日本陆地水域生态系统生物多样性及生态系统服务综合评价概述*

陈 平 陈 鑫 杨 凯 姚志鹏 刘 允

(中国环境监测总站，北京 100012)

生态系统综合评价工作是生态环境保护的核心工作之一，目前我国致力于将长江经济带建设成为生态文明建设的先行示范带。原环境保护部为推进长江经济带生态文明建设，会同沿江11个省市和相关部门制定印发了《长江经济带生态环境保护规划》《长江保护修复攻坚战行动计划》《国务院办公厅关于加强长江水生生物保护工作的意见》等政策措施文件。其中，《长江保护修复攻坚战行动计划》对于生态环境监测方面提出了“提升监测预警能力，开展天地一体化长江水生态环境监测调查评估，完善水生态监测指标体系，开展水生生物多样性监测试点，逐步完善水生态环境监测评估方法”的要求[1-4]。

目前我国水环境质量监测与评价以常规理化监测指标(如COD、氨氮、BOD5)的单因子评价为主，不能准确反映复杂水环境健康状况的变化趋势，很难满足水环境管理的需求，而水生态环境质量的监测和评价是进行流域水环境健康管理的重要手段。从20世纪80年代开始，欧美发达国家在水资源管理政策中逐渐强调生态保护，流域生态资源与生态质量的状况日益受到重视，中国则从21世纪开始重视和加强此项研究[5-8]。在水生态环境质量的监测和评价中，生物多样性和生态系统监测与评价的地位至关重要，不可或缺。在此形势下，开展世界发达国家生物多样性和生态系统服务综合评价的研究具有现实意义。日本陆地水域生态系统是日本开展生物多样性及生态系统服务综合评价的6大生态系统类型区之一，本研究通过大量的文献调研，以陆地水域生态系统类型区为代表，介绍了日本生物多样性及生态系统服务综合评价的历程与现状，以期为中国水生态系统质量评价工作的开展起到借鉴意义。

1 日本国家尺度生物多样性及生态系统服务综合评价

1.1 评价工作开展背景

日本20世纪50年代中期到70年代中期处于经济急速增长期，经济发展优先于环境保护工作，从而使得自然环境和自然遗产面临严重冲击。为此，日本于1973年开始实施第1次全国性自然环境保护基础调查，旨在了解日本全境的自然环境现状和亟需保护的自然遗产，截至2012年已开展7次调查。1993年日本成为《生物多样性公约》缔约国，1995年日本首次制定《生物多样性国家战略》，2002年内阁会议对《生物多样性国家战略》进行修订，在此背景下，日本环境省于2003年开始逐步建设1 000个固定监测子站，构建生态系统长期监测网络，并开始定期监测调查工作，由此逐步形成了国家尺度的生物多样性监测体系[9]。日本近半个世纪连续的生物多样性调查和监测工作，为全面开展国家尺度生物多样性及生态系统服务综合评价工作提供了扎实的基础数据。

日本从2008年开始进行生物多样性和生态系统服务综合评价工作，于2010年发布《生物多样性综合评价报告书》(JBO1)[10]。同年，《生物多样性公约》第10次缔约国大会(COP10)在日本举办，会上通过了2011—2020年《生物多样性战略计划》，该计划中提出的5个战略目标及相关的20个纲要目标统称为“爱知生物多样性目标”(以下简称为“爱知目标”)。科学评价生物多样性和生态系统服务的现状和变化趋势是实现“爱知目标”的前提和必要条件。为此，日本环境省于2014年举办“生物多样性和生态系统服务综合评价研讨会”，开展生物多样性和生态系统服务的综合评价工作，2016年3月完成并发布《生物多样性和生态系统服务综合评价报告书》(JBO2)[11-12]。

1.2 评价的空间尺度和时间尺度

开展生物多样性综合评价必须明确空间尺度和时间尺度，日本生物多样性综合评价的空间尺度为日本全境，生物多样性评价对生态系统类型的区分参考《生物多样性公约》的生态系统划分类型，结合日本地质、地理位置、气候、地形、生物地理区、植被特征、生物种群特征等自然地域特点和经济地域结构特点划分为森林生态系统、农田生态系统、城市生态系统、陆地水域生态系统、沿岸/海洋生态系统和岛屿(离岛)生态系统6大类型区。JBO1与JBO2的空间尺度相同，均为日本全境，是国家尺度生物多样性综合评价。

