基于綜合承載力的福建省區(qū)域適度人口測算

朱杰，王強

(福建師范大學 地理科學學院，福州 350007)

承載力的概念來源于工程地質領域，其原意指單位面積地基的強度對地表建筑物的支撐力。帕克和伯吉斯最早將承載力引用到其他學科，并于1921年提出了生態(tài)承載力的概念[1]。經此，承載力研究成為地學中的重點研究方向。1948年William Vogt[2]提出了土地承載力的概念，并將承載人口作為土地承載力的衡量標準。在后面學者的研究中，由此逐漸引申出其他各種承載力與適度人口。

適度人口指在限定的目標和因素下區(qū)域內可以供養(yǎng)的最優(yōu)人口數，其大小由區(qū)域內自然經濟承載力和區(qū)域內人口的生存需求決定。關于承載力與適度人口的研究，國內外學者有著很大區(qū)別。國外的學者研究角度一般從經濟承載力[3]、生態(tài)承載力[4]和社會承載力[5]展開對適度人口的分析。國內學者則是以土地承載力[6]、生態(tài)承載力[7]、環(huán)境承載力[8]和綜合承載力[9]為角度進行了大量研究。國內也有學者以各區(qū)域特有的影響因素為視角展開研究，如基于空氣質量改善目標對北京市適度人口進行規(guī)模分析[10]，以綠洲適度規(guī)模為角度對巴州地區(qū)適度人口進行分析[11]。在這些研究中，基于綜合承載力對適度人口的研究是最適合的研究方式。李秀霞認為[12]無論區(qū)域具有多大的獨特性，適度人口都不只取決與某一單一性的承載力，而是取決于土地、生態(tài)與經濟等多元要素的綜合承載力。因此，本研究以綜合承載力為出發(fā)點，構建資源、生態(tài)和經濟承載力3個子系統(tǒng)，利用主成分分析法和熵權法計算各子系統(tǒng)的客觀權重，最后構建福建省適度人口的測算模型，為福建省人口管理決策提供合理的建議。

1 研究過程與數據來源

1.1 研究區(qū)概況

福建省(23°33′N～28°20′N, 115°50′E～120°40′E)，位于中國東南部，全省陸域面積12.4萬km2，海域面積13.6萬km2，人口數量為3 973萬。研究區(qū)靠近北回歸線，屬于亞熱帶季風氣候，降水充沛，光照充足，氣候南北區(qū)域差異較大，水熱條件呈垂直分布，自然資源豐富。福建省是中國對外貿易的重要港口，擁有湄洲灣、三都澳、廈門港等六大深水港，全省在2017年實現(xiàn)了地區(qū)生產總值32 298.28億元，這其中第一產業(yè)增加值與第二產業(yè)、第三產業(yè)增加值的比例為1∶6.5∶5.7，產業(yè)結構不斷向高新技術產業(yè)靠攏。福建省自然、經濟、生態(tài)的發(fā)展具有特殊性。作為大陸對臺交流的第一站、重要出?？?，福建省臺資、外資經濟繁榮，海峽兩岸關系的發(fā)展以及政策的變化對其有著重要影響，如平潭綜合實驗區(qū)的成立。當臺海關系穩(wěn)定的時候，兩岸貿易頻繁，出海順暢，研究區(qū)經濟發(fā)展會更好更健康，反之則對經濟具有負面影響。福建作為一張兩岸交流的名片，對于生態(tài)環(huán)境的保護、要求也會受到臺海關系的影響。同時，福建是外貿大省，與東盟、歐美、日本、港澳等國家和地區(qū)也有著密切聯(lián)系。經濟、社會發(fā)展政策會隨著國際關系的變化進行調整，從而影響到經濟、自然的發(fā)展。但由于這些宏觀因素無法進行量化分析，因此本研究在這方面不作討論。

1.2 研究方法

1.2.1 主成分分析法與熵值法

本研究結合熵值法與主成分分析法計算各承載系統(tǒng)的權重。由于在選取指標的時候各個指標的單位和量綱不同，在進行熵值計算的時候存在困難，因此，在計算前對各個指標進行標準化處理。本研究所采用的標準化方法是機制標準化法。熵值法具體計算步驟如下：

(1)首先設研究范圍共有i個時段，研究指標有j個，研究指標為xij(i=1、2、3…m，j=1、2、3…n),進行標準化處理：

(1)

