1.2　水资源承载力研究现状

1.2.1　承载力的起源、演化与发展

承载力(Carrying Capacity,有时也译为Bearing Capacity,也称承载能力)是一个起源于古希腊时代的古老概念,在生态学中一般被定义为“某一生境(Habitat)所能支持的某一物种的最大数量”(陈春生,1978),它所包含的极限思想与“公地”(the commons)及其潜在的过度利用联系在一起,最早出现于亚里士多德的一些著作(OECD,1997;Hardin G.Carrying,1976),并已在农业中应用了几个世纪(Environmental Stewardship,2000)。18世纪末期,Malthus发表了著名的《人口原理》,为承载力概念赋予了现代性内涵,并带来了深远的影响(Seidl I,1999;Population Information Network,1994):一方面,通过对古典经济学的影响,对20世纪的人口学和经济学研究产生了重要影响;另一方面,通过对Darwin的影响,为其以后生物学和生态学的发展带来了重要影响,导致19世纪末期承载力概念在这两个领域得到广泛的应用。

最初借用承载力一词的学科是群落生态学(高吉喜,1999),其含义是“某一特定环境下(主要指生存空间、营养物质、阳光等生态因子的配合),某种生物个体存在数量的最高数量”。对多种生物的研究表明,种群开始时缓慢增长,环境条件较好时,增长加快,数量急剧增加,待种群达到一定值超过其承载容量后,由于环境阻力限制,种群会大批死亡而导致数量急剧下降,然后再重新回到新的平衡。Park R.F.和Burgess E.W在《人类生态学》杂志上提出了生态承载力的概念,即“某一特定环境条件下(主要指生存空间、营养物质、阳光等生态因子的组合),某种个体存在数量的最高极限”。如今,随着承载力概念的广泛应用,在环境、经济和社会的各个领域都得到了不同程度的延伸,产生了大量名称不同的各种各样的承载力。在过去的一段时间内,虽然承载力发展中遇到了一些问题,但其适用性、直观性、形象性使之始终在国内外不同领域被广泛应用。

承载力理论在实践中的最初应用领域是畜牧业。在北美洲、南美洲及亚洲草原地区,由于草地开垦、过度放牧等原因,土地开始退化。为有效管理草原和取得最大经济效益,一些学者将承载力理论引入草原管理中,随之草原承载力、最大载蓄量等相关概念相继被提出。应该说,承载力理论在这一领域的应用取得了成效,即使在今天,草原生态学家仍在使用这一概念,用以指导畜牧业。同时也出现了另一概念——土地承载力,这一概念是在全球人口不断增加、耕地面积日趋减少、人类面临粮食危机的背景下产生的。

承载力概念的演化与发展是对发展中出现问题的反应与变化结果。在不同的发展阶段,产生了不同的承载力概念和相应的承载力理论。如针对环境问题,人们提出了环境承载力的概念与理论(崔风军,1995a;崔风军,1995b;邓永新,1994;洪阳,叶文虎,1998),针对土地资源短缺问题,人们提出了资源承载力的概念与理论(马传栋,1995;王玉平,1998;徐强,1996;齐文虎,1987)以及生态承载力、绿洲承载力(姜逢清,2002;张传国,2001,2002a,2002b)等概念与理论。

承载力概念的扩展——资源承载力研究。20世纪60—70年代,随着人类社会工业化、城市化进程的加快,出现了全球性人口膨胀,资源短缺更加突出,人与自然之间的矛盾日益尖锐,因而资源承载力的研究受到重视。早期的资源承载力的概念大多是从生态学上的承载力延伸而来。20世纪80年代初,联合国教科文组织(UNESO)提出了资源承载力的概念并被广泛接纳。其定义为:一个国家或地区的资源承载力是指在可预见的时期内,利用本地资源及其他自然资源和智力、技术等条件,在保护符合其社会文化准则的物质生活水平下所持续供养的人口数量。Cohen对资源承载力进行了更为完整的阐述:在不损害自然、生态和社会环境的情况下,在可以预见的未来能供养的人口数量。上述定义虽然都强调支撑最大人口的数量,但Cohen更为强调资源条件不应受到损害。由于资源对国家和地区的重要性,联合国教科文组织、联合国粮农组织(FAO)、经济合作与发展组织(OECD)进一步提出了土地资源承载力、水资源承载力、森林资源承载力以及矿产资源承载力等概念,并对这些承载力进行了较为系统的研究。土地资源作为人类生存最基本的自然资源,一直以来是承载力研究的重点之一。早在1921年,Park R.F和Burgess E.W就提出了土地承载力的概念。随后,美国学者Allan将土地承载力定义为:在维持一定水平并不引起土地退化的前提下,一个区域能永久地供养人口数量及人类活动水平。

