生态环境承载力分析

邢永强　康鸳鸯　张洪波　李光
（河南省国土资源科学研究院，郑州 450016）
《河南地球科学通报》，文章编号：978-7-80246-005-8-329-3
摘要 首先介绍了生态环境承载能力与环境容量的概念及内涵，分析了它们之间易引起混淆的异同点，然后在理论基础上以及数学方法上进行了区别与阐述，最后给出了笔者的观点。
关键词 生态环境承载能力 环境容量 区别与联系
生态环境承载能力与环境容量是目前资源与环境学科领域的热点研究问题，对于这两个名词在学术界尚未形成统一认识，有的把生态环境承载能力纳入到环境容量中去，有的将两者等同使用，还有的虽做了区分，但界限不是很清晰。实际上，两者之间既有一定的联系，又存在许多差别，不能混淆为同一个概念。
1 概念上区分
环境容量，是指某区域环境系统所允许容纳污染物的最大数量，或指在人类生存的自然环境整体及其组成要素（如水、空气、土壤及生物等）对人类活动所造成影响的最大承受量或负荷量（鞠美庭等，2004）。从其定义可以看出，环境容量一词强调的是环境对人类活动影响的容纳能力，或相对于一定环境目标下的允许人类活动带来的破坏力上限。针对其研究对象不同，环境容量又可分为大气环境容量、水环境容量、土地环境容量、生态环境容量等。区域环境容量的大小与该区域环境系统本身的组成、结构及其功能有关，可以通过人为调节控制污染物的物理、化学及生物学过程来改造物质循环转化方式，提高环境容量，改善环境污染状况。
生态环境承载能力，是指在一定时期内，在一定的生产力和科技水平条件下，在保证一定的社会福利水平要求下，利用当地可利用（和外来调入）的自然资源以及区域的环境条件，为能维系当地社会经济可持续发展和生态系统良性循环，所能够支撑的最大社会经济或生态系统发展规模（邢永强等，2007）。从其定义不难发现，生态环境承载能力的内涵要比环境容量广泛得多。它着重强调在可持续发展目标下，区域资源和环境条件对社会经济发展规模的最大支撑能力。承载能力的大小除了与资源、环境条件等客观因素有关外，还综合考虑了社会发展目标、政府宏观调控、生活期望水平等主观因素的影响。
对照两者的定义和内涵，可以认为环境容量是区域生态环境承载能力在环境容许负荷方面的一种表达，而生态环境承载能力则是对整个社会经济系统是否可持续发展、是否能满足人与自然和谐发展目标的更高层次度量。因此，在具体研究时，可将环境容量纳入到生态环境承载能力研究体系中，作为反映承载能力环境状态的一个指标。
2 理论基础上区分
环境容量研究主要以环境评价理论为基础，其具体工作思路又细化为环境质量评价、环境污染预测、污染负荷数值模拟等部分（李祚泳等，2004）。环境质量评价以环境质量为核心，研究环境质量与人体健康、生活质量的关系，描述和分析环境质量变化规律及其与人类活动的相互关系等；环境模拟预测主要通过建立数学模型，定量描述污染物在时间和空间上的位移、运动、衰减、降解过程，从而摸清环境系统演化规律及其与人类活动间的相互关系，掌握环境系统的结构、功能和状态。在环境容量研究中，要用到一定的数值计算方法，通过这些方法来分析出区域环境系统对人类活动造成影响的最大容纳量。
生态环境承载能力研究则主要从区域社会经济发展的角度来统筹考虑，它包括两个核心理论：可持续发展理论和复杂巨系统理论（蔡晓明，2005）。由于生态环境承载能力的研究目标是追求自然资源和生态环境系统对社会经济系统的最大支持，即在生态环境条件允许的基础上谋求社会经济的发展模式，这一思想在一定意义上与可持续发展的内涵相吻合，因此，生态环境承载能力的核心理论首先是可持续发展理论。此外，由于区域是由社会经济系统、生态环境系统和自然资源系统组成的、具有层次结构和整体功能的复合系统，即社会经济—自然资源—生态环境复杂巨系统，而水土资源又是复杂巨系统中最活跃的一个要素，它起到了桥梁和纽带的作用，将整个巨系统串联在一起、构成一个整体，并推动了巨系统整体的向前发展，因此复杂巨系统理论是生态环境承载能力研究的另一个核心理论。除了上述两个核心理论外，在生态环境承载能力研究中还将应用到宏观经济预测理论、环境容量理论、水循环理论等一系列理论作为研究依据，以上理论构成了生态环境承载能力研究的理论框架体系。
通过比较发现，环境容量所应用的知识面理论相对狭窄，主要以环境科学为主，辅以相应的数学方法和技术，而生态环境承载能力研究由于其研究目标起点很高，因此涉及面非常广泛，应用到社会、经济、环境、资源等多学科的知识理论。
