作者：吕光明,何强
出版社：中国人民大学出版社
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承载能力理论与测度方法研究试读：
前言
可持续发展是当今世界最受瞩目的重大问题，也是当今人类追求的共同目标。作为一种与可持续发展思想相吻合的理念，承载能力不但同样可以应用于几乎所有尺度的人类与环境相互关系的可持续性问题，而且还有后者所不具备的额外优势——传递可计算性和精确性的意蕴。因此，研究探索承载能力理论与测度方法是进一步深化可持续性度量和评价研究的核心途径之一。
基于此，20世纪中叶以来，人类生态领域中各种类型的承载能力研究受到世界各国的广泛关注。近年来，在教育部哲学社会科学研究重大课题攻关项目“我国资源、环境、人口与经济承载能力研究”（批准号为：06JZD0020）、北京市哲学社会科学规划项目“北京市资源、环境、人口与经济承载能力研究”（批准号为：06AaJG024）等项目的资助下，我们在国内外相关研究的基础上对承载能力理论与测度方法进行了较为系统的研究和探索，主要包括承载能力的理论研究、承载能力的方法研究和城市生态系统专题研究三个部分。
本书正是对这些研究和探索进行系统梳理后的成果。从内容上看，本书首先在对承载能力研究的演进过程及其与可持续发展之间的关系进行梳理的基础上，对目前承载能力研究所面临的困境与挑战进行多层面的探讨与剖析。然后，借助PREE（人口（population）、资源（resource）、经济（economy）、环境（environment））系统理论构筑了一个全新的承载能力系统互动理论框架，分析了生态系统综合承载能力的细化分解关系与调控原理。再后，从单因素和综合因素两个层面对承载能力的测度方法进行归纳、探讨。最后，以城市这一典型的人工生态系统为应用对象，探讨了城市综合承载能力的理论分析框架、测度方法与调控原理。本书力图通过理论和方法两个层面、生态系统和城市两个层次对承载能力问题的系统研究，提高对承载能力与可持续发展的认识水平和研究层次，增加承载能力度量与可持续发展评价的可操作性。
从章节安排上看，本书分为4部分，共包括7章内容，具体划分如下：第1部分为绪论部分，即第1章；第2部分为承载能力的理论研究部分，由第2、3、4章构成；第3部分为承载能力的方法研究部分，由第5、6章构成；第4部分为城市生态系统专题研究部分，即第7章。第1、2、3、4章由吕光明副教授独立完成，第5、6、7章由何强博士和吕光明副教授共同完成。
在本书的编写和出版过程中，我们得到了项目首席专家、教育部长江学者特聘教授邱东教授的悉心指导和鼎力支持，得到了中央财经大学科研处、北京师范大学国民核算研究院、国家统计局统计科学研究所相关领导和老师的大力帮助与鼓励；同时，我们也参考了众多专家、学者的相关论文和著作。在此一并表示感谢。
受能力和水平所限，书中错误、不足和疏漏在所难免，敬请各位专家、同仁批评指正。我们的联系邮箱为：lgmbnu@bnu.edu.cn，heqiang_1122@163.com。吕光明 何强2011年11月于北京
第1章 绪论
1.1 研究背景
长期以来，人类社会的发展机制一直囿于资源、环境、人口与经济四者之间的相互作用大小和方式，在各个发展阶段呈现出不同的特征。在远古时期和农业文明时期，人口数量有限，生产力比较落后，人们采集资源和影响自然的方式有限，资源、环境、人口与经济四者之间的矛盾还比较小。18世纪工业文明兴起之后，人类经济活动对资源、环境的影响越来越大，工业“三废”污染问题日渐突出。到20世纪以后，全球性的人口骤增、资源短缺、环境污染、生态破坏等问题接踵而来，对人类的生存和发展构成了严重威胁，资源、环境、人口与经济四者之间的矛盾也变得更为突出。在对全球性的资源、环境、人口与经济危机和矛盾的担忧中，人类逐渐认识到必须走可持续发展的道路。目前，可持续发展已经成为全世界共同的发展理念。
资源、环境、人口与经济四者之间的矛盾是世界各国可持续发展战略实施中共同面临的问题，中国也不例外。改革开放30多年以来，中国经济发展在取得举世瞩目的成就的同时，人口基数庞大并仍在不断膨胀，自然资源大量耗减，生态环境总体上也在不断恶化。具体表现在：
第一，人口基数大，增长势头快，就业负担沉重。截至2009年底，我国人口已达到13.35亿，约占世界人口总数的1/5。尽管在计划生育政策等因素的直接作用下，人口自然增长率由1978年的12.0‰下降到2009年的5.1‰，但由于人口基数庞大，增长势头仍然较快，近几年平均每年新增人口仍然在700万左右，每年需要安排就业的城市劳动力约1100万。大量农村剩余劳动力转移方向有限，新增农业劳动力又超过非农产业劳动力的转移速度。2009年度全国农民工总量为22978万人，其中外出农民工数量为14533万人，庞大进城务工的农民工是城市发展必须面对的严峻现实。
第二，经济结构存在诸多不合理之处，粗放式发展对生态的压力持续加大。我国总体经济发展速度较快，改革开放30多年GDP的平均增长速度为9.92％，是世界上经济增长最快的国家之一，但区域差异较大，有相当一部分地区经济结构不合理，粗放型的经济发展模式并没有得到根本性扭转，落后的生产方式仍占相当大的比重，科技水平对生产力的推进作用仍然有限。2008年我国单位GDP能源消耗是世界平均水平的2.65倍，是美国的3.9倍，是欧盟的4.32倍，是日本的8.2倍。吨钢可比能耗、火电供电煤耗、水泥综合能耗分别高出世界先进水平15％、20％和24％。2008年我国消耗了全世界36％的钢铁、16％的能源、52％的水泥，仅创造了全球7％的GDP。
第三，人均资源不足，部分重要资源短缺，外部依赖愈发明显。我国自然资源虽然总量丰富，但人均占有量却远远低于世界平均水平。水资源人均占有量只有世界人均占有量的1/4，森林资源人均占有量只有世界人均占有量的1/5。耕地面积只占世界耕地面积的7.1％，但人口却占世界人口的19.78％。矿产资源种类不全，有的虽储量不少，但品位低，开采难度大。大多数矿产资源人均占有量不到世界平均水平的一半。石油、天然气人均储量都不足世界平均水平的 1/10；即使是比较丰富的煤炭资源，人均储量也不到世界平均水平的40％。人口和经济的高速增长，势必加快资源、能源的消耗速度，加剧资源、能源不足的矛盾。目前，我国石油、铁矿石、铝土矿、铜矿等重要能源资源消费对进口的依存度都超过了50％。
第四，生态环境脆弱，生态功能降低，环境问题日益严峻。我国幅员辽阔，自然条件复杂，地貌类型多样，气候差异显著。西北干旱，少雨多风；西南山高坡陡，土层浅薄，多暴雨；青藏高原寒冷，空气稀薄。恶劣多变的自然条件导致我国西部地区生态脆弱，生态承载力相对低下。即使是自然环境相对较好的中东部地区，与所承受的巨大人口压力相比，承载力仍相对不足。中国生境破碎化程度高，森林、草原、湿地等生态系统结构趋于简单或不合理，自我调节能力不断下降，生态系统调节气候、涵养水分、保持水土、防风固沙、调蓄洪水、净化空气、维持生物多样性等功能降低。据统计，1/5的城市空气污染严重，1/3的国土面积受到酸雨影响，全国水土流失面积365万平方公里，荒漠面积263.6万平方公里，90％以上的天然草场退化，生物多样性严重削减，沙尘暴侵袭，黄河断流，长江特大洪涝以及凶猛频繁的“云娜”、“韦帕”和厄尔尼诺现象等生态灾难，以前所未有的规模和强度影响环境，带来一系列恶果。
可持续发展是一种总体性战略，涉及资源、环境、人口与经济之间不同层面的诸多内容。在世界各国可持续发展实践中，资源、环境、人口与经济之间深层次矛盾的有效解决取决于系统、科学、定量地研究四者之间的关系。承载能力作为衡量四者关系的科学指标，是人类可持续发展的测度与管理决策的重要依据（Young，1998；Abernethy，2001；张林波，2009）。可持续发展并不意味着不消耗资源和污染环境，不是使发展完全摆脱资源、环境的影响和依赖，而是将发展保持在资源、环境、人口与经济系统的承载限度内，又不能使发展处于停滞状态。正如塞尔（Sayre）所指出的，作为一种与可持续发展思想相吻合的理念，承载能力的概念不但同样可以应用于几乎所有尺度的人类与环境相互关系的可持续性问题，而且还有后者所不具备的额外优势——传递可计算性和精确性的意蕴。
从马尔萨斯（Malthus）1798年尝试提出土地资源承载能力的思想到如今的200多年时间里，承载能力研究取得了众多成果，在可持续发展实践中也或多或少获得了成功，但由于种种因素的限制，承载能力在概念、理论和方法上存在大量争论、疑惑与挑战，与可持续发展的任务要求相比，其研究思路和角度存在如下三大偏差：一是承载能力评价的单项研究多，综合研究少，缺乏系统性。二是承载作用关系的单向研究多，双向研究少，缺乏互动性。三是承载能力结果测度的数量研究多，质量研究少，缺乏可比性。为此，本书拟从理论和方法两个维度对承载能力展开较为深入的探讨和分析。
