自然资源学报JOURNAL OF NATURAL RESOURCES第30卷第1期2015年1月V ol.30No.1Jan.,2015基于生态系统服务的生态承载力：概念、内涵与评估模型及应用曹智1,2，闵庆文1*，刘某承1，白艳莹1（1.中国科学院地理科学与资源研究所，北京100101；2.中国科学院大学，北京100049）摘要：生态承载力是生态学研究的难点之一，是较资源承载力、环境承载力等更为复杂和综合的概念。

论文在分析当前生态承载力研究进展的基础上提出以“生态系统—生态系统服务—人口和经济（承载力）”为研究主线的基于生态系统服务的生态承载力（Ecosystem-Services-based Ecological Carrying Capacity ，ESECC ）的定义，即某个区域生态系统的结构、过程及其空间格局决定的生态系统服务所能支撑的具有一定发展水平的人口和经济规模，并构建ESECC评估模型：将所有与人类密切相关的生态系统服务纳入评估模型，把生态系统和人类活动看作“黑箱”，针对每种生态系统服务分别评估其承载力，并根据“短板效应”取最小值作为区域生态承载力。

最后以全球重要农业文化遗产“云南红河哈尼稻作梯田系统”核心保护区之一云南省红河县为例对ESECC 评估模型进行案例研究。

关键词：生态承载力；生态系统服务；基于生态系统服务的生态承载力；全球重要农业文化遗产；云南省红河县中图分类号：Q149文献标志码：A 文章编号：1000-3037(2015)01-0001-11DOI ：10.11849/zrzyxb.2015.01.001承载力研究起源于1798年的Malthus 人口论[1]。

Malthus 在《人口原理》（An Essay on the Principle of Population ）中将粮食作为人口增长的限制因素，讨论了人口增长的极限问题，奠定了承载力研究的基本框架[2]。

20世纪早期，承载力研究关注点集中在增长变量的变化规律上，生物学家利用实验室或野外条件下的动物、微生物种群数据对Lo-gistic 方程进行拟合研究[3-4]，验证种群数量极限的存在。

1972年罗马俱乐部发表《增长的极限》，回归到Malthus 人口论的研究框架，将限制因素增加为粮食、资源和环境。

《增长的极限》著作的发表引起了对全球可持续发展的关注，承载力研究也得到了推动。

承载力被引入到了土地、水、矿产、环境等不同领域，发展了针对性更强的土地承载力、水资源承载力、矿产资源承载力、环境承载力等概念。

随着经济发展，各种资源环境要素都成为制约人类发展的限制因素，针对单一要素的承载力研究局限性越来越突出。

学者提出生态承载力这一综合概念，用系统的思想试图解决人类活动受各种限制因素制约的问题。

近几年来，生态承载力研究方法不断完收稿日期：2013-11-22；修订日期：2014-03-31。

基金项目：中国科学院地理科学与资源研究所“一三五”战略科技计划项目（2012ZD007）；国家自然科学基金资助项目（31200376）。

第一作者简介：曹智（1989-），男，山东济南人，硕士生，研究方向为资源生态、土地利用和乡村发展。

E-mail:caoz.11s@*通信作者简介：闵庆文（1963-），男，江苏徐州人，研究员，博士，研究方向为资源生态安全与区域可持续发展。

E-mail:minqw@自然资源学报30卷2善，案例研究不断丰富。

研究方法上，对传统的生态足迹法从区域贸易、核算内容方面进行完善[5-7]，针对具体研究区构建相应的指标体系[8-9]，针对变化规律增强时间序列研究[8,10-11]，使研究更具系统性、针对性和预测性。

案例研究上，在行政区[8,11]、生态脆弱区[12-13]、流域[14-15]、群岛[16]等不同区域对可持续发展水平和空间格局[17-19]进行应用研究，并引入旅游[16]和城市规划[20-21]等领域，丰富了生态承载力实证研究。

然而，承载力从一开始出现发展到土地承载力，始终围绕生物种群（包括人）的增长极限问题，被引入到资源（水、矿产）领域后，研究的焦点扩大为人口和经济的增长极限。

经济发展引起更多资源危机，促使承载力研究纳入多种限制因素，承载力研究的增长极限问题变得模糊多变。

生态足迹的提出给生态承载力研究带来一种可行的解决办法，以至于生态足迹提出了近20a仍被广泛引用。

然而，生态承载力研究的焦点也因生态足迹出现从人口和经济的增长极限转移到区域可持续发展程度的评估上。

此外，学者想用生态承载力解决区域发展中出现的资源、环境、生态等所有宏观问题，生态承载力包含了区域发展的所有限制因素，演变成研究区域“自然-经济-社会”复合系统的工具，扩大了生态承载力的内涵，可以理解为区域承载力。

本文从生态系统出发分析生态承载力的内涵，试图从生态系统服务角度研究生态承载力，回归承载力研究的增长极限问题。

1基于生态系统服务的生态承载力概念与内涵生态承载力与资源承载力、环境承载力以及区域承载力相比，更应该突出的是生态系统的承载力。

生态系统是在一定空间中共同栖居着的所有生物（即生物群落）与其环境之间由于不断地进行物质循环和能量流动过程而形成的统一整体[22]。

生态系统由非生物环境、生产者、消费者和分解者4部分构成，生产者能够在适宜的水热条件下以非生物环境中的无机物制造有机物，是生态系统所有消费者生存和发展的基础，生产者、消费者和分解者通过捕食和分解关系联系在一起形成网络，即食物网，物质和能量沿着这个网络循环和流动，形成生态过程。

