定量测度生物多样性对人类福祉贡献的指标体系研究

刘玉平，施佩荣，张志如,2，万华伟①，彭 羽，王永财

(1.生态环境部卫星环境应用中心，北京 100094；2.中国环境科学研究院，北京 100012；3.中央民族大学生命与环境科学学院，北京 100081)

生物多样性包括生态系统、物种和遗传3个层次的多样性[1]，根据生物多样性和生态系统服务政府间科学政策平台(Inter-governmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services，IPBES)评估报告，生物多样性不仅能够满足居民的文化和精神需求，同时关系着粮食安全和生活质量，对人类健康和福祉至关重要[2]。“联合国生物多样性2020目标”(即“爱知目标”)将增进生物多样性和生态系统服务给人类带来的惠益作为重要战略目标，更加关注生物多样性与人类福祉的关系。当前，全球仍在发生严重的物种灭绝现象，地球的生态系统和人类的可持续发展事业面临严重威胁[3]。因此，定量评估生物多样性对人类福祉的贡献程度，对加强人们对生物多样性重要性的认识具有重要意义。

在20世纪50到60年代，人类福祉评估指标主要为经济社会指标，如国内生产总值(gross domestic product，GDP)为其主要指标[4]。1990年联合国开发计划署提出的人类发展指数(human development index，HDI)利用预期寿命、教育水平和生活水平3项指标构建综合指数[5]，目前该指数每年测算并发布，是评估人类福祉最具影响力的指数。然而，上述人类福祉指标仅仅考虑了社会经济指标，并未充分考虑生态环境指标。随着不同学科背景的研究者参与到人类福祉的研究中来，生态环境与人类福祉之间的关系得到越来越多的关注。2006年新经济学基金会提出的快乐星球指数(happy planet index，HPI)对生活满意度、生态环境保护以及预期寿命3项指标进行计算[6]。环境可持续性指数(environmental sustainability index,ESI)选取自然资源、环境污染程度等21项环境指标评估，后来发展为环境绩效指数(environmental performance index,EPI)，增加了空气质量、气候与能源、生物多样性与栖息地等多项指标。MACE等[7]构建的指标体系中包括野生物种多样性、土壤微生物多样性等生物多样性指标。2000年，千年生态系统评估(millennium ecosystem assessment，MA)明确提出，生态系统和生物多样性与人类福祉具有密切关系[8]。同时，大量研究也表明，生物多样性是生态系统服务与人类福祉的源泉，生物多样性的丧失会严重削弱生态系统服务功能[9-10]。学者们对生态系统服务的定义、内涵以及定量计算方法进行了进一步研究，DE GROOT等[11]将调节气候、防洪、水供给、作物授粉和旅游等服务纳入评估体系，强调了数据的可获取性和可量化。英国生态系统评估(The UK National Ecosystem Assessment，UKNEA)在文化服务评估中基于可量化性选取了有林地、遗迹、城市绿地、运动和休闲区、公园等14个指标[12]。IPBES将生物多样性与生态系统服务结合，探索生态系统服务的形成、影响机制和作用机理[13]，并提出了自然对人类的贡献(natures contributions to people，NCP)这一概念，包括了物质供给、生态调节和精神文化3个方面[14]。

综上研究，学者们对生态系统服务的定义、内涵以及定量计算方法的研究不断深化和完善，为生物多样性对人类福祉贡献评估的指标体系研究奠定了重要基础。但由于人类福祉概念抽象且内涵广泛，当前针对生物多样性对人类福祉的研究多针对某个具体区域，由于不同学者的研究领域及其侧重点不同，指标的选取也有一定的差异，缺乏统一的测度标准。同时，缺乏基于NCP视角测度多尺度水平的生物多样性对人类福祉贡献的指标体系和实证研究。笔者在进一步考虑评估指标数据的可获得性和可表达性的基础上，以生物多样性保护为出发点，以人类福祉的可持续发展为目的，以生态系统服务为桥梁，分析人类福祉与生物多样性之间的关系，尝试构建可推广的生物多样性对人类福祉贡献的评估指标体系，并通过专家打分确定指标推荐权重。

1 生物多样性对人类福祉贡献的评估指标体系构建原则

1.1 多层次和尺度差异性

生物多样性对人类福祉的评估原则包括评估指标的多层次性和空间尺度的差异性。生物多样性包括遗传、物种和生态系统多样性3个层次，基于多层次的指标有助于评估不同空间尺度下生物多样性与人类福祉之间的联系，建立适用于全球、国家、区域、地方等多尺度空间的指标体系，便于进行对比和分析。

