土地资源生态环境承载力分析

环境承载力是指在一定时期和一定的区域范围内，在维持区域环境系统结构不发生质的改变、区域环境功能不朝恶性方向（明显不利于人类活动）转变的前提下，区域环境系统所能承受的人类各种社会、经济活动的能力。

环境承载力是环境系统活力的体现，也是环境系统产出能力和自我调节能力的体现。当人类活动对环境的索取超过了一定的限度时，环境系统的结构和功能便会发生质的变化，将反过来危及人类的生存与发展。从人类—环境—经济相关系统中，通过探讨环境状况与经济活动之间的相互关系，表述环境对人类社会经济活动的支持力。环境承载力一般用人类社会经济活动的强度、方向、规模等来表现。

11．1．1 环境承载力的综合量化方法

1．环境承载力一般度量模型

环境承载力实际上是一个由n维向量支起的n维空间，其每一维向量均可能由多维指标构成，因此可以通过构建一个指标体系来描述环境承载力。这一指标体系应由一组相互联系、相互独立并能采用量化手段进行定量化表述的区域环境系统和社会、经济发展指标因子所构成的一个有机整体，这些指标的实际值描述了区域在某一时期的环境承载量，而其理论上的阈值则是我们所定义的环境承载力（ECC），即

ECCi＝MAXdi

ECCj＝MINdj

式中：ECCi为初始环境承载力的第i个发展分量（指标值越大越好的指标），di为指标体系中的第i个指标；dj为指标体系中第j个指标，ECCj为初始环境承载力的第j个限制分量（指标值越小越好的指标）。

2．环境承载力相对剩余率

计算环境承载力的目的，就是要对环境对人类活动的支持能力有一个客观的量化认识，以便科学合理地调整人类活动。显然，仅仅知道指标体系中各指标的理论阈值，对于人们的生产实践并无太大的意义，还应考虑计算表征区域综合环境承载力的指数。因为指标体系中各指标的理论阈值虽有可能反映出一个区域环境的最大承载力，却无法客观、科学地反映出区域社会经济活动与环境系统是否协调。为了更好地反映区域环境质量状况，更科学地度量区域人类活动与环境系统间的关系，目前一般利用环境承载力的动态表征量——区域环境承载力相对剩余率的概念和计量模型。

所谓环境承载力相对剩余率，是指在一定区域范围内，在某一时期区域环境承载力指标体系中各项指标所代表的在该状态下的取值与各项指标理想状态下阈值的差值与其阈值间的比值。

对于发展类指标：

对于限制类指标：

式中：Pi、Pj分别为环境承载力指标体系中某一指标的相对剩余率，Xi为某发展类变量实际值，Xio为某发展类变量上限值，Xj为某限制类变量实际值，Xjo为某限制类变量下限值。

为了从环境系统的整体性来分析环境承载力的大小变化情况，还必须求取综合环境承载力相对剩余率，其本质是环境承载量（ECQ）与环境承载力（ECC）之间的差距。其综合评估模型为

式中：p为综合环境承载力相对剩余率，i为指标体系中发展变量的个数，j为指标体系中限制变量的个数，Wi、Wj为各指标的权重。

环境承载力相对剩余率反映了区域实际的环境承载量与其理论上环境承载力之间的量值关系。若某一环境要素的相对剩余率大于0，说明该要素的承载量尚未超过其可容纳的承载力范围；反之，则说明该要素的实际承载量已超过其允许的承载力限度，有可能引发相关的环境问题。而综合环境承载力相对剩余率则从人地系统的整体性角度出发，衡量了区域内多要素的综合环境承载量与综合环境承载力之间的大小关系。若综合环境承载力相对剩余率小于0，说明区域环境承载力已超载，需采取措施降低区域的环境承载量或提高区域的环境承载力，否则将导致区域的发展趋向不可持续。因此，通过环境承载力相对剩余率的计算，可以判断出区域环境承载量和环境承载力的匹配程度，有助于人们弄清区域社会经济活动与区域环境整体的协调程度。

11．1．2 环境承载力评价指标体系的构建

1．指标选取原则

（1）科学性原则

指标体系一定要建立在科学的基础上，具体指标能客观和真实地反映区域发展状态、各子系统和指标间的相互联系，能充分反映区域环境承载力的内在机制。同时，每一个指标的概念必须明确，测算方法标准，统计计量方法规范，具体指标能够度量和反映区域环境承载力的特征，这样才能保证评估方法的科学性、评估结果的真实性和客观性。

（2）系统性原则

如前所述，区域的人地系统是一个极其复杂的巨系统，它可分解为若干个较小的亚系统，亚系统又可分为若干子系统。这样就要求指标体系的覆盖面要广，必须能综合全面地反映区域人地系统的各个方面。

