定量測度生物多樣性對人類福祉貢獻的指標體系研究

劉玉平，施佩榮，張志如,2，萬華偉①，彭 羽，王永財

(1.生態環境部衛星環境應用中心，北京 100094；2.中國環境科學研究院，北京 100012；3.中央民族大學生命與環境科學學院，北京 100081)

生物多樣性包括生態系統、物種和遺傳3個層次的多樣性[1]，根據生物多樣性和生態系統服務政府間科學政策平臺(Inter-governmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services，IPBES)評估報告，生物多樣性不僅能夠滿足居民的文化和精神需求，同時關系著糧食安全和生活質量，對人類健康和福祉至關重要[2]?！奥摵蠂锒鄻有?020目標”(即“愛知目標”)將增進生物多樣性和生態系統服務給人類帶來的惠益作為重要戰略目標，更加關注生物多樣性與人類福祉的關系。當前，全球仍在發生嚴重的物種滅絕現象，地球的生態系統和人類的可持續發展事業面臨嚴重威脅[3]。因此，定量評估生物多樣性對人類福祉的貢獻程度，對加強人們對生物多樣性重要性的認識具有重要意義。

在20世紀50到60年代，人類福祉評估指標主要為經濟社會指標，如國內生產總值(gross domestic product，GDP)為其主要指標[4]。1990年聯合國開發計劃署提出的人類發展指數(human development index，HDI)利用預期壽命、教育水平和生活水平3項指標構建綜合指數[5]，目前該指數每年測算并發布，是評估人類福祉最具影響力的指數。然而，上述人類福祉指標僅僅考慮了社會經濟指標，并未充分考慮生態環境指標。隨著不同學科背景的研究者參與到人類福祉的研究中來，生態環境與人類福祉之間的關系得到越來越多的關注。2006年新經濟學基金會提出的快樂星球指數(happy planet index，HPI)對生活滿意度、生態環境保護以及預期壽命3項指標進行計算[6]。環境可持續性指數(environmental sustainability index,ESI)選取自然資源、環境污染程度等21項環境指標評估，后來發展為環境績效指數(environmental performance index,EPI)，增加了空氣質量、氣候與能源、生物多樣性與棲息地等多項指標。MACE等[7]構建的指標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。2000年，千年生態系統評估(millennium ecosystem assessment，MA)明確提出，生態系統和生物多樣性與人類福祉具有密切關系[8]。同時，大量研究也表明，生物多樣性是生態系統服務與人類福祉的源泉，生物多樣性的喪失會嚴重削弱生態系統服務功能[9-10]。學者們對生態系統服務的定義、內涵以及定量計算方法進行了進一步研究，DE GROOT等[11]將調節氣候、防洪、水供給、作物授粉和旅游等服務納入評估體系，強調了數據的可獲取性和可量化。英國生態系統評估(The UK National Ecosystem Assessment，UKNEA)在文化服務評估中基于可量化性選取了有林地、遺跡、城市綠地、運動和休閑區、公園等14個指標[12]。IPBES將生物多樣性與生態系統服務結合，探索生態系統服務的形成、影響機制和作用機理[13]，并提出了自然對人類的貢獻(natures contributions to people，NCP)這一概念，包括了物質供給、生態調節和精神文化3個方面[14]。

綜上研究，學者們對生態系統服務的定義、內涵以及定量計算方法的研究不斷深化和完善，為生物多樣性對人類福祉貢獻評估的指標體系研究奠定了重要基礎。但由于人類福祉概念抽象且內涵廣泛，當前針對生物多樣性對人類福祉的研究多針對某個具體區域，由于不同學者的研究領域及其側重點不同，指標的選取也有一定的差異，缺乏統一的測度標準。同時，缺乏基于NCP視角測度多尺度水平的生物多樣性對人類福祉貢獻的指標體系和實證研究。筆者在進一步考慮評估指標數據的可獲得性和可表達性的基礎上，以生物多樣性保護為出發點，以人類福祉的可持續發展為目的，以生態系統服務為橋梁，分析人類福祉與生物多樣性之間的關系，嘗試構建可推廣的生物多樣性對人類福祉貢獻的評估指標體系，并通過專家打分確定指標推薦權重。

1 生物多樣性對人類福祉貢獻的評估指標體系構建原則

1.1 多層次和尺度差異性

生物多樣性對人類福祉的評估原則包括評估指標的多層次性和空間尺度的差異性。生物多樣性包括遺傳、物種和生態系統多樣性3個層次，基于多層次的指標有助于評估不同空間尺度下生物多樣性與人類福祉之間的聯系，建立適用于全球、國家、區域、地方等多尺度空間的指標體系，便于進行對比和分析。

