源、環(huán)境本身，應該把資源、環(huán)境與社會、經濟結合起來視為一個系統(tǒng)即“資源一環(huán)境一社會一經濟”復合系統(tǒng)進行研究。評價指標可以分為以下三類：自然資源支持力指標：包括不可再生資源及在生產周期內不能更新的可再生資源，如化石燃料、金屬礦產資源、土地資源等。環(huán)境生產支持力指標：包括生產周期內可更新資源的再生量，如生物資源、水、空氣等；污染物的遷移、擴散能力；環(huán)境消納污染物的能力。社會經濟技術支持水平指標：包括社會物質基礎、產業(yè)結構、經濟綜合水平、技術支

16、持系統(tǒng)等。一般來說，環(huán)境承載力指標與經濟開發(fā)活動、環(huán)境質量狀況之間的數(shù)量關系是非常復雜的，因此是很難確定的。所選取的指標不僅與人類經濟活動有關，而且還受到許多偶然因素的影響。這些都給環(huán)境承載力的研究帶來了一定困難。目前，對環(huán)境承載力的科學性和普遍性的量化研究仍未取得突破性進展。人們一般是針對某一具體區(qū)域來進行環(huán)境承載力的量化研究。（二）資源承載力模型（1）相對自然資源（土地資源）承載力Crl= Il×Ql其中Il= Qp0/Ql0,Crl為相對自然資源承載力;Il為自然資源承載指數(shù);Ql為研究區(qū)糧食產量;Qp0為參照區(qū)人口數(shù)量;Ql0為參照區(qū)糧食產量。(2)相對經濟資源承載力Cre=

17、Ie×QeIe=Qp0/Qe0;Cre為相對經濟資源承載力;Ie為經濟資源承載指數(shù);Qe為研究區(qū)國內生產總值;Qp0為參照區(qū)人口數(shù);Qe0為參照區(qū)國內生產總值。(3)綜合承載力:Cs= (Crl+Cre)/2 在得出某地區(qū)綜合承載力的基礎上,通過與實際人口數(shù)量的比較,能夠獲取不同時間段該地區(qū)相對于參照區(qū)域的承載狀態(tài),包括三種類型:超載狀態(tài)、富余狀態(tài)和臨界狀態(tài)。相對資源環(huán)境承載力方法便于計算,能夠清楚看到一個地區(qū)資源環(huán)境承載力的趨勢。缺陷是該方法涉及的因子不多,不能具體了解各地區(qū)的實際資源環(huán)境承載力。（三）生態(tài)足/痕跡（生態(tài)空間占用）1.概念“生態(tài)足跡”也稱“生態(tài)占用”，在20世紀90

18、年代初由加拿大生態(tài)經濟學家威廉（Willam ）及其博土生維克納戈爾(Wackernagel)于20世紀90年代初提出的一種基于土地面積的可持續(xù)發(fā)展測度方法。在現(xiàn)有技術條件下，指定的單位內(一個人、一個城市、一個國家或全人類)需要多少具備生物生產力的土地和水域，來生產所需的資源和吸納所衍生的廢物。生態(tài)足跡是通過測定現(xiàn)今人類為了維持自身生存而利用自然的量來評估人類對生態(tài)系統(tǒng)的影響。比如說一個人的糧食消費量可以轉換為生產這些糧食的所需要的耕地面積，他所排放的二氧化碳總量可以轉換成吸收這些CO2所需要的森林、草地或農田的面積。因此它可以形象地被理解成一只負載著人類和人類所創(chuàng)造的城市、工廠、鐵路、農田

19、的巨腳踏在地球上時留下的腳印大小。它的值越高，人類對生態(tài)的破壞就越嚴重。生態(tài)足跡將人類活動(衣、食、住、行)對生物圈的影響綜合到一個數(shù)字上去，即人類活動排他性占用的生物生產土地面積。生態(tài)足跡測量了人類生存所需的真實的生物生產土地面積，將其同國家或區(qū)域范圍內所提供的生物生產土地面積相比較，就能判斷一個國家或區(qū)域的生產消費活動是否處于當?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)承載力范圍之內。該指標的提出為核算某地區(qū)、國家和全球自然資本利用狀況提供了簡明框架，通過測量人類對自然生態(tài)服務的需求與自然所能提供的生態(tài)服務之間的差距，就可以知道人類對生態(tài)系統(tǒng)的利用狀況，可以在地區(qū)、國家和全球尺度上比較人類對自然的消費量與自然資本的承載

20、量生態(tài)足跡的意義在于探討人類持續(xù)依賴自然以及要怎么做才一能保障地球的承受力，進而支持人類未來的生存。2.計算方法土地生態(tài)足跡評價是基于以下基本假設進行測算的：人類可以確定自身消費的絕大多數(shù)資源及其產生廢物的數(shù)量；這些資源和廢物流能夠轉換成相應的生物生產土地面積；不同地域間土地擁有相同的單位(公頃或英畝)來表示，即每單位不同地區(qū)的土地面積都能夠轉化為全球均衡面積，每一個單位的全球均衡面積代表著相同的生物生產力；各類用地在空間上是互斥的，即一塊土地被用來修建公路時，它就不可能同時用作耕地、林地、牧草地等；自然系統(tǒng)的生態(tài)服務總供給能力和人類系統(tǒng)對自然系統(tǒng)的總需求數(shù)量可以相互比較的。計算步驟：劃分消費