因日本进行生物多样性综合评价的时间节点不同，因此JBO1和JBO2开始的基准年有所不同。JBO1评价的时间尺度为20世纪50年代中期至2010年，约50年。JBO2评价的时间尺度是1960—2016年，由于国家尺度生物多样性综合评价需要连续性和长期性数据统计分析结果来进行趋势分析，因此时间跨度较长，边界相对模糊。

日本生物多样性及生态系统综合评价是生态系统管理的有益实践，是管理型的生态系统综合评估方法，涉及自然、社会、人口、经济多个方面，具有很强的综合性、实用性、适用性和环境行政管理的特征，其方法与国际生物多样性综合评价研究趋势和应用趋势接轨，顺应了生态系统综合评估的发展趋势[13-14]。

1.3 评价方法

开展生态系统综合评价的关键有两个方面，即评价方法和所需要的数据。评价方法中的关键环节为指标体系的构建，构建过程中主要考虑评价目的、面对的实际问题和已有的工作基础(包括已有基础数据、已知概念模型及应用状况等)等情况。下面分别概述日本两次生态系统综合评价方法的异同。

1.3.1 JBO1的评价方法

(1) JBO1的概念模型

JBO1的评价方法选择驱动力-压力-状态-影响-响应(DPSIR)概念模型，从原因、压力、状况、影响、对策5个方面分析日本生物多样性现状、损失原因和需要采取的对策。DPSIR概念模型最初在欧洲使用，其基本思路是人类活动给自然资源和环境施加“压力”，改变了环境的“状态”和自然资源的质量与数量，人类社会则通过环境、经济等政策对这些变化作出“响应”，减缓由于人类活动对环境造成的“压力”，维持环境系统的可持续性。由于此模型具有系统性、综合性等特点，能够监测各指标之间的连续反馈机制，是寻找人类活动与环境影响之间因果链的有效途径，因而得到了较为普遍的认可与应用。

日本的生物多样性指标开发起始于1997年环境基本规划的综合环境指标试行提案，此后，地方政府层面的指标开发和建设工作得到很大发展。由于DPSIR模型适用于环境管理，可以满足环境行政管理的需要，能够简明体现开发和人类生产生活活动对环境造成压力的因果关系，可以提示解决环境问题的对策出台，因此被日本的环境管理部门采用，作为综合环境指标开发的概念模型。

(2) JBO1的评价指标体系

在确定JBO1的评价概念模型后，日本生物多样性综合评价委员会在实施专家问卷调查、参考2009年日本学术会议和2008—2009年度日本生态学会专家意见的基础上，拟定了评价指标体系。该指标体系由14项原因评价指标和16项状态评价指标构成，共计30项指标。造成生物多样性损失的原因主要是人类活动，通过分析，总结了造成日本生物多样性损失的4种类型的危机，分别为由于人类活动和开发引发的第1种类型危机、由于对农林牧区(城市到深山的中间地带)管理弱化引发的第2种类型危机、由于人类活动导致物种地域之间流动和化学物质普及与开发引发的第3种类型危机、由于全球气候变化造成的第4种类型危机。日本在开展生物多样性综合评价时将日本全境划分为6大生态系统类型实施评价。

(3) JBO1的评价结论

JBO1应用DPSIR概念模型建立综合评价指标体系，使用行政统计、国土资源调查、环境监测及科学研究等104种数据，对日本20世纪50年代中期至2010年全境的生物多样性状况进行了综合评价。JBO1评价结果表明，日本国内生物多样性损失已经遍及全部生态系统，并且可预见的损失仍在持续；日本遭受损失较大的生态系统是陆地水域生态系统、沿岸/海洋生态系统和岛屿生态系统，且呈现持续损失趋势；陆地水域生态系统、沿岸/海洋生态系统、岛屿生态系统的生物多样性损失部分已呈现不可逆的变化，且后续具有遭受重大损失的风险。造成生物多样性损失的原因主要是人类生产活动和生活方式，丰富的物质生活和便利的生活方式使过去50年间日本生物多样性遭受损失，以及依赖于日本国外的生态系统服务供给。在2010年后，因4种类型危机的影响，生物多样性损失的状态还将持续，同时还需研究其他间接影响因素，为此地域间的协作就显得十分重要。