式(1)中:minxij為j行中的極小值，maxxij為j行中的極大值。

(2)求第i個時段中第j項指標占該項指標所有時段之和：

(2)

(3) 求得各項指標的權重：

(3)

1.2.2 基于經濟承載力的適度人口測算方法

基于經濟承載力的適度人口指特定的區(qū)域在只考慮經濟條件下能夠承載的人口數量，所有的經濟指標中GDP是衡量區(qū)域經濟發(fā)展最直接的標準，但是單一的GDP指標無法反應區(qū)域產業(yè)結構的調整。因此，參考前人的研究[1，9]后，增加了第二、三產業(yè)產值2個經濟指標，共3個經濟指標(Qi)。福建省經濟承載人口計算公式如下：

(4)

1.2.3 基于生態(tài)承載力的適度人口測算方法

基于生態(tài)承載力的適度人口主要通過生態(tài)足跡進行測算。生態(tài)足跡作為測算生態(tài)承載人口方法在國內已經應用十分廣泛[1，6-7]，生態(tài)足跡法中生態(tài)承載力指在特定區(qū)域里能夠提供給人類生物生產的土地面積之和[25]。生態(tài)足跡中的生物生產土地面積是將各種資源和能源消耗項目根據生物賬戶、能源賬戶的全球產量進行折算。生態(tài)足跡法也有著明顯的缺陷：一是核算的足跡不具有準確性和完整性，使用的是生產數據而非實際消費數據，沒有考慮到地下資源和污染物足跡等因素；二是研究區(qū)具有特殊性，福建省是個外貿大省，外向經濟發(fā)展，能源消費等主要是來自進口，測算結果不夠精確。但生態(tài)足跡法具有計算方法簡單、表達形象，方便理解等優(yōu)點，是核算生態(tài)承載力的一種良好方法。本研究中，生物賬戶參考了謝鴻宇[26]和1999—2009 年FAO 計算平均值，能源賬戶方面主要參考孫才志[27]的研究成果。計算方法如下：

(5)

式(5)中：Cen表示福建省生態(tài)承載人口數量，EJ為福建省的生態(tài)承載力，ef為福建省的人均生態(tài)足跡，P為福建省的實際人口數量，j為生產性土地類型，lj表示第j類生產性土地的人均土地面積，rj和yj分別為均衡因子、產量因子，i代表消費項目，Ci為i種消費項目的人均消費量，Di是i種消費項目的年均生產水平。

1.2.4 基于資源承載力的適度人口分析

當前關于資源承載人口測算研究中有基于單一資源的[15]，也有基于土地資源、水資源、能源資源的綜合資源承載力研究[12,28]。

以綜合資源承載力測度資源承載人口(將能源資源換算成萬噸標準煤)，資源承載人口的計算過程如下：

Cna=WlCl+WwCw+WnCn

(6)

1.2.5 適度人口模型

適度人口測度公式如下：

C=We×Ce+Wen×Cen+Wna×Cna

(7)

式(7)中：C為福建省基于綜合承載力的人口規(guī)模，We、Wen、Wna分別是通過主成分法與熵值法得到的經濟承載人口權重、生態(tài)承載人口的權重、能源承載人口的權重，Ce、Cen、Can經濟承載人口數量、生態(tài)承載人口數量、資源承載人口數量。

1.3 指標體系及數據來源

表 1 影響區(qū)域適度人口權重的指標體系Table 1 Index system affecting the weight of moderate population in the region

福建省綜合承載力評價指標參照近十年來相關研究中使用頻次較高的指標[10-19](表1)，并根據福建省[20-21]的相關條件對部分評價指標進行了修改，評價過程中遵循了科學性、嚴謹性、可行性原則，確保評價結果具有現(xiàn)實意義。

數據來源于福建省統(tǒng)計年鑒(2006—2018年)、福建省水資源公報(2005—2017年)、福建省環(huán)境狀況公報(2005—2017年)、中國城市統(tǒng)計年鑒(2006—2018年)、中國統(tǒng)計年鑒(2006—2018年)。

