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资源环境承载力研究进展与对策

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摘要:资源环境承载力是指导国土开发利用与保护整治,提升区域空间治理能力和治理体系现代化的科学基础与约束条件。本文通过文献回顾、系统归纳、对比分析研究等方法,从单维(单要素)和综合与集成研究两个方面梳理了资源环境承载力在理论基础、方法体系等方面的研究进展与不足,提出今后需加强研究的几个方面:承载力综合与集成研究的理论框架和研究范式、承载力主客体之间的内在机理性研究、承载力的经济社会属性以及区域性和实用性等。通过解答主要关键科学问题,避免承载力基础研究与实际应用脱节,发挥其在系统推进生态文明建设、全面服务支撑可持续发展方面的作用。

关键词:资源环境承载力;资源承载力;环境承载力;生态承载力;空间治理

一、引言

“承载力”原本是物理概念,被引入到生物学与生态学之后,其含义是指在特定环境条件下某种生物个体可以存活的最大数量,主要是从理论上研究生物种群数量增长极限,包括粮食制约下的人口总量等问题,如1798年马尔萨斯发表的《人口原理》对人口承载力的研究产生了深远的影响。20世纪初,以经济社会为承载客体的资源环境承载力研究开始出现。20世纪60、70年代全球性资源环境危机爆发,承载力研究逐步被应用于经济社会活动中,主要研究资源环境制约下的经济社会发展问题,承载力考虑的因素也由自然资源环境因素拓展至文化、社会等因素。近二三十年来,以人口、资源、环境与发展为核心的人地关系逐步成为地理科学、资源科学、生态学等学科研究的主要命题,资源环境承载力也成为自然资源开发利用、区域可持续发展等领域的重要研究课题。特别是在中国,资源环境承载力已成为协调人口、资源环境与经济社会可持续发展,提升国家空间治理能力和治理体系现代化的重要科学基础[1],也是地理科学、资源科学、环境科学等诸多学科研究的热点问题。

二、资源环境承载力研究进展与不足

资源环境承载力由资源承载力、环境承载力、生态承载力、地质环境承载力等多个维度构成。每个维度的承载力又由多个要素构成,如资源承载力包括土地资源、水资源、矿产资源等多种要素。一般可以将资源环境承载力研究归纳为两个方面:一是以单维或单要素为主的资源环境承载力研究;二是面向区域的资源环境承载力综合与集成评价。此外,与国外以理论研究为主不同,中国资源环境承载力研究具有较好的决策与应用出口,在实践领域也取得了较大的进展。面向应用实践的资源环境承载力研究作为一项极其重要且必不可少的工作,理应受到更大的重视。

