承載力概念的源起與發(fā)展：基于資源環(huán)境視角的討論

美國《Science》雜志社在其創(chuàng)刊125周年之際，向全球發(fā)布了125個最具挑戰(zhàn)性的科學問題[1]。根據(jù)基礎性、廣泛性和影響力，從中篩選出了25個被認為是最重要的問題，其中之一就是“地球到底能承載多少人口”[2-4]？即最大人口數(shù)量或人口承載力(或人口承載能力)。事實上，到2015年全球人口已超過73億[5]。預計到2100年全球人口將可能超過120億[6-7]。而在兩個世紀以前，有關(guān)地球所能承載的最大人口預測總量(90億)最早可見于對英國人口學家馬爾薩斯(Thomas Robert Malthus)《人口論(An Essay on the Principle of Population)》的反駁[8]。即使現(xiàn)在看來，這個預測值依舊是非常有遠見的[9]。值得注意的是，無論是William Godwin還是Lester Brown對全球人口總量的探討[8，10]，都與歷史上的人口大國——中國密切相關(guān)[10]。而且，人類對人口增長、過剩、爆炸與發(fā)展的憂慮總是離不開“承載力”(Carrying Capacity)這一概念[11]，其實質(zhì)就是探索地表水資源、土地資源、礦產(chǎn)資源以及生態(tài)環(huán)境等單項承載力或綜合承載力的承載上限(或區(qū)間)。這就不難理解，為什么人口承載力或者資源環(huán)境承載力研究在中國具有長期而廣泛的研究傳統(tǒng)與現(xiàn)實需求。

近年來，常有學者講“承載力研究僅限于中國，國外很少報道”、“國內(nèi)也就是某一批人在研究”乃至“承載力研究已經(jīng)過時”等觀點。這種論斷不免過于主觀或偏頗，往往“只見樹木，不見森林”。在中國開展資源環(huán)境承載力評價、監(jiān)測與預警研究，如同青藏高原研究一樣，既有獨特的人口發(fā)展與資源環(huán)境約束之不足，又有國家宏觀層面和參與全球治理(如“一帶一路”倡議)的戰(zhàn)略需求[12]。與此同時，近年來，資源環(huán)境承載力研究在概念上的日益泛化，存在研究泛化或概念泛化等問題，且圍繞承載力理論基礎的爭議日盛。為此，不禁要問，什么是承載力？什么又是資源環(huán)境承載力？資源環(huán)境承載力的理論基礎是什么？科學內(nèi)涵是什么？不確定性是什么？資源環(huán)境承載力研究還存在哪些關(guān)鍵性科學問題需要正視？比如能否將承載力與承載狀態(tài)混為一談？怎樣進行閾值界定與關(guān)鍵參數(shù)率定？等等?；卮鸩⒔鉀Q上述問題，無疑還需要一個較長的過程。當前，無論是在學界還是在政界，都把資源環(huán)境承載力研究提升到了一個前所未有的位置。考慮到研究的時序性與階段性，本文試圖通過追蹤歷史公開發(fā)表或可獲取的英文文獻(包括論文、書籍、報告等)，同時兼顧中文文獻，系統(tǒng)梳理與認識資源環(huán)境承載力的概念起源與發(fā)展脈絡，立足資源環(huán)境視角，對資源環(huán)境承載力的研究泛化與概念泛化等問題提供一些基本看法，以便與同行交流、討論，以求正本清源、學以致用。

1 承載力思想孕育與概念起源

從思想醞釀到概念提出、從理論研究到管理實踐，承載力已在爭議、批判之中艱難地走過兩個多世紀[13-16]。無論是三國時期(公元281年前后)的“曹沖稱象”，抑或是古印度佛教《雜寶藏經(jīng)》中“棄老國緣”的“老人稱象”(公元前6世紀至公元前4世紀)，都間接地反映了實體裝置(如船)物理意義上的有效載荷或最大負荷?，F(xiàn)實生活中，承載力概念也廣泛根植于民間，如地基承載力、禽畜養(yǎng)殖承載力①等。如果把行星地球比作一艘船只，那么該船所能承載的生物(含人口)量以及納污能力(或容量)等物理屬性，便構(gòu)成了地理學、生態(tài)學、資源科學與環(huán)境科學等眾多現(xiàn)代學科的承載力研究基礎。這其中的代表性論著當推《即將到來的太空船地球經(jīng)濟學(The Economics of the Coming Spaceship Earth)》[17]。事實上，承載力概念已廣泛存在并應用于生物學、生態(tài)學、地理學、資源科學、環(huán)境科學、社會學、人類學、人口統(tǒng)計學等學科[15-16，18]?？梢约傧耄纭俺休d力”本身字面含義一樣，未來人類對“承載力研究”最大限度的探索、爭議與批判亦是難以窮盡。

