空间恢复力理论支持下的人地系统动态研究进展

作者简介：
刘焱序(1988- )，男，陕西西安人，讲师，主要从事综合自然地理与景观生态学研究，E-mail:yanxuliu＠bnu.edu.cn，北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室。北京 100875；傅伯杰，通讯作者(1958- )，男，中国科学院院士，研究员，博士生导师，中国地理学会会员(S110001618M)，主要从事地理学综合研究，E-mail:bfu＠rcees.ac.cn，北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室。北京 100875；中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室。北京 100085；王帅，赵文武，李琰，北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室。北京 100875

原文出处：
地理学报

内容提要：

人地系统的概念表现了人与地在特定的地域中相互联系、相互作用而形成的一种动态结构，面向人地系统动态运行过程的复杂性，亟待构建更有力的指标体系表征地球系统和人类系统相互影响与反馈的过程。空间恢复力可以被理解为以保障人地系统结构稳定为目标的地域空间整体对自然和社会扰动的吸收、复原或转化能力，为人地系统研究中针对性理论模式和可定量化指标体系的塑造提供新途径。本文以从自然维度出发的政策与生态系统空间恢复力、从社会维度出发的环境变化与社区生产生活空间恢复力、从综合描述方式出发的空间恢复力综合指标体系三个角度梳理空间恢复力研究现状，并从结构、功能、阈值三个方面研讨不同地域功能类型下的空间恢复力指标体系，提出认知保障系统可持续性的空间状态、明晰人地系统动态过程的空间阈值、满足生态保护与社会进步国家需求三项内容可以作为人地系统动态研究的重要方向。


期刊代号：K9
分类名称：地理
复印期号：2020 年 04 期

字号：大中小

       人地系统(亦称人地关系地域系统，通常译为Human-Earth Systems)，是由地理环境和人类活动两个子系统交错构成的复杂的开放的巨系统，是地理学研究的核心[1]。人地系统的概念表现了人与地在特定的地域中相互联系、相互作用而形成的一种动态结构，包含了地域功能性、系统结构化、时空变异有序过程、人地系统效应差异性及可调控性等诸多系统特质[2-3]。从生态学、环境科学与社会科学交叉的学科视角出发，相似的概念界定也被表述为人类与自然耦合系统(Coupled Human and Natural Systems，CHANS或Coupled Human-Environment Systems，CHES)和社会—生态系统(Social-Ecological Systems，SES)[4-5]。揭示人地系统要素相互作用的动态机制与演化趋势，达成人地系统要素与过程演化的动态匹配，是人地系统研究的关键内容，也是支撑区域可持续发展的理论基础[6-7]。

       构建计量模型刻画地球系统和人类系统的相互影响与反馈的动态运行过程，可以为区域可持续发展管理实践提供重要科学支撑[8-9]。然而作为复杂系统，人地系统动态格局、非线性变化、要素叠加驱动等复杂性影响了对人地系统动态过程的解读，亟待在人地系统动态研究中构建更有力的复杂系统描述指标体系[10]。从社会—生态系统理论的重要概念——恢复力出发，本文拟探讨空间恢复力(Spatial Resilience)作为人地系统动态研究重要指标的可行性，综述其概念内涵、研究进展，研讨其需求指向与指标体系，从而进一步丰富人地系统动态研究视角，为区域人地关系的解析提供新的空间解读途径。

       1 空间恢复力概念内涵

       1.1 从社会—生态系统恢复力到空间恢复力

       1973年Holling定义了生态学研究中的系统恢复力，将其表述为系统吸收状态变量、驱动变量和参数的变化并维持系统稳定的能力[11]。21世纪以来，社会—生态系统恢复力一词被广泛使用，上述概念也被沿用并引申为：社会—生态系统受到干扰后的功能维持和控制能力，由系统承受且可以保持系统结构、功能、特性及其反馈在不发生改变时的干扰大小体现[12-13]。系统自身的稳定性、受到干扰后的自组织能力、适应干扰的学习和调节过程是系统恢复力研究所关注的核心内容[14]。在适应性循环、球杯模型等一系列概念模型的支持下[15]，社会—生态系统恢复力的概念内涵已经相对成熟，并应用于生态学、地理学、灾害学、城乡规划等各个领域[16-17]。

       除恢复力外，脆弱性、适应能力等也是解读社会—生态系统的关键概念[18-19]。因而需要回答：为什么要研究恢复力而不是脆弱性？Cutter等将脆弱性、适应能力和恢复力的关系总结为图1，并认为脆弱性和恢复力所关注问题的侧重点不一致，倾向于采用图1f的概念框架[20]。具体而言，包括暴露、敏感性和适应等概念的脆弱性是描述系统内在特征，可以存在于事件发生之前；而恢复力是事件发生时的吸收能力，以及事件发生后的复原能力[21]。因此，恢复力相较于脆弱性在内涵上更能反映系统在某种驱动因素所用下产生的动态过程。此外，人地系统动态建模中着重关注系统过程的边界条件，而恢复力研究着重强调系统的阈值，认为超过阈值后系统会发生不可逆的转变[22]，进一步体现了恢复力概念在描述人地系统动态过程中的适用性。

      

       图1 恢复力—脆弱性—适应能力概念关联(改自文献[20])

       Fig.1 Relationship of resilience，vulnerability and adaptive capacity(Revised from[20])

       从景观生态学视角出发，Cumming提出了空间恢复力的概念，将其界定为系统内外相关变量空间变化在多时空尺度上对系统恢复力的影响(也被系统恢复力所影响)[23]。空间恢复力的主要内生变量包括系统组分及其交互作用的空间布局，大小、形状、边界数量和性质等系统空间属性，影响恢复力的内在相位空间变化，以及由空间位置函数表示的独特系统属性；空间恢复力的主要外生变量包括基质、连通性以及所产生的空间动态[23]。异质的土地覆被与土地利用形成景观单元，构成了空间恢复力的研究景观载体[24]。空间恢复力相比传统的恢复力研究更关注位置、连通性、基质，认为不同尺度格局与过程的空间变化会影响也被影响于局部系统的恢复力，是景观生态学、恢复力与可持续性理论的整合[25]。而在达成景观可持续性的途径中，则需要以实验的方式探索不同景观管理方式下的生态系统服务供给，依托社会学习机制完善景观规划、优化景观管理方式，从而强化生态系统服务供给，更有效的满足不同社会群体的福祉需求[26]。可见，空间恢复力是从多尺度的时空动态视角切入社会—生态系统恢复力理论，以景观为对象作为解读系统恢复力的载体。

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