生態(tài)承載力研究方法綜述

生態(tài)承載力研究方法綜述

隨著人口數(shù)量的急劇增加和經(jīng)濟(jì)規(guī)模的快速發(fā)展，人類矛盾的加劇，導(dǎo)致資源不足、污染和環(huán)境破壞，嚴(yán)重制約了區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展。人們開(kāi)始了對(duì)資源消耗與供給能力、生態(tài)破壞與可持續(xù)承載能力的思考,關(guān)注“自然-經(jīng)濟(jì)-社會(huì)”復(fù)合系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展?？沙掷m(xù)發(fā)展應(yīng)該建立在生態(tài)持續(xù)承載的基礎(chǔ)上,人類活動(dòng)必須限制在生態(tài)系統(tǒng)的彈性范圍之內(nèi)(Lester&Hal,1994;沈渭?jí)鄣?2010)。生態(tài)承載力研究作為度量可持續(xù)發(fā)展的核心工具之一,其理論及方法備受國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注,成為生態(tài)學(xué)、地理學(xué)與環(huán)境科學(xué)的交叉前沿領(lǐng)域(高鷺和張宏業(yè),2007)。早期研究源于馬爾薩斯的人口增長(zhǎng)理論,基于種群承載力構(gòu)建了承載力研究的框架,后從環(huán)境/資源承載力擴(kuò)展到生態(tài)承載力,研究領(lǐng)域從單一自然要素逐漸擴(kuò)大到了整個(gè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng),力求在生態(tài)環(huán)境保護(hù)與資源持續(xù)利用之間,尋求適度承受能力的動(dòng)態(tài)平衡臨界點(diǎn)(Pearl,1927;Seidl&Tisdell,1999)。20世紀(jì)40年代以來(lái),國(guó)內(nèi)許多學(xué)者以“土地生產(chǎn)潛力”、“人口承載能力”、“資源環(huán)境支持能力”等為切入點(diǎn),先后在干旱區(qū)、城市重要經(jīng)濟(jì)區(qū)、典型流域、重要農(nóng)業(yè)區(qū)、濕地、自然保護(hù)區(qū)及其他生態(tài)脆弱區(qū)開(kāi)展了大量研究(中國(guó)土地資源生產(chǎn)能力及人口承載量研究課題組,1991;高吉喜,2001;張傳國(guó)和方創(chuàng)琳,2002;鄧波和龍瑞軍,2003;沈渭?jí)鄣?2010)。生態(tài)承載力既是對(duì)生態(tài)系統(tǒng)自身水平的表征,也是判斷社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)與否的重要依據(jù)(高吉喜,2001),為生態(tài)環(huán)境管理決策提供了有效工具。但受眾多因素和時(shí)空條件的制約,對(duì)其研究具有很大的不確定性,如何定量評(píng)價(jià)和模擬預(yù)測(cè)區(qū)域生態(tài)承載力成為目前的難點(diǎn)。近年來(lái),隨著生態(tài)承載力研究的對(duì)象由簡(jiǎn)單到復(fù)雜,由物質(zhì)性資源到功能性資源,由外在現(xiàn)象到內(nèi)部機(jī)制,研究方法也相應(yīng)由單一到復(fù)合、由描述統(tǒng)計(jì)到綜合建模,體現(xiàn)出多角度、系統(tǒng)化、機(jī)制化和多元化的特色(王開(kāi)運(yùn)等,2007)。本文在綜述現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上,梳理了生態(tài)承載力概念的演化及內(nèi)涵,總結(jié)了目前常用的研究方法及其主要應(yīng)用方向,討論了目前研究中存在的不足,并對(duì)生態(tài)承載力的研究方向進(jìn)行了展望。1生態(tài)承載方法1.1環(huán)境承載力的提出承載力(carryingcapacity)原為力學(xué)中的概念,指物體在不產(chǎn)生任何破壞時(shí)的最大負(fù)載,現(xiàn)已演變?yōu)閷?duì)發(fā)展的限制程度進(jìn)行描述的最常用術(shù)語(yǔ)(鄧波和龍瑞軍,2003)。1921年,Park和Burgess(1920)在人類生態(tài)學(xué)領(lǐng)域首次使用了此概念,表征環(huán)境限制因子對(duì)人類社會(huì)物質(zhì)增長(zhǎng)過(guò)程的重要影響。隨著人口膨脹、資源短缺、環(huán)境污染與生態(tài)破壞等問(wèn)題的出現(xiàn),承載力研究范圍逐漸擴(kuò)展,衍生出一系列概念,如種群承載力、載畜量、土地承載力、環(huán)境承載力、資源承載力、生態(tài)承載力等(Smaaletal.,1998;謝高地等,2011),表征特定系統(tǒng)對(duì)某種承載對(duì)象的容納能力。