中國有關(guān)“承載(力)”的思想萌芽最早見于《詩經(jīng)·大雅·縣》的“其繩則直，縮版以載”。唐代孔穎達在其《疏》中也有“以繩束其版，版滿筑訖，則升下於上，以相承載，作此宗廟”等論述?？傮w而言，我國歷史上承載力的相關(guān)史料汗牛充棟。但是，這也僅限于一般意義上的定性認識與總結(jié)，相應實證研究卻是鳳毛麟角。國外，有關(guān)承載力概念的起源也是眾說紛紜，爭議重重。例如，許多學者認為承載力概念起源于生態(tài)學[11]與人口學[15]，認為這兩個學科為“承載力”概念的孕育奠定了基礎[19]。實際上，從科學研究層面和現(xiàn)有可獲取文獻看，“承載力”概念的最早提出，始見于美國國務院1845年向參議院提交的“外國商業(yè)制度的變更與修改”(Changes and Modifications in the Commercial Systems of Foreign Nations)報告[18]，文中“Carrying Capacity”主要是指輪船噸位?？梢?，承載力概念的真正起源始于工程領域，只是較早地被生態(tài)學、人口學等學科所采用、接受。需要強調(diào)的是，在馬爾薩斯的《人口論》(1798年)與比利時數(shù)學家韋呂勒(Pierre-Francois Verhulst)基于馬爾薩斯“人口論”提出著名的邏輯斯蒂方程(1838年)中，盡管直接或間接地潛藏著“承載力”的思想[19]，但他們均沒有明確提及“承載力”這一英文術(shù)語[18]。但是，在國內(nèi)外現(xiàn)有關(guān)于承載力源起的文獻中，這兩位先驅(qū)及其代表性成果總是被我們習慣地認為是承載力的思想淵源[16，19-21]。

在“承載力”萌芽之初(1840年代)，其概念非常樸素和直觀。承載力概念最初是指工程屬性(如地基承載情況)或機械屬性(如航運、電氣化鐵路的負荷情況)[22]，似乎與生物體和自然系統(tǒng)無關(guān)。該概念的提出具有其特定的歷史背景，即反映了工業(yè)革命蓬勃發(fā)展對機器生產(chǎn)最大規(guī)?；牟恍缸非?。英、法等工業(yè)強國大機器生產(chǎn)所需要的原料主要攫取于其全球殖民地，而所制造的絕大部分產(chǎn)品又需要傾銷至其殖民地國家。因此，鐵路網(wǎng)絡、內(nèi)河貨運及遠洋航運的最大貨運量等屬性就成為了“承載力”概念的雛形。工業(yè)革命帶來的物質(zhì)與財富空前發(fā)展，人類對地球自然資源與環(huán)境的認識，也先后經(jīng)歷了“崇拜自然，尊重自然”、“資源無限，人定勝天”、到“資源有限，增長極限”再到“資源有限，持續(xù)利用”4個不同的歷史發(fā)展階段[23]。人類對自然資源稀缺性的客觀認識，一方面引起了現(xiàn)代科學(如生物學、生態(tài)學、人口學等)對承載力研究的關(guān)注，另一方面也不斷地推動了承載力研究在不同學科之間的深入發(fā)展。

2 承載力概念的學科發(fā)展

2.1 始于生態(tài)承載力——對種群個體最大生物量的思考

到目前為止，承載力概念最早應用于自然生態(tài)系統(tǒng)始于1870年代，即承載體為自然系統(tǒng)，但仍停留在自然系統(tǒng)(如河流等)所能運輸?shù)奈锢砹?如動物等)層面[24]。在承載力的眾多衍生概念中，生態(tài)學領域的承載力，即生態(tài)承載力(Ecological Carrying Capacity，ECC)較早受到關(guān)注。令人費解的是，該概念被廣泛認為始見于帕克(Robert E.Park)與伯吉斯(Ernest W.Burgess)1921年9月出版的《社會學導論(Introduction to the Science of Sociology)》②。然而，該著作全文并沒有出現(xiàn)“Ecological Carrying Capacity”和“Carrying Capacity”兩個確切術(shù)語。而且，類似結(jié)論廣泛見于國內(nèi)主要搜索引擎(如百度百科)，人云亦云。實際上，有關(guān)特定環(huán)境條件下某種個體存在數(shù)量最高極限的討論，目前最早可追溯到1880年代在美國《Science》雜志上發(fā)表的學術(shù)短文“新西蘭動物馴化(Acclimatization in New Zealand)”[25]。這可能是學界最早考慮封閉陸域(新西蘭)環(huán)境下的生態(tài)承載力。之后，奧地利物理學家弗德勒(Leopold Pfaundler von Hadermur)于1902年在“物理觀點之世界經(jīng)濟(Die Weltwirtschaft im Lichte der Physik)”一文中，詳細測算了地球所能吸收的太陽能，并根據(jù)植物光合作用與人類食物消費估算了地球的能量承載力[26]。類似地，在《美國農(nóng)業(yè)部年鑒(Yearbook of the United States Department of Agriculture)》(1906)中，也報道了植物工業(yè)局(Bureau of Plant Industry)J.S.Cotton在美國西部主要牧場州(如俄克拉荷馬、堪薩斯、內(nèi)布拉斯加、亞利桑那、得克薩斯等)進行的牧群養(yǎng)殖過載調(diào)查報告[27]。盡管該報告中是用“Carrying Capacity”這一術(shù)語，但確切地講，應該講“載畜量(Grazing Capacity)”更為合適。