3 数学方法上区分
在实际应用中，环境容量的研究方法相对单一，通常在设定某一环境目标后，再研究现状条件与目标状态下的可容许污染负荷量或人类活动破坏程度。如水环境容量，是通过水质模型求解在一定功能要求、设计水文条件和水质目标下，水体所允许容纳的最大污染负荷量来获取的（孙启宏等，1997）。再如土地人口容量，多是通过对以往资料的定性分析或是简单的投入产出模型来进行求解，缺乏一套成熟的理论方法和严谨的数学模型来精确计算。
生态环境承载能力的研究方法则灵活多样，常用到的方法有背景分析法、综合评价法、系统动力学方法、多目标分析法。其中，系统动力学法和多目标分析法是近年来迅速发展起来的两种数学方法。系统动力学是一种以反馈控制理论为基础，以计算机仿真技术为手段的研究复杂社会经济系统的定量方法（张芹，2001）。用系统动力学方法分析承载能力问题，其原理主要是基于对宏观系统的模拟分析，并综合考虑区域人口、资源、环境和社会发展之间众多因子的相互关系，再通过模拟不同发展战略情景得出人口增长、区域资源承载能力和经济发展之间的动态变化趋势及其发展目标，供决策者比较选用。多目标分析法则通过对系统内部各要素之间关系剖析，用数学约束进行描述，再采用数学规划方法，来分析系统在追求目标最大情况下的系统状态和各要素分布情况。如果说系统动力学方法是以仿真模拟的思想，通过调节系统的人为控制要素和各子系统内部及其之间的反馈强度，达到在不同方案下的系统状态的话，多目标方法则是通过数学规划的方法得到系统在一定背景条件下的最佳状态，其对系统调节的体现在目标的追求上。
生态环境承载能力研究有统一的指导思想和规范的数学方法，其数学模型架构起社会、经济、资源、环境等不同系统之间的桥梁，可模拟处在不同发展情景下的社会经济状态，并进而求解最优的规划方案。
4 结语
总体来说，生态环境承载能力与环境容量两者之间既有联系，又有区别，只有将两者相互结合、相互借鉴，才是学术研究不断前进的动力和源泉。在《国民经济和社会发展第十一个五年规划的建议》明确提出：“各地区要根据资源、环境承载能力和发展潜力，按照优化开发、重点开发、限制开发和禁止开发的不同要求，明确不同区域的功能定位，逐步形成各具特色的区域发展格局。”因此，及时加强生态环境承载能力理论研究具有深远的前瞻意义，更具有重要的现实意义和理论意义。
参考文献
蔡晓明.2005.有关“生态环境”词义的探讨.科技术语研究，7（2）：34.
鞠美庭，池勇志，李洪远.2004.环境学基础.北京：化学工业出版社.
李祚泳，丁晶，彭荔红.2004.环境质量评价原理与方法.北京：化学工业出版社.
孙启宏，段宁.1997.环境决策支持系统中两类模型方法的整合.环境科学研究，10（5）：31～34.
邢永强，冯进城，窦明.2007.区域生态环境承载能力理论与实践.北京：地质出版社.
张芹.2001.区域环境影响评价与可持续发展.青岛建筑工程学院学报，22（3）：43～46.
Discussion on Differences and Relations between Carrying Capacity of Ecological Environment and Environmental Capacity
Xing Yong-qiang，Kang Yuan-yang，Zhang Hong-bo，Li Guang
（Scientific Academy of Land and Resources of Henan，Zhengzhou 450016）
Abstract：The article introduces some conceptions and connotations on carrying capacity of ecological environment and environmental capacity，analyses their similarities and differences，and then makes a difference and exposition in theory and mathematics，finally declares the author's views.
Key words：carrying capacity of ecological environment；environmental capacity；differences and relations

