土地承載力兩大法則及其適用性

靳亞亞, 李 陳, 靳相木

(1.浙江大學(xué) 公共管理學(xué)院, 浙江 杭州 310058; 2.浙江大學(xué) 土地與國家發(fā)展研究院,浙江 杭州 310058; 3.安徽師范大學(xué) 地理與旅游學(xué)院, 安徽 蕪湖 241002)

如同地球重力一樣，承載力(carrying capacity)是一種客觀存在的自然屬性[1]。承載力原先是一個純粹的力學(xué)概念，指物體在不產(chǎn)生任何破壞時的最大荷載[2]。人文社會科學(xué)對承載力理論的探究起源于人口統(tǒng)計學(xué)、應(yīng)用生態(tài)學(xué)和種群生物學(xué)三大領(lǐng)域[3]，最早可追溯至1798年Malthus[4]的《人口原理》，后者首次提出了一個承載力研究框架，即根據(jù)耕地的產(chǎn)出狀況確定人口的極限數(shù)量。1922年，Hawden和Palmer[5]用“載畜量”表征畜牧業(yè)中一定草場資源內(nèi)的最大牲畜數(shù)量。以上對各類土地資源最大負荷的探討，是土地承載力(land carrying capacity)的雛形。20世紀中葉以來，隨著社會的向前推進、人與自然關(guān)系的加深，全球性資源環(huán)境問題逐步凸顯，表征人地關(guān)系的土地承載力成為各國、各領(lǐng)域的重要議題[6-7]。國際方面，1949年，Vogot[8]將土地負載能力表達為生物潛力與環(huán)境阻力的比值；1965年，Allan[9]以糧食供需為主線，將土地承載力定義為在不發(fā)生土地退化的前提下，某一區(qū)域所能供養(yǎng)的最大人口數(shù)量；1972年羅馬俱樂部出版的《增長的極限》探討了全球承載力[10]；1973年，Millington等[11]采用多目標決策法，測算了澳大利亞的土地承載力；1977年，F(xiàn)AO[12]研究了117個發(fā)展中國家土地資源承載的最大人口規(guī)模；1984年，Sleeser等[13]用系統(tǒng)動力學(xué)構(gòu)建ECCO模型(enhancement of carrying capacity options)，用以計量包括土地在內(nèi)的資源承載力；1992年起，Rees，Wackernagel[14-15]提出度量人類資源消費對土地施加負擔的生態(tài)足跡模型(ecological footprint)，在此基礎(chǔ)上，Niccolucci等[16]于2009年引入足跡廣度和足跡深度兩個指標，將其拓展為三維生態(tài)足跡模型(a three dimensional ecological footprint)；2014年，Lane等[17]以土地利用、人類需求等參數(shù)為基礎(chǔ)，建構(gòu)土地承載力儀表盤(carrying capacity dashboard)線上評估平臺。國內(nèi)方面，任美鍔[18]于1950年對四川省耕地資源承載人口規(guī)模進行評估，開啟了中國土地承載力研究的先河；以FAO成果為藍本，1986—1990年，中科院“中國土地資源生產(chǎn)能力及人口承載量研究”項目是迄今為止國內(nèi)最全面、最具影響力的土地承載力研究成果[19]。此外，借鑒國外理論與方法，國內(nèi)也相繼涌現(xiàn)出一些頗具創(chuàng)新性的觀點和見解，如以參照區(qū)為標準的相對土地承載力測算[20]、建構(gòu)“社會人”視角下的土地綜合資源承載力模型[21]、三維生態(tài)足跡模型的一體化表征[22]等。一般地，土地承載力意指作為自然—社會經(jīng)濟綜合體的土地所能支撐人類活動的規(guī)模及強度。眾多的土地承載力研究成果中隱含著兩大認識傾向：一是根據(jù)耕地產(chǎn)出等單一因素測算研究區(qū)的土地承載力，二是依據(jù)糧食產(chǎn)量、經(jīng)濟產(chǎn)出、生態(tài)環(huán)境等多種因素的綜合效應(yīng)評估土地承載力。本文在對該兩類研究進行認識論傾向梳理的基礎(chǔ)上，揭示各自所蘊含的科學(xué)思想，總結(jié)提煉為土地承載力第一法則、第二法則，并對兩大法則的使用情境進行分析和比較，以豐富承載力理論體系、服務(wù)社會實踐需求。

