环境承载力理论及其科学意义

环境承载力理论及其科学意义叶文虎梅凤乔关伯仁1．“环境承载力”的概念１.１内涵环境科学是以“人与环境”这对矛盾为研究对象的，其任务是寻求解决这一矛盾的途径和方式。而人类与环境之间的矛盾冲突，具体表现在当今社会所面临的各种环境问题上。尽管不同类型的环境问题，其产生的具体原因是不尽相同的，但是，归结起来，环境问题都是由于人类活动，特别是由于人类的社会经济活动与环境条件不适配所造成的。更明确地讲，是由于人类社会经济活动超越了环境的“耐受极限”引起的。由此可见，从环境科学的角度来研究“环境承载力”，其落脚点应当是人类社会经济活动。环境对人类社会经济活动的支持能力是有限的。罗马俱乐部曾从粮食生产、资源消耗、污染的产生和净化等若干因素出发，考察了地球对人类社会经济活动的支撑能力，得出了地球存在“许多极限”的结论。这些“极限”使人类社会活动的发展受到限制，从中我们可以抽象出环境支持能力“限值”的概念。应当强调的是，在研究环境对人类活动支持能力的“限值”时，通常是以一个区域为对象的。区域是一个开放系统，由于能量、物质信息的输入与输出，以及它们在系统内部的流动，因而它在结构方面既有相对的稳定性，又必须会存在变化。由此，区域环境系统在功能——对人类社会经济活动支持能力上将表现出“双重性”，即：①相对稳定性。在一定时期内，当环境系统结构不发生明显改变时，环境对人类社会经济活动支持能力的“阈值”稳定在某一数值附近；②绝对变动性。在短时期内，环境对人类社会经济活动的支持能力存在有限幅度的波动；在长时期内，环境对人类社会经济活动的支持能力则有显著的变化。因此，为了把握环境支持能力的“限值”，必须明确“时空”范围。根据以上所述，我们认为：“环境承载力”是指某一时期，某种环境状态下，某一区域环境对人类社会经济活动支持能力的阈值。这里，“某种环境状态”是指现实的或拟定的环境结构下发生明显改变这样的前提条件。１.2外延“环境承载力”概念的外延取决于对载体环境的理解。在生态学中，当谈到“环境承载梅凤乔，北京大学环境学院副教授。关伯仁，原北京大学环境学院教授。力”时，其中的“环境”是指生物的生存环境，即生境；在环境科学中，对“环境”比较普遍的认识是：环境包括自然环境与社会环境，自然环境主要是指大气环境、水环境、土壤环境等，它们仍按自然规律发展着；社会环境是人类社会在长期发展中，为了不断提高人类的物质和文化生活水平，在自然环境的基础上创造出来的。基于这一理解，环境承载力的外延应当是：自然环境及由对自然环境进行改造、演变而成的社会环境。戈德斯恰克（David.R.Godschalk)和帕克(Francis.H.Parker)在研究“承载力”时，曾提出了环境承载力、感观承载力、体制承载力等三个不同的概念。我们认为：诸如政府体制等社会条件对环境承载力会产生影响，而且随着环境科学人类文化趋势的进一步发展，这些因素在环境科学研究中将会得到重视，从而使环境科学的研究领域更加拓宽。但是，体制承载力毕竟与环境承载力存在性质上的差异，它们各自的研究方法也完全不同，因此，环境承载力的外延不宜扩大到包括意识形态、上层建筑等社会条件在内。2．“环境承载力”的本质与特点2.1本质关于环境承载力的本质，可以概括为以下两点。2.1.1环境承载力是环境系统组成与结构的外在表现环境系统之所以对人类社会经济活动具有支持能力，这是由环境系统的物质组成所决定的。环境系统包含着丰富的物质资源，如：矿产资源、生物资源、水资源等，它们是人类经济生产活动的物质基础。利用各种资源，通过生产加工过程，人类获得了供消费、使用的各种物品。由此可见，环境系统的物质组成决定了环境对人类社会经济活动具有支持能力。