水资源承载力的概念与意义

(一)承载力概念的发展

承载力概念最早来源于力学,指支撑物在保持其性能不被破坏的前提下所能支撑的最大载荷。后被转用于生物学,表述某一生物区系内的各种资源(光、热、水、植物、被捕食者等)能维持的某一生物种群的最大数量。

在社会经济领域最早采用承载力概念的是人口学。人口学中有人口承载力和人口容量两种称谓,但英语统一称为“carrying capacity”或“bearing capacity”^[2]。

马尔萨斯(1766～1834年)首次明确地将人口数量及其增长与食物数量及其增长对应起来研究,包含了人口承载力的思想萌芽。达尔文在其进化论观点中采用了人口几何增长和资源有限约束的观点。人口增长的压力是达尔文关于自然选择、进化论和生物多样性的理论基础。

人们很早就开始用种群生物学和马尔萨斯的人口增长限制的概念来研究人口承载力。例如1838年Verhust就利用逻辑斯蒂曲线推算人口承载力(Verhust,1838)。其人口增长的逻辑斯蒂方程如下:

式中:N为人口数量;r为人口增长率;K为指环境的承载力。

1920年Pearl&Read再次独立地推导出推算人口承载力的逻辑斯蒂方程(Preal R.、L.J.Read,1920)。但这一方法估算的是静态的人口承载力,没有考虑各种因素动态变化的影响,而且逻辑斯蒂曲线的一些假设条件(如正常的种群性别结构、年龄结构以及不变的生殖本能等)并不符合人口增长的现实。(www.xing528.com)

规范化的区域人口承载力的定义最早是由W.Allen于1949年给出的(Allen,1949)。他把人口承载力定义为“一个区域在一定的技术条件和消费习惯下,在不引起环境退化的前提下,可以永久支撑的最大人口数量”(The maximum number of persons that can be supported in perpetuity on an area,with a given technology and set of consumptive habits,without causing environmental degradation)。由于这一定义包含了“一定的技术条件和消费习惯”,而技术和消费习惯又是随技术进步和生活水平提高而变化的,所以这一定义反映了承载力的动态特性。在可持续发展概念提出后,区域人口承载力被进一步定义为“一个区域在其自然资源限度内,在不危害当代和后人的自然、社会、文化和经济环境的条件下,可以支撑的人口数量”(Carrying capacity refers to the number of individuals who can be supported in a given area within natural resource limits,and without degrading the natural social,cultural and economic environment for present and future generations,Carrying Capacity Network,http://www.carryingcapacity.org/whatis.html)。不过,用可以承载的最大人口数定义的区域生态系统的人口承载力只是生态系统可以承载的压力的间接度量(“is an indirect measure of the maximum level of stress that the ecosystem can maintain”)(Barbier,Burgess and Folke,1994)。

后来,承载力概念被应用到资源领域。1985年,联合国教育科学文化卫生组织和粮农组织提出了资源承载力概念(UNESCO、FAO,1985),即:一个国家或地区的资源承载力是指在可以预见到的期间内,利用本地能源及自然资源和智力、技术等条件,在保证符合其社会文化准则的物质生活水平条件下,该国家或地区能持续供养的人口数量。

土地资源承载力研究比水资源承载力研究起步早。1980年的研究热点是土地资源承载力(封志明,1990;陈百明,1991)。国内最早水资源承载力的研究是新疆水资源软科学课题组开展的“新疆水资源及其承载力的开发战略对策”(新疆水资源软科学课题组,1989)。施雅风等开展的新疆乌鲁木齐河的水资源承载力研究也属于开拓性的工作(施雅风、曲耀光,1992)。以国家“九五”科技攻关项目“西北地区水资源开发利用与生态环境保护”为标志,水资源承载力研究开始成为热点。

(二)水资源承载力概念

关于水资源承载力的具体定义,除了新疆水资源软科学课题组将其定义为“水资源可利用量”之外,一般都定义为各种限定条件下水资源所能承载的“最大社会经济规模”(余卫东等,2000;姚治君等,2002;冯耀龙等,2003)。笔者非常赞同强调“水资源可利用量”的意见,并认为水资源可利用量应是水资源承载力评价的核心内容之一,水资源可利用量评价是水资源承载力评价的基础。笔者还认为以上定义中的“最大社会经济规模”比较含混,因为它包括人口、GDP等多个指标,实际进行最大化计算时常常不明确应该对哪个指标进行最大化。不如采用早期人口承载力所定义的单一的“最大人口规模”那样清楚、简便。从根本上说,人口是水资源最终存在对象,经济规模不过是中间载体罢了。

我们把水资源承载力定义为:在可持续发展原则下,在一定经济技术水平下,在一定的生活福利标准下,一个区域的水资源可利用量所能支撑的最大人口规模。这里“可持续发展原则”意味着水资源开发利用必须是可持续的,既不能采用不可更新的水资源,也不能占用生态系统必需的水量而破坏生态系统的完整性;“一定经济技术水平”意味着特定的产业结构和用水效率水平;“一定的生活福利标准”意味着在特定阶段可以接受的人均GDP、人均生活用水量等生活标准要求。