1 土地承載力第一法則

1.1 認識傾向

在以土地承載力為核心命題的研究中，有一種是沿著“耕地—糧食—人口”的路徑展開的。Vogt[8]認為宜耕地數(shù)量及其產(chǎn)量均是有限的，地球負載人口極限是22億人。斯泰林等生態(tài)學(xué)家認為全球耕地規(guī)模極值是1.40×109hm2，產(chǎn)量可達7 297.5 kg/hm2，人口規(guī)模上限是102億人[23]。FAO的研究結(jié)果顯示，在農(nóng)業(yè)低投入情況下，117個發(fā)展中國家中的65個國家在2000年會出現(xiàn)人口超載危機[12]。依中科院的測算結(jié)果，我國耕地規(guī)模最大為1.23×108hm2，糧食總產(chǎn)量約8.30×108t，以人均消費500 kg計，土地資源人口承載量為16.6億人[7]；類似地，袁建華等認為，至21世紀中葉，我國糧食生產(chǎn)量最大可達8.00×108t，按人均需糧500～600 kg計，最多可承載14～16億人[24]。與此同時，研究土地承載力的另一種路徑是：通過比選各類(土地)資源的承載狀況的最小值來確定最終的承載能力。Millington等[11]以澳大利亞為例，分別測算了土地、水、氣候、能源等資源對該國人口的支撐能力，得出雖然基于土地資源的勞動密集型農(nóng)業(yè)能夠養(yǎng)活2億人，但是按照該國的水資源條件，只能滿足0.8億人生存。彭立、劉邵權(quán)[25]通過比較攀枝花、六盤水兩市的土地糧食人口承載力、土地經(jīng)濟關(guān)系人口承載力及可利用適宜建設(shè)用地人口承載力大小，選取三者中的交集即最小值作為最終的土地人口承載力。彭文英、劉念北[26]以首都圈為研究區(qū)，比較分析其建設(shè)用地人口承載量、水資源人口承載量及建設(shè)用地生態(tài)適宜量，得出水資源是影響該區(qū)人口規(guī)模的關(guān)鍵因素，在綜合運用再生水利用、調(diào)水配置等技術(shù)下，首都圈的土地承載人口數(shù)量為1.21億人。以上兩種研究路徑所反映的認識傾向是：雖然影響土地承載力的因素眾多，但土地承載能力的大小往往受限于某一類因素，該類因素不僅與人類生存息息相關(guān)，而且表現(xiàn)出很大程度的稀缺性。換句話說，對于土地承載能力的探討只需要關(guān)注該類限制性因素即可。這就好比木桶盛水一樣，即便長板也在發(fā)揮作用，木桶盛水量的多少卻取決于最短的木板，即“木桶原理”。

1.2 思想淵源

限制性因素也好，短板也罷，其思想淵源最早可追溯至19世紀20年代興起的農(nóng)業(yè)化學(xué)領(lǐng)域。1828年，德國農(nóng)業(yè)化學(xué)家Sprengel[27]在《耕作層和底土層中的物質(zhì)》中探討了植物“礦質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說”(the theory of mineral nutrition of plants)，提及“最小法則”(the law of the minimum)。德國另一位杰出的農(nóng)業(yè)化學(xué)家、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)創(chuàng)始人Liebig[28]在一系列的施肥試驗中總結(jié)出經(jīng)典的“最小養(yǎng)分率”，即植物為了生長發(fā)育需要吸收各種養(yǎng)分，但是決定植物產(chǎn)量的，卻是土壤中那個相對含量最小的有效植物生長因素，產(chǎn)量也在一定限度內(nèi)隨這個因素的增減而相對的變化。Liebig[29]于1855年出版的《化學(xué)與農(nóng)業(yè)和農(nóng)田試驗的聯(lián)系》中首次使用“最小值”(minima)術(shù)語，并詳細例證了“最小法則”。另外，“農(nóng)業(yè)化學(xué)50條原理”中的第35條便是對“最小法則”的刻畫[30]。20世紀初，Blackman[31]將影響植物生長的內(nèi)外因素予以綜合考慮，提出植物生長速度公理：當植物的生長速度受多個單獨的因子影響時，那個“最慢”因子的速度決定了整株植物的生長進程。其中，“最慢”因子等同于“限制性”因子，也就是所謂的“限制因子定律”(the principle of limiting factors)。20世紀40年代，Peter[32]以長短不齊的木桶盛水示意，向管理層諫言“給最短的板加長”，“木桶原理”由此廣為流傳。由“最小法則”到“限制因子定律”，再到如今的“木桶原理”，均在闡釋限制性因素的決定性作用。同時，理論的提出伴隨著特定的前提條件，在條件中隱含著特定的適用情境。以“最小法則”為例，該理論的前提條件至少包括內(nèi)因的不可或缺性和外因的“置之度外”、各因素間既不可或缺又不可替代等。類似地，在將該認識論運用至土地承載力研究時，也應(yīng)設(shè)定相應(yīng)的前提條件，限制性因素的決定作用只有在符合該條件下才能發(fā)揮作用。