（3）动态性与稳定性相结合的原则

环境承载力处于动态变化中，在一定时期内又保持着相对的稳定性，这就决定了在指标体系中所选取的指标必须能较好地描述、刻画与度量未来的发展或发展趋势，必须具有动态性与相对稳定性相结合的特点。

（4）可操作性原则

可操作性即指标体系应把简明性和复杂性很好地结合起来，要充分考虑到数据的可获得性和指标量化的难易程度，要保证既能全面反映环境承载力的各种内涵，也要尽可能地利用现有的统计资料或易于直接从有关部门（科研部门和技术部门）获得的指标。此外，指标要具有可测性和可比性，并易于量化处理。

（5）区域性原则

环境承载力所涉及的资源、环境和社会经济条件均具有明显的地域性，因而在衡量一个具体区域的环境承载力时，其评价指标应具有区域性，要能反映出研究区的特性。

2．评价指标的筛选方法

在具体对评价指标的筛选中，既要全面考虑上述五大原则，又要考虑到各项原则的特殊性以及目前研究认识上的差异，根据实际情况确定各项原则的衡量精度及研究方法，力求依据各项原则准确而全面真实地描述和计量环境承载力。指标筛选的具体方法可采用频度统计法、理论分析法和专家咨询法。频度统计法主要是对目前提出的有关环境承载力评价研究或相关研究的指标体系进行频度统计，选取那些使用频率较高的指标；理论分析法主要是对区域环境承载力的内涵、特征、基本要素、主要问题，进行相关分析、比较、综合，选择重要并且针对性强的指标；专家咨询法是在初步提出评价指标的基础上，进一步征询有关专家的意见，对指标进行调整。当然，也可以综合使用这几种方法来筛选指标。

3．环境承载力指标体系的一般内容

建立环境承载力指标体系的目的在于反映出区域环境、经济、社会系统相互间协调程度，因此环境承载力的指标体系应该从环境与社会经济系统间的物质、能量和信息的交换入手。然而，环境承载力所涉及的学科极为广泛，主要包括环境、生态、地理、资源、人口、经济等学科。要把环境承载力这种高度综合的目标与具体的定量指标直接联系起来往往比较困难，为此就必须将综合性的目标分解为较具体的目标，因此我们可以根据层次分析方法把区域环境承载力指标体系进行分解，从而构建具有相应层次的一个体系。通过分析，认为在“评价环境承载力大小”这一总目标下，可以把该区域的环境承载力分解为区域的自然环境承载力和人文环境承载力两个二级层次；在二级层次下又可分解出自然资源总量、自然资源质量、经济发展状况、生活质量指数、基础设施承载指数五个指标构成的三级层次；最后在三级层次下选择若干可量化的具体指标构成环境承载力评价指标体系的第四级层次。评价指标体系结构如图11－1所示。

图11－1 环境承载力评价指标体系

目标层即构建环境承载力指标体系的主要目标。环境承载力作为人类社会行为和生态环境间的界面，作为判断环境与发展是否协调的尺度，评价一个区域的环境承载力，需要选择的指标必须反映区域自然资源利用是否合理、经济系统是否高效、社会系统是否健康安全、生态系统是否向良性方向发展及区域持续发展的潜力大小。

准则层即在目标层要求的控制下，共同构成环境承载力的分目标所对应的层次。这一层次应包括自然环境承载力、人文环境承载力。

领域层指准则中包括的一系列不同的领域或子系统，各个子系统由若干个指标加以支持。这一层次包括自然环境承载力中的自然资源总量与自然资源质量，人文环境承载力中的经济发展状况、生活质量、基础设施承载状况。

指标层就是建立一系列可统计、可量化的指标，来支持或反映准则层的要求，并评价系统是否达到了目标层的目标。每个领域都应有一定数量的指标，这些指标应尽可能地使用量化数据来加以表达。

4．环境承载力指标体系构建

以上述环境承载力理论为依据，结合威海市的自然环境及社会、经济状况，构建了威海市环境评价指标体系，如图11－2所示。

图11－2 威海市环境承载力评价指标体系(www.xing528.com)

11．1．3 环境承载力评价

11．1．3．1 要素承载力分析

1．自然资源总量指数

（1）人口密度

近年来，有学者提出市区人口每平方千米1万人比较适宜。我国城乡建设部门曾提出城市人口密度控制指标：百万人以上的特大城市不超过1．2万人／平方千米，省会、加工工业城市和地区中心城市不超过1万人／平方千米，县镇不超过0．91万人／平方千米。依据目前我国综合效益较好的区域中心城市人口密度，威海市可按1万～1．2万人／平方千米计算。

（2）水资源

根据威海市水资源规划，预测到2020年威海市需水量为71 691万立方米，日需水量为196．4万立方米，而水资源相应保证率的可利用量为65 100立方米，日供水能力可达174．4万立方米。