摘要 生态文明是以人类社会与自然生态环境平等、共同、持续发展为宗旨的文明发展方式。生态文明建设应在以自然资源环境为对象创造和享受社会财富的同时，促进自然资源环境的循环、更新、稳定、持续发展，形成共生、包容、协调、统一的人地关系。生态文明建设必须兼顾资源环境保护和经济社会发展，统一认识、制定战略、总体谋划，统筹区域协调发展，建立健全生态文明建设的法制、体制、机制，补充完善生态文明建设相关政策，对资源环境承载力进行综合评价，将人类活动控制在资源环境承载力范围之内。
胡锦涛总书记在十七大报告中提出要“建设生态文明”，标志着我国经济社会发展已从专注物质文明、精神文明、政治文明、社会文明建设，进步到尊重自然、人与自然和谐相处、共同发展的生态文明时代。
一、生态文明时代是人类文明进程的必然过程
(一)文明进程与生态环境问题
文明是人类这一智能生物主体以自然资源环境为对象，在不断解决人与自然之间矛盾的过程中发展和创造的物质成果和精神成果的总和，不仅代表人类社会进步和开化的状态，也代表着人类从认识自然、依从自然的蒙昧状态，逐步发展到利用自然、改造自然的自主创造状态的过程。
人类文明的进程以生产力发展为推动力，迄今经历了渔猎文明、农耕文明和工业文明三个时期。三次文明进程速度越来越快，持续时间间隔越来越短，文明成果积累迅速。同时，人类对自然的开发利用程度越来越深，对资源环境的过度开发利用，打破了可再生资源固有的更新周期和自然物质生产的自我修复能力，使不可再生的矿产资源以及化石能源等日渐枯竭。而庞大的生产以及人口带来的废弃物质排放也远超出了环境的自净能力，不可避免地造成了资源环境的恶化，生态的失衡。
(二)生态文明的时代诉求
工业文明造成的生态问题，催生生态文明时代的到来。
尽管不同地域文明程度不同，但随着信息技术的发展，全球化的趋势出现，人类文明开始逐渐融合、趋同，自然环境的整体性特征决定了生态环境问题的全球性，使处于不同发展阶段的国家共同面临着生态环境的巨大压力，共同面临着生态与经济社会可持续发展的挑战，因而共同存在发展生态文明的诉求。世界环境与发展委员会1987年发布《我们共同的未来》提出“可持续发展”理念为标志，人类开始从工业文明迈向生态文明时代。
二、生态文明的内涵
(一)人地关系认识的进步
在文明发展的不同阶段，人与自然的关系有不同的哲学表达。马克思说过：“任何真正的哲学都是自己时代精神的精华”、“是文明的活灵魂”。渔猎文明、农业文明、工业文明是用主客二分的思维框架，去理解人与自然的关系，去解决人与自然之间的伦理问题，人和自然的关系被两极化。在渔猎文明时期，人类崇拜自然，拜物神教。而在工业文明时期，人被作为价值核心“自由”存在，自然则处于从属地位而失去“自然性”。近代工业文明的发展观和与之适应的发展实践，已经造成资源危机、生念环境危机，最后的结果必然是人类生存危机。