1.3 法則基本內(nèi)容

綜上，將土地承載力第一法則提煉為，在一個相對封閉環(huán)境的人地系統(tǒng)中，限制性因素(如糧食、水資源等)對土地承載力的大小往往起決定性作用，此時可暫不考慮其他非限制性因素的影響。其數(shù)學(xué)表達式為：

LCC1=min(fc1,fc2,…,fci,…,fcn)

(1)

式中：LCC1——土地承載力的大小，常用可承載的人口規(guī)模來表達；它通常是一個絕對數(shù)量的概念，而且是以最小值(min)來確定最終值，并非一個加總的概念；fci——研究區(qū)第i種因素的承載力大小，可用該區(qū)第i類因素的總供給量與人均需求量的比值來求取，也可以采用系統(tǒng)動力學(xué)等模型方法求得。

土地承載力第一法則所刻畫的承載力內(nèi)涵更多地是從人類最基本的生存需求出發(fā)，關(guān)注最短缺的生存要素對“活著”的限制程度。就像圖1中的木桶盛水一樣，研究區(qū)相當于一只木桶，在不考慮與外在因素互動、處于相對封閉環(huán)境狀態(tài)時，木桶中的盛水量，也就是土地承載力LCC1，由最短板的長度決定，該短板也就相當于限制性因素i。

圖1 土地承載力第一法則示意圖

1.3.1 封閉環(huán)境假設(shè) 土地承載力是人地系統(tǒng)功能和潛力大小的集中體現(xiàn)[33-34]，它是一個包羅人口、資源、環(huán)境等因素在內(nèi)的紛繁復(fù)雜的人地綜合系統(tǒng)[35]。從相對意義上講，人地系統(tǒng)有開放與封閉之分。式中：封閉系統(tǒng)主要體現(xiàn)為某一地區(qū)的人地關(guān)系演化主要依賴其內(nèi)部的各組織和要素，與該地區(qū)以外的區(qū)域不存在任何社會經(jīng)濟聯(lián)系；開放系統(tǒng)指人地關(guān)系的發(fā)展由內(nèi)外部因素共同作用[36]。絕對的封閉或開放系統(tǒng)在真實世界中是不存在的，任何系統(tǒng)總是在介于封閉—開放之間的，土地承載力系統(tǒng)也不例外，開放與封閉狀態(tài)只有程度上的差別，是相對而言的，不會出現(xiàn)所謂的完全開放或者完全封閉情況。就土地承載力的相對封閉性而言，主要針對研究區(qū)自身的土地資源能夠供養(yǎng)的人口數(shù)量，而不應(yīng)將該區(qū)與外界的物質(zhì)交換(如進口糧食)等納入承載能力范疇。如同圖1中的木桶所示，長、短板是清晰可見而且相對固定的，不去考慮將長板多余的部分置換以“修補”短板，僅從相對靜態(tài)、封閉的情境下去考察木桶容量。事實上，根據(jù)研究需要，圍繞所要解決的問題和想要實現(xiàn)的目標，是可以在承認開放性的基礎(chǔ)上，將研究區(qū)假設(shè)為“封閉環(huán)境”的。這就類似于物理學(xué)中的摩擦力一樣，雖然摩擦力是無處不在的，但在某些情況下，為服務(wù)于特定的研究需求，即便摩擦力很大，仍可假定摩擦力為零而將其忽略不計。具體地，土地承載力系統(tǒng)中的封閉環(huán)境假設(shè)情形可分為： ①著眼于全球視野的土地承載力評估。Rees[37]曾形象地指出，我們生活的地球是一個相對封閉的“容器”，它在很多時候無法獲得外界的幫助和支援； ②某一研究區(qū)因地緣、氣候、水文等先天性因素與外界“自動”區(qū)割開來，且在可預(yù)見的時期內(nèi)，科技水平尚不能將其與其他地區(qū)“聯(lián)通”，如撒哈拉沙漠的土地承載力很大程度上取決于水資源供給量，“沙漠變綠洲”仍遙遙無期； ③冷戰(zhàn)、閉關(guān)鎖國等人為因素切斷了某研究區(qū)與外界的交流； ④出于國家安全、民族利益、社會穩(wěn)定等因素的考慮，將研究區(qū)視作一個封閉環(huán)境。

