
摘要 背景 摆脱化石资源、转向可再生资源以创造可持续未来,可通过向生物经济(bioeconomy)的转型实现。与任何系统一样,生物经济也伴随着诸如生物资源、土地和水资源过度开发、生物多样性丧失或社会权衡等风险。为理解和应对这些挑战,德国生物经济战略要求进行系统
摘要 背景 摆脱化石资源、转向可再生资源以创造可持续未来,可通过向生物经济(bioeconomy)的转型实现。与任何系统一样,生物经济也伴随着诸如生物资源、土地和水资源过度开发、生物多样性丧失或社会权衡等风险。为理解和应对这些挑战,德国生物经济战略要求进行系统性监测。尽管已有若干研究对新的指标进行分析、综述、开发或提出建议,但这些研究忽视了大量已有的监测举措——这些举措在较长时期内定期报告,记录实际发展动态。本研究综述了德国与生物经济相关的既有监测系统,这些系统提供关于生物质生产和加工部门、能源、生态系统、自然资源、生物多样性、气候变化及社会发展等方面的信息和数据。 主体内容 从已识别的100项与德国生物经济相关的监测举措中(涵盖国家、欧洲和全球层面),筛选出71项定期提供最新、公开可用信息的监测举措。这些举措按其覆盖的部门、可持续性支柱(sustainability pillars)以及欧盟生物经济战略(EU Bioeconomy Strategy)的目标进行了分类。当前的监测景观全面涵盖了生物质生产、气候变化以及生态系统保护等环境方面。然而,当考虑欧盟生物经济战略中指定的具体目标领域时,在资源利用路径、循环性(circularity)、创新和资源效率等方面的代表性存在不足。在构建生物经济监测系统时,应更加重视蓝色生物经济(blue bioeconomy)和海洋生物保护,以及粮食安全和清洁水等社会问题。尤其是社会层面,对于公平和包容性的生物经济转型至关重要。 结论 所收集的生物经济相关监测举措并未覆盖生物经济的整体,但它们提供了对特定方面的洞察,并可能有助于在生物经济监测系统准备过程中促进指标的选择。在现有举措之间建立联系,可以提供更全面、整体的监测,适应利益相关者的需求,同时减少监测工作。本综述可为识别协同效应和指导未来生物经济监测工作奠定基础。
与任何系统一样,生物经济也可能带来环境和社会经济方面的权衡与负面效应,例如替代效应、直接和间接土地利用变化及森林砍伐、生物多样性丧失,以及生物资源和水资源的过度开发,所有这些都需要加以应对。生物经济在政治战略中的推广影响着生物基资源(bio-based resources)的整个生命周期。投资者、政治家、行政机构、科学界、媒体、非营利组织和消费者等多个行为者受到影响,这也带来了深远的社会和经济影响。广泛的利益相关方群体意味着多种复杂视角,在评估生物经济发展时应予以考虑。为应对意外负面效应并确保生物经济沿着联合国可持续发展目标(SDGs)的实施方向可持续发展,监测和评估是必要的。因此,欧洲和德国国家生物经济战略均要求对生物经济发展进行监测。
本文对监测系统的基本理解是:将其视为一种系统性地观察、测量和记录过程的工具,旨在评估其随时间的状态和发展。评估绩效对于识别理想发展以及需要进一步行动的领域(如政策干预)非常重要。监测跟踪对象的状态和发展,不同于政策评估或影响评估——后者可以在事前和事后检验影响,并将变化归因于特定干预措施。被监测的系统需要被定义并结构化为相关组成部分,例如生物经济部门,这有助于构建监测系统。这些组成部分进一步分解为更可观测的部分,直至达到指标层面,例如按类型划分的生物质产量。指标(indicators)是可测量或可观测的参数或数值,描述某一领域的状况并提供相关信息。它们对发展中的波动敏感,并能够指示超出其自身价值的发展趋势。通过这种方式,指标履行两个功能:减少测量数量,并提供简化概览以便于解释和沟通。尽管指标应是客观度量,但其解释取决于监测系统建立的目的。因此,同一指标在两个监测系统中可能因系统定义的功能不同以及所选评估方法不同而具有不同数值。