生态文明时代需要从哲学的视角重新审视人与自然的关系，做出哲学的表述。自然生态系统是一个有机整体，人是自然生态系统中的一员，自然是孕育人类的空间基础与物质能量基础，是人类永远的家园。人类不过是处在食物链末端的一个普通的生物群体，只是人类具有智能这一特性，使其具备了缔造文明的能力。在这个家园中的万物与人是平等的关系，不是功利的和主与奴的关系，自然家园毁灭，人类文明焉附?生态文明时代的哲学灵魂，就是要视自然万物与人平等、共生、共同发展，改变以人类自我为中心的思维与行为方式，把自然视作与人类平等的自然生态系统中的一员，而不仅仅是劳动对象，不只从中索取，更要保护，并能促进自然的发展。这不仅仅是认识上的进步，更意味着行为方式的全面改变。
(二)生态文明的涵义
生态文明是以人类社会与自然生态环境平等、共同、持续发展为宗旨的文明发展方式，文明形态不仅表现在人类社会的物质、精神、制度成果上，也表现在自然资源环境的存在与发展状态上。生态文明建设是以自然资源环境为基础，以科学技术为手段，在以自然资源环境为对象创造和享受社会财富的同时，促进自然资源环境的循环、更新、稳定、持续发展，形成共生、包容、协调、统一的人地关系。
三、生态文明建设以资源环境承载力为基础
(一)资源环境对生态文明建设的意义
生态文明建设不仅要遵从经济规律，更要尊重自然规律。资源环境是人类经济社会活动的承载体，建设生态文明必须正确认识和评价一个地区的资源环境承载能力。自然资源环境在生态文明建设中具有生产价值(生产资料、劳动对象)和生态价值，这两种价值互为制约，不能同时实现。生产价值实现以不破坏自然物质生产系统的自我修复能力和自净能力为底线，在资源环境承载力范围之内开发与利用资源环境。在两难面前，要研究资源环境承载力，把资源环境承载力评价作为生态文明建设的基础性工作。
(二)资源环境承载力评价
1.资源环境承载力的涵义
资源环境承载力是指“在确保生态可恢复与可持续，并满足人类需求的前提下，一个地区、一定时期内的资源环境数量与质量，能够承载经济、社会可持续发展需求的能力”。
人与自然构成统一的系统。自然资源环境是人类社会的承载体，以人为本的经济、社会的发展，包括生产消费的所有环节，是资源环境所要承载的对象。资源环境的数量、质量和空间分布，是承载力的决定性因素。承载力的大小决定了承载对象活动的范围、强度、规模等，具体体现在可支撑的人口数量、经济总量、排放总量等。资源环境承载力决定了经济社会的发展能力，而经济社会的发展能力反过来会对资源环境承载力起到增强或者削弱的作用，可见，资源环境承载力与经济社会发展能力是相辅相承、互为消长的(图1)。

