2.1 人口承载力理论简介
对人口承载力理论的理解首先应明确承载力的概念，本节在介绍承载力概念的基础上给出人口承载力的概念，并对人口承载力进行分类评述。
2.1.1 承载力概念的起源与发展
承载力起源于古希腊的一个古老的概念，随着人类认识的发展，其演化成为生态学的一个重要概念，它一般被定义为“某一生境（habitat）所能支持的某一物种的最大数量”，包含极限思想与“公地”（the commons）及其潜在过度利用等内容。
承载力（carryingcapacity）是衡量人类经济社会活动与自然环境之间相互关系的科学概念，是人类可持续发展度量和管理的重要依据。这个概念非常形象具体地将所有生物与自然之间最基本的关系概括出来，使之成为生命科学中最为重要的概念之一和生态学的第一戒律，也成为地球系统科学中23个有关全球可持续发展的Hilbert问题之一。承载力理论形成于人口统计学、应用生态学和种群生物学，最早可以追溯到1798年的马尔萨斯人口论，在200多年的发展过程中取得了长足的发展，各个时期生态学及其他相关学科最新、最前沿的理论研究成果都被吸纳和应用于承载力的分析与研究，其应用范围也越来越广，从以生物种群增长规律研究逐渐转向人类经济社会发展面临的实际问题研究。与此同时，承载力理论方法也不断地受到批评、质疑甚至否定，承载力研究也几乎涉及或引发了各个时期生态学最激烈的学术争论，这些争论在200多年的时间里一直没有停息过。
在早期的生态学研究中，研究者采用J形增长曲线和S形增长曲线［4］来描述种群增长动态，这两种描述是承载力最早的表现形式（如图2-1）。J形增长曲线的数学公式表述：dN/dt=rN，式中r表示种群在无限制环境（unlimited environment）下的增长系数。实际上，真正提出环境因子对人口增长规模具有限制作用的是马尔萨斯。1798年，马尔萨斯在《人口论》中指出，人口以几何速率增长而粮食仅以线形速率增长，因此人口的数量将受到限制。［5］1838年，Verhulst建立了逻辑斯缔曲线。［6］1920年，Pearl and Read再次独立地推导出推算人口承载力的逻辑斯蒂方程，［7］以数学方程表达了马尔萨斯有关资源限制人口增长的观点，即S形增长曲线。S形增长曲线的数学表述：dN/dt=rN（K-N）/K，式中K表示种群增长最高水平，即超过此水平种群不再增长，该最大值称为负载量或承载量（carrying capacity）。而在现实生活中，任何一个种群的存在都有环境阻力来制约，因此种群不可能按“J”形曲线无限制增长（除非在有控制条件的实验室），通常情况下，种群缓慢增长然后加快，不久后由于环境阻力所限，增长速度逐渐降低，最后达到平衡水平并维持下去。种群的增长呈S形，即在资源空间无限的条件下，种群数量动态将随着时间发展呈指数增长。
图2-1 J形、S形增长曲线
这两个增长曲线仅反映了种群自身的正反馈，资源往往不可能无限，正是由于有环境阻力的存在，“任何一个物种在达到承载容量后就不在持续增长，几只苍蝇在无止境的条件下，经过几年，其重量将超过地球，从这里，我们可以领略到承载力的含义”(1)。
可以说，在地球进化史上，所有生物的发展都遵循这一规律，而唯一的例外是人类。由于人口膨胀、土地的退化和环境污染等原因，人类学家和生物学家为了研究生态、土地等能够承载的人口问题，将上述承载力的概念发展并应用到人类生态学中，出现了人口承载力的研究。因此，人口承载力的概念总是和环境退化、生态破坏、人口增加、资源减少、经济发展等联系在一起，同时，承载力概念也发生了相应的变化，应用范围变得更加广泛。
2.1.2 人口容量理论与方法
