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沈陽(yáng)生態(tài)所在復(fù)合系統(tǒng)協(xié)調(diào)度理論與應(yīng)用方面取得重要進(jìn)展
在地球表層，由自然系統(tǒng)與人類活動(dòng)系統(tǒng)相互交織、耦合而成的復(fù)合系統(tǒng)(Composite Systems)廣泛存在于自然界與人類社會(huì)系統(tǒng)中。“山水林田湖草沙” 所表征的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，正是這類多子系統(tǒng)耦合的復(fù)合系統(tǒng)的典型代表。復(fù)合系統(tǒng)最優(yōu)功能的發(fā)揮與穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展，有賴于各子系統(tǒng)間物質(zhì)、能量、信息的高效交換與協(xié)同運(yùn)行;復(fù)合系統(tǒng)協(xié)調(diào)度(Coordination Degree of Composite Systems)是定量描述復(fù)合系統(tǒng)協(xié)調(diào)性這一關(guān)鍵特性的指標(biāo)。然而，現(xiàn)有研究對(duì)復(fù)合系統(tǒng)協(xié)調(diào)度的量化界定不清、導(dǎo)致復(fù)合系統(tǒng)協(xié)調(diào)性運(yùn)作機(jī)理不明，進(jìn)而缺乏可指導(dǎo)實(shí)踐的優(yōu)化調(diào)控框架，難以有效應(yīng)對(duì)“山水林田湖草沙”一體化治理與社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-自然復(fù)合系統(tǒng)失衡等現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)。
中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所森林屏障大團(tuán)隊(duì)從復(fù)合系統(tǒng)的基本特征出發(fā)，構(gòu)建了理論解析-方法創(chuàng)新-實(shí)踐驗(yàn)證的研究體系。首先，從系統(tǒng)內(nèi)外雙維度厘清復(fù)合系統(tǒng)協(xié)調(diào)度內(nèi)涵。其次，突破傳統(tǒng)量化方法局限，提出貼合內(nèi)涵的復(fù)合系統(tǒng)協(xié)調(diào)度量化方法并構(gòu)建“協(xié)調(diào)度-約束”雙系統(tǒng)機(jī)理模型，揭示子系統(tǒng)間協(xié)同作用的內(nèi)在規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建包含“明確內(nèi)涵-量化評(píng)估-約束分析-優(yōu)化調(diào)控”四步驟的復(fù)合系統(tǒng)協(xié)調(diào)度應(yīng)用框架，明確各環(huán)節(jié)技術(shù)路徑與操作要點(diǎn)。最后，針對(duì)現(xiàn)有復(fù)合系統(tǒng)治理存在的問題總結(jié)出五大核心難點(diǎn)、以“山水林田湖草沙”復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)為例提出了實(shí)踐路徑：通過更新治理理念明確協(xié)調(diào)管理核心訴求，科學(xué)劃分治理單元實(shí)現(xiàn)跨區(qū)聯(lián)防聯(lián)治，基于“協(xié)調(diào)度-約束”機(jī)理模型建立資源優(yōu)化配置方案，最終形成協(xié)調(diào)優(yōu)化綜合治理技術(shù)體系。
本成果提出的復(fù)合系統(tǒng)的普適性優(yōu)化管理方法框架實(shí)現(xiàn)了復(fù)合系統(tǒng)協(xié)調(diào)度從理論研究向?qū)嵺`應(yīng)用的關(guān)鍵跨越，為我國(guó)生態(tài)系統(tǒng)治理、區(qū)域可持續(xù)發(fā)展等重大戰(zhàn)略實(shí)施提供了重要理論依據(jù)與技術(shù)支撐。
該成果以“復(fù)合系統(tǒng)協(xié)調(diào)度及其應(yīng)用/Coordination degree of composite systems and its application”為題，雙語(yǔ)發(fā)表于《中國(guó)科學(xué)院院刊》/Bulletin of Chinese Academy of Sciences，并獲評(píng)《中國(guó)科學(xué)院院刊》今日頭條號(hào)：科學(xué)參考“2025年度最受公眾關(guān)注的十大熱文”。沈陽(yáng)生態(tài)所博士后齊珂為第一作者，朱教君研究員為通訊作者;合作者還有中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院資源信息研究所張懷清研究員、沈陽(yáng)生態(tài)所鄭曉研究員和滕德雄助理研究員。該項(xiàng)研究獲得國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2024YFD1501400)，遼寧省科技攻關(guān)專項(xiàng)(2023020402-JH1/104)，中國(guó)工程院戰(zhàn)略研究與咨詢項(xiàng)目(2024-DFZD-32、2024-XZ-53)，全國(guó)學(xué)會(huì)服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略專項(xiàng)(2024807)等項(xiàng)目的聯(lián)合資助。
圖1 復(fù)合系統(tǒng)協(xié)調(diào)性原理內(nèi)涵概念圖
圖2 復(fù)合系統(tǒng)協(xié)調(diào)度映射實(shí)函數(shù)示意圖
圖3 復(fù)合系統(tǒng)協(xié)調(diào)管理方法框架
圖4 復(fù)合系統(tǒng)協(xié)調(diào)管理框架下的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)治理流程
圖5 《中國(guó)科學(xué)院院刊》“2025年度最受公眾關(guān)注的十大熱文”
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