农业系统恢复力国内外的研究成果概述

　　1 引言

　　随着世界人口的增长，全球环境和人类社会面临着各种复杂且相互关联的问题，如生物多样性消失、气候变化、土地退化等，阻碍了可持续发展的进程，其中气候变化已成为胁迫全球可持续发展能力的因素之一[1].近几十年来，气候变化已对全球陆地和海洋的自然和人类系统产生了深远影响，尤其在近期频发的极端气候事件（诸如热浪、干旱、洪水、气旋和野火）中某些生态系统和许多人类生存环境已经表现出明显的脆弱性，包括生态系统的改变、粮食生产和水供应的破坏、基础设施和居民点的破坏、人类发病率和死亡率的增加[2].因此许多社会经济部门受到威胁，如农业、林业、能源消费、旅游业等[3],其中以农业生产所受影响更为突出[4],导致区域乃至全球农业系统恢复力不断下降。

　　气候变化给不确定的未来带来了新的不确定性，不仅增加了新的风险还改变了当下已经存在的风险[2].在多变的环境状况下，系统恢复力是维持理想生态系统状态和服务所必有的特征，保持和提高生态系统恢复力是区域可持续发展的基础[5].农业是受气候变化影响的最敏感部门，气候变化在不同尺度通过改变农业水土资源的时空分布和社会环境等对农业部门产生了影响，而农业适应气候变化最有效的方法之一就是提高其恢复力。从短期来看，提高恢复力可以增加农业系统应对灾害的能力；从长期的角度来看，提高和保持恢复力有助于维持农业系统的稳定，最大限度地降低不确定性因素所造成的影响和损失，能有效应对未来气候不确定性和变化所带来的各种挑战。作为研究农业可持续发展的重要视角之一，农业系统恢复力研究体系的完善程度和研究成果的应用价值对资源利用、风险应对及经济社会发展具有重要指导意义，因此，有必要对农业系统恢复力的研究进展进行综述。本文首先阐释了农业系统恢复力的概念和内涵，进而从农业系统恢复力的影响因素、恢复力评价和尺度效应三方面梳理了国内外的研究进展，指出了目前相关研究存在的问题，从而提出了未来中国农业系统恢复力研究领域的发展方向，以期为中国农业系统恢复力的后续研究提供参考依据。

　　2 农业系统恢复力内涵

　　2.1 系统恢复力的概念

　　“恢复力”、“脆弱性”和“适应性”的概念已经在全球环境变化的人文因素研究方面发挥了极其重要的作用[6].目前，很多学者已对不同尺度下人类生态系统对全球环境变化的脆弱性和适应性进行研究[7,8].由于未来气候的不确定性和变化性对社会也带来了严峻的挑战，基于恢复力理论，研究气候变化对人类社会的影响显得尤为重要[9].

　　近年来，国际上以“社会-生态系统（social-eco-logical system）”为研究对象，从复杂系统动力学角度研究系统面对外界干扰的恢复力和适应力，已成为可持续发展前沿理论的一个重要趋势[8],并成为了生态、环境灾害和气候变化等诸多环境科学共同关注和高度重视的焦点[10].

　　目前，国际上比较认同的系统恢复力概念是由“恢复力联盟”[11]定义的，即系统恢复力是系统能承受干扰并可维持系统的结构、功能、特性以及对结构、功能的反馈，它包括三方面的属性：

　　①系统能够承受并能维持其原稳定态的变化阈值；②系统的自组织能力；③系统学习与适应新环境的能力[12].社会-生态系统是人与自然紧密联系的复杂适应系统，受自身和外界驱动与干扰。恢复力较强的社会-生态系统能够承受并吸收一定强度的干扰而不改变其基本特征与运行方式，或通过系统自身的更新与结构的改变以应对和适应不可避免的剧烈变化，而不丧失系统的功能。

　　2.2 农业系统恢复力的概念及内涵

　　目前关于社会-生态系统的研究多集中在城市、海洋社会生态系统等[13,14],而农业系统作为社会-生态系统的一部分，其恢复力对农业资源的有效利用、农业生产的持续发展以及维护良好的人类生存环境都有重要作用。农业系统为不同尺度下的农业生产和与之相关的人类社会经济活动的集合体，是一个包含农业自然环境和人类社会环境的综合系统[8,15].目前恢复力研究中涉及到的农业系统类型主要有干旱农业系统[16]、社区支持农业[17]、有机农业[18]及梯田农业系统[19]等。“农业系统的恢复力”即为某一尺度，农业生产及与之相关的人类社会遭受外界干扰时，通过系统自我调节和外部能量输入，维持农业系统本身的结构、功能、特性并恢复到稳定状态的能力[8,15].由于人类社会很大程度上依赖于农业系统提供的供给，包括食物、饲料、燃料和其他生物资源等，因此农业系统的恢复力对于食物安全、资源管理等具有重要的研究意义[20].

　　通常，农业系统受到外界干扰时，人类社会便会随之发生响应，如改变社会组织形态、土地利用强度等[21].在年际变化中，农业系统在社区尺度（community level）通常具有很高的恢复能力[22].人类能够抵御外界对系统的小干扰（如干旱、水灾、经济波动、害虫入侵等），并保持农业系统的核心结构特征。事实上，这种恢复力正反映了全球很多农区的农业进步史。但当遭遇外界的大干扰（如连续干旱、海啸等），系统可能达到阈值、跳出循环，并发生非线性的动态变化，而进入另一个新的状态、改变其提供可靠供给的功能。这种替代后的新状态可能是令人满意的，也可能不能继续维持生产功能。

　　农业系统的管理结合了自然环境的管理以及系统中社会和制度环境的管理，由于自然环境和人类社会同时具有不确定性、复杂多变性以及尺度差异等[23],农业系统的管理是一项非常艰巨的任务。

　　增强农业系统的可持续性就要求建立、维持和提高该系统的可恢复力，使农业系统在面临意外、不可预测及复杂事物时持续维持系统的功能[24].近年来，国外农业自然资源管理的目标已经开始发生了变化，从传统的产量可持续最大化政策转变为建立可恢复的农业系统管理[25],管理手段也逐渐转变为建立对意外事件具有可恢复力的农业系统[24,26].

　　国外对系统恢复力已经开展了大量研究，主要针对生态恢复、突发灾害和紧急事件的应对、城市灾害恢复力等，中国在这方面的研究尚处于起步阶段，多针对灾害领域[27].而国内外针对农业系统恢复力的相关研究均较少。