2．环境容量指数

（1）水环境承载力

水环境的承载力选用COD总量作为衡量指标。根据威海市环境“十二五”规划及对威海市COD总量的预测，到2020年威海市的COD排放总量为26 534吨，以“十二五”规划要求的15 222吨的控制指标作为水环境污染物总量控制标准。

（2）大气环境容量

大气环境容量指标选用SO2浓度、NO2浓度和PM10来衡量。根据模型预测分析，到规划远期威海市绝大多数区域的SO2、NO2、PM10浓度值将分布达到0．028毫克／米3、。根据环境空气质量标准（GB3095－1996），SO2浓度、NO2浓度和PM10二级标准为0．06毫克／米3、0．08毫克／米3、0．10毫克／米3，作为分析承载力的指标值。

（3）区域环境噪声指标

对威海市2020年的环境噪声进行预测，预测结果表明区域噪声平均值为54．5d B。根据《城市区域环境噪声标准》（GB3096－93），一级标准为55d B（A），若以此为今后的发展目标值，则2020年城区内的环境噪声已接近限值。

3．经济发展水平

选用人均GDP作为一个综合指标来反映区域的经济发展水平。根据威海市“十一五”规划，到2020年威海市人均GDP可达1．5万美元，合10．5万元。

4．生活质量指数

生活质量指数选取城镇人均居住用地面积、恩格尔系数来衡量。

（1）城镇人均居住用地面积

预测到2020年城镇人均居住面积可达到42．02米2。其阈值可根据《城市用地分类与规划建设用地标准》中的最大值28．0米2确定。

（2）恩格尔系数

预测到2020年威海市恩格尔系数将达到27．94％。恩格尔系数小于30％，属于富裕层次。

5．基础设施承载指数

（1）人均绿地面积

根据预测，2020年威海市人均公共绿地面积可达到19．58米2。其阈值的确定参考宋永昌等人的研究，生态城市的人均公共绿地面积必须达到16米2。此外，我们也可参考深圳的情况，深圳市2005年人均公共绿地面积要达到16米2。为此，将16米2作为人均公共绿地面积的阈值。

（2）人均道路面积

根据预测，2020年威海市人均道路面积可达到34．03米2。根据相关省份可持续发展目标，确定13．0米2作为人均道路面积指标的发展阈值。威海市2020年的人均道路面积指标值已超过该发展阈值。

11．1．3．2 评价结果

1．环境承载力各指标相对剩余率

根据以上分析，以及对1997～2005年威海市统计年鉴中相应的指标值，运用DPS软件，预测2020年各指标值，再根据公式计算出各指标的相对剩余率。其中，人口密度、供水能力、COD总量、SO2浓度、NO2浓度、PM10、区域环境噪声、恩格尔系数是限制类指标，其余指标为发展类指标。

2．环境承载力剩余率

为了计算综合环境承载力剩余率，首先要确定各指标的权重。这里运用层次分析法（AHP法）确定各指标权重。

层次分析法的基本点是通过人们较易进行的两两相互判别而达到整体比较的目的。假定对某一目标乙，各影响因素Ki（i＝1，2，…，n）的重要性分别为Wi（设Wi＞0，＝1），则L＝∑WiKi。将Wi两两比较可构成判断矩阵：

A满足性质：aij＝1（i＝1，2，…，7），aij＝1／aij（i，j＝1，2，…，7），aij＝aik／ajk（i，j，k＝1，2，…，7）。

通常aij的取值：当第i个元素与第j个元素一样重要时aij＝1，稍为重要取3，明显重要取5，重要得多取7，极为重要取9（2，4，6，8为上述两相邻判断值的中值）；反之，aij＝1／aji，分别填写1／3，1／5，1／7，1／9。据此，在专家（8位）打分的基础上，构造了判断矩阵。

将判断矩阵A进行归一化、规范化和一致性检验后，得到各指标的权重。据此，可以根据公式测算出威海市综合环境承载力剩余率：

表11－1 环境承载力指标值

计算结果见表11－1，综合环境承载力剩余率为0．112，也就是说有11．2％的环境承载力剩余率。按规划拟订的发展趋势，到规划末期该区系统中承载力尚有部分剩余，但剩余率不高，说明届时威海市的开发强度已经基本上接近了区域的资源环境综合承载力的平衡点，不适于再进行大规模开发活动。

综合环境承载力相对剩余率的计算是建立在到规划末期威海市规划已经实施的基础上，届时对大环境系统的要求是基于主要环境监测数据体现出来的环境空气质量达到二级标准要求，主要社会经济指标则达到亚洲中等发达国家水平这一大前提之下的，如果降低居民对大环境系统的要求，则有可能其相对剩余率会升高。如果规划在末期还要进行进一步的发展，以及对大环境系统的要求不降低，而届时威海市环境系统的开发强度已接近饱和，则必须采取有效的措施，提高各种污染处理率，加强基础设施建设，方可巩固和提高威海市综合环境承载力剩余率。