介绍
基于自然的解决方案 (NbS) 被定义为保护、可持续管理和恢复自然和改良生态系统的行动，有效和适应性地应对社会挑战，同时提供人类福祉和生物多样性惠益1 （ UNEA-5的基础）定义2）。从历史上看，NbS 框架内的概念侧重于管理自然资源和增强生态系统功能，以减少栖息地丧失并增加生态系统服务的提供3。最近，NbS 因其通过减少碳排放4、降低与气候诱发的灾害相关的灾害风险5、在应对气候紧急情况方面的作用而受到重视。6并扭转生物多样性丧失的趋势7。然而，NbS 现在被正式考虑为解决一系列社会挑战8、9 的潜力，而不仅仅是减缓和适应气候变化10、11、12以及扭转生物多样性丧失13。根据国际自然保护联盟 (IUCN) 8 ，NbS 可以解决的七个社会挑战是：

1.
减缓和适应气候变化

2.
减少灾害风险

3.
经济社会发展

4.
人类健康

5.
食品安全

6.
水安全

7.
扭转环境退化和生物多样性丧失

这些社会挑战凸显了 NbS 的多样化潜力，其中包括通过可持续渔业14支持经济生计、通过生态旅游为当地社区创造体面工作15同时提供额外的农业产量16、促进社会福祉和人类健康17以及增强抵御能力粮食和水不安全18 , 19 . 自然与社会之间的这种相互关联的关系被认为对于解决全球危机至关重要20，当全球危机汇合威胁社会生存时，单一的 NbS 干预措施可以有助于实现多个发展目标21。

NbS 协同效益的科学证据可以为投资者22提供技术保证，同时在新出现的气候和生物多样性危机中利用公众23和更广泛的行业24的支持。自 2011 年以来，现有证据已导致各种社会背景下 NbS 研究经费的增加25。尽管在影响物种灭绝和土地退化的危机方面，NbS 仍然资金不足26，但自 2015 年以来，NbS 研究和创新项目已经获得了大量投资25 , 27。这恰逢联合国可持续发展目标 (UN SDGs) 的发布28以及巴黎协定29的谈判，许多国家现在在更新的气候承诺30和国家自主贡献 (NDC) 31中指定了 NbS 。过去三十年里，资金的增加催生了大量的学术学术成果1，这些学术成果可能会受益于系统性和大规模的绘图以确定研究趋势32。迄今为止，之前的 NbS 研究已结合使用自动机器学习算法和桌面审查来检查 NbS 研究领域的具体全球问题，包括水文气象风险33、34、社会正义35和人类福祉36、37跨越不同的环境38、39、40、41和景观42。​​ 然而，很少有评论关注整个 NbS 研究领域，特别是 NbS 可以解决的社会挑战35 , 39。

在这项研究中，进行了系统分析，以确定 NbS 研究领域的主要主题，并评估这些主题在社会挑战方面如何随着时间和地点的变化而演变。我们的分析重点关注 NbS 干预措施所解决的七个社会挑战。这些现已完善的类别已被 IUCN 8确定并采用社区作为 NbS 可以解决的主要挑战，以造福环境和社会。我们将这些挑战分配给各个研究小组，以了解迄今为止 NbS 研究如何针对全球问题。我们将 NbS 研究的地理分布与全球脆弱性指数联系起来，以确定应优先开展 NbS 和社会挑战研究工作的区域。最后，我们提出了六种研究途径来推进 NbS 研究，这些研究可以解决当前的社会挑战，从而有助于优先考虑和突出社会、环境和经济的需求。

结果
基于自然的解决方案研究前景
对现有 NbS 研究的系统分析表明，图 1a所示的 17 个已确定的研究集群中有 14 个与气候变化影响和生物多样性丧失的研究相关。相比之下，有关（i）经济和社会发展、（ii）人类健康、（iii）粮食安全和（iv）水安全等社会挑战的学术出版物则混杂在现有的研究集群中。事实上，截至 2021 年底，这些研究领域仅构成一个已确定的研究集群的主要研究主题（见图 1a中关于空气质量的集群 17 ）。因此，与更广泛的研究集群相比，这四个社会挑战被认为没有得到充分研究。

