張徐, 李云霞, 呂春娟,*, 畢如田, 夏露, 郭巖松, 王煜, 許彩彩, 孫波

基于InVEST模型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能應(yīng)用研究進(jìn)展

張徐1, 李云霞2, 呂春娟1,*, 畢如田1, 夏露1, 郭巖松1, 王煜1, 許彩彩1, 孫波1

1. 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院, 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心, 晉中 030801 2. 中水北方勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司, 天津 300222

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的模擬、評估、預(yù)測及其權(quán)衡關(guān)系的研究成為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。InVEST模型包含近20項(xiàng)生態(tài)服務(wù)模塊, 不僅涵蓋了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的眾多方面, 能滿足不同功能的評價、模擬和預(yù)測需求; 而且具有很強(qiáng)的空間化、動態(tài)化、可視化等特點(diǎn)。系統(tǒng)分析了該模型中應(yīng)用最為廣泛的生境質(zhì)量、水土保持、產(chǎn)水模型和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)綜合功能等四個方面的應(yīng)用情況, 介紹了生境風(fēng)險評價模塊的應(yīng)用原理, 探討InVEST模型在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估中存在的問題以及未來的發(fā)展趨勢。以期更準(zhǔn)確、更全面地評估生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能, 更好地保護(hù)生態(tài), 也可為管理者和決策者提供參考。

InVEST模型; 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能; 評估

0 前言

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是指生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過程所形成及所維持的人類賴以生存的自然環(huán)境條件與效用[1]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究是生態(tài)系統(tǒng)評估的核心, 其存在極高的價值[2], 為合理有效利用和保護(hù)自然資源、實(shí)現(xiàn)綜合管理提供重要理論依據(jù)。

Ehrlich[3]等人首次提出生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能概念后, 不同學(xué)者對生態(tài)服務(wù)分類展開了更加詳細(xì)的研究, De Groot[4]、Costanza[5]、歐陽志云[6]、謝高地[7]和MA[8]分別闡述生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的分類系統(tǒng), 其中MA是具有影響力的分類系統(tǒng), 主要包括供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、支持服務(wù)、文化服務(wù), 被學(xué)術(shù)界的學(xué)者廣泛認(rèn)可和應(yīng)用[9](表1)。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估主要集中在供給、調(diào)節(jié)服務(wù)的評估, 其中研究土地利用變化對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的研究眾多, 而開展支持, 文化服務(wù)研究較少[10]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估方法有物質(zhì)量評估法, 能值評估法和價值量評估法。目前對生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能的研究主要集中于評估、模擬、預(yù)測和服務(wù)權(quán)衡等[11–13]。近年來, 隨研究深入和模型的發(fā)展, 評價方法逐步趨向于模型。同時, 隨著 3S 技術(shù)空間化特性融入模型構(gòu)建中, InVEST、ARIES、MIMES 和 SoIVES等模型應(yīng)用于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評價, 但這些模型適用生態(tài)服務(wù)功能的側(cè)重點(diǎn)不同。其中InVEST模型應(yīng)用尤為廣泛, 該模型對數(shù)據(jù)量的需求較低, 不但可以進(jìn)行定量的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估, 而且其計算結(jié)果的空間可視性和時空異質(zhì)性特征也能夠展現(xiàn)出來[11, 14], 便于管理者高效決策和科學(xué)制定政策, 其在未來具有廣闊的應(yīng)用空間[15]。因此本文從InVEST模型應(yīng)用的角度出發(fā), 對模型各個模塊在不同領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行分析總結(jié), 對我國目前的生態(tài)文明建設(shè)具有重要的指導(dǎo)意義。

1 InVEST模型簡介

InVEST模型(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs)是美國自然資本項(xiàng)目組開發(fā)的、用于評估生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其經(jīng)濟(jì)價值、支持生態(tài)系統(tǒng)管理和決策的一套模型系統(tǒng)[16–17]。InVEST工具包括量化模型、投影模型、以及對陸地、淡水和海洋系統(tǒng)帶來的福利的分析, 它的應(yīng)用對政策制定者和團(tuán)體等人群具有重要的意義。最新模型版本為InVEST3.8.0, 包含生境質(zhì)量、碳儲存、產(chǎn)水量、生境風(fēng)險評估、沿海藍(lán)碳、營養(yǎng)物質(zhì)輸送比、波浪能發(fā)電、泥沙輸移比等 20 個主要模塊, 最常用的是生境質(zhì)量[18]、碳儲存[19]、產(chǎn)水量[20]、泥沙輸移比[21]等 4 個模塊。