最大扶养能力、最大负荷能力、临界人口密度都是表现最大人口容量的概念。它们是指特定空间（地球、国家或地区）的资源所能养活的最大人口数。从理论上讲，特定空间的自然资源总量、人们能够自由活动的可用空间以及由地球上物质量决定的生活资料都是有限的，必然对应着一个人口容量的最大值，而现实受到多种因素影响。
2.1.2.1 人口容量问题
一些学者以地球植物的能量总生产为基础，估算真正供人类消耗的只占其中的1%，认为地球只能供养七八十亿人生存。而维也纳国际应用系统分析研究所在一份报告中认为，地球表面对人口的负载能力最大可达1000亿。前者明显有些悲观，而后者似乎又缺乏严肃性。下面，我们对最大人口容量的一些问题进行分析：
（1）人口容量是相对的，不结合特定的时空背景、社会经济条件、投入水平以及消费水平等因素，最大人口容量是没有意义的
一方面，人类对资源的开发具有一定的潜力，且投入水平也在不断提高。仅以静态的“太阳年辐射总量”“地球上的物质量或植物总量”“资源总量”等作为人类所需生活资料的绝对限度来度量最大人口容量，会严重低估这一数量；另一方面，人们的消费水平也在不断提高，没有人会仅仅满足于目前的消费状况，再以“养活”“供养”“维持生命所必需”这些根本没有严格标准又极不现实的字眼去表述最大人口容量，也是没有参考价值的。
（2）人口容量的本质是一个社会问题，而不单纯是技术问题
人口容量概念最初是从畜牧学中的“载畜量”引申出来的，但应该在此基础上赋予其更多的社会经济特征。除资源、环境等对人口容量的约束作用外，制约人口容量的众多社会经济因子更应得到重视。对自然资源的合理开发程度、国家或社会集团对自然资源和社会财富的垄断、产品分配及其导致的贫富不均等都会使最大人口容量的理论值与实际相差甚远。而且人类对生存空间的需要远不止仅仅维持自身的生存，而是一种包括精神文化需求在内的更复杂、更微妙的需要。人类精神上的危机、自身机体组织的混乱、社会文化准则的要求会同时甚至先于自然资源的危机，可能成为制约人口容量的决定性因素。
（3）区域最大人口容量不具有决定性意义
全球上的各个国家和地区都是开放的系统。本国、本土资源总量的多少并不能成为制约人口容量的首要因素。人均资源少的国家可以通过出口人造产品来交换别国资源，以满足其发展要求和扩大人口容量。以食物资源为例，自古以来中国人口增长与粮食供给长期紧缺已成共识。有些西方学者认为，一个国家人均耕地如果不到6亩，是很难根本解决粮食问题的。根据欧美一些发达国家的经验，人均粮食占有量达到1000千克，才算根本解决粮食问题。我国人均耕地仅1.44亩，人均粮食占有量仅380千克，却解决了人民的吃饭问题。同样，像伊拉克和科威特这些国家不可能将其矿产资源全部供国内消费。还有一些国家为了支付工业品费用和运费，甚至选择出售本国必需的粮食。显然，以此来衡量区域最大人口容量会产生较大偏差。
（4）未来充满未知，科学技术的进步及其带来的后果难以估量
一种能源已趋枯竭，会突然发现新的储藏，或是发展了新的能源，将会改变人口容量。包括太空育种、淡水的供给、叶绿素的合成等科学技术的进步及其发展方向，将成为影响人口容量的难以估量的活跃因素。但是，对科技进步的前景也不能盲目乐观，即使科学有了新的突破，而环境的阻力、社会文化准则是否容许其能运用到现实生活中呢？事实上，科学进步这个相当模糊的概念并不能解决人类社会发展方向的问题。“进步”正沿着一条独特的道路发展，高新科技的突破使一些人类幻想成为现实，而同时却仍然存在着粮食所提供的热量严重不足的问题，总之，科技带来的人口容量改变是难以预测的，而对人口容量的研究只有在可预测阶段进行才有意义。
（5）必定有一个人口增长的极限状态，但不存在所谓的“最大人口容量”
