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基于城市群的区域资源环境承载力研究进展与展望

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自然资源管理 质 情报 基于城市群的区域资源环境承载力研究进展与展望 林 慧 (1.中国科学院科技战略咨询研究院,北京100190;2.国土资源部国土资源战略研究重点实验室,北京100812) 摘要:城市群是城镇化快速发展的必然结果,已成为区域空间形态的重要组织形式。如何破解城市群发 展与资源环境约束之间的矛盾,成为区域发展面临的重要问题。本文以资源环境承载力为切入1:1,通过对城市 群资源环境承载力相关研究进展的梳理,总结了国内外研究成果,并对研究中存在的不足进行了分析,在此基 础上从为区域可持续发展提供决策支撑的角度,对城市群资源环境承栽力未来的发展状况进行了展望。 关键词:城市群资源环境承载力 可持续发展 随着我国经济社会的发展,对资源和环境的消耗 区域空间组织形态,已成为我国经济格局中最有潜力 也最具活力的地区,对我国的经济和社会发展产生重 及破坏超越了以往任何时期,资源约束趋紧,环境污 染严重,生态系统退化的形势日趋严峻,一些地区资 源环境承载能力已达到或接近上限。据统计,我国人 均水资源量仅为世界人均水平的28% ,人均耕地资 要影响。但同时,城市群对资源的需求急剧增加,资 源支撑社会经济发展的能力却在逐渐弱化,同时, 环境容量已接近饱和,整体环境质量不断下降。城市 源仅为世界平均水平的40%,三分之二的湖泊存在富 营养化的问题,资源环境超载现象非常严重和普遍, 资源环境有限承载的客观事实与持续快速发展的现实 需求之间的矛盾日益凸显。这一现象在城市地区尤为 严峻。 群已成为资源短缺、环境污染、生态破坏等问题高 度集中并且持续恶化的地区,对区域可持续发展带 来严重威胁。科学破解城市群发展与区域人口、资 源、环境之间的矛盾,实现区域的全面、协调和可 持续发展,成为我国生态文明建设需要面对的重要 问题 我国早在《国民经济和社会发展第十一个五年 规划纲要》中就明确提出: “要把城市群作为推进城 镇化的主体形态,逐步形成以沿海及京广京哈线为 纵轴,长江及陇海线为横轴,若干城市群为主体, 其他城市和小城镇点状分布,永久耕地和生态功能 区相间隔,高效协调可持续的城镇化空间格局” 。 1城市群资源环境承载力研究进展 资源环境承载力作为可持续发展理念的重要体 现,近年来一直是国内外相关学科探讨的热点。对城 市群资源环境承载力的研究主要集中在资源环境承载 力的概念内涵、评价指标体系与方法以及对不同区域 或对象的评价实践等方面。 近年来,我国城市化进程不断加速,城市规模不断 扩大,城市间的联系越发紧密。城市群作为重要的 资助项目:国土资源部资源环境承载力评价重点实验室开放课题(CCA2017.13)资助。 收稿日期:2018-4—17 作者简介:林慧(1981一),女,副研究员,地理与资源管理学博士,主要从事资源管理、环境保护等方面的研究。E—mail linhui@casipm.as.en ①http://www.china—reform.org/?content一545.html ( http://www.npc.gov.crdwxzl/g0ngba0/20O6—03/18,c0ntenL5347869.htm 困《2018年第4期 旋 情报 1.1城市群的研究持续深入 1898年,英国城市学家霍华德(E.Howard)在 自然资源管理 (2009)提出的城市群概念引用最为广泛,即在特定 的地域范围内,具有相当数量的不同性质、类型和等 级规模的城市(包括小集镇),依托一定的自然环境 其著作《明日的田园城市》中第一次从城乡结合的 视角研究城市,并根据研究结果设计出“无贫民窟 无烟尘的城市群”模式,即若干个田园城市围绕中 心城市构成的城市组群(Town Cluster)。1957年, 法国学者戈德曼(Jean Gottmann)在其论文《大都 市带:美国东北海岸的城市化》中,从现代意义上 首次指出了城市区域化特征,认为“Megalopolis” (大都市带)是未来城市发展的方向。1960年,邓 肯(O.Duncan)编著了《大都市与区域》,该书首 次引人了“城市体系”(Urban System)的概念,他 认为城市体系是由内城、城市边缘区和城市腹地相互 连接、相互影响共同组成的一个整体。城市群可以更 好地发挥比较优势,组织和进行专业化生产,进行区 域分工和交换。20世纪90年代以来,以信息网络技 术为代表的高新技术产业快速发展,极大地促进了智 能模型模拟研究的迅速发展。