InVEST模型從第一版1.0系統(tǒng), 到最新的InVEST3.8.0的版本, 模型評估的內(nèi)容更加全面化, 運(yùn)行平臺更加獨(dú)立, 組織結(jié)構(gòu)更加合理化[22]。模型子模塊由生物多樣性、植物傳粉、水庫沉積物保持、碳固定、水污染管理、以及木材生產(chǎn)6個, 擴(kuò)展到今天的25個。模型在不斷的更新?lián)Q代的過程中, InVEST3.0是一個重大的轉(zhuǎn)折點(diǎn)和突破點(diǎn)。InVEST3.0版本之前模型是GIS平臺下的腳本軟件, 后來模型以一種獨(dú)立的形式存在, 不需要依賴GIS軟件, 可以直接打開InVEST模型運(yùn)行[23]。同時, 模塊組織分類產(chǎn)生翻天覆地的變化, 由0層模型、1 層模型、2層模型轉(zhuǎn)變?yōu)橹С址?wù)、最終服務(wù)和強(qiáng)化工具三大部分。支持服務(wù)不區(qū)別于其他生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的同時也不會直接為人們提供福利; 最終服務(wù)可以為人們提供直接利益[22]; 強(qiáng)化工具為InVEST GLOBIO Model、RouteDEM、DelineateIt和Scenario Generator: Proximity Based四個模塊。

表1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能分類

InVEST模型軟件基于GIS軟件運(yùn)行[24], 操作時需要GIS處理完成相關(guān)的單因子圖件如LULC圖、DEM圖、降雨量圖和Pawc等數(shù)據(jù)和CSV表格。工作時需要將這些空間數(shù)據(jù)導(dǎo)入到模型中相應(yīng)的模塊中, 通過模塊運(yùn)行, 便能輸出大量的目標(biāo)數(shù)據(jù)和可視化圖。

2 InVEST模型應(yīng)用

2.1 InVEST模型在生境質(zhì)量方面的研究

隨著土地利用方式不斷更新, 導(dǎo)致了適宜生物持續(xù)發(fā)展的生境趨于破碎化, 生境功能退化等問題, 進(jìn)而引起生物多樣性降低[25]。因此基于生境質(zhì)量的研究, 對維持生物多樣性有至關(guān)重要的作用[18]。

生境質(zhì)量評估以往采用構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評價指標(biāo)體系進(jìn)行評估, 該方法需要較大的人力、物力、財力并且難以進(jìn)行時間動態(tài)的分析, 評估結(jié)果只是一個數(shù)值, 缺乏對生境質(zhì)量的定量化評估和定性的空間分析, 其局限性較大。而InVEST模型需要的數(shù)據(jù)容易獲取, 可以實(shí)現(xiàn)空間性和定量化的評估, 也可以反映多個尺度、不同地區(qū)下的生境分布及其退化狀況[26]。

InVEST模型Habitat Quality模塊在研究土地利用變化[23]、土地利用格局變化[27]、景觀格局變化[14]和土地整治[26]對生境質(zhì)量的影響等方面都有應(yīng)用, 由于模型是通過土地利用變化對生物多樣性的威脅程度來體現(xiàn)生境質(zhì)量[23], 因此基于土地利用變化對生境的研究更加全面且深入。生境質(zhì)量主要基于行政區(qū)劃[28], 流域[29]和特殊的地形地貌區(qū)[30]不同尺度, 研究其時間變化, 空間變化和時空變化。生境質(zhì)量評價時需要參考基于時間產(chǎn)生變化的各種生境類型或植被類型范圍[31], 實(shí)現(xiàn)生境質(zhì)量的動態(tài)評估[32]。基于3s技術(shù)的應(yīng)用以及空間分析技術(shù)的發(fā)展, 學(xué)者研究土地利用空間格局及景觀格局的變化對生境質(zhì)量的影響, 評估研究區(qū)生境質(zhì)量等級, 對生境質(zhì)量時空變化進(jìn)行分析和景觀格局與生境質(zhì)量相關(guān)性進(jìn)行分析[30]。研究者在技術(shù)方法上, 不僅單純的運(yùn)用InVEST模型對生境質(zhì)量評估, 而且采用InVEST模型與其他模型相結(jié)合共同評估生境質(zhì)量, 如褚琳等[33]采用CA-Markov 模型、Logistic 回歸模型、InVEST模型探究景觀格局下生境質(zhì)量狀況, 得到景觀生境質(zhì)量指數(shù)和生物多樣性服務(wù)功能降低、生境質(zhì)量退化等結(jié)果。

