人地系统复杂性机理剖析

王成超

（1.福建省亚热带资源与环境重点实验室，福建 福州 350007；2.福建师范大学 地理科学学院，福建 福州 350007）

人地系统复杂性机理剖析

王成超1，2

（1.福建省亚热带资源与环境重点实验室，福建 福州 350007；2.福建师范大学 地理科学学院，福建 福州 350007）

采用系统分析方法，按照组成－结构－功能顺序对复杂的人地关系地域系统展开深入的系统分析；同时，将地方政府的政策作为一个外生变量，通过对人类活动调节从而对人地系统进行调控.在人地系统复杂性分析过程中，强调人地系统的尺度效应，并构建了人地系统相互作用机理的概念模型，揭示人地系统的相互作用机理.最后，针对人地系统的研究与实践，提出4条建议和启示.

人地系统；复杂性；机理；剖析

人地系统是地球表层上人类活动与地理环境相互作用形成的开放的复杂巨系统［1］.在这个复杂的巨系统中，人地关系研究自古至今一直是地理学和其他相关科学研究的热点课题［2］.在人地关系研究中，地理学强调区域性，故人地关系地域系统素来是地理学研究的核心［3］.近几十年来，人地系统领域取得了大量的研究成果.但是，自然科学与人文科学的长期分化极大地制约了人地系统的综合研究，自然科学专注于自然环境要素的研究，而人文科学则专注于人文因素的研究［4-5］，两类研究缺乏统一成为人地系统研究的重大瓶颈.具体而言，在人地系统研究中，自然与人文研究相互隔离，这与人地系统本身的复杂性和综合性不符，从而造成研究范式与科学规律之间严重不对称，最终导致人地系统的理论研究与现实需求的巨大落差.例如，人地系统优化的政策和措施往往是单方面的、直接的、短期的、不连续的和不稳定的，因而大部分政策措施的实施效果是不理想的.因此，如何正确理解人地系统的相互作用机理成为当前人地系统科学的重要科学问题，而本文从统一地理学理论视角出发，通过对人地关系的系统研究，较全面地阐释人地系统的相互作用机理.

1 人地系统的理论分析

人地关系地域系统的机理是指系统内主要组成要素相互作用及与系统状态演化过程间的互动关系［6］.要研究这个复杂系统的机理，需要对各组成部分进行分解并分析各部分之间的相互关系，明确系统的结构和功能.因而，采用系统分析方法比较合适.

1.1 人地系统组成

对于人地系统的组成，往往因研究问题的出发点和视角有所不同.如吴传钧先生认为，人口与社会经济要素为一端，资源与自然环境为另一端，双方之间以及各自内部存在着多种直接反馈作用，并密切交织在一起［1］；而马世骏先生则认为人地系统是一种社会-经济-自然复合生态系统［7］.本文采用吴先生的划分方法.

1）自然环境.对于自然环境而言，本地的地质、地貌、地形、气候、水文、植被等单个自然要素所组成的综合自然要素是自然环境的基础，是决定自然环境基底最重要的方面；同时，自然环境作为一个子系统，具有整体性、综合性和区域性的特点，表现出一定的自相关和空间异质性；另外，自然环境也具有系统开放性的特点，它不仅受到本地区因素的影响，还受到如全球气候变化、跨区域环境问题等外部区域自然环境因素的影响（见图1）.

2）人类活动.工业革命以来，人类活动对自然环境影响的广度和深度都发生了前所未有的变化，人类活动成为人地系统演化的主要驱动因子.传统的研究认为经济增长和人口增长是人类活动破坏生态环境的主要原因［8-13］.但是，这样一个结论对于人地系统的研究而言过于简单，因为这似乎意味着人－地之间是一种此消彼长的对立关系，与人地和谐相处的哲学理论相悖，因此还需要深入研究.事实上，对我国大多数生态脆弱区而言，人类活动的主体主要为政府和农户两类，而且针对不同的地区其排序也有所不同.政府的行为主要表现为城市化和工业化过程中农业用地向非农用地的转化、自然资源的开发、政府对于生态修复和生态补偿等方面的对策措施等，而这些主要取决于区域的背景（自然、政治、经济、社会、文化等）、决策者的价值取向和能力以及外部区域的影响等因素.对于农户行为而言，自20世纪80年代我国实行家庭联产承包责任制以来，农户成为最小的社会单元，具有自主决策和执行能力.对单个农户而言，其行为主要取决于家庭状况、需求及欲望、认知水平及惯习（habitus）、区域背景及场域（field）、决策及执行能力和外部因素（如市场因素、政府政策、区际联系等）等，主要是一个复杂的、多元化的个体理性行为.因此，人类活动的影响因子及机制是非常复杂和多样化的（见图1）.

