基于恢復力理論的“土地整治+生態”框架模型

張紹良，楊永均，侯湖平，米家鑫

（中國礦業大學環境與測繪學院，江蘇 徐州 221116）

1 引言

中國土地整治工作已經持續20多年，從以鄉村為主、以農地和廢棄地等為主的傳統整治格局過渡到城鄉全域土地整治，但土地整治的對象一直是低效、不合理或未利用、生產建設活動破壞的土地，以及自然災害損毀的土地，整治的目標一直是提高土地利用率[1]。根據《全國土地利用總體規劃綱要（2006—2020 年）》確定的補充耕地目標，預計規劃期15年間全國累計約有5%的國土面積將被整治。土地整治成為最大規模改變土地利用的人類活動之一，深刻影響著土地整治項目區乃至區域的景觀生態環境。

隨著中國社會主要矛盾的變化，生態保護成為新時代的主旋律，踐行綠水青山就是金山銀山理念、統籌山水林田湖草系統治理以及實行最嚴格的生態環境保護制度，已經成為政府行動的指南和全社會的共識。中國共產黨十九大召開后，國家開始實施重要生態系統保護與修復重大工程，優化生態安全屏障體系，構建生態廊道和生物多樣性保護網絡，提升生態系統質量和穩定性。面對新時代，土地整治迎來了新的機遇，也面臨著新的使命。在此形勢下，土地整治需要堅持生態理念為導向、統籌考慮生態保護，推進“山水林田湖草”生命共同體綜合治理[2]。這就需要理論創新，來深化認識土地整治本質和優化土地整治路徑。本文回顧土地整治的生態轉型過程，并試圖引入恢復力理論來揭示土地生態整治的基本模型和特征，以期為新時代土地整治轉型發展提供依據。

2 土地整治的生態轉型

中國土地整治已經歷了三個階段[3]。當前中國土地整治正處于調整關鍵期，主要特征是綠色化的土地整治，如建設生態農田、修復受損土地、改善人居環境、實現鄉村振興，并逐步跨入第四階段。

結合新時代生態保護的要求，第四階段的土地整治除了增加耕地面積、提高利用效率外，還要兼顧提高生態系統服務價值、優化生態系統功能和結構、改善生物生境質量、優化景觀格局以及降低生態風險等[4]。在整治低效或廢棄土地的同時，兼顧山水林田湖草等的綜合治理[2]。簡言之，土地整治要向生態型方向發展，與發達國家土地整治的目標、手段趨同[5]。中國學者在21世紀初就注意到了土地整治對景觀生態的影響[6-11]，不少學者呼吁土地整治應考慮對環境的影響，應加強生態景觀的建設[7-10]。

然而，土地整治與生態保護的耦合研究還不充分，所謂的生態型土地整治或土地生態整治的內涵還不明確，理論基礎、技術體系和方法還沒形成[8，12]。到目前為止，土地生態整治的實踐水平不高，土地整治規劃與布局很少考慮生態景觀因素和景觀格局，田塊合并或田面平整中很少考慮景觀生態效應，溝渠路過多硬化而降低了生態系統的自維持與調節能力[7]。因此，不少學者呼吁，有必要建立基于生態理念的土地整治理論與技術體系、創新土地整治的基本思維[7-8，10，12]。很顯然，生態與土地整治并不是簡單疊加，如并不能簡單看作是在土地整治過程中減少水泥使用、增加田間林帶，就能夠實現生態目標。實現土地整治的生態轉型，還需要追溯核心的理念、原理和理論，才能使土地整治逐步接近土地生態整治，或者賦予土地整治新的內涵[12]。正在興起的恢復力理論可為土地整治向生態轉型提供新的理論依據和實踐指南。