1.3.2 限制性因素 土地承載力第一法則中的限制性因素主要包括兩層含義：第一，限制性的量化等同于稀缺性。在一種相對封閉的環(huán)境中，由于被動或主動地切斷了外部環(huán)境的“補給”，那么，決定土地承載力結(jié)果的，只能是其中最為稀缺的資源，其他資源不足以替代該稀缺資源所發(fā)揮的功效，故即使再豐裕也不能影響土地承載力的大??；第二，該限制性或者說稀缺性主要針對的是人類基本的生存需求，如糧食、水資源等。人類的其他較高層次需求如交通旅游、就業(yè)支撐、生態(tài)景觀等均不在限制性因素的考慮范疇，從“生物人”的角度來確定限制性因素是土地承載力第一法則的鮮明特征。類似于圖1木桶中承載的物質(zhì)——水這一化合物一樣，第一法則所刻畫的承載物質(zhì)“生物人”只有基本生存需求的單一屬性，具有水的特性。以研究區(qū)X為例說明土地承載力第一法則的基本內(nèi)容：假定X有耕地、林地、草地、荒地等四類用地100 hm2，各地類依次占比為1%，10%，60%，29%，影響X地居民生存最基本的要素是食物，即糧食資源，那么在相對封閉環(huán)境的假設(shè)下，X地區(qū)的土地承載力完全由當?shù)?%的耕地面積及其糧食產(chǎn)量決定，其他地類及產(chǎn)出效益是不納入土地承載力評估范疇的，是可以忽略不計的。

1.4 適用情境

在相對封閉環(huán)境下，限制性因素決定論的思想通常適用于“地球可以承載多少人口規(guī)?！?、“一個國家能夠養(yǎng)活多少人”及“特殊地區(qū)緊缺資源的支撐能力是多少”這3種情境。

1.4.1 地球可以承載多少人口規(guī)模 人們對土地承載力的研究始于“地球能夠承載多少人口規(guī)?！边@一哲學(xué)式的發(fā)問。對于地球這個“孤島”而言，顯然處于一種相對封閉狀態(tài)，此時的土地承載力更多地只能從滿足人類最基本需求——飲食方面入手，估算地球能夠提供多少食物，就能相應(yīng)地容納多少人口數(shù)量。民以食為天，糧食是人類存活的救命稻草，成為最大的限制性因素，全球生產(chǎn)的糧食總量直接決定了地球的人口規(guī)模。故在以全球這一最大尺度為研究區(qū)域時，無需考慮土地上有多少建筑空間、能提供多少就業(yè)崗位或者是可以吸納多少廢棄物等，地球承載力的大小取決于糧食資源的生產(chǎn)能力，二者呈顯著的正相關(guān)關(guān)系。

1.4.2 一個國家能夠養(yǎng)活多少人 對于一個國家來說，無論是從主權(quán)獨立的政治立場出發(fā)，還是出于國泰民安的考量，或是其他，均有必要將國家置于一種相對封閉的環(huán)境之中，探究本國在自給自足的條件下，所能供養(yǎng)的最大人口數(shù)量。一個國家的土地承載人口能力仍將糧食資源作為限制性因素，遵循“耕地—糧食—人口”的研究路徑，這主要是因為糧食不僅是人地關(guān)系協(xié)調(diào)的核心問題，而且是國家政治、經(jīng)濟關(guān)系等的重要評判，其重要性僅次于石油資源，是國家及國家聯(lián)盟爭取獨立自主、抵御外在政治經(jīng)濟軍事等壓力的重要武器[38]。

1.4.3 特殊地區(qū)緊缺資源的支撐能力是多少 不可否認的是，在研究某些特殊地區(qū)時，由于地形地貌、氣候、水文等“先天性”條件制約，影響土地承載能力的很有可能不是糧食資源，而是其他更為緊缺的資源。該類資源對于人類生存而言不僅必不可少，而且受限于地理位置、技術(shù)水平等幾乎無法獲得“外援”，故一方面，可將其置于一種相對封閉的環(huán)境中進行研究，另一方面，該緊缺資源即為影響土地承載力的限制性因素。如極度干旱地區(qū)的糧食資源可以通過貿(mào)易往來得以增加，但水資源的調(diào)劑不單要考慮資金、技術(shù)實力，更要兼顧地形地勢等客觀現(xiàn)實因素，一些地區(qū)甚至不具備修建引水工程的條件，此時的水資源成為土地承載力的限制性因素。

