本文发表于国际期刊Journal of Environmental Management，2023年第345卷，通讯作者为北京师范大学的于德永教授。
文章认为，生态系统服务（ES）在满足人类福祉需求和支持可持续发展方面发挥着至关重要的作用。然而，在联合国可持续发展目标的背景下，关于生态系统的类型、数量、相互作用和变化如何共同影响人类福祉的研究有限。本研究选择中国青海省作为研究区域，旨在从以下几个方面填补这一空白：（1）分析2000-2018年青海省10个生态系统服务（粮食供给、供水、碳汇、土壤保持、固沙、水文调节、防洪、文化服务、净初级生产力和栖息地质量）的空间格局和变化趋势；（2）在可持续发展目标框架下构建多层次的人类福祉指标体系，并制定评估当地人类福祉水平的标准；（3）建立一个结构方程模型，以探索ESs的类型、数量、相互作用和变化对实际人类福祉的直接和间接影响，以及实际和目标人类福祉之间的差距。
研究结果表明：（1）2000-2018年间，除碳汇、土壤保持、防洪和栖息地质量外，大多数生态系统服务都有显著的下降或上升趋势；（2）在大多数情况下，只有肉类生产、牛奶生产、医院和卫生中心的医疗技术人员数量、科技人员数量等少数居民福祉指标符合可持续发展目标标准，而其他指标仍处于较低水平，与可持续发展目标标准存在较大差距；（3）实际人类福祉以及实际人类福祉与目标人类福祉之间的差距直接或间接地受到ES的类型、数量、相互作用和变化的不同程度的影响。这项研究中的方法和结果对世界其他地区确定ESs在促进人类福祉和实现可持续发展目标方面的作用具有指导意义。
青海省位于中国西部和青藏高原东北部，有一个重要的生态功能区，称为三江源区，以长江、黄河和澜沧江的发源地而闻名，具有很高的自然禀赋，为许多珍稀动植物提供了庇护所，而生态系统很容易受到不合理的人类活动和气候变化的影响，因此为了保护关键和脆弱的生态系统，中国宣布在这里建立三江源国家公园，因此文章选择青海省为研究区域。
该研究基于ES、MA和SDG的框架，开发了对应的研究框架。首先，对数据进行了收集和处理，本研究中使用的数据包括两大类：环境数据和统计数据，环境数据主要用于计算ESs（食品供给服务除外），统计数据主要用于计算粮食供应量和人类实际福祉的指数值；然后使用不同数据作为输入的各种模型对十个ES进行评估；接着通过将MA与可持续发展目标相结合，评估了人类福祉系统的三个层次的水平。最后，探讨了十种ESs的类型、数量、相互作用及其变化对当地居民实际和目标人类福祉的影响。本研究的结果有助于制定政策，以实现生态保护和社会经济可持续发展的综合目标。
在2000-2018年期间，研究选择并量化了10个生态系统项目，这些项目被MA分为四类，即供给服务（食品供给、供水）、调节服务（碳汇、土壤保持、固沙、水文调节、防洪）、文化服务（文化服务价值）和支持服务（净初级生产力，栖息地质量）。其中，通过将主要农产品和畜产品的产量相加来计算粮食供给；而供水、水文调节和防洪服务是使用社区土地模型（CLM）来估计水循环过程中每个组成部分的水量；碳汇是指以气象观测数据、多源遥感数据、通量观测数据和土壤有机碳数据为输入，采用机器学习方法（即随机森林法和卷积神经网络法）计算的初级生产总值（GPP）和生态系统呼吸（RECO）之间的差异；土壤保持基于修正的中国土壤流失方程（CSLE）来计算；固沙服务使用修订的风蚀方程（RWEQ）模型进行测量；文化服务是使用生态系统服务社会价值模型（SolVES）工具来衡量的；NPP是使用Carnegie-Ames Stanford方法（CASA）模型来计算；使用生态系统服务和权衡综合评估模型（InVEST）的生境质量模块评估生境质量。