目前学术界对土地承载力的共同理解是:土地承载力一般是指区域土地所能持续供养的人口数量,即土地人承载量。在《中国土地资源生产能力及人口承载量研究》项目中,土地资源承载力表述为“在未来不同时间尺度上,以预期的经济、技术和社会发展水平以及与之相适应的物质生活水准为依据,一个国家或地区利用其自身的土地资源所能持续供养的人口数量”。同样,在人类对水资源越来越依赖的同时,水污染、全球的气候反常等水资源问题的出现,使得水资源成为制约人类社会发展的瓶颈。国外专门研究水资源承载力的较少,主要散见于可持续发展文献中。许新宜等认为,水资源承载力是指在某一具体的历史发展阶段下,以可预见的技术、经济和社会发展水平为依据,以可持续发展为原则,以维护生态环境良性发展为前提,在水资源合理配置和高效利用的条件下,区域社会经济发展的最大人口容量。王忠静认为,水资源承载力是某具体状态下可养活的人口及其生活质量。施雅风等认为,水资源承载力是指某一地区的水资源,在一定社会和科学技术发展阶段,在不破坏社会和生态系统时,最大可承载的农业、工业、城市规模和人口水平。苏志勇和徐中民等将水资源承载力定义为:水资源对社会经济和环境的支撑能力,即水资源对生态经济系统良性发展的支持能力。韩俊丽和段文阁指出,水资源承载力是在特定的历史发展阶段,以可持续发展为原则,以维护生态良性发展为条件,以可预见的技术、经济和社会发展水平为依据,在水资源得到适度开发并经优化配置的前提下,区域水资源系统对当地人口和社会经济发展的最大支持能力。尽管对于水资源承载力的定义有所差别,但其本质上都强调水资源对人类活动的支持能力。

承载力概念的综合——综合承载力研究。人类社会系统只是生态系统的一部分,其结构和功能的好坏取决于生态系统的结构和功能,仅仅关注其中的资源和环境单因素并不足以解除人类所面临的生存危机,因此,承载力的研究重点逐渐转移到对诸要素的综合研究上,区域承载力、城市承载力、人类(社会)承载力的概念相继出现。

严格的城市承载力概念,由Jeong于2002年定义为,一种人类活动、人口增长、土地利用、物质发展水平,能够使城市人居环境系统得到可持续发展,同时不引起其退化和不可逆转的破坏。Jeong认为,城市综合承载力是指城市在不产生任何破坏的状况下所能承受的最大负荷,即城市的资源禀赋条件、生态环境状况和基础设施水平对城市人口和经济社会活动的承载力。叶裕民认为,城市承载力是资源、经济和社会的有机结合,是指城市的资源禀赋、生态环境、基础设施和公共服务对城市人口及社会经济活动的承载力。它已经超越了原来资源环境承载力的概念,即整个城市能容纳多少人口、能承担多少就业、能提供什么程度的生活质量等,它是资源承载力、环境承载力、经济承载力和社会承载力的有机结合体。李东序和赵富强认为,城市承载力是指一定时期、一定空间区域和一定的社会、经济、生态环境条件下,城市资源所能承载的人类各种活动的规模和强度的阈值。金磊(2008)则认为,城市承载力指的是城市安全容量,指在一段时期内城市灾害不会对城市社会、环境、经济、文化等安全保障系统造成无法承受的不利影响的最高限度,可将之量化为城市对所受灾害的最大容忍度。虽然不同学者对城市承载力的定义不同,但其本质上是一致的,即城市对内外部环境变化的最大承受能力,城市承载力是一个阈值。区域承载力的研究方法是在资源承载力和环境承载力研究的基础上发展而来的,它以区域资源环境为对象,研究它同人类的经济社会活动之间的相互关系。王学军(1992)提出了“地理环境人口承载潜力”概念,将其定义为:在一定时间、一定的空间内,在保持一定生活水准、并不使环境发生不可逆化前提下,生产的物质和全体环境要素状况所能容纳的最大人口限度,它是由地理环境各要素和人类本身的数量、素质、分布、活动,以及区际间的人员、物质、能量、信息交流所决定的。毛汉英、余丹林(2001)提出,区域承载力是指不同尺度区域在一定时期内,在确保资源合理开发利用和生态环境良性循环的条件下,资源环境能够承载的人口数量及相应的经济社会总量的能力。区域是个多要素结合的系统,以综合的观点来研究区域承载力是顺应逻辑的,但目前研究仍侧重于区域单一要素承载力的研究,综合性、系统性还不够。区域承载力作为衡量可持续发展的重要指标,当人们研究区域系统时,通常借用区域承载力以描述区域系统对外部环境变化的最大承受能力。人类(社会)承载力不再简单地套用生物种群承载力理论方法,开始关注科技进步、生活方式、价值观念、社会制度、贸易、道德和伦理价值、品位和时尚、经济、环境效应、文化接受力、知识水平和机构的管理能力等人类自身文化社会因素对承载力的影响。Harding(1986)详细分析了人类生活质量对承载力的影响,认为人类承载力与生活质量负相关,人类承载力是受制度、建筑物、风俗习惯、发明和知识等一切与人类有关的因素影响的文化承载力,文化承载力总是小于生物承载力。Daily和Ehrlich(1992)提出了社会承载力概念并进行了定义:社会承载力是指在各种社会系统条件下(特别是与资源消费有关的社会模式)可以支持的最大人口数量。人类(社会)承载力不仅仅是单纯的人口总数或生物学问题,而是把资源环境等自然因素与科技、文化、消费、贸易、价值观念以及社会政治和法律制度等人类文化社会因素综合纳入承载力之中。人类(社会)承载力的研究对象是人类社会系统,研究目标是其中的所有组成部分和谐共存关系及整体的可持续发展。

