基于PSR模型的生態脆弱區學理邏輯解構

黃琳琳 林惠花

（福建師范大學 地理科學學院, 福建 福州 350007）

生態脆弱區又稱生態交錯區（Ecotone），主要位于兩種不同生態系統的交界區域，[1]其系統敏感性強、暴露度高、適應能力差、易退化且難修復。[2]我國生態脆弱區分布廣泛、類型多樣、成因復雜、脆弱性突出，[3]與貧困地區分布高度耦合。[4]因此，生態脆弱區的“治脆”與“防脆”是實現綠色可持續發展的重要舉措，更是推進國家生態文明體制改革、建設美麗中國的必經之路。為了破解生態脆弱僵局，識別生態脆弱形成機制，聯合國環境規劃署提出“壓力—狀態—響應”（Pressure—State—Response，以下簡稱“PSR”）多因子評價模型，[5]突出了生態系統脆弱與防治的因果關系，即壓力是狀態發生變化的原因，響應是狀態惡性變化后緩解壓力的結果。該模型清晰推演了脆弱區生態系統的壓力、狀態與響應機制，為深化生態脆弱區的學習提供了模型支撐及直觀的學理解構。

生態脆弱區的可持續發展是高中地理區域認知培育的重難點內容。《普通高中地理課程標準（2017年版）》指出：“2.6 以某生態脆弱區為例，說明該類地區存在的環境與發展問題，以及綜合治理措施。”[6]通過界定某生態脆弱區域的問題及措施，突出生態脆弱屬性及人地協調觀念。教科書直接關聯內容如人教版（2019年版）《選擇性必修2》中的“生態脆弱區的綜合治理”，引用多個案例探究生態脆弱的原因和治理措施。檢索近10年高考全國卷發現，以多種生態脆弱區為情境的試題多達29道。通過試題檢測發現，學生的學習結果并不理想，主要存在理解困難、思路單一、解題路徑混亂等問題。由于生態脆弱區概念的抽象性、區域的差異性、不同脆弱類型的時空異質性等原因，學生對該知識學理不清、遷移能力不強，缺乏普適性應對策略。

鑒于以上事實，本文基于PSR模型，深入解構脆弱區生態系統的壓力、狀態與響應指標，構建三維灰色模型，解析脆弱區的形成機制和演進路徑，為剖析人地相互作用程度、過程與機理以及實現可持續發展搭建學理邏輯框架，也為區域地理教學培育地理學科核心素養提供理論指導。

一、生態脆弱區的PSR模型機制

生態系統具有結構關系復雜、動態變化不確定以及指標數據檢測不易等特性，這些特性稱為灰色性，以強調其內在因素互相牽制且不可知的特點。因此，為了表征生態脆弱區的形成機制和演變路徑，構建了X軸代表壓力、Y軸代表響應、Z軸代表狀態的PSR三維灰色模型，如圖1所示。灰色地帶的三個頂點分別為理想狀態下“低壓力—低響應—高狀態”的合理期、“高壓力—低響應—低狀態”的脆弱期和“低壓力—高響應—高狀態”的優化期。

如圖1所示，生態脆弱區所受的壓力越大，其狀態越容易發生病變，二者成反比；而隨著人類對自然認知的探索，響應效果不斷增大，當人口和經濟的發展使得壓力的增大效果遠大于響應時，狀態將出現急劇下落，跌入低谷的脆弱期。低谷作為生態系統演進路徑的客觀存在，代表著生態系統最為脆弱的狀態，可能伴隨貧困人口規模擴大、土地退化等極端脆弱現象，極可能演替為“地盡人亡”的生態崩潰局面。為了避免該局面的發生，人類采取“治脆”與“防脆”的積極響應，將脆弱區生態系統拖出低谷，又或是極力阻止其跌入低谷，向綠色可持續演進。綠色科學技術的發展與創新使得資源的利用率大幅提高，生態工程愈加成熟，生態系統所受壓力持續降低，狀態日趨健康。圖中虛線代表最理想的生態系統演進路徑，即在合理期迅速響應，提高系統適應能力，避開脆弱期，開拓合理期至優化期的最短路徑，這是脆弱區人地協調發展的核心要義。