国际上出现了基于细胞 自动机(Cellular Automata,简称CA)模型模拟城市 增长、演变过程的动态研究(Batty,1995;Besuss, 1998;Wu,1998)、信息网络技术定量研究(Victor Mesev,1997)和城市体系空间相互作用的重力模 型理论与实证发展研究(Simeon Djankov,2002; Hidenobu Matsumoto。2004)。 我国对城市群的相关研究起步相对较晚,直到 20世纪8O年代初,于洪俊、宁越敏(1983)以“巨 大都市带”的观点引入戈德曼大都市带理论后,国内 对城市群内部结构、城市群发展演化等的理论研究和 实证分析才逐渐开展起来。周一星(1988)提出了都 市连绵区的概念,并同时指出大都市带是经济高效的 空间组织形式,是动态发展的阶段性产物。王兴平 (2002)认为,通过国内外城市群的系统研究得出城 市群在区域空间序列上存在规律的演化发展过程,即 一般城市一都市区一城市密集区一城市群一大都市 区一都市连绵区一都市带。 在众多研究中,以姚士谋(1998)和方创琳等 条件,人口密度较大,生产高度技术化,土地利用集 约化,以一个或两个特大城市和大城市作为地区经济 发展的核心,借助于现代化的交通工具和综合运输网 的通达性以及高度发达的信息网络,发生与发展着城 市个体之间的内外联系,共同构成一个相对完整的城 市“集合体”。姚士谋(1998)将城市群界定为在特 定的地域范围内,依托一定的自然环境条件,具有相 当数量的不同性质、类型和等级规模的城市,以一个 或两个超大或特大城市作为地区经济的核心,借助于 现代化的交通工具和完善的交通道路网络,促进不同 城市之间的沟通和联系,使得城市群地区成为一个相 对比较完整的城市“集合体”。 1.2承载力的内涵逐步拓展 对承载力的研究最早可追溯到1 8世纪,Malthus (1798)提出了人口理论,指出资源有限并影响着人 口的增长。随后,比利时数学家Verhulst用逻辑斯蒂 方程将其基本理论以数学形式描述出来,用因子代表 了一定资源空间下承载人口的最大值,称为负载量 或承载量,这是承载力概念最原始的数学表达形式 (Seidl et a1.,1999)。1921年,人类生态学家Park 和Burgess明确提出了承载力的概念,将其定义为在 某一特定条件下(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 (Park&Burgess,1921),并首次将其用在生态学领域。 1949年,美国学者William提出了土地资源承载力的 概念,认为土地的生产潜力决定了它为人类提供饮食 住所的能力(William,1949),土地承载力的主要内 涵即为向人们提供粮食衣着住所的能力以及环境阻力 对生物潜力的程度。Odum(1953)将承载力与 对数增长方程相联系,并用数学形式表达出来。 随着工业的迅速发展,自然资源耗竭和环境 恶化等全球性问题频发,资源短缺与环境污染问题Et 渐明显,承载力的概念外延不断扩展,研究范围覆盖 2018年第4期》囫 自然资源管理 了整个生态系统,更加关注人类活动对生态环境的影 疆 情报 源承载力是指在可预见的时期内,一个国家或地区利 用该地的矿产资源和其他自然资源,以及工艺水平、 人员素质、技能等条件,在保证与其社会文化准则相 响。1972年,Meadows等发表了《增长的极限》, 指出人类社会的增长由五种相互影响、相互制约的发 展趋势构成,包括快速发展的工业化、急剧增长的人 口、粮食私有制、非再生资源枯竭以及生态环境恶化, 全球的增长将会因为粮食短缺和生态环境破坏在某个 符的物质生活水平下能够持续供养的人口数量,包括 土地资源承载力(陈百明,1987)、水资源承载力(夏 军等,2002)和矿产资源承载力等多方面的研究。陈 时段内达到极限(Meadows et a1.,1972)。1978年, Schneider发展了环境承载力的概念,提出“人为或 自然环境系统在不遭受严重退化的情况下,其对人口 增长的持续容纳能力”的观点(Schneide ̄1978)。 进入80年代,区域符合生态系统协调发展成为人们 的新共识,承载力研究与可持续发展更加紧密地联系 在一起,产生了生态承载力的概念。1987年,世界 环境与发展委员会编写的《我们共同的未来》报告中, 正式提出了可持续发展的基本纲领,既要满足当代人 发展的需要而又不牺牲下一代人满足他们需要的能 力,使资源环境承载力的理论基础得到进一步深化。 由此可见,承载力理论由种群承载力发展到人类 承载力,由基于单一资源约束到综合自然、经济与社 会等各类约束,发展形成了丰富的承载力类型与研究 分支。