1.2 典型性

選取具有典型性，能夠反映出特定區域的特征，且適應不同研究尺度上的指標，即使在減少指標數量的情況下，也能夠保證數據計算和結果的準確性。例如生態調節貢獻從物種、生態系統、生態系統服務、生態系統質量二級指標下選取三級指標，相似意義的指標不重復選取，在這種框架下指標冗余度大大降低。在區域進行推廣應用時，三級指標可根據當地特點選擇代表性數據表征，例如在計算物質貢獻的糧食產量時，西北地區可以考慮牧草產量，南方地區可以選取油茶產量作為三級指標。

1.3 可量化

選取可量化的指標可以保證評價的客觀性，避免主觀因素的影響，便于進行數學計算、模擬和分析，而且更加直觀。根據量化結果進行分級評價，有助于進行可信、有效的推斷。

1.4 可獲得性

指標所需數據能夠從相關官方網站獲取，例如生態環境部門、林業和草原部門、自然資源部門、統計部門等的公開數據；遙感數據可利用權威部門或組織公開的數據，也可通過遙感數據反演得到；調查數據需通過野外采集，并經過科學分析和計算后得到，做到數據科學且相對容易獲取，可最大限度地保障數據的時間連續性和可比性。

2 建立生物多樣性對人類福祉貢獻的評估框架

參考IPBES提出的NCP框架，從物質貢獻、生態調節貢獻和精神文化貢獻3個方面構建生物多樣性對人類福祉貢獻的評估指標體系。根據數據的可獲得性和可比性，構建國家尺度、省域尺度和縣域尺度三級指標體系。對于國家和省域尺度指標，選取時主要考慮指標在大尺度上的可獲得性和可比性；縣域尺度上的指標選取則更加注重地方特色，盡可能反映當地的狀況。每個評價體系都因研究對象、目的的不同而有不同的適用范圍，因此在選擇指標時借鑒了國際主流指標體系[5,15-16]與中國本土指標[17]，選取與生物多樣性直接相關的指標，構建我國不同尺度下生物多樣性對人類福祉貢獻的評估框架(表1)，具有更強的普適性和可操作性。

表1 不同尺度下生物多樣性對人類福祉貢獻評估框架Table 1 Framework of biodiversity contribution to human well-being at different scales

3 建立生物多樣性對人類福祉貢獻的評估指標體系

從物質貢獻、生態調節貢獻和精神文化3個方面著手，選取可量化的指標，包括糧食產量、水產品產量、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系統服務，進一步影響人類福祉。在指標構建的過程中，共組織3次專家研討會，就指標選取的科學性和合理性進行研究，組織1次專家集體權重打分，最終確立的指標體系包括3個一級指標、9個二級指標和19個三級指標。各指標的權重和數據來源見表2。

表2 生物多樣性對人類福祉貢獻的評估指標權重、計算方法和數據來源Table 2 Weight,calculation method and data source of evaluation indicators for the contribution of biodiversity human well-being

3.1 指標構建

首先需對各類指標進行歸一化處理，以保證數據的可比性。三級指標構建完成后，計算人類福祉綜合評估指標(CI，IC)，公式為

IC=∑{∑[∑IC，3i×W3i)×W2z]×W}。

(1)

式(1)中，IC，3i為三級評估指標；W3i為各三級指標所對應的權重；W2z為各二級評估指標所對應的權重；W為各一級指標所對應的權重。

3.2 物質貢獻

(1)農產品供給。農田生態系統可以將環境中的能量、物質、信息和價值資源轉變成人類需要的產品。一般情況下，農田生態系統面積和農產品供給也反映了一個國家的農業發展水平，維持適宜的農田生態系統面積，有利于促進經濟增長方式轉變[18]，提高農村生活環境和土地質量，能夠提供農產品等直接價值以及調節、文化服務等間接價值[19]。保障糧食供給是維持社會穩定發展的重中之重，能保障人體營養健康[20]，提高身體健康指數、經濟收入和幸福感。

(2)畜牧和漁業產品供給。畜牧業的發展也可以看作是反映一個國家農業發展水平的重要標志，可保障國家食物安全[21]，有多種化工、醫藥用途，能提高健康水平[22]、經濟收入、食品供應、身體健康指數、糧食安全、幸福感、人均肉蛋禽消費量和人均水產品消費量。

(3)林產品供給。林業經濟既能保證生態效益，又能提供林業產品，在工業原料和生活產品供給方面具有重要意義[23]，能充分發揮山區、丘陵地區的優勢，提高經濟收入、生態效益，有助于水土保持、防風固沙。