3 恢復力理論及其基本觀點

所謂恢復力（Resilience），是指系統吸收擾動并保持結構和功能的能力，恢復力具有物質性、量性和可塑性特征，是系統持續保存的關鍵[13-16]。恢復力理論認為，在人類活動日益頻繁、規模日益擴大、擾動日益強烈的今天，地球上自然生態系統已經越來越少了，社會生態系統幾乎已經替代自然生態系統[17]。這樣的系統受到人類活動的擾動和自然災害的沖擊幾乎是不可避免的，所以提高擾動和沖擊的抵抗力，也就是建設恢復力，是社會生態系統可持續發展的關鍵[15，18]。

恢復力是社會生態系統最基本的屬性之一。社會生態系統之所以具有恢復力，是因為社會生態系統是一個時空多尺度系統，且具有自組織特性，當擾動或者變化發生時，系統通過各種反饋和調節作用使系統保持原有狀態。恢復力的最直接體現就是閾值效應，當擾動或者變化過大，系統無法保持原有狀態，發生狀態轉移。從時間史角度來看，社會生態系統是隨時間不斷演化的系統，且處在相互嵌套的適應性循環中，社會生態系統通過適應性變化來維持自身的結構和功能。恢復力的基本作用是確保系統的可持續性，即確保社會生態系統按照管理者所期望的方式來持續發展。尺度效應、閾值效應、適應性循環與可持續性是恢復力理論所倡導的基本觀點，他們既是社會生態系統恢復力形成的基礎，也是社會生態系統恢復力的直接體現[17]。

類似地，如果將土地整治的對象視為一個社會生態系統，將土地整治視為一種人類活動，那么根據恢復力理論，土地整治可被認為是一種為減少未來土地利用的生態風險、提高土地恢復力以保持土地的集約與可持續利用的人類活動。因而，恢復力理論的基本觀點，包括尺度效應、閾值效應、適應循環和可持續性，則可以圍繞土地及土地整治活動中找到實際證據和具體表現。

3.1 尺度效應

尺度效應是指社會生態系統是一個時空多尺度系統，它們存在內部關聯，并形成一個互相聯結的系統[19-20]。不同尺度間相互作用、相互影響，在這些影響之下，系統不斷地進行適應和調整，從而保持自身的結構和功能。在現實世界中，人類總是試圖通過管理和技術來駕馭某個尺度上的系統，以效益最大化為目標，期望得到最豐厚的回報，往往忽視了更高級別、更大尺度的系統。例如，政府或者礦山企業加大投入，將某礦山采煤廢棄地復墾為耕地，通過溝渠路、橋涵閘等的建設，提高了農業基礎設施水平和土地利用效率，改善了區域生產環境。但是，農民卻可能棄而不耕，因為區域市場上糧食種植的效益一旦降低，農民可能在復墾的耕地上種植經濟價值更高的作物甚至改變土地用途，而這種改變所需要的基礎設施在土地復墾規劃中可能沒有考慮到，導致系統恢復力較差，即系統吸收擾動并保持結構和功能的能力較差。這恰好說明尺度效應既是系統恢復力的形成基礎，也對系統恢復力產生重要影響。因此，在社會生態系統的管治過程中，必須考慮尺度效應，才能使系統具有較強的恢復力。

3.2 閾值效應

閾值效應是系統恢復力最直接的體現，因此恢復力理論的基本觀點還要求重視閾值效應。閾值效應在現實世界中已經有諸多證據和體現。閾值效應主要有兩方面含義：其一，我們面對的系統是一個多穩態系統，具有動態性[21]。例如，土地具有農田、林地、草地或者建設用地等多種用途，不同用途的土地具有不同的性質、功能和結構。然而，這些土地極可能受到旱災、洪災、蟲災、種植結構調整、土地利用規劃調整等的沖擊或擾動，動態變化不可避免。如果變化處在系統能夠承受的范圍內，那么擾動和沖擊后系統在恢復力的作用下會得到恢復；如果變化太大，超過了限度，那么系統就會超過閾值，轉變為另一個功能和結構不同的系統，土地用途因此完全改變。其二，系統狀態的變化往往由少數關鍵慢變量控制。所謂慢變量，是指系統沿著同一方向緩慢變化的變量[15]。由于慢變量存在持久的累積效應，所以系統受到擾動產生不穩定變化時，慢變量會成為系統越過閾值的關鍵變量。一些土地生態系統常見的慢變量，如溝渠淤積量、潛水位埋深、濕地水體磷富集量等。