生態(tài)承載力概念的提出,使承載力研究從生態(tài)系統(tǒng)中的單一要素轉(zhuǎn)向整個(gè)生態(tài)系統(tǒng),更多地關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)的完整性、穩(wěn)定性和協(xié)調(diào)性。1.2生態(tài)承載力研究早期生態(tài)承載力的研究,多基于生態(tài)系統(tǒng)對(duì)承載對(duì)象的容納能力,體現(xiàn)為一種平衡的狀態(tài)。從種群生態(tài)學(xué)視角,在食物供應(yīng)、棲息地、氣候、競(jìng)爭(zhēng)等因子共同影響下,生態(tài)系統(tǒng)中任何種群的數(shù)量均存在一個(gè)閾值(Smaaletal.,1998;Hudak,1999)。生態(tài)系統(tǒng)亦存在“維持和調(diào)節(jié)系統(tǒng)能力的閾值”(李金海,2001),超過(guò)此閾值,生態(tài)系統(tǒng)將失去平衡,以致遭到破壞。隨著復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)理論的提出和完善,生態(tài)承載力研究越來(lái)越強(qiáng)調(diào)人類的主導(dǎo)能動(dòng)作用,“在生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能不受破壞的前提下,生態(tài)系統(tǒng)對(duì)外界干擾特別是人類活動(dòng)的承受能力”(沈渭?jí)?2010),表現(xiàn)為“生態(tài)系統(tǒng)的自我維持、自我調(diào)節(jié)能力,資源與環(huán)境子系統(tǒng)的供容能力及其可維育的社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)強(qiáng)度和具有一定生活水平的人口數(shù)量”(高吉喜,2001)。其中,資源承載力是基礎(chǔ)條件,環(huán)境承載力是約束條件,生態(tài)彈性力是支持條件。但是,在一定社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件下,生態(tài)系統(tǒng)維持其服務(wù)功能和自身健康的潛在能力并非固定不變,而是與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平直接相關(guān)(隋昕和齊曄,2007)。因此,生態(tài)承載力應(yīng)考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素以及由此造成的動(dòng)態(tài)性,并與管理目標(biāo)緊密結(jié)合,以最大人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展負(fù)荷(包括人口總量、經(jīng)濟(jì)規(guī)模及發(fā)展速度等)為承載對(duì)象(張林波,2009)。此外,生態(tài)承載力還具有明確的空間尺度性(王開(kāi)運(yùn)等,2007),體現(xiàn)為生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和過(guò)程的空間差異性?？梢钥闯?雖然目前關(guān)于生態(tài)承載力還沒(méi)有統(tǒng)一的定義,但其內(nèi)涵至少包括3個(gè)方面:1)以包括人類在內(nèi)的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)為研究對(duì)象;2)既考慮自然系統(tǒng)的自我維持和調(diào)節(jié)能力(即資源與環(huán)境的可持續(xù)供給與容納能力),也考慮人類社會(huì)活動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的正負(fù)能動(dòng)反饋;3)具有顯著的時(shí)空尺度依賴性。2支持力指標(biāo)近年來(lái),生態(tài)承載力研究主要從兩個(gè)角度開(kāi)展:一是壓力角度,即用種群數(shù)量、環(huán)境污染強(qiáng)度、人口數(shù)量等指標(biāo)來(lái)表征承載力;二是支持力角度,即以資源供給量或環(huán)境容量指標(biāo)直接表征。具體測(cè)度又分為兩類:1)絕對(duì)指標(biāo),即從定義出發(fā)根據(jù)可利用資源的多少和環(huán)境容量的大小來(lái)確定的可支撐的人口和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)模;2)相對(duì)指標(biāo),即將承載力無(wú)量綱化,用綜合指數(shù)來(lái)衡量,確定其是否在合理閾值內(nèi)。