直到1920年代，生態(tài)承載力的概念才首次由Hawden與Palmer兩人確切闡述[28]，即指“在不被破壞的情況下，一個牧場特定時期內(nèi)所能支持放牧的存欄量”。該定義依據(jù)是基于Hawden和Palmer 1922年在美國阿拉斯加州對馴鹿種群數(shù)量變化的觀察研究[19]。盡管生態(tài)承載力概念在定義表述上不盡相同，但其所表達的內(nèi)涵大同小異。綜合各家之言，一般地，生態(tài)承載力可定義為特定棲息地所能最大限度承載某個物種的最大種群數(shù)量(Maximum)，且不對所依賴的生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成長期破壞并減少該物種未來承載相應數(shù)量的能力[3，29-30]。生態(tài)承載力被視為可反映區(qū)域面積與物種有機體之間特征的函數(shù)[3]。在相同條件下，區(qū)域面積越大，其承載能力越強[31]。之后，有關(guān)特定環(huán)境(如草場、牧場、狩獵場等)下最大生物承載量或載畜量的研究廣泛見于文獻報道[32-35]。其中有一點似乎已成共識，即承載力在用于描述馴養(yǎng)食草動物(如馴鹿)的最大載畜量[28]、野生食草動物[35]及北美鶉[36]的最大載畜量后，便成為了生態(tài)學，特別是應用生態(tài)學(Applied Ecology)的主要研究內(nèi)容之一[19]。

然而，生態(tài)承載力的定義也常常被質(zhì)疑其可操作性與準確性，科學度量起來困難重重[19，37-38]。例如，怎樣才算生態(tài)系統(tǒng)破壞(Damage)或損害(Injury)[19]？其衡量標準或規(guī)范是什么？爭議一直很大。為此，不斷有學者就生態(tài)承載力關(guān)于最大種群數(shù)量，提出了其他相近或類似的專業(yè)術(shù)語，這些術(shù)語往往具有學科特征或部門烙印。如威斯康星大學的Aldo Leopold在1933年將承載力定義為某個物種的“最大密度(Maximum Density)”或“飽和點(Saturation Point)”[35]。在人類學(Anthropology)中，承載力是指原住人群從事簡單食物、生計生產(chǎn)方式(如刀耕火種農(nóng)業(yè))所維持的“人-地平衡(Man-Land Balance)”[16，39]。在種群生物學(Population Biology)中，特別是在Verhulst-Pearl邏輯斯蒂方程中，承載力概念指的是種群數(shù)量幾何增長的“上限(Upper Limit)”[19]。在植物-食草動物系統(tǒng)中，對于牧場與野生動物管理者而言，一個生態(tài)系統(tǒng)究竟能養(yǎng)活并維持多少動物數(shù)量是一個根本性問題。因此，承載力概念在植物-食草動物系統(tǒng)中通常是指食草動物所能維持的平衡密度(Equilibrium Density)[40]。在牧場牲畜養(yǎng)殖中，承載力往往被特指為草地的“最大載畜量(Maximum Grazing Capacity)”[41-42]。在遠洋捕撈生產(chǎn)中，承載力又習慣地被稱之為“最大可持續(xù)率(Maximum Sustainable Rate)”[43]或“最大捕撈量”與“最大可持續(xù)產(chǎn)量(Maximum Sustainable Production)”等。綜上，有關(guān)承載力近似概念可以理解為兩個方面：一是強調(diào)承載的上限閾值，即“承載力”，它是一個極限的概念；二是表征承載的平衡狀態(tài)，即“承載狀態(tài)”，其結(jié)果可以是超載、平衡或未超載。

2.2 從資源承載力到生態(tài)足跡——基于人口與資源關(guān)系的思考

承載力概念提出1個世紀以后(1940年后)，承載體依舊為自然系統(tǒng)。但是，當承載的研究對象由生物體或自然系統(tǒng)上升到人類(或人口量)時[44-45]，基于人口與資源關(guān)系的資源承載力的概念就應運而生，其突出代表是土地(資源)承載力[46-48]與水資源承載力[49-51]。20世紀80年代末期，中國科學院自然資源綜合考察委員會牽頭開展了“中國土地資源生產(chǎn)能力及人口承載量研究”，認為我國土地理論的最高人口承載量可能是15億～16億人，并且在相當長的時期內(nèi)將處于臨界狀態(tài)[47]。目前，與資源承載力概念較為接近的一個專業(yè)術(shù)語是“人口承載力(Human Carrying Capacity)”[4，45]，在國外研究中較為常見。“人口承載力”最早由Aldo Leopold[45]于1943年提出，起初該概念所表達的內(nèi)容依舊是維持在生態(tài)承載力層面，即單位面積空間上能容納多少人(不考慮糧食支持)，而并非指單位面積或區(qū)域自然資源所能承載或養(yǎng)活的人口數(shù)量。一直到1960年代末，資源承載力概念基本上是生態(tài)承載力概念的直接延伸[46]，期間較有影響的著作為福格特(William Vogt)的《生存之路(Road to Survival)》[52]與埃里奇(Paul Ehrlich)的《人口爆炸(The Population Bomb)》[53]。其中，福格特較早給出了土地承載力的概念方程式，即C=B∶E(其中：C代表一定土地面積的負載能力；B代表生物潛力；E代表環(huán)境阻力)。這一時期，國內(nèi)有關(guān)人口急劇增長的代表性論著有馬寅初的《新人口論》[54]，但有關(guān)人口過載的論述還非常少。