3.3 適應循環

恢復力思維還倡導系統具有適應性。恢復力理論認為，人類所處的社會生態系統是一個復雜的自組織系統。面對人為擾動和自然災害沖擊，系統具有自我維持、自我組織的能力，也就是具有自身恢復力和自適應能力。社會生態系統的這些變化存在適應性循環，包括成長、保護、釋放和重組4個階段[17，22]。例如，剛剛整治好的土地生產力較低，但會處于一個快速發展階段，糧食不斷增產、樹木生長茂盛、畜牧量不斷增加等，土地產出率不斷提高，系統恢復力也不斷增強。隨著時間推移，土地產出會逐漸穩定，此時土地使用者會不斷加大投入如增肥、殺蟲、增加種植密度等，以追求產出的最大化。然而，土壤質量可能因此慢慢退化、土壤污染可能因此慢慢加重、作物品質也因此慢慢退化，系統恢復力在慢慢降低。直到某一次沖擊來臨，整治后的土地遭到毀滅性打擊，進入釋放階段。隨后，新一輪土地整治開始，整治后土地再利用，新的循環開始。適應性循環要求我們管理系統時采取適應性管理措施，來提高系統的自適應能力和自組織能力，而不能采取死板的、剛性的管控措施。

3.4 可持續性

恢復力是系統可持續發展的基石，而可持續性是恢復力思維的核心[17，23]。社會生態系統可持續發展是人類追求的目標。這一目標在人口不斷增長、自然資源日趨稀缺、生態環境日趨惡化的今天，顯得尤為重要。土地整治在一定程度上也是促進人類可持續發展的行動。恢復力作為社會生態系統的一種基本屬性，在系統可持續性方面起到了不可替代的作用。它抵抗各種擾動，保證系統恢復到穩定狀態。如果沒有恢復力，系統就會崩潰，無序發展。一個為人類提供很好服務的社會生態系統，其恢復力越強，可持續性也越強，這是人類普遍的期望。相反，一個不能為人類提供很好服務的社會生態系統（如外來物種侵入形成的生態系統、嚴重污染的土地等），可能恢復力和可持續能力很強，但這不是人類所期望的。可見，恢復力是系統的基本屬性，本身不存在優劣好壞，但是人類期望的可持續發展卻是有目的性的。因此，可持續性要求增強正向恢復力，減少負向恢復力，這就需要在土地整治中對恢復力進行克服或者強化，從而實現系統的可持續性[14]。

4 恢復力理論對土地整治的啟示

多尺度效應要求土地整治的規劃與設計不能僅僅考慮土地系統的供給功能，還應采用系統權衡方法，實現社會生態系統供給、維持、調節和文化服務之間的動態權衡；不僅要考慮整治對象本身，還要考慮來自其他尺度上系統的影響，如生物個體尺度、景觀尺度和區域尺度等；不僅針對土地利用存在的問題，還要針對整治后土地可能遭受自然、社會和經濟方面的沖擊或擾動。當前，中國推進山水林田湖草的綜合治理，這種策略正是考慮了多尺度效應。

閾值效應要求土地整治規劃設計前應評估整治對象的恢復力，發現焦點尺度上的關鍵問題和系統閾值，并做出恢復力建設規劃。重點考慮整治工程可能面臨的擾動和沖擊，以及它們的干擾強度和閾值效應等，以便為整治規劃與設計提供依據。土地整治必須關注系統慢變量的閾值效應，把整治的土地視為一個動態系統，盡力擴大整治后土地系統的閾值范圍，提高其恢復力，防止整治后的土地系統短期內躍過閾值，達不到整治的長期目標，造成投資損失。