1、资源环境承载力单维(单要素)研究从资源环境要素与人类经济社会发展关系看,可分为基于土地、水、矿产、能源等支撑要素的资源承载力研究和基于水环境、大气环境等环境容量的环境承载力研究。近些年来更加综合的生态承载力逐渐成为研究热点。此外,中国地质调查部门基于部门职能和专业特长开展了大量的地质环境承载力研究和实践工作。(1)资源承载力。资源是人类生存和发展的基础,资源承载力相应地表征了一个国家或者区域内资源对人口生存和发展的支撑能力,包括土地资源、水资源、矿产资源、旅游资源、海洋资源等诸多方面。其中,土地资源领域的承载力研究开展得较早。起初主要集中在研究一定生活水准下,可以稳定供养的最大人口数量。FAO、UNESCO等国际组织在20世纪70年代先后开展了多项有影响力的土地资源承载力研究[2]。中国从20世纪80年代起,也先后开展了以耕地为主要对象的土地资源承载力研究[1]。当前,土地资源承载力的研究内容由耕地拓展到建设用地、生态用地等领域,承载人口也由粮食承载人口总量向人口环境容量、生产空间人口承载力等综合性发展[3]。特别是近年来,中国快速的城镇化带来建设用地总规模迅速增加,各级不同程度地出现建设用地短缺的现象,面向国土空间开发、城镇化等以各类建设为承载客体的土地资源承载力研究大量出现[4]。在技术方法上,最初主要是各种类型的粮食生产潜力估算法,随后层次分析法、多目标决策分析法、GM灰色预测模型等技术方法和经典模型被用于土地资源承载力评价。一些学者还构建了由承载强度、效率和潜力三个因子构成的SEP评价模型等,遥感、地理信息系统等新的技术手段也被用于土地资源承载力评价。总体来看,土地资源承载力研究呈现以下趋势。从概念内涵上看,不断被赋予新的时代内涵,由在“一定生活水准养活多少人”逐步拓展到“在保证粮食安全、生态安全、国土安全等边界条件下可支撑的国土空间开发活动”,评价体系越来越趋于综合,多目标、多维度的综合评价成为研究热点。从技术方法上看,新的技术方法、评价模型和技术手段不断被引入到土地资源评价之中。与土地资源承载力研究的发展趋势类似,水资源、矿产资源、旅游资源、气候资源等各类单要素资源承载力的概念内涵、评价方法以及应用等领域的研究也均取得了较大进展。(2)环境承载力。环境承载力来源于环境科学的环境容量[1],表征了环境系统所承受的人类经济社会活动的干扰,并保持自身稳定的能力,是环境系统功能的外在表现[5]。按照环境要素分类,包括大气环境承载力、水环境承载力、土壤环境承载力等单要素承载力以及城市环境、农村环境、交通环境等复合要素承载力等多个方面。环境科学对环境容量已有较长的研究历史,国内外学者在大气环境容量(承载力)、水环境(容量)、交通环境、噪声环境、旅游环境、城市环境、湿地环境、海岸带环境等领域都取得了进展,并在很多区域和领域得到应用。在环境容量研究基础上开展的环境承载力研究,主要方法有指标体系综合评价法、生态足迹法、承载率评价法、系统动力学法、优化决策模型法等[6]。目前,尽管水环境承载力、大气环境承载力等方面的研究取得了较大进展,但在评价标准和阈值选择等方面仍然存在较大争议。此外,多数环境承载力研究是基于表征指标的评价,对于影响环境承载力变化的内在机制和响应决策机理研究不足。(3)地质环境承载力。地质环境属于广义范围内的环境,但不同于一般意义上的地理环境或生态环境。可以简单地理解为地理环境,即一般所说的环境,主要是以研究地表及地表以上大气圈、生物圈和地表水圈为主体;而地质环境主要是研究地表以下,以岩石圈和地下水圈等为主体的地质体以及与自然地质作用、人文地质作用相联系的各种环境问题[7]。地质环境是地球内外动力长期共同作用的结果,具有一定的稳定性,是人类经济社会活动最基础的载体。但地质环境对人类经济社会活动的承受能力也是有限度的,即存在阀值[8]。地质环境承载力是这种承载关系的表征。长期以来地质工作部门开展了大量的地质环境评价工作,但专门进行地质环境承载力研究的工作较少,见于文献的只有大庆、西藏、山东半岛、天津滨海新区等地的地质环境承载力研究。近年来围绕服务“一带一路”建设、京津冀协同发展、长江经济带发展以及雄安新区建设等,中国地质调查局在全国和重要地区开展了以地下水、地质稳定性等地质环境要素为主的承载力评价与监测预警研究,形成多项具有重要应用价值的成果。未来中国地质工作被赋予新的内涵[9],农业地质、城市地质、灾害地质等服务于生态文明建设和民生领域的地质工作会更加重要,而地质环境承载力在生态农业发展、城市地下空间利用、地质灾害综合防治、重大基础设施建设等领域将发挥更加重要的作用。(4)生态承载力。生态承载力是在资源承载力、环境承载力等基础上发展起来的更加综合的概念,表征了生态系统在保持平衡状态下,对承载对象的容纳能力。生态承载力的概念提出后,逐步受到国内外学者研究的重视。近年来很多学者开展了基于流域、行政区以及城市群、经济区、资源型地区、海洋和海岛等不同区域的生态承载力研究。在研究方法上,既有传统的生态足迹法,也有状态评估法、资产核算法。相比资源承载力和环境承载力,生态承载力更为复杂。其复杂性不仅表现在生态承载力更加具有综合性,而且表现为生态系统本身具有一定程度的自我调节功能,人类活动对生态系统又具有强烈的正负能动反馈机制。基于生态服务功能,面向区域可持续发展的生态承载力研究逐渐成为新的研究热点。