不管是马尔萨斯主义者还是马克思主义者，都认为人类不能无限制增长下去，但是人口增长的极限状态，远不能仅以简单的“最大人口容量”来表示。据一些专家预测，进入21世纪世界人口总数将达到120亿人，而一些学者推算的世界最大人口容量仅80亿人。我们也很难说如果世界人口达到这两个数值时的人类社会究竟孰优孰劣。其实80亿人、120亿人或者人们推算的其他最大人口容量值是否会成为人口增长的极限值，并导致死亡率上升和生育率下降，主要取决于人类对社会组织管理完善程度、经济持续发展水平的高低、生态环境质量状况以及人口增长和生存空间的减少对人类精神造成的不良影响程度等。而我们提到的人口增长极限状态则应是包括人口增长极限值这个变量在内的人口状况以及社会经济、生态和文化等方面的综合反映，本文鉴于人口最大容量影响因素较广，主要从环境和经济角度出发，来分析黑河流域人口承载力。
随着世界人口、资源、环境问题的日益突出，近年来在世界范围内兴起了研究人口理论容量的热潮。由于人口压力在我国格外沉重，1986年以来，我国也广泛开展了全国、省区乃至县级人口容量的研究工作，取得了许多成果。但是，由于人口容量研究实践性很强，又极为迫切，就目前人口容量的研究工作而言，对具体区域的实际研究较多，理论性探讨较少。
一般情况下，人口数量或人口增长保持适度是理想状态，这就有了适度人口的概念，估算一定时期特定区域的适度人口，可以指导人类有计划调节自身生产。
联合国教科文组织给适度人口容量下的定义是“一国或一地区在可预见时期内，利用该地的能源和其他自然资源及智力、技术等条件，在保证符合社会文化准则的物质生活水平条件下，所能持续供养的人口数量”。1993年8月第一届全国人口与环境学术讨论会提出：“在某区域的某一预见阶段，以不损害区域环境质量和破坏资源永续利用为前提，在保证符合社会文化准则的物质生活水平条件和正常经济发展速度下，地区的消费资料所能持续供养，生产资料所能容纳的满足个人福利的全体人口正常发展目标下的人口数量。”可见，适度人口的约束条件就是能否持续发展，这和最大人口容量具有本质区别。自1992年联合国环境与发展大会以来，实现全球可持续发展已成共识。因此，在人口容量问题上，必须强调适度人口这一重要理念。
（1）适度人口容量与社会经济发展、科技水平存在正相关，但不是线性关系
有的学者就中国农业发展史提出，如果按人口平均计算的粮食产量来看，我们现在不过仅相当于两千年前的汉朝（西汉人口仅1900万人）。可见，我国目前人口超载与经济发展滞缓有着重要关系。即如果在两千年时间，特别是近代，我国经济能有突飞猛进的发展，就会大大提高我国的适度人口容量，从而缓解人口超载的严重问题。另外，对局部地区适度人口容量也进行了一些初步尝试性分析，从生产潜力角度来看，大多数不发达国家和地区的人口超载并非单纯的人口问题。如果经济发展上去，社会组织日趋完善、资源开发更科学合理，那么将会大大提高适度人口容量，而改善目前状况。
（2）结合区域人口过程，研究人口容量的动态发展，建立人口容量的动态模型
我国人口仍保持高增长势头，各大洲在21世纪内才可能相继进入零增长阶段。适度人口容量研究应与人口过程密切相连。以研究适度人口动态发展为手段，有计划控制人口过程为目的，使超载人口或不足人口（适度人口与实际人口之差）逐渐减少，从而实现可持续发展。其中涉及的技术问题就是研究计量分析手段，建立人口容量动态模型。目前比较成熟的是系统动力模型，1984年苏格兰资源利用研究所首次用此方法研究人口容量。通过模拟不同发展战略，得出人口容量与经济发展的互动关系，从而制定出详尽的发展规划。此外，一些新的方法也开始运用，如多因子分析，投入产出分析等。
（3）作为开放的系统，区域内外众多的自然、经济、社会因子都会提高限制区域人口容量
国际贸易将大大提高那些资源贫乏国家的适度人口容量，这也是以封闭区域为对象推算出的人口容量易造成较大误差的原因之一。但是其中存在两个问题：一是系统开放难以确定，即区间资源资金的交流对本区域人口承载作用难以计量；二是区域外的资源资金对本区域来说具有不稳定性，从而影响其对人口承载作用的持久性和稳定性。