綜合國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究,主要方法有凈初級(jí)生產(chǎn)力估測(cè)法、生態(tài)足跡法、供需平衡法、綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)法和系統(tǒng)模型法等。2.1生態(tài)穩(wěn)定性的測(cè)度凈初級(jí)生產(chǎn)力(netprimaryproductivity,NPP)反映了某自然生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)能力。一般來(lái)說(shuō),特定區(qū)域NPP是可測(cè)定的,且在一個(gè)中心位置上下波動(dòng)。通過(guò)實(shí)測(cè),判定現(xiàn)狀生態(tài)質(zhì)量偏離中心位置的程度,以此作為自然系統(tǒng)生態(tài)承載力的閾值,并據(jù)此確定區(qū)域的開(kāi)發(fā)類型和強(qiáng)度(鄧波和龍瑞軍,2003)。如李金海(2001)以生態(tài)系統(tǒng)NPP的背景值確定了自然生態(tài)系統(tǒng)承載力的閾值,并據(jù)此研究了河北省豐寧縣的生態(tài)承載力狀況。2.2斷系統(tǒng)的安全生態(tài)足跡(ecologicalfootprint,EF)的基本思想是以具有等價(jià)生產(chǎn)力的生物生產(chǎn)性土地面積為衡量指標(biāo),定量表征人類活動(dòng)的生態(tài)負(fù)荷和自然系統(tǒng)的承載能力,從而判斷系統(tǒng)是否安全(劉紅等,2006)。GlobalFootprintNetwork按照收入對(duì)不同國(guó)家和地區(qū)進(jìn)行分組,基于生態(tài)足跡方法研究了不同組的生態(tài)承載力及相應(yīng)的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)(謝高地等,2011);Hubacek和Giljum(2003)將投入產(chǎn)出分析引入到生態(tài)足跡模型中,考慮產(chǎn)品與服務(wù)所涉及中間部門的生態(tài)空間需求,對(duì)提高傳統(tǒng)核算模型的結(jié)構(gòu)性、準(zhǔn)確性和完整性具有重要的意義。國(guó)內(nèi)學(xué)者也采用生態(tài)足跡法研究了不同尺度區(qū)域的生態(tài)承載力(戴科偉等,2006;譚慶等,2008),并進(jìn)行動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)(董澤琴和孫鐵珩,2004)。2.3生態(tài)承載力分析區(qū)域生態(tài)承載力體現(xiàn)了一定時(shí)期、一定區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類生存、發(fā)展和享樂(lè)需求在量與質(zhì)方面的滿足程度。因此,可用區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)提供資源量與當(dāng)前發(fā)展模式下社會(huì)經(jīng)濟(jì)需求之間的差量關(guān)系、以及現(xiàn)有的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量與當(dāng)前人們所需求的質(zhì)量之間的差量關(guān)系來(lái)衡量(高吉喜,2001)。若差值>0,表明區(qū)域生態(tài)承載力有盈余;差值等于0,表明區(qū)域生態(tài)承載處于臨界狀態(tài);差值<0,表明區(qū)域生態(tài)承載力超載。這種方法多用于流域的生態(tài)承載力評(píng)價(jià)(王中根和夏軍,1999)。2.4生態(tài)生態(tài)系統(tǒng)承載指標(biāo)體系的構(gòu)建由于生態(tài)承載能力涉及資源環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等多方面因素,可通過(guò)構(gòu)建指標(biāo)體系模擬生態(tài)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu),根據(jù)指標(biāo)間相互關(guān)聯(lián)和重要程度,對(duì)參數(shù)的絕對(duì)值或者相對(duì)值逐層加權(quán)并求和,最終在目標(biāo)層得到某一絕對(duì)或相對(duì)的綜合參數(shù)來(lái)反映生態(tài)系統(tǒng)承載狀況。指標(biāo)體系的構(gòu)建主要源自可持續(xù)發(fā)展思想的系統(tǒng)理論,如從生態(tài)彈性能力、資源承載能力和環(huán)境承載能力進(jìn)行構(gòu)建(高吉喜,2001);或者引入歐式幾何中三維狀態(tài)空間軸的概念,從承壓、壓力和區(qū)際交流來(lái)構(gòu)建(余丹林等,2003)。