定量測(cè)度生物多樣性對(duì)人類福祉貢獻(xiàn)的指標(biāo)體系研究

劉玉平，施佩榮，張志如,2，萬華偉①，彭 羽，王永財(cái)

(1.生態(tài)環(huán)境部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心，北京 100094；2.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院，北京 100012；3.中央民族大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，北京 100081)

生物多樣性包括生態(tài)系統(tǒng)、物種和遺傳3個(gè)層次的多樣性[1]，根據(jù)生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)政府間科學(xué)政策平臺(tái)(Inter-governmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services，IPBES)評(píng)估報(bào)告，生物多樣性不僅能夠滿足居民的文化和精神需求，同時(shí)關(guān)系著糧食安全和生活質(zhì)量，對(duì)人類健康和福祉至關(guān)重要[2]?！奥?lián)合國(guó)生物多樣性2020目標(biāo)”(即“愛知目標(biāo)”)將增進(jìn)生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)給人類帶來的惠益作為重要戰(zhàn)略目標(biāo)，更加關(guān)注生物多樣性與人類福祉的關(guān)系。當(dāng)前，全球仍在發(fā)生嚴(yán)重的物種滅絕現(xiàn)象，地球的生態(tài)系統(tǒng)和人類的可持續(xù)發(fā)展事業(yè)面臨嚴(yán)重威脅[3]。因此，定量評(píng)估生物多樣性對(duì)人類福祉的貢獻(xiàn)程度，對(duì)加強(qiáng)人們對(duì)生物多樣性重要性的認(rèn)識(shí)具有重要意義。

在20世紀(jì)50到60年代，人類福祉評(píng)估指標(biāo)主要為經(jīng)濟(jì)社會(huì)指標(biāo)，如國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值(gross domestic product，GDP)為其主要指標(biāo)[4]。1990年聯(lián)合國(guó)開發(fā)計(jì)劃署提出的人類發(fā)展指數(shù)(human development index，HDI)利用預(yù)期壽命、教育水平和生活水平3項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)建綜合指數(shù)[5]，目前該指數(shù)每年測(cè)算并發(fā)布，是評(píng)估人類福祉最具影響力的指數(shù)。然而，上述人類福祉指標(biāo)僅僅考慮了社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，并未充分考慮生態(tài)環(huán)境指標(biāo)。隨著不同學(xué)科背景的研究者參與到人類福祉的研究中來，生態(tài)環(huán)境與人類福祉之間的關(guān)系得到越來越多的關(guān)注。2006年新經(jīng)濟(jì)學(xué)基金會(huì)提出的快樂星球指數(shù)(happy planet index，HPI)對(duì)生活滿意度、生態(tài)環(huán)境保護(hù)以及預(yù)期壽命3項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算[6]。環(huán)境可持續(xù)性指數(shù)(environmental sustainability index,ESI)選取自然資源、環(huán)境污染程度等21項(xiàng)環(huán)境指標(biāo)評(píng)估，后來發(fā)展為環(huán)境績(jī)效指數(shù)(environmental performance index,EPI)，增加了空氣質(zhì)量、氣候與能源、生物多樣性與棲息地等多項(xiàng)指標(biāo)。MACE等[7]構(gòu)建的指標(biāo)體系中包括野生物種多樣性、土壤微生物多樣性等生物多樣性指標(biāo)。2000年，千年生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估(millennium ecosystem assessment，MA)明確提出，生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性與人類福祉具有密切關(guān)系[8]。同時(shí)，大量研究也表明，生物多樣性是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類福祉的源泉，生物多樣性的喪失會(huì)嚴(yán)重削弱生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能[9-10]。學(xué)者們對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的定義、內(nèi)涵以及定量計(jì)算方法進(jìn)行了進(jìn)一步研究，DE GROOT等[11]將調(diào)節(jié)氣候、防洪、水供給、作物授粉和旅游等服務(wù)納入評(píng)估體系，強(qiáng)調(diào)了數(shù)據(jù)的可獲取性和可量化。英國(guó)生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估(The UK National Ecosystem Assessment，UKNEA)在文化服務(wù)評(píng)估中基于可量化性選取了有林地、遺跡、城市綠地、運(yùn)動(dòng)和休閑區(qū)、公園等14個(gè)指標(biāo)[12]。IPBES將生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)結(jié)合，探索生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的形成、影響機(jī)制和作用機(jī)理[13]，并提出了自然對(duì)人類的貢獻(xiàn)(natures contributions to people，NCP)這一概念，包括了物質(zhì)供給、生態(tài)調(diào)節(jié)和精神文化3個(gè)方面[14]。

