研究，一部分的特别功能文化景观中持续的生态系统服务:分析和管理选择

适应人类福祉框架，对不同景观的生态系统服务进行评估

• 摘要
• 简介
  • 测量人类福祉
  • 过去的努力
• 方法
  • 研究区域:Albemarle-Pamlico盆地
  • 应用生活质量指数方法
  • 通过利益攸关方参与调整可持续生计框架
  • 数据收集
  • 映射县级指标
  • 最后的涉众反馈
• 结果
  • 地理趋势
• 讨论
  • 权衡:框架和指标
• 结论
• 对本文的回应
• 致谢
• 文献引用

介绍

生态系统服务的评估是应用保护科学中一个快速发展、影响深远的领域(Perrings 2006)。生态系统服务通常被定义为人们从生态系统中获得的利益(Daily et al. 1997, MA 2005)，这些利益被认为有助于人类福祉(HWB)(图1)b马的2005)。Butler和Oluoch-Kosura(2006)在他们对生态系统服务和HWB的综述中，强调了大量生态系统服务如何提供基本利益的例子，没有这些利益，人类社会的永存和可接受的生活质量的维持将是可疑的。例如，包括湿地和红树林在内的沿海生态系统提供调节服务，帮助减轻飓风的影响。同样，赏心悦目的风景、与户外活动的情感联系以及自然环境的社会重要性等文化服务也对人类健康和文化凝聚力产生积极影响。以类似的方式，HWB或缺乏HWB也会影响生态系统服务的提供，因为决策可能倾向于以牺牲自然资本为代价增加财务利润(Butler和Oluoch-Kosura, 2006, Diaz等，2006)。

然而，随着生态系统服务研究的范围和复杂性不断增长，服务与HWB之间的联系仍然复杂且难以量化。许多服务无法获得货币价值，经济评估往往无法捕捉到促成HWB的全部非物质价值(Chan et al. 2012)。虽然很容易概念化生态系统服务对HWB的影响，但个人、社区和生态系统服务提供之间的明确联系不容易衡量，而且往往在环境和社会经济景观中有所不同(Balmford和Bond 2005, Diaz等人2006,Keeler等人2012)。同样，我们无法绘制从生态系统服务中获得的HWB效益，这使我们无法将社会公平问题纳入土地使用规划和保护决策中(Wilson and Howarth 2002, Norman et al. 2012)。为了更好地理解这些复杂的关系，生态系统服务科学家应该采用一个健壮的框架，捕捉HWB的多维度，可以探测时间和空间的差异，并研究生态系统服务如何影响从贫困到富裕的HWB。我们识别和评估了HWB的可映射指标。我们提出了一些指标可以用来评估与可能影响生态系统服务提供的景观层面决策相关的HWB权衡。

测量人类福祉

HWB是一个多维度概念，它是按照生活质量梯度来衡量的，反映了物质需求(食物、水、住所)和非物质需求(良好的健康、社会凝聚力、安全)的时空变异性(Butler和Oluoch-Kosura, 2006年，Petrosillo等人，2013年)。需要开发一种多维度量，用来衡量影响生态系统服务提供的生物物理和社会经济变化对HWB的影响，但这具有挑战性。该指标需要具有灵活性，以便能够适用于不同的环境和社会经济情况，在这些情况下，HWB的物质和非物质成分的平衡差异很大;但是，它还必须足够一致，以便进行比较。对一些科学家来说，对HWB的最准确评估只能来自调查和采访，因为HWB可以是主观的(即，对人类基本需求的个人反映)，即使使用客观代理来衡量(Petrosillo等人，2013年)。对其他人来说，诸如收入、识字率和健康状况等客观指标的信息更丰富，因为它们忽略了个人的观点和信仰，并基于预先确定的条件来估计HWB，这些条件是统一测量的，在不同景观之间具有可比性(Oswald和Wu 2010)。虽然这两种方法截然不同，并且提供不同的结果，但它们不一定相互排斥(Sen 1999, Hagerty et al. 2001)。相反，可以通过加入主观的、基于调查的权重来调整综合度量(例如，Oswald和Wu 2010)，对客观的HWB度量进行微调。

