农业环境地质系统的功能与反馈机制

2．1．3　农业环境地质系统的功能与反馈机制

系统的功能就是某一系统接收物质、能量和信息，予以交换后产生另一形态的物质、能量和信息的作用与过程（杨士尧，1986）。系统功能的大小可由几个指标来衡量，一是系统对外来及内在原因试图瓦解系统努力的耐受能力，这又涉及系统破坏的阈值，系统内部的缓冲区间大小以及系统的结构冗余水平等问题。总体上，系统的耐受能力越大，功能也就越强；二是系统对外来作用接收转化后又何种方式作出反应，即系统的反馈问题。

（1）农业环境地质系统的功能

农业环境地质系统的功能具体来说就是该系统抑制内外部不利变化，保证农业沿可持续道路发展的能力。各类农业环境地质问题的产生显示的是农业环境地质系统中正发生着不利的变化，这变化会缩小人类农事活动的规模与范围，严重时更会使局部地区的农事活动完全中止。而强大的农业环境地质系统功能可以抑制或缓减这些不利变化的发生。要使系统具备这种强大的功能，理论上应增强农业环境地质系统在这几方面的能力：

①增强系统和各子系统输入（接受）端的存贮（缓冲）能力，以保证系统在接受到过多或过少的物质、能量和异变信息时能维持原有的功能，不致一触即溃。比如，在河南75．8大洪水中^［1］，森林被覆率达90%的博山，东风水库安然无恙，而被覆率20%的板桥，石漫滩等水库发生连锁溃决就是良好植被增强库区防洪功能的极好明证。

②加强各子系统变换比的伸缩范围和调节能力。如果各子系统在功能上有重叠或具相互调节能力，那么当某一子系统单独承受不了某一变化时，它就可以向邻近子系统转移一部分变异或化邻近子系统的功效以增强自己的承受力。这样总体来看，系统的功能增强了。

③增强系统修复局部故障的能力。对农业环境地质系统而言，局部故障就意味着出现了局部性的农业环境地质问题，克服该问题所需的时间越少，预示系统修复局部故障的能力越强，也就意味着发生系统全局突变的可能性越小。比如，局部地块盐渍化后，如果能在有利地势水情的帮助下，迅速地人工或自然地脱盐脱碱，当然就表明该系统有强的故障修复能力。

④提高系统的冗余水平。系统冗余是指系统结构上具有两种或两种以上手段可用来完成同一种功能。如对于水土流失易发区，良好的植被和有效的工程措施都可用来完成防止土壤侵蚀，维护土地生产力的功能。较高的冗余水平往往与复杂的结构对应。所以，强化系统的复杂程度，增加系统的层次是提高系统功能的有效途径。

（2）农业环境地质系统的反馈规律

自然体系之间的关系分单向依存关系和反馈关系两种（见图2－2）。

图2－2　自然体系间的关系

Fig 2－2　Relation Among Nature System

反馈关系又可分为正反馈和负反馈。在农业环境地质系统中，系统的正反馈往往意味着各类农业环境地质问题（灾害）的发生，是系统局部或整体的某一状态越过了阈限，系统局部或整体突变的表现，而系统的负反馈表现则包括农业地质环境对各类污物的自净，人类修造梯田以减少水土流失等过程。

农业环境地质系统从其性质上来说是一种开放的耗散结构体系^［2－6］，它以负熵流的输入维持体系内部的动态平衡。在各子系统及各构成要素的协同关系下，系统是以突变的形式产生有序向无序直至混沌的转变（反之亦然）^［7－8］，由此显现出系统正反馈的作用；在突变产生前后，迟滞的力量源于系统预设的缓冲区大小，子系统（或各要素）间互动能力的强弱，系统修复局部故障能力的大小及系统冗余水平的高低，当这些因素共同作用，努力保持系统的变化不致越过阈值，保证系统结构、功能的稳定存在时，反映出来的则是系统负反馈的作用。所以说农业环境地质系统的正、负反馈并非水火不容，而是同属系统的功能，同是系统内部结构间相互牵制的一种形式。