1.2 研究意义
可持续发展是当今世界最为关注的重大问题，也是人类追求的共同目标。如何解决资源、环境、人口与经济之间的深层次矛盾，以及如何寻求反映四者之间关系的承载能力的合理均衡范围，是各国可持续发展实践中亟待解决的重大问题。开展承载能力理论和方法研究具有重要的学术价值和实践意义。
第一，开展承载能力尤其是生态系统综合承载能力研究可以为可持续发展理论的完善与成熟奠定基础，提高对可持续发展问题的认识水平与研究层次。可持续发展是一种哲学观，是关于自然界和人类社会发展的哲学观。可持续发展必须实现人口、资源、环境与经济发展之间的相互协调。但协调并不等于可持续，还必须以承载能力为基础。这种承载能力决非资源、环境等单因素承载能力，而是一个复杂系统的综合承载能力。可持续发展的实质是生态系统的持续承载，即资源、环境、人口与经济系统的综合持续承载。可持续发展要求人类经济活动规模保持在生态承载能力的限度内，阻止一个区域承载能力下降则要求生态系统的发展是可持续的。可持续发展理论的完善需要承载能力尤其是生态系统综合承载能力理论的支持，承载能力理论应作为可持续发展的重要支撑理论之一。本书拟在以往单一承载能力研究的基础上，借助PREE系统理论构筑一个全新的承载能力系统互动理论框架，分析生态系统综合承载能力的详细分解关系与调控原理，并特别拓展现有承载能力的研究范围，提出经济承载能力的理论，这应该是对承载能力理论研究的一个重要创新，可以提高对可持续发展的认识水平与研究层次。
第二，承载能力应用方法研究作为其理论研究的量化延伸和实证研究的基础，可以为可持续发展状态测度和战略实施提供方法论基础与依据。目前学界已经有大量的有关环境资源危机、生态破坏等方面的研究，它们对揭示问题的严重性、唤起人们的关注起到了积极作用。但是，由于它们不能很好地与政策实践相结合，难以考察和把握可持续发展实践的需求，因而也无法有效指导可持续发展的具体实践。这不仅严重浪费了可持续发展的研究资源，而且也不利于可持续发展战略的实施。可以说，目前可持续发展的理论供给远远不能满足实践需求，两者之间存在“缺口”。我们认为，缩小该缺口的关键在于加强可持续发展应用方法的研究，重视可持续发展的状态测度。作为一种与可持续发展思想相吻合的理念，承载能力不但同样可以应用于几乎所有尺度的人类与环境相互关系的可持续性问题，而且还有后者所不具备的额外优势——传递可计算性和精确性的意蕴。因此，探索承载能力测度方法是进一步深化可持续性度量和评价研究的核心途径之一。可持续发展要求人类经济活动规模保持在生态承载能力的限度内，阻止一个区域承载能力下降则要求生态系统的发展是可持续的。只有搞清楚生态系统的承载能力，才能确定合理的资源开发战略和环境管理战略，制定出实现可持续发展的有效模式和路径。
第三，承载能力理论和方法的深入研究，可以对我国实施科学发展观与建设和谐社会中的若干重大问题进行合理阐释，并探求较为理想的解决思路。党的十六大以来，以胡锦涛同志为总书记的党中央先后提出了树立和落实“以人为本，全面、协调、可持续”的科学发展观、构建社会主义和谐社会的重大战略思想，提出并确定了建设资源节约型、环境友好型社会的长期战略任务。承载能力是中国实现科学发展的重要根基，是中国衡量和谐发展的重要方面。只有搞清楚中国资源、环境、人口与经济系统的承载能力，才能确定合理的资源开发战略、环境管理战略、区域功能规划战略、城乡发展战略，进而统筹城乡发展、统筹区域发展、统筹经济社会发展、统筹人与自然和谐发展、统筹国内发展和对外开放，找出实现中国可持续发展的模式和路径。虽然目前中国的承载能力研究取得了一定的成绩，但研究多集中于资源与环境承载能力，缺乏对中国发展中若干重大问题的研究。本书拟在对承载能力理论和方法进行充分剖析与必要的改进研究的同时，对中国发展中的若干重大问题，如经济发展方式转变问题、区域功能规划问题、城乡统筹发展问题等进行合理的阐释，并探求较为理想的解决思路。
1.3 研究思路
本书按照“理论研究——方法研究——专题研究”的主线展开。首先在对承载能力研究的演进过程及其与可持续发展之间的关系进行系统梳理和剖析的基础上，对目前承载能力研究所面临的困境与挑战进行较为深入的探讨和解析。然后，在可持续发展背景下，借助PREE系统理论构筑了一个全新的承载能力系统互动理论框架，分析了生态系统综合承载能力的详细分解关系与调控原理。再后，从单因素和综合因素两个层面对承载能力的测度方法进行归纳、探讨。最后，以城市这一典型的人工生态系统为应用对象，探讨了城市综合承载能力的理论分析框架、测度方法与调控原理。
本书尽可能地结合中国发展中的若干重大问题，力图通过理论和方法两个层面，以及通过单因素、地球生态系统和城市生态系统三个尺度对承载能力问题的系统研究，提高对承载能力和可持续发展的认识水平与研究层次，增加承载能力度量与可持续发展评价的可操作性，并积极探求中国可持续发展问题的解决思路。
1.4 结构安排
全书分为4部分，共包括7章内容。第1部分为绪论部分，即第1章；第2部分为承载能力的理论研究部分，由第2、3、4章构成；第3部分为承载能力的方法研究部分，由第5、6章构成；第4部分为城市生态系统专题研究部分，即第7章。各章的具体内容安排如下：
第1章为绪论。本章阐述承载能力理论和方法研究的背景、意义、思路与结构安排，为后面的理论研究、方法研究和城市生态系统专题研究作铺垫。
第2章为承载能力研究溯源。本章首先阐释了承载能力从具体的力学概念逐步演变为抽象的生态学概念的四个阶段，即Logistic曲线恒定K值的提出、种群的动态平衡与承载能力、人类生态学领域的单因素承载能力、人类生态学领域的综合承载能力——生态承载能力，分析了每个阶段研究的概念内涵、学科应用领域与争论观点。然后在对可持续发展的背景与内涵进行论述的基础上，辩证地考察了承载能力与可持续发展之间的逻辑关系，指出两者在提出历程和本质上一脉相承、相辅相成，前者的研究深化在发展趋势上将成为后者的理论支柱和实现保障。
第3章为承载能力研究面临的困境与挑战。本章首先在第2章的基础上分析了承载能力研究所面临的两大困境，即客观存在性疑惑和可测算性疑惑。然后，以承载能力的深化研究是可持续发展的理论支柱和实现保障为审视目标，剖析了承载能力研究所面临的三大挑战：（1）对地球生态系统复杂性理论研究不够充分；（2）对人文社会因素的影响机制揭示不够深刻；（3）研究思路和研究角度存在较大偏差。最后，指出了未来承载能力研究的努力方向。
第4章为基于PREE系统论的承载能力理论分析框架重构。人类可持续发展问题的实质是人口、资源、经济和环境（PREE）问题。本章首先对人类生态PREE系统的结构、特征和作用机制等进行较为深入的解析。然后，在PREE系统框架下，通过可持续承载能力的一个综合承载能力和可持续资源承载能力、可持续环境承载能力、可持续经济承载能力三个子项承载能力表达人口、资源、经济和环境之间的联系，构筑了一个全新的承载能力系统理论分析框架。最后，探讨和分析了可持续承载能力的演化机制与调控机理、三个子项承载能力的阈值调控机制。
第5章为单因素承载能力测度方法研究。本章首先探讨、归纳和总结传统两大类因素承载能力的测度方法：（1）针对土地资源承载能力、水资源承载能力、矿产资源承载能力、森林资源承载能力及相对资源承载能力等资源承载能力的测度方法；（2）针对环境承载能力的测度方法。然后，为了和第4章可持续经济承载能力理论保持一致，本章还从经济福利和国民财富视角探讨了经济承载能力的测度方法。最后，在可持续发展背景下对单因素承载能力测度方法进行审视性分析。
第6章为承载能力综合测度方法研究。20世纪80年代以来，可持续发展理论研究的迅速发展逐步促使承载能力理论和方法研究从单因素向综合因素转变，承载能力综合测度方法应运而生。按照构造特征的不同，这些综合测度方法可以分为四大类：（1）基于能量和物质转移的综合测度方法；（2）指标体系测度方法；（3）面向复合层次结构指标的综合测度方法；（4）系统性建模测度方法。本章依次论述了承载能力四大类综合测度方法的基本思想和基本原理，分析它们作为生态系统承载能力综合测度方法的优越性和局限性，并探讨了它们的未来发展趋势和改进方向。
第7章为城市生态系统承载能力理论与测度方法研究。城市生态系统是地球上最大、最典型的人工生态系统。世界城市土地面积虽然仅占全球陆地面积的2％，却居住着约50％的世界人口，而且大多数全球性和区域性人口、资源、环境问题都源于城市，这使得城市生态系统承载能力研究具有非常重要的价值。本章首先构建城市生态系统承载能力的理论分析框架，然后以此为基础探讨城市生态系统承载能力的测度方法，最后结合生态系统综合承载能力理论分析框架内容和城市生态系统承载能力分析框架内容分析了我国的城乡统筹问题。