环境系统对人类活动具有支持能力，且存在阈值，这与环境系统的结构特征有直接关系。环境承载力是环境系统的一种功能。按照系统论的观点，系统的功能是由系统内部结构决定的，因此，环境承载力也是由环境系统结构决定的。由于环境系统中物质组成存在一定的比例关系，而各种物质在数量上均是有限的，当某种物质的消耗量过大时，就会影响到环境系统的整体结构，进而导致环境系统功能的失常。因此，环境系统中物质的输入与输出是有一定限度的。类似地，环境系统的能量输入与输出也存在限度，这就是环境对人类活动的支持能力存在阈值的根本原因。因此，环境承载力本质上是环境系统组成与结构特征的综合反映。2.1.2环境承载力体现了环境与人类社会经济活动之间的联系2.1.2.1环境承载力并不是固定不变的，它可以因人类对环境的改造而变化，实际上，人类改造环境的目的，在很大程度上是为了提高环境承载力，例如：兴修水利工程，就是为了减少灾害，实际上就是提高环境承载力。这就说明了环境与人类社会经济活动之间的密切关系。2.1.2.2环境承载力是一个客观的量，是环境系统的客观属性。但是，用不同的社会经济活动来衡量一个区域的环境承载力，又会得出截然不同的结论，例如，对于适宜于发展工业的区域而言，如果用农业活动来衡量其环境承载力，其结论很可能是环境承载力小。这种情况说明，把握环境承载力不能只从“量”上入手，还要从“质”的方面来掌握。而正是在“质”的规定性方面，环境承载力与人类社会经济活动直接相联系。2.1.2.3特定范围的环境，对于特定的人类活动所具有的支持能力的阈值，即环境承载力是一定的。因此，可以用环境承载力来衡量环境与人类活动是否协调。当人类活动强度与环境承载力之比小于或等于1时，可以认为人类活动与环境是协调的。由此可见，环境承载力概念从本质上反映了环境与人类社会经济活动之间的辨证关系。2.2特点研究环境承载力，一般是以一个区域作为对象的。区域环境是一个开放系统，它与外界不断进行着物质、能量、信息的交换，同时在其内部也始终存在着物质、能量的流动。随着人类科学技术的发展，人类社会经济活动的规模与强度明显加大。因此，环境系统与外界以及环境系统内部的物质、能量、信息的流动更加强烈。显然，这些运动变化对环境承载力是有影响的。为此，必须全面掌握环境承载力的特点。我们认为，环境承载力具有三个基本特点：2.2.1客观性区域环境作为一个开放系统，它可以通过与外界交换物质、能量、信息而保持其自身结构与功能的相对稳定性，即在一定时期内，区域环境系统在结构、功能方面不会发生质的变化。因而，环境承载力在环境系统结构不发生本质变化的前提下，其在质和量这两种规定性方面是客观的，可以把握的。2.2.2变动性环境承载力的变动性主要是由于环境系统结构发生变化引起的。环境系统结构变化，一方面与环境系统自身的运动变化有关，另一方面，更主要的是与人类对环境所施加的作用有关。环境系统在结构上的变化，反映到环境承载力上，就是环境承载力在质和量这两种规定性上的变动。环境承载力在质的规定性上的变动表现为环境承载力指标的改变，在量的规定性上的变动表现为环境承载力指标值大小的改变。2.2.3可控性环境承载力具有变动性，这种变动性在很大程度上是可以由人类活动加以控制的。人类在掌握环境系统运动变化规律和经济-环境辨证关系的基础上，根据生产和生活实际的需要，可以对环境进行有目的的改造，从而可以使环境承载力在质和量两方面朝人类预定的目标变化。但是，人类对环境所施加的作用，必须有一定的限度，而不能无限制地奢求。因此，环境的可控性是有限度的可控性。环境承载力的上述特点表明：人类可以通过理性的行为来提高环境承载力，为社会经济发展创造更适宜的条件。3．