基于Invest模型對生態(tài)系統(tǒng)服務功能評估的研究綜述

王梅娟　李陽

生態(tài)系統(tǒng)可以提供眾多的服務，例如供給服務、調節(jié)服務、文化服務和支撐服務等，關系著人類的健康發(fā)展，與人類福祉密切相關，所以對生態(tài)系統(tǒng)服務功能進行價值評估十分必要，健康科學有效的價值評估可以更好地促進生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展與健康管理。特別是InVEST模型的出現(xiàn)，突破了生態(tài)系統(tǒng)服務功能評估方法的局限，它在能量化生態(tài)系統(tǒng)服務功能的同時，對其進行空間化，并且結合相關情景模擬對未來進行預測。結果發(fā)現(xiàn)，基于InVEST模型對生態(tài)系統(tǒng)服務功能評估的相關研究主要集中在流域尺度，淡水系統(tǒng)和陸地生態(tài)系統(tǒng)方面的研究較多，海洋生態(tài)系統(tǒng)方面的研究較少，特別是在旅游、科研價值方面研究不足，基于此，文章分析并提出了未來的研究方向。

一、國內外相關研究

20世紀90年代初期，生態(tài)系統(tǒng)服務功能的相關研究已經(jīng)基本處于起步階段，但當時大多都是定性研究。直到1993年，Cairns探討了不同情景下理想的生態(tài)系統(tǒng)服務水平確定的研究出現(xiàn)，開始定量化計算的進程。20世紀后期，Costanza對全球生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值進行了計算，此次計算是最具歷史意義的一次變革，其中涉及的方法有：物質量的評價方法、能值分析方法和價值量的評價方法，價值量評價方法應用范圍最廣，應用者最多，主要包括影子價格法（shadow pricing）、影子工程法、條件價值法（Contingent Valuation Method，CVM）等，其基本集中于定量的描述階段。

主要問題在于評價中均是將生態(tài)系統(tǒng)服務功能分解為多個子項目分別進行量化評價，由于分類的主觀性和局限性，所以難以厘清各子項目之間的復雜關系。對生態(tài)系統(tǒng)服務的總經(jīng)濟價值進行評估，往往是采用分類評價，再進行相加，缺乏整體考慮。如何精確從整體的角度量化生態(tài)系統(tǒng)價值，是未來要探討的方向。

國內學者在進行生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評估時，多采用Costanza的方法，然而其對生態(tài)系統(tǒng)服務功能評估是靜態(tài)的，且沒有實現(xiàn)空間化，不夠直觀。RS和GIS使生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評估的空間化成為可能，但是還未能實現(xiàn)其價值的定量評估。InVESTt模型的出現(xiàn)很好地彌補了這個空白，使生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值定量評估的空間化成為可能。

二、InVEST模型概述

InVEST模型，即生態(tài)系統(tǒng)服務和交易的綜合評估模型（Integrated Valuation of Ecosystem Services and Trade-offs），由美國的斯坦福大學開發(fā)，大自然保護協(xié)會（TNC）與世界自然基金會（WWF）聯(lián)合支持的生態(tài)系統(tǒng)服務功能評估模型，主要是通過分析不同情境下生態(tài)服務系統(tǒng)物質量與價值量的相關變化，為利益相關者提供科學的決策和管理的依據(jù)。它是基于GIS平臺，以空間數(shù)據(jù)為基礎，對各種生態(tài)系統(tǒng)服務功能進行量化，并進行地圖化顯示。

在中國知網(wǎng)上以“InVEST模型”為關鍵詞搜索，查到部分文獻，包括2009年張明陽、王克林等，以喀斯特地貌為例，利用遙感對生態(tài)系統(tǒng)服務功能進行定量評估與分析；2011年，方瑜、歐陽志云等以海河流域為例，研究了草地生態(tài)系統(tǒng)服務功能并對其價值進行了評估；2012年，張燦強、李文華等利用InVEST模型對太湖上游的重要支流西苕溪流域的產水量進行了綜合對比分析；2012年，楊園園、戴爾阜等人在相關研究基礎上利用InVEST模型對生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評估的研究框架進行了綜述；2013年，吳哲、陳歆、劉貝貝、初金鳳、彭黎旭等利用InVEST模型對海南省海南島的營養(yǎng)物負荷進行了相關的風險評估；2013年李屹峰等人以密云水庫流域為例，研究了土地利用變化對生態(tài)系統(tǒng)服務功能的影響；2013年，吳健生、張理卿等利用InVEST模型對廣東省深圳市的景觀生態(tài)安全格局源地進行了有效的綜合識別；2014年，阮俊杰、王敏等以福建寧德為例，利用InVEST模型對寧德市的生態(tài)系統(tǒng)的土壤保持功能進行了研究；2014年，劉康、李婷等利用InVEST模型對秦嶺的山地的土壤流失及保持功能進行了生態(tài)效益評價?？煽闯鯥nVEST模型作為一種新興模型得到越來越人的關注和認可。