圖1 基于PSR模型的生態脆弱區灰色演變模型

二、生態脆弱區的PSR模型指標體系

1.狀態（State）

土地利用變化作為自然生態過程與社會經濟活動綜合作用的產物，呈現了生態環境狀態的時序變化，反映人地關系協調與否。本文以土地利用表征人地關系，根據土地開發程度將其劃分為“人利用地”“人征服地”“人地協調”三個階段，分析三個階段生態脆弱區的土地利用及脆弱性變化的總態勢。

“人利用地”階段主要為農耕時期，社會生產水平低，技術落后，自然環境決定著人類生存發展的范圍，人類對土地的開發力度較小，處于系統自我調節能力的可控范圍內，脆弱性尚未凸顯，區域生態系統較為平衡協調。

“人征服地”階段主要為工業時期，經濟的迅速發展使得人類對土地的需求增大，導致土地利用結構和生產力驟變。在土地利用結構上，建設用地大肆侵占農用地和生態用地，而農用地面積的縮減迫使人類加大對生態用地的開墾力度，進一步導致了生態用地面積減少。過度開發導致土壤肥力喪失，產生了土地沙漠化、石漠化和鹽堿化等生態退化問題，土地承載力急劇下降，出現“越窮越墾，越墾越窮”的惡性循環，人地矛盾突出，生態脆弱顯見。

“人地協調”階段主要為后工業時期，人類意識到“地”的脆弱性及重要性，為了維持其生產機制的穩定性，通過技術更新對土地的利用結構和生產力進行修復。在土地利用結構上，通過轉化土地利用類型，進行數量和空間的合理配置，實現生產、生活、生態的綜合功能最優化，例如退耕還林、還草等生態工程。在土地生產力上，實施休耕輪耕、封育、禁牧等措施，通過合理開發和積極治理，保護土地生產肥力，恢復土地狀態彈力，實現退化逆轉，使脆弱區的生態系統向可持續發展演變。

由上可知，人地關系地域系統狀態的脆弱性發展具有階段性演替的動態特點。在“人利用地”階段，適度開發使得脆弱性并不凸顯；在“人征服地”階段，人類活動驅動土地結構向建設用地傾斜，地力喪失嚴重，脆弱性顯見；在“人地協調”階段，國家制定了系列政策并實施，如生態紅線、耕地紅線等土地開發保護機制，注重土地利用的功能轉型和地力恢復，使土地利用逐步合理化，脆弱性有所修復，人地關系走向可持續的協調發展。

2.壓力（Pressure）

生態系統脆弱性的壓力主要來源于區域自然環境的基底和人類活動的觸發，是敏感性、適應能力和暴露度相互作用的產物。其中，敏感性是系統在自然環境影響下客觀存在的脆弱態；適應能力是系統依靠自我調節后返回穩定態的能力，能夠維持和平衡系統復雜、有序、協調、健康的要素關系；暴露度則是人類擾動下系統外顯的風險態，使得生態系統的結構和功能發生扭曲和變形，超過自我調節的閾值，導致脆弱性病變。

(1)自然環境

自然環境是決定系統物質基礎和內部結構優良狀況的基礎因素，控制著土地利用的狀況和變化，奠定了生態系統的脆弱性基底。其中，地質、地貌、水文、土壤等要素在自然狀態下對區域脆弱性變化的驅動較為緩慢。氣候因素中的氣溫和降水受多種易變因素影響，如下墊面狀況、大氣成分、環流振蕩、火山爆發、太陽表面的周期性活動等，導致其時空變率大，[7]往往成為自然因素中影響區域脆弱性變化的主要因素，[8]特別在全球變暖、極端天氣頻發的當下。正如聯合國政府間氣候變化專門委員會的《全球升溫1.5℃特別報告》，預估了全球升溫1.5℃和2.0℃引起的氣候變化及其潛在影響和風險，闡明了氣溫每升高0.5℃便會造成極端高溫、極端降水和極端干旱事件頻率增高、強度增大，從而導致脆弱區的生態系統更易失衡，脆弱性更為凸顯。由此，脆弱區對外界因素的擾動具有高度敏感性，自然因素即使是變之毫厘，脆弱范圍也將擴之千里，脆弱程度更是云泥之差。

