生态系统服务与人类福祉关系的研究框架、途径与方法
刘芦萌(1994- ),女,山东烟台人,博士,讲师,主要从事景观可持续、生态系统服务与人类福祉研究。E-mail: liulumeng@hhu.edu.cn |
收稿日期: 2023-10-25
修回日期: 2024-04-12
网络出版日期: 2024-09-04
基金资助
国家自然科学基金国际(地区)合作与交流项目(42361144861)
Frameworks, approaches, and methods for studying the relationship between ecosystem services and human wellbeing
Received date: 2023-10-25
Revised date: 2024-04-12
Online published: 2024-09-04
生态系统服务与人类福祉的关系是可持续发展研究与实践的核心问题,近年来研究颇多,但缺乏对相关研究框架与方法的系统梳理。基于文献回顾,系统总结了二者关系的研究框架和分析途径,并提出了未来的发展方向。目前生态系统服务与人类福祉的研究框架大致分为四类,包括权力和能力方法类、驱动力—压力—状态—影响—响应框架类、千年生态系统评估框架类和生态系统服务级联框架类。四类框架的起源、要素构成和适用场景不同,但构建逻辑和内在假设存在相似之处。常用的生态系统服务与人类福祉关系的分析方法可归纳为直接评价法、统计分析法、模型模拟法和定性评估法。未来有必要更新生态系统服务与人类福祉关系的研究框架,基于机器学习等最新手段创新二者关系的研究方法,以及建立生态系统服务与人类福祉的指标选择与应用规范等,从而更好地促进对生态系统服务与人类福祉关系特征和作用机制的理解。
刘芦萌 , 邬建国 . 生态系统服务与人类福祉关系的研究框架、途径与方法[J]. 自然资源学报, 2024 , 39(9) : 2044 -2065 . DOI: 10.31497/zrzyxb.20240903
The relationship between ecosystem services (ES) and human well-being (HWB) is a central issue in the science and practice of sustainable development, and numerous studies have mushroomed in recent decades. However, the diverse frameworks, approaches, and methods used in studying the ES-HWB relationship have rarely been reviewed systematically. Thus, here we provide an overview of the research frameworks, approaches, and methods for studying the ES-HWB relationship. In addition, we discuss future research directions. Our review shows that research frameworks for studying the ES-HWB relationship can be classified into four types, including frameworks related to the Entitlement and Capacity Approach, the Driver-Pressure-State-Impact-Response framework, the Millennium Ecosystem Assessment framework, and the Ecosystem Services Cascade framework. The four types of frameworks differ in their origins, core elements, and application scenarios, but show similarities in their construction logic and inherent assumptions. Methods for analyzing the ES-HWB relationship can be categorized as direct valuation, statistical analysis, model simulation, and qualitative assessment. To facilitate ES and HWB relationship research, future studies need to update the research framework, innovate research methods based on the recently developed method (e.g., machine learning), and develop coherent guidelines for indicator selection and quantification.