（4）适度人口容量的动态发展现实上要求人口适度增长
人口停滞或减少和人口高速增长一样，会给一个国家带来的精神上和物质上的危机，这是经济分析所不能预见的。
2.1.2.2 人口容量含义
世界上一些国家的人口下降，不仅没有给他们带来理论上本该增长的财富，相反由此产生的经济萧条以及精神上的消极影响仿佛一下子使这个国家苍老了许多。从理论上说，应保持人口的“适度增长节奏”，使人口总量大体保持在适度人口容量范围之内。
（1）人口容量含义辨析
基于不同的研究角度，近年来对人口容量的理解主要有以下几种：第一种是在与动物容量类比的基础上，认为人口容量是一个人口生态系统可支持的人口数量。其中以国际生态学会所下的定义为代表：世界对于人类的容纳量，是指在不损害生物圈或不耗尽可合理利用的不可更新资源的条件下，各种资源在长期稳定的基础上所能供养的人口数量。这种观点把资源作为人口容量的唯一决定因素。第二种是认为人口容量是自然、社会、经济和食物供应量等因素决定下的人口数量。这种观点的主要特点是从多方面综合考察人口容量，但比较模糊。第三种是联合国教科文组织的定义在可预见的时期内，利用本地的能源及其他资源和智力、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，该国家和地区所能持续供养的人口数量。这个定义较为全面具体，便于在实际研究中应用。
上述定义，虽各有其侧重点与合理成分，但却存在着一个重要的相似之处，即都把人口容量归结为在某些因素的制约下一个地区所能供养的人口，其实质是一个地区的消费资料所能容纳的人口数量。
寻求人口与资源在消费过程中的平衡，是人口容量研究中极其重要的一环，但绝不能等于人口容量的全部。因为，人口不仅是消费者，也是生产者，人口容量研究不仅要注意人口与资源在消费中的平衡，也应该重视人口与资源在生产中的平衡，只有这样，才能完整把握人口容量的内涵。
有鉴于此，在借鉴前人研究成果的基础上，本书对人口容量做如下的定义：在某区域的某一预见时段，以不损害区域环境质量和破坏资源的永续利用为前提，在保证符合其社会文化准则的物质生活水平条件和正常的经济发展速度下，地区的消费资料所能持续供养生产资料所能容纳及满足个人福利的全体人口正常发展目标下的人口数量。
按照这种理解，人口容量至少应包含两个方面的内容：一是环境人口容量，即区域资源可以供养的人口。它强调生态系统供养人口的自然基础，联合国教科文组织的定义可作为这种人口容量的科学定义。二是经济人口容量，即与经济过程协调统一的人口数量。其核心是指一定的经济水平条件下，区域生产资料所能容纳的劳动人口数量。
显然，在马克思主义两种生产相统一的观点中，就隐含了人口容量的这两个方面。
（2）人口容量、资源承载力与土地承载力
人口容量、资源承载力、土地承载力是既相互区别，又相互统一的概念。资源承载力即环境人口容量，土地承载力则是资源承载力的特例，它与资源承载力的区别在于抽取了自然资源中的土地资源作为研究重点。由于土地的重要作用是为人类提供食物，所以土地承载力的核心是指在自然、社会、经济因素的制约下，一定地区产出的食物能养活的人口数量。
二次世界大战以来，世界人口与资源，尤其是与农业资源的矛盾极其尖锐，导致研究资源承载力和土地承载力的要求迫切，所以对人口容量的研究主要集中在承载力之上，而对经济容量关注较少，这种情况造成了在一般的使用中，把资源承载力、土地承载力、人口容量作为等同概念的现象。
（3）人口容量与适度人口
对于适度人口的零星研究，可以追溯到柏拉图和坎南系统，而始于法国人口学家索维，即适度人口的研究比人口容量的研究早得多。