2、资源环境承载力综合与集成研究国外较早出现了面向资源、环境等多种要素综合体的区域承载力研究。20世纪40年代末,威廉•福格特(WilliamVoget)所著的《生存之路》(RoadtoSur-vival)、乔纳森•福尔曼(JonathanForman)所编辑的《土地、食物和健康》(Soil,FoodandHealth)等著作中,都阐述了资源环境极限的概念[10]。20世纪70年代,世界范围内快速工业化、城镇化带来全球性资源环境危机后,传统的单维(单要素)的承载力研究难以解决经济社会发展与资源环境不协调的问题,综合性的资源环境承载力逐步受到重视。罗马俱乐部于1972年发表的《增长的极限》就是其中的代表。总体来看,国外资源环境承载能力研究对推动增长极限理论、可持续发展理念的形成提供了科学支撑,但决策与应用出口缺乏[11]。国内在20世纪80年代末出现了基于城市的区域承载力研究[12]。20世纪90年代起,一些学者先后对海岛地区、环渤海地区、西北地区、长江三角洲地区等开展了区域资源环境承载力的综合研究,采用了门槛分析法、状态空间法、生态足迹法、指标体系评价法等方法。进入21世纪后,随着科学发展观和生态文明建设理念的深入人心,加之自然灾害频发,从决策层到普通民众普遍认识到资源环境承载力评价对于地区人口规模、产业布局、城市规划等的重要指导作用,国内资源环境承载力研究逐步注重研究的应用性。2006年,《国民经济与社会发展“十一五”规划纲要》等国家文件中提出,将资源环境承载力作为未来国土开发的基础。之后资源环境承载力逐步成为研究热点。汶川、玉树、舟曲、芦山、鲁甸等遭受重大地震和地质灾害的地区,也均将资源环境承载力评价作为编制灾后重建规划和开展灾后重建工作的重要基础。全国及地方不同层级的主体功能区规划、国土规划、国民经济与社会发展规划以及区域规划、海洋功能区划等也都将资源环境承载力作为规划编制的科学基础,成为各类开发建设活动的约束性条件。

3、研究的不足(1)系统性和机理性研究不足。以人-地关系地域系统为核心的地球表层系统是由资源环境要素和人类活动形成的经济社会要素共同构成的复杂系统[13],是多种要素通过复杂的相互作用和内在机理性联系构成的。系统中的各要素发挥自身功能,系统又具有高于各要素集合的功能。当单要素出现较小问题时,系统通过自我调节,或者人为进行较小的补救和改善措施,能够恢复系统平衡,保持系统的稳定性。当某种要素或者多种要素出现严重超载,超出系统自我调节和恢复的范围时,将会出现系统性的危机。相关学科对土地资源、水资源、大气环境等要素的发生和演化机理有了一定的研究,但是对于资源环境承载力的发生、演化及相互作用机理缺乏统一、成熟的认识。(2)标准化与区域化需要加强。资源环境承载力作为国家空间治理的工具,应用于政策制定、规划编制、用途管制等多个方面,成为各级政府资源管理规范化、常态化与制度化的工作,在引导和约束国土开发利用与保护整治中起到基础性作用;作为一项政府行政管理工作,需要制定一系列规范化的标准,实现定量化的考核。目前虽然出台了一些技术规范和技术规程,但还没有形成标准化体系,一些技术标准还存在较大争议。同时,资源环境承载力又具有较强的阶段性和区域性,需要因地制宜,制定满足不同区域需求的评价标准和技术规范。4、小结总体来看,资源环境承载力研究已经取得较大的进展。在我国已经成为国家实施空间治理的重要科学基础,也成为资源环境相关学科的研究热点。但仍存在承载体与承载客体内在机制性、系统性研究缺乏,科学揭示两者之间的驱动关系不足,资源环境承载力评价研究的综合与集成性不足,评价结果实用性不够等问题,不能很好地满足管理工作中的业务化需求。