过去的努力

HWB指数的各种组成从简单的(如，国民人均国内生产总值，附录1)到非常复杂的(如，加拿大市政联合会，附录1;Burrett 2009)。尽管每种指标都是在独特的背景下为特定的目标而开发的，但比较指标有助于确定将HWB概念化的有用框架，并为测量和分析提供大量潜在指标。

综合指数

反映人类状况的多维属性(包括社会、身体、心理或物质维度)的HWB指数通常比单一指标指标更可取(McGillivray和Noorbakhsh 2004年)。综合指数之间的差异很大。单值综合度量为大型比较分析提供了容易的参考，但对于理解HWB组成中的权衡和差异帮助较小。理想情况下，一个综合指数将提供一个整体的相对排名，它本身是可解释的，但也可以被解构，以检查上述权衡，并探索在地理和时间尺度上的福祉与物理和社会环境之间的关系。但是，一个具有太多指标的综合指数可能会成为一种笨拙的工具，数据可能难以收集，指标可能是多余的，在许多情况下，测量这种详细程度可能不适用。相比之下，简单的指数可能过于依赖一小部分指标，而这些指标可能无法反映HWB的全部规模。在选择应包括的指标数量时应考虑到这一目标。一个非常详细的、空间明确的指数可能适合于通知地方一级的决策者，而一个简单的、粗略的比额表则用于在各国之间进行一般比较。生态系统服务的评估也在这个范围内有所不同;因此，有一个HWB框架，可以在需要时支持包含额外的指标，而不削弱指数的力量，是很有吸引力的。 Hagerty and colleagues (2001) provide a list of fourteen criteria with which to evaluate indices of HWB in a public policy setting, many of which are equally important for evaluating the effect of ecosystem service trade-offs. However, meeting all the criteria is challenging, particularly regarding subjective measurement of satisfaction, and eliciting strong ties between ecosystem service provision and HWB indicators is extremely difficult (Keeler et al. 2012). Nevertheless, natural capital is an essential contributor to life satisfaction (King et al. 2013) and is an important dimension in measuring well-being (Abdallah et al. 2008, Engelbrecht 2009, Knight and Rosa 2011).

为了确定现有的HWB框架和指标，有助于填补生态系统服务和HWB之间的数量差距，我们评估了国际发展和福利经济学领域中常见的几个HWB指数。这些指标包括联合国开发计划署的2010年人类发展指数、经济学人智库的生活质量指数、可持续经济福利指数、环境保护署的人类福祉指数、加拿大市政联合会的生活质量报告系统和可持续生计框架(SLF)。选定的指标代表了用于测量HWB的一系列方法，并包含了HWB研究中认为可取的许多特征(Sen 1999, Hagerty等人2001,Camfield等人2009,King等人2013)。我们将深入讨论的范围限定在Albemarle-Pamlico流域(美国弗吉尼亚州和北卡罗来纳州)县域尺度的HWB地图上的生活质量和SLF。我们将在附录1中描述其他相关框架。我们还描述了调整质量标准的过程。质量标准是作者在利益相关者会议之前根据其多维度选择的，而SLF是作者在利益相关者根据其灵活性和非经济资本不同形式的代表性反馈后采用的，用于县级使用。我们描述了根据利益相关者的输入选择适当的数据输入和指标的参数权重，并分享了我们的经验，希望朝着生态系统服务研究的共同HWB框架迈进。

经济学人智库的生活质量指数

由经济学人智库(2004)开发的生活质量调查使用国际生活满意度调查来确定幸福的多个维度及其相对重要性。生活质量的福祉定义包括五个社会维度(政治稳定、家庭生活、社区生活、政治自由、性别平等)、两个财务维度(物质福祉、工作保障)，以及健康和环境(气候和地理)各一个维度。生活质量指数共有9个指标，是一个比较广泛的指数，很适合进行国际比较。

可持续生计框架

SLF是在20世纪90年代末由英国国际发展部创建的，目的是将当地福祉观点与政策联系起来，以便在国际发展背景下做出管理决策(Carney, 2003年)。尽管SLF没有作为HWB指数开发，但它包含五个同等权重的资本成分，并将资本定义为为生计和福祉提供基础的可用资产范围(Farrington等人，1999年)，包括人力、社会、金融、实物和自然资本。类似于Sen的能力方法(McGillivray和Noorbakhsh 2004)， SLF模型提出个人和社区结合各种类型的资本，并在分配这些资源时做出权衡，以创造或修改他们的生计(Scoones 1998)。自建立以来，SLF已经适应了许多环境，包括福祉测量、项目监测和生态系统服务管理(Carney 2003)。