綜上研究，學(xué)者們對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的定義、內(nèi)涵以及定量計(jì)算方法的研究不斷深化和完善，為生物多樣性對(duì)人類福祉貢獻(xiàn)評(píng)估的指標(biāo)體系研究奠定了重要基礎(chǔ)。但由于人類福祉概念抽象且內(nèi)涵廣泛，當(dāng)前針對(duì)生物多樣性對(duì)人類福祉的研究多針對(duì)某個(gè)具體區(qū)域，由于不同學(xué)者的研究領(lǐng)域及其側(cè)重點(diǎn)不同，指標(biāo)的選取也有一定的差異，缺乏統(tǒng)一的測(cè)度標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，缺乏基于NCP視角測(cè)度多尺度水平的生物多樣性對(duì)人類福祉貢獻(xiàn)的指標(biāo)體系和實(shí)證研究。筆者在進(jìn)一步考慮評(píng)估指標(biāo)數(shù)據(jù)的可獲得性和可表達(dá)性的基礎(chǔ)上，以生物多樣性保護(hù)為出發(fā)點(diǎn)，以人類福祉的可持續(xù)發(fā)展為目的，以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)為橋梁，分析人類福祉與生物多樣性之間的關(guān)系，嘗試構(gòu)建可推廣的生物多樣性對(duì)人類福祉貢獻(xiàn)的評(píng)估指標(biāo)體系，并通過專家打分確定指標(biāo)推薦權(quán)重。

1 生物多樣性對(duì)人類福祉貢獻(xiàn)的評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建原則

1.1 多層次和尺度差異性

生物多樣性對(duì)人類福祉的評(píng)估原則包括評(píng)估指標(biāo)的多層次性和空間尺度的差異性。生物多樣性包括遺傳、物種和生態(tài)系統(tǒng)多樣性3個(gè)層次，基于多層次的指標(biāo)有助于評(píng)估不同空間尺度下生物多樣性與人類福祉之間的聯(lián)系，建立適用于全球、國(guó)家、區(qū)域、地方等多尺度空間的指標(biāo)體系，便于進(jìn)行對(duì)比和分析。

1.2 典型性

選取具有典型性，能夠反映出特定區(qū)域的特征，且適應(yīng)不同研究尺度上的指標(biāo)，即使在減少指標(biāo)數(shù)量的情況下，也能夠保證數(shù)據(jù)計(jì)算和結(jié)果的準(zhǔn)確性。例如生態(tài)調(diào)節(jié)貢獻(xiàn)從物種、生態(tài)系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量二級(jí)指標(biāo)下選取三級(jí)指標(biāo)，相似意義的指標(biāo)不重復(fù)選取，在這種框架下指標(biāo)冗余度大大降低。在區(qū)域進(jìn)行推廣應(yīng)用時(shí)，三級(jí)指標(biāo)可根據(jù)當(dāng)?shù)靥攸c(diǎn)選擇代表性數(shù)據(jù)表征，例如在計(jì)算物質(zhì)貢獻(xiàn)的糧食產(chǎn)量時(shí)，西北地區(qū)可以考慮牧草產(chǎn)量，南方地區(qū)可以選取油茶產(chǎn)量作為三級(jí)指標(biāo)。

1.3 可量化

選取可量化的指標(biāo)可以保證評(píng)價(jià)的客觀性，避免主觀因素的影響，便于進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算、模擬和分析，而且更加直觀。根據(jù)量化結(jié)果進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)，有助于進(jìn)行可信、有效的推斷。

1.4 可獲得性

指標(biāo)所需數(shù)據(jù)能夠從相關(guān)官方網(wǎng)站獲取，例如生態(tài)環(huán)境部門、林業(yè)和草原部門、自然資源部門、統(tǒng)計(jì)部門等的公開數(shù)據(jù)；遙感數(shù)據(jù)可利用權(quán)威部門或組織公開的數(shù)據(jù)，也可通過遙感數(shù)據(jù)反演得到；調(diào)查數(shù)據(jù)需通過野外采集，并經(jīng)過科學(xué)分析和計(jì)算后得到，做到數(shù)據(jù)科學(xué)且相對(duì)容易獲取，可最大限度地保障數(shù)據(jù)的時(shí)間連續(xù)性和可比性。