欧洲生物经济监测系统(European Bioeconomy Monitoring)于2020年启动,是超国家层面的一个持续更新示例。该系统的实施旨在实现生物经济的可持续发展并达成生物经济战略的宏伟目标。关于德国的监测,2024年发布了第二份监测报告,以启动定期监测的方法论框架,该框架考虑了可持续性方面和国家利益。然而,研究人员之间尚未就如何监测生物经济达成国际共识,新的指标计算方法和理想指标集不断被发表。Ferreira等人的文献综述展示了多种方法论,并呈现了284篇聚焦于衡量生物经济经济、社会和环境影响的出版物。若干示例包括:投入产出分析方法(input-output analysis)聚焦于个别生物基部门较为常见,例如Budzinski等人关于木材的研究;生物能源和生物化学品影响的建模方法也很流行,例如van Meijl等人的研究;最后,过程建模和社会生命周期评估(social life cycle assessment)也可以生成绩效指标,例如与生物能源系统相关的指标。
新的聚合指标正在开发中,例如Dolge等人提出的复合生物经济可持续性指数(Complex Bioeconomy Sustainability Index)。该指数试图覆盖所有生物经济部门,并应用于几乎所有欧盟国家2012至2018年的时间段。D’Adamo等人也涉及了所有生物经济部门,开发了一个社会经济指标,并将其应用于评估意大利某地区生物经济的社会经济绩效。他们认为开发此类新指标很重要,因为目前尚无对生物经济对社会影响的充分评估。已有若干关于涵盖生物经济整体或单一方面的综合指标集的提案。例如,Lier等人收集了生物经济指标,按照2018年欧盟生物经济战略的目标提出了包含经济、社会和生态指标的指标集。Leavy等人提出了衡量生物经济的经济指标,认为这对于吸引此类活动投资非常重要。许多研究在欧洲层面开展,例如Ronzon和M’Barek将其社会经济指标框架应用于欧盟成员国。
上述内容表明,许多研究对监测生物经济的指标进行综述、选择或开发,这很重要。然而,德国已存在许多定期更新的监测系统。据作者所知,尚无现有研究对与生物经济方面相关的、定期长期报告并记录实际发展(不受项目限制)的既有监测系统进行总结和分类。
本研究旨在分析与德国生物经济相关的监测景观。这考虑了现有的、可访问的和已建立的监测系统,这意味着以报告或指标重新计算的形式提供定期更新,并旨在持续运行。德国生物经济战略要求监测跟踪可持续生物经济的发展,并作为审查政策导向和优先事项的基础。由于本研究是一个旨在审查德国生物经济监测工具的项目的一部分,研究重点放在德国,但也纳入了更广阔的视角,因为商品贸易和流动超越了国界。本综述还包括科学出版物和研究项目,但更侧重于公开可访问的既有报告。已识别的既有监测系统根据其覆盖的部门和主题、可持续性维度以及其在2025年欧盟生物经济战略背景下所回应的目标进行分类。讨论部分聚焦于监测景观在多大程度上覆盖了欧盟和德国生物经济战略的目标,以及对生物经济监测系统的需求。
本研究旨在回答以下问题:哪些监测系统已成功实施,它们覆盖了哪些方面,它们能为国家生物经济监测做出什么贡献?本研究进行了批判性文献综述,以说明生物经济监测景观的现有范围和潜力。特别注意纳入已在运行且可定期获取最新信息的系统。为此,力求覆盖尽可能广泛的来源,包括灰色文献,以尽可能覆盖更多部门的实际应用。因此,决定不采用仅聚焦于同行评审科学出版物的自动化文献计量分析。这种方法的一个潜在缺点是可能遗漏相关文献,或者选择可能受到研究人员的偏见影响。该方法被认为是最适合呈现德国生物经济监测景观现状的方式,也可供研究界之外使用。
搜索的地理范围主要限于德国州级层面,但也包括欧洲和全球监测系统。这一选择旨在回答监测景观是否覆盖德国和欧盟生物经济战略的目标,以及是否有助于为生物经济提供监测系统。
欧盟生物经济战略将生物经济定义为涵盖所有使用生物资源的活动、产品、服务、科学和技术。该定义考虑了初级和次级生物质以及生态系统服务和其他服务。由于生物经济发展应与2030年议程的国际目标保持一致,其监测必须解决生物质生产和使用的环境、经济和社会可持续性问题。反映欧盟生物经济战略和监测系统中需考虑的可持续性方面,搜索聚焦于以下关键主题:初级生产部门(如农业、林业、渔业、水产养殖);使用和加工生物资源的工业部门和创新系统(如食品、饲料、纸或生物塑料等生物基产品、能源);资源效率、生物质和生物基产品的消费(如循环性、残留物、水资源利用);陆地和海洋生态系统(如生物多样性、保护区);社会转型(如健康、生活质量)。