真正意義上的資源承載力定義，最早形成于阿倫(William Allan)1949年在非洲農(nóng)牧業(yè)的研究，即土地承載力研究[55]。確切地說，阿倫給出了土地資源承載力的定義。該定義為“在特定土地利用情形下，即未引起土地退化，一定土地面積上所能永久維持的最大人口數(shù)量”[55]。同時，阿倫也給出了土地承載力的計算公式，即人均土地面積(A)=100×C×L/P，其中：C為種植因子，L為某一時間上的人均種植面積，P為不同土地/土壤類型的種植比重。雖然以糧食為標志的土地承載力計算公式并不是阿倫首創(chuàng)，但他卻是第一個闡明該方法的科學家。后來，該定義在人類學、地理學中得到了廣泛推廣與發(fā)展[56]。

關(guān)于人類學中的(土地資源)承載力研究，主要是立足于熱帶山區(qū)廣泛存在的刀耕火種農(nóng)業(yè)[57]。由于刀耕火種農(nóng)業(yè)采取的是“燒伐—種植—休耕”周期性的輪歇種植制度[57-59]，受生產(chǎn)力低影響，單一地塊的糧食產(chǎn)量直接決定其人口數(shù)量規(guī)模。如果不控制人口數(shù)量，或者不讓已燒伐、種植的地塊得到足夠的肥力恢復(即保障休耕周期)，那么山民將面臨土地-人口超載問題。這也是20世紀50年代以來承載力能在人類學中蓬勃發(fā)展的主要因素之一[16，60-61]。盡管這種超載只是一種狀態(tài)，是一種基于現(xiàn)實產(chǎn)量與人口生存靜態(tài)的現(xiàn)狀描述，并未真實地反映出熱帶山區(qū)的資源承載力。實際上，這也并非是人類學的研究重點。相比而言，地理學對于承載力或資源承載力的關(guān)注，則更聚焦于空間格局與區(qū)域特征。事實上，阿倫也正是注意到非洲中部贊比亞與剛果民主共和國接壤的銅礦帶人口分布的空間不均衡性[55]，試圖構(gòu)建一種評價土地承載力的估算方法[18]，以便實現(xiàn)區(qū)域“人地平衡”或“人糧平衡”。

就水資源承載力而言，“Water Carrying Capacity”這一術(shù)語最早出現(xiàn)在1886年《灌溉發(fā)展(Irrigation Development)》一書中，是指美國加州Sacramento與San Joaquin兩條河流的最大水量[62]。確切地講，這還是停留在承載力的概念借用層面，類似用法還有關(guān)于巖層持水能力的描述[63]。之后，這種關(guān)于器械(如管道)的載水能力或者化學物質(zhì)(如石膏)的持水能力的描述從未間斷。相對于土地資源承載力研究而言，國外有關(guān)水資源承載力的研究報道較少，盡管也有中國學者在國外期刊上發(fā)表的研究成果。在我國，施雅風先生于1989年較早提出了水資源承載力概念。不難看出，這與同期(1986-1990年)全國農(nóng)業(yè)區(qū)劃委員會辦公室委托啟動的“中國土地資源生產(chǎn)能力及人口承載量研究”項目不無關(guān)系。但是，有關(guān)水資源承載力的專論研究，始見于1992年施雅風先生等著的《烏魯木齊河流域水資源承載力及其合理利用》[50]。之后，牟海省等[51]、徐中民等[64]、王浩[65]、夏軍等[49]國內(nèi)水資源領域知名專家相繼關(guān)注并開展了水資源承載力研究工作。類似于土地承載力研究，其實質(zhì)則是著力探討區(qū)域的“入水平衡”與“水土平衡”。

1960年代末與1970年代初開始，由于人口增長與經(jīng)濟發(fā)展引起的資源環(huán)境問題，有關(guān)地球承載力增長極限的討論日益受到重視[19]，代表作有梅多斯(Donella H.Meadows)等的《增長的極限(The Limits to Growth)》。自此，資源承載力更加側(cè)重探討人口、食物與資源(土地、水等)之間的關(guān)系[46]。概括而言，資源承載力(有時也包含了環(huán)境承載力)的研究視角主要包括兩方面[66]：一是探討全球不同尺度區(qū)域所能持續(xù)地承載的最大人口數(shù)量；二是探討對一定人口承載規(guī)模而言，地球能提供的可生產(chǎn)性土地面積是多少、其分布范圍怎樣？前者是傳統(tǒng)意義上的承載力概念，即資源承載力(人口)，試圖量化出人口承載力的“極值”(“極限”)或相應閾值區(qū)間；后者則是“生態(tài)足跡(Ecological Footprint)”或“生態(tài)占用(Ecological Appropriation)”，它是對資源承載力的逆向思考，是對其測算方法的補充與完善，試圖描述特定人口規(guī)模所需要的行星地球面積。在資源承載力方面，國內(nèi)外代表性研究至少有4個[46]，分別是澳大利亞土地承載力研究[67]、發(fā)展中國家土地的潛在人口支持能力研究[68]、提高承載力的策略模型(Enhancement of Carrying Capacity Option，ECCO)[69]及中國土地資源生產(chǎn)能力及人口承載量研究[70]。由于資源承載力，即地球承載最大人口規(guī)模，總是難以準確度量，爭議很大。2000年以來，生態(tài)足跡方法一度成為學界與國際組織的新寵。因此，國內(nèi)外也先后出版了一系列有關(guān)生態(tài)足跡或生態(tài)占用的代表性論著或報告，如《我們的生態(tài)足跡：減少人類對地球的影響(Our Ecological Footprint：Reducing Human Impact on the Earth)》[71]。另外，世界自然基金會(WWF)自2000年起在其系列《生命行星報告(Living Planet Report)》《全球足跡網(wǎng)絡》《亞太區(qū)2005生態(tài)足跡與自然財富報告》及《中國生態(tài)足跡報告》中就應用到了生態(tài)足跡方法。