指標(biāo)的綜合多采用權(quán)重求和法(付強(qiáng)和李偉業(yè),2008)和狀態(tài)空間法(陳樂(lè)天等,2009),權(quán)重的確定則有德?tīng)柗品ā哟畏治龇?、熵值法、因子分析法等。近年?lái),隨著對(duì)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)承載過(guò)程研究的深入,越來(lái)越多的計(jì)量方法被引入到指標(biāo)的評(píng)價(jià)中,構(gòu)建的指標(biāo)體系也愈具針對(duì)性。如基于可承載隸屬度的模糊綜合評(píng)價(jià)方法(朱一中等,2003);測(cè)度可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)的多因素關(guān)聯(lián)分析法(夏軍等,2004)。2.5對(duì)生態(tài)承載力研究數(shù)理模型是模擬和反映區(qū)域生態(tài)承載狀況的常用方法。從早期的線性規(guī)劃模型到現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的模糊目標(biāo)規(guī)劃模型、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型、門檻分析模型、空間決策支持系統(tǒng)等,極大提高了承載力研究的定量化水平。經(jīng)典模型如全球經(jīng)濟(jì)模型和提高人口承載能力的備選方案模型(邢永強(qiáng)等,2007)。近年來(lái),Jusup和Klanjseek(2007)在菲律賓CapcBolinao地區(qū)評(píng)價(jià)海域生態(tài)承載力時(shí)提出了海洋生物養(yǎng)殖與自然環(huán)境間的仿真交互模型;楊怡光(2009)建立了武漢城市圈人口數(shù)量與生態(tài)承載力的動(dòng)力學(xué)仿真模型;彭再德等(1996)構(gòu)建了基于灰色關(guān)聯(lián)度和灰色預(yù)測(cè)的區(qū)域環(huán)境承載力評(píng)價(jià)模型;張林波(2009)基于不同政策情景建立了系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)-多目標(biāo)規(guī)劃整合模型(SD-MOP)。因研究區(qū)生態(tài)背景不同,上述研究方法的適用性也存在差異:1)NPP估測(cè)法和供需平衡法具有簡(jiǎn)明、易懂、操作性強(qiáng)的特點(diǎn),但很難體現(xiàn)承載力的動(dòng)態(tài)性,且無(wú)法表明人類社會(huì)活動(dòng)對(duì)承載力的反饋;2)生態(tài)足跡法直觀簡(jiǎn)單,但模型參數(shù)彈性不夠,且缺乏對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的凈化功能及土地多功能性的度量;3)綜合評(píng)價(jià)法和系統(tǒng)模型法考慮因素較全面、靈活,適用于結(jié)構(gòu)功能復(fù)雜的區(qū)域,但所需資料較多,數(shù)據(jù)可得性往往成為瓶頸。因此,一些學(xué)者在上述方法的基礎(chǔ)上提出了改進(jìn)思路。如Zhao等(2005)應(yīng)用能值分析理論對(duì)生態(tài)足跡的計(jì)算進(jìn)行了改進(jìn),稱為能值足跡法,克服了傳統(tǒng)生態(tài)足跡法參數(shù)不穩(wěn)定、將復(fù)雜系統(tǒng)功能單一化的缺點(diǎn);張萬(wàn)順等(2011)對(duì)比了基于模糊數(shù)學(xué)的隸屬度方法和系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法,發(fā)現(xiàn)前者更加簡(jiǎn)明易懂,在數(shù)據(jù)獲取與方法上更具操縱性;王開(kāi)運(yùn)等(2007)提出了融合地理信息系統(tǒng)和決策支持系統(tǒng)的空間決策支持系統(tǒng)模型(SDSS),將多目標(biāo)規(guī)劃、組合建模和地理空間分析結(jié)合起來(lái)。3環(huán)境影響環(huán)境閾值的確定生態(tài)承載力反映了人類活動(dòng)與生態(tài)安全之間的平衡關(guān)系,是辨識(shí)地理環(huán)境中可能被人類活動(dòng)改變的關(guān)鍵成分和功能、確定人類活動(dòng)影響環(huán)境閾值的重要依據(jù)。近年來(lái),國(guó)內(nèi)學(xué)者從生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能出發(fā),對(duì)以下幾類生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)承載力進(jìn)行了研究。