同行评审文章在Web of Science和ResearchGate中检索,使用与某一主题相关的关键词组合,如生物经济AND监测、生物经济AND指标或生物经济AND报告。然而,在这些数据库中识别的方法较新,尚未普遍纳入长期监测系统。因此,数据库搜索辅以Google Scholar搜索,输入相同术语并审查前100条结果的相关性。由此纳入灰色文献,如技术和监测报告。这些文章和报告通常引用在线资源,如交互式地图、数据集和知识平台(如仪表板),这些对传播监测信息很有用。一个困难在于这些格式可能不会明确标识自身为监测系统,因此需要进行仔细的人工筛选。值得注意的是,研究主要突出了生物资源,未能识别出与生物技术相关的通用监测系统——而生物技术是欧盟生物经济战略的重要组成部分。然而,塑料作为战略中一个突出、具体的关键词被提及,可以覆盖更广泛的创新生物基材料。进一步的关键词搜索将涉及查找过多高度特定的技术,超出了本综述的范围。
对标题和摘要的筛选根据这些主题汇集了100项监测举措。第一个排除标准是缺乏连续性,即来源仅提供覆盖数年的单次监测结果。第二个是系统的成熟度,即系统仍处于开发阶段。这些开发中的系统由机构宣布,但尚未提供任何时间序列。最后,无法提供指标等详细信息(如指标)的监测系统被排除在分析之外。已识别的定期监测系统在结果中列出,并附有简要特征描述(名称、缩写和地理背景)。补充材料提供了扩展概览表,包含更详细的描述以及被筛选掉的活动。
为说明所覆盖主题和可持续性方面的范围,监测系统在结果部分以三张图进行分类呈现。寻求广泛的分类以对异质来源进行排序。前两幅图区分了直接针对一个或多个生物经济部门的生物经济监测系统,以及处理受生物经济影响问题的生物经济相关监测系统。其中第一幅图区分了生物经济战略中列出的三个初级生物经济部门的监测系统、次级生物质加工部门以及无法归入任何单一部门的跨部门监测系统。第二幅图的类别基于进一步的关键主题,如生态系统和生物多样性,这些主题源自生物经济战略并覆盖受生物经济影响的方面。由于生物经济旨在可持续发展,经济、环境和社会可持续性支柱必须得到解决,以符合可持续长期发展的框架条件。因此,第三幅图显示了按可持续性支柱进行的分类。
除了对收集的监测系统进行三种图形分类外,还进行了筛选以在指标层面获得洞察。该分析应用于直接针对一个或多个生物经济部门的监测系统,结果以矩阵形式呈现在结果部分。
联合国粮食及农业组织(FAO)开发的“监测和评估生物经济可持续性的指标”作为基础。该框架提供了一个与可持续生物经济标准和影响类别相一致的全面指标集提案。为设定分析优先级并将其置于政治相关框架内,使用了欧盟生物经济战略的目标。选择这一框架是因为它是最新的欧洲战略,可能对德国战略的更新产生重大影响。相应地,选取了最适合2025年欧盟生物经济战略四个目标的影响类别。为提炼更多指标示例,参考了三个更简洁的生物经济监测指标框架。对于欧盟生物经济战略的第一个目标——扩大创新和投资规模——仅确定了私人和公共创新开发与建立投资作为影响类别,可用指标描述。对于其余三个目标中的每一个,选择了五到六个影响类别,反映这些目标的具体方面。自2018年版本以来,欧盟生物经济战略已转移焦点,粮食安全不再是战略的核心目标之一。在本分析中,它作为附加类别被处理,因为它仍被提及为生物经济的关键组成部分,也是FAO指标框架的基本组成部分。因此,在该主题上增加了两个附加指标。需要注意的是,虽然所示指标可能纳入国家生物经济监测,但这仅是有限的选择。分析只能确定所选影响类别是否以及在多大程度上由指标代表,但不能识别超出此范围的缺口。
结果按以下顺序呈现:首先列出找到的监测系统;然后在三张图中分类;最后以矩阵形式呈现对监测系统的更详细分析,展示它们如何回应欧盟生物经济战略的目标。
表2列出了73个持续更新的监测系统,按地理层面从德国到欧洲和全球排序。德国的监测系统,如德国森林温室气体清单和德国农业温室气体排放清单,属于德国温室气体清单国家清单报告(NIR),在分析中被汇总为NIR (D)。因此,后续部分分析了71项举措。
标记为“DE+reg.”的德国监测系统提供了联邦州层面或以下的区域方面额外洞察。表中一些缩写是官方使用的并在来源中介绍,但大多数是本研究和后续图形表示中使用的缩写。
