基于Invest模型对生态系统服务功能评估的研究综述

王梅娟　李阳

生态系统可以提供众多的服务，例如供给服务、调节服务、文化服务和支撑服务等，关系着人类的健康发展，与人类福祉密切相关，所以对生态系统服务功能进行价值评估十分必要，健康科学有效的价值评估可以更好地促进生态系统的可持续发展与健康管理。特别是InVEST模型的出现，突破了生态系统服务功能评估方法的局限，它在能量化生态系统服务功能的同时，对其进行空间化，并且结合相关情景模拟对未来进行预测。结果发现，基于InVEST模型对生态系统服务功能评估的相关研究主要集中在流域尺度，淡水系统和陆地生态系统方面的研究较多，海洋生态系统方面的研究较少，特别是在旅游、科研价值方面研究不足，基于此，文章分析并提出了未来的研究方向。

一、国内外相关研究

20世纪90年代初期，生态系统服务功能的相关研究已经基本处于起步阶段，但当时大多都是定性研究。直到1993年，Cairns探讨了不同情景下理想的生态系统服务水平确定的研究出现，开始定量化计算的进程。20世纪后期，Costanza对全球生态系统服务功能价值进行了计算，此次计算是最具历史意义的一次变革，其中涉及的方法有：物质量的评价方法、能值分析方法和价值量的评价方法，价值量评价方法应用范围最广，应用者最多，主要包括影子价格法（shadow pricing）、影子工程法、条件价值法（Contingent Valuation Method，CVM）等，其基本集中于定量的描述阶段。

主要问题在于评价中均是将生态系统服务功能分解为多个子项目分别进行量化评价，由于分类的主观性和局限性，所以难以厘清各子项目之间的复杂关系。对生态系统服务的总经济价值进行评估，往往是采用分类评价，再进行相加，缺乏整体考虑。如何精确从整体的角度量化生态系统价值，是未来要探讨的方向。

国内学者在进行生态系统服务功能价值评估时，多采用Costanza的方法，然而其对生态系统服务功能评估是静态的，且没有实现空间化，不够直观。RS和GIS使生态系统服务功能价值评估的空间化成为可能，但是还未能实现其价值的定量评估。InVESTt模型的出现很好地弥补了这个空白，使生态系统服务功能价值定量评估的空间化成为可能。

二、InVEST模型概述

InVEST模型，即生态系统服务和交易的综合评估模型（Integrated Valuation of Ecosystem Services and Trade-offs），由美国的斯坦福大学开发，大自然保护协会（TNC）与世界自然基金会（WWF）联合支持的生态系统服务功能评估模型，主要是通过分析不同情境下生态服务系统物质量与价值量的相关变化，为利益相关者提供科学的决策和管理的依据。它是基于GIS平台，以空间数据为基础，对各种生态系统服务功能进行量化，并进行地图化显示。

在中国知网上以“InVEST模型”为关键词搜索，查到部分文献，包括2009年张明阳、王克林等，以喀斯特地貌为例，利用遥感对生态系统服务功能进行定量评估与分析；2011年，方瑜、歐阳志云等以海河流域为例，研究了草地生态系统服务功能并对其价值进行了评估；2012年，张灿强、李文华等利用InVEST模型对太湖上游的重要支流西苕溪流域的产水量进行了综合对比分析；2012年，杨园园、戴尔阜等人在相关研究基础上利用InVEST模型对生态系统服务功能价值评估的研究框架进行了综述；2013年，吴哲、陈歆、刘贝贝、初金凤、彭黎旭等利用InVEST模型对海南省海南岛的营养物负荷进行了相关的风险评估；2013年李屹峰等人以密云水库流域为例，研究了土地利用变化对生态系统服务功能的影响；2013年，吴健生、张理卿等利用InVEST模型对广东省深圳市的景观生态安全格局源地进行了有效的综合识别；2014年，阮俊杰、王敏等以福建宁德为例，利用InVEST模型对宁德市的生态系统的土壤保持功能进行了研究；2014年，刘康、李婷等利用InVEST模型对秦岭的山地的土壤流失及保持功能进行了生态效益评价。可看出InVEST模型作为一种新兴模型得到越来越人的关注和认可。

