土地生态系统的系统观内涵

2.1　土地生态系统的系统观内涵

根据系统论观点，土地生态系统作为一个复杂的巨系统，是区域土地资源的生态过程、经济过程和社会过程在一定的集合中相互作用、相互影响，并通过“人”这一耦合器，紧密形成的有机整体。它不仅着眼于土地各构成要素如植物、岩石、大气、陆地水、动物和人之间的物质迁移与能量转换，更主要的内涵是空间区域上各土地利用类型子系统之间的物质、能量与信息的交流与转换，既包括陆地生态系统中自然现象的复杂性，也包括人类在利用土地资源过程中形成的各种社会经济系统的复杂性^[1]。与一般的生态系统相比较，土地生态系统具有一些独特的特点，表现为尺度的宏观性、对象的地域性、空间的开放性和问题的复杂性^[2]。

下面主要从环境、要素、结构和功能等方面明确土地生态系统的主要内容与范围。

2.1.1 环境

任何系统都有明确的边界限制，任何一个系统边界外部的所有其他事物称为该系统的环境。土地生态系统的边界包括两个方面:一是研究区边界，即区域边界，这里的区域可以包括地理区（流域）、土地生态区、行政区域；二是根据土地生态系统属性定义的边界，上边界包括地表以上大气圈的一部分，下边界包括地表土壤、地表水、生物部分及浅层地下水。边界以内的部分为土地生态系统，以外的部分为系统的环境。

2.1.2 要素

要素是构成系统的基本单元，是对系统组成部分、组分、成分或个体的抽象概括。系统要素的范围是相对的，它与系统的规模和复杂程度有关^[3]。土地生态系统是一个典型的复杂的巨系统，它位于岩石圈、大气圈、水圈、生物圈的复合界面，是自然过程中最活跃的场所，又是人类活动的基本场所，包含多种社会经济因素。因此从宏观层面上讲，土地生态系统的组成要素包括自然、社会、经济三个子系统，这三个要素在各自层面上又是一个完整的系统，有着自己的组成要素。土地自然生态子系统以生物结构和物理结构为主线，是一定地域范围内土地上的动物、植物、微生物、岩石、大气、陆地水以及人工设施等全部生物和物理环境的统一体；土地社会生态子系统以人口为中心，包括与土地资源有关的文化、意识、制度、政策、科技等多种因素；土地经济生态子系统由包括为数众多的有关土地资源的产业、厂商、市场、信息等许许多多因素所形成。实际上，土地生态系统是一种要素众多、层次复杂、关系错综、目标功能多样的大系统，人们可以从不同的层次、角度和目的对它做出不同的划分，寻找出不同的要素，建构起不同的描述。

2.1.3 结构

图2-1　土地生态系统结构示意图

系统的结构是系统内部各要素相对稳定的组织形式（秩序）或分布关系的总称。系统结构的形成在于各要素间的相互联系、相互作用，其实质是各要素间物质、能量和信息的流通与转换。由于土地生态系统是一个极其复杂的巨系统，目前尚不能完全解析透彻其结构，本研究将其简化成如下模式（见图2-1）。

从以上模式图可以看出，土地生态系统与外界环境不断进行物质和能量交换，同时人类能动的调控作用和决策使得土地生态系统各子系统之间密切相关，各部分（要素）通过物质、能量、信息流紧密联系在一起的，形成相互影响、相互制约、相互依存的复杂关系。

一方面，土地及其地表覆盖物直接与外界环境进行物质转移、能量转换和信息传递，通过土地资源上绿色植物的光合作用将太阳能转化为土地生态系统的能量，并为人类社会提供生态服务，为经济发展提供可利用的资源。人类通过土地利用向土地生态系统吸收甚至掠夺了进入系统的能量。同时，社会子系统向土地经济子系统提供制度、技术和劳力，土地经济子系统通过土地利用产生的产品和资金等效益以满足生活和消费需要。

另一方面，人类在土地利用过程中，总会有一定量的资源不可被利用而以废物和废热的形式释放到自然子系统和外界环境中，还有人类的生活和生产废弃物也被排放到自然子系统和外界环境中。这些排放出去的生活垃圾和生产废水、废气、废渣一部分通过土地自然生态子系统的自我维持与自我调节能力（弹性力）以及供容能力（承载能力）被容纳和净化了，另一部分则同样被释放到外界环境中去。当外界环境承受不了社会经济子系统释放的废弃物时就会出现种种生态问题。当然，人类活动不仅从土地自然子系统那里获得能量、物质和信息，也通过提高利用技术的水平和增加土地保护投资和力度，缓解人类活动对土地生态系统带来的破坏。

2.1.4 功能

功能是系统内部各要素之间活动关系的总称。结构联系着系统与要素，功能则联系着系统与环境。土地生态系统的功能是其所处环境对土地生态系统的要求，也是土地生态系统内部各子系统以及各元素结合起来以后达到的共同目的。联合国粮农组织和环境规划署于1999年提出了土地的十大功能:①储存个人、群体或社会财富；②生产人类食物、纤维、燃料或其他生物物质；③植物、动物和微生物的栖息场所；④全球能量平衡和水循环的决定者之一，提供资源和沉淀温室气体；⑤规定地表水和地下水的储存和流动；⑥人类使用的矿物和原料的储存场所；⑦化学污染物的缓冲器、过滤器或调节器；⑧提供聚集、工业和娱乐空间；⑨保存历史或史前记录（化石、过去的气候证据、人类遗迹等）；⑩提供或制约动物、植物和人类的迁徙。实际上，这十大方面可以简单地归纳为以下三种功能:生产功能、空间场所功能和自然景观功能。生产功能指土地经济生态子系统可以提供财富和生产资料（包括①、②功能）；空间场所功能指土地社会生态子系统可以为人们或者生物提供良好的生活环境和生产场所（包括③、⑥、⑧功能）；自然景观功能指土地自然生态子系统能完成景观生物的生产、景观信息流的传递，体现景观的美学价值（包括④、⑤、⑦、⑨、⑩功能）。