在已识别的举措中,信息以各种格式传播,如报告、交互式地图、数据库和知识共享平台(如在线仪表板),这些并不总是明确描述为“监测系统”。然而,这些来源是通过呈现统计数据或指标进行观察、控制或指导的工具,或通过定期调查发布报告而无特华体绘科技官网定数据库。因此,该集合涵盖了广泛的资源。
由于德国是本研究焦点,德国来源占32个监测系统,几乎占集合的一半。其中18个系统通过联邦州指标或空间数据在区域层面提供详细信息。这些系统可用于评估德国各州在环境指标方面的差异,以及与土地利用、资源可用性、物种分布和土壤质量相关的地理数据。在欧洲层面有19个监测系统,其中大部分从各国收集信息。另有20个系统提供全球视角。欧盟联合研究中心(JRC)是欧洲系统的主要发起者和管理者,如欧盟生物经济监测系统。全球来源大多由联合国发起,如全球森林资源评估。
收集的连续监测系统的第一个分类区分了直接针对生物经济的监测系统和处理与生物经济相互关联方面的监测系统。两幅图均显示已覆盖广泛主题。然而,监测系统很少提及生物经济,这使现有监测系统的识别过程复杂化。
在图中可以看出,初级生产部门是集合中监测系统的主要主题,对生物质后续加工的聚焦较少。这需要仔细审视,因为可能受到本研究所用生物经济定义的影响。专门从事农业生产的监测系统数量相当有限。然而,联合国粮食及农业组织统计数据库(FAOSTAT)通过其广泛而详细的数据库有效覆盖了该领域内与生产和土地相关的方面。在林业部门,德国和欧洲层面有多个系统运行,如木材资源监测(RSMH)。蓝色生物经济监测不如前者突出,但也提供零散的监测活动。关于次级生物质加工部门的监测举措很少,这些部门涉及生物基产品的生产,如生物质电力/生物燃料可持续性条例评估和进展报告(EB)或欧洲生物塑料信息平台(EUBPlastics)的报告和市场更新。此外,若干监测活动提供跨部门、总体性的价值链视角,涵盖多个部门,如德国可再生原料种植和使用统计报告(NaWaRStat)或生物质资源数据库(DBioRes)。
与生物经济间接相关的监测系统集合主要包括大气(主要是气候变化)、生物多样性和生态系统保护类别的举措。这些主题的普遍性主要归因于存在报告义务,如为联合国气候变化框架公约(UNFCCC)报告的温室气体清单数据。向可再生能源(包括生物能源)的转变得到了很好的体现,例如自然友好型能源转型监测(EE-Mon),该监测从环境角度绘制了德国可再生能源扩张情况。
另一方面,社会经济方面更常与经济和其他环境指标一起报告,主要在数据库中。此外,已识别的聚焦社会指标的监测系统并非专门针对生物经济,如联邦政府贫困与财富报告(ARB)中跟踪社会转型的调查。然而,鉴于既有社会指标的稀缺性,这些系统被纳入集合中。
欧盟生物经济战略的一个总体目标是以可持续方式发展生物经济。第三幅图展示了监测系统主要聚焦的可持续性支柱(经济、环境或社会)。采用整体方法或依赖广泛数据库的采纳者被归类为覆盖所有三个支柱。
大多数监测系统至少覆盖两个可持续性支柱的数据。环境可持续性最为突出,几乎在所有收集的监测系统中都有体现,仅有少数例外。约四分之一的系统专门致力于这一领域。经济方面在三分之二的监测举措中得到解决,是第二频繁覆盖的方面。它们通常包含在覆盖所有三个可持续性方面或与环境方面并列的监测系统中。环境问题在这些系统中发挥如此重要作用是令人鼓舞的。
相比之下,社会方面是最少被解决的,仅有有限数量的系统专门致力于社会方面。可以看出,尽管这些方面通常在数据库中与经济和其他环境指标一起报告,但它们没有得到同等程度的关注。尽管存在试图评估人口健康和福祉的监测系统,如可持续发展目标(SDG)进展报告、贫困与财富报告(ARB)以及空间和城市发展指标与地图(INKAR),但它们仅允许对生物经济对这些方面的影响得出有限结论。
本研究的最后一个分析借助20个选定的影响类别,说明了生物经济监测系统与2025年欧盟生物经济战略四个目标以及粮食安全之间的联系,以评估可持续生物经济标准。只有直接针对生物经济的监测系统被纳入矩阵。
关于第一个目标“扩大创新和投资规模”,评估了公共和私人研究与创新的影响类别。更广泛意义上的创新指标示例包括环境税占国内生产总值(GDP)的百分比以及环境和清洁能源补贴。只有两个被评估的监测系统涉及创新指标。例如,生物燃料部门监测系统(MonBiok)量化了生物燃料补贴。