1.2 典型性

选取具有典型性，能够反映出特定区域的特征，且适应不同研究尺度上的指标，即使在减少指标数量的情况下，也能够保证数据计算和结果的准确性。例如生态调节贡献从物种、生态系统、生态系统服务、生态系统质量二级指标下选取三级指标，相似意义的指标不重复选取，在这种框架下指标冗余度大大降低。在区域进行推广应用时，三级指标可根据当地特点选择代表性数据表征，例如在计算物质贡献的粮食产量时，西北地区可以考虑牧草产量，南方地区可以选取油茶产量作为三级指标。

1.3 可量化

选取可量化的指标可以保证评价的客观性，避免主观因素的影响，便于进行数学计算、模拟和分析，而且更加直观。根据量化结果进行分级评价，有助于进行可信、有效的推断。

1.4 可获得性

指标所需数据能够从相关官方网站获取，例如生态环境部门、林业和草原部门、自然资源部门、统计部门等的公开数据；遥感数据可利用权威部门或组织公开的数据，也可通过遥感数据反演得到；调查数据需通过野外采集，并经过科学分析和计算后得到，做到数据科学且相对容易获取，可最大限度地保障数据的时间连续性和可比性。

2 建立生物多样性对人类福祉贡献的评估框架

参考IPBES提出的NCP框架，从物质贡献、生态调节贡献和精神文化贡献3个方面构建生物多样性对人类福祉贡献的评估指标体系。根据数据的可获得性和可比性，构建国家尺度、省域尺度和县域尺度三级指标体系。对于国家和省域尺度指标，选取时主要考虑指标在大尺度上的可获得性和可比性；县域尺度上的指标选取则更加注重地方特色，尽可能反映当地的状况。每个评价体系都因研究对象、目的的不同而有不同的适用范围，因此在选择指标时借鉴了国际主流指标体系[5,15-16]与中国本土指标[17]，选取与生物多样性直接相关的指标，构建我国不同尺度下生物多样性对人类福祉贡献的评估框架(表1)，具有更强的普适性和可操作性。

表1 不同尺度下生物多样性对人类福祉贡献评估框架Table 1 Framework of biodiversity contribution to human well-being at different scales

3 建立生物多样性对人类福祉贡献的评估指标体系

从物质贡献、生态调节贡献和精神文化3个方面着手，选取可量化的指标，包括粮食产量、水产品产量、物种丰富度、固碳量、植被覆盖度和城市人均绿地面积等，探讨生物多样性如何影响生态系统服务，进一步影响人类福祉。在指标构建的过程中，共组织3次专家研讨会，就指标选取的科学性和合理性进行研究，组织1次专家集体权重打分，最终确立的指标体系包括3个一级指标、9个二级指标和19个三级指标。各指标的权重和数据来源见表2。

表2 生物多样性对人类福祉贡献的评估指标权重、计算方法和数据来源Table 2 Weight,calculation method and data source of evaluation indicators for the contribution of biodiversity human well-being

3.1 指标构建

首先需对各类指标进行归一化处理，以保证数据的可比性。三级指标构建完成后，计算人类福祉综合评估指标(CI，IC)，公式为

IC=∑{∑[∑IC，3i×W3i)×W2z]×W}。

(1)

式(1)中，IC，3i为三级评估指标；W3i为各三级指标所对应的权重；W2z为各二级评估指标所对应的权重；W为各一级指标所对应的权重。

3.2 物质贡献

(1)农产品供给。农田生态系统可以将环境中的能量、物质、信息和价值资源转变成人类需要的产品。一般情况下，农田生态系统面积和农产品供给也反映了一个国家的农业发展水平，维持适宜的农田生态系统面积，有利于促进经济增长方式转变[18]，提高农村生活环境和土地质量，能够提供农产品等直接价值以及调节、文化服务等间接价值[19]。保障粮食供给是维持社会稳定发展的重中之重，能保障人体营养健康[20]，提高身体健康指数、经济收入和幸福感。

(2)畜牧和渔业产品供给。畜牧业的发展也可以看作是反映一个国家农业发展水平的重要标志，可保障国家食物安全[21]，有多种化工、医药用途，能提高健康水平[22]、经济收入、食品供应、身体健康指数、粮食安全、幸福感、人均肉蛋禽消费量和人均水产品消费量。

(3)林产品供给。林业经济既能保证生态效益，又能提供林业产品，在工业原料和生活产品供给方面具有重要意义[23]，能充分发挥山区、丘陵地区的优势，提高经济收入、生态效益，有助于水土保持、防风固沙。