3.1流域生態(tài)系統(tǒng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)規(guī)模結(jié)構(gòu)研究流域生態(tài)承載力是水資源承載力、環(huán)境承載力以及生態(tài)承載力的有機(jī)結(jié)合(張萬(wàn)順等,2011)。研究?jī)?nèi)容包括3個(gè)方面:1)基于水資源屬性的供需平衡分析;2)基于水體納污能力的環(huán)境容量分析;3)基于流域生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的生態(tài)彈性力分析。目前研究多從流域生態(tài)承載力的相對(duì)量(流域生態(tài)承載狀況)和絕對(duì)量(流域生態(tài)承載能力)兩個(gè)角度展開(kāi)。相對(duì)量的度量多采用綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)法(張萬(wàn)順等,2011),從水資源供給/需求狀況、水污染排放/凈化狀況和生態(tài)穩(wěn)定性來(lái)遴選評(píng)價(jià)指標(biāo),描述流域生態(tài)系統(tǒng)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的承載狀態(tài)。絕對(duì)量的研究多采用系統(tǒng)模型法,以流域生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)和生態(tài)系統(tǒng)功能的持續(xù)發(fā)揮為約束條件,確定可持續(xù)支撐的最大社會(huì)經(jīng)濟(jì)規(guī)模(沈渭?jí)鄣?2010)。近年來(lái),也有學(xué)者將相對(duì)量與絕對(duì)量的研究結(jié)合起來(lái),綜合社會(huì)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)目標(biāo)函數(shù),通過(guò)絕對(duì)量的最優(yōu)化獲得流域生態(tài)建設(shè)指標(biāo),再基于綜合評(píng)判模型得到不同情景下的承載力相對(duì)值,實(shí)現(xiàn)對(duì)流域生態(tài)承載力的評(píng)價(jià)和方案優(yōu)選(朱一中等,2005)。3.2生態(tài)足跡模型的應(yīng)用生態(tài)脆弱區(qū)內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)敏感性強(qiáng),系統(tǒng)穩(wěn)定性弱;生態(tài)彈性力小,抵御外界干擾能力差;自然恢復(fù)能力差;環(huán)境容量小,生態(tài)承載能力低(蒙吉軍,2011a)。由于直接描述此類地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性較為困難,現(xiàn)有研究多通過(guò)區(qū)域景觀格局及生態(tài)特征的分析,建立生態(tài)承載力評(píng)價(jià)模型,確定人類活動(dòng)強(qiáng)度的最大閾值(沈渭?jí)鄣?2010)。鑒于生態(tài)足跡模型在研究生態(tài)格局可持續(xù)性方面的優(yōu)越性,一些學(xué)者將其引入生態(tài)脆弱區(qū)承載力研究(劉淼等,2007),通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間序列分析、經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解、能值分析、元胞自動(dòng)機(jī)和CLUE-S模型空間分析等方法,確定區(qū)域生態(tài)承載狀態(tài)及演變趨勢(shì);戴科偉等(2006)提出了區(qū)域總生態(tài)承載力和可利用生態(tài)承載力的概念,為生態(tài)足跡分析方法應(yīng)用于小尺度生態(tài)脆弱區(qū)的承載力研究提供了方法框架;還有學(xué)者基于生態(tài)脆弱區(qū)的關(guān)鍵問(wèn)題,以不同土地利用類型的合理數(shù)量為衡量指標(biāo),通過(guò)確定各生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)荷載來(lái)表征生態(tài)承載力(蔡海生等,2007;沈渭?jí)鄣?2010)。3.3城市生態(tài)空間的多目標(biāo)研究方法人類不僅是城市生態(tài)系統(tǒng)簡(jiǎn)單的施壓者,也是承載力的共同創(chuàng)造者。城市生態(tài)承載力受社會(huì)系統(tǒng)建設(shè)能力、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)發(fā)展能力、人工智能管理能力及文化因素的影響(張林波,2009)。近年來(lái),城市生態(tài)承載力主要通過(guò)人口數(shù)量、生態(tài)足跡及相對(duì)承載力來(lái)表征,采用了系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型、投入產(chǎn)出分析、綜合指標(biāo)分析等方法。