2 建立生物多樣性對(duì)人類福祉貢獻(xiàn)的評(píng)估框架

參考IPBES提出的NCP框架，從物質(zhì)貢獻(xiàn)、生態(tài)調(diào)節(jié)貢獻(xiàn)和精神文化貢獻(xiàn)3個(gè)方面構(gòu)建生物多樣性對(duì)人類福祉貢獻(xiàn)的評(píng)估指標(biāo)體系。根據(jù)數(shù)據(jù)的可獲得性和可比性，構(gòu)建國(guó)家尺度、省域尺度和縣域尺度三級(jí)指標(biāo)體系。對(duì)于國(guó)家和省域尺度指標(biāo)，選取時(shí)主要考慮指標(biāo)在大尺度上的可獲得性和可比性；縣域尺度上的指標(biāo)選取則更加注重地方特色，盡可能反映當(dāng)?shù)氐臓顩r。每個(gè)評(píng)價(jià)體系都因研究對(duì)象、目的的不同而有不同的適用范圍，因此在選擇指標(biāo)時(shí)借鑒了國(guó)際主流指標(biāo)體系[5,15-16]與中國(guó)本土指標(biāo)[17]，選取與生物多樣性直接相關(guān)的指標(biāo)，構(gòu)建我國(guó)不同尺度下生物多樣性對(duì)人類福祉貢獻(xiàn)的評(píng)估框架(表1)，具有更強(qiáng)的普適性和可操作性。

表1 不同尺度下生物多樣性對(duì)人類福祉貢獻(xiàn)評(píng)估框架Table 1 Framework of biodiversity contribution to human well-being at different scales

3 建立生物多樣性對(duì)人類福祉貢獻(xiàn)的評(píng)估指標(biāo)體系

從物質(zhì)貢獻(xiàn)、生態(tài)調(diào)節(jié)貢獻(xiàn)和精神文化3個(gè)方面著手，選取可量化的指標(biāo)，包括糧食產(chǎn)量、水產(chǎn)品產(chǎn)量、物種豐富度、固碳量、植被覆蓋度和城市人均綠地面積等，探討生物多樣性如何影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，進(jìn)一步影響人類福祉。在指標(biāo)構(gòu)建的過程中，共組織3次專家研討會(huì)，就指標(biāo)選取的科學(xué)性和合理性進(jìn)行研究，組織1次專家集體權(quán)重打分，最終確立的指標(biāo)體系包括3個(gè)一級(jí)指標(biāo)、9個(gè)二級(jí)指標(biāo)和19個(gè)三級(jí)指標(biāo)。各指標(biāo)的權(quán)重和數(shù)據(jù)來源見表2。

表2 生物多樣性對(duì)人類福祉貢獻(xiàn)的評(píng)估指標(biāo)權(quán)重、計(jì)算方法和數(shù)據(jù)來源Table 2 Weight,calculation method and data source of evaluation indicators for the contribution of biodiversity human well-being

3.1 指標(biāo)構(gòu)建

首先需對(duì)各類指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理，以保證數(shù)據(jù)的可比性。三級(jí)指標(biāo)構(gòu)建完成后，計(jì)算人類福祉綜合評(píng)估指標(biāo)(CI，IC)，公式為

IC=∑{∑[∑IC，3i×W3i)×W2z]×W}。

(1)

式(1)中，IC，3i為三級(jí)評(píng)估指標(biāo)；W3i為各三級(jí)指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的權(quán)重；W2z為各二級(jí)評(píng)估指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的權(quán)重；W為各一級(jí)指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的權(quán)重。

3.2 物質(zhì)貢獻(xiàn)

(1)農(nóng)產(chǎn)品供給。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)可以將環(huán)境中的能量、物質(zhì)、信息和價(jià)值資源轉(zhuǎn)變成人類需要的產(chǎn)品。一般情況下，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)面積和農(nóng)產(chǎn)品供給也反映了一個(gè)國(guó)家的農(nóng)業(yè)發(fā)展水平，維持適宜的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)面積，有利于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式轉(zhuǎn)變[18]，提高農(nóng)村生活環(huán)境和土地質(zhì)量，能夠提供農(nóng)產(chǎn)品等直接價(jià)值以及調(diào)節(jié)、文化服務(wù)等間接價(jià)值[19]。保障糧食供給是維持社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展的重中之重，能保障人體營(yíng)養(yǎng)健康[20]，提高身體健康指數(shù)、經(jīng)濟(jì)收入和幸福感。