適應性思維則要求土地整治規劃應采用彈性規劃、綠色規劃，而不是傳統的最優規劃；土地整治工程需要適應性管理，而不是剛性管控；生態型土地整治，重心依然是整治土地，而不是生態保護，也不是環境治理，僅僅是在整治過程中融入生態理念如恢復力思維等，而絕不能本末倒置，過分追求生態與環境效益而忽視了土地整治自身的根本任務。

持續性思維要求土地整治應預測土地可能經受的擾動和沖擊，要致力于恢復力建設，從而維持整治后土地的可持續利用。生態型土地整治中，無論是生物多樣性保護廊道和緩沖區的設計、防護林和道路工程，還是自然和人文景觀保護、景觀提升與美化工程等，都需要這些工程持久發揮作用，需要考慮整治后的土地能夠長期發揮生態服務功能。

5 “土地整治+生態”路徑設計

新時代土地整治面臨新使命、新任務，將突出生態理念，形成“土地整治+生態”模式，但這一模式在國內的實踐才剛剛開始不久，更缺少可遵循的統一規范。其難點在于“生態”的抽象性、多樣性和復雜性，導致整治的“生態”目標和評價標準難以統一。對此，恢復力理論提供了解決思路：以恢復力思維作為土地整治與生態的橋梁，優化土地整治的具體內容，從而實現土地整治的多元目標。由此，可建立基于生態恢復力理論的“土地整治+生態”概念模型，如圖1所示。土地整治中融入恢復力理論的核心理念，如多尺度效應、閾值效應、適應循環和可持續發展。“土地整治+生態”模式的基本目標不是簡單的土地產出最大化，而是追求生態系統供給、維持、調節和文化服務價值的最佳權衡。“土地整治+生態”的對象依然還是各類低效利用或者破壞的土地，但是整治的焦點不僅針對土地利用現狀存在的問題，而且針對未來可能的擾動和沖擊。土地整治的基本任務從目前的提高土地利用率拓展到提高整治后以土地為載體的社會生態系統恢復力，所以必然是一種綜合整治，而不是單一目標的整治。“土地整治+生態”的內容不是簡單的農田基礎設施建設，而是強調整治對象的恢復力建設。土地整治的方法也以權衡規劃取代最優規劃，綠色規劃取代精確設計、適應性管理取代剛性控制管理、生態工程取代傳統工程等。

恢復力思維下“土地整治+生態”實施路徑如表1所示。一方面，優化傳統土地整治的傳統行動，在調查評價環節，不僅要評估項目區土地利用和建設條件的現狀，還要評估社會生態系統的恢復力，確定關鍵變量及其閾值、利益相關者期望的狀態，為制定系統保持或轉型方案提供依據。在規劃環節，避免使用最優規劃方法，采用系統最優權衡方法，兼顧土地整治的多元目標，如環境改善、生態系統修復、鄉村振興等。在工程施工方面，著眼對關鍵參量和生態反饋進行處理，使系統突破或者遠離閾值，從而實現狀態的轉變或者保持，同時擴大閾值范圍、增加系統狀態運行的安全空間，從而增加整治后社會生態系統應對各種干擾和變化的恢復力。在后期管護環節，將傳統的剛性控制改變為適應性管理方式，提高社會生態系統管理者對擾動和變化的恢復力，確保整治效果的長期性。

另一方面，引入新的行動來滿足“土地整治+生態”的綜合性要求。除農田基礎設施建設外，引入生態工程維持生態要素，如基于生態原理建設生態溝渠、生物廊道、生物多樣性保護和生境修復工程。考慮社會生態要素的關聯性，建設生態緩沖帶、重構生態—生產—生活空間、調整土地經營結構和權屬等。基于適應性循環的擾沌特征，利用本尺度和更大或更小尺度積累的社會生態資本，利用尺度擾沌來調控、激活和引導本尺度的適應性循環。考慮未來擾動或者變化，在土地整治過程中預留彈性空間，培育生態變化性、多樣性和冗余性，建設面向土地整治全過程監測的信息網絡，長期觀測關鍵變量及其閾值，建設主要擾動的應對工程，如應對風災、洪澇/旱災、點/面源污染的工程，培育利益相關者的研究和創新能力。