方法

在回顾相关文献的基础上，我们利用利益相关者的输入来绘制Albemarle-Pamlico盆地的HWB，首先使用QoL方法，其次，在利益相关者的大量反馈后，使用SLF。在2010年至2012年期间，我们三次向Albemarle-Pamlico盆地的利益相关者绘制并展示了HWB指标的结果，并根据他们的反馈修改了指标的选择和重新绘制。我们描述了HWB指数、指标和数据选择的映射，以及我们如何回应利益相关者的反馈。

研究区域:Albemarle-Pamlico盆地

Albemarle-Pamlico盆地(APB)横跨弗吉尼亚州和北卡罗来纳州(7770公顷)，包括Chowan、Roanoke、塔尔- pamlico和Neuse河的分水岭。亚太地区主要是农村地区，森林和农业活动穿插在自然地区。人口密集的地区通常是孤立的沿大西洋海岸和罗利-达勒姆附近，北卡罗来纳州。该地区人民的生计与生态系统和自然资源密切相关，渔业、木材和农业是重要的收入来源。尽管整个亚太地区拥有丰富的自然资源和生态系统服务，但一些地区仍然存在严重和持久的贫困(mcaught和Nickens 2011年)。我们选择在APB中绘制HWB，以补充同时进行的量化和绘制生态系统服务的工作(A. Villamagna, B. Mogollon和P. Angermeier)未出版的手稿）.

应用生活质量指数方法

2010年，我们选择了多维生活质量方法来绘制Albemarle-Pamlico盆地的HWB。我们选择县级数据来量化和绘制单个指标和综合生活质量评分，使用的方法包括:a)同等权重;b)来自经济学人智库调查的权重;c)来自生活质量调查的权重(表1;详情参见《经济学人智库》，2004年)。2010年3月，我们将结果提交给13个工作和生活在Albemarle-Pamlico盆地的非政府组织、州和联邦机构代表(图1)。得到的答复是一致的:生活质量指数没有反映盆地居民的价值观。与会者表示，该指数偏向城市地区，因为农村的生活方式没有得到充分反映，而且该指数反映的欧洲理想没有很好地转化为弗吉尼亚州和北卡罗来纳州。与会者的进一步意见和建议载于表2。

作为对利益相关者投入的回应，我们寻求纳入更多的指标，以更好地反映北卡罗莱纳州和弗吉尼亚州广泛的价值观和理想。我们发现生活质量是一个薄弱的框架来解释这些主要的人类和社会价值。我们没有试图将这些值引入生活质量指数，而是采用了五资本SLF方法，该方法已经考虑了HWB的人力和社会方面。为了更好地适应涉众所强调的HWB值的范围，我们基于涉众的输入，应用权重来增加/减少SLF中资本和指标值的影响。这些权重是根据涉众排名估算的。允许对指标进行加权，承认各组成部分不是完全可替代的，而且福祉是主观的;其各组成部分的重要性取决于区域和个人情况。

通过利益攸关方参与调整可持续生计框架

我们采用SLF对整个亚太地区的HWB模式进行后续分析，因为它反映了HWB的多维度，旨在评估农村生计。如上文所述，本基金包括五个资本资产指标，对整体HWB作出贡献。我们为每个首都集团确定了一个潜在指标的简短列表(5-7个)，提供了对该首都状况的洞察，以及可能在县一级获得的数据)。潜在指标列表是根据广泛的文献综述制定的(表3;另见Scoones 1998年、Farrington等人1999年、Economist Intelligence Unit 2004年、DeFries和Pagiola 2005年、Burrett 2009年、Jordan等人2010年、UNDP 2010年)以及2010年研讨会参与者的正式和非正式反馈。

结合Albemarle-Pamlico盆地正在进行的生态系统服务研究，我们于2011年3月再次召开会议，提出了一个生态系统服务和HWB共同评估的框架，并为情景分析制定了合理的未来。2011年研讨会的有代表性的利益攸关方团体与前一年不同，因为他们被选中代表整个流域广泛的以保护为导向的活动。参与团体包括小型子流域组织、全流域组织、联邦和州机构以及全国范围的非政府组织(ngo)。