NbS 研究领域对不同社会挑战的关注与几十年来的社会观点密切相关（见图 1a中的彩色面板）。1990 年至 2000 年间，研究出版物主要集中于森林恢复和生态工程，即 NbS 术语的早期前身1。这与 20 世纪 70 年代到 1990 年代末的时期是一致的，当时确定了人为对自然的负面影响，并提出了初步缓解措施3。从2000年起，保护重点转向自然与人类福祉之间更明确的联系（例如，随着生态系统服务方法的发展以及最终的NbS概念），作为识别和衡量自然对人类的益处的一种手段3。这一变化与第一个 NbS 研究集群的出现相一致，该研究集群专注于气候变化适应和缓解以及环境退化和生物多样性丧失之外的社会挑战（参见图 1a 集群 7 中的粮食安全 ）。

2010 年，绿色气候基金43等资金来源的建立，改变了人们对人与自然共存3相关价值观的思考，几个关注环境退化和生物多样性丧失的研究集群开始趋于稳定或减速。自 2015 年起，NbS 研究的增长促进了更全面的思考，从而导致整个欧洲的 NbS 研究经费大幅增加25，特别是通过“地平线 2020” 44和“地平线欧洲” 9 , 45程式。Horizo​​n 2020是欧盟2014-2020年的研究和创新计划，为与NbS相关的项目提供了大量资金，使欧洲各地的研究人员、创新者和利益相关者能够探索、开发和实施基于自然的方法。财政支持的增加与几个新研究集群的出现以及在西欧进行的进一步 NbS 研究相一致（见图 2）。

由于 NbS 研究资助机制的增加，以及与气候变化影响46相关的复合压力源和事件的增加，专注于减少灾害风险的 NbS 研究（图1a中的集群 5、6 和 8  ）变得更加重要。著名的。在此期间，针对人类健康（第 6 类和第 17 类）和水安全（第 8 类）的 NbS 研究出现，与联合国可持续发展目标28的发布保持一致。然而，除了第 17 组之外，这两个社会挑战以及粮食安全和经济社会发展尚未成为研究的主要主题，并且仍然处于观察到的研究组的边缘。这在图 1b中很明显，它强调了 1990 年至 2021 年 4 年间 NbS 研究领域考虑的社会挑战的比例，并且基于图 1a 中 17 个研究集群中每个研究集群的社会挑战 分配。

仅考虑“人与自然”保护时期3期间出现的 NbS 研究，就可以更好地体现当代未被充分研究的社会挑战。这一时期是指当前时代，由人类社会与自然环境之间的动态关系定义3。图1b中圈出的部分 说明了这一时期普遍存在的社会挑战的比例，展示了更加平衡的研究格局，尽管仍然重点关注应对气候变化和扭转生物多样性丧失。在未被充分研究的社会挑战中，人类健康在这一时期取得了最大进展，出现了关于城市背景下人类福祉与自然之间联系的专门研究（例如，城市降温和空气质量对健康的影响）（集群） 6 和 17）。致力于粮食安全的新研究集群在此期间并未出现，正在进行的粮食安全研究与渔业管理和生物保护相关，这些研究首次出现在“自然与人类”保护时期。NbS 对参与式规划和治理的研究，图 9 的研究也比针对特定社会挑战的研究（参见图1a中的集群 1 和 13）更快地引起了人们的兴趣， 并且代表了这一时期研究领域的更大比例（图 1b）。这表明研究界希望将 NbS 纳入政策和监管框架，从而表明朝着更广泛的 NbS 研究的积极转变。

与全球脆弱性保持一致
通过将 NbS 作者隶属关系的地理分布（图 2a）与高脆弱性地区（图 2b）进行比较，可以确定未来 NbS 研究的目标区域。通过了解每个地区的 NbS 研究中如何优先考虑社会挑战，可以进一步细化这些目标领域（图 2c）。图2a中的研究成果图的开发 是基于根据书目数据分配作者所属关系。虽然这可能并不总是准确代表 NbS 研究的目标国家47，这种地理分布可以洞察大多数研究的起源以及研究人员的投入在作者单位中得到认可的地方（参见补充说明 1）。图 2a突出显示了在欧洲、北美、中国、澳大利亚和巴西进行的独立于社会挑战的 NbS 研究的高比例。欧洲和北美的 NbS 研究数量与大多数学术研究产生和引用的地区一致48，而欧洲则为 NbS 研究建立了大量资金来源25。

为了应对中国的快速发展49和保护澳大利亚的本土植被50 而进行的生态恢复历史可能促成了这些地区 NbS 研究的高比例。巴西大量的 NbS 研究可能归因于适应气候变化的城市 NbS 干预措施所占比例相对较高39以及欧盟-巴西关于韧性城市 NbS 部门对话的建立51。此外，在 NbS 研究成果最多的 20 个国家中，“基于自然的解决方案”一词仅出现在西欧开展的研究的前五个关键词中（参见补充说明 2和补充图 1 ））。