1.3.2 JBO2的评价方法

(1) JBO2的概念模型

JBO2的概念模型参照千年生态系统评估(MA)、生物多样性和生态系统服务政府间科学/政策平台(IPBES)、DPSIR概念模型及“爱知目标”进行构建，主要评价对象为生物多样性损失主要因素、生物多样性损失对策、生物多样性损失现状、人类福祉与生态系统服务。

从日本开展生物多样性综合评价的发展历程来看，2010年度实施的JBO1以及COP10通过的“爱知目标”均是依据DPSIR概念模型产生。关于生态系统服务综合评价，日本从2006年开始以农林牧区、沿岸和港湾为代表区域，应用MA开展综合评价，于2010年完成并形成系列报告[15-17]。而2012年IPBES正式建立[18-19]，为日本开展生物多样性和生态系统服务综合评价提供了概念框架。

(2) JBO2的评价指标体系

JBO2评价指标体系主要包括以下3个方面：第一，生物多样性综合评价指标延续了JBO1的指标体系，对2010年后的数据进行汇总分析，根据原有数据和新数据对生物多样性状况及变化趋势进行了重新评价；第二，人类福祉与生态系统服务的指标体系参照MA的概念框架，选取评价指标开展评价。由于JBO1指标体系包含了支持服务的内容，所以JBO2的生态系统服务评价以供给服务、调节服务、文化服务、其他等方面为评价对象，选取66个评价指标展开评价；第三，对“爱知目标”的完成情况进行了评估。JBO2评价指标体系见表1。

实际上，JBO2评价指标体系是在JBO1的基础上增加了生态系统服务综合评价内容，因评价内容的增加以及生态系统综合评估方法的发展和充实，综合评价的框架模型有所改变，指标体系增加了生态系统服务的框架，即MA的概念框架，选取评价指标进行了评价。JBO2的综合性、延展性比JBO1有较大拓展，其方法与国际生物多样性综合评价研究趋势和应用趋势接轨，顺应了生态系统综合评估的发展趋势[20-30]。

(3) JBO2的评价结论

JBO2的主要评价结果如下：生物多样性概况仍然为长期恶化趋势，主要原因与JBO1所指出的4种类型危机相同，相比2010年前后数据，可以看出第4种类型危机的影响程度在逐步扩大。而对于人类生存起到支撑作用的生态系统服务综合评价方面，生态系统服务能力总体呈现减少或不变的趋势。生态系统服务中的供给服务能力数量有所减少，质量呈下降或不变趋势，如农作物和水产品产量等大幅降低，但淡水供给能力持平；生态系统调节服务能力呈现下降或不变趋势；生态系统文化服务能力呈现下降或不变趋势，主要缘于国际化、城市化等因素造成地域差异性降低，饮食文化特征、手工艺品传承等消失趋势明显，但教育等能力因人类干预在近20年保持持平趋势。

表1 JBO2评价指标体系构成

2 日本陆地水域生态系统生物多样性及生态系统服务综合评价

日本陆地水域生态系统的生物多样性及生态系统服务综合评价是日本国家尺度生物多样性和生态系统服务综合评价的具体事例，可以为目前我国长江经济带开发保护以及生态环境评价提供实际参考。陆地水域生态系统是日本6大生态系统类型区之一，其区域尺度具有明确定义：陆地水域生态系统由河流、湖泊、湿地组成的地表水生态环境及生息于此的动植物构成，日本陆地水域生态系统指的是自然生态水域，人类活动干预的农业灌溉水渠和水库不包含其中。陆地水域生态系统的评价方法、时间尺度与国家尺度综合评价一致，以下对具体评价因子和评价结果进行简要介绍。