2 結果與分析

2.1 經濟承載人口

通過對福建省2005—2017年間相關經濟數據的計算，得出福建省2005—2017年間經濟承載人口的結果(表2)。由表2可以看出,2005—2017年福建省經濟適度人口規(guī)模與實際人口規(guī)模比較一直是處于富余的狀態(tài)且有上升的趨勢。福建的經濟承載人口從2005年的4 380.15萬人上升到了2017年的5 312.82萬人，年均增長速度達71.14萬人/年。2011年后，福建經濟承載人口數量的增速明顯加快。這是因為自2011開始全球經濟開始復蘇，各國之間的聯(lián)系逐漸加強，福建省的外貿經濟帶動了整體GDP的提升，從而在第三產業(yè)承載人口還有所下滑的情況下推動了經濟承載人口的上升。同時，福建的第二產業(yè)持續(xù)發(fā)力，不斷拉動其經濟承載人口增長。福建的經濟結構調整未達到一個均衡狀態(tài)，第二產業(yè)承載人口從2005年的4 739.41萬人上升到了2017年6 438.93萬人，而第三產業(yè)承載人口卻只是從4 331.49萬人上升到了4 787.49萬人，增長速度緩慢。第三產業(yè)滯后是福建省長期存在的一個問題，第三產業(yè)實際比重與第三產業(yè)的規(guī)劃比重還具有一段距離?？傮w來說，福建省的經濟承載人口在穩(wěn)步上升，第三產業(yè)承載人口增速雖然緩慢，但也處于一個高于實際人口規(guī)模的狀態(tài)，第二產業(yè)承載人口在很長一段時間內依然是處于主導地位。

表 2 福建省2005—2017年經濟承載人口Table 2 Economic carrying population scale of Fujian from 2005 to 2017

2.2 資源承載人口

2005—2017年福建省的資源承載人口一直處于波動變化之中，大部分時間是處于人口超載狀態(tài)。土地資源承載人口從2005年的2 022.95萬人下降到2017年的1 335.63萬人，呈現(xiàn)出長期下降趨勢且一直處于超載狀態(tài)。這與福建省的特殊自然環(huán)境有一定的關系，福建省山區(qū)面積廣布，地勢陡峭，可耕面積很少。再加上福建省的耕地面積不斷減少，農作物的播種面積不斷下降，造成土地資源承載人口嚴重超載。在能源資源承載人口方面，因為福建是一個“缺油少煤”，常規(guī)能源嚴重不足，需要外省、外國能源輸入的省份，所以福建省能源資源總量能夠養(yǎng)活的人口數量也一直處于較低的水平，從2005年的1 251.5萬人波動上升到2017年1 313.89萬人，僅增加了62.39萬人。水資源承載人口波動變化最大，2005—2017年間水資源承載人口的峰值最高達到了9 030.06萬人，最低是4 441.18萬人，一直保持著一個富余的狀態(tài)。研究區(qū)屬亞熱帶海洋性季風氣候，雨量充沛，是國內年降雨最豐富的地區(qū)之一。只考慮水量不考慮其他現(xiàn)實因素時，水資源能夠承載的適度人口數量一直高于現(xiàn)實。

表 3 福建省2005—2017年資源承載人口Table 3 Resources carrying population scale of Fujian from 2005 to 2017

2.3 生態(tài)承載人口

表 4 福建省2005—2017年福建省生態(tài)承載人口 Table 4 Ecological carrying population scale of Fujian from 2005 to 2017

表 5 福建省2005—2017年綜合承載力適度人口 Table 5 Optimum population scale of Fujian from 2005 to 2017

參考前人關于福建省生態(tài)足跡方面的研究[29]和中國其他區(qū)域對生態(tài)足跡進行的研究[17-19,30]，最后采用中國生產性土地的通用值作為本研究中的均衡因子。耕地研究的消費項目包括：糧食、油、棉麻、豆類、蔬菜、高粱、糖，林地主要是茶葉和水果，草地包括豬肉、羊肉、牛肉、奶制品四類，水域包括水產品，化石燃料用地包括原煤、原油、天然氣，建筑用地是以電力為主。通過測算，福建省的生態(tài)承載人口在研究期內處于波動上升狀態(tài)，但基本上是超載的，只有2008年和2011年兩年除外。這主要是由福建省的人均生態(tài)足跡和生態(tài)承載力的較低和增長緩慢兩方面造成的，2005—2017年13年間的人均生態(tài)足跡僅提升了0.05 hm2,生態(tài)承載力也僅從1 429.31萬hm2上升到了1 779.27萬hm2生態(tài)承載人口從2 861.96萬人波動上升到了3 492.2萬人。