如靳瑋等(2010)提出了城市適度人口規(guī)模的多目標(biāo)決策方法;李翔等(2005)以經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性為目標(biāo),從資源消費(fèi)、能源消費(fèi)、水資源消費(fèi)、環(huán)境負(fù)荷等方面對(duì)珠海市生態(tài)足跡進(jìn)行了預(yù)測(cè);徐琳瑜等(2005)借鑒生物免疫學(xué)理論構(gòu)建了城市生態(tài)系統(tǒng)復(fù)合承載力“蛋體模型”,利用灰色關(guān)聯(lián)度和熵理論構(gòu)建了廣州市生態(tài)承載力計(jì)量模型。此外,還有學(xué)者對(duì)城市群生態(tài)承載力進(jìn)行了研究。如沈渭?jí)?2010)以資源占用和環(huán)境污染為準(zhǔn)則層,從自然環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、系統(tǒng)開(kāi)放和管理政策4個(gè)方面構(gòu)建了長(zhǎng)三角城市群生態(tài)承載力的綜合評(píng)估模型;趙衛(wèi)等(2011)針對(duì)海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)敏感的生態(tài)環(huán)境、強(qiáng)烈的發(fā)展愿景和以產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移為主的后發(fā)優(yōu)勢(shì)戰(zhàn)略,確定了其生態(tài)承載力的判定標(biāo)準(zhǔn)和衡量對(duì)象,運(yùn)用多目標(biāo)規(guī)劃構(gòu)建了生態(tài)承載力評(píng)價(jià)模型。3.4土地的生產(chǎn)利用與水農(nóng)業(yè)生態(tài)承載力源于土地承載力,即“在一定生產(chǎn)條件下,土地資源的生產(chǎn)能力及在一定生活水平下承載的人口數(shù)量”(蒙吉軍,2011b)。早期研究側(cè)重于區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)用地(尤其是耕地)在一定生產(chǎn)和生活條件下所能養(yǎng)活的人口限度,較少考慮土地系統(tǒng)作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組分,與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的相互關(guān)系,同時(shí)也缺乏對(duì)農(nóng)業(yè)活動(dòng)與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)分析。典型研究如FAO于1977年開(kāi)展的發(fā)展中國(guó)家土地潛在人口承載能力的研究,以及中國(guó)科學(xué)院1991年完成的“中國(guó)土地資源生產(chǎn)能力及人口承載力研究”。隨著生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)重,土地綜合承載功能也開(kāi)始凸顯,研究重點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)向農(nóng)業(yè)區(qū)的生態(tài)可持續(xù)性,關(guān)注農(nóng)業(yè)機(jī)械化、規(guī)?；c能源、土地資源和環(huán)境保護(hù)的有機(jī)結(jié)合,從單一的生產(chǎn)功能承載力擴(kuò)展到生態(tài)服務(wù)功能承載力,從農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的角度建立起了農(nóng)業(yè)生態(tài)承載力的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和綜合評(píng)價(jià)模型,并通過(guò)情景分析為農(nóng)業(yè)區(qū)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供最優(yōu)的發(fā)展模式(沈渭?jí)鄣?2010)。3.5旅游質(zhì)量評(píng)估生態(tài)旅游承載力源于“旅游環(huán)境承載力”,即“在旅游地環(huán)境的現(xiàn)存狀態(tài)和結(jié)構(gòu)組合不發(fā)生對(duì)當(dāng)代人(包括旅游者和當(dāng)?shù)鼐用?及未來(lái)人有害變化(如環(huán)境美學(xué)價(jià)值的損減、生態(tài)系統(tǒng)的破壞、環(huán)境污染、舒適度減弱等過(guò)程)的前提下,一定時(shí)期內(nèi)旅游地所能承受的旅游活動(dòng)強(qiáng)度(包括游客密度、旅游用地和旅游收益強(qiáng)度)”(崔鳳軍和劉家明,1998)。