Key words: ecosystem services; human wellbeing; framework; analytical method
表1 关于生态系统服务与人类福祉关系的综述Table 1 Reviews of the relationships between ecosystem services and human wellbeing |
类别 | 作者 | 年份 | 内容概览 | |
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一般性综述 | Fisher等[11] | 2013 | 总结了关于生态系统服务与减贫关系的研究框架 | |
Howe等[12] | 2013 | 基于系统性文献综述的方式总结了气候变化、生态系统服务与减贫之间关系的研究进展 | ||
Suich等[13] | 2015 | 回顾了生态系统服务与减贫关系的研究,重点关注研究类型、时空尺度、考虑的生态系统服务与贫困维度、调节因素、关系证据或影响、聚焦群体和未来的发展议题 | ||
Burki等[14] | 2021 | 采用文献计量方法分析了环境退化与贫困关系的研究,主要关注出版趋势、有影响力的期刊、研究人员、研究机构、出版物和研究主题等 | ||
Wang等[15] | 2021 | 采用文献计量方法分析了生态系统服务与人类福祉关系的研究时间动态、科学合作现状、研究热点和发展趋势 | ||
Liu等[16] | 2022 | 基于系统性文献综述的方式探讨了土地利用/覆被、生态系统服务与人类福祉之间的关系、作用途径、在社会经济生态问题中的应用和未来发展趋势 | ||
冯伟林等[17] | 2013 | 论述了人类福祉的测度指标、生态系统服务对人类福祉的贡献以及保护与发展权衡等议题,分析了生态系统服务与人类福祉研究的发展趋势,包括人类福祉的测度、生态系统服务的消费模型、弱势群体的生态服务收益以及自然科学与社会科学的融合 | ||
王大尚等[18] | 2013 | 综述了生态系统服务供给、消费和人类福祉的部分特征,分析了生态系统服务供给与消费之间的不确定性关系与多尺度关联特征,阐述了生态系统服务与人类福祉之间的反馈与非同步性关系 | ||
程宪波等[19] | 2021 | 梳理了生态系统服务与人类福祉的内涵与分类,重点阐述了生态系统服务与人类福祉的关系及其形式和评估方法 | ||
邱坚坚等[20] | 2021 | 梳理了生态系统服务与人类福祉关系研究的阶段演进特征和主要进展,提出了从级联到耦合的关系研究新思路和研究展望 | ||
李昂等[21] | 2021 | 总结了居民福祉的内涵、特征和评价方法,探讨了居民福祉与生态系统服务的关系,提出了研究不足和展望 | ||
董孝斌等[22] | 2022 | 总结了土地利用/覆被、生态系统服务与人类福祉之间关系的研究进展,提出了未来的发展方向 | ||
专题性综述 | 限定地区 | Cruz-Garcia等[23] | 2017 | 基于系统性文献综述的方式总结了非洲、亚洲和拉丁美洲生态系统服务与人类福祉关系研究的时空格局、关注的生态系统服务与人类福祉、研究方法、应用框架和研究不足等 |
限定生态系统 | Blythe等[24] | 2019 | 回顾了沿海生态系统服务与人类福祉的关系研究,主要关注研究地区、所选生态系统服务与人类福祉、研究方法以及生态系统服务与人类福祉之间的实际证据等,提出了未来需要重点关注的研究方向 | |
杨洋等[25] | 2015 | 综述了海洋生态系统服务与人类福祉的特征和分类等,探讨了海洋生态系统服务与人类福祉之间的双向作用,构建了海洋生态系统服务与人类福祉关系评估的概念框架 | ||
限定生态系统服务 | Pröbstl-Haider[26] | 2015 | 阐述了不同学科关于文化生态系统服务与人类福祉关系的研究,包括心理学概念和方法、医学证据、经济概念和方法、文化人类学和民族志方法以及基于观察的实证研究 | |
Aerts等[27] | 2018 | 通过系统性文献综述的方式探讨了自然和绿色空间中生物多样性对人类健康的作用机制和影响 | ||
Chen等[28] | 2019 | 介绍了城市地区文化生态系统服务与居民福祉的关系,提出了未来的关键研究议题 | ||
Kosanic等[29] | 2020 | 基于系统性文献综述的方式回顾了文化生态系统服务与人类福祉关系的研究,主要关注研究区、聚焦的生态系统服务与人类福祉、学科与方法特点、考虑的影响因素和群体 | ||
Nowak-Olejnik等[30] | 2022 | 基于系统性文献综述的方式回顾了与主观福祉有关的文化生态系统服务研究,重点关注研究的基本情况、评估的福祉种类或维度、考虑的影响因子、管理启示以及研究不足与未来展望 |
表2 生态系统服务的评估方法Table 2 Evaluation methods of ecosystem services |
评估方法 | 方法介绍 | 特点 |
---|---|---|