一般认为，适度人口是满足某种目标的理想人口。最初的适度人口研究，通常着眼于经济、军事、生态等方面的单一目标，而对与目标相关的其它因素注意很少，在社会系统中，实用性很低。所以多目标适度人口的研究成为必然。人口容量研究正是涉及社会、经济、生态等多种目标规定的一种人口，可以说，人口容量是一种多目标适度人口。但在人口容量研究中，往往既考虑目标的适度情况，又考虑目标的极限情况，所以，人口容量包含多目标的适度人口，但含义又大于多目标适度人口。
（4）人口容量与人口承载力
人口容量有特定的含义，而人口承载力则是泛指的概念，凡是人口为主体，资源、环境、经济为客体的，并能承载人口数量的，如人口容量、环境人口容量、经济适度人口、资源承载力、土地承载力等统称为人口承载力。
2.1.3 人口承载力的内涵
由于承载力这一概念在理论上容易使用量化模型加以描述，因此，人口学、资源学和环境科学等领域很快开始使用此概念，而诸如人口承载力、资源承载力［8］和环境承载力等指标也成为对经济社会可持续发展进行定量评价的重要指标。由于人口与自然资源、生态环境之间存在着相互制约和相互促进的紧密联系（如人口增长导致自然资源的过度消耗与浪费，致使环境污染和生态破坏），对人口承载力的研究成为受到广泛关注的一个课题。
人口承载力概念有其思想渊源，最早可追溯到韩非的“民众财寡”和柏拉图、亚里士多德的“适度人口”思想。近代，也有马尔萨斯关于人口与食物、土地（矿产）保持平衡的思想和威克塞尔（1910）对适度人口规模的表述。到目前为止，国际组织和学术界给人口承载力所下的定义多达30余种，这些定义既有共识也有很大的区别，甚至相互冲突，但都认同这一概念是指在一定时期内在某一可能或者期望的生活方式下所能养活的人口数。国际人口生态学界的定义是：世界对于人类的容纳量是指在不损害生物圈或不耗尽可合理利用的不可更新资源的条件下，世界资源在长期稳定状态基础上能供养的人口大小。联合国教科文组织的定义是：一国或一地区在可以预见的时期内，利用该地的能源和其他自然资源及智力、技术等条件，在保证符合社会文化准则的物质生活水平条件下，所能持续供养的人口数量。该定义在强调自然资源的同时，也考虑到技术条件，比上面的定义更加全面具体。他们的共识是人口承载力这一概念是指在一定时期某种可能的或期望的生活方式下所能养活的人口数。同时其中一部分学者也认为要考虑技术的作用和自然条件给生存带来的问题，还应该考虑不同文化和个人不同的生活标准（包括环境质量标准）可能对人口承载力造成影响。而另外一些乐观派的学者完全否认人口承载力的存在，他们认为人类的创造力将超越任何自然的障碍。还有一些学者承认人口承载力的极限值是存在的，但认为这些极限值在很大程度上取决于现在和未来的选择，不能通过人为方法进行预测研究。
对各种人口承载力定义的研究表明，所有定义都至少包括以下要素：①建立在持续发展或资源不退化等条件的基础之上；②具有时间规定性；③具有区域规定，对人口的生活、消费水平具有规定性。参考国内外专家给人口承载力下的定义并结合本书所要研究的内容，本书将人口承载力定义为某一特定区域在一定时空条件下自然—经济—社会复合巨系统中，其土地资源、水资源、经济状况以及社会等生存状态能可持续利用的条件下所能承载和容纳的人口总量。
2.1.4 人口承载力的分类
根据研究层次、研究方法与研究对象的不同，人口承载力可以分为以下几种类型。
（1）环境承载力、资源承载力、生态承载力和经济承载力
根据研究对象的差异，学者对人口承载力的研究主要集中在环境承载力、资源承载力、生态承载力和经济承载力等四个方面，还有针对具体资源的承载力，如矿产资源人口承载力。［9］