由于研究基点与目标诉求不同,各类承载力的 定义往往不同。尽管如此,其核心内涵是一致的,首 先,承载力的主体都是区域可供利用的资源(包括外 来调入的资源)和环境系统,客体均是以人类为中心 的社会经济系统;其次,各类承载力都体现着外部环 境对内部环境的约束与;此外,承载力均具有时 空属性,并遵循可持续发展的原则。 1.3承载力的研究内容不断细化 按照自然资源的本质是属于实物性资源还是功 能性资源,承载力可以分为资源承载力(如土地资源 承载力、水资源承载力、矿产资源承载力)(封志明, 1994,2017)、环境承载力(崔凤军,1995)、资源 环境承载力(高吉喜,2001)三大类型。 1.3.1资源承载力 依据联合国教科文组织(UNESCO)的定义,资 田《201 8年第4期 英姿(2006)认为资源承载力是可持续发展的重要体 现,是在一定时期、一定技术和文化条件下,一个国 家或一个地区资源的数量和质量,对该空间人口的基 本生存和发展的支撑力,以及该空间环境所能承受的 人类活动的阈值。无论发达国家还是发展中国家,社 会经济发展必须控制在资源承载力之内,这样才能通 过资源的可持续利用实现社会经济的可持续发展。 1.3.2环境承载力 人类赖以生存和发展的环境是一个复杂的巨系 统,既为人类物质基础和空间场所,又为人类活动容 纳废弃物。环境承载力概念由环境容量概念演化而来, 环境容量是指区域自然环境和环境要素对人为干扰或 污染物容纳的承受量或负荷量(封志明,2017)。与 资源承载力相类似,环境承载力是区域经济发展与环 境容量之间矛盾激化的结果,本质上反映了发展与保 护之间的关系。Bishop(1974)在其《区域环境管理 中的承载力》一书中认为环境承载力是“在维持一个 可以接受的生活水平前提下,一个区域能永久承载的 人类活动的强烈程度”。Schneider(1978)则认为环 境承载力是“自然或人造环境系统在不会遭到严重退 化的前提下,对人口增长的容纳能力”。1995年, Arrow等发表了《经济增长、承载力和环境》一文 (Arrow K,Bolin B,Costanza R,et a1.,1995), 引发了学术界对环境承载力相关问题的高度关注。 20世纪70年代后期,我国引入了环境容量的概 念,并在地方环境规划中明确了环境承载力的概念。 唐剑武、叶文虎等(1997)和曾维华(1998)等认为, 环境承载力是指在某一时期,维持环境系统结构不发 生质的改变,环境功能不遭受破坏的前提下,某一区 域环境对人类社会经济活动支持能力的阈值。总的来 质 情报 看,国内学者围绕资源环境承载力的基础理论、评价 方法,以合理处理当代人与子孙后代的关系为核心, 对区域大气、水资源、土地资源和废弃物等单要素的 资源环境承载力开展了深入研究,学术界的一些重大 研究成果在区域规划和环境影响评价等方面得到了较 自然资源管理 持续承载和时空变化,而且考虑了人类价值的选择、 社会目标和反馈影响。 1.3.4资源环境承载力预警 资源环境承载能力监测预警是承载能力研究的 新领域,它的理论基础是增长极限论,通过对承载力 好地应用,对美丽中国建设具有重要意义。 1.3.3资源环境承载力 资源环境承载力是衡量人类经济社会生活与自 然环境之间相互关系的重要概念(Carey,1993; YoungC C,1998;AbemethyVD,2001;波等, 2009),是从分类到综合的资源承载力与环境承载力 (容量)的统称(封志明等,2017)。狭义讲,资源 环境承载力是指在自然生态环境不受危害并维系良好 生态系统的前提下,一定地域空间的资源禀赋和环境 容量所能承载的人口与经济规模(毛汉英等,2001; 刘晓丽,2013)。资源环境承载力的研究最终目标是 为实现国家和区域的发展、人口资源环境均衡和经济 社会生态效益三者相互统一提供科学依据。 “二战”以来,频繁出现了自然资源短缺和生 态环境恶化等问题,人与自然之间的矛盾及依赖关 系受到更为广泛的关注,资源环境承载力研究得到 发展。1972年,Weadow等发表了《增长的极限》, 利用系统动力学理论建立了著名的“世界模型”—— DYNAMO模型,揭示了人口增长、经济发展同资源过 度消耗、生态环境恶化和有限的粮食生产之间的关系。 2O世纪90年代,国内学者将资源环境综合体作 为研究对象,通过构建综合评价模型的方式,对区域 资源环境承载力状况进行了定量评估。随着生态环境 问题的日益加重,基于保持生态系统的完整性,逐渐 形成了反映区域资源环境综合承载力的生态承载力。 其中以高吉喜等(2001)提出的概念最具代表性:“生 态承载力是指生态系统的自我维持、自我调节能力, 资源与环境子系统的共容能力及其可维持的社会经济 活动强度和具有一定生活水平的人口数量”。