1.2 人地系统结构

随着人类对全球干扰程度的不断增强，人地系统中“人”和“地”之间的关系成为地球表层系统最值得关注的主要关系.而它们两类要素通过物质流、能量流以及信息流发生相互联系和相互作用，往往形成一种有序的结构.因而，人地系统结构的分析成为人地系统研究的关键.为了全面揭示人类对环境变化的感知和响应、人类对环境的利用和影响及环境对人类的影响［6］，本文将人地系统作用过程分解为自然环境对人类活动的影响、人类活动对自然环境的影响和响应以及地方政策对彼此的干预3个过程.

1）自然环境对人类活动的影响.自然环境作为人类社会的基底，是人类活动的基础.自然环境通常是自然界中的资源、环境和生态3个要素的概括.虽然，人类对自然界逃避的心理倾向在迅速发展的科技这一工具的协助下，得以不断的实现和放大，人与地之间的距离似乎不断加大.但无论如何，人类活动的地域范围以及物质来源都不能逃脱自然环境，人类活动均不同程度地受到自然环境的制约.例如，随着经济和交通通讯技术的不断发展，传统的地理因素（如地形、气候、耕地等）对人类活动的影响逐渐下降，但现代地理因素（如地理临近性）对人类活动的影响明显上升，并表现出明显的阶段性特征［14-15］.因此，区域人类活动或多或少具有地方自然环境的“烙印”.

2）人类活动对自然环境的影响和响应.根据人生地理学的观点，自然环境只有在人类社会的范围内才有意义，即自然环境并不是单纯的自然环境，而是人类活动作用下的自然环境，即人化的自然环境.故将自然环境和人类活动的完全剥离在严格意义上讲，是不现实的也是不合理的.对于人类活动对自然环境的影响，已经有一些文献探讨人口、家庭规模、认知水平及惯习等因素与生态环境之间的逻辑和数量关系［16-18］.一般来说，人类对生态环境的作用是一系列综合因素作用的结果，将人类活动归于诸如人口增长这一单因子是不科学的，也是不合理的.例如，对于生态脆弱区的农户而言，他拥有一个位置以及叠加在这个位置上的错综复杂的关系网络或环境，它时刻影响着他们的思想观念、意识形态以及行为，这种无形的关系网络就是布迪厄所说的“场域”；而在这种场域中人的身上，都或多或少的有一种历史上流传下来的经济和社会过程中产生的地方“烙印”，是一种性情倾向，即“惯习”［19］，这种“惯习”时刻影响着人们的思维和意识，并形成一种思维定势，抵御外部异化的态度和意识.因此，在一定区域的农户，在实在的区域背景、无形的场域、传统“惯习”、利益驱动下需求与欲望、外来信息和观念等因素作用下，考虑自身的家庭状况及资源禀赋，依靠自己的理性判断作出决策并采取行动，而这种行为的结果又依赖于农户综合能力.因而，对单个的农户家庭而言，人口增长及由此导致的人地关系的变化只是区域背景的一个方面，并不能完全解释农户的行为.故从主体视角出发，通过深层次分析以阐释人类活动对自然环境的影响更加合理.

3）地方政策的干预.地方政府对人地系统的政策干预是人地系统优化的主要调控手段，也是人地系统结构的重要内容.根据系统学理论，一个系统必须具有负反馈才能保持良性循环和系统的稳定性；生态系统通过自然选择机制进行自我调节，以保持生态平衡；但在人类主导下的人地系统，自然界的自我调节远远不够，还需要人类社会的积极响应，主要表现为地方政府的干预下人地系统的优化调控.而地方政府对人地系统的干预，一方面表现为针对不同的自然环境，因地制宜实施不同的生态调控措施；而另一方面则表现为对人类活动的综合调控.

需要注意的是，人地相互作用是极其复杂的，尤其表现出明显的尺度效应.故决策尺度与生态尺度的错位直接影响地方政策的干预效果以及可持续性.从时间尺度而言，一方面，地方政府的各类干预往往具有一定的滞后性，并非立刻或在短时间内产生明显成效，例如生态修复措施实施后，生态功能恢复要远远滞后于生态结构的恢复［20-21］，而人口调控的效果往往具有更大的时滞性；另一方面，政府的政策应该具有不同的阶段性特征，近期、中期、远期的政策内容及侧重点可能有所不同.从空间尺度而言，不同空间尺度需要不同的政策安排；同时，行政单位管辖的区域可能远远小于生态恢复所需要的区域，从而影响政府政策的执行效果.另外，人地相互作用并非线性关系，故人地系统优化的政策措施不一定是直接的才有效，反而有时间接的政策可能更有效，这可能是人类活动表面下隐藏着更深层次的原因.