第二个目标“为生物基材料和技术建立新的领先市场”在被选监测系统中更频繁地被涉及。评估的标准包括能源和材料效率、用生物材料替代不可再生资源,以及生物基材料的政治和市场支持。各种指标量化了材料使用和高效资源利用。例如,生物质电力/生物燃料可持续性条例评估和进展报告(EB)以用于生物燃料生产的残留物量为特征,而欧洲森林状况报告(SEF)提供木材可再生能源和人均木材消费的指标。欧洲生物塑料信息平台(EUBPlastics)突出全球生物塑料生产能力。材料足迹是一个突出示例,已纳入欧盟生物经济监测系统(EU BE)和全球物质流数据库(GMFD)。后者提供不同供应系统和区域的物质足迹数据,以及各部门材料需求的生物质份额,因此生物质仅占其中一部分。木材原料监测(RSMH)也提供木材作为材料和能源使用的指标。在考虑政策或认证作为市场驱动机制时,例如欧洲森林状况报告(SEF)提供了关于解决森林生产功能的政策数量的指标,以及森林管理计划中规范的问题和认证森林面积。
收集的监测系统提供了与第三个目标“确保价值链中可持续生物质供应”相关的广泛指标谱系。例如,高自然价值农业区监测(HNV)提供了高自然价值农田面积以及草地或果园等不同类型土地的特定指标。它通过评估德国农田管理质量来补充农业生产量的测量。联合国粮食及农业组织统计数据库(FAOSTAT)包括关于作物土地利用和土地利用变化的广泛数据。常用于评估农业可持续性的指标包括有机农业面积(DataM)、耕地土壤有机碳(CMEF)以及农田养分平衡(FAOSTAT)。
在林业方面,若干指标用于评估可持续管理,如国家森林清查(BWI)中按自然度划分的森林面积,或欧洲森林状况报告(SEF)中的森林损害、森林土地退化、保护森林面积和树种多样性。还有一些关于可持续渔业的指标,如瓦登海质量报告(QSR)和国际海洋勘探理事会数据库(ICESData)提供的鱼类种群动态和副渔获率指标。
第四个目标“利用全球机遇”不仅旨在贸易,还旨在促进欧盟与其主要国际和贸易伙伴之间在可持续性方面的共同理解。欧盟将继续参与塑造全球生物经济的主要国际论坛,并倡导2030年议程、昆明-蒙特利尔生物多样性框架和巴黎协定等国际协议的目标。因此,贸易、生物多样性和气候变化被评估为影响类别。例如,联合国粮食及农业组织统计数据库(FAOSTAT)提供作物和畜牧产品进出口数据,欧洲森林状况报告(SEF)涵盖木材贸易,生物燃料部门监测系统(MonBiok)涵盖生物燃料进出口。常见的生物多样性保护指标是欧盟生物经济监测系统(EU BE)中的蝴蝶和鸟类指数,或欧洲森林状况报告(SEF)中常见森林鸟类种群。受威胁树种(SEF)和欧洲非本地树种分布(FISE)是进一步示例。关于气候目标,指标涉及农业和土地利用以及土地利用变化的温室气体排放(EU BE),或总林地净排放和清除量(FISE)。关于2030年议程的社会方面,考虑了Bracco等人的知识生成和教育,这可能有助于应对上述挑战。例如,欧洲森林状况报告(SEF)引用森林相关教育水平作为指标。
粮食安全由联合国粮食及农业组织统计数据库(FAOSTAT)解决,该数据库提供全面的作物和畜牧生产指标,包括食物组营养和食物损失百分比。其他监测系统也涉及粮食相关指标。例如,欧盟生物经济监测系统(EU BE)包括食品购买力等指标。联合国粮食及农业组织渔业和水产养殖司(FishStat)量化鱼类进出口,国际海洋勘探理事会数据浏览器(ICESData)提供鱼类种群和捕捞数据。生物质资源数据库(DBioRes)展示了各种食物浪费量,如厨房和食堂垃圾。如所示,对于欧盟生物经济战略的每个目标,都可以识别指标,尽管目标覆盖程度各不相同。
本研究收集了与生物经济方面相关的、已成功实施且公开可访问的监测系统。监测景观在多大程度上有效覆盖了欧盟生物经济战略的目标?监测景观是否适用于生物经济监测,其局限性是什么?
结果表明,监测景观覆盖了广泛的地理、部门和可持续性方面,以回应欧盟生物经济战略目标。所列监测系统中约有40个基于国家层面、欧洲层面或联合国框架内国际协议的报告义务或政策。德国法规的示例包括《联邦气候变化法》和《联邦自然保护法》。