这个过程给人类带来种种惠益，如提供食物、保持水土、净化环境等等。

由非生物环境差异及其影响下形成的种类和数量各异的生产者、消费者和分解者组成的不同类型的生态系统，其物质循环和能量流动存在差别，给人类带来的惠益也就不同。

生态过程遵循林德曼（Lindeman）“十分之一法则”，即每通过一个营养级，有效能量大约为前一营养级的1/10，人类从生态过程获得的惠益不是无限的。

当人类过度索取或破坏时会引起生态系统向脆弱化发展，以至崩溃，因此人类的行为应在生态过程产生的惠益之内，并且可以通过对生态过程产生的惠益进行估算确定人类活动程度的大小，即生态承载力。

千年生态系统评估（millennium ecosystem assessment，MA）将人类从生态系统获取的惠益称为生态系统服务，并分为供给服务、调节服务、文化服务和支持服务四类[23]。

本文从生态系统服务的角度提出基于生态系统服务的生态承载力（Ecosystem-Services-based Ecological Carrying Capacity，ESECC）的定义，即某个区域生态系统的结构、过程及其空间格局决定的生态系统服务所能支撑的具有一定发展水平的人口和经济规模。

把生态系统服务看作生态系统提供给人类生存和发展的限制性资源，ESECC以生态系统服务为生态承载力的限制因素，以人口数量和经济规模为增长变量，按照“生态系1期曹智等：基于生态系统服务的生态承载力：概念、内涵与评估模型及应用统—生态系统服务—人口和经济（承载力）”的主线研究生态承载力。

其内涵包括：①生态系统的结构和过程是生态承载力的基础。

区域生态系统具有一定的结构，包括组分结构、时空结构和营养结构。

生态系统还不断进行着物质循环和能量流动，即发生着生态过程。

正是生态过程的时时进行，生态系统提供了人类生活和经济发展的物质基础和环境基础，产生了生态承载力。

②生态承载力具有复合性，涉及包含自然生态系统和社会经济系统在内的复合系统。

生态承载力的承载主体是区域生态系统，表现为生态系统服务，是承载力的限制因素；生态承载力的承载对象是人类社会经济系统，表现为人口数量和经济规模，是承载力的增长变量。

生态系统和社会经济系统通过生态系统服务这个媒介发生相互作用，生态系统源源不断地提供人类需要的各种生物产品，同时，消纳生活和生产过程中产生的各种污染物。

③生态承载力具有动态性和空间分异性。

生态系统结构和过程具有动态性和空间分异性，人类社会经济活动也具有动态性和空间分异性，决定了生态系统结构和过程对生态系统服务的提供和人类社会经济活动对生态系统服务的消耗具有动态性和空间分异性，因此生态承载力具有动态性和空间分异性。

也正因为这个原因，本文对ESECC 概念作时间（“一定发展水平”）和空间（“某区域”）限定。

2基于生态系统服务的生态承载力评估模型根据ESECC 的定义，得到ESECC 的计算公式为：ESECC P =TES ESP =TES LESP +PESP =TES LESP +PGDP ×PPESPESECC E =ESECC P ×PGDP （1）其中：ESECC P 为基于生态系统服务的生态承载力的人口规模；ESECC E 为基于生态系统服务的生态承载力的经济规模；TES 为区域生态系统服务总量；ESP 为区域人类活动（生活和生产）对生态系统服务的人均消耗；LESP 为区域人类生活对生态系统服务的人均消耗；PESP 为区域人类生产对生态系统服务的人均消耗；PGDP 为区域人均生产总值；PPESP 为区域单位产值对应的生产活动对生态系统服务的消耗。

ESECC 评估模型以物质量的形式分别表征生态系统提供的所有类型的生态系统服务量和人类活动（生活和生产）对生态系统服务的消耗量，并取生态系统服务支撑的人口和经济规模中最小值作为生态承载力。

其中，基于生态系统服务的生态承载力的人口规模计算公式如下，经济规模可用公式（1）计算。

ESECC P =min(ESECC P 1,ESECC P 2,ESECC P 3,⋯,ESECC Pn )（2）ESECC Pi =TES i ESP i =TES i LESP i +PESP i =TES i LESP i +PGDP ×PPESP i （3）其中：ESECC Pi 为基于i 类生态系统服务的生态承载力的人口规模；TES i 为区域i 类生态系统服务总量；ESP i 为区域人类活动（生活和生产）对i 类生态系统服务的人均消耗；LES-P i 为区域人类生活对i 类生态系统服务的人均消耗；PESP i 为区域人类生产对i 类生态系统服务的人均消耗；PPESP i 为区域单位产值对应的生产活动对i 类生态系统服务的消耗。

生态承载力涉及限制因素较多，生态承载力研究面临不同限制因素转换合并问题。

生态足迹理论认为人类维持生存消费的各种产品、资源和服务都可追溯到提供生产这些物质所需的原始物质与能量的生物生产性土地面积，把人类的所有消费转化为统一的生330卷自然资源学报物生产性土地面积进行加和[24]。

生态系统服务价值理论用经济的手段对不同类型的生态系统服务进行合并[25]。