1.3 人地系统功能

人地系统的功能就是通过人地系统的优化与调控以实现可持续性发展，表现为人地系统健康的演进和人地系统的良性循环.许多研究将可持续性发展等同于人口、资源、环境的发展系统（简称PRED系统），不仅将发展的目标与影响因素混为一谈，而且对人地系统构成要素的认识也不全面，遗漏了许多重要的影响因素，而且不清楚各要素之间的相互作用关系［22-25］，从而阻碍了人地系统研究的进一步深入.按照系统耗散结构理论，任何空间尺度上的人地系统都是一个开放的系统，其子系统间形成远离平衡、非线性的有序结构，这种有序的结构是从系统外部源源不断的获取低熵的物质流、能量流、信息流等要素为前提的［26］.但是这种系统的输入并非都是自然或自觉产生的，而往往通过规范人的思想和行为，是对人类意识和行为进行规训（surveiller）的结果.例如，根据人地关系的具体情况以及社会经济发展需要，将各等级区域进行功能区划，划分为优先、限制、控制、禁止等不同的层次，不同层次的区域实施不同的开发或保护战略，以保持整体人地系统的和谐发展，这是人地系统负反馈的重要内容［27］.故蔡运龙先生提出区域可持续发展的关键是把人类需求控制在自然系统的承载力之内，并使自然资源的再生产社会化，以市场机制协调资源的供需矛盾［28］；方创琳在PRED系统理论的基础上，提出人口、资源、生态、环境、经济、社会和发展系统（简称PDRDEDEDEDSD系统），把以人为本视为人地系统优化调控的切入点，把人的意识建设视为人地系统优化调控的重中之重，把和谐发展至上确定为人地系统优化调控的目标点［23］.总之，区域可持续发展的措施，除了包括改善生态环境、增加产出、调整产业结构等人地系统正反馈环外，还应包括限制某些区域开发活动、重建人类的意识和价值观念、节制人类对物质的过度消费等负反馈环，以推进人地系统的良性循环.

2 结论

通过上述对人地系统的综合分析，加深了对人地系统的复杂性机理的理解，并得出如下启示：

1）生态功能区划是在某一区域生态调查的基础上，分析区域生态特征、生态系统服务功能与生态敏感性空间分异规律，确定不同地域单元的主导生态功能，制定该区域生态功能区划［29］.因此，按照空间单元的大小依次进行生态功能区划，得出多空间尺度上的生态功能区划结果，可作为人地系统调控的主要依据.

2）人地系统优化的政府调控政策要充分考虑尺度效应.首先，在空间尺度上，不同的空间尺度对应不同的政策内容，小空间尺度的政策要突出典型性、具体性和地方性，体现因地制宜；大空间尺度的政策要突出概括性、纲领性和导向性；重点研究同一空间尺度上人地系统相互作用的特征与差异性，以及不同空间尺度的区域人地系统相互作用的规律及其尺度间的转换规律［30］.其次，在时间尺度上，在明晰人地系统综合反馈机制的基础上，尽量促使决策尺度和生态尺度相一致，在不同的时期政策措施应有所侧重；对各政策措施的评估要客观，要“因时制宜”，尽量做到动态追踪评估.

3）在深入调查研究人地系统相互作用机理的基础上，根据各地区的具体情况，制定出综合性、系统性、动态性的政策措施.上述研究表明，人地系统作用机理是复杂的，故人地系统进行优化措施不应是“头疼医头，脚疼医脚”，而应该从现象看本质，在明晰区域人地系统各子系统相互作用机理的基础上，制定出综合性、系统性、动态性的政策措施.

4）人地系统具有开放性，因而往往受到外部区域的冲击，表现出较强的不确定性和脆弱性.一个区域的人地系统不仅仅受到本地区因素的影响，还往往受到外部区域的影响，因而增加了区域人地系统的不确定性和脆弱性.同时，当前人类对人地系统的理解还处于探索阶段，对许多突发性问题机理还尚不清楚，故为了应对这一挑战，人类应该保持足够的谨慎和忧患意识，预留足够的空间以应对各种不确定性因素.

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责任编辑：黄 澜

An Analysis of Complex Mechanism in Human-Environment System

WANG Chengchao1，2
（1.College of Geographical Sciences of Fujian Normal University，Fuzhou 350007，China；2.Key Lab of Tropical Resource and Environment of Fujian Province，Fuzhou 350007，China）

The human-environment system has been analyzed following the sequence of composing-structure-function by systematic analysis method.Furthermore,policies of local governments were made as an external variable to adjust the human-environment system by regulating human activities.During the complexity analysis of human-environment system,the scaling effect was emphasized,and the interactional mechanism of human-environment system was interpreted after the construction of human-environment system conception model.Finally,four pieces of advice or revelation were put forward for the research and practice of human-environment system.

human-environment system；complexity；mechanism；analysis

X 22

A

1674-4942（2010）02-0219-05

2010-03-02

国家自然科学基金项目（40901298）；福建省教育厅基金项目（JA09058）；福建师范大学地理科学学院“旗山学者项目”