图1

生态文明建设，就是要将人类活动控制在资源环境承载力范围之内，并通过科技手段以及转变观念等形式，降低需求，减少对资源环境承载的压力，确保不突破资源环境承载力极限，实现人地协调可持续发展。
2.影响资源环境承载力的因素
在人与自然的关系中，有三种生产过程：人口生产、社会物质生产和自然物质生产。人口生产与社会物质生产都是以自然物质生产为基础，没有自然界提供的物质材料(能源和原料等)，人类生产就无法进行。资源环境承载力的大小首先是由资源环境系统所能提供的具体条件决定，并随其再生产过程中不断发生的变化而变化。资源环境系统本身特性是资源环境承载力大小的决定性因素。
人类作为生态系统中的智能圈层，可以在很大程度上影响资源环境承载力。经济社会进步、科学技术发展、文化背景、政策制度及管理体制和法制等因素，都会影响到人类社会对资源环境开发利用的方式、规模和速度，会对一个地区的资源环境承载力起到增强或者削弱的作用(图2)。

图2

3.资源环境承载力动态性和区域性特征
一个区域的资源环境承载力是由该区域资源环境系统本身属性决定的，具有不依人的意志为转移的客观性，但也不是一成不变的，人类智能圈的加入，与自然生态系统构成了是一个不断发展变化的交互影响的系统，人的主观能动性对其客观属性施加巨大的影响，加上资源环境自身的发展变化，使得资源环境承载力呈现动态变化的特点。同时，资源承载力还受到不同区域内社会因素如经济社会状况、国家方针政策等的影响与制约，因而资源环境承载力表现出明显的地区差异。
4.资源环境承载力的“阈值”衡量
自然生态系统作为一个复杂的巨系统，其各子系统之间相互影响又相互制约，总是在不断发展变化中维持着系统的平衡发展。资源环境承载力不只针对环境或者资源进行单要素研究，也不能脱离人类子系统的影响，而是将其作为一个统一体进行研究。因此，资源环境承载力是多种要素综合作用的结果，资源环境承载力的衡量也是要综合各种要素指标，建立相应的指标体系，选择科学的评价方法，最终确定资源环境综合承载力的大小。以往的评价通常以资源环境所能承载的人口数量、生产总值、环境对污染物的容量等的极限值衡量，但是资源环境承载力是具有动态变化特征的，生产消费需求的变化、科技的进步、观念的改变等都会影响到资源环境承载力的大小，如果以极限值进行评价显然是一种静态评价，而无法体现承载力的动态变化特征。因此资源环境承载力应是在一定条件下、一定时期内浮动的阈值，这个阈值是一个有条件的数值区间，它不仅反映承载力数量，同时还应反映这种承载力的空间及可持续的时间界限。
四、生态文明建设的几个重要问题
(一)统一认识、制定战略、总体谋划
生态文明时代走生产发展、生活富余、生态良好的发展道路，建设美好家园，是人类共同的诉求。自然生态是一个有机整体，要形成人和自然平等共生、和谐相处、良性循环、持续发展的状态。建设生态文明要以人为本，既满足人类物质需求、精神需求和生态需求；人类享受自然，同时人类担当保护自然、维护生态发展的责任。
生态文明建设首先要统一认识，科学制定生态文明建设发展战略，明确指导思想，确定指导思想，确定基本原则，提出战略任务，制定发展规划，推进生态文明建设。
(二)摸清家底、打牢基础、对资源环境承载力进行综合评价
生态文明建设以资源环境为基础。资源环境数量、质量和空间分布，既决定生态质量，又决定对人类经济社会活动的承载能力。作为生态文明建设的基础工作，需要开展全国范围的资源环境承载力综合调查、综合评价，为生态文明建设蓝图提供依据。
(三)生态文明建设要兼顾资源环境保护和经济社会发展
推进社会主义现代化建设，发展是第一要务。在我国工业化、城市化进程中，资源环境瓶颈凸现，保障发展与保护资源的矛盾长期存在。以生态文明建设为抓手，统领资源节约和环境保护，推进资源节约型和环境友好型社会建设，实现矛盾的对立统一。关键是处理好资源环境在生态文明建设中的生产价值和生态价值的关系。生产价值的发挥要以不破坏自然物质生产的自我修复能力和自净能力为底线，进行测算，作出规定。
(四)生态文明建设要统筹区域协调发展
不同区域资源环境禀赋不同，经济社会发展状况各异，生态文明建设要统筹区域间协调发展。生态环境问题的全球性特征，使处于不同发展阶段的国家通过谈判、协商，形成有差别的的共同行动，这种进步也是生态文明建没本身的特征。我国陆域、海域、东两南北，资源环境差异很大，经济社会发展水平不同，要制定相应政策，统筹区域协凋发展，主要是发展速度的确定，供需总量的控制，供需双向调节，差别化管理等。
(五)建立健全生态文明建设的法制、体制、机制，补充完善生态文明建设的相关政策
生态文明建设要用法律法规引导，要有体制机制保证，要以政策调控。要在现有基础上，建立健全生态文明建设的法律体系，健全完善落实生态文明建设各项制度，修订、补充生态文明建设各项政策等，是生态文明建设的重要保障措施。
(原载《中国国土资源经济》2011年4期，作者与樊笑英合作撰文)