第2章 承载能力研究溯源
2.1 承载能力研究的演进与发展
承载能力又称承载力、承受能力，英文为carrying capacity或bearing capacity，它原本是物理力学中的一个概念，指物体在不产生任何破坏时所能承受的最大负荷，具有力学中压强的量纲，如kg/cm3、N/cm3。以常见的桩基承载能力为例，桩基主要承受竖向和水平载荷，桩基承载能力表现的是某种质地类型的桩基对其上层结构的支撑能力，是合理安排建筑结构时需要考虑的一项重要指标。其大小可以通过野外的或室内的力学试验得到具体数据，在某些情况下也可通过力学理论或经验公式计算。后来，生物学、人口统计学、生态学等学科在发展过程中普遍借用承载能力的概念，衍生出种群承载能力、资源承载能力、环境承载能力、生态承载能力等概念。这些衍生概念都是没有力学量纲的抽象概念，试图表达出某一条件下承载主体（通常为资源、环境或生态系统）对承载对象（通常为人类或生物种群）生长的支撑能力或对承载对象发展的限制程度。承载能力从具体的力学概念演变到抽象的生态学概念经历了一个十分漫长而复杂的过程，这一过程大致可分为以下四个阶段。2.1.1 第一阶段：Logistic曲线恒定K值的提出
承载能力的概念由具体到抽象的演化最早可追溯到18世纪人口统计学和生物学中的人口或生物种群数量增长问题研究。当生物种群的生长不受空间、食物和其他有机体等资源与环境条件的限制时，该物种的增长率为最大，唯一的限制因子为物种自身的繁殖率与生长率，此时的增长率为内禀自然增长率。此时种群增长曲线呈J形，如图2—1所示，其数学表达式为：
这就是生态学中著名的马尔萨斯模型，由马尔萨斯在1798年出版的《人口原理》中提出。
但是，在现实生活中，除非是有控制条件的实验研究，否则由于资源和环境限制因素，种群是不可能按J形曲线无限制发展的。
马尔萨斯是第一个看到资源和环境限制因子对人类物质增长过程有着重要影响的学者。在1798年出版的《人口原理》中，他假定：（1）食物是人类生存的必需品，是人口增长的唯一限制因子；（2）由于上帝赋予人类几乎不变的两性情欲，所以人口呈几何级数即指数增长（1，2，4，8，16，…）；（3）食物产量最多呈算术级数即线性增加（1，2，3，4，5，…）。在此基础上，马尔萨斯提出食物资源有限并影响人口增长的理论。
建立在规范命题与机械的自然和社会概念基础上的马尔萨斯理论，不仅反映了当时的社会形式，而且对后来的科学研究产生了广泛的影响（Seidl，1999）。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、现代生物进化论和生物多样性的理论基础。1838年，比利时数学教授维赫斯特（Verhulst）第一个用数学形式表示出马尔萨斯的观点。在对19世纪最初20余年法国、比利时、沙俄及英国埃克塞斯（Essex）郡人口调查的基础上，维赫斯特考虑人口容量或极限规模，引入常数K表示自然资源和环境条件所能容许的最大人口，建立起人口增长的曲线方程。在时隔近一个世纪后的1920年，美国生物学家珀尔（Pearl）与其助手里德（Reed）在研究黄果蝇种群生长的实验中也独立地构建了类似的曲线方程。这就是著名的Logistic曲线方程，也称Verhulst-Pearl方程，其数学表达式为：
Logistic曲线方程揭示出生物种群发展与环境之间的基本关系：通常种群数量最初增长缓慢，然后逐渐加快，但不久后，由于限制因素的影响，增长速度逐渐降低，然后达到某一平衡的恒定K值，最终呈现如图2—1所示的S形。长期的生态研究表明，在环境条件较好时，生物种群往往会生长过快，当生物种群个体数目超过K值过多以后，种群就会大量死亡，导致种群个体数目骤然下降，从而重新回到K值以内。在生态系统中，种群的变化还有其他几种形式，但万变不离其宗，种群个体数目的最后变化结果总是回到恒定K值所允许的范围内（高吉喜，2001）。在人口统计学和生物学中，用Logistic曲线的恒定K值反映资源和环境限制因子对种群增长的限制作用，使人类意识到资源和环境方面的限制作用，更重要的是对现今承载能力的研究有重要的指示意义，可以说是现今承载能力研究的起源（Hardin，1986）。图2—1 种群增长曲线示意图2.1.2 第二阶段：种群的动态平衡与承载能力
尽管Logistic曲线在人口统计学和生物学研究中都得到一定程度的证实，但在永恒意义上却很难得到有力支持。由美国、英国、澳大利亚和新西兰等国家短期数据估计得到的K值很快被随后的人口增长所突破（Cohen，1995；Seidl，1999）。简单的Logistic曲线并不适宜用于估计承载能力，主要原因是在建模过程中将系统假设为封闭的，而且将方程中的K值和r值等参数视为恒定不变，没有考虑到自然环境和人类社会发展（包括技术进步）的动态变化性与不确定性（陈劭锋，2003）。
在Logistic曲线的基础上，承载能力概念又在生态学中得到进一步完善。1921年，美国的帕克和伯吉斯（Park & Burgess）在有关的人类生态学杂志中首次明确提出了种群承载能力的概念，并把它定义为某一特定环境条件下某种生物个体存活的最大数量。显然，该定义描述的是一种最大的极限容纳量，是一种绝对数量的概念。由于它不涉及机制的探讨，因而承载主体与承载对象之间的关系最为简单（王开运等，2007）。
在现实生态系统中，包括人类在内的生物种群之间的相互作用十分复杂，资源和环境的稳定状态具有多重性。既然种群承载能力是资源和环境对生物种群限制的具体体现，那么只要生物种群或资源和环境因素发生变化，种群承载能力也就会发生相应的变化。种群承载能力是资源和环境状况、生物种群对资源和环境的利用状况以及生态调节机制等共同作用的结果。也就是说，种群承载能力是一个动态的变量。人口承载能力更是如此。虽然人也可以被认为是生物的一种，但是人在某种意义上已超越了一般的动物，人可通过劳动来增加其承载能力。马尔萨斯错误地预测人口的增长率将总是迅速地超过食物的增长率，但并未意识到人类扩展其承载能力的可能性和程度（陈劭锋，2003）。
一些学者首先注意到种群承载能力的这种可变性，并力求捕捉其动态变化规律。1922年，霍登和帕尔默（Hawden & Palmer）在观察阿拉斯加引入驯鹿种群后的生态效应时发现，在种群数量增长并超过某一限度之后，会有一个急速下降，并最终趋于稳定。为此，霍登和帕尔默针对草原生态系统从生态学角度提出了新的承载能力概念，即在不损坏草场的情况下，草场可以支持的牲畜数量。显然，这一概念的进步之处在于首次从种群与环境状态之间相互作用的角度定义承载能力，但也留下了如何客观评估这种相互作用的困难。约20年后，利奥波德（Leopold，1941）也给出了相似的定义：区域生态系统能支撑的最大种群密度变化的范围。1953年，奥德姆（Odum）在其具有广泛影响力的著作《生态学基础》中，将Logistic曲线最大值K与承载能力理论阈值联系后，承载能力这一概念有了形象直观的数学表达式。由于现实生态系统本身的复杂性，生物和环境以及种群间的交流与多重稳定过程属于非线性关系，并且受外界环境干扰的影响，种群数量的变化及其多元稳态通常处于非线性动态变化中，因此在实践中很难采用简单的Logistic曲线来描述自然种群的时空动态变化特征（McLeod，1997；王开运等，2007)。尼科尔森（Nicholson）在其著名的蝴蝶试验中得出的分析结论表明，加入时间变化滞后因子（t-T）后的方程能够更好地拟合得到Logistic曲线方程（Seidl，1999）。沃尔泰拉（Volterra，1930）考虑遗传效应对种群动态的影响，得到积分－差分形式的改进方程：
迈耶和奥苏贝尔（Meyer & Ausubel，1999）认为，由于技术发明和学习曲线多呈S形，承载能力K(t)是关于时间的Logistic函数：
因而可以用双Logistic曲线方程模拟人口的动态变化。
在人口统计学的研究中，很多学者把承载能力变化动态与人口变化动态联系起来，构建不同形式的微分方程，其中最有代表性的形式有两种。
一是含有Condorcet参数c的方程：
二是含有Mill参数L的方程：
以前者为例，人口规模以前者为例，人口规模N(t)和承载能力K(t)的解依赖于c的取值。当c<1时，由于K(0)>N(0)>cN(0)，非齐次线性方程的解为Logistic曲线方程，此时，承载能力是恒定的。当c=1时，非齐次线性方程的解为指数增长方程，承载能力也不断增加。当c>1时，人口规模N(t)和承载能力K(t)都将趋于无穷大（陈劭锋，2003）。