(2)畜牧和漁業(yè)產(chǎn)品供給。畜牧業(yè)的發(fā)展也可以看作是反映一個(gè)國(guó)家農(nóng)業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志，可保障國(guó)家食物安全[21]，有多種化工、醫(yī)藥用途，能提高健康水平[22]、經(jīng)濟(jì)收入、食品供應(yīng)、身體健康指數(shù)、糧食安全、幸福感、人均肉蛋禽消費(fèi)量和人均水產(chǎn)品消費(fèi)量。

(3)林產(chǎn)品供給。林業(yè)經(jīng)濟(jì)既能保證生態(tài)效益，又能提供林業(yè)產(chǎn)品，在工業(yè)原料和生活產(chǎn)品供給方面具有重要意義[23]，能充分發(fā)揮山區(qū)、丘陵地區(qū)的優(yōu)勢(shì)，提高經(jīng)濟(jì)收入、生態(tài)效益，有助于水土保持、防風(fēng)固沙。

3.3 生態(tài)調(diào)節(jié)貢獻(xiàn)

(1)物種與基因安全。維持物種與基因安全，可以促進(jìn)生產(chǎn)力和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性[24-25]，提升生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[26]，降低傳染病[27]，提高傳粉昆蟲多樣性，促進(jìn)糧食安全、生態(tài)穩(wěn)定和生態(tài)文化[28]，是建立自然保護(hù)區(qū)、保護(hù)規(guī)劃和世界遺產(chǎn)公約等多項(xiàng)國(guó)際條約的重要依據(jù)[29]，具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值、生態(tài)保護(hù)價(jià)值和研究?jī)r(jià)值，可指示自然災(zāi)害和生態(tài)安全[30-31]，促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定、生態(tài)健康和生態(tài)安全，增強(qiáng)與本土物種相關(guān)的本土文化的幸福感和滿足感。

(2)重要生態(tài)系統(tǒng)狀況。天然林是森林生物有機(jī)體與無機(jī)環(huán)境之間密切關(guān)系的綜合體，對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)、生物多樣性保護(hù)具有重要價(jià)值[32-33]。濕地被稱為“地球之腎”，不僅能夠提供食物、生物資源和水資源，還可以維持生態(tài)平衡、調(diào)節(jié)氣候[34-35]，自然保護(hù)區(qū)是儲(chǔ)備物種、提供物種生存和自然進(jìn)化的場(chǎng)所[36]，為物種及其生境提供保護(hù)屏障[37]，可維持生態(tài)系統(tǒng)平衡，改善當(dāng)?shù)丶爸車h(huán)境。自然保護(hù)區(qū)對(duì)保護(hù)生態(tài)安全和生物多樣性、提高生活質(zhì)量、改善生活環(huán)境、提升幸福感具有重要作用。

(3)生態(tài)調(diào)節(jié)功能。植被覆蓋度一定程度上可以反映生態(tài)系統(tǒng)狀況，提供生活環(huán)境，改善小氣候，維持生態(tài)安全，提供森林游憩文化享受[31,38]。固碳量反映植被群落在自然環(huán)境條件下的生產(chǎn)能力和陸地生態(tài)系統(tǒng)的質(zhì)量狀況，對(duì)于提高土壤有機(jī)質(zhì)含量、吸收二氧化碳、減緩溫室效應(yīng)、提高生活舒適度和幸福感具有重要作用。水分盈虧量反映氣候的干濕狀況，可為合理調(diào)節(jié)水分供需矛盾提供依據(jù)[39]，進(jìn)而提高空氣質(zhì)量、舒適感。

(4)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量。該指標(biāo)可用于自然保護(hù)價(jià)值和森林現(xiàn)狀的評(píng)價(jià)及森林經(jīng)營(yíng)計(jì)劃的制定，有助于改善小氣候，吸收有毒氣體[40-42]，維持生態(tài)系統(tǒng)，提高可持續(xù)發(fā)展能力，增加城市綠地和生境連通性。提高區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量，有利于生態(tài)穩(wěn)定，進(jìn)一步發(fā)揮各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，提升人類福祉[43-44]。