2 土地承載力第二法則

2.1 認識傾向

除限制性因素決定論這一認識傾向外，土地承載力研究成果中還隱含著另外一類與之截然相反的認識傾向，即多因素綜合決定論。在該理論指導(dǎo)下，學(xué)界對土地承載力的研究路徑大致有兩種。第一種是將多種因素作用下的土地承載絕對量進行綜合。哈斯巴根等[39]采用系統(tǒng)動力學(xué)模擬出2020年呼和浩特市的食物型、貨幣型及綜合人口承載力依次為310萬人、1 723萬人、1 000萬人。Shi等[40]將上海市不同土地利用類型上所承載的人口數(shù)量相加，得出該市土地承載人口數(shù)量介于2 717.32～3 033.08萬人。Lane等[17]以澳大利亞為研究對象，將居民生產(chǎn)及消費特征、土地利用狀況、氣候變化等因素納入承載力儀表盤，對該國的可承載人口數(shù)量及剩余承載空間進行實時動態(tài)評估。李陳[21]將土地承載人口規(guī)模分生產(chǎn)、生活、生態(tài)三方面進行線性加權(quán)，得出溫州市2020年可承載人口數(shù)量介于1 037.88～1 198.31萬人。第二種是將多因素作用下的土地承載相對量進行綜合。Vitousek等[41]測得人類消費量約占凈陸地初級生產(chǎn)力(net primary production)的40%，換句話說，地球還有60%的可承載空間。國內(nèi)諸多學(xué)者[42-46]通過構(gòu)建區(qū)域的土地綜合承載力評價指標體系，加權(quán)求得土地承載力指數(shù)值，以反映土地承載能力的強弱。另外，靳相木、柳乾坤[22]以三維生態(tài)足跡為基礎(chǔ)，構(gòu)建了承載力評價的生態(tài)壓力分指數(shù)及土地綜合壓力指數(shù)。

多因素綜合決定論這一認識傾向在土地承載力研究中主要體現(xiàn)為：土地承載能力是多種因素共同作用下的結(jié)果，每一類因素都能夠影響土地承載力的大小或強弱，沒有任何一類因素能夠?qū)ψ罱K的承載結(jié)果起決定性作用。這就好比木桶盛石頭一樣，木桶的承載容量由長、短板共同決定。

2.2 思想淵源

如果說限制因素決定論強調(diào)部分對整體的制約，那么，多因素綜合論則是從整體論、系統(tǒng)思想入手，將各組成部分看作整體不可分割的個體。整體論及系統(tǒng)論在哲學(xué)、醫(yī)學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、生態(tài)學(xué)等領(lǐng)域內(nèi)被普遍認可。哲學(xué)中的整體論、系統(tǒng)論思想由來已久，在西方可追溯至古希臘的柏拉圖和亞里士多德對整體與部分的討論，相關(guān)論斷如“整體是邏輯在先的”、“部分不能離開整體而存在”等[47]，赫拉克利特指出“世界是包括一切的整體”。近代社會的黑格爾、斯賓諾莎、萊布尼茨等哲學(xué)家也是整體論、系統(tǒng)論的強力倡導(dǎo)者。馬克思主義辯證唯物論指出，任何事物都是相互聯(lián)系的，世界是一個普遍聯(lián)系的整體?，F(xiàn)代社會的迪昂、奎因、維特根斯坦等哲學(xué)家不斷推進和豐富了系統(tǒng)論、整體論的理論內(nèi)涵，包括實在整體論、“意義整體論”、語境論等[48]。中國中醫(yī)倡導(dǎo)的天人合一、萬物一體等哲學(xué)思想也是系統(tǒng)論、整體論觀念的生動體現(xiàn)。整體論與系統(tǒng)論一脈相承，至20世紀，兩者上升為科學(xué)研究綱領(lǐng)性思想之一。1912年格式塔心理學(xué)首次把“整體”作為該學(xué)科的研究綱領(lǐng)[49]。1926年，Smuts[50]首次在生物學(xué)語境下創(chuàng)立整體論一詞，用以描述整體大于部分總和。1945年，貝塔朗菲[51]提出一般系統(tǒng)論，其所建立的機體論與系統(tǒng)論觀念是被稱為整體論的第一個較完善的科學(xué)范式。20世紀60—70年代，復(fù)雜性科學(xué)異軍突起，如普里格金的耗散結(jié)構(gòu)論、哈肯的協(xié)同學(xué)、艾根的超循環(huán)理論、托姆的突變論、洛倫茨和帕卡德的混沌學(xué)、曼德布羅特的分形理論等，其實質(zhì)與核心思想均是整體論[52]。系統(tǒng)論、整體論作為一種注重聯(lián)系的世界觀與方法論體系，主張系統(tǒng)中的各個部分是有機整體，不能將其割裂或者分開來理解[48]。作為人類活動與自然環(huán)境相互作用和影響而形成統(tǒng)一整體的人地系統(tǒng)[36]，在特定條件下，理應(yīng)秉持整體論、系統(tǒng)論的價值取向，綜合考慮土地承載力的各影響因素，用整體性、系統(tǒng)性思維去把握土地承載力內(nèi)涵和效果。