2.3 從環(huán)境承載力到生態(tài)系統(tǒng)彈性——基于人口與環(huán)境關(guān)系的思考

自然資源與自然環(huán)境互為孿生兄弟，因角度不同而從屬兩個不同概念[23]?；谌丝谂c環(huán)境關(guān)系的環(huán)境承載力概念既是對資源承載力的逆向思考，也是對生態(tài)承載力、資源承載力研究內(nèi)涵的拓展。此外，生態(tài)承載力與資源承載力的早期研究主要是立足于陸地生態(tài)系統(tǒng)[25，28.55]，而環(huán)境承載力(含環(huán)境同化能力)研究則延伸至水域(含海洋)生態(tài)系統(tǒng)[72]。盡管20世紀30年代就有“Environmental Carrying Capacity”偶見于相關(guān)研究文獻[36，73-74]，但其概念內(nèi)容仍停留在生態(tài)學意義上的承載力。早期英文文獻中的“Environmental Carrying Capacity”與“Ecological Carrying Capacity”所指的內(nèi)容非常相似，與最大環(huán)境容納量(即K值)非常接近[75-76]，有時與資源承載力也難以區(qū)分。這種現(xiàn)象與研究學者的學科背景、專業(yè)傾向及研究目的等不無關(guān)系。

與資源承載力側(cè)重于描述資源(如土地、水)的人口承載能力不同，環(huán)境承載力在關(guān)注區(qū)域最大人口數(shù)量的同時，還著重關(guān)注與之相應的經(jīng)濟規(guī)模及人類生存與經(jīng)濟發(fā)展對環(huán)境空間占用、破壞與污染的耐受能力與同化能力(Assimilative Capacity或Accommodative Capacity)[31，77]。歷史上，有關(guān)“同化能力”概念的較早思考與工業(yè)革命有緊密聯(lián)系。該概念最初出現(xiàn)在工程領域，用以描述利用水流處理簡單的有機廢物(如污水)的能力[78]。其中，最典型的案例是英國1849-1960年人口激增對泰晤士河的污染問題。類似地，關(guān)于河流污染負荷(Wasteload Assimilative Capacity)的分析還見于美國科羅拉多州的Yampa河[79]。但是，“同化能力”概念的最早定義始于凱恩斯(Cairns Jr.John)1977年對于海洋生態(tài)系統(tǒng)的研究[72]，是指自然系統(tǒng)(如海洋、湖泊)吸收包括各種不同濃度且本身沒有被降解的人為廢棄物等物質(zhì)的能力。同化能力通常與環(huán)境系統(tǒng)(如濕地)的毒物濃度有關(guān)，水體水文過程改變可能引發(fā)植被變化，進而導致同化能力變化[78]。因此，從狹義上講，環(huán)境承載力實質(zhì)上等同于同化能力[80]。

在一定程度上，正是20世紀70年代以來全球的環(huán)境破壞與污染問題，促使了環(huán)境科學領域的科學家、環(huán)保人士與團體更加自信地、義無反顧地使用“環(huán)境承載力(Environmental Carrying Capacity)”這一概念[81-82]。在科學研究層面，正是由于工業(yè)革命吹響了世界工業(yè)化與城市化的號角，人口大量涌入的集中區(qū)——城市因面臨一系列環(huán)境問題，為環(huán)境承載力概念的提出與實證研究提供了沃土[83-84]。國外有關(guān)環(huán)境承載力的定義出現(xiàn)在1985年前后[82，85]，認為環(huán)境承載力是環(huán)境的一種屬性，其定義為容納特定活動的能力，而不造成難以接受的影響。在國內(nèi)，較為嚴格的“環(huán)境承載力”概念最早出現(xiàn)在北京大學1991年完成的《福建湄洲灣開發(fā)區(qū)環(huán)境規(guī)劃綜合研究總報告》中[86]，是指“在某一時期、某種狀態(tài)或條件下，某地區(qū)的環(huán)境所能承受的人類活動的閾值”。后來，環(huán)境承載力逐漸成為區(qū)域規(guī)劃與評價的基礎[87-88]。