三、未来开展资源环境承载力研究的建议

在区域开放性、资源环境要素流动性、生态系统临近干扰性、人类对自然的主动改造性、经济社会与资源环境之间的关系复杂性和动态变化性等因素的影响下,资源环境承载力的研究将日趋复杂。未来的资源环境承载力研究需要在以下几个方面实现创新和突破,以适应新时代的要求。1、完善理论基础与研究范式当前资源环境承载力主要是基于增长极限理论、资源替代理论、环境决定论与可能论、可持续发展理论等开展相关研究。在土地资源、水资源、水环境等单要素的承载力研究方面,理论体系和技术方法相对较为成熟。但是关于资源环境承载力的综合与集成研究,缺乏相应的系统性理论基础。今后需要进一步完善资源环境承载力理论研究,特别是综合与集成方面的理论研究,提高相关评价与监测预警工作的科学性。在创新和完善资源环境承载力理论体系的基础上,还需要规范承载力研究的技术路径,形成统一的研究范式[14]。2、加强承载力内在机理性研究传统土地资源承载力评价基于“耕地-粮食-人口”的作用机制进行评价,土地资源(耕地)是基础,人口容量是测算目标,粮食是承载主体和承载客体的中间媒介,承载体、承载客体以及连接承载关系的作用机制明确。当前,资源环境承载力研究不仅综合承载力的作用机制不清晰,而且一些单要素的评价也缺乏机理性研究,如对于生态用地的评价,缺乏相应的科学基础,链接人与生态用地作用因子不明,进而导致不同研究者对生态用地的概念内涵认识出现较大偏差。需要进一步研究资源环境承载力发展、演化及其与人类活动和经济社会的相互作用关系的内在机制和一般规律[15]。只有在承载力作用机制清晰、关系明确的前提下,才能科学地进行承载力评价,进而提出有针对性的政策调控措施。3、继承和发展传统的极限思维在对资源环境与经济社会之间复杂的、动态变化的、高阶非线性相关的相互作用机制尚未完全研究清楚之前,需要继承和发展传统的基于极限思维理念下的单维(单要素)承载力研究。在特定的边界条件下,研究单要素超载与系统性超载的界限,提高研究的精准性,提出更具针对性的对策建议,更好地服务经济社会发展。4、基于人的视角开展研究人类活动和经济社会发展是资源环境承载力研究的重要组成部分。传统的土地资源承载力、水资源承载力主要是基于“人”的生物属性。今后服务于人的全面、充分发展的资源环境承载力研究要注重基于“人”的社会属性、经济属性的研究。在资源环境承载力研究中更多注重社会选择、价值观念、民族文化等因素的影响。在评价指标选取、阈值确定、相关政策制定等过程中更多引入公众参与。5、注重区域性和动态性区域性是地理学、资源科学的重要基本特征之一,不同尺度、不同类型的区域的资源环境承载力受其所在区域的自然因素和人文因素综合影响。资源环境承载力研究要体现区域特色和时代特征,在不同类型的区域因地制宜开展相关研究工作,增强实用性。此外,要注重时空尺度的转化与拟合问题,科学确定承载力研究的边界条件和空间尺度,开展动态的资源环境承载力研究。

四、结论与讨论

随着资源环境承载力研究的不断深入,承载力的研究内涵和内容不断扩充,研究的维度和要素不断增加。未来的资源环境承载力研究要兼顾发展底限性和动态适应性,一方面继续回答人口和经济的增长极限,对于超载地区提出约束性、限制性以及改良性、整治性措施;另一方面,作为调整区域经济社会发展政策、服务国家和地方可持续发展的重要基础性工作,还要积极应对经济社会发展不确定性和资源环境要素流动增加、资源环境承载力动态变化加剧、人类主动选择和主动改造性增强等带来的挑战,对于不超载地区提出可持续发展的策略建议。面向新时代的资源环境承载力研究需要不断完善在理论基础、学科范式和方法体系等方面存在的不足,解答基于内在机理性联系的关键科学问题,有效解决理论研究与实际应用脱节、资源环境承载力对国土空间治理与区域经济社会发展等支撑力度不足等问题,突出在事前、事中和事后系统推进生态文明建设,系统服务可持续发展的基础性作用。

参考文献

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[2]封志明:土地承载力研究的过去、现在与未来[J].中国土地科学,1994,8(3).

[3]封志明:土地承载力研究的源起与发展[J].自然资源,1993,17(6).

[4]贾克敬、张辉、徐小黎等:面向空间开发利用的土地资源承载力评价技术[J].地理科学进展,2017(3).

[5]唐剑武、叶文虎:环境承载力的本质及其定量化初步研究[J].中国环境科学,1998(3).

[6]刘年磊、卢亚灵、蒋洪强等.基于环境质量标准的环境承载力评价方法及其应用[J].地理科学进展,2017(3).

[7]李贵仁、曾玉清:地质环境与生态环境雏论[J].地质灾害与环境保护,2005(1).

[8]余志山、马传明、宁立波:可持续发展理念下的地质环境承载力初步研究[J].甘肃地质,2008(2).

[9]宋建军:新常态下地质工作创新发展的思考[J].中国国土资源经济,2017(3).

[11]周侃、樊杰、徐勇:面向重建规划的灾后资源环境承载能力应急评价范式[J].地理科学进展,2017,36(3).

[12]魏后凯:区域承载力•城市化•城市发展政策[J].学术界,1989(6).

[13]陆大道:“未来地球”框架文件与中国地理科学的发展——从“未来地球”框架文件看黄秉维先生论断的前瞻性[J].地理学报,2014,69(8).

[14]靳相木、李陈:土地承载力研究范式的变迁、分化及其综论[J].自然资源学报,2018,33(3).

[15]陈新建、濮励杰:中国资源地理学学科地位与近期研究热点[J].资源科学,2015(3).

作者:邓玲 单位:中国自然资源经济研究院

资源环境承载力研究进展与对策责任编辑:张雨    阅读:人次