2.3 法則基本內(nèi)容

綜上，將土地承載力第二法則提煉為，在一個相對開放環(huán)境的人地系統(tǒng)中，，土地承載力的大小由多種因素共同決定。其數(shù)學(xué)表達式為：

LCC2=F(x1,x2,…,xj,…,xm)

(2)

式中：LCC2——土地承載力的大小或強弱，是一個綜合值的概念；它既可以是一個絕對量，又可以是一個相對量；既可以表示承載的人口規(guī)模、社會經(jīng)濟活動總量等，也可以表征承載能力的高低；xj——影響研究區(qū)域土地承載力的各個因素；F(x1,x2,…,xj,…,xm)——各因素相互作用下的綜合效應(yīng)，具體可借助系統(tǒng)動力學(xué)、空間分析、回歸方程等模型和方法來實現(xiàn)。

仍以木桶容量做類比，如圖2所示，木桶仍由參差不齊的長短板搭配組成，與圖1最大的區(qū)別在于桶里承載的物質(zhì)由化合物(水)變成了混合物(石頭)，這正是土地承載力第二法則所界定的承載力內(nèi)涵，其主要著眼于土地利用的多功能性和人類社會的多樣性需求，從“社會人”的視角出發(fā)，在開放環(huán)境中去考量多種因素交織影響下的承載規(guī)模和強度。故雖然短板仍然存在，但其他長板也在發(fā)揮作用，最終的木桶容量由長短板共同決定，也即土地承載力由多因素綜合決定。

圖2 土地承載力第二法則示意圖

2.3.1 開放環(huán)境假設(shè) 土地承載力中的相對開放環(huán)境主要指研究區(qū)在利用自身土地資源及其產(chǎn)出與外界進行物質(zhì)等交換(如貿(mào)易往來)的基礎(chǔ)上，所能承載的人口規(guī)模或者社會經(jīng)濟活動總量。根據(jù)研究需要或現(xiàn)實需求，可將開放環(huán)境假設(shè)為以下兩種情形： ①在強調(diào)某研究區(qū)的不可封閉性，或者說強行封閉操作無意義時，可將其視為為開放環(huán)境。此時，糧食等物質(zhì)資源(包括能源)可以自由調(diào)配、勞動力可以隨意流動?？v然可以假設(shè)研究區(qū)不存在區(qū)際貿(mào)易，但這種假設(shè)在充斥著大量流動性的現(xiàn)實面前，毫無正當理由和事實根據(jù)，沒有“封閉”的必要性可言，那么，仍以相對封閉為前提得出的土地承載力結(jié)果解釋力也就黯然失色了。 ②當需要突出研究區(qū)內(nèi)部因素的互補效應(yīng)、將影響土地承載力的各類資源當作一個整體來對待時，可將其視作處于開放環(huán)境系統(tǒng)中。人們可以為了保證充足的糧食供應(yīng)而開發(fā)荒地等地類，或者對各類廢棄土地整理復(fù)墾重新投入使用，同樣地，人們也可以因滿足工業(yè)化城鎮(zhèn)化建設(shè)用地需求而將一定量的耕地征收進行各種非農(nóng)活動行為。另外，耕地資源在滿足人們基本生活需求的同時，兼具景觀欣賞、凈化空氣、保持水土等生態(tài)功效；建筑空間為人們提供居住場所、就業(yè)場所、休憩娛樂條件等；水文、氣候、能源等各類資源均對研究區(qū)的土地承載能力有所“貢獻”。這些因素在相互制約的同時又相互影響，所形成的合力決定土地承載力的最終結(jié)果。