通过对文献进行梳理发现，基于InVEST模型的生态系统服务功能主要集中在以下几个方面：水源的涵养、土壤的保持、碳固定、水质的净化和生物的多样性。目前InVEST模型的版本是2013年6月7号发布Version 2.5.4，主要有三个部分组成。第一部分是淡水生态系统评估，其中包括水电（产水量、水短缺）、水质（产水量、营养物沉积）和沉积物（土壤侵蚀）。第二部分是海洋生态系统评估部分，主要是检查扩展创建GS，包括海洋保护、美感评估，水产养殖，生境风险评估，叠置分析，波能评估等。第三部分是陆地生态系统评估，包括生物多样性、碳储量、授粉和木材产量，是比较常用的一部分。

三、InVEST模型在生态系统服务功能应用中的评价

（一）模型的优势

首先，InVEST模型系统里的各个模块参数比较容易获得，且总体数量较少，操作起来比较简单，数据的导入导出比较容易，不冗杂。其次，InVEST模型是基于空间化的，可以很好地将服务功能进行空间化的动态表示，更好地分析空间的异质性特征，相对来说，比较形象直观。最后，此模型可以进行多种情景模拟下的计算，更好地厘清解决自然资源保护和经济发展的关系，为利益相关者提供相应的决策依据。

（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，如水质、泥沙等。另外，有些指标计算局限性比较大，比如生物多样性这个指标，模型假定生境质量高的地方生物多样性也较高，如果生境质量高的地方遭到破坏，则损失比较严重。但是，事实上，在现实生活中生境好的地方，生物多样性不一定高。另外，RS和GIS在生态系统服务功能评估仅能实现部分功能空间化的动态评估，对旅游方面价值和文化方面的价值估算相对欠缺。最后，和生态足迹模型（Ecological footprint，EF）、CITYgreen模型、VER模型（Ecological Value at Risk）相比，该模型对相关数据的变化相对来说十分敏感，特别是生物多样性保护的结果目前还不能以经济价值来进行衡量计算。

四、结语

首先，应用InVEST模型研究土地利用变化下的生态系统服务功能的响应情况可能会成为一种主要的研究范式。以前的相关研究多是以静态的价值量评估为主，对相关物质量的动态研究较少，相关的生态学机制研究也不多。随着人为活动、气候变化等各方面对生态系统服务影响的加剧，越来越需要对其进行相应的动态研究，以此来观察人为影响下的土地利用的变化过程，进而更好地促进资源的可持续有效利用，构建合理的生态系统服务功能评估模型。

其次，在研究尺度上，基于流域尺度的生态系统服务功能评估也许会越来越受欢迎，未来将会成为典型方法。目前对生态系统服务功能的相关研究大多集中在某一特定地点，如相关的自然保护区、城市、县区等特定的区域。然而，有些生态系统提供的功能并不属于原位性服务，无法归到具体的区域进行研究。特别是流域系统，随着气候变化和人为活动的增强，流域系统服务功能越来越弱，急需有效的科学的方法来评估其价值，促进其保护，因此基于流域尺度上的价值评价，有利于帮助人们更直观地认识和了解其在空间上迁移规律，同时也可以促进人们对其进行更好的保护。

再次，InVEST模型可以与不同的情景分析相结合，评价不同的决策情境下的生态系统服务的改变，研究各种服务功能的得失，从而为利益相关者的决策提供有效的依据，或成为未来主要的研究内容。此外，InVEST模型对生态系统服务功能进行的量化和空间化，可结合情景分析方法，更好地分析在不同的管理策略下生态系统服务功能的得失，促进人类发展与服务功能维持之间的平衡发展。

最后，未来InVEST模型会更多地应用在海洋生态系统中，特别是在陆海交界处的湿地生态系统研究中的应用会越来越多。湿地系统作为重要的保护区域，有较高的生物生产力、多样性和物种多样性功能，同时由于本身特点的影响，所以其较脆弱，所以对其的研究显得十分重要。目前关于InVEST模型海洋系统方面的研究比较少，模型本身的海洋板块也比较欠缺，所以对于海洋生态系统的评估较少，因此，未来应该重点开发InVEST模型在海洋生态系统研究方面的子模块。

（作者单位：1.山东女子学院；2.济南市规划院）