一、生态足迹分析

生态足迹(Ecological footprint)是指在现有技术条件下，按空间面积计量的支持一个特定地区的经济和人口的性质、能源消费和废弃物处理所要求的土地和水等自然资本的数量。该模型从具体的生物物理量角度研究自然资本消费的空间，将测算某自然资本消费的空间(生态足迹)与地区的生态承载力进行比较，来衡量区域的可持续发展状况。生态足迹表述为生产某地区人口所消费的资源和吸纳这些人口所产生的废物所需的生物生产面积。生物生产面积分为耕地、草地、林地、水域、建筑用地和化石燃料用地6类。生态承载力指一个区域实际提供给人类的所有生物生产土地面积(包括水域)的总和。

2002年山东半岛城市群人均生态足迹赤字是人均生态承载力的2.4倍，假如不考虑生物多样性保护面积(12%)，人均生态足迹赤字仍是人均生态承载力的2.1倍(表9－2)。

表9－2 山东半岛城市群生态足迹与生态承载力计算结果汇总

二、资源环境压力分析

山东半岛城市群国土总面积64956km²，在这有限的区域里能提供给人类发展所需要的空间载体、资源总量和环境承载能力等都是有限的，但长期以来人们并未足够重视资源、环境承载能力的有限性和生态环境系统的脆弱性，只注重经济发展和人民物质生活水平的提高，只注重向生态环境系统索取，而不重视在有限的条件下有效合理地利用自然资源和对生态环境的保护，造成了资源危机和生态系统的破坏，也给山东半岛城市群的发展造成了巨大的压力。当前山东半岛城市群环境污染和生态破坏加重的趋势没有根本好转，资源相对不足，环境容量不足，人口基数大、增长量高，老龄化问题严重，这些都是山东半岛城市群发展过程中切实存在的问题和压力。

生态环境是人类社会生存与发展的基础。然而，人类经济活动产生的各种环境污染和生态破坏已对这个基础产生了越来越大的压力。如果这种压力超过了生态环境的最大承受能力，则会造成自然生态系统的崩溃，进而人类社会也会无法生存。因此，采用生态的压力指数来定量评价经济发展对生态环境的压力，协调经济效益、生态效益和环境效应等可持续发展研究的问题。生态的压力指数定义为某一国家或地区可更新资源的人均生态足迹与生态承载力的比值，代表区域生态环境的承压程度(赵先贵等，2006;徐福留等，2004)。

为进一步分析当前山东半岛城市群地区生态环境系统所面临的发展压力，协调山东半岛城市群地区的发展与生态环境之间的矛盾，促进半岛城市群地区自然－经济－社会复合环境系统的良性运行，建立了山东半岛城市群地区可持续发展指标体系，对山东半岛城市群地区的可持续发展压力和水平进行定量评估和空间分析。

其中总压力指数是指人口、资源和生态环境压力指数的综合。山东半岛城市群平均总压力指数达到0.56，其中总压力指数小于0.50的总压力轻的县市区只有10个，占山东半岛城市群地区总面积的20%，多数分布在山东半岛城市群的西部边缘一线和中部地区，为经济相对落后的县市;总压力指数为0.50～0.59之间的总压力一般的县市区有24个，占山东半岛总面积的54%，多为分布在山东半岛城市群中部地区的中等城市;总压力指数为0.60～0.69的总压力较重的县市区包括8个县市区，占山东半岛总面积的16%，多为经济发展相对较好的地区;总压力指数在0.70以上的重压力县市区有济南、淄博、青岛、龙口等4个，占山东半岛总面积的10%，有3个为分布在胶济线上的特大城市(表9－3)。综合来看，山东半岛有80%的地区总压力指数超过0.50。

表9－3 山东半岛城市群总压力指数分区