2.1 日本陆地水域生态系统生物多样性评价

因JBO2延续了JBO1的评价内容，评价基准年仅差10年，因此JBO1、JBO2对日本陆地水域生态系统生物多样性综合评价的指标和结论大致相同。

根据评价结果，日本陆地水域生态系统生物多样性遭受很大损失，且这种状态仍在持续，呈现长期恶化趋势，其主要原因为战后日本经济高速发展、快速开发和过度利用资源，致使环境污染问题十分突出，导致生态环境问题日益严峻。评价时期的前半阶段，由于采集河砂、河流人工化、对湖泊湿地的围湖造田等开发活动，使得日本全境陆地水域生态系统规模缩小、质量下降，生态系统连续性降低，河流和湖泊水质恶化；在评价期间的后半段，由于开展环境治理工作，陆地水域生态系统水质有所改善。现今，由于社会经济状况的改变，陆地水域生态系统开发影响程度降低，但其前期造成的影响还会持续。对于观赏性动植物的捕猎、采取等行为以及外来物种入侵(第1种类型危机和第3种类型危机)的威胁在增加。状态评价指标有3个，陆地水域生态系统的规模和质量、河流和湖泊的连续性、陆地水域生态系统中物种的数量与分布。各指标评价使用的数据见表2。

表2 日本陆地水域生态系统生物多样性评价指标和使用数据

陆地水域生态系统的规模和质量主要受第1种类型危机影响，但第3、4种类型危机造成的影响力会日趋增长。例如由于人类采集河砂、修建水坝、围湖造田等活动，使得陆地水域生态系统规模缩小，生态系统质量下降，造成生物多样性损失。20世纪50年代以来，由于农田和住宅用地开发等原因，日本在50年间湿地面积消失60%，2000年日本最大的湿地(钏路湿地)的面积较1947年减少70%，评价采用的支持数据有日本自然环境保护基础调查数据(湖泊沼泽调查报告书)、日本国土地理院的湖泊湿地调查等。此外环境污染(河流水质污染、港湾污染严重，水体富营养化严重)也使得生态系统质量下降，评价使用的数据有相关监测调查数据和报告(日本公共用水域监测报告等)。

河流和湖泊的连续性主要受第1种类型危机影响，如由于水利工程的实施，河流上下游连续性降低，河岸及湖泊岸线等横向的连续性也降低，导致河流鱼类上溯范围受到影响。20世纪90年代，日本主要河流岸线人工化比例达20%，湖泊岸线人工化比例达30%；20世纪90年代后期，日本最大的湖泊(琵琶湖)芦苇群落面积只有20世纪50年代的50%左右，河流和湖泊的自然连续性降低导致其原来生境的两栖类以及鱼类生息场所面积缩小，质量下降。评价使用的数据来自日本自然环境保护基础调查报告。

陆地水域生态系统中物种的数量与分布主要受第1、3种类型危机的影响。具体表现为由于对陆地水域生态系统的开发(修建水坝、围湖造田、采集河砂等)以及生活污水和产业污水排放造成的水质污染，导致生物生息地域面积缩小，生态系统环境质量下降，而外来物种威胁以及对观赏性动植物的捕猎和采集，使得陆地水域的物种个体数减少和分布地域缩小，濒危物种增加。评价使用的数据有濒危物种红色名录、日本国土交通省的河流岸边国势调查等。

针对以上情况，提出陆地水域生态系统的保护措施，以减缓生态系统生物多样性损失程度。主要措施有：建立保护区、规定捕猎限制规范、改善水质、加强保护陆地水域生态环境等。

2.2 陆地水域生态系统人类福祉与生态系统服务综合评价

因生态系统人类福祉与生态系统服务综合评价是JBO2的新增内容，所以日本陆地水域生态系统人类福祉与生态系统服务综合评价指标和结果仅在JBO2中有所体现。以下选取部分评价指标作为示例介绍与陆地水域有关的生态系统服务评价项目及评价结果，具体见表3。