3.3 生態調節貢獻

(1)物種與基因安全。維持物種與基因安全，可以促進生產力和生態系統穩定性[24-25]，提升生態系統服務[26]，降低傳染病[27]，提高傳粉昆蟲多樣性，促進糧食安全、生態穩定和生態文化[28]，是建立自然保護區、保護規劃和世界遺產公約等多項國際條約的重要依據[29]，具有經濟價值、生態保護價值和研究價值，可指示自然災害和生態安全[30-31]，促進生態系統穩定、生態健康和生態安全，增強與本土物種相關的本土文化的幸福感和滿足感。

(2)重要生態系統狀況。天然林是森林生物有機體與無機環境之間密切關系的綜合體，對于生態系統修復、生物多樣性保護具有重要價值[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，還可以維持生態平衡、調節氣候[34-35]，自然保護區是儲備物種、提供物種生存和自然進化的場所[36]，為物種及其生境提供保護屏障[37]，可維持生態系統平衡，改善當地及周圍環境。自然保護區對保護生態安全和生物多樣性、提高生活質量、改善生活環境、提升幸福感具有重要作用。

(3)生態調節功能。植被覆蓋度一定程度上可以反映生態系統狀況，提供生活環境，改善小氣候，維持生態安全，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境條件下的生產能力和陸地生態系統的質量狀況，對于提高土壤有機質含量、吸收二氧化碳、減緩溫室效應、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，可為合理調節水分供需矛盾提供依據[39]，進而提高空氣質量、舒適感。

(4)區域生態系統質量。該指標可用于自然保護價值和森林現狀的評價及森林經營計劃的制定，有助于改善小氣候，吸收有毒氣體[40-42]，維持生態系統，提高可持續發展能力，增加城市綠地和生境連通性。提高區域生態系統質量，有利于生態穩定，進一步發揮各項生態系統服務功能，提升人類福祉[43-44]。

3.4 精神文化

(1)自然遺產。自然遺產具有存在價值、歷史價值和特有價值，可發揮特有文化功能，促進傳統文化保護[45]，還可促進生態支持與協調、身心健康，提供游憩功能，提升幸福感。

(2)城市藍綠空間。城市藍綠空間具有空氣凈化、固碳效應、降噪效應、降溫效應和美景服務5種生態系統服務功能[46]，增加水面面積能夠改善氣候、凈化空氣、吸納營養物質[47]，并保證供水安全、調節氣溫、提高居住環境質量。

4 討論與展望

該研究從指標體系構建的原則出發，基于物質貢獻、生態調節貢獻和精神文化貢獻3個層次建立生物多樣性對人類福祉貢獻的三級指標體系，并根據專家打分確定各級指標權重。該指標體系具有較好的可操作性和可推廣性，根據評估區域和尺度的不同，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，合理設置權重，客觀反映研究區實際狀況，明確研究區生物多樣性對人類福祉的貢獻。

該研究所討論的人類福祉主要為客觀福祉，以生態系統服務為切入點，探討與生物多樣性的緊密關系，結果更為客觀和準確，便于統計分析和比較[48]。人類福祉是一個綜合且不斷發展的概念[49]，初期主要考慮經濟方面[50]，后來逐漸將生態系統和生物多樣性指標納入進來。生態系統服務向經濟社會輸入物質和能量，根據其供應狀況的不同[51]，產生不同層次的福祉：基本福祉和高層次福祉。基本福祉主要表現為生物多樣性對人類福祉的直接貢獻，比如農產品供給；而高層次福祉的實現則更多是間接貢獻，例如游憩。生態系統服務的貢獻只是人類福祉體系的一部分[52]，雖然有學者將生態環境作為人類福祉評估指標，但是難以明確反映生態系統服務與人類福祉之間的機理[53]。主觀福祉是福祉的重要組成部分，由于受社會心理因素的影響，難以反映生態系統服務和人類福祉的聯系，目前仍有多項指標需繼續開展深入研究。

由于數據獲取困難，該研究建立的指標體系并沒有全部揭示生物多樣性對人類福祉的貢獻。由于數據獲取渠道存在差異，理論確定的多項指標難以獲取，或只在部分地區相對容易獲取，不具有普適性，難以采納。同時由于生物多樣性對人類福祉的影響機理復雜，某些潛在貢獻難以評估。因此，該研究制定的指標體系沒有完全揭示生物多樣性對人類福祉的貢獻，需進一步加強和完善。

各級指標權重是根據專家打分確定，未來在實踐應用中，根據各地的實際情況，可進一步完善評估指標體系及其權重，使其本土化、標準化。在進行小尺度地區的研究時，可以在二級指標的基礎上設置具有特色的三級指標，使其更有針對性。該研究可為我國今后研究生物多樣性和人類福祉的關系提供理論依據和科學支撐。