该概念 不仅强调了特定生态系统所提供的资源和环境对人类 社会系统的支持能力,涵盖了资源与生态环境的共容、 各构成要素及其组合变化规律的预言预判,报告未来 可能出现的承载力危险,以避免或缩小因承载力临界 超载或超载带来的损失。通过对资源环境约束上限或 人口经济合理规模等关键阈值开展超载预警,以及对 自然基础条件变化或资源利用和环境影响变化态势开 展过程预警,从资源利用效率和环境污染压力两方面 进行评价,判断资源环境承载能力和可持续发展能 力预警状态,基于此提出性措施建议(樊杰, 2015,2017)。资源环境承载能力监测预警,是对自 然基础条件变化过程的认知和掌握,是区域可持续发 展研究的重要载体和平台。 对资源环境承载能力的监测预警工作,是近年 来我国面对新形势提出的一项全面深化改革的创新性 工作。从制定的需求角度讲,根据承载力状态的 变化诊断发展中存在的问题,及时调整性和约束 性,对实现未来可持续发展的目标意义重大。因 此,资源环境承载能力预警的对象不是资源环境承载 能力,而是利用资源环境承载状态同可持续发展状态 存在良好耦合性的特点,通过监测和评价各地区资源 环境超载状况,诊断和预判各地区可持续发展状态, 为制定差异化、可操作的性措施提供依据。 2相关研究存在的问题 2.1资源环境承载力研究方法有待进一步 完善 资源环境承载力的研究方法,从最初的单要素承 载力发展到资源环境承载力,从静态承载力到动态承 载力,从定量研究到定量研究。近几十年来,能值理论、 生态足迹理论和虚拟水、虚拟土、虚拟能等综合研究 理论与方法极大地推动了资源环境承载力研究向定量 2018年第4期》固 自然资源管理 化方向发展。对承载力的应用也广泛遍及区域经济、 城市和城镇化、自然资源与生态系统管理及环境规划 管理等领域。然而,随着社会的发展和研究的不断深 人,资源环境承载力研究也面临新的要求和挑战。一 方面,资源环境承载力理论基础、学科范式和方法体 系仍需要进一步完善,尺度效应、变化机制等科学问 题亟待解答;学术界当前更偏重于封闭系统和静态的 研究,而对系统开放性与动态变化的研究相对缺乏。 另一方面,理论研究与实际应用脱节,对资源环境承 载力的预警研究尚处于起步阶段;虽然学术界对资源 环境承载力分类的研究已经比较系统,但对资源环境 承载力的综合评价研究相对较为薄弱。 2.2城市群时空关系对资源环境承载力的影 响研究有待深化 城市不是孤立存在的,城市群空间上相互依存、 相互影响的关系对资源环境承载力的影响也不容忽 视。针对单一城市、单一要素开展的资源环境承载力 研究,已不能满足城市群发展模式下的承载力评价需 要,城市群系统内部资源环境和社会经济各要素之间 存在着复杂的非线性相互作用关系,在空间上存在能 量扩散、物质扩散和信息扩散,这种开放性和流动性 会随着时间进程的改变,产生不同的表现形式以及新 的空间分布格局。资源环境承载能力在封闭系统中的 静态表达方式已不再适应复杂的区域联动和动态变化 的发展模式。因此,对城市群的资源环境承载力研究 需要充分考虑时空耦合因素的影响,既要关注空间上 城市间的近远程耦合关系,又要分析时间因素对它的 作用。这对时空耦合对资源环境承载力的影响机理研 究提出了现实要求。 2.3城市群资源环境承载力评价指标体系有 待完善 对资源环境承载力评价的框架不断丰富,学者将 研究的对象从单个城市拓展到开放的城市群,为承载 力研究和实践打开了一个新的视角。已有对资源环境 圆《2018年第4期 旋 情报 承载力的内涵分析,更多的是关注人口、资源、环境、 交通等硬指标的约束,对科技进步、社会治理能力提 升、经济发展速度、文化和制度变迁等软指标的动态 变化考虑不足。 3研究展望 3.1承载力的研究对象不断扩大,应用领域 不断扩展 随着研究的深入与发展,资源环境承载力已成为 区域性和全球性的问题,成为衡量国家或地区可持续 发展的重要判据。 承载力的研究对象已由以往单一的水、土地和矿 产等资源承载力研究,发展到对区域资源、环境、生 态,甚至是资源环境承载力的综合研究,研究角度不 断创新,由单一具体单元发展为区域整体,实现了由 静态到动态、由定性到定量、由分类到综合、由基础 到应用的巨大转变。在经济全球化的背景下,资源与 环境的时空格局发生巨大变化、空间流动性日益加剧, 不同资源环境要素之间的相互作用关系及其综合效应 逐渐凸显,对这些因素的考虑都需要在未来资源环境 承载力研究中,尤其是服务监测预警机制建立的工作 中得到加强。 3.2区域协调发展需求明显,城市群领域的 承载力研究有待进一步发展 在区域协同发展的背景下,对城市群资源环境承 载力已有的研究需要进一步拓展。