在图 2b中，将 1990 年至 2021 年针对四种未充分研究的社会挑战的 NbS 研究的作者分布与代表每个地区面对特定社会挑战的脆弱性的全球指数进行了比较。经济和社会发展并未被确定为 NbS 研究领域的主要研究主题（图 1），并且没有任何研究成果归因于图 2b中的这一社会挑战。然而，2021 年基尼指数结果显示，欧洲的平均指数值低于除非洲以外的所有其他地区。非洲和南美洲都是基尼指数最低的国家。

在人类健康、粮食安全和水安全方面，NbS 研究产出最多的是欧洲，其次是北美。这与这些地区的低脆弱性形成鲜明对比，如针对这些挑战的选定指数所示。亚洲和北美对人类健康的研究水平中等，但这些地区的指数值却存在很大差异。在粮食安全方面，北美和亚洲拥有较大范围的指数值，而非洲在这些社会挑战中保持着最低的指数平均值，而且 NbS 研究成果较低。

通过了解各大洲 NbS 研究中优先考虑的社会挑战，可以补充未充分研究的社会挑战中的脆弱性（图 2c）。图 2c强调了非洲如何将其国家统计局研究中用于治理和规划的比例高于任何其他大陆。同样，非洲和南美洲也将粮食安全列为最高优先事项。相比之下，非洲在水安全和人类健康方面的 NbS 研究比例保持最低。亚洲国家统计局的研究成果比任何其他大陆都更注重减缓和适应气候变化，而粮食安全却被放在最少的位置，尽管亚洲的国家全球粮食安全指数最低。大洋洲比其他大陆更加重视减少灾害风险，针对扭转环境退化和生物多样性丧失的研究占南美洲 NbS 研究的一半以上。

讨论
我们的系统分析结果强调，NbS 研究（图 1）主要关注气候变化和生物多样性丧失，与早期对 NbS 研究景观子集的审查结果一致40 , 41。自 2015 年大规模研究资助计划的增长以来，NbS 研究已开始关注其他社会挑战。例如，近年来，针对减少灾害风险的研究已变得突出。尽管如此，IUCN 所采用的四个社会挑战往往仍然是整个 NbS 研究领域的边缘：（i）经济和社会发展，（ii）人类健康，（iii）粮食安全和（iv）水安全。这些学科的研究成果不成比例地偏向欧洲和北美，尽管这些地区之外存在最大的脆弱性。这种不匹配凸显了需要将脆弱地区的研究人员纳入 NbS 研究管理和作者身份，并需要在最需要的地区优先考虑和资助未来的研究。

为了将未充分研究的社会挑战确定为未来 NbS 研究的主要研究对象，至关重要的是了解它们在更广泛的 NbS 背景下的作用（见补充讨论）并制定优先考虑这些学科研究的适当途径。在本节中，讨论了基于当前主要解决气候变化、生物多样性丧失和灾害风险的 NbS 研究（以下称为 NbS 研究领域的基础）并将重点扩展到四个待研究的社会挑战的方法。推进 NbS 研究所需的策略如图3所示 ，包括支持 NbS 科学基础的关键研究路径。

研究途径1.维持
维持 NbS 研究领域的基础研究可以为国家政策中 NbS 的使用提供信息33并巩固 NbS 研究在未充分研究的社会挑战中的有效性。例如，在国家自主贡献中利用 NbS 的承诺可能是因为 NbS 的证据基础不断增加，以提高对气候变化的抵御能力，但也可能为各国提供制定行动和指标的机会，例如欧盟委员会定义的行动和指标9，补充 NbS 的定性指标8，以支持粮食安全、水安全和人类健康等脆弱部门52。通过 NbS 研究继续在减缓气候变化与未充分研究的社会挑战之间建立联系，重点可以转向在政策中采用 NbS，为人民和经济提供积极成果25。