总的来说，以霍登和帕尔默（1922）为代表的第二阶段研究，明确提出了种群承载能力的概念，突出了作为承载主体的环境状态的作用，指明了环境状态与种群数量变化之间的相互作用关系，把承载能力研究由纯粹的种群增长率变化分析推进到种群增长率变化与环境状态变化之间的平衡分析，将研究焦点由最大种群平衡转移到环境质量平衡上来，由绝对平衡数量承载能力转向了相对平衡数量承载能力。尽管人类或生物种群数量的动态平衡变化在当时的生态学中还难以解释，但这种动态平衡思想为承载能力提供了新的概念立足点，也与后来的可持续发展理论有着原则上的相似性，成为这一阶段的一大理论创新。种群承载数量的动态平衡思想从此也与Logistic曲线K值思想一起，成为后来大多数承载能力研究的理论基础。需要指出的是，这一时期人口统计学中承载能力研究虽然在前一阶段的基础上深化，建立了不少模型，但这些模型多属于验证理论的正确性，并没有真正投入到解决人类所面临的实际问题中去。2.1.3 第三阶段：人类生态学领域的单因素承载能力
20世纪40年代后，人类社会遭遇了人口膨胀、自然资源短缺和环境污染等一系列危机。这些危机的发生引起了人类学家、生物学家和经济学家的广泛关注和深入思考，以解决人类发展与自然界之间的关系问题。他们开始将承载能力的概念应用于人类生态学领域，用于捕捉、计算和表达资源与环境对人类活动的限制，于是针对资源或环境的单因素承载能力研究逐渐兴起。单因素承载能力所考虑的制约因素也不仅仅是马尔萨斯时期的粮食问题，而是扩展到人类社会已经普遍面临的土地资源、矿产资源、水资源、环境等问题。单因素承载能力研究试图通过对某些关键资源的供需状况以及对敏感环境因子的纳污状况进行分析，以确定地球的人口承载能力或人类活动的方式和强度是否合理。
1. 资源承载能力
随着一些国家工业化的快速推进，对自然资源的需求量也越来越大，人类开始意识到自然资源是有限的，“石油危机”的出现更是加深了这种认识。资源承载能力的概念应运而生。资源承载能力是承载能力概念和理论在资源科学领域的具体应用。资源承载能力的概念自出现后，虽然已被广泛应用，但迄今并没有一个公认的确切定义。一般认为，资源承载能力是指在一定时间、空间内某种自然资源所能支撑的一定物质生活水平下的人口规模（Arrow et al.，1995；Tipparat，2005；谢高地等，2005）。开展资源承载能力研究目的在于揭示资源的合理配置，实现资源可持续利用。按照人类发展在不同阶段面临的不同资源问题，先后出现了土地资源承载能力、水资源承载能力、矿产资源承载能力和森林资源承载能力的概念。（1）土地资源承载能力
在各种资源承载能力研究中，土地资源承载能力的研究是开始最早、规模最大也最为成熟的。艾伦（Allan）在1949年将土地资源承载能力定义为：“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的人口数量及人类活动水平”。较为典型的土地资源承载能力的定义为：在确保不会对土地资源造成不可逆的负面影响的前提下，土地生产潜力能容纳的最大人口数量。多数研究是以土地资源—食物生产—人均消费—可承载人口为主线，即以耕地为基础、以食物为中介、以人口容量测算为目标，研究一定的生产技术水平下，本地区土地资源所能承受的一定消费水平下的人口数量。
自20世纪中叶以来，随着全球性的人口膨胀和资源短缺，人地矛盾日趋尖锐，土地资源承载能力研究向纵深方向发展。这方面最著名的研究是1977年联合国粮农组织（FAO）发起的“发展中国家土地的潜在人口支持能力研究”和石玉林、陈百明主持的“中国土地资源生产能力及人口承载量研究”。根据对土地资源承载能力的普遍理解，土地资源承载能力的主要研究内容是：1）回顾过去的、评价当前的和预测未来的一个国家或地区利用自身的土地资源所能持续、稳定供养的人口数量；2）不同空间或时间尺度上的土地资源承载能力；3）回顾过去的、评价当前的和预测未来的技术经济与社会发展水平及与此相适应的物质生活水准。（2）水资源承载能力
国外关于水资源承载能力的专门研究较少，常常是在可持续发展问题研究中使用可持续利用水量（Hunter，1998）、水资源的生态限度或水资源自然系统的极限（Falkenmark & Lundqvist，1998）、水资源紧缺程度指标（Falkenmark et al.，1998）等指标来表述类似的含义，且一般直接指天然水数量的开发利用极限。近年来，水资源承载能力研究在国内也得到了独立的发展，其常见的定义方式有4种，即抽象的“能力”、用水能力（容量）、人口和（或）社会经济发展规模、外部作用（龙腾锐、姜文超，2003；龙腾锐、姜文超、何强，2004；夏军、朱一中，2002），其中以第3种最为普遍。左其亭等（2005）在归纳国内代表性定义后把水资源承载能力简单定义为：“一定区域、一定时段，维系生态系统良性循环，水资源系统支撑社会经济发展的最大规模。”
在具体研究中，国内学者大多是根据区域或流域特征以及社会经济发展状况，从水资源的自然和社会属性角度入手，循着可持续的方向，借助相关学科和领域的理论及知识，应用已有的和创新的方法来解决水资源承载能力的相关问题（张保成、国锋，2006）。（3）矿产资源承载能力
徐强（1996）认为，矿产资源承载能力是指在可以预见的时期内，保障正常社会文化准则的物质条件下，矿产资源以直接或间接方式持续供养的人口数量。孟旭光等在1997年完成的课题“我国矿产资源与可持续发展”中认为，矿产资源承载能力指在一个可预见的时期内，在当时的科学技术和自然环境允许的条件下，矿产资源的经济可采储量对社会经济发展的支持能力。它既可以表现为对社会经济发展所需求的矿产资源的供给能力，也可以表现为矿产资源所间接供养的人口数量。与土地资源承载能力相比，由于矿产资源开发利用周期长，受科技水平限制性大，刚性强，开发利用过程中易于浪费以及矿产资源耗竭性等特点，矿产资源承载能力研究主要局限于经济发展的角度，更注重时间性、选择性和种类平衡等（徐强，1996；陈英姿，2010）。目前矿产资源承载能力研究的重点内容是矿产资源可持续发展指标体系。（4）森林资源承载能力
目前对森林资源承载能力的正式研究在国内外都比较少见。吴静和（1990）最早探讨了森林资源承载能力，并给出了定义：“森林资源承载能力是指在一定生产条件下森林资源的生产能力及其在一定生活水平下可以承载的人口数量。”欧阳勋志等（2003）认为，森林资源承载能力的承载对象应该包含人口数量和社会经济活动两个方面，并把森林资源承载能力定义为：“一定时期、一定区域的森林对人类社会经济活动的支持能力的阈值及可供养的具有一定生活质量的人口最大数。”总的来说，森林资源承载能力研究还处于起步阶段，缺乏准确的概念。
应该说，四种资源承载能力只是从一个侧面考虑资源与人类发展之间的关系，考虑到四种资源之间存在的替代、共生、此长彼消等复杂关系，有必要进一步研究四种资源之间的相互广义替代性，从系统的角度界定资源的综合承载能力。事实上，单一资源的承载能力虽可以实现最大资源效应，却可能损害生态系统的整体功能。
2. 环境承载能力
环境承载能力是在大气、水体、固体废物等环境污染问题日渐显现的背景下提出的，其理论雏形源于环境容量的概念（洪阳、叶文虎，1998）。环境容量是指在人类生存和自然不受损害的前提下，某一环境所能容纳的污染物的最大负荷量。最大负荷量实质上是一个最大支持阈值，通常还可以用环境人口容量来表示。由于环境容量仅仅反映了环境销纳污染物的一个功能，因而常作为狭义环境承载能力。
由于环境系统的组成物质在数量上存在一定的比例关系，在空间上具有一定的分布规律，所以它对人类活动的支撑能力必有一定的限度。后来，人们逐渐认识到环境对人类活动的支撑功能，因而广义环境承载能力的概念得以提出。1974 年，毕晓普（Bishop）在《环境管理中的承载能力》一书中指出，“环境承载能力表明在维持一个可以接受的生活水平前提下，一个区域所能永久地承载的人类活动的强烈程度”。1991年，国际自然与自然资源保护联盟、联合国环境规划署及世界自然基金会（IUCN/UNEP/WWF）在《保护地球》中指出，“地球或任何一个生态系统所能承受的最大限度的影响就是其承载能力。人类可以借助于技术增大这种承载能力，但往往是以减少生物多样性和生态服务功能作为代价的，但是在任何情况下也不可能将其无限增大”。2002 年出版的《中国大百科全书·环境科学》给出的环境承载能力定义是：“在维持环境系统功能与结构不发生变化的前提下，整个地球生物圈或某一区域所能承受的人类作用在规模、强度和速度上的上限值。”周伟、钟祥浩、刘淑珍（2008）对环境承载能力的定义如下：在一定时期、一定状态或条件下，一定环境系统所能承受的生物和人文系统正常运行的能力。环境承载能力反映的是人类与环境相互作用的界面特征，是研究环境与经济是否协调发展的一个重要判据。然而，由于环境本身的复杂性及影响因素的多样性，现有的环境承载能力研究还不够深入，缺乏深度，多是一些框架性研究。事实上，在作为生态环境组成要素的各项自然资源的承载能力问题还没有完全解决之前，是无法深入研究环境承载能力的。