2.4 綜合承載力適度人口

通過主成分分析法和熵值法計算出各子承載系統(tǒng)的權重，分別是經濟承載人口權重0.44、生態(tài)承載人口權重0.38、資源承載人口權重0.22。最后得到2005—2017年福建省綜合承載力適度人口(表5)。通過表5，發(fā)現(xiàn)2005—2017年福建省的綜合承載適度人口整體上是上升趨勢，其值從2005年的3 538.61萬人，上升到2017年4 254.62萬人，年均增速達到了51.14萬人/年。福建省的適度人口長期處于富余狀態(tài)且不斷上升。從福建省適度人口的構成來看，經濟承載人口的貢獻率最大，生態(tài)承載人口的承載力貢獻次之，資源承載人口的貢獻率最低。從2005年開始，經濟、生態(tài)、資源的貢獻率分別是42%、36%、22%，2017年三者的貢獻率為44%、38%、18%，經濟和生態(tài)二者貢獻率之和長期位于80%左右，占主導地位。除經濟承載人口外，其他承載人口都多次或長期低于現(xiàn)實人口，由于福建省位于東南沿海，對外貿易方便，再加上近些年來以福建為主體的海西經濟區(qū)的建立，福建省作為21世紀海上絲綢之路的核心區(qū)，其經濟增長迅速，所以經濟適度承載人口處于領先位置。但經濟快速發(fā)展，也導致化石燃料用量大增，其他生物生產性土地面積卻不斷的減少，使得研究區(qū)其他方面的適度承載人口長期處于弱勢狀態(tài)。研究區(qū)資源承載人口中只有水資源承載適度人口一直高于現(xiàn)實人口，土地資源承載適度人口數量較少且在不斷下滑，也需要引起注意。

3 結論與展望

以福建省現(xiàn)實承載人口為基礎，分別利用經濟承載力、資源承載力和生態(tài)承載力3種不同的模型構建指標體系，再使用改進后的綜合承載力模型計算出福建省的適度人口。得出結論：(1)2005—2017年，生態(tài)承載人口規(guī)模在波動呈增加趨勢，由2 861.96萬人上升至3 492.2萬人，年均增長1.6%，一直處于人口超載狀態(tài)；(2)2005—2017年，經濟承載人口一直處于富余狀態(tài)，規(guī)模由4 380.15萬人減少至5 312.82萬人，人口富余率逐年上升。第二產業(yè)產值所承載的人口對經濟承載人口的貢獻最大，增長速度大于第三產業(yè)值所承載人口；(3)2005—2017年，資源承載人口規(guī)模變化呈波動下降狀態(tài)，2017年為2 652.77萬人，處于超載狀態(tài)，超載率逐年增加。(4)2005—2017年，研究區(qū)適度人口規(guī)模從2005年的3 538.61萬人上升至2017年的4 254.62萬人，經濟和生態(tài)承載人口之和適度人口貢獻率為80%，2005年和2017年資源承載人口的貢獻率分別為22%和18%。

福建省各承載系統(tǒng)的適度人口有所差異，部分年份受到經濟、自然條件的影響，差距較大。雖然福建省的綜合適度承載人口發(fā)展趨勢較好且承載狀態(tài)長期處于富余狀態(tài)，但對資源承載力和生態(tài)承載力的發(fā)展狀態(tài)應時刻保持警惕，特別是生態(tài)承載力。應加快產業(yè)升級，綠色新能源應用，環(huán)保技術發(fā)展，社會經濟的發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護同步，減少城市建設對環(huán)境的損害。通過提高環(huán)境承載力提升綜合承載力，進而提升福建省的適度人口數，使福建省獲得更科學、可持續(xù)的發(fā)展。

本研究雖較好地計算出了福建省的適度人口及其變化趨勢，但僅針對福建省的自然和社會特性展開測算，且在測算各適度承載人口時只進行了數值上的測算，很多現(xiàn)實因素未作考慮。如由于生態(tài)足跡法模型本身存在的缺陷，在生態(tài)適度承載人口的測算上選擇的生態(tài)足跡法，對外貿占重要經濟地位的福建省來說，所得出結論精確性仍有所不足，這有待模型進一步改進，以為中國的經濟社會發(fā)展提供具有普遍性的測算方法。同時需要指出的是，應提升中國各種數據統(tǒng)計的準確性，并對數據進行實時更新，建立數據交流平臺，提高評價的現(xiàn)實性與合理性。另外還需要對評價指標及測度方法進行更為深入的研究，提高測度的科學性，做到真正的“對比測度”。