研究途径 2. 展开
由于社会挑战之间复杂的相互依赖性，可以扩展衡量 NbS 在一个部门的成功的长期研究项目，以考虑 NbS 对其他部门的影响53。正如早期对城市 NbS 的系统分析所确定的那样39，这种跨越所有形式的 NbS 的研究扩展可以帮助克服 NbS 和社会经济问题之间的差距，这对于实现变革和社会公正的未来至关重要。扩展的主要案例研究包括那些已经衡量了次要效益但尚未实施的 NbS 的主要焦点的案例。例如，NbS 对解决水资源短缺问题的长期影响对农业生产和灌溉用水的可用性有直接好处，从而也改善了粮食安全。考虑 NbS 使多个部门受益的潜力的新研究将直接应用于生计和景观的过渡和/或转变，以实现更可持续地利用现有水资源。类似于 NetworkNature 欧洲 2030 年路线图的行动 1a25，针对 NbS 对水-能源-粮食关系中许多相互关联的影响的研究，可以为 NbS 作为多方面缓解措施建立科学证据基础，并强调与粮食安全、水等要求的权衡和协同作用。安全和经济发展。

研究途径 3. 试点
通过作为现实世界测试场的试点项目建议进行应用研究。这些项目可以考虑在那些能够借鉴经济稳定、不平等程度较低的邻国成功经验的地区进行（见图 2b）。然而，重要的是要注意，应始终仔细考虑每种情况的特殊性，并且不存在放之四海而皆准或复制粘贴的解决方案54、55。在此类试点中，考虑恢复自然的整个行业价值链中的不同利益相关者之间的合作是验证自然积极经济（NPE）概念56等整体方法、探索其市场潜力和试点解决方案的关键。与市场驱动力。

还建议进行实验研究，以了解各种 NbS 与健康结果之间的生物学机制。此类试验可以分析自然的特定组成部分，包括生物多样性，以评估对人类微生物组的影响以及随后的健康影响57。在一个高度城市化、与自然关系被破坏的世界中，此类证据可能具有开创性，并激励跨地区广泛实施 NbS。因果关系的证明还可以有助于减少医疗机构内的怀疑并支持 NbS 在医疗保健中的使用36 , 58。这可能会提高政策和决策的意识，从而更好地接受 NbS 来应对一些健康挑战。

研究途径 4. 创新
为了支持在未充分研究的社会挑战中使用 NbS，需要因果证据，并且可以通过使用新数据的新研究以及实施纵向研究来获得因果证据。为了确定在卫生部门使用 NbS 的机制，创新的研究策略可以包括卫生专家、城市规划者和工程师之间的合作，进行随机、受控的 NbS 试验，以大大降低偏差风险，从而为效率提供更有力的证据和 NbS 37的影响。

将 NbS 研究与环境和社会需求相结合同样可以为使用 NbS 解决土地利用和农业之间的复杂动态问题提供支持。这些部门已被确定为 NbS 研究热点59，生态系统不断需要转变为农业以维持不断增长的全球人口60 , 61。在无法将农业恢复到生态系统的地方，应提倡利用更可持续的农业类型和 NbS 来增强生物多样性，最大限度地减少水土流失和固碳，而不影响生产，以取代集约化农业62。此外，NbS 研究与土著社区合作，有潜力利用传统的当地知识来开发气候和疾病抵抗力作物，以增强可持续粮食系统63并确定关键项目驱动因素并通过共同生产支持社区转型54。在此背景下，自然的精神和恢复品质以及对人类健康和福祉的影响也可以得到承认。

研究途径 5. 重新分配
之前的 NbS 分析提倡 NbS 研究以缩小现有的全球知识差距39，NbS 研究成果与全球脆弱性的比较（图 2）表明，欧洲总体较高的 NbS 研究成果可以更好地与经济和社会保持一致。发展。同样，非洲和南美洲地区也优先考虑生物多样性资金64，由于低指数值和现有整体 NbS 研究的结合，为未来的 NbS 研究计划提供了机会。当通过 NbS 有效实施时，NPE 途径可以刺激创造就业机会并实现包容和公平的经济发展。这条路径有可能使 NbS 支持非洲、欧洲和南美洲基尼指数较低的脆弱国家的收入弹性和社会正义（图 2b），以及北美等未来不易受到潜在不可预见影响的较脆弱地区。

通过类似地从复原力角度考虑粮食系统，可以开发变革途径，以克服地方和全球粮食不安全观点的二分法，实现跨尺度的共性，并最大限度地减少全球或地方层面对稳定粮食流程的依赖65。在非洲、亚洲和北美部分地区等最脆弱的地区，实现粮食系统的复原力是必要的（图 2）。未来的 NbS 研究应寻求建立方法，在这些地区建立有弹性的粮食系统，并在受气候变化和暴力冲突影响最严重的地区重建粮食系统66。