在研讨会期间，我们简要介绍了SLF，并解释了如何和为什么它将被用于绘制横跨Albemarle-Pamlico盆地的HWB。为了找出最能反映流域内HWB的指标，研讨会参与者对五种资本类型对HWB的重要性以及潜在指标对各自资本资产的相对贡献进行了评级。受访者对资本类型的评分为1-5分，其中5分对HWB最重要。指标也采用1-5等级进行评级，5是幸福感组成部分的强指标(附录2)。
我们调整了SLF基本框架，为每个资本内的两个指标以及资本资产对整体HWB的贡献包括部分权重(见公式A3.1)。列入两个指标增加了评价的分辨率，同时保持了可解释性。应用的方程反映了每种资本资产(金融、人力、自然、物质和社会)对HWB的贡献，并通过将平均(未标度)评级除以平均(未标度)评级之和来衡量每种资本指标(见方程A3.2)。这个等式使我们能够单独和共同地评估每一项资本资产的状况，作为HWB的综合衡量标准。

数据收集

我们使用潜在HWB指标的利益相关方评级作为数据收集的起点，并在可能的情况下收集每种资本资产的前两个评级指标的数据(表4)。如果无法获得某个指标的数据，则用等效数据(例如，“健康状况良好的成年人百分比”替换“人均健康天数”)。当没有合适的替代品时，研究小组为排名第二的指标(例如，社会资本的受教育程度)寻找数据。指标数据从各种来源以表格和空间(ArcMap shapefile)形式导出(表4)。最终指标及其权重在表4中以粗体突出显示，附录4提供了映射方法的详细说明。

映射县级指标

通过对0-1范围内每个指标的标准化县级数据进行比较(公式A4.3)，研究小组可以利用研讨会参与者分配的等级应用上述权重公式(公式A3.2)。初始数据表在Microsoft Excel中进行管理，然后在ArcMap 10.0 (ESRI 2010)中连接到一个县边界形状文件。我们还使用缩放的指标值为流域内的每个县创建雷达图，以比较资本资产的分布。调整后的指标值可以比较各个县的资本资产状况和总体HWB。

最后的涉众反馈

2012年4月，利益相关者再次召开了为期一天的会议，展示了Albemarle-Pamlico盆地HWB的SLF地图。与会者普遍对五首都的方法表示满意，但提出了进一步的意见和建议，以提高该指数的准确性(表2)。在可能的情况下，我们进一步调整了HWB指数(例如，包括海岸线长度)，并重新计算了县级福祉。该团队通过一个在线数据仓库提供了最终的HWB地图，该仓库自2011年以来一直用于分享结果和反馈。

结果

在Albemarle-Pamlico盆地内，通过利益相关者的方法测绘HWB，可以制定出灵活、透明和多样化的措施。SLF五资本方法比适应的生活质量纳入了更多的非经济福利指标，它允许纳入反映更广泛的社会文化价值的指标。通过绘制单个测量值、综合资本和综合HWB测量值，研究小组可以检查整个盆地的地理模式，并根据使用的单个指标检查这些模式。等权重资本图(图2)、利益相关者加权资本图(图3)和雷达图(图4)帮助我们突出了单个HWB测量和综合HWB中有趣的地理模式，并说明了HWB的实用性(下一节讨论)。

地理趋势

通过检查等权重(图2a-e)和利益相关者权重指标(图3a-e)的地图，在瀑布湖(位于罗阿诺克急流附近的罗阿诺克河水库)以南的北卡罗来纳州各县，金融、人力和自然资本之间出现了一个清晰的模式。大坝下游的水量较少，以及这些县普遍存在的农业，导致该地区的自然资本比相邻县少。与阿尔贝马勒-帕姆利科盆地的其他县相比，这些县的家庭收入也相对较低，健康质量较差，男性的预期寿命较短。对促进社会经济增长的首都空间格局的研究表明，对于大多数县来说，几乎一致的社会能力并没有推动社会经济增长，但可能在NC的威克县除外，那里所有的资本(除了物质资本)都大于邻居。