“环境承载力”的指标体系正如前面所指出的，环境承载力反映了环境系统与社会经济系统之间的联系，这种联系实际上表现为物质、能量、信息的输入与输出方面。因此，表述环境承载力，建立环境承载力指标体系，可以从环境系统与社会经济系统的物质、能量、信息的交换内容上入手。建立环境承载力指标体系，是定性和定量研究环境承载力的需要。由于环境承载力指标体系是由一组反映环境承载力的指标所构成的有机整体，是对环境承载力质的规定性的表述。因此，建立环境承载力指标体系应遵循以下三条原则。3.1科学性原则首先，要从正确的“环境观”出发来把握环境承载力的实质。环境，不仅是污染物的承受者，更重要的是，它为人类社会经济活动提供了必要的物质基础和条件。也就是说，环境承载力指标体系应从这两大方面来构造；另外，各项指标必须有明确的界定，不能出现歧义。3.2完备性原则为了全面反映环境承载力的内涵，环境承载力指标体系必须具有完备性，不能遗漏某种反映环境承载力的质的规定性的指标。3.3可量性原则研究环境承载力，目的是为了衡量人类社会经济活动与环境条件是否适配，以便合理安排人类社会经济活动。为此，在建立环境承载力指标体系时，要保证所有的指标都是可度量的，这样，才能有助于正确把握环境承载力。当前，研究环境承载力的当务之急就在于如何建立环境承载力指标体系。在此，我们提出一个初步的方向性建议，供大家参考。我们认为，可以从下列三个方面考虑，来建立环境承载力指标体系。3.3.1自然资源类指标。如用淡水、土地、矿产、生物等的种类、数量来表征。3.3.2社会环境类指标。如交通、能源供应及其它基础设施等均属此类，它们分别可以从不同角度来加以表征。3.3.3污染承受能力类指标。可以用有关污染物在大气、水体、土壤等环境介质中迁移扩散、转化能力及其它相关的指标来表征。4．“环境承载力”理论的科学意义4.1“环境承载力”概念的提出，有利于环境科学向整体化发展环境科学是一门新兴科学，它的发展历史还很短暂。尽管近十几年来，环境科学发展迅速，但是，迄今为止，还未能摆脱传统科学对它的束缚，无论在科学概念、理论、方法，还是在应用上，它都深深地受到生态学、地理学等传统学科的影响。正因为如此，环境科学的独立性受到怀疑、甚至否定。近年来，随着实践的不断深入，环境科学开始出现整体化发展趋势，其标志之一就是整体化概念的提出。“环境承载力”作为反映环境整体特性的科学概念，它的提出，将有利于推动环境科学向整体化方向发展。4.2“环境承载力”概念在环境与人类活动之间建立了联系桥梁，使环境与社会经济的协调有了宏观准则。从环境承载力概念本身可以看出，人类社会经济活动并不是可以无限制地发展的，它会受到客观环境条件的制约。但是，从环境承载力的特点来看，环境承载力是可以通过人类明智的、有目的行动，在一定程度上改变。因此，通过分析比较，可以帮助我们确定人类活动的方向、规模，从而使社会经济活动与环境得到协调发展。4.3“环境承载力”理论为区域环境规划研究提供了科学基础我国的区域环境规划研究已经开展了近20年，在实践中发挥了积极作用，但存在的问题也不少，特别是，相当多的区域环境规划脱离当地经济发展活动的实际，使区域环境规划的指导作用受到限制。究其原因，关键是在区域环境规划研究中，往往就“环境”论“环境”，而且多从污染角度讨论，没有树立“大环境”观念，即没有将资源、社会环境充分纳入考虑。因此，制定出的区域环境规划具有很大的片面性。“环境承载力”理论以整体环境（而不仅仅是大气、水体、土壤）为研究对象，视环境整体为社会经济发展的物质基础，研究环境的整体特征，寻求区域社会、经济、环境协调发展的途径。因此，可以说，环境承载力理论将为区域环境规划研究提供科学基础。此文原载《环境科学研究》，1992年增刊