货币化评估 | 基于核算好的单位面积价值量或者替代市场价值等方法,将生态系统服务的价值以货币的形式表现出来 | • 有助于与经济评估方式相结合 • 可用于比较多种生态系统服务 • 具有较强的推广性 • 过分简化了生态系统服务的异质性 |
物质量评估 | 以生态过程为基础,使用经验公式或者生物物理模型将生态系统服务的价值以物质量的形式表现出来 | • 结果相对准确、客观 • 难以比较不同类型的生态系统服务 • 不适合评估难以量化的生态系统服务 • 对基础数据的要求较高 |
社会文化评估 | 利用人们的感知或者偏好进行评估 | • 便于获取不同利益相关者的感知 • 适用于数据稀缺地区 • 有助于比较多种生态系统服务,尤其是难以量化的生态系统服务 • 耗时耗力,难以评估历史与未来的生态系统服务 |
综合评估 | 结合两种或者多种评估方式 | • 取决于综合评估的方式 |
表3 代表性的人类福祉评估框架Table 3 Examples of human wellbeing assessment framework |
表4 人类福祉评估的数据源Table 4 Data sources for human wellbeing evaluation |
数据源 | 应用 | 优点 | 缺点 | 应用案例 |
---|---|---|---|---|
统计数据 | 基于统计年鉴、普查资料和资料汇编等分析人类福祉的时空变化 | • 相对省时省力 • 便于获取长时间和大尺度的数据 | • 统计口径的改变会影响数据的时间连续性和可比性 • 较难获取主观福祉和一些难以量化的客观福祉(如预期寿命)数据 • 难以获取镇、村等较高空间分辨率和季、月等较高时间分辨率的数据 | [54,55] |
调查问卷或访谈数据 | 采用调查问卷或者访谈形式调查人们的客观福祉(如收入和家用电器数)和主观福祉(如幸福感和对福祉的满意程度) | • 有助于量化不便量化的福祉(如主观福祉) • 可采用回溯法评估历史时期的人类福祉 • 容易获取被访者的社会经济属性 | • 相对费时费力,不便于获取较大空间尺度和较长时间尺度的数据 • 容易受到个人评判标准、采访情绪和记忆偏差的影响 | [56,57] |
遥感数据 | 基于遥感数据反演客观福祉 | • 可以获取不同时空尺度的数据,有助于对福祉 进行动态监测 | • 技术要求较高 • 多用于量化贫困和经济福祉,很难量化其他福祉 | [58,59] |
社交媒体数据 | 依托大众点评和微博等平台的社交媒体数据量化主观福祉或者瞬时福祉 | • 能够量化瞬时情感 • 可以获取较大空间尺度和精细时间尺度的福祉 数据 | • 很难得到被访者的其他属性 • 只能代表部分群体的福祉 | [60,61] |
表5 生态系统服务与人类福祉关系的研究框架及其主要特点和贡献Table 5 Major characteristics and contributions of frameworks for the relationship between ecosystem services and human wellbeing |
框架名称 | 简写 | 核心要素及其联系 | 主要贡献 | |
---|---|---|---|---|
权力和能力方法 | EA、CA | 商品—特征—功能—效用 | 揭示了禀赋、权力和能力在将商品转化为效用中的作用,为理解生态系统产品和服务的转化机制奠定了基础 | |
驱动力—压力—状态—影响—响应框架 | DPSIR框架 | 驱动力—压力—状态—影响—响应—驱动力/压力/状态/影响 | 提供了系统思考社会生态系统的反馈框架,可用于理解生态系统与人类社会的反馈 | |
可持续生计框架 | SL框架 | 背景、状态与趋势—生计资源—制度过程与组织结构—生计策略—可持续生计结果 | 提供了系统思考资本与生计产出的框架,尤其适用于家庭尺度的生计研究 | |
环境权力框架 | EE框架 | 环境商品和服务—禀赋—权力—不同社会群体的能力—环境商品和服务/禀赋/权力 | 揭示了环境商品和服务对人类福祉的作用路径,尤其强调了禀赋、权力、能力和各尺度机构的作用 | |
千年生态系统评估框架 | MEA框架 | 宏观框架:间接驱动因子—直接驱动因子—生态系统服务—人类福祉—间接驱动因子 微观框架:生态系统服务—人类福祉 | 提供了有影响力的生态系统服务和人类福祉的分类框架,建立了不同类型生态系统服务与不同维度人类福祉的联系,提出了社会经济因素对二者关系的调节潜力 | |
生态系统服务级联框架 | ESC框架 | 景观结构和过程—功能(能力)—服务(流)—获益(价值)—压力—景观结构和过程 | 区分了生态系统功能和服务,细化了从景观结构和功能转化为人类福祉的级联路径 | |
生态系统和生物多样性经济学 框架 | TEEB框架 | 驱动因子—生态系统和生物多样性—服务—人类福祉—管理和决策—驱动因子 | 融入ESC框架建立了驱动因素、生态系统、服务、人类福祉、管理和决策的反馈回路,将人类福祉划分为经济、社会和生态维度 | |
生态系统服务供给框架 | FESP | 驱动因子—压力—状态(支持系统、生态系统服务供给者、生态系统服务获益者)—对生态系统服务供给的影响—响应—压力/状态 | 提出了适用于生态系统服务的DPSIR框架,融入了生态系统服务供给者和获益者的概念,加入了减缓和适应途径 | |