3 中国水生态环境质量监测与评价的现状

目前我国水环境质量监测与评价以常规的理化监测指标(如COD、氨氮、BOD5)的单因子评价为主，不能完全准确地反映复杂的水环境质量和健康状态的变化趋势，很难满足水环境管理的需求，而水生态环境质量的监测和评价是进行水生态环境质量和健康管理的重要手段。为满足水环境管理需求，顺应时代发展的要求，我国地表水生态监测和评价方面需要进一步改善和重新构建地表水生态监测和评价体系，在进行水质理化指标监测和评价的基础上，构建水生态完整性监测指标，包括物理生境指标、水质理化指标和生物类群指标[31-32]；而目前国内水环境质量评价虽然已经开始考虑到生态监测等内容，但还未将人类福祉和生态系统服务综合评价指标也纳入水生态监测与评价的体系。

表3 陆地水域相关的生态系统服务综合评价项目和评价指标及结果

开展生态环境质量评价需要大量翔实的基础数据，这依赖于环境监测网络的构建和实施。中国水环境质量监测始于1973年，经过多年的发展，目前已形成了包括地表水环境质量监测网、地表水环境质量自动监测网、地下水环境质量监测网、饮用水源地环境质量监测网、水污染防治专项规划水体环境质量监测网等在内的国家水环境质量监测网，为开展水环境质量评价、预测预报及环境科学研究提供了基础数据和手段。在生态监测方面，迄今中国已经建立了主要生态系统和关键物种的监测网络，进行了大量调查和监测工作。已经建立并运行的各种监测网络均建立了相应的数据库，但由于管理体制和水平的制约，一直未能实现各类专业数据库的公开和共享。2018年3月，国务院机构改革方案公布，原环境保护部的全部职责和其他6个部门相关的职责整合到一起，组建新的生态环境部，为进一步统一生态环境监测的规划布局和网络建设、统一生态环境监测数据共享和信息发布提供了有利条件。

4 启示和建议

日本的环境行政管理工作主要分为污染防治和保护自然环境两大方面。污染防治主要通过颁布各类公害防治法、污染者负担原则等法律法规开展工作；保护自然环境主要通过颁布《自然环境保护法》《自然公园法》《生物多样性基本法》等法律开展工作，并通过设立保护区、加强管理、加强自然环境基础调查和监测等措施加以实施。日本生物多样性和生态系统服务综合评价是自然环境保护的工作内容之一，研究日本陆地水域生物多样性和生态系统服务综合评价，将其合理部分引入我国水环境质量综合评价，有助于更全面地开展我国水生态环境质量状况研究。

人类福祉和生态系统服务综合评价指标可以在一定程度上反映水环境质量状况，体现“绿水青山就是金山银山”的价值理论，但国内水生态监测与评价的体系中还未将人类福祉和生态系统服务综合等评价指标纳入，因此应加强国家层面的顶层设计研究工作，加强各领域和部门的合作研究与协作，深入研究和完善符合中国国情的水生态环境质量综合评价方法并予以应用。中国地域广阔，自然、人文和社会环境复杂多样，建立能适应生态环境管理的生态系统综合评估方法的难度较大。为此可以在当前长江经济带环境保护工作中先行一步，选定试点区域开展水生态监测与综合评价工作，为构建和完善能够反映全国水生态环境质量状况的综合评价方法和技术体系积累经验。

为实现水生态质量综合评价的目的，需要在整合各类水质监测网络和生态监测网络的基础上，建设统一的生态环境监测网络，开展对已有基础数据的整理和归一化工作，为进行水生态环境质量综合评价准备基础数据。应当在国家层面建立有效机制维护和组织从调查和监测计划中得到的数据，协调信息收集和管理，实现数据公开和共享，解决数据不足的难题。

管理型的生态系统综合评估方法涉及自然、社会、人口、经济多个方面，具有很强的综合性、实用性、适用性和环境行政管理的特征，因此，需要在重视传统水质监测和生态系统监测数据的同时，提高对自然、社会、人口以及经济等多方面统计数据的重视程度和利用水平，从另一个方面充实水生态环境质量综合评价数据，以期更全面地评价水生态环境质量状况。