環(huán)境承載力、環(huán)境同化能力對應的上限閾值即為環(huán)境容量(Environmental Capacity)。當然，這個環(huán)境容量是指人口增長、社會經(jīng)濟發(fā)展及其排污不超越生態(tài)系統(tǒng)彈性(Ecosystem Resilience)限度內(nèi)的上限閾值，即地球生態(tài)系統(tǒng)彈性范圍以內(nèi)，地球同化或吸收污染物的臨界水平。1990年前后，美國在亞利桑那州圖森市以北沙漠中建立的一座微型人工生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)(即生物圈2號，Biosphere 2)的失敗實驗，便是很好的例證。事實上，由于資源與環(huán)境的對立有機關(guān)系，環(huán)境承載力在指區(qū)域環(huán)境系統(tǒng)對人口-經(jīng)濟活動的支持或承受能力時，與資源承載力概念非常接近。只有當環(huán)境承載力在表達區(qū)域環(huán)境系統(tǒng)的同化能力或納污容量時，或者現(xiàn)有人口-經(jīng)濟規(guī)模對區(qū)域環(huán)境容量的影響時，環(huán)境承載力才有別于資源承載力[80，89]。因此，從廣義上講，環(huán)境承載力包括同化能力(或環(huán)境容量)與資源承載力兩個概念。

2.4 集成于資源環(huán)境承載力——面向區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的思考

資源環(huán)境承載力是承載力、生態(tài)承載力、資源(土地、水)承載力與環(huán)境承載力(或環(huán)境容量)的延伸與發(fā)展。一般地，資源環(huán)境承載力被認為是對資源承載力、環(huán)境容量、生態(tài)承載力等概念與內(nèi)涵的集成表達[12]。承載力在不同學科中的發(fā)展、演進框架如圖1所示。該圖中黑色點劃線外邊框示意地球是個開放系統(tǒng)，強調(diào)資源環(huán)境承載力研究是關(guān)注地球系統(tǒng)內(nèi)的人-資源-環(huán)境等問題，即資源環(huán)境對人的“最大負荷”問題。黑色橢圓示意承載力研究通常是相對于一個封閉空間而言。從該圖左下角到右上角，分別是非生命系統(tǒng)(如貨船、軌道等實體裝置)、自然生命系統(tǒng)(如草地生態(tài)系統(tǒng)、海洋生態(tài)系統(tǒng))和人類系統(tǒng)。該圖可以從以下5個方面來詮釋資源環(huán)境承載力的演進框架：第一，強調(diào)最初承載力研究源起于非生命系統(tǒng)；第二，隨著人類對自然資源的開發(fā)利用，從生物學與生態(tài)學角度較早引入并研究了生態(tài)承載力；第三，當研究承載對象從自然生命系統(tǒng)過渡到人類系統(tǒng)時，則標志著資源承載力研究興起；第四，隨著人類對資源不當利用及其造成生態(tài)破壞等問題，環(huán)境承載力研究也日益受到關(guān)注；最后，需要特別強調(diào)的是，當生態(tài)承載力、資源承載力與環(huán)境承載力的研究承載對象聚焦在人類系統(tǒng)時，就是一個從分類到綜合的承載力派生概念，即資源環(huán)境承載力。

圖1 從承載力、生態(tài)承載力、資源承載力和環(huán)境承載力到資源環(huán)境承載力的演進框架

Fig.1 Evolution of the concept of carrying capacity

不難看出，一般認為資源環(huán)境承載力是從分類到綜合的資源承載力與環(huán)境承載力(容量)的統(tǒng)稱[20]。如有學者認為“一個包括大氣資源、水資源、土地資源、海洋生物以及大氣環(huán)境、水環(huán)境稀釋自凈能力等方面綜合因素的環(huán)境承載力可稱之為‘資源與環(huán)境綜合承載力'”[90]。因此，關(guān)于資源環(huán)境承載力是一個涵蓋資源和環(huán)境要素的綜合承載力概念已成共識[12]。其突出特征是綜合性與限制性。就綜合性而言，主要是指資源環(huán)境承載力研究的綜合評價、監(jiān)測與預警，既涉及對區(qū)域資源環(huán)境本底的基礎評價(如人居環(huán)境適宜性要素評價與綜合評價)，又涉及資源承載力要素評價(如土地資源承載力、礦產(chǎn)資源承載力、水資源承載力等)、環(huán)境承載力要素評價(如大氣環(huán)境承載力、水環(huán)境承載力、土壤環(huán)境承載力等)等分類評價，還包括基于單要素承載力的綜合加權(quán)平均或系統(tǒng)動力學分析，即綜合承載力。就限制性而言，主要是指在資源環(huán)境承載力綜合評價過程中，需要重視資源環(huán)境本底與要素的最大限制因子，即瓶頸資源或短板效應。