從模型的可靠性來看, InVEST模型對生境質(zhì)量的研究存在一些不足。InVEST 模型計算生境質(zhì)量是將威脅疊加, 而集體多種威脅的影響遠(yuǎn)高于個體威脅之和, 因此模型計算的生境質(zhì)量值存在誤差。研究區(qū)的生境質(zhì)量一般是受研究區(qū)之外的生境脅迫, 在InVEST模型中, 這種研究邊界之外的生境威脅往往被省略或忽視, 因此, 存在威脅強(qiáng)度減少的現(xiàn)象。

2.2 InVEST模型在土壤保持方面的研究

基于USLE方程計算土壤保持功能的方法忽視了地塊自身泥沙持留能力, 導(dǎo)致評估結(jié)果不夠準(zhǔn)確[34]。而InVEST模型考慮地塊自身攔截上坡土壤侵蝕物的能力, 使計算的土壤流失量和保持量結(jié)果更為科學(xué)準(zhǔn)確[35]。因此基于InVEST模型對土壤保持的研究正受到學(xué)者的重視。

基于InVEST模型SDR模塊(Sediment Delivery Ratio Model)可以對土壤保持功能、土壤侵蝕特征、土壤侵蝕模擬、土壤保持生態(tài)效益評價等方面進(jìn)行研究。模型可以定量的計算潛在、實(shí)際的土壤侵蝕量和土壤保持量[36], 為合理的評估土壤保持功能提供了重要的手段。隨著研究手段的成熟和研究的深入, 可以探討土壤侵蝕特征, 分析土壤侵蝕強(qiáng)度的空間差異、垂直差異、坡度差異[37]。研究者不僅僅定量評估土壤侵蝕特征, 在應(yīng)用技術(shù)上對土壤侵蝕進(jìn)行了模擬, 如周彬?qū)Ρ本┥絽^(qū)的土壤侵蝕進(jìn)行了模擬[12]。研究者在定量評估的基礎(chǔ)上, 進(jìn)一步應(yīng)用模型探究土壤保持生態(tài)效益評價, 李婷等[35]對土壤保持生態(tài)效益進(jìn)行評價, 并分析潛在土壤侵蝕及實(shí)際土壤侵蝕和土壤保持生態(tài)服務(wù)價值空間分布。InVEST模型的廣泛適用性, 使基于模型的研究區(qū)域趨于廣泛化, 研究內(nèi)容細(xì)致化, 李婷等從秦嶺山地、流域、縣域3個尺度, 通過計算潛在與實(shí)際土壤侵蝕量, 得到土壤保持服務(wù)價值空間分布圖[35]。隨著研究的發(fā)展, 學(xué)者對結(jié)果分析的手段更加多樣, 分析不同土地類型和森林類型對土壤侵蝕量的大小的影響。常暢探究得到林地、草地、耕地、建筑用地、未利用土地、水域的保持能力逐漸降低[36]。周彬采用InVEST模型探討不同森林類型, 得到天然混交針葉林、天然側(cè)柏林、人工落葉松林的土壤保持功能逐漸降低[12]。針對結(jié)果的分析不僅局限于植被和土地類型的影響, 還研究不同地形狀況對土壤侵蝕的狀況的影響進(jìn)行分析, 如陳童堯探究不同土地利用、坡度、海拔高度以及土壤類型下的保土狀況[37]。

模型中USLE方程是針對美國地區(qū)土壤流失的狀況設(shè)置的經(jīng)驗(yàn)公式, 其適用范圍有限, 國內(nèi)學(xué)者基于InVEST模型的應(yīng)用, 應(yīng)參考區(qū)域研究成果, 對R因子, K因子, C因子, P因子取值進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整, 使其更合理的適用中國土壤侵蝕狀況。

2.3 InVEST模型在產(chǎn)水方面的研究

氣候變化引起水源供給的不確定性[38], 時刻威脅著生態(tài)系統(tǒng)保持安全穩(wěn)定的狀態(tài)。因此, 對水源供給功能的定量評估成為社會發(fā)展和生態(tài)保護(hù)的必然要求[39]。