总的来说，第三阶段的单因素承载能力概念是第二阶段种群承载能力概念在人类生态学领域的改进和修正。与后者相比，前者所包含的内容要广泛得多，所具有的内涵要深刻得多。主要表现在：1）种群承载能力概念强调的是资源、环境因素对其中生物种群的容纳能力，侧重体现和反映资源、环境系统的纯自然属性，其影响因素相对单一，主要是资源、环境系统的质地等自然属性以及种群之间的相互作用等；而单因素承载能力概念更强调资源、环境系统对其中生物和人文系统活动的支撑能力，侧重体现和反映资源、环境系统的社会属性，其影响因素要复杂得多，包括资源、环境系统和人类活动之间的相互影响，人类价值取向、目标体制背景及管理措施等。2）种群承载能力是一个实证概念，而单因素承载能力涉及人文活动和人文目标，是所追求目标的函数，是一个复杂的规范概念（Seidl，1999）。正如哈丁（Hardin，1991）所指出的，对生物而言，依据维持基本生存的资源测算其承载能力是合理的。对人类而言，人类生存需要不同比例的必需品和奢侈品，即意味着不同的生活质量。生活质量越高，则承载能力越小。人类的承载能力受制度、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，是一种文化承载能力，文化承载能力总是小于生物物理承载能力。戴利和埃利希（Daily & Ehrlich，1992）提出了一个相似的概念——社会承载能力，以区别生物物理承载能力，认为生物物理承载能力是指在特定技术能力情况下生物物理条件可以支持的最大人口数量，社会承载能力则是指在各种社会条件下（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。在任何技术水平条件下，社会承载能力都将小于生物物理承载能力。3）单因素承载能力概念强调自然的界限能够被人口的迅速增长、自然资源的加速利用以及人类对生态系统和生物地球化学循环的干预所超越。显然，人类生态学领域的承载能力概念不仅仅受到自然资源和环境因素的影响，还受到人类自身文化社会因素的影响（Cohen，1997）。这是承载能力研究过程中的一个重要的理念转变，为推动其理论研究的深化提供了重要的基础。当然，单因素承载能力只考虑承载主体的资源或环境因子的作用，缺乏对人类活动的细致研究以及对生态系统的整体考虑，难以得出体现发展动态特征的结论，进而缺乏综合性的实践指导意义。2.1.4 第四阶段：人类生态学领域的综合承载能力——生态承载能力
与资源短缺和环境污染不可分割的另一个问题是生态破坏，如草原退化、水土流失、荒漠化、生物多样性丧失等。生态破坏的明显特点是生态系统的完整性遭到损害，从而使生存于其中的人类和生物面临生存危险。由于人类社会系统只是生态系统的一部分，人类社会系统结构和功能的好坏取决于生态系统的结构和功能的状态，仅仅关注其中的资源和环境单因素并不足以解决人类所面临的生存危险。20世纪80年代后期，可持续发展思想得以提出，承载能力被认为是它的一个固有方面，并与之相结合而获得新的发展。一些学者在讨论生态系统所提供的资源、环境与人类社会系统之间的关系时，突破了以前的单因素承载能力概念，从系统的整合性出发，提出了生态承载能力的概念。
在国外，霍林（Holling，1973）是较早提出生态承载能力概念的学者，他在1973年对生态承载能力的定义如下：生态承载能力是指生态系统抵御外部干扰，维持原有生态结构和生态功能以及相对稳定性的能力。为了定量研究生态系统对干扰的反应，国外一些学者还提出了生态支持力（ecological persistence）、生态阈值（ecological threshold）（Holling，1996；Roldan Muradian，2001）等与生态承载能力相似的概念。
在国内，王家骥等（2000）是较早开展生态承载能力研究的学者，其对生态承载能力的定义如下：生态承载能力是自然体系维持和调节系统的能力的阈值。超过这个阈值，自然体系将失去维持平衡的能力，遭到摧残或归于毁灭，由高一级的自然体系（如绿洲）降为低一级的自然体系（如荒漠）。高吉喜在《可持续发展理论探索——生态承载力理论、方法与应用》一书中将生态承载能力定义为：生态系统的自我维持、自我调节能力，资源与环境子系统的供容能力及其可维育的社会经济活动强度和具有一定生活水平的人口数量，并指出资源承载能力是生态承载能力的基础条件，环境承载能力是生态承载能力的约束条件，生态弹性力是生态承载能力的支持条件。对于某一区域，生态承载能力强调的是系统的承载功能，突出的是对人类活动的承载能力，其内容包括资源子系统、环境子系统和社会子系统。程国栋（2002）认为：生态承载能力是指生态系统所提供的资源和环境对人类社会系统良性发展的一种支持能力，由于人类社会系统和生态系统都是一种自组织的结构系统，二者之间存在紧密的相互联系、相互影响和相互作用，因此，生态承载能力研究的对象是生态经济系统，研究其中所有组分的和谐共存关系。刘庄（2006）指出，生态承载能力的英文对应词为ecological resilience，而非大多数国内学者使用的ecological carrying capacity，其概念有广义和狭义之分。广义的生态承载能力是指在保持系统原有结构和稳定性的前提下，生态系统对干扰的承受能力；狭义的生态承载能力是指生态系统对人类活动干扰的承受能力。王开运等（2007）在《生态承载力：复合模型系统与应用》一书中指出，生态承载能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，以及区域间保持一定物质交流规模的条件下，区域生态系统能够承载的人口社会规模及其相应的经济方式和总量的能力。生态承载能力的内涵包括两个方面内容：一是生态系统的自我维持和调节能力，表现为区域内资源和环境的可持续供给与容纳的支持力；二是人类社会生产和生活活动（包括经济活动），既是施加于生态系统之上的压力，也为系统提供反馈和调节。生态承载能力可以从资源的可持续供给、生态环境纳污和人类支持作用三个子项阐述。张林波（2009）在《城市生态承载力理论与方法研究：以深圳为例》一书中指出，生态承载能力是指人类在各种自然因素、社会文化因素及其相互关系影响下的系统承载力，其承载对象是人类社会经济活动，其承载主体则综合考虑制约人类社会经济发展的各种自然、社会和文化因素。综合起来，生态承载能力的制约因素主要是资源、环境和自然生态。其中，资源制约因素主要包括水资源、土地资源、矿产资源以及燃料资源等，环境制约因素则主要包括大气环境容量、地表水环境容量、海洋环境容量等，而在自然生态方面，水土流失、土地退化、森林植被减少、生物多样性丧失等生态问题也会制约生态承载能力。因此，生态承载能力可被定义为：某一特定区域在资源、环境和自然生态因素制约下，经济发展、资源利用、生态保护和社会文明各个领域均能符合可持续发展管理目标要求的最大人类经济社会发展负荷，包括人口总量、经济规模及发展速度。
生态承载能力概念的诞生，可以说是对资源与环境承载能力概念的扩展和完善。与种群承载能力和单因素承载能力的概念相比，生态承载能力的概念所包含的范围更为全面、广泛，含义更加深刻、复杂。生态承载能力的研究对象不是生态系统的某一个子系统，更不是子系统中的某一组分，如人口或种群，而是整个生态系统，其研究内容是所有系统和组分如何和谐共存，实现可持续发展。可持续发展要求人类活动规模保持在承载能力的限度内，而阻止一个地区承载能力下降则要求生态系统的发展是可持续的。可持续发展理论的进入，极大地丰富了承载能力的内涵，由单一的承载主体和承载对象组成的简单系统发展到“自然—经济—社会”的复合系统；承载对象不再局限于人口，而是人口、经济、社会、科技等多方面有机结合的社会发展过程；承载主体需要相应的扩展，包含的因素需要体现系统的供给和自我维持方面的作用。可持续发展要求生态承载能力的内涵不仅要包含满足承载主体存在和发展的需求，而且要将承载主体和承载对象统一于区域生态系统中，把系统的稳定与可持续协调发展、正向演化和功能提升视为最重要的内涵。
总之，生态承载能力的诞生和发展，使承载能力理论跳出了单因素研究的局限，开辟了多要素协同与整体分析的新领域，获得了里程碑式的发展。同时，采用可持续发展中的平衡、协调和稳定的观点，使生态承载能力研究上升到可持续发展的高度。2.1.5 承载能力研究小结