随着区域可持续发展研究的深入，学者们提出了以自然环境为对象的环境承载力概念。环境承载力概念自20世纪70年代起广泛应用于环境管理与环境规划中，它是由环境容量概念演化而来的，“环境承载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”。(2)
资源承载力是承载力概念和理论在资源科学领略的具体运用。资源承载力是指在一定技术水平下，资源对现有人口和未来人口的支撑能力，而且要求在达到这种支撑能力时，对资源开发和利用不应超过资源和环境容量，不能以破坏或过度利用经济发展赖以维持的资源和环境为代价。［10］
对生态承载力概念的定义较多，国内一般采用学者高吉喜（2001年）给生态承载力下的定义，［11］他认为“生态承载力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”。(3)
经济承载力使用的较少，一般是指在一定生活标准条件下可承载的人口，即环境和自然资源对人口的平均负荷力与其必要生存条件基本相适应的人口承载力。
（2）极限承载力与阶段承载力
极限承载力，也可称为终极承载力或最大承载力，是指区域所能容纳的最大人口数。极限承载力指在一定的时间和空间范围内，某地区可供利用的最大限度的资源所能承受的一定生活水平条件下的最大人口数量。当某个地区不够大时，承载力的不足往往可以通过进口来弥补，理论上认为不存在最大资源承载力；而当地区足够大时，最大资源承载力即是这个地区所能养活的人口的最大阈值。一旦人口超过最大资源承载力，该地区的生态环境系统将面临崩溃，这时就必须以降低人们的生活水平为代价来承载过多的人口。［12］而对最大资源承载力的最好解释是1966年提出的“宇宙飞船经济理论”，该理论的提出者是美国学者鲍尔丁。他认为如果将地球看成一只飞船，那么这只飞船将会约束乘客的数量和行为。随着资源的不断消耗和人员的不断增加，飞船会被人填满，生命维持品就会被耗尽，这时的一个必然趋势就是船毁人亡。阶段承载力以时间为表征，“它是指以现有的社会经济和技术条件，结合对有关资源开发利用潜力的分析研究而得出的关于未来某个时间尺度的区域容量。只要社会经济和技术条件有所改变使现有资源量得到扩大，或外部资源有条件输入或退出，区域承载力将会产生变化。”(4)
（3）开放型区域承载力和封闭型区域承载力
区域承载力主要是指不同区域在一定时期内人口承载的能力。区域承载力主要以区域内资源为对象，研究它同人类的经济社会活动之间的相互关系。因此，区域承载力的大小除受该区域物质基础——资源制约外，还受区域发展水平、人口数量与素质、产业结构特点、科技水平以及人民生活质量等多方面的影响。［13］它具有系统性、开放性、动态性和综合性等特点，在某一阶段又具有相对的稳定性。
按区域是否与外部区域有交互作用，区域承载力可分为开放型区域承载力和封闭型区域承载力。由于开放型区域与外界区域有着密切的物质和能量交换，其单位面积的人口承载量就不仅仅取决于区域内部的粮食、水、能源等因素，而由更广泛的区域范围内的粮食、水、能源等资源状况与该区域内部建设用地条件等因素共同决定。封闭型区域一般是为了理论研究而假定的特定区域，是与外界既没有物质交换，也没有能量交流的地域单元。封闭型区域内部的物质与能量（如水、土地等）受自然规律支配，资源量是确定的，在一定的社会经济和技术条件下开发利用程度可以测算，因此，这种地域所能容纳的人口与经济规律也是确定的，比较容易测算，这是按照土地资源的潜在生产能力来测算人口规模成为人口承载力研究的重要方法之一的原因，但在商品经济发达的今天，实际上严格意义的纯封闭型的地域单元是不存在的。
以上是人口承载力的几种主要分类，此外，还有根据研究所采用指标多少划分为单要素承载力与多要素承载力的分类方法。单要素承载力只考虑某一要素，经过分析、计算后得出结果。多要素承载力往往综合考虑若干要素。