作為承載力派生出的綜合性概念，資源環(huán)境承載力形成背景大致始于20世紀90年代前后，而代表性事件則為1987年2月世界環(huán)境與發(fā)展委員會出版的《我們共同的未來(Our Common Future)》與1992年6月聯(lián)合國“環(huán)境與發(fā)展大會”通過的《里約環(huán)境與發(fā)展宣言(Rio Declaration)》與《21世紀議程(Earth Summit：Agenda 21)》。1990年代以來，資源環(huán)境承載力迎來又一次發(fā)展機遇。正是全球可持續(xù)發(fā)展的理念，促使了資源環(huán)境承載力真正從概念、理論、科學研究走向管理實踐，成為可持續(xù)發(fā)展的基礎與核心內(nèi)容之一。在科學層面，資源環(huán)境承載力研究事關(guān)特定時空范圍內(nèi)資源環(huán)境基礎的“最大負荷”或“有效載荷”[20，91]。它更加強調(diào)要加強承載力閾值界定與關(guān)鍵參數(shù)率定、定量評價，以及分類評價、綜合計量與集成評估等關(guān)鍵方法與技術(shù)研究。在實踐層面，資源環(huán)境承載力已從分類到綜合、從理論到實踐，由關(guān)注單一資源約束發(fā)展到人類對資源環(huán)境占用的綜合評價[20，91]。它已不再是僅僅關(guān)注某項單項資源或單一環(huán)境要素約束的可承載能力，而是強調(diào)人類對區(qū)域資源利用與占用、生態(tài)退化與破壞、環(huán)境損益與污染，即資源環(huán)境承載力的綜合評估與集成評估。在管理層面，資源環(huán)境承載力已成為測度人地關(guān)系協(xié)調(diào)發(fā)展與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的重要判據(jù)[3，66]。它不僅成為了重大自然災害(如地震)災后重建與人口分布的重要理論依據(jù)[92-93]，也是國家級新區(qū)(如雄安新區(qū))建設發(fā)展的前提保障。

目前，國外研究文獻中“資源環(huán)境承載力”的提法還不常見，但該提法卻在國內(nèi)地理學與資源環(huán)境科學領域較為普遍。在我國，盡管1995年就已經(jīng)有“資源與環(huán)境綜合承載力”的論述[90]。但是，相關(guān)內(nèi)容還停留在概念層面，有時只是簡單、機械地將生態(tài)承載力、資源承載力與環(huán)境承載力等概念攏合在一起[90]，深入研究不多見。嚴格意義上以“資源環(huán)境承載力”的研究文獻出現(xiàn)在10 a后[94]，但仍停留在概念層面的討論。自2005年以來，盡管“中國知網(wǎng)(CNKI)”也陸續(xù)報道了以“資源環(huán)境承載力”為標題的文獻(共214篇，截止日期為2017年6月4日)，但是發(fā)表在資源科學、地理學等主流期刊上的成果較少(低于10%)。這些文獻中以定性討論為主，具有明顯的區(qū)域特色，有時甚至只是借用了這個概念而已，缺乏案例分析，實質(zhì)研究偏少。

在國家層面，中國政府對資源環(huán)境承載力研究的重視程度創(chuàng)歷史新高。2013年11月，《中共中央關(guān)于全面深化改革若干重大問題的決定》第52條“劃定生態(tài)保護紅線”中，明確提出“要建立資源環(huán)境承載能力監(jiān)測預警機制，對水土資源、環(huán)境容量和海洋資源超載區(qū)域?qū)嵭邢拗菩源胧薄?015年7月，環(huán)境保護部、發(fā)展和改革委員會印發(fā)了《關(guān)于貫徹實施國家主體功能區(qū)環(huán)境政策的若干意見》，在“堅持分類與差異化管理”基本原則中，明確指出“立足各類主體功能定位，把握不同區(qū)域生態(tài)環(huán)境的特征、承載力及突出問題，科學劃分環(huán)境功能區(qū)”。2015年10月，《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃的建議》，明確指出“塑造要素有序自由流動、主體功能約束有效、基本公共服務均等、資源環(huán)境可承載的區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展新格局”。2016年11月，環(huán)保部、科技部共同制定了《國家環(huán)境保護“十三五”科技發(fā)展規(guī)劃綱要》，明確指出既要“開展‘一帶一路’資源環(huán)境承載力與生態(tài)安全研究”，又要“開展長江經(jīng)濟帶資源環(huán)境承載力研究”。2017年8月，習近平主席在致中國科學院青藏高原綜合科學考察研究隊的賀信中，明確指出要“聚焦水、生態(tài)、人類活動，著力解決青藏高原資源環(huán)境承載力、災害風險、綠色發(fā)展途徑等方面的問題”。2017年9月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發(fā)《關(guān)于建立資源環(huán)境承載能力監(jiān)測預警長效機制的若干意見》，旨在深入貫徹落實黨中央、國務院關(guān)于深化生態(tài)文明體制改革的戰(zhàn)略部署，推動實現(xiàn)資源環(huán)境承載能力監(jiān)測預警規(guī)范化、常態(tài)化、制度化，引導和約束各地嚴格按照資源環(huán)境承載能力謀劃經(jīng)濟社會發(fā)展。