承载能力研究是以承载能力的概念为主线的。承载能力是一个反映一定条件下承载主体所能承受或支持的承载对象的最大压力的指标。承载能力从具体的力学概念到抽象的生态学概念经历了一个十分漫长而复杂的演进过程。最先出现的是生物学和人口学中的Logistic曲线恒定K值，随后引入动态平衡的思想，衍生出种群（人口）承载能力概念。20世纪40年代后，承载能力的概念应用于人类生态学领域，随着人类发展面临问题的不同，先后出现了土地资源承载能力、矿产资源承载能力、水资源承载能力、环境承载能力等单因素承载能力以及生态承载能力的概念。表面上看，人类生态学领域的不同承载能力概念之间在意义上有较大转变，但实际上都是相通的，都是用以捕捉、计算和表达资源、环境对人类活动限制程度的概念。从表面上看，每一阶段下的承载能力概念的使用与发展都包含了对前一阶段含义的扩展，同时也与生态学科的发展及人类社会发展背景存在着极强的相关关系，但实际上它们是一脉相承的，这个“脉”就是发展。在不同的发展阶段，产生了不同的承载能力概念及相应的基础理论。
在承载能力概念演变的200多年历程中，实际上还衍生出不少不同的承载能力概念名称，这些概念名称一般是在“承载能力”概念之前加上所研究的承载主体名称、承载对象类型、研究对象范围作为定语而命名的。例如：资源承载能力、环境承载能力是以“承载主体+承载能力”方式命名的；种群承载能力、人口（人类）承载能力是以“承载对象+承载能力”方式命名的；生态承载能力、区域承载能力、城市承载能力是以“研究对象范围+承载能力”方式命名的。就人类生态学研究而言，目前主要的承载能力概念可用如图2—2所示的框架图表示。图2—2 人类生态学领域的承载能力概念框架图
2.2 承载能力与可持续发展之间的关系
2.2.1 可持续发展的背景与内涵1. 可持续发展的缘起与背景
人类发展的历史是一部人与整个自然生态系统之间相互作用、共同发展、不断进化的历史。从人类诞生至今，人类同自然间作用的方式、强度、范围已发生极大变化。
在远古时期，生产力极为低下，人类只能被动地适应自然，过着采集与狩猎的原始生活，人类对环境的破坏较小，人与自然的关系还处于“天人合一”的原始状态。在农业文明时期，人类逐渐能够用自身的力量改造自然、影响自然，开始进行一些以获取食物为目的的种植业和畜牧业活动。虽然周围环境不时会遭到破坏，但其力度整体上还比较小，人类与自然仍能和谐相处。工业革命发生后，人类摒弃了古朴的“天人合一”的传统思想，由培根和笛卡尔最先提出的“驾驭自然、做自然的主人”的机械论思想开始统治全球，人类进入到一个对大自然进行大肆开发、挥霍和破坏的时代。特别是在科技进步的推动下，社会经济飞速发展，各式各样的环境问题成为人类文明的伴随物。
20世纪中叶以来，人口膨胀、资源短缺、生态破坏等问题接踵而至。人类在处理这些问题的实践中逐渐认识到，环境问题也是发展问题，是经济问题，是社会问题，是涉及人类文明的大问题。1962年，美国女生物学家、身患癌症的莱切尔·卡逊（Rachel Carson）出版了一部引起很大轰动的环境科普著作《寂静的春天》，作者以女性作家特有的生动笔触描绘了一幅以DDT为代表的农药污染导致鸟类死亡的可怕景象，惊呼人们将会失去“鸟鸣的春天”。不仅如此，卡逊还尖锐地指出了，环境问题的深层根源在于人类对于自然的傲慢和无知，这在世界范围内引发了人类在发展观念上的争论和重新思考。10年后，两位著名美国学者巴巴拉·沃德和雷内·杜博斯(Barbara Ward & Rene Dubos）的名著《只有一个地球》问世，把对人类生存与环境的认识推向一个新境界。同年，一个非正式国际著名学术团体——罗马俱乐部发表了有名的研究报告《增长的极限》（The Limits to Growth），明确提出“持续增长”、“合理的持久的均衡发展” 和“外在极限”等概念，这些概念实质上是人类发展受地球资源有限性制约的思想的体现。
1972年，联合国在斯德哥尔摩召开了第一届以“人类与环境”为主题的世界大会，将“发展”的概念由“单纯的经济增长”引申为“经济增长中的数量与质量改善”，提醒人们应该关注人类与自然资源之间存在的问题。人类对发展与资源、环境关系问题的关注开始从零散的学术思考正式进入到官方的政策层面。1980年，国际自然与自然资源保护联盟、联合国环境规划署和世界自然基金会共同发表了《世界自然保护大纲》，其中首次论述了可持续发展的思想，指出：要使生物群既满足当代人的最大持续利益，又能保持满足后代人需求与欲望的能力。1983年，以“环境与发展”为主题的第三届世界环境大会，开始把环境与发展联系起来，号召各国在工业化高速发展过程中保护人类发展的环境。1987年，挪威首相布伦特兰夫人（G.H.Brundtland）在联合国世界环境与发展委员会（WCED）的一个专题报告《我们共同的未来》（Our Common Future）中，系统地提出后来被全球所公认的可持续发展概念：“既能满足当代人的需求，又不损害后代满足其需求之能力的一种发展”，对规范的可持续发展模式进行了理性设计，并对生态环境与人类发展之间的关系作出了深刻反思。这一定义受到世界各国政府和舆论界的极大重视，在1992年里约热内卢的联合国环境与发展大会上得到与会者的一致认可，该会议通过的《21世纪议程》中提出了“可持续发展战略”，这一战略包括生态可持续性、社会可持续性、文化可持续性，超越了单纯的生态环境和人类社会的概念，成为各国发展的必选模式。
2. 可持续发展的概念与内涵
可持续发展概念是可持续发展理论与实践的核心，人类对这一概念的认识在特定的价值观、哲学观以及特定的社会、经济、文化和自然背景下经历了由浅入深的漫长过程。可持续发展从字面上理解是指促进发展并保证这种发展具有可持续性，它包括两个方面的含义：可持续性和发展。人类对可持续发展概念认识的推进正是在不断深化这两个方面的含义的基础上进行的。（1）什么是发展？
发展是一个古老而永恒的话题，人类始终都在为发展不懈地努力，同时也被发展的难题困扰着。发展既是一个历史过程，也是社会进步和人类美好生活的目标。从人们的认识角度看，发展的理论和思路的变化呈现出一个逐渐演变和逐渐深化的过程。如果仅仅从文字上讲什么是发展，这似乎不应成为一个问题。之所以对什么是发展产生争论和分歧，主要源于对一个国家或地区的发展战略与发展模式的不同看法。西方理论界曾经长期认为，发展指的是经济领域的活动，其目标是追求产值和利润的增长、物质财富的增加。在这种发展观下，人们通常把经济的发展当作发展的全部，以经济增长问题来涵盖发展问题，在实践中经济发展和经济增长经常被交替使用。在这种发展观的支配下，为了追求最大的经济利益，人们尚不能认识也不承认环境本身的价值，因而采取了以损害环境为代价来换取经济发展的模式，其结果是在全球范围内造成了严重的生态环境问题。
随着人们认识水平的提高，人们注意到发展并非是纯经济性的，《大英百科全书》（又称《不列颠百科全书》）对于“发展”一词的释义是：“虽然该术语有时被当成经济增长的同义语，但是一般来说，发展被用来描述一个国家的经济变化，包括数量和质量上的改善。”1987年，《我们共同的未来》一书把“发展”的含义推向一个更加明确的层次——满足人的需要和进一步发展的愿望，应当是发展的主要目标，它包含着经济和社会的有效变革。1989年，世界银行著名的研究人员戴利和科布（Daly & Cobb）建议：“发展应指在与环境的动态平衡中，经济体系的质的变化。”这里，经济系统与环境之间的一种动态平衡被强调是衡量发展的最高原则。他们在提交给美国国家科学基金会的一份报告中，明确地把发展定义为“一个自然—社会—经济复杂系统的运动轨迹，该矢量将导致负载系统朝着更趋均衡、更加和谐、更为互补的方向进化”。在这个定义中，强调了发展的不可逆性、广泛性以及关联到自然—社会—经济的复合性。从这些观点可以看出，发展应该是一个广泛的概念，正如苏珊·乔治（Susan George）所指出的：“发展是超脱于经济、技术和行政管理的现象”。受思想意识、环境条件等因素的影响，在不同年代、不同国家和不同地区之间，特别是在发达国家与发展中国家之间，对发展的认识和理解还存在很大分歧。让全球所有国家或地区都追求单一的经济发展模式是不可能的，也是不现实的。但无论怎样理解“发展”一词，其内涵一般应包括经济发展、社会发展和生态发展。正如原国家科委主任宋健同志所指出的，发展的内涵既包括经济发展，也包括社会发展和保持、建设良好生态环境。（2）什么是可持续性？