使用Mann-Kendall方法研究了2000-2018年间ES的变化趋势，在Mann-Kendall检验中，在零假设H0下，时间序列数据包括具有相同分布的独立和随机变量的样本，在替代假设H1下，时间序列有增加或减少的趋势。在这项研究中，时间序列长度a为19（从2000年到2018年），使用Z值进行测试，最终ES变化趋势的斜率使用Sen斜率进行计算。
接着，研究评估了人类的实际福祉。首先研究构建了青海省多层次的人类福祉体系，该体系融合了MA和Maslow的需求水平的框架，其中第一个层次包括三个要素层：基本需求幸福感、健康和安全幸福感以及心理满足幸福感，第二个层次分为六个标准层，最后一个级别被命名为索引层，该层中的指标对应于六个标准层，指标层数据来源于青海省统计年鉴，涵盖青海省2000-2018年45个县。由于数据的可用性，该研究实际评估了青海省33个县当地居民的幸福感水平。同时，为了确保2000-2018年期间人类福祉指标的一致性，将某些年份缺失的福祉指标数据替换为最近一年的数据；其次基于“2030年可持续发展议程可持续发展目标和指标的全球指标框架”，筛选目标可持续发展目标层，并将每个人类福祉指数层与相应的目标可持续发展目标层相关联；最后，研究建立了青海省可持续发展目标框架下的地方人类福祉评估指标体系，用于评估实际人类福祉水平以及实际人类福祉与可持续发展目标相应标准之间的差距。为了在可持续发展目标的框架下衡量青海省的目标人类福祉，根据相关的可持续发展目标标准创建了一些人类福祉参考值，具体而言，研究参考了“2030年可持续发展议程可持续发展目标和指标的全球指标框架”和2018年可持续发展目标指数和仪表板报告以确定相应的可持续发展目标标准，对于报告中没有列出可持续发展目标标准的参考值，研究使用了《中华人民共和国国民经济和社会发展统计公报》或《中国统计年鉴》近十年的国民人均数据，使用灰色马尔可夫预测模型预测2030年的国民平均数据作为标准，或以中国制定的小康标准为标准。
研究采用熵法计算实际人类幸福感各层次的权重，即通过人类幸福感评价指标层的标准化值及其权重，可以得到实际人类幸福的标准层和要素层的值。熵法通过计算指标权重和熵值来确定指标的随机性和离散性，从而避免了人为主观因素造成的偏差，同样的方法被应用于计算实际和目标人类福祉之间差距的标准层或要素层的数值。
最后进行ESs对人类福祉影响路径的评估，评估主要应用了结构方程模型（SEM），对于一些难以直接测量的变量，可以用可以直接测量的观测变量间接表示。SEM使用相应的模型方程揭示了这些变量之间复杂的因果关系。本研究建立了SEM理论模型，包括潜在变量和相应的观察变量。在本研究中，ES的类型、数量和变化被认为对实际人类福祉以及实际人类福祉与目标人类福祉之间的差距有直接影响，而ES的类型被认为通过ES的相互作用和变化间接影响实际人类福祉和实际人类福祉与靶向人类福祉之间差距。在AMOS（IBMSPSS AMOS 26）平台上进行SEM，并对拟合结果进行评估和分析，最后，得到了结构模型中直接影响的回归权重和标准化回归权重，并根据相应假设下特定间接影响路径系数的总和得出间接影响。
本研究得到了青海省2000-2018年生态系统的空间格局。就粮食供给而言，高价值地区主要分布在青海省东部，粮食供给高值区主要分布在青海省西南部和中北部；碳汇值高的地区主要分布在青海省东部和中南部，而该服务中碳汇值低的地区主要位于青海省西北部，碳汇呈上升和下降趋势的地区分别分布在东部和南部；土壤保持的高值地区主要分布在青海省中南部和东部，而大部分地区的土壤保持没有显著变化；青海省西部固沙率较高，总体来看，固沙上升趋势的地区分散在中东部，固沙下降趋势的地区主要位于西部；在水文调控方面，高值地区主要分布在青海省西部和中部，而水文调度呈下降趋势的地区主要位于中南部和西南部；防洪高值地区主要位于青海省的中北部，大部分地区没有明显变化，缓洪上行显著和不显著的地区主要分布在青海省中东部和西部，缓洪下行显著和不明显的地区主要集中在西南部和东北部；文化服务的高价值区主要分布在青海省东部；NPP在青海省东部和中南部较高，在西北部较低，并从西北部向东南部增加；大多数地区的栖息地质量相对较高，而低值地区主要位于青海省东部和西北部，就栖息地质量而言，呈下降趋势的区域主要分布在东部，而呈上升趋势的区域则主要分布在北部。