总的来说，Albemarle-Pamlico盆地的HWB是不均匀的。上游盆地县(如罗阿诺克、蒙哥马利、富兰克林)的HWB普遍较高，而下游罗阿诺克河县的HWB显著下降。大多数城市的HWB得分低于其周边的县。由于利益相关者对资本资产和指标的评价几乎相同，基于等权指标和利益相关者加权指标的资本地图差别不大(图2和图3)。

县的比较

使用雷达图绘制了五个资本剖面的值，其中每个资本的轴范围为0-1，基于原始值的缩放。我们基于相似的HWB综合指标，但不同的资本概况(如图4所示)，对相邻县之间的HWB指标的变异性进行了比较，并研究了与沿海县相比的水源县的差异。

地理上，卡特里特县和贝德福德县位于分水岭的两端(图4a)。这两个县的HWB得分非常相似，但为HWB做出贡献的首都却有很大差异。社会资本，特别是娱乐面积百分比，在卡特雷特县明显更大。相比之下，贝德福德县靠近分水岭顶部的自然、人力和金融资本略高。

基于坎贝尔、皮特西瓦尼亚和哈利法克斯县彼此之间的距离(位于上阿尔贝马尔-帕姆利科盆地)，类似的HWB措施可能是可以预期的;然而，HWB评分在这些邻居之间有显著差异(图4b)。各县在自然资本、物质资本和社会资本方面实际上是平等的，但在金融资本(就业率分别为94%、92%和87%)和人力资本方面的差异导致了各县之间的HWB差异。同样，北卡罗莱纳州相邻的皮特县和埃奇康比县的综合HWB评分也有很大差异(图4c)。这两个国家拥有大致相同的物质和自然资本，但在金融、人力和社会资本方面差异很大。皮特的受教育程度更高(29%比10%)，就业率更高(90.5%比84%)，男性预期寿命更高(72.9岁比68.9岁)。

我们评估了位于Neuse河流域上下游连续体的三个县和位于Roanoke河流域的三个县之间的HWB关系。在Neuse盆地中，Wake县位于Johnston县和Wayne县的上游，资产组合差异明显，下游县总体呈下降趋势。约翰斯顿和韦恩县的自然、金融、人力和社会资本价值低于维克县。只有实物资本低于下游邻居，这可以归因于高电费和低产权(图4d)。沿着罗厄诺克河(图4e)， HWB有很大的变化，包括从罗厄诺克县(0.89)下游到富兰克林县(0.54)，再往下到布伦瑞克县(0.36)的下降。这些县在财政(例如，就业率为94%、90%和88%的罗阿诺克、富兰克林和布伦瑞克县)、人力资本(例如，男性预期寿命为76岁、74岁和69.9岁)和社会资本(例如，分别有31%、17%和13%的成年人拥有本科或研究生学位)方面存在很大差异。

讨论

尽管HWB指数最常用于心理学、国际发展和经济学领域，但随着生态系统服务走向聚光灯下，量化HWB的概念对保护科学越来越重要。随着越来越多的人希望通过HWB指数来衡量人类的状况和进步，提高我们在跨时空测量、绘制和比较HWB的集体能力变得越来越重要(联合国开发计划署2010年)。我们应用我们的调整指数来衡量美国农村地区的HWB，但该指数可以很容易地修改，适用于美国以外的农村地区

我们回顾了HWB的几个指标，并描述了两种公认的方法的适应性。尽管在HWB的量化和绘图方面取得了实质性进展，但对于生态系统服务如何促进HWB以及反之亦然，仍有很多需要了解的地方(Keeler等人，2012年)。最重要的是生态系统服务的变化如何影响HWB的特定方面以及如何量化这些关系。有些影响将是明显和直接的(例如，人类健康与水质之间的关系)，而许多其他影响将是间接的(例如，教育程度与水质之间的关系)。用于生态系统服务评估的HWB指数的使用者应认识到生态系统服务变化的第二和第三影响，并将其纳入其模型中。

权衡:框架和指标

在选择HWB指数时，需要考虑许多假设和权衡。本研究结合文献综述和利益相关者的输入来选择指标、数据来源和指标权重。我们考虑我们的选择的影响和未来评估的潜在备选方案。