从字面上讲，可持续有不间断、持久的意思，可持续性是指一种可以长久维持的过程或状态。可持续性源于生态学，被定义为生态系统的弹性，也就是生态系统抵制各种压力的能力。后来，随着资源衰竭、环境污染和生态破坏等一系列问题的陆续出现，可持续性被引申为支持人类能长期享受到一定福利水平的生态条件，提醒人们关注不可避免的、与经济发展密切相关的可持续性限制，如环境限制、资源承载力等。马康德雅和皮尔斯（Markandya & Pearce）于1988年认为，“可持续性在应用于自然资源和环境的条件下有一个相对简单的概念：作为发展过程的投入，自然资源和环境能够持续使用到永远……如果我们把这一概念应用到资源，可持续性意味着树木、土壤质量、水等给定的资源存量不会减少”。早期的可持续性定义多强调如何实现资源消耗和环境保护与经济增长之间的平衡，多被理解为持续利用。后来，人们意识到持续利用是可持续性的一个先决条件，但不是充分条件，可持续性涉及自然环境与人类社会间错综复杂的相互作用，可以从多种关系和多重角度探讨。
赫尔曼·戴利（Herman Daly）在1991年认为，可持续性的满足条件应该由三部分组成：1）使用可再生资源的速度不超过其再生速度；2）使用不可再生资源的速度不超过可再生替代物的开发速度；3）污染物的排放速度不超过环境的自净容量。卡托（Saburo Kato）在1994年认为，可持续性是指在一个贫穷或富裕的社会中能够保持生态和谐的社会经济活动方式和手段。默罕·穆纳辛格（Mohan Munasinghe）和瓦特·希勒（Walter Shearer）认为，可持续性的概念应包括：1）经济系统应该保持在一种稳定状态，即不随时间衰减；2）可持续性的生态系统是一个可以无限地保持永恒存在的状态；3）强调保持生态系统资源能力的潜力，这样，生态系统可以提供同过去一样数量和质量的物品与服务。
后来，学术界逐渐认识到可持续性涉及生物地球物理的、经济的、社会的、文化的、政治的各种复杂因素的相互作用。根据研究目标的不同，可持续性概念主要有经济的、生态（生物物理）的和社会文化的三个方面解释。
1）可持续性的经济学解释。从经济学观念对于可持续性的解释多基于这样的概念——以最小量的资本等投入获取最大量的收益。比如，皮尔斯和特纳（Turner）对可持续性定义如下：在维持动态服务和自然资源的约束条件下，使经济发展净收益最大化。再如，世界银行前副行长伊斯梅尔·萨拉格丁（Ismail Sarageldin）定义可持续性为：留给后代人不少于当代人所拥有的机会。其中，机会的经济学解释即为资本，以消耗资本换来的收入如果是不可持续的，也不应当称其为收入。从经济学角度讲，保持人均资本拥有量不变或者使其更多，就意味着为后代人提供的机会不少于我们所拥有的。
2）可持续性的生态学解释。在生物物理学家的头脑里，可持续性是指保持一个系统的稳定，即应限制对生态系统的压力，以维持其可持续的水平，其中心是保持全球生态系统的稳定。从生态学观点看可持续性问题，集中在生物物理系统的稳定性。从全球看，保持基因和生物多样性是关键。显然，生态学上的可持续性是指维持或提高地球生命支持系统的完整性。为了当代或后代的经济或社会进步，应当为将来提供尽可能多的选择。它包括：第一，提供足够的措施以保持生物多样性；第二，保护和合理使用生物圈的大气、水和土地资源，并保持其完整性。在一个生态系统中，存在着物种多样性的阈值，如果其中一个物种数量减少到其阈值以下，整个系统的自组织就可能被破坏。一个生态系统的完整性通过其自组织的保持程度来衡量。
3）可持续性的社会文化解释。可持续性的社会文化解释试图保持社会和文化体系的稳定，包括减少它们之间的毁灭性碰撞，保持全球文化多样性，促进代内公平和代际公平是其重要组成部分。基于类似保持生物多样性的理由，我们也要尽力保护社会和文化的多样性。（3）什么是可持续发展？
在对发展的内涵和可持续性的内涵进行界定的基础上，一些研究机构和学者同时对可持续发展也进行了必要的界定。这些定义大体方向一致，但表述有所不同。按照学科属性的不同，这些定义可以分为：
1）侧重于自然属性的可持续发展含义。认为可持续性概念源于生态学，它旨在说明自然资源及其开发利用程度间的平衡，即所谓的生态可持续性。1991年，国际生态学联合会（INTECOL）与国际生物学联合会（IUBS）联合举行关于可持续发展问题的专题研讨会。该研讨会的成果深化了可持续发展概念的自然属性，将可持续发展定义为：保护与加强环境系统的生产和更新能力。该定义从生物圈的概念出发，认为可持续发展在于寻求一种最佳生态系统，以支持生态的完整性和人类愿望的实现，并使人类的生存环境得以持续。
2）侧重于社会属性的可持续发展含义。1991年，由国际自然与自然资源保护联盟、联合国环境规划署和世界野生生物基金会合编的《保护地球——可持续生存战略》认为，可持续发展是在生存于不超出维持生态系统涵容能力的情况下，提高人类生活质量。并且提出可持续生存的9条基本原则。这9条基本原则既强调了人类的生产方式和生活方式要与地球承载能力保持平衡，保护地球的生命力和生物多样性，同时又提出了人类可持续发展的价值观和130个行动方案，着重论述了可持续发展的最终落脚点是人类社会，其目标是改善人类的生活质量，创造美好的生活环境。它还指出，各国可以根据自己的国情制定各不相同的发展目标。但是，只有在“发展”的内涵中包含提高人类健康水平、改善人类生活质量和人类获得必需资源的途径，并创造一个保障人们平等、自由、人权的环境，使我们的生活在这些方面都得到改善，才是真正的“发展”。
3）侧重于经济属性的可持续发展含义。经济学学者们通常认为可持续发展的核心是经济发展。爱德华·B·巴比尔（Edward B.Barbier）于1989年在《经济、自然资源、不足和发展》中把可持续发展定义为“在保护自然资源的质量和所提供服务的前提下，使经济发展的净收益达到最大限度”。皮尔斯等学者指出，可持续发展指“今天的资源使用不应该减少未来的实际收入”，“发展应能够保证当代人的福利增加时，也不会使后代人的福利减少”。埃里克·诺伊迈耶（Eric Neumayer）指出，大多数可持续发展的经济概念的支持者可以接受的一个定义是：不削弱无限期地提供不下降的人均效用的能力的发展，那些能提高效用能力的东西被称为资本。作为一种提供目前和将来（潜在）丰富服务的存量，资本可分为自然资本、人造资本和人力资本。因此，可持续发展可以根据永远提供不下降的人均效用所需要的资本来定义。根据在何种形式的资本在提供不下降的效用上是必要的这一根本问题上认识的不同，可持续发展又可分为强可持续发展和弱可持续发展两种范式。弱可持续发展范式建立在诺贝尔奖获得者罗伯特·索洛和著名资源经济学家约翰·哈特威克工作的基础上，其认为，为实现可持续性，只需要“总的净投资”不减少，它被适当地进一步界定为包括所有大于或等于零的各种形式的资本，或者换句不严格的话说，至少保持人造资本和自然资本的合计总价值不变。这种范式不考虑资本的结构，这实际上假定各种资本之间在效用函数中是可替代的。强可持续发展范式建立在皮尔斯、巴比、马尔肯特亚、特纳、戴利等学者工作的基础上，认为自然资本在提供效用上不可替代，为实现可持续发展，需保持自然资本的本身。一般有两种解释：一是至少保持人造资本和自然资本的合计总价值以及自然资本本身的总价值保持不变；二是不按照价值进行定义，而要求对有些自然资本形式的实际存量加以保存（所谓的生命攸关的自然资本）。
4）侧重于科技属性的可持续发展含义。实施可持续发展，离不开科学技术的支撑。因此，有学者从技术选择的角度扩展了可持续发展的定义，认为“可持续发展就是转向更清洁、更有效的技术。尽可能接近‘零排放’或‘零排放’工艺方法，尽可能减少能源和其他自然资源的消耗”。世界资源研究所则认为，污染并不是工业活动不可避免的结果，而是技术差、效益低的表现。他们指出，可持续发展就是建立极少产生废料和污染物的工艺或技术系统。
5）国际社会可接受的可持续发展含义。1987年，挪威首相布伦特兰夫人在联合国世界环境与发展委员会对世界重大经济、社会、资源和环境进行系统调查与研究的基础上撰写了专题报告《我们共同的未来》，提出了可持续发展的定义：“既能满足当代人的需求，又不损害后代满足其需求之能力的一种发展”。布伦特兰夫人的定义由于不涉及学科特点，且简明易懂，得到认可的程度最高，成为各国推行可持续发展观念的标准化解释。但是，今天看来，这一定义只单纯强调了可持续发展的时间维，即代际公平，而忽略了可持续发展的空间维，即代内公平。代际公平问题是大多数可持续发展鼓吹者关注的核心，但不是排斥代内公平本身的很好理由。正如海伊斯和利斯顿1995年所指出的那样，那些卷入环境的可持续性辩论的人们是如此痴迷于代际公平，以致把当代人代内公平的考虑扫入了地毯之下而忘得一干二净！（4）可持续发展的基本原则。