1.2.2　水资源承载力

自然资源承载力的概念出现后,虽然已广泛应用,但迄今世界上并没有一个公认的自然资源承载力的确切定义,一般认为资源承载力是指:一定区域内、一定物质生活水平条件下,某种资源可持续供养人口数量的规模。也有人把它定义为:一个国家或地区,按人口平均的资源数量和质量,对该空间内人口的基本生存与发展的支持能力。

在各种自然资源承载力研究中,土地资源承载力(张传国,2001;李令跃等,2000;Allan,William,1945;Conklin,Harold,1957;Carnerio,1960;Brush,Steohen,1997)研究是开始最早、规模最大也最为成熟的。早在1921年,由于人地矛盾加剧,Park R.F.&Burgess E.W.就提出了土地承载力的概念,随后美国的Allan Conklin Carneiro Brush等分别对土地资源承载力进行了研究。1978年联合国粮农组织(FAO)发起了“发展中世界土地的潜在人口支持能力研究”,开始了土地资源的系统研究。1986年我国也开始了题为“中国土地资源生产力及人口承载量”的研究。研究者认为土地资源承载力通常是指:一个区域在一定的农业技术条件下,土地用于食物生产所能供养的人口数量;或在一定生产条件下,土地资源生产力所能承载一定生活水平下的人口限度。

水资源作为一种资源,其承载力合乎上述定义的内容,但由于水资源的特殊性,如水是地球上生命的来源;是人类的生命之源;水是生物物种和旅游等多种资源的载体;是土壤、森林和草原等多种资源的保证资源等,其承载力也应有其特殊性。和其他资源承载力一样,学者根据自己的理解赋予了水资源承载力的定义,水资源承载力一词也广泛应用于研究缺水地区的工业、农业和城市及整个经济发展水资源供需平衡,但至今还没有一个统一的定义。目前我国对水资源承载力的定义有多种表述,如惠泱河认为水资源承载力可理解为某一区域的水资源条件在自然—人工二元模式影响下,以可预见的技术、经济、社会发展水平及水资源的动态变化为依据,以可持续发展为原则,以维护生态良性循环发展为条件,经过合理优化配置,对该地区社会经济发展所能提供的最大支撑能力(李令跃等,2000)。该定义充分考虑了人类活动影响对水资源系统的干预和水文循环过程的影响作用,并强调了动态发展的观念。何希吾将水资源承载力定义为一个流域、一个地区、一个国家,在不同阶段的社会经济和技术条件下,在水资源合理开发利用的前提下,当地水资源能够维系和支撑的人口、经济和环境规模总量(刘燕华,2000)。这一定义将环境规模和社会经济发展规模一并纳入水资源承载力的范畴,从理论上而言是正确的,然而对环境规模进行界定和度量却较为困难。考虑到水资源承载力研究的现实与长远意义,对它的理解和界定,要遵循下列的事实(夏军,1998):第一,必须把它置于可持续发展战略构架下进行讨论;第二,要从水资源系统—自然生态系统—社会经济系统耦合机理上综合考虑水资源对地区人口、资源、环境和经济协调发展的支撑能力;第三,要识别水资源与其他资源不同的特点,它既是可再生、流动的、不可浓缩的资源,又是可耗竭、可污染、利害并存和不确定性的资源;最后,水资源承载力受自然资源影响外,还受到许多社会因素如社会经济状况、国家方针政策包括水政策、管理水平和社会协调发展机制的影响和制约。因此,水资源承载力是一个动态、变化的概念,在此我们认为可将水资源承载力定义为:在某一具体历史发展阶段下,以可预见的技术、经济和社会发展水平为依据,以可持续发展为原则,在水资源得到合理开发利用下,在保证其社会文化准则的物质生活水平条件下,某地区的水资源(包括数量、质量)能够持续支持该地区的人口数量。