(2)人類活動

人類活動如人口增長、經濟活動和政策引導等，通過加強對生態環境的干預程度，改變脆弱區的生態壓力，成為觸發脆弱性的擾動因子。

①人口增長。人口數量的增長將直接導致人類對生存空間需求的增加，持續擴張的住宅、交通等建設用地擠占大量耕地、林地及草地，進而影響土地利用及空間布局的變化。城市化進程的加速，使城市面積被動擴張，也使土地壓力日益增大。

②經濟活動。土地利用作為一種社會經濟活動，受到市場經濟規律的制約，使土地從單位低產出型轉化為單位高產出型。[9]在比較利益的驅動下，經濟效益更高的建設用地擠占大量良田，而廢地復墾卻難為良田，耕地后備資源日益枯竭與生產建設活動持續擴張成為矛盾，加之不合理的生產方式（濫墾、濫牧、濫伐等）加快了土地退化的速度、土地利用類型轉變、產能下降，土地資源的瓶頸制約愈發明顯。因此，盲目擴張建設用地和粗放型生產方式極大地浪費了土地資源，而非實現土盡其能、地盡其用。

③政策引導。政府通過制定政策影響土地利用變化，一方面致使土地開發失當，引發脆弱性惡化，如北大荒濕地開發等生態誤導政策；另一方面促進土地利用結構變革，協調農業結構平衡，如退耕還林還草等生物工程措施。由此可見，政策在影響區域脆弱性上常具有雙刃性和突發性。

基于以上因素，本文深入探究了在人地關系的不同發展階段人類活動導致脆弱性惡化的壓力機制。在“人利用地”階段，生態脆弱區的人口壓力小、經濟生活需求低、系統自我調節能力強，開發程度不足以對生態系統造成威脅。在“人征服地”階段，人口迅速增長，社會經濟需求的提高與人均資源占有量的減少形成矛盾，生態壓力增大，生態脆弱區環境容量的限制和自然條件的波動性，影響區域經濟的穩定性，導致居民缺乏穩定的收入來源。農戶為了擺脫貧困生活，不得不掠奪式開發獲取經濟效益，人為擾動更為深入和頻繁，生態系統的要素關系愈加敏感和脆弱，生態局面趨于紊亂和衰敗，易形成人口增長（Population）—生活貧困（Poverty）—生態脆弱（Environment）的“PPE怪圈”，如圖2所示。由此農戶深陷“越窮越墾，越墾越窮”的惡性循環，貧困地區與生態脆弱區的分布高度耦合，[10]人地矛盾突出，生態系統亟需修復。為了跳出貧困與生態惡化的“貧困陷阱”，擺脫因生態環境惡化而損害貧困人群的“生態致貧”現象，在“人地協調”階段對土地利用結構和生產力的修復勢在必行。

圖2 “PPE怪圈”的形成機制

3.響應（Response）

生態脆弱區的適應能力是通過經濟發展、科技創新、政策調控等方式應對不利擾動并從中恢復的能力。在人地關系的不同發展階段，為了提高系統的適應能力，人類的響應經歷了從度內開發到過度開發再到科學開發。

在“人利用地”階段，人類生存發展的土地需求不高，對土地的響應為度內開發。在“人征服地”階段，人類盲目追求經濟效益，過度開發土地，易陷入“PPE怪圈”。在“人地協調”階段，人類意識到生態效益的重要性，為了避免“地盡人亡”的生態崩潰局面，積極探究脆弱性的驅動機制，其中人類活動并非是單一掠奪、污染和破壞的因素，而是存在緩解壓力的可能。