可持续发展是一个动态的、发展的概念，尽管不同领域的学者从自然属性、社会属性、经济属性、科技属性及国际社会认可等不同角度对它进行了解释和阐述，但人们对于可持续发展的基本原则是有共识的。概括起来，可持续发展的基本原则主要体现在以下几个方面：
1）可持续发展的公平性原则。可持续发展的公平性原则指发展应该满足人类各代的需求，而不是一代人或一部分人的需求。可持续发展是一种机会、利益均等的发展，其公平性原则认为人类各代都处在同一生存空间，他们对这一空间中的自然资源和社会财富拥有同等享用权，他们应该拥有同等的生存权。可持续发展必须同时在时间和空间两个维度上达到公平，即同时满足代内公平和代际公平的要求。代际公平是指在发展问题上要公正地对待后代人，即当代人的发展不能以损害后代人的发展能力为代价。因为同后代人相比，当代人在自然资源开发和社会财富利用方面处于一种无竞争的主宰地位，因此，代际公平实际上是一种伦理上的要求。虽然代际公平是可持续发展所着力强调的，但代内公平是其最根本出发点。代内公平有两个层面的含义：一方面要保证当代人整体的需求得到满足，另一方面也要求在当代人内部资源配置相对公平。代内公平强调在地区、国家和全球范围内消灭贫富的两极分化。目前这种全球贫富悬殊、两极分化的世界是不可持续的。因此，要把消除贫困作为可持续发展过程中特别优先的问题来考虑，要给人类各代以同等的生存权和发展权。
2）可持续发展的可持续性原则。发展在“满足需求”的同时，必须有“限制”的因素，即资源和环境。离开资源、环境，人类的生存和发展就无从谈起。资源的持续利用和生态系统的可持续性的保持是人类社会可持续发展的关键条件，这里的可持续性实际上是可持续性的生态学解释。可持续发展的可持续性原则的核心思想是指，可持续发展不是不消耗自然资源，不是使发展摆脱对资源、环境的依赖，而是既要将发展保持在资源、环境可承载能力的限度内，又不使发展处于停滞状态，以保证发展的可持续性。
3）可持续发展的共同性原则。可持续发展的共同性原则是指，尽管世界各国有着不同的历史、文化背景，有着不同的经济基础和发展目标，因此在可持续发展进程中采取的保障措施和实施步骤不可能完全一致，但可持续发展作为全球发展的总目标，世界各国必须为之采取联合行动，必须整体实现，任何国家都没有无限制发展的自由。2.2.2 承载能力与可持续发展之间的逻辑关系
1.从提出历程和本质上看，承载能力理论和可持续发展理论一脉相承、相辅相成
从前面的论述可以看出，承载能力理论与可持续发展理论都是人类在研究和处理人与自然之间的关系时针对PREE问题提出的。在人类面临粮食危机、土地资源日趋紧张的情况下，科学家们提出了土地承载能力的概念；在环境污染蔓延全球、资源短缺和生态环境恶化不断加剧的情况下，环境承载能力、资源承载能力与生态承载能力等概念相继被提出并日益得到重视。同样，可持续发展也是在全球土地退化、环境污染不断加剧、生态环境日益恶化、人类面临生存危机时提出的。可持续发展的思想要求资源的可持续利用、人与环境的协调发展，这就使得人们放弃传统的高消耗、高增长、高污染的粗放型生产方式。两种理论实际上是一脉相承的，这个脉就是“发展模式及其问题”。
20世纪80年代可持续发展思想提出后，承载能力与之相结合而衍生出生态承载能力的概念。可持续发展要求人类活动规模保持在承载能力的限度内，而阻止一个地区的承载能力下降则要求生态系统的发展是可持续的。可持续发展必须建立在生态系统完整、资源持续供给和环境长期可容纳的基础之上，人类活动不能超过系统的承载限值。在一定的生态系统范围内，人类的发展有一定的阈值，只有在阈值范围内发展才是可持续的，超过阈值的发展具有不可持续性。这个阈值可以用承载能力来表示，也就是说，在承载能力范围内发展即为可持续的，反之不可持续。二者的关系如图2—3所示。在图2—3 中，三角形是某生态系统的支持层，S表示承载主体的承载能力，矩形是该生态系统的表现层，P表示承载对象的承载压力。当P=S时，承载对象施加的压力恰好等于承载主体的承载能力，表明该生态系统处于可持续与不可持续的临界状态（阈值）；当P
因此，承载能力与可持续发展在某种意义上是一脉相承的，在某种程度上是相辅相成的，两者是同一枚硬币的两面，解决的核心问题都是资源、环境、人口与经济发展问题，不同之处只是考虑问题的角度不同，承载能力可以说是从“脚底”出发，根据生态系统的实际承载能力确定人口与经济的发展速度和发展规模，强调发展的极限性，而可持续发展是从更高的角度看问题，强调发展的公平性、可持续性和共同性，强调发展不能脱离生态系统的束缚。从二者的结合看，可持续发展实现的理想模式是人类的发展需求与承载能力的提升保持相对一致，同时保证适当的承载潜力空间。
2.从发展趋势上看，承载能力理论研究的深化必将支撑可持续发展理论，推动可持续发展的实现
可持续发展是当今世界最为关注的重大问题，也是当今人类追求的共同目标。目前学界已经有大量的有关资源危机、生态破坏等方面的研究，它们对揭示问题的严重性、唤起人们的关注起到了积极作用。因此可以说，作为一种理念，可持续发展思想已经深入人心，成为各国的共同纲领。但是，从各国的现实来看，在可持续发展实践中还有大量的、形形色色的问题亟待解决，因此又可以说，作为一种实践目标，可持续发展的实现还有很长的路要走。
造成可持续发展理念和实践脱节的主要原因在于缺乏完善的可持续发展基础理论。过去普遍认为可持续发展需要解决的核心问题是PRED（people，resource，environment，development）的协调发展问题，因此PRED理论被视为可持续发展的基本理论（毛汉英，1995）。但PRED理论基本上偏重于人口、资源、环境与发展之间的协调关系研究，基于承载能力的研究很少。可持续发展必须实现人口、资源、环境与经济发展之间的相互协调。但协调并不等于可持续，例如，即使经济发展速度与资源消耗速度相一致或相协调，也不能说这种发展一定是可持续的，因为资源的数量必定是有限的，而不是无限的。因此，可持续发展除要求保持经济、资源与环境的协调发展外，还必须以承载能力为基础，但这种承载能力绝非资源、环境等单因素承载能力，而是一个复杂系统的承载能力。因此，可持续发展理论的完善需要承载能力尤其是生态承载能力理论的支持，承载能力理论应作为可持续发展的重要支撑理论之一。正如塞尔所指出的，作为一种与可持续发展思想相吻合的理念，承载能力的概念不但同样可以应用于几乎所有尺度的人类与环境相互关系的可持续性问题，而且还有后者所不具备的额外优势——传递可计算性和精确性的意蕴。因此，开展承载能力尤其是生态承载能力研究是发展可持续发展理论所必需的。进行承载能力的理论探索，必将为可持续发展理论的完善与成熟奠定基础。正如凯里（Carey）所指出的那样，承载能力研究是进一步深化可持续性度量和评价研究的核心途径之一。
可持续发展是一种哲学观，是关于自然界和人类社会发展的哲学观，可作为承载能力研究的指导思想和理论基础，而不同承载能力研究则是可持续发展理论在相关领域的具体体现和应用。可持续发展的实质是生态系统的持续承载，其实质是资源、环境、人口与经济系统的综合持续承载。可持续发展要求人类经济活动规模保持在生态承载能力的限度内，阻止一个区域承载能力下降则要求生态系统的发展是可持续的。只有搞清楚资源和环境的承载能力，才能确定合理的资源开发战略和环境管理战略，制定出实现可持续发展的模式和路径（Daily，1996）。因此，开展承载能力尤其是生态承载能力研究必将有助于可持续发展的实现。过去，承载能力研究基本上是脱离生态系统整体效应的单因素研究，这很容易导致顾及一方而偏废了另一方，结果往往是造成生态平衡破坏，生态系统发生衰退，最终引起的后果是包括人类在内的物种的不可持续发展。目前，虽然国内外很多学者都提出了较为前沿的生态承载能力的概念，但由于人类对生态系统的复杂性和人口承载能力中人文因素的影响规律的认识不够深入，难以恰当表述生态承载能力，因此还没有形成完整的理论体系。所以，面向可持续发展，仍然有必要开展以生态系统为对象的承载能力尤其是生态承载能力的基础理论研究。其意义体现在：（1）地球上任何生命体的生存、繁衍与活动都需要有一定的生态环境作为支撑，生态环境为人类及其他生物的发展提供必要的生存空间、载体以及物质供应的功能被称为生态功能，而生态环境功能的发展必须有健康的生态系统作为支持。维持生态系统的持续承载是保障生态系统内各种生物正常生长发育与人类持续发展的最基本的条件。（2）从生态系统的结构和组成看，资源与环境要素是包含在生态系统内的，因此维持生态系统的整体性在可自我调节范围内，是维持资源承载能力和环境承载能力的先决条件。
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