InVEST模型Water Yield 模塊是基于水循環(huán)原理, 參考降水、植物蒸騰量、地表蒸發(fā)量、根系深度等參數(shù), 通過降水量減去蒸散發(fā)和地表徑流后, 土壤層可調(diào)節(jié)的水量(并不是指土壤層水分的變化), 即為產(chǎn)水量[40]。Water Yield 模塊已成功被Polasky 等[41]、Mansoor 等[42]和Marquèsa 等[43]應(yīng)用于明尼蘇達(dá)河流域、威拉米特河流域、弗蘭科利河流域、科特迪瓦等國家及區(qū)域的產(chǎn)水量評估, 并取得很好的效果。隨著InVEST模型的應(yīng)用在不斷完善, 從已有的研究成果中可以發(fā)現(xiàn), 學(xué)者們不僅能夠?qū)Ξa(chǎn)水量評估, 還可以對產(chǎn)水量進(jìn)行不同情景的綜合、動態(tài)、可視化的評估, 如呂樂婷等[20]研究大連市產(chǎn)水量的時空分布特征, 并分情景研究不同情景下產(chǎn)水量的時空變化。InVEST模型不僅可以評估產(chǎn)水量的時空變化特征等[44], 還能夠結(jié)合其他技術(shù)手段研究不同驅(qū)動因子對產(chǎn)水量的影響, 如王耕等[45]研究大凌河流域產(chǎn)水量的空間分布格局, 分析了不同土地利用類型、不同土壤質(zhì)地、不同氣候因子下產(chǎn)水量的情況, 得到潮棕壤、潮土、粗骨土、棕壤產(chǎn)水量逐漸降低，產(chǎn)水量與實(shí)際、潛在的蒸散量呈負(fù)相關(guān)的結(jié)果。由此可以看出, 學(xué)者基于InVEST模型對各干支流域的產(chǎn)水量進(jìn)行了深度研究, 為流域保護(hù)和社會發(fā)展具有重要意義。

InVEST模型Water Yield模塊雖然目前應(yīng)用廣泛, 但模型存在未考慮土地利用/覆被的空間分布、很大程度上簡化了消耗性需求和模型不能很好刻畫跨流域或季節(jié)性的農(nóng)業(yè)灌溉取水等缺陷。

2.4 InVEST模型在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能綜合評估中的應(yīng)用

InVEST模型的多服務(wù)、模塊化設(shè)計決定了它非常適用于多尺度、多情景的分析[46]。相比單一生態(tài)系統(tǒng)角度估算, 多模塊聯(lián)合對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的評估更加合理。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能綜合評估是指采用InVEST模型多個模塊同時對多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行評估。InVEST模型對劃定生態(tài)保護(hù)區(qū)來說, 是一種有效的手段, 可以將各模型評價結(jié)果分級分區(qū)、綜合疊加, 最終確定生態(tài)功能區(qū)和優(yōu)先保護(hù)區(qū)等。Terrado[47]等研究討論了平原和山區(qū)的土壤保持, 水生凈化和產(chǎn)水量等五種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間的模式和相互作用的變化。從已有的研究成果中可以發(fā)現(xiàn), 學(xué)者們可以分析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間格局變化特征, 以及進(jìn)行經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式與自然保護(hù)模式的協(xié)同與權(quán)衡。郭洪偉[6]對功能變化趨勢、空間格局變化和空間格局變化因素進(jìn)行分析。王蓓等[48–49]借助InVEST模型和空間統(tǒng)計方法研究各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間格局, 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系。張?zhí)餥13]模擬大寧河流域不同情境下土地利用變化，并對不同情景下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡進(jìn)行研究。研究者還設(shè)置不同情景, 探究綜合和單個情景對生態(tài)服務(wù)功能土壤保持和氮磷的影響, 如吳一帆設(shè)定化肥減量、河岸緩沖帶、退耕還林和綜合修復(fù)四個情景, 探究發(fā)現(xiàn)它們可以提高生態(tài)服務(wù)功能[50]。學(xué)者還將InVEST模型特點(diǎn)與其他模型優(yōu)勢相結(jié)合, 研究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。周文春等利用InVEST模型進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能測算, 彌補(bǔ)傳統(tǒng)算法計算結(jié)果較難進(jìn)行空間量化對比的劣勢[51]。劉菊等使用InVEST模型與影子工程法, 對其生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)量與價值進(jìn)行量化評估與空間制圖[21]。