加权流域间变化

通过选择应用生活质量指数和SLF来绘制Albemarle-Pamlico盆地的HWB，我们假设所选择的指标是整个地区的最佳指标。鉴于阿尔贝马尔-帕姆利科盆地的地理范围和土地利用不均一性很大，就某些指标而言，这一假设可能是错误的。这一点最早是在2010年的会议上提出的，当时生活质量因其对城市生活方式的偏见而遭到拒绝。2012年的会议上，与会者要求将“靠近海岸线”作为自然资本的子指标，以补充“靠近湖泊和河流”。Daw等人(2011)还强调需要对HWB措施进行分解，以确保对生态系统服务的“赢家”和“输家”有更清晰的认识。

为了使SLF符合我们的目的，我们对资本资产和每一项指标进行了加权，但这些权重是基于整个阿尔贝马尔-帕姆利科盆地的平均排名。尽管这可以基于单一框架对整个流域的县进行比较，但它可能不能反映个体需求、偏好或获取生态系统服务的差异(Daw et al. 2011)。为了考虑流域内的差异，未来的HWB评估可以估算特定地理区域的权重，或者可能更困难的估算一组人的权重。后一种方法可能提供对所感知的HWB的更现实的快照，但在这样做时，可以使用相同的客观指标比较所有国家的能力。反思一下，扩大SLF调查的范围，将更广泛的阿尔贝马尔-帕姆利科盆地居民包括在内，将有助于确定对HWB资本资产和指标的感知重要性是否因地理位置而不同。在未来的评估中，可以通过按县分层应用权重来解释流域内的变化。

数据约束

尽管努力建立一个综合的HWB指数，在不同的景观和社会中表现良好，但研究人员最终受到数据可用性的限制。收集原始数据既昂贵又耗时;因此，生态系统服务研究的唯一可行的选择是采用一种方法，能够纳入覆盖整个研究领域的、近期足以支持目标的容易获得的数据。这一过程表明，很难获得纯粹的社会指标，而经济和卫生指标则容易得多，而且大多数自然资本指标都可以从遥感数据集中得出。诸如参与社区团体或活动、公民参与和整体社会凝聚力等社会措施是极其难以找到的。同样，将所有形式的娱乐活动包括在内也是一项挑战。捕鱼和狩猎执照是可以获得的，但更被动的娱乐形式(如徒步旅行)的记录是不能获得的。因此，我们将公共使用面积的总和作为休闲的代表，但认识到户外休闲只是社会互动的一个途径。其他未计入的娱乐形式可能包括参加社区娱乐项目、操场和其他人们可以聚在一起的地方。我们认为，社会资本数据将更容易为小规模研究收集，因此鼓励SLF方法的未来用户包括这些更具体的措施。

结论

生态系统服务及其对HWB的贡献的研究正在增长，需要一个综合的框架来评估HWB在时空上的变化。在福祉的背景下考虑生态系统服务的权衡，而不是货币价值，将提供一个更好的衡量标准，以帮助指导土地使用和管理决策(Chan et al. 2012)。采用一个将单一评分指标的简易性与资本资产的多维投资组合结合起来的框架是重要的第一步。SLF为生态系统服务评估提供了坚实的基础，因为它包含五个重要维度，反映了生态系统服务最常被引用的方面，但也具有将单一框架应用于全球生态系统服务研究所需的灵活性。它可以适应人类基本需求的衡量标准(例如获得清洁水和食物的机会)，或反映较富裕地区(如阿尔贝马勒-帕姆利科盆地和许多发达国家)生活质量差异的衡量标准。

我们强烈建议让利益相关者参与到HWB映射中来，因为这提供了一个校准框架的机会，以反映HWB最重要的感知方面。King等人(2013)强调了参与式方法的重要性，包括利益相关者群体，以获得对研究领域的代表性理解，以及是什么促成了该领域的HWB。虽然采用了从参加者收集资料的讲习班，但在可行的情况下，调查方法将是一种改进，可以同时评价生活满意度并与客观措施进行比较。总体而言，本研究为生态系统服务评估提供了有力的第一步，但下一步是评估和调整指标选择，以最大化生态系统服务评估的相关性。我们建议让利益相关者参与其中，发展重要生态系统服务与HWB之间的具体关系。例如，水质调节的生态服务的减少将直接减少人力、自然和社会资本，同时可能刺激物质资本(如水处理厂)的增加和金融资本(如人均水成本)的减少。综上所述，本研究提供了一个回顾和框架，我们希望能帮助其他自然和社会科学家在生态系统服务研究中使用HWB方法。

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