进一步的研究也可能集中在高复原力领域，以维持和记录这些地区的成功，或减少国家之间的差异。这对于大洋洲来说是显而易见的，尽管许多太平洋岛国容易受到海平面上升影响健康、水质和粮食的影响，但该地区对这些挑战的高度适应能力是基于从少数几个国家获得的数据。可用性67。

研究途径 6. 连接
对于本研究中考虑的每一个社会挑战，都有大量学术奖学金使用可能与 NbS 概念没有直接联系的替代术语。发展现有文献和 NbS 概念之间的联系对于确保现有知识得到认可并用于扩展 NbS 研究的现状是必要的。例如，“城市绿地”和“城市森林”是有关自然和健康的文献中经常使用的术语。这些研究的证据可用于支持 NbS 用于可持续医疗保健和疾病预防。

未来的范围界定审查可以确定其他术语（包括来自传统生态知识的术语）以及它如何在世界各地不同人群的先前自然和跨学科研究中使用。例如，虽然“生态系统服务”的概念几十年来已在环境科学领域得到广泛认可，但直到最近才被人类健康学科理解并采用来指导研究问题和研究设计68。

结论
当人类面临众多危机时，了解 NbS 对环境、社会和经济的支持程度至关重要。我们的分析结果凸显了 NbS 研究格局的转变，从主要针对气候变化和生物多样性丧失的研究，转向考虑 NbS 对社会和经济影响的研究。NbS 研究的趋势是在政策中促进 NbS，评估社会挑战之间的相互依赖性，并将未充分研究的挑战纳入核心研究主题。然而，优先考虑经济和社会发展、人类健康、粮食安全和水安全的 NbS 研究仍然有限。

我们的分析旨在为未来研究的目标以及 NbS 研究人员、政策制定者和从业者所采取的方向提供信息。需要有针对性的应对措施，以促进对 NbS 的专门研究，单独解决未充分研究的社会挑战，或以综合方式补充更明显的社会挑战。我们确定了未来 NbS 研究应优先考虑的关键区域，以及应将当地研究人员纳入管理和作者身份的区域。这为 NbS 研究资助项目的政策制定者和负责人提供了一个投资研究的机会，这些研究规定了对当地知识的需求并增强了 NbS 的科学基础。

方法
搜索策略
采用基于术语的搜索策略从 Web of Science 核心合集（1900 年至今）数据库中获取相关文献。这些文献包括来自学术期刊、书籍和科学会议的研究文章。

在制定检索策略时，仅使用术语“基于自然的解决方案*”对 Web of Science 进行了初步检索，以了解 1990 年至 2021 年间与该术语相关的出版物数量。该初步检索仅产生了 1,200 篇文献以及 1,300 项结果，2009 年之前没有发现任何研究，2016 年之前只有 6 篇文章。该数据集被认为过于狭窄，无法对 NbS 研究领域内科学领域的演变进行文献计量分析。为了扩展搜索和后续数据集，编制了一个术语列表，反映了 NbS 保护下的不同术语（见表 1）。这些术语取自对全球 NbS 指南1和现有术语摘要的现有审查69 .

为了消除对一种或多种社会挑战的任何偏见，该列表经过改进，仅包含与 NbS 概念最相似并解决多项全球挑战的术语，而不是仅与一种社会挑战相关的术语。例如，“基于生态系统的灾害风险减少”和“自然洪水管理”等术语被从列表中删除，因为它们与减轻灾害风险关系更密切。搜索查询中还包括其他术语，例如“生态恢复”和“生态系统恢复”，这些术语可能被视为与解决环境退化和生物多样性丧失更密切相关，但更适用于各种社会挑战。这些术语与 NbS 概念的相关性在其定义中显而易见（见表 1 ））并手动审查在 Web of Science 中使用这些术语找到的论文的焦点。值得注意的是，几个搜索术语的初始定义可能与“基于自然的解决方案”的定义有所不同，并且会偏重于一个或多个社会挑战，因为对这些概念如何影响更广泛的社会挑战的理解尚不明确。该术语是在创造该术语时建立的。

与 NbS 相关的其他搜索词也被考虑在内，但由于它们与一两个社会挑战的固有联系而被排除在最终搜索查询之外。其中许多术语只会为整个数据集提供很少的额外论文，因此对整体分析的影响有限。然而，其中一些附加术语本身就拥有相当大的学术奖学金，因此，如果将这些术语包括在内，整体研究格局可能会严重偏向于某个特定主题。这些附加项对从原始搜索查询获得的数据集大小的影响由表2中列出的数据集大小增加百分比给出 。