3.3 生态调节贡献

(1)物种与基因安全。维持物种与基因安全，可以促进生产力和生态系统稳定性[24-25]，提升生态系统服务[26]，降低传染病[27]，提高传粉昆虫多样性，促进粮食安全、生态稳定和生态文化[28]，是建立自然保护区、保护规划和世界遗产公约等多项国际条约的重要依据[29]，具有经济价值、生态保护价值和研究价值，可指示自然灾害和生态安全[30-31]，促进生态系统稳定、生态健康和生态安全，增强与本土物种相关的本土文化的幸福感和满足感。

(2)重要生态系统状况。天然林是森林生物有机体与无机环境之间密切关系的综合体，对于生态系统修复、生物多样性保护具有重要价值[32-33]。湿地被称为“地球之肾”，不仅能够提供食物、生物资源和水资源，还可以维持生态平衡、调节气候[34-35]，自然保护区是储备物种、提供物种生存和自然进化的场所[36]，为物种及其生境提供保护屏障[37]，可维持生态系统平衡，改善当地及周围环境。自然保护区对保护生态安全和生物多样性、提高生活质量、改善生活环境、提升幸福感具有重要作用。

(3)生态调节功能。植被覆盖度一定程度上可以反映生态系统状况，提供生活环境，改善小气候，维持生态安全，提供森林游憩文化享受[31,38]。固碳量反映植被群落在自然环境条件下的生产能力和陆地生态系统的质量状况，对于提高土壤有机质含量、吸收二氧化碳、减缓温室效应、提高生活舒适度和幸福感具有重要作用。水分盈亏量反映气候的干湿状况，可为合理调节水分供需矛盾提供依据[39]，进而提高空气质量、舒适感。

(4)区域生态系统质量。该指标可用于自然保护价值和森林现状的评价及森林经营计划的制定，有助于改善小气候，吸收有毒气体[40-42]，维持生态系统，提高可持续发展能力，增加城市绿地和生境连通性。提高区域生态系统质量，有利于生态稳定，进一步发挥各项生态系统服务功能，提升人类福祉[43-44]。

3.4 精神文化

(1)自然遗产。自然遗产具有存在价值、历史价值和特有价值，可发挥特有文化功能，促进传统文化保护[45]，还可促进生态支持与协调、身心健康，提供游憩功能，提升幸福感。

(2)城市蓝绿空间。城市蓝绿空间具有空气净化、固碳效应、降噪效应、降温效应和美景服务5种生态系统服务功能[46]，增加水面面积能够改善气候、净化空气、吸纳营养物质[47]，并保证供水安全、调节气温、提高居住环境质量。

4 讨论与展望

该研究从指标体系构建的原则出发，基于物质贡献、生态调节贡献和精神文化贡献3个层次建立生物多样性对人类福祉贡献的三级指标体系，并根据专家打分确定各级指标权重。该指标体系具有较好的可操作性和可推广性，根据评估区域和尺度的不同，充分考虑生物多样性空间分布的地带性、尺度依赖性和组分不平衡等问题，合理设置权重，客观反映研究区实际状况，明确研究区生物多样性对人类福祉的贡献。

该研究所讨论的人类福祉主要为客观福祉，以生态系统服务为切入点，探讨与生物多样性的紧密关系，结果更为客观和准确，便于统计分析和比较[48]。人类福祉是一个综合且不断发展的概念[49]，初期主要考虑经济方面[50]，后来逐渐将生态系统和生物多样性指标纳入进来。生态系统服务向经济社会输入物质和能量，根据其供应状况的不同[51]，产生不同层次的福祉：基本福祉和高层次福祉。基本福祉主要表现为生物多样性对人类福祉的直接贡献，比如农产品供给；而高层次福祉的实现则更多是间接贡献，例如游憩。生态系统服务的贡献只是人类福祉体系的一部分[52]，虽然有学者将生态环境作为人类福祉评估指标，但是难以明确反映生态系统服务与人类福祉之间的机理[53]。主观福祉是福祉的重要组成部分，由于受社会心理因素的影响，难以反映生态系统服务和人类福祉的联系，目前仍有多项指标需继续开展深入研究。

由于数据获取困难，该研究建立的指标体系并没有全部揭示生物多样性对人类福祉的贡献。由于数据获取渠道存在差异，理论确定的多项指标难以获取，或只在部分地区相对容易获取，不具有普适性，难以采纳。同时由于生物多样性对人类福祉的影响机理复杂，某些潜在贡献难以评估。因此，该研究制定的指标体系没有完全揭示生物多样性对人类福祉的贡献，需进一步加强和完善。

各级指标权重是根据专家打分确定，未来在实践应用中，根据各地的实际情况，可进一步完善评估指标体系及其权重，使其本土化、标准化。在进行小尺度地区的研究时，可以在二级指标的基础上设置具有特色的三级指标，使其更有针对性。该研究可为我国今后研究生物多样性和人类福祉的关系提供理论依据和科学支撑。