首先,加强以一定 时期的科技发展水平为依据进行横向评价,强化对科 技进步、资源利用效率、资源储采比等因素的预见性 考虑。其次,在现状评价性研究的基础上,系统开展 资源环境承载力的预警研究,特别是对资源环境承载 力的演变趋势与发展规律的研究。同时,以一区、一 城、一市的单体为主要研究对象的思路已不能满足区 域发展的现实需要,应从开放系统中物质能量交换的 视角加强对承载力时空变化的影响研究。 旋 情报 自然资源管理 [7】樊杰,王亚飞,汤青等.全国资源环境承载能力监测预警 参考文献 [1]Brown K,Hameed H.Environmental carrying capacity and tourism development in the Maldives and Nepal[J】.Environmental conservation,1997,24(4):3 16—325. 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Progress and Prospect of Research on Carrying Capacity of Regional Resources and Environment from the View of Urban Agglomerations LIN Hui , r .Institutes ofScience and Development,Chinese Academy ofSciences,Beijing 100190,China;2.Key Laboratory of and Land Resources Strategy Research ofMinistry ofLand and Resources PR c,Beijing 1 00812,China) Abstract:With the continuous acceleration of China’S urbanization process,urban agglomeration has become an important form of regional spatial organization.How to solve the contradiction between the development of urban agglomeration and the constraints of resources and environment has become an urgent problem for regional development.This paper takes resource and environment carrying capacity as the threshold,and remarks on the progress of study on carrying capacity of resource and environment of regions as well as in city agglomerations at home and abroad.It found that at present the research about carrying capacity of resource and environment of urban agglomerations is limited,and the shortages in the correlative studies are summarized.Based on his,maitn study trends and orientations in the future are concluded with the aim to provide support for regional sustainable development through evaluation and early—warning of resource and environmental carrying capacity of urban agglomerations. Keywords:Urban agglomeration;Resources and environment;Carrying capacity;Sustainable development 2018年第4期》团 

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