與傳統土地整治模式相比，恢復力思維下的“土地整治+生態”模式有較大差別，如表2所示。“土地整治+生態”模式和傳統土地整治模式最大的區別在于：以恢復力思維優化了傳統土地整治，并增加了恢復力建設的目標和內容。

恢復力思維下“土地整治+生態”路徑設計的基本思想是，基于恢復力原理將生態理念引入到土地整治工程中，并以提高系統恢復力作為土地整治生態轉型的新目標，從而實現土地整治和生態保護有機結合，為可操作的工程實踐提出一條路徑。盡管國際上有恢復力實踐案例[8，10-11]，但是還沒有見到土地整治中的恢復力建設的報道，因此，本路徑還有待在實踐中進行檢驗。盡管如此，恢復力思維已經在相關領域的一些理論研究和實踐中體現出來[20，25-27]，如徐州利用綜合治理手段將采煤沉陷地轉變為濕地狀態，既恢復了生態環境，又發展了旅游經濟，實現了當地社會生態系統的可持續發展[28]；毛烏素沙地通過摻入砒砂巖來突破農作物生長需求的保水保肥閾值，使得荒漠轉變為良田[29]。湖南省長沙縣采用的低碳土地整治，從過去追求新增耕地、單純重視農地的生產功能轉向重視農地的生態、生產和觀賞的綜合功能，這正是考慮了恢復力理論的多尺度效應的基本觀點和生態服務最優權衡的基本方法[30]。澳大利亞在制定國家土地規劃時，為建立更具有韌性的社區，考慮了海平面

上升、暴風、洪水、地震等擾動或沖擊[31]。顯然，恢復力思維下“土地整治+生態”還需要大量的研究和創新，如恢復力的評估和建設方法、以土地為載體的社會生態系統的關鍵變量及其閾值識別、尺度擾沌的識別方法、“土地整治+生態”模式的標準技術規范。

表1 恢復力思維下“土地整治+生態”實施路徑Tab.1 Approaches for“land consolidation + ecology” under resilience thinking

表2 “土地整治+生態”模式和傳統模式的比較Tab.2 Comparison between “land consolidation + ecology” pattern and traditional pattern

6 結論

在鄉村振興、生態保護和尊重自然的新時代，中國土地整治也面臨新機遇，被賦予了新使命，需要理念和技術的創新。生態型土地整治是未來發展的方向，盡管整治的重心還是低效和不合理利用的土地，但是需要在整治規劃、實施和后期監管中引入恢復力理念，其中最重要的是引入恢復力思維，將恢復力建設作為土地整治的新目標。

遵從恢復力思維，土地整治的過程是對以土地為載體的社會生態系統進行的調控過程，“土地整治+生態”的實施路徑則是以恢復力理論作為“土地整治+生態”的基礎，優化土地整治的具體行動，從而實現土地整治的多元目標。恢復力理論啟示土地生態整治需要考慮系統的多尺度效應、閾值效應、適應性管理、可持續發展等。實現“土地整治+生態”模式的基本路徑主要是在土地整治的調查、評價、規劃、設計、監管全過程融入恢復力理論的基本觀點和方法。

恢復力理論為土地整治的生態轉型提供了認識論基礎和方法論工具，它強調土地整治中不但考慮土地現狀利用中存在的不合理問題和低效問題，而且要加強系統恢復力的建設。通過系統恢復力的建設來踐行新時代土地整治的新使命和新任務，但恢復力理論和土地生態整治的相關研究才剛剛興起，恢復力在土地整治生態轉型中的作用和價值還缺乏實踐檢驗，未來需要加強恢復力理論、恢復力評估與建設、恢復力思維下土地生態整治技術和規范的相關研究。