InVEST模型模塊比較多, 從以上學(xué)者的研究可以看出主要應(yīng)用于Habitat Quality、SDR、Water Yield等模塊, 尤其集中于Habitat Quality模塊和SDR模塊的研究, 這與當(dāng)下生態(tài)環(huán)境存在的問題密切相關(guān)。

2.5 生境風(fēng)險評價模型

生態(tài)風(fēng)險評價方法主要是運(yùn)用各種多元分析模型和相關(guān)變量分析方法[52], 比如土地生態(tài)風(fēng)險評價模型采用質(zhì)量風(fēng)險、結(jié)構(gòu)風(fēng)險和承載力風(fēng)險確定土地生態(tài)風(fēng)險; 全局空間自相關(guān)分析方法研究土地綜合生態(tài)風(fēng)險格網(wǎng)尺度上的整體分布狀況, 判斷其空間集聚性。以上評價方法具有定量化、綜合化、空間聚集化等特點(diǎn), 但未充分利用空間信息技術(shù), 而InVEST生境風(fēng)險評估模型不僅基于地學(xué)信息系統(tǒng)GIS運(yùn)行, 而且具有以上的特點(diǎn)和優(yōu)勢, 因此其評估結(jié)果會更加合理。

InVEST模型Habitat Risk Assessment模塊是通過整合有關(guān)生境暴露在每一個壓力源的信息及其暴露后果的信息來幫助用戶去評價人類活動對沿海與海洋生境的影響及其對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的潛在威脅[23]。InVEST生境風(fēng)險評估模型運(yùn)行是通過數(shù)據(jù)獲取、模型運(yùn)行和結(jié)果輸出三部分完成。數(shù)據(jù)獲取需要標(biāo)準(zhǔn)分?jǐn)?shù)文件夾、分析分辨率、風(fēng)險公式、衰減公式、最大標(biāo)準(zhǔn)分?jǐn)?shù)、最大重疊壓力源數(shù)目和HTML表等相關(guān)數(shù)據(jù); 運(yùn)行過程是首先判斷生境暴露于壓力源可能性及其暴露后果, 然后結(jié)合暴露程度與響應(yīng)值去給每個壓力源—生境聯(lián)合體生成一個對應(yīng)的風(fēng)險值, 接著模型會量化所有壓力源對生境的累積風(fēng)險, 辨別出處于風(fēng)險熱點(diǎn)的生境區(qū)域, 最后用戶可以自行評估比柵格分辨率還高或比研究區(qū)域面積還小的子區(qū)域尺度的風(fēng)險[23]; 模型輸出結(jié)果多以地圖顯示, 內(nèi)容豐富且細(xì)致, 可以產(chǎn)出單個柵格和分區(qū)域規(guī)模形式的累積風(fēng)險分?jǐn)?shù)、恢復(fù)潛能等, 也可以產(chǎn)出生境風(fēng)險地圖。InVEST生境風(fēng)險評估模型可以用于退化生態(tài)系統(tǒng)、脆弱生態(tài)系統(tǒng)或者保護(hù)區(qū)等生態(tài)系統(tǒng)的生境風(fēng)險評估, 準(zhǔn)確識別壓力源、風(fēng)險熱點(diǎn)等空間分布, 有助于更好地進(jìn)行生態(tài)保護(hù)和恢復(fù), 但目前這方面的研究還很少。

3 InVEST模型的研究評價與展望

InVEST模型廣泛應(yīng)用于國家和地區(qū)的空間規(guī)劃、生態(tài)補(bǔ)償、風(fēng)險管理、適應(yīng)氣候變化等多個領(lǐng)域[23]。受到國內(nèi)外學(xué)者的認(rèn)可, 在生態(tài)文明建設(shè)的需求下, 未來InVEST模型在生境質(zhì)量、水土保持等不同地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛。