通过对人类实际福祉进行评估，结果表明，在基本需求福祉方面，M2和M3的指标显示出相对较高的水平，M1和M5的指标水平相对较低。通过将基本收入和基本物质层面的9个标准化指标与相应的权重相结合，得出青海省基本需求层面的实际人类幸福感总体水平，在基本需求幸福感方面，大多数县随着时间的推移呈上升趋势；在健康和安全福祉方面，指标H3显示出相对较高的水平，指标H1的水平相对较低，通过将身体健康安全层的七个指标与相应的权重相结合，得出青海省健康安全幸福层实际人类幸福感的总体水平，在健康安全幸福感方面，不同的县有不同的趋势：大多数县是稳定的，而一些县则随着时间的推移呈下降趋势；在心理满足幸福感方面，指标E2显示出更高的水平，E3和E5的指标也相对较高，R1和E1的指标水平相对较低，通过将社会关系层和教育层的9个指标与相应的权重相结合，得出青海省心理满足幸福层的实际人类幸福感总体水平，在心理满足幸福感方面，大多数县随着时间的推移呈上升趋势。
通过对上述三个要素层（即基本需求层、健康安全层和心理满足层）进行标准化，并乘以相应的权重，得出青海省人类总体实际幸福感的总体水平。在总的实际人类福祉方面，大多数县随着时间的推移呈现出增加的趋势，而一些县在2000-2018年期间几乎没有变化。
根据模型拟合结果，结构方程模型对研究青海省ES对人类福祉的影响是稳健的，ES对实际人类福祉的直接影响路径以及实际人类福祉与目标人类福祉之间的差距，其中支持服务供给与供给服务供给之间的相关性不显著，而其他生态系统服务供给对之间的相关性显著，支持服务供给和调节服务供给之间呈负相关，表明两者之间存在权衡。其他生态系统服务供给对呈正相关，表现出协同关系。文化服务供给对人类实际幸福感有显著的直接影响，供给服务和调节服务的变化对实际人类福祉和目标人类福祉之间的差距没有直接影响。
结果表明，支持服务供给、供给服务供给和文化服务供给对人类实际幸福感有显著的间接影响，供给服务对实际和目标人类福祉之间的差距产生了微不足道的间接影响，同时，文化服务供给对实际人类福祉与目标人类福祉差距的间接影响大于其他生态系统服务供给。
本研究在可持续发展目标的框架下，对青海省生态系统的类型、数量、相互作用和变化对人类福祉的影响进行了全面评估。考虑到实际人类福祉水平，十个生态系统服务对青海省当地人类福祉、自然条件和文化传统的影响，提出了促进生态保护和可持续社会经济发展的生态和社会经济管理解决方案。这项研究的结果可以为其他地区平衡生态保护和改善人类福祉对区域可持续发展的要求提供基于地点和基于问题的参考。
原文请见：Li S, Yu D, Li X. Exploring the impacts of ecosystem services on human well-being in Qinghai Province under the framework of the sustainable development goals. Journal of Environmental Management, 2023, 345: 118880.
转自：“生态遥感前沿”微信公众号
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