通過準確識別生態系統的致脆因子，從人口增長、經濟活動和政策引導等方面進行調控，合理配置區域生態、生產和生活（以下簡稱“三生”）的綜合功能，優化國土空間的開發格局。在人口增長上，采用控制脆弱區人口數量（生態移民）及提高人口素質等方式，降低土地生產的壓力，打造宜居適度的生活空間；在經濟活動上，平衡土地利用中生產與生態的關系，調整土地利用結構，促進資源可持續開發，構建集約高效的生產空間；在政策引導上，強化對“兩山理論”的認識，構筑生態紅線保障體系，在鄉村振興戰略引導下，形成鄉村經濟建設與生態旅游協調發展機制，建成山清水秀、經濟繁榮的“三生”和諧空間。

由上，可為生態脆弱區構建布局合理、功能協調的“三生”空間提供參考思路，并結合具體的壓力和狀態，落實精準“治脆”與“防脆”的綜合響應，如圖3所示，緩解并修復區域的脆弱性，提高其適應能力，促進經濟—社會—生態的和諧發展。

圖3 “治脆”與“防脆”的綜合響應模式

三、生態脆弱區的PSR模型應用

綜上，梳理PSR模型各項指標，建構生態脆弱區的壓力、狀態和響應機制模型，可得其學理邏輯框架，如圖4所示。基于此，對某一生態脆弱區的脆弱性機制形成精準認知，能夠提升相應的知識掌握水平、邏輯建構能力和思維遷移程度。

圖4 基于PSR模型的生態脆弱區學理邏輯框架

例如，在對我國北方農牧交錯帶的脆弱性探究中，通過人地關系三個階段的壓力—狀態—響應機制變化，明晰其發展問題和治理措施。首先，厘清主導壓力（P），在自然因素中，氣候是影響該區域脆弱性變化最為顯著的因素，[11]其降水量呈現半干旱與半濕潤的臨界性且變率大，降水量多易造成強烈的土壤侵蝕，降水量少易出現旱災，加劇土地退化。大風日數多，且集中在冬春季節，表土層裸露、疏松，易受風蝕和沙化，加之不合理的人類活動（過墾、過牧），致使土地沙化和退化嚴重（S）。為防止該狀態的持續惡化，通過優化“三生”空間進行合理響應（R），即在生產空間上調整農業結構、凸顯耕地紅線等；在生活空間上復墾空、廢宅基地、易地移民搬遷等；在生態空間上退耕還林還草、設置沙障等，開展土地修復工程，防治生態脆弱病變。

在其他時空異質的生態脆弱區，由于主導因素、作用機制和恢復機理不同，模型的應用也應區別對待。例如，巖溶石漠區的脆弱性主要由于石灰巖廣布（P）導致石漠化嚴重（S），以水土流失的治理（R）為重中之重。青藏高原區的致脆因子則為地形地勢（P），使其高寒嚴酷，凍融侵蝕嚴峻，獨特物種瀕危（S），應加強對各類生態系統的保護監測及預警服務（R）。為此，不同生態脆弱區的探究切莫生搬硬套，而應基于學理框架，梳理其壓力、狀態和響應的差異性，這是知識遷移的關鍵所在，也是構建PSR模型學理邏輯的優越之處。

四、總結

本文應用PSR模型，梳理人地關系不同發展階段中生態脆弱區的壓力、狀態與響應學理邏輯，應用三維灰色地帶中壓力、狀態和響應指標的聯系和演變，揭示了脆弱區自然與社會、時序與分布、常態與突變、壓力演變與響應恢復的“治脆”“防脆”演繹，為高中地理區域認知的深化、綜合思維的貫徹、人地協調觀的落實等核心素養的培育提供了嶄新的視角。

生態脆弱區是區域認知的重難點，通過梳理生態脆弱區要素綜合與時空綜合，將強化PSR模型作為綜合思維素養培育的著力點，內化生態脆弱區的人地協調觀。該學理框架遵循清晰的邏輯脈絡，從上位的模型統籌不同脆弱區的時空異質性，從狀態出發，探尋壓力機制及響應措施，梳理知識體系并建構思維邏輯，使學生在知識的把握、能力的提升和解題思路的突破等方面都具備更全面的生態系統認知觀。以此克服了以往實踐中知識淺化、生搬硬套、思路單一、缺乏系統等不足，為生態脆弱區的學理邏輯解構提供了較好的示范，具有一定的科學性、普適性和可推廣性。