2.3.2 多種因素綜合 土地承載力系統(tǒng)涉及人口、資源、經(jīng)濟、技術(shù)、環(huán)境、生態(tài)等諸多因素的滲透與互動。在相對開放環(huán)境下，一方面，通過貨幣媒介，幾乎所有資源(包括非物質(zhì)性知識、服務(wù))從理論上說均可換回研究區(qū)內(nèi)的稀缺資源[42]，外界的“補給”可以一定程度上彌補糧食等限制性因素的不足；另一方面，資源的廣義替代性也是普遍存在的。此時，已經(jīng)不存在所謂的限制性因素一說，因為該類因素或者可以借助外部環(huán)境來“彌補”，或者通過內(nèi)部系統(tǒng)的相互促進與制衡來“修正”，或者兩者兼而有之，土地承載力大小由多種因素共同決定。如圖2所示，木桶中的承載物質(zhì)由單一物質(zhì)的水換成多種物質(zhì)混合而成的石頭，正是由于開放環(huán)境中所產(chǎn)生的“互補”效應(yīng)所致。在這一過程中，土地用途的多功能性得以充分發(fā)揮，人類社會的多樣性需求得以滿足[53]。仍以研究區(qū)X為例來說明土地承載力第二法則的基本內(nèi)容：在相對開放環(huán)境的假設(shè)條件下，10%的林地產(chǎn)出可以為當?shù)鼐用裉峁┍匾慕ㄖ牧?，多余部分可以流轉(zhuǎn)至Y換取更多的糧食、水泥等物質(zhì)，60%的草地提供了休閑娛樂的開敞空間，同時畜牧業(yè)的發(fā)展可以壯大當?shù)亟?jīng)濟、增強居民生產(chǎn)、生活、生態(tài)等多方面需求的購買力，可以看出，在仍然是1%的耕地資源的前提下，X的土地承載力由各類資源、經(jīng)濟條件等共同決定。

2.4 適用情境

在相對開放環(huán)境下，資源的廣義替代性、外界的補償效應(yīng)等均對土地承載力產(chǎn)生或多或少的影響，人口、經(jīng)濟、資源、環(huán)境、技術(shù)等因素的綜合作用共同決定研究區(qū)的土地承載能力。具體的適用情境主要有“區(qū)域土地綜合承載能力”和“區(qū)域土地綜合承載力指數(shù)”兩大類。

2.4.1 區(qū)域土地綜合承載能力 在一個相對開放的人地系統(tǒng)中，開展區(qū)域的土地綜合承載能力評估，是在承認資源的替代性和區(qū)際貿(mào)易的重要性基礎(chǔ)上，去探討土地承載力的閾值性。畢竟，物質(zhì)、能量、信息的互通有無顯然不能解決所有問題，否則世界上也不會有富裕與貧困、先進與落后等對立關(guān)系的存在。區(qū)際交流確實會影響一個區(qū)域的土地承載能力，但絕不會無限“拔高”該極值。如進口糧食能提高非洲國家的土地承載人口數(shù)量，但不能就此認為只要糧食充足，非洲人口可以無上限增長。通常來說，借助科學(xué)的分析模型，將一個區(qū)域人口、資源、經(jīng)濟、環(huán)境、生態(tài)等模塊均“加載”至土地承載力研究中去，是能夠相對客觀地估算出土地承載力的絕對量數(shù)值的。

2.4.2 區(qū)域土地綜合承載力指數(shù) 區(qū)域土地綜合承載力指數(shù)研究仍立足于打破研究區(qū)域的孤立性和封閉性，兼顧物質(zhì)與能量的區(qū)際交流、信息往來等因素，從人地系統(tǒng)的整體性特征出發(fā)，更多地去探討土地綜合承載能力的相對大小，而非致力于估算承載能力的絕對量數(shù)值。故在實際應(yīng)用中，如果研究目的不是為了得知一個區(qū)域究竟能承載多大規(guī)模的人口或者社會經(jīng)濟活動，而是關(guān)注于研究區(qū)在一個相對開放環(huán)境中的土地綜合承載能力的時空差異，便可采用該種相對量表達的情境模式。通常做法是借鑒可持續(xù)發(fā)展指標體系，選取或構(gòu)建表征人地關(guān)系系列指標，依據(jù)定量化處理后的指數(shù)值評價土地綜合承載能力。

3 討論與結(jié)論

3.1 討 論

總體上而言，根據(jù)研究目的及實踐需求等，可選用相應(yīng)的土地承載力法則開展研究。在此需補充說明的是，今后在應(yīng)用土地承載力兩大法則時，除需符合特定的假設(shè)條件之余，還應(yīng)就以下內(nèi)容做出回應(yīng)。