3.4 精神文化

(1)自然遺產(chǎn)。自然遺產(chǎn)具有存在價(jià)值、歷史價(jià)值和特有價(jià)值，可發(fā)揮特有文化功能，促進(jìn)傳統(tǒng)文化保護(hù)[45]，還可促進(jìn)生態(tài)支持與協(xié)調(diào)、身心健康，提供游憩功能，提升幸福感。

(2)城市藍(lán)綠空間。城市藍(lán)綠空間具有空氣凈化、固碳效應(yīng)、降噪效應(yīng)、降溫效應(yīng)和美景服務(wù)5種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能[46]，增加水面面積能夠改善氣候、凈化空氣、吸納營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[47]，并保證供水安全、調(diào)節(jié)氣溫、提高居住環(huán)境質(zhì)量。

4 討論與展望

該研究從指標(biāo)體系構(gòu)建的原則出發(fā)，基于物質(zhì)貢獻(xiàn)、生態(tài)調(diào)節(jié)貢獻(xiàn)和精神文化貢獻(xiàn)3個(gè)層次建立生物多樣性對(duì)人類福祉貢獻(xiàn)的三級(jí)指標(biāo)體系，并根據(jù)專家打分確定各級(jí)指標(biāo)權(quán)重。該指標(biāo)體系具有較好的可操作性和可推廣性，根據(jù)評(píng)估區(qū)域和尺度的不同，充分考慮生物多樣性空間分布的地帶性、尺度依賴性和組分不平衡等問題，合理設(shè)置權(quán)重，客觀反映研究區(qū)實(shí)際狀況，明確研究區(qū)生物多樣性對(duì)人類福祉的貢獻(xiàn)。

該研究所討論的人類福祉主要為客觀福祉，以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)為切入點(diǎn)，探討與生物多樣性的緊密關(guān)系，結(jié)果更為客觀和準(zhǔn)確，便于統(tǒng)計(jì)分析和比較[48]。人類福祉是一個(gè)綜合且不斷發(fā)展的概念[49]，初期主要考慮經(jīng)濟(jì)方面[50]，后來逐漸將生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性指標(biāo)納入進(jìn)來。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)向經(jīng)濟(jì)社會(huì)輸入物質(zhì)和能量，根據(jù)其供應(yīng)狀況的不同[51]，產(chǎn)生不同層次的福祉：基本福祉和高層次福祉。基本福祉主要表現(xiàn)為生物多樣性對(duì)人類福祉的直接貢獻(xiàn)，比如農(nóng)產(chǎn)品供給；而高層次福祉的實(shí)現(xiàn)則更多是間接貢獻(xiàn)，例如游憩。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的貢獻(xiàn)只是人類福祉體系的一部分[52]，雖然有學(xué)者將生態(tài)環(huán)境作為人類福祉評(píng)估指標(biāo)，但是難以明確反映生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類福祉之間的機(jī)理[53]。主觀福祉是福祉的重要組成部分，由于受社會(huì)心理因素的影響，難以反映生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和人類福祉的聯(lián)系，目前仍有多項(xiàng)指標(biāo)需繼續(xù)開展深入研究。

由于數(shù)據(jù)獲取困難，該研究建立的指標(biāo)體系并沒有全部揭示生物多樣性對(duì)人類福祉的貢獻(xiàn)。由于數(shù)據(jù)獲取渠道存在差異，理論確定的多項(xiàng)指標(biāo)難以獲取，或只在部分地區(qū)相對(duì)容易獲取，不具有普適性，難以采納。同時(shí)由于生物多樣性對(duì)人類福祉的影響機(jī)理復(fù)雜，某些潛在貢獻(xiàn)難以評(píng)估。因此，該研究制定的指標(biāo)體系沒有完全揭示生物多樣性對(duì)人類福祉的貢獻(xiàn)，需進(jìn)一步加強(qiáng)和完善。

各級(jí)指標(biāo)權(quán)重是根據(jù)專家打分確定，未來在實(shí)踐應(yīng)用中，根據(jù)各地的實(shí)際情況，可進(jìn)一步完善評(píng)估指標(biāo)體系及其權(quán)重，使其本土化、標(biāo)準(zhǔn)化。在進(jìn)行小尺度地區(qū)的研究時(shí)，可以在二級(jí)指標(biāo)的基礎(chǔ)上設(shè)置具有特色的三級(jí)指標(biāo)，使其更有針對(duì)性。該研究可為我國(guó)今后研究生物多樣性和人類福祉的關(guān)系提供理論依據(jù)和科學(xué)支撐。