研究對(duì)象為旅游環(huán)境系統(tǒng),包括環(huán)境承載量、資源承載量、心理承載量和經(jīng)濟(jì)承載量等內(nèi)容,傳統(tǒng)研究多以旅游地所容納的游客量作為承載力值。隨著對(duì)旅游區(qū)環(huán)境系統(tǒng)研究的深入,學(xué)者們逐漸認(rèn)識(shí)到不同旅游形式呈現(xiàn)不等量的承載力值,且旅游活動(dòng)一旦超出其閾值便會(huì)使旅游地遭到破壞、乃至衰落。因此,旅游活動(dòng)強(qiáng)度被納入到生態(tài)旅游承載力的評(píng)估體系,度量方法也由最初的限制因子法發(fā)展到旅游承載力指數(shù)、旅游生態(tài)足跡模型、多目標(biāo)綜合模型等。如董巍等(2004)從生態(tài)彈性能力、旅游支持度、旅游資源價(jià)值等方面對(duì)金華生態(tài)旅游承載力進(jìn)行了研究;文傳浩等(2002)建立了自然保護(hù)區(qū)生態(tài)旅游承載力的綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)體系;楊春宇等(2006)則進(jìn)行了生態(tài)旅游承載力的預(yù)警研究。另外,學(xué)者們也關(guān)注旅游者和旅游地居民的心理承載力,如周興年(2003)引入“邊際滿意度”概念,提出了旅游心理滿意度模型;胡希軍等(2005)采用民意調(diào)查方法進(jìn)行了金華旅游社會(huì)承載力研究。4生態(tài)承載力研究中問(wèn)題的提出目前,關(guān)于生態(tài)承載力的閾限性,各學(xué)科已形成共識(shí),其制約因素則從自然資源的供給能力、環(huán)境系統(tǒng)的凈化能力擴(kuò)展到生態(tài)系統(tǒng)的彈性力、人類活動(dòng)的調(diào)控能力、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展能力等。理清了生態(tài)承載力與資源承載力、環(huán)境承載力、生產(chǎn)承載力以及生活承載力之間的相互關(guān)系,研究方法也從定性描述發(fā)展到定量分析和機(jī)制探討的綜合,越來(lái)越趨近于生態(tài)承載力問(wèn)題的科學(xué)本質(zhì)。但現(xiàn)階段研究還存在以下幾個(gè)方面的不足。1)缺乏科學(xué)完整的研究體系。生態(tài)承載力研究是集評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)、規(guī)劃與決策于一體的綜合研究,需要構(gòu)建科學(xué)完整的研究體系。近年來(lái),盡管在理論上已明確了研究的對(duì)象和問(wèn)題,但研究精度還需深入。如多從資源、環(huán)境與社會(huì)3個(gè)獨(dú)立子系統(tǒng)來(lái)研究,但對(duì)復(fù)合系統(tǒng)中各子系統(tǒng)間的關(guān)聯(lián)考慮較少;對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的量化關(guān)注了其消極的一面,卻忽視了其具有提高承載力的積極的一面。另外,目前尚未構(gòu)建起通用的標(biāo)準(zhǔn)方法體系。隨著研究的深入,越來(lái)越多的理論(如生物免疫、尺度推譯等)和方法(如情景分析、多模型組合等)被引入,但普適性還有待商榷;況且,采用不同方法得到的結(jié)果差異也較大,或者即使采用同一種方法,由于參數(shù)選擇、模型構(gòu)建等方面的差異,所得到的承載力估算結(jié)果也不同,難以為決策提供切實(shí)可行的依據(jù)。2)閾值的生態(tài)學(xué)指示意義不明確。承載力閾值體現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)良性發(fā)展的一種支持能力,是衡量社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)與自然生態(tài)環(huán)境之間是否平衡的標(biāo)尺。早期將“閾值”簡(jiǎn)單理解為“容量”,通過(guò)研究生態(tài)系統(tǒng)所提供的資源和環(huán)境所能容納的人口或種群數(shù)量作為閾限標(biāo)準(zhǔn),具有很大的局限性。近年來(lái),考慮因子效應(yīng)的復(fù)合,用綜合指數(shù)來(lái)反映閾限性,可在時(shí)間序列上進(jìn)行生態(tài)承載力的縱向比較,但僅針對(duì)結(jié)果和現(xiàn)象,缺乏機(jī)制和過(guò)程的深入探討,生態(tài)學(xué)指示意義不明確。尤其是采用不同方法研究時(shí),閾值邊界或標(biāo)準(zhǔn)不同導(dǎo)致所指示的生態(tài)學(xué)意義存在差異,也就很難進(jìn)行橫向?qū)Ρ?。