當(dāng)然, 在目前InVEST模型的應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)一些不足。第一, InVEST模型的表達(dá)直觀和評價結(jié)果的可視化, 需要空間數(shù)據(jù), 但是空間數(shù)據(jù)的獲取存在精度不確定, 獲取方式困難等問題。因此建立完備的空間數(shù)據(jù)庫和降低數(shù)據(jù)獲取的難度是一種必然的趨勢。第二, InVEST模型預(yù)測評估生境質(zhì)量的過程中需確定權(quán)重, 即各指標(biāo)因子對各功能的重要性, 權(quán)重是構(gòu)建土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評價的重要保障, 權(quán)重的切實(shí)性將影響結(jié)果的可靠性。但是, 權(quán)重的確定并沒有系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)和有效的方式, 因此這也是需要解決的問題。第三, InVEST模型用于國家、省、流域等區(qū)域大尺度的研究[53], 但是目前區(qū)域小尺度的生態(tài)服務(wù)也至關(guān)重要, 因此InVEST模型未來更新發(fā)展可以趨于小區(qū)域的研究。綜上所述InVEST模型應(yīng)通過完善理論、創(chuàng)新模型和拓展實(shí)踐等途徑促進(jìn)模型應(yīng)用的可靠性。

InVEST模型在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估雖然存在一些缺陷, 但在生態(tài)領(lǐng)域適用性、動態(tài)性以及空間化的特點(diǎn)是毋庸置疑的, 應(yīng)用前景非常廣泛。第一, InVEST模型趨向于在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的權(quán)衡與協(xié)同研究的應(yīng)用, 研究各種服務(wù)功能的得失, 政府決策的得失, 從而為利益相關(guān)者和政府制定者提供更多元化的管理決策[46]。第二, 未來InVEST模型將更多的應(yīng)用于生態(tài)時空格局變化及其重要評價。前期的研究多是以時間序列為主, 伴隨著人類活動和生態(tài)環(huán)境的不斷惡化, 促使生態(tài)時空格局的研究。因此分析和研究時空格局的變化對生態(tài)系統(tǒng)的研究和維持自然生態(tài)系統(tǒng)的平衡至關(guān)重要。第三, 隨著大數(shù)據(jù)時代的發(fā)展, 未來InVEST模型勢必與大數(shù)據(jù)相結(jié)合, 未來企業(yè)可以采用InVEST模型降低投資風(fēng)險, 它可以指導(dǎo)自然資本進(jìn)行投資, 以確保他們的供應(yīng)鏈的可持續(xù)化、安全化。

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Research progress on application of ecosystem service functions based on InVEST model

ZHANG Xu1, LI Yunxia2, LYUChunjuan1,*, BI Rutian1, XIA Lu1, GUO Yansong1, WANG Yu1, XU Caicai1, SUN Bo1

1. College of Resources and Environment, Shanxi Agriculture University, National Experimental Teaching Demonstration Center for Agricultural Resources and Environment, Shanxi Agricultural University, Jinzhong 030801, China 2. China Water Resources Bei fang Investigation, Design and Research Co. Ltd, Tianjin 300222, China

The research on the simulation, evaluation, prediction and trade-off of ecosystem services has become a hot topic in the field of ecosystem services. The InVEST model contains nearly 20 modules of ecosystem services, which not only covers many aspects of ecosystem services, but also can meet the needs of evaluation, simulation and prediction of different functions; moreover, it is characteristic of spatialization, dynamic and visualization. This paper introduced the application principle of habitat risk assessment module, analyzed the application of habitat quality, soil and water conservation, water production model and ecosystem service comprehensive function, and discussed the problems and future development trend of InVEST model in ecosystem service function assessment. The research progress is useful to evaluate ecosystem service function more accurately and comprehensively, and to provide reference for government managers and decision makers.

InVEST model; ecosystem services; evaluation

10.14108/j.cnki.1008-8873.2022.01.027

張徐, 李云霞, 呂春娟, 等. 基于InVEST模型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 生態(tài)科學(xué), 2022, 41(1): 237–242.

ZhangXu, LIYunxia, LYUChunjuan, et al. Research progress on application of ecosystem service functions based on InVEST model[J]. Ecological Science, 2022, 41(1): 237–242.

Q141

A

1008-8873(2022)01-237-07

2020-06-04;

2020-06-24

山西省自然基金項(xiàng)目“沿黃丘陵溝壑區(qū)煤炭資源性縣域水土保持生態(tài)空間格局的時空演變及驅(qū)動力分析”; 國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“鐵礦干排尾礦坡面生態(tài)恢復(fù)侵蝕調(diào)控機(jī)理研究”(41401619)

張徐(1994—), 男, 山西運(yùn)城人, 在讀碩士研究生, 主要從事土地生態(tài)研究, E-mail: 1246727491@qq.com

呂春娟, 女, 博士, 教授，主要從事生態(tài)修復(fù)、土地整治、土壤侵蝕方面的研究, E-mail: lcjcwg@ 126.com