通過對文獻進行梳理發(fā)現(xiàn)，基于InVEST模型的生態(tài)系統(tǒng)服務功能主要集中在以下幾個方面：水源的涵養(yǎng)、土壤的保持、碳固定、水質的凈化和生物的多樣性。目前InVEST模型的版本是2013年6月7號發(fā)布Version 2.5.4，主要有三個部分組成。第一部分是淡水生態(tài)系統(tǒng)評估，其中包括水電（產水量、水短缺）、水質（產水量、營養(yǎng)物沉積）和沉積物（土壤侵蝕）。第二部分是海洋生態(tài)系統(tǒng)評估部分，主要是檢查擴展創(chuàng)建GS，包括海洋保護、美感評估，水產養(yǎng)殖，生境風險評估，疊置分析，波能評估等。第三部分是陸地生態(tài)系統(tǒng)評估，包括生物多樣性、碳儲量、授粉和木材產量，是比較常用的一部分。

三、InVEST模型在生態(tài)系統(tǒng)服務功能應用中的評價

（一）模型的優(yōu)勢

首先，InVEST模型系統(tǒng)里的各個模塊參數(shù)比較容易獲得，且總體數(shù)量較少，操作起來比較簡單，數(shù)據(jù)的導入導出比較容易，不冗雜。其次，InVEST模型是基于空間化的，可以很好地將服務功能進行空間化的動態(tài)表示，更好地分析空間的異質性特征，相對來說，比較形象直觀。最后，此模型可以進行多種情景模擬下的計算，更好地厘清解決自然資源保護和經(jīng)濟發(fā)展的關系，為利益相關者提供相應的決策依據(jù)。

（二）模型的局限

在研究尺度方面，InVEST模型主要是基于流域角度，如水質、泥沙等。另外，有些指標計算局限性比較大，比如生物多樣性這個指標，模型假定生境質量高的地方生物多樣性也較高，如果生境質量高的地方遭到破壞，則損失比較嚴重。但是，事實上，在現(xiàn)實生活中生境好的地方，生物多樣性不一定高。另外，RS和GIS在生態(tài)系統(tǒng)服務功能評估僅能實現(xiàn)部分功能空間化的動態(tài)評估，對旅游方面價值和文化方面的價值估算相對欠缺。最后，和生態(tài)足跡模型（Ecological footprint，EF）、CITYgreen模型、VER模型（Ecological Value at Risk）相比，該模型對相關數(shù)據(jù)的變化相對來說十分敏感，特別是生物多樣性保護的結果目前還不能以經(jīng)濟價值來進行衡量計算。

四、結語

首先，應用InVEST模型研究土地利用變化下的生態(tài)系統(tǒng)服務功能的響應情況可能會成為一種主要的研究范式。以前的相關研究多是以靜態(tài)的價值量評估為主，對相關物質量的動態(tài)研究較少，相關的生態(tài)學機制研究也不多。隨著人為活動、氣候變化等各方面對生態(tài)系統(tǒng)服務影響的加劇，越來越需要對其進行相應的動態(tài)研究，以此來觀察人為影響下的土地利用的變化過程，進而更好地促進資源的可持續(xù)有效利用，構建合理的生態(tài)系統(tǒng)服務功能評估模型。

其次，在研究尺度上，基于流域尺度的生態(tài)系統(tǒng)服務功能評估也許會越來越受歡迎，未來將會成為典型方法。目前對生態(tài)系統(tǒng)服務功能的相關研究大多集中在某一特定地點，如相關的自然保護區(qū)、城市、縣區(qū)等特定的區(qū)域。然而，有些生態(tài)系統(tǒng)提供的功能并不屬于原位性服務，無法歸到具體的區(qū)域進行研究。特別是流域系統(tǒng)，隨著氣候變化和人為活動的增強，流域系統(tǒng)服務功能越來越弱，急需有效的科學的方法來評估其價值，促進其保護，因此基于流域尺度上的價值評價，有利于幫助人們更直觀地認識和了解其在空間上遷移規(guī)律，同時也可以促進人們對其進行更好的保護。

再次，InVEST模型可以與不同的情景分析相結合，評價不同的決策情境下的生態(tài)系統(tǒng)服務的改變，研究各種服務功能的得失，從而為利益相關者的決策提供有效的依據(jù)，或成為未來主要的研究內容。此外，InVEST模型對生態(tài)系統(tǒng)服務功能進行的量化和空間化，可結合情景分析方法，更好地分析在不同的管理策略下生態(tài)系統(tǒng)服務功能的得失，促進人類發(fā)展與服務功能維持之間的平衡發(fā)展。

最后，未來InVEST模型會更多地應用在海洋生態(tài)系統(tǒng)中，特別是在陸海交界處的濕地生態(tài)系統(tǒng)研究中的應用會越來越多。濕地系統(tǒng)作為重要的保護區(qū)域，有較高的生物生產力、多樣性和物種多樣性功能，同時由于本身特點的影響，所以其較脆弱，所以對其的研究顯得十分重要。目前關于InVEST模型海洋系統(tǒng)方面的研究比較少，模型本身的海洋板塊也比較欠缺，所以對于海洋生態(tài)系統(tǒng)的評估較少，因此，未來應該重點開發(fā)InVEST模型在海洋生態(tài)系統(tǒng)研究方面的子模塊。

（作者單位：1.山東女子學院；2.濟南市規(guī)劃院）