21、項目，計算各主要消費項目的消費量。在生態(tài)足跡計算中，各種資源和能源消費項目被折算為耕地、牧草地、林地、建筑用地、化石能源土地和水域等6類生物生產面積類型。耕地是最有生產能力的土地類型，提供了人類所利用的大部分生物量。草場的生產能力比耕地要低得多。由于人類對森林資源的過度開發(fā)，全世界除了一些不能接近的熱帶叢林外，現(xiàn)有林地的生產能力大多較低?；茉赐恋厥侨祟悜摿舫鲇糜谖誄O2的土地，但目前事實上人類并未留出這類土地，出于生態(tài)經濟研究的謹慎性考慮，在生態(tài)足跡的計算中，考慮了GO2吸收所需要的化石能源土地面積。由于人類定居在最肥沃的土壤上，因此建筑用地面積的增加意味著生物生產量的損失。利用世界平

22、均產量數(shù)據(jù)，將各消費量折算為生物生產性土地面積。不同類型土地的生產力是存在差異的。通過當量因子把各類生物生產性土地面積轉換為等價生產力的土地面積，再將其匯總、加和計算出生態(tài)足跡的大??；當量因子（均衡因子），即rk=dk/D (k=1，2，3，6)式中rk為均衡因子，dk為全球第k類生物生產面積類型的平均生態(tài)生產力，D為全球所有各類生物生產面積類型的平均生態(tài)生產力。采用的均衡因子分別為:耕地、建筑用地為2.8森林、化石能源土地為1.I，草地為0.5，海洋（水域）為0.2。不同國家和地區(qū)的某類生物生產性土地面積所代表的平均產量同世界平均產量的差異用“產量因子”表示。通過產量因子計算生態(tài)承載力，并與

23、生態(tài)足跡比較，分析可持續(xù)發(fā)展的程度。（注：某個國家或地區(qū)某類土地的產量因子是其平均生產力與世界同類土地的平均生產力的比率。）具體計算公式為式中：代表總的生態(tài)足跡，單位hm2；代表人口數(shù)；代表人均生態(tài)足跡，單位hm2/人；代表消費商品項目和投入的類型；代表人均種消費商品項目折算的生物生態(tài)面積；rj為某類生物生產性土地的均衡因子，其值為該類生物生產性土地的全球平均生產力與上述六大類生物生產性土地的全球平均生物生產力之比；代表第種消費項目的平均生產能力；代表第種項目的人均消費量。在生態(tài)足跡指標計算中，把人類使用的各種資源和能源消費項目折算為i種類型生物生產面積，再分別乘以相應的均衡因子，就可以得到某

24、類生物生產性面積，然后再加總計算生態(tài)足跡和生態(tài)承載力。將現(xiàn)有的耕地、牧草地、林地、建筑地、海洋（水域）等物理空間面積乘以相應的均衡因子和當?shù)氐漠a量因子，就可以得到世界平均生態(tài)空間面積即生態(tài)承載力。同時出于謹慎性考慮，在生態(tài)承載力計算時應扣除12%的生物多樣性保護面積。人均生態(tài)承載力的測算公式為：（=1，2，6）式中：代表人均生態(tài)承載力(hm2/ 人) ；代表實際人均占有的第類生物生產土地面積；代表均衡因子；代表產量因子。根據(jù)以上思想和方法，Wackernagel等人用1999年的數(shù)據(jù)，進行了全球生態(tài)足跡的計算(表84)。將現(xiàn)有的耕地、牧草地、林地、建筑地、海洋（水域）等物理空間面積乘以相應的均

25、衡因子和當?shù)氐漠a量因子，就可以得到世界平均生態(tài)空間面積即生態(tài)承載力。同時出于謹慎性考慮，在生態(tài)承載力計算時應扣除12%的生物多樣性保護面積。3.生態(tài)赤字與生態(tài)盈余將生態(tài)足跡跟自然生態(tài)所能提供的生態(tài)服務相對比，如果兩者之差是負值，即生態(tài)赤字。區(qū)域生態(tài)足跡如果超過了區(qū)域所能提供的生態(tài)足跡供給(生物承載力)，就出現(xiàn)生態(tài)赤字，是有悖于可持續(xù)發(fā)展的；如果小于區(qū)域的生態(tài)承載力，則表現(xiàn)為生態(tài)盈余。區(qū)域的生態(tài)赤字或生態(tài)盈余反映了區(qū)域人口對自然資源的利用狀況。因此，生態(tài)赤字是生態(tài)足跡方法進行區(qū)域可持續(xù)發(fā)展評價的重要依據(jù)。式中：代表生態(tài)赤字，代表生態(tài)足跡，代表生態(tài)承載力。減少生態(tài)赤字維護生態(tài)平衡的方法：（1）提高保護生態(tài)環(huán)境的重要性和迫切性認識；（2）采用有效的生態(tài)技術來提高單位面積的自然生產量；（3）充分利用可再生資源代替不可再生資源；（4）維護好各類生態(tài)系統(tǒng)；（5）減少不必要的消耗，低碳。2