如同樣是用生物生產(chǎn)性土地面積來(lái)反映閾限性,傳統(tǒng)EF模型和改進(jìn)后的EEF模型計(jì)算的絕對(duì)數(shù)值差異很大(王明全等,2009),就是由于兩種模型中生物生產(chǎn)性土地面積所指的生態(tài)學(xué)背景不明確,導(dǎo)致結(jié)果缺乏指示意義。3)動(dòng)態(tài)演化與預(yù)測(cè)研究不夠深入。生態(tài)承載力是生態(tài)系統(tǒng)的承載能力與承載對(duì)象壓力的綜合體現(xiàn),既與生態(tài)系統(tǒng)演替緊密相關(guān),又與承載對(duì)象之間存在復(fù)雜的反饋機(jī)制。目前,雖有學(xué)者通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間序列的生態(tài)足跡來(lái)追蹤生態(tài)承載力的動(dòng)態(tài),但多是基于抽象的指標(biāo)數(shù)值,運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)建立擬合與預(yù)測(cè)模型,缺乏動(dòng)態(tài)演替內(nèi)在機(jī)制的分析,自然也就無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)模擬。生態(tài)承載力預(yù)測(cè)是以區(qū)域持續(xù)發(fā)展為目標(biāo),既要考慮研究區(qū)現(xiàn)狀,又要納入規(guī)劃目標(biāo)、政策和科技發(fā)展?jié)搫?shì)等,是一個(gè)典型的半結(jié)構(gòu)化的多層次和多目標(biāo)的群決策問(wèn)題,具有很大的不確定性(王開(kāi)運(yùn)等,2007)。因此,從機(jī)制上理解復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和功能,綜合考慮生態(tài)承載力與人口、土地利用結(jié)構(gòu)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)強(qiáng)度等的交互關(guān)系,建立動(dòng)力學(xué)模型來(lái)模擬區(qū)域生態(tài)承載力的演化趨勢(shì),還有待進(jìn)一步的研究。4)空間尺度與格局分異研究涉足較少。全球化背景下,自然生態(tài)系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)日益緊密地交織在一起(Youngetal.,2006)。復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的等級(jí)級(jí)聯(lián)特征要求生態(tài)承載力研究必須要選擇適當(dāng)?shù)某叨燃皩?duì)應(yīng)的方法(王開(kāi)運(yùn)等,2007)。大尺度研究提出宏觀生態(tài)問(wèn)題,再基于小尺度展開(kāi)機(jī)制研究,最終實(shí)現(xiàn)以可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)的尺度推譯。但現(xiàn)有研究:一是對(duì)宏觀尺度的研究較少。雖然研究對(duì)象是一些特定的生態(tài)系統(tǒng)(如流域、城市、農(nóng)業(yè)區(qū)等),但貿(mào)易流通等導(dǎo)致的人類生態(tài)位置與時(shí)空位置的差異,決定了研究必須放在區(qū)域大背景上加以考慮。如對(duì)城市生態(tài)承載力的研究,張林波(2009)認(rèn)為應(yīng)先客觀計(jì)算出全球生物物理承載力,再根據(jù)城市所占用的資源及所造成影響的份額將承載力值分配到城市。二是格局分異研究較薄弱。生態(tài)承載力供給與自然資源稟賦、土地資源格局等密切相關(guān),具有明確的空間分異特性。但傳統(tǒng)的研究多強(qiáng)調(diào)整體概念,掩蓋了區(qū)域內(nèi)部的空間差異性。近幾年,雖有學(xué)者將RS、GIS等應(yīng)用于生態(tài)承載力研究(岳東霞等,2007),但也局限于行政單元的空間分異。因此,如何既在宏觀上滿足大尺度復(fù)雜系統(tǒng)的建模要求,微觀上又能實(shí)現(xiàn)更為精確的格局度量,最終提供區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的決策,還有待進(jìn)一步加強(qiáng)。5集成模型內(nèi)部的耦合、銜接和應(yīng)用研究深入復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)機(jī)理的研究,揭示人類活動(dòng)與生態(tài)系統(tǒng)的反饋機(jī)制。生態(tài)承載力涉及了社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、