(1) 兩大法則所蘊含的最值屬性。土地承載力的閾值性是毋庸置疑的，問題的關(guān)鍵在于最大值與最優(yōu)值的區(qū)分。最大值強調(diào)土地承載能力的極限，最優(yōu)值注重土地承載力系統(tǒng)的帕累托效率，前者通常大于后者。土地承載力第一法則從人類最基本的生存需求出發(fā)，凸顯單一的限制性因素對土地承載力的決定性作用，并不致力于追求人地系統(tǒng)的帕累托最優(yōu)，而是試圖去回答在一個相對封閉環(huán)境中，研究區(qū)的土地能夠養(yǎng)活人口的極限究竟是多少，是一個求解最大值的過程。土地承載力第二法則兼顧人類需求的多樣性和土地用途的多功能性，在測算土地承載力時存在需求滿足的優(yōu)先級、用途置換的效率與公平等諸多問題需要去權(quán)衡，應(yīng)從多種可能的組合選項中擇優(yōu)確定土地承載力，力爭實現(xiàn)人地系統(tǒng)的穩(wěn)定、和諧與可持續(xù)，從這個意義上來看，是一個求解最優(yōu)值的過程。故在應(yīng)用土地承載力第一法則時，建議從極限角度出發(fā)，落腳點是土地承載力的最大值；在應(yīng)用土地承載力第二法則時，建議從帕累托效率方面考慮，落腳到土地承載力的最優(yōu)值。

(2) 空間尺度與兩大法則的關(guān)聯(lián)性。文中主要從相對封閉與開放的假設(shè)條件出發(fā)，對土地承載力兩大法則作出相應(yīng)解釋，其中暗含著研究區(qū)域的空間尺度與該兩大法則的對應(yīng)關(guān)系。一般而言，國家及以上大尺度區(qū)域的土地承載力評估應(yīng)首選第一法則，一方面是考慮到大尺度區(qū)域的相對封閉假設(shè)條件更容易實現(xiàn)，另一方面是基于自給自足對于國家等大尺度區(qū)域的戰(zhàn)略重要性考量；國家以下的中小尺度區(qū)域應(yīng)首選第二法則開展土地承載力研究工作，這主要是因為真實世界中中小尺度區(qū)際間的物質(zhì)、能量、信息等交換活動頗為頻繁，幾乎不存在任何物理空間上的限制，加之隨著社會生產(chǎn)力的不斷進步，人類的需求層次由簡單的生理需求逐步向高層次的自我實現(xiàn)需求轉(zhuǎn)化，糧食資源等單一因素對于中小尺度區(qū)域而言，既不占據(jù)主導(dǎo)地位，又可通過市場等手段輕而易舉的解決，當然，這里邊的討論不包含一些特殊地區(qū)情況(如土地承載力第一法則適用情境3)。需要補充說明的是，不必僵化空間尺度與土地承載力兩大法則的對應(yīng)關(guān)系，實際中仍可依據(jù)理論探討或者社會需要，在同一空間尺度上，設(shè)定不同的前提條件選用相應(yīng)的土地承載力法則。

3.2 結(jié) 論

自人口增長論提出至今，已有兩百多年歷史。在這期間，土地承載力的內(nèi)涵和外延不斷擴展，研究成果頗豐。在發(fā)掘土地承載力研究中隱含的限制因素論和多因素綜合論兩大認識傾向的基礎(chǔ)上，提煉為土地承載力第一、第二法則，并展開進一步地梳理、比較和分析。

(1) 承襲“最小法則”、“限制因子定律”及“木桶原理”的思想，土地承載力第一法則是指在一個相對封閉環(huán)境的人地系統(tǒng)中，限制性因素(如糧食、水資源等)對土地承載力的大小往往起決定性作用。該法則所刻畫的承載力內(nèi)涵更多地關(guān)注人類最基本的生存需求，主要可適用于“地球可以承載多少人口規(guī)模？”，“一個國家能夠養(yǎng)活多少人？”及“特殊地區(qū)緊缺資源的支撐能力是多少？”等具體情境的研究工作。

(2) 受整體論、系統(tǒng)論的啟發(fā)，土地承載力第二法則是指在一個相對開放環(huán)境的人地系統(tǒng)中，限制性因素的辨識趨于模糊化，土地承載力的大小由多種因素共同決定。該法則所界定的土地承載力內(nèi)涵著眼于土地利用的多功能性及人類社會的多樣性需求，適用情境通常有“區(qū)域土地綜合承載能力”和“區(qū)域土地綜合承載力指數(shù)”。