英国国家生态系统评估后续框架 | UKNEAFO框架 | 管理、机构和间接驱动因子—直接驱动因子—自然资本和其他资本—产品和对人类的益处—人类福祉价值—管理、机构和间接驱动因子 | 建立了驱动因子、自然资本、生态产品和服务、福祉、管理和机构等要素间的联系 | |
景观可持续科学框架 | LSS框架 | 内循环:景观格局—生物多样性和生态系统结构与功能—生态系统服务—人类福祉—景观规划和管理—景观格局 外循环:驱动因子—景观格局—生物多样性和生态系统结构与功能—生态系统服务—人类福祉—景观规划和管理—驱动因子 | 以景观为核心,建立了驱动因子、景观格局、生物多样性和生态系统结构与功能、生态系统服务、人类福祉和景观规划与管理之间的联系 | |
生物多样性和生态系统服务政府间科学—政策平台框架 | IPBES框架 | 机构、管理和其他间接驱动因子—直接驱动因子—自然和人为资本—自然对人类的贡献—良好生活质量—机构、管理和其他间接驱动因子 | 提出了自然对人类益处的概念,强调了自然和人类福祉通过机构和管理系统形成反馈回路 | |
欧盟生态系统及其服务制图和评估工作组框架 | MAES框架 | 生物多样性和生态系统功能—生态系统服务—益处—价值—响应—驱动因素—生物多样性和生态系统功能 | 融合了ESC框架、TEEB框架、UKNEA框架和DPSIR框架 | |
生态系统服务与扶贫计划框架 | ESPA框架 | 生态系统—生态系统服务—可达性和控制—贫困缓解和预防—人类福祉 | 建立了用于分析生态系统服务与贫困关系的系统分析框架 | |
Spangenberg等[64]框架 | Spangenberg等[64]框架 | 生态系统功能和要素—潜在的生态系统服务—使用的生态系统服务—人类福祉提升 | 揭示了生态系统服务级联框架中各级联过程的影响因素 | |
Chaigneau等[65]框架 | Chaigneau等[65]框架 | 生态系统商品与服务—作用机制(货币、使用和经历)—能力—选择机构—人类需求 | 揭示了生态系统服务对人类福祉的三种作用机制:使用、金钱和体验 | |
反馈环框架 | FL框架 | 生态系统—获益篮—生态系统支撑的人类福祉部分—态度和价值—行为和举动—生态系统 | 建立了生态系统与人类福祉的反馈环路,强调了人类福祉的变化将通过改变态度、价值观和行为对生态系统产生反馈 |
表6 生态系统服务与人类福祉关系分析方法的比较Table 6 Comparison of methods for analyzing the relationship between ecosystem services (ES) and human wellbeing (HWB) |
方法 | 研究目的 | 研究主体 | 关系特征 | 推荐适用情景 | 应用案例 | |||
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单向/双向 | 时间/空间 | |||||||
定量评估 | 直接 评价法 | 客观评估 方式 | 分析关系 | 少数ES和 HWB | 单向 | 无时空维度 | 分析生态系统服务对人类福祉贡献的时空动态 | [90,91] |
主观评估 方式 | 分析关系 | 不限 | 单向 | 无时空维度 | 分析与比较(难以量化的)生态系统服务对人类福祉的贡献 | [92,93] | ||
统计 分析法 | 双变量图 分析 | 分析关系 | 可量化的 ES与HWB | 双向 | 时间或空间 | 研究初期或数据较少时 | [94] | |
空间聚类 | 分析关系 | 可量化的 ES与HWB | 双向 | 空间 | 空间规划和管理 | [56,95] | ||
相关分析 | 分析关系 | 可量化的 ES与HWB | 双向 | 时间或空间 | 初步探究生态系统服务与人类福祉的双向关系 | [54,96] | ||
耦合协调 度模型 | 分析关系 | 可量化的 ES与HWB | 双向 | 时间或空间 | 评估两个或多个系统相互作用和相互影响的程度 | [97,98] | ||
回归分析 | 分析关系 | 可量化的 ES与HWB | 单向 | 时间或空间 | 分析生态系统服务对人类福祉的相对贡献 | [57,99] | ||
地理加权 回归、地 理探测器 | 分析关系 | 可量化的 ES与HWB | 单向 | 空间 | 分析生态系统服务与人类福祉空间关系的地区差异 | [9,100] | ||
格兰杰因 果检验 | 分析(因果)关系 | 可量化的 ES与HWB | 单向或双向 | 时间 | 检验双向时间因果关系 | [101] | ||
结构方程 模型 | 分析关系与理解机制 | 可量化的 ES与HWB | 单向或双向 | 时间或空间 | 探究生态系统服务与人类福祉的直接与间接作用路径 | [55,102] | ||
模型 模拟法 | 模型模拟 | 分析关系与理解机制 | 可量化的 ES与HWB | 单向或双向 | 时间或空间 | 情景分析和预测 | [103,104] | |
定性评估 | 分析关系与理解机制 | 不限 | 单向或双向 | 无时空维度 | 理解难以量化的生态系统服务与人类福祉的作用机制 | [105,106] |
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