在研究方法方面，資源環(huán)境承載力研究，亟待突破承載閾值界定與關(guān)鍵參數(shù)率定的技術(shù)瓶頸[95]，從分類到綜合、從定性到定量、從基礎到應用、從國內(nèi)到國外，發(fā)展一套標準化、模式化、計算機化的評價方法[91]。資源環(huán)境承載力評價方法需要在重大科研項目的持續(xù)支持下，結(jié)合案例研究區(qū)不斷發(fā)展完善?？上驳氖牵覈乩韺W、資源科學以及環(huán)境科學學界非常重視資源環(huán)境承載力研究。在中國地理學會2014年學術(shù)年會的大會主題報告《走向世界的中國地理學》中，傅伯杰院士指出“新型城鎮(zhèn)化過程及資源環(huán)境承載能力預警”是中國地理科學未來發(fā)展的9個戰(zhàn)略方向之一。2015年國家重點研發(fā)計劃實施以來，已啟動了3個有關(guān)資源環(huán)境承載力的項目。具體是，2016年“典型脆弱生態(tài)修復與保護研究”重點專項下的“自然資源資產(chǎn)負債表編制與資源環(huán)境承載力評價技術(shù)集成與應用”項目(編號：2016YFC0503500)，由中國科學院地理科學與資源研究所牽頭負責；2016年“水資源高效開發(fā)利用”重點專項下的“國家水資源承載力評價與戰(zhàn)略配置”項目(編號：2016YFC0401300)，由水利部水利水電規(guī)劃設計總院牽頭負責；2017年“全球變化及應對”重點專項下的“全球變化對生態(tài)脆弱區(qū)資源環(huán)境承載力的影響研究”(編號：2017YFC0401300)，由中國科學院地理科學與資源研究所負責。上述項目是國內(nèi)繼《中國土地資源生產(chǎn)能力及人口承載量研究》[70]、《中國農(nóng)業(yè)資源綜合生產(chǎn)能力與人口承載能力》[96]和《西北地區(qū)水資源合理配置和承載能力研究》[65]等資源環(huán)境單要素承載力評價研究之后，近期以資源環(huán)境承載力主題的綜合集成項目。相關(guān)項目的實施，將對中國資源環(huán)境承載力研究產(chǎn)生深遠影響。可以假想，中國政府與科技界對我國及“一帶一路”沿線國家資源環(huán)境承載力的高度重視與巨大投入，將極大地促使我國科技界在國際上領跑資源環(huán)境承載力的相關(guān)研究。這將是資源環(huán)境承載力又一次歷史發(fā)展機遇，機不可失。

3 討論與展望

承載力概念對于提高人們對經(jīng)濟活動當前及未來增長極限的公眾意識與政治意識起到了極其重要的作用[19]，并在自然資源管理與可持續(xù)發(fā)展中得到了廣泛應用[41]。在作為科學研究中的特定概念提出之前，承載力就如同地球重力一樣，是一種客觀存在的自然屬性，不管早先人類或能感知，抑或沒有。同樣地，作為一種“力”的概念，承載力最初誕生于工程機械領域，但卻在生態(tài)學、地理學、資源科學與環(huán)境科學等地球?qū)W科中得到了持續(xù)的發(fā)展，盡管承載力概念在不同學科、不同領域、不同方向具有不同承載對象、相應的承載主體以及不同的承載狀態(tài)。廣義上講，資源承載力、環(huán)境承載力或生態(tài)承載力不管是在研究范圍、研究內(nèi)容，抑或是技術(shù)方法與模型參數(shù)，都與資源環(huán)境承載力大同小異。狹義來看，資源、環(huán)境與生態(tài)承載力則更加關(guān)注不同資源種類、環(huán)境要素與生態(tài)因素等分類評價。因此，一般認為資源環(huán)境承載力是從分類到綜合的資源承載力與環(huán)境承載力(容量)的統(tǒng)稱。

資源環(huán)境承載力歷經(jīng)百年，盡管爭議與批判不斷，終究成了生態(tài)學、地理學、資源科學與環(huán)境科學等學科的主要研究內(nèi)容和主要研究方向之一，并已成為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的重要科學判據(jù)之一。目前，生態(tài)承載力研究相對成熟，資源承載力特別是土地資源承載力與水資源承載力已取得實質(zhì)進展，環(huán)境承載力研究還在不斷完善之中，而真正意義上的“資源環(huán)境承載力”研究還停留在概念與宏觀層面，針對關(guān)鍵科學問題的研究還較為缺乏，可操作性較差，政策指導性偏弱，亟待加強。另外，從已有研究文獻看，資源環(huán)境承載力研究出現(xiàn)了研究泛化或概念泛化等問題，或可理解為當前資源環(huán)境承載力研究普遍擴大了其“概念內(nèi)涵”，有時甚至名為承載力而實質(zhì)與其無關(guān)或不太相關(guān)。這種泛化現(xiàn)象一方面導致了承載主體與承載對象出現(xiàn)混亂，甚至顛倒；另一方面也忽視了承載力評價與承載狀態(tài)評估的區(qū)別，甚至混為一談或模糊處理。這對于資源環(huán)境承載力實際應用并指導區(qū)域可持續(xù)發(fā)展可能有百害而無一利。

未來，著眼于資源環(huán)境承載力研究，需要對資源環(huán)境承載力的基本原理、理論基礎、科學內(nèi)涵、技術(shù)方法、不確定性以及模型參數(shù)等加強研究。在原理、理論與內(nèi)涵方面，仍需要追根溯源，從生態(tài)承載力、資源承載力、環(huán)境承載力以及資源環(huán)境承載力等早期國內(nèi)外研究文獻與歷史資源中尋找依據(jù)，奠定理論基礎與界定科學內(nèi)涵。在技術(shù)方法方面，則需要充分利用現(xiàn)代地學技術(shù)手段，如遙感、地理信息系統(tǒng)與大數(shù)據(jù)處理技術(shù)等，完善承載力定量評價方法。同時，因地制宜地界定相關(guān)閾值(區(qū)間)與率定相關(guān)參數(shù)，發(fā)展相關(guān)標準與規(guī)范。