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河流生態系統指河流水體的生態系統，屬流水生態系統的一種，是陸地與海洋聯系的紐帶，在生物圈的物質循環中起著主要作用，具有棲息地功能、過濾作用、屏蔽作用、通道作用以及源匯功能。河流生態水文學主要研究的是各種水生動植物的生態學特征以及河流水文水質變化與水生生物的關系。流域生態水文研究流域主要是指由分水線所包圍的河流集水區，如河流、湖泊等。其主要的研究內容包括流域生態水文過程與功能的研究以及生態水文模型的建立。水文過程與生物動態之間的關系是流域生態水文過程與功能研究的核心內容。研究水文機理以及流域生態系統與水文過程耦合關系已經成為當今水文科學的前沿問題［1］。國際上流域生態水文學研究可歸納為3個主要方向:①流域或區域水文循環過程中生態與水文相互作用與影響問題研究生態過程如何影響流域或區域的水文循環過程，包括河道內水生生態系統對河流水文過程的作用;②流城水利工程措施如何作用和影響流域內的生態系統，也就是流域水文過程或水文情勢變化對生態系統有何影響的問題，包括河道內和河道外相關區域;③生態水資源問題，研究流域內各種生態系統的水資源需求和水消耗規律，包括不同水供給情況下的生態水分脅迫的響應機理，前兩個方面可以稱為生態水文學的水文過程領后者則是生態水文學的水資源問題領域可以認為生態水文學是基于水文學和生態學理論基礎的包含生態水文過程與生態水資源兩個理論與實踐相結合的學科體系。

1文獻來源及其分析

中文以SU=“流域生態水文”+“生態水文”+“生態水文學”+“水文過程”+“流域生態”+“流域尺度”+“流域科學”+“水循環”+“分布式水文模型”，以“主題目錄”功能進行計量分析。其中，因為關中文檢索數據庫為中國期刊全文數據庫(CNKI)、萬方數據庫和維普中文期刊全文數據庫。文章以中文獻分析近年來國內森林生態水文學領域的研究進展及研究熱點。查閱文獻，鍵詞是對文獻的研究內容、方法、對象等的高度概括，所以從關鍵詞的分布可以看出相應研究領域的研究熱點、創新及發展趨勢。生態水文學研究熱點、創新及發展趨勢圖，見圖1。

2流域植被與水文過程的相互作用

2.1流域植被與水文過程相互作用機制

植被覆蓋和氣候變化對徑流的影響可能具有尺度依賴性，而在生態環境脆弱和地質結構復雜的西南喀斯特區開展研究較少［2］。過去幾十年中，全球氣候變化促使水循環加快，改變了降水的時空變化，極端水文事件發生更加頻繁，導致中國南方地區的洪澇災害在不斷增加，水生態環境在不斷惡化［3］。受到了氣候、植被、土壤、地形和人類活動的共同影響，其中植被和氣候變化是引起徑流變化的重要因素。植被通過地上部分的林冠截留對降水進行再分配，以及通過地表枯落物和地下根系增加土壤的入滲能力等改變徑流的產生機制［4］。氣候因素包括降水、潛在蒸散發以及氣溫等，降水是引起徑流變化最敏感的因子。氣候變化直接導致降水的空間分布、時間變異以及地表蒸發等的變化來影響流域的徑流量［5－6］。董喆等［7］利用小波分析方法研究了在不同周期下，降水與植被對徑流的調節作用。Mann－Kendall趨勢檢驗是研究水文變化趨勢研究的良好方法［8－9］。生態水文學是研究生態格局和過程下的水文機制的科學，氣候－植被－土壤的相互作用是其控制性的因素，土壤濕度是其關鍵的研究因子。要揭示水文過程，包括類型、速率、時間以及不同時間的水文過程發生的空間特征如何影響生態過程。研究對于彌補生態系統對于水文過程響應機制方面的多種不足是必要的，但人類社會面臨的客觀事實是:不僅僅是河流生態系統對于人類社會的影響產生了巨大變化，地球上的整個陸地淡水生態系統都不同程度面臨著因人類社會對水資源的過度占用而造成的生存威脅。

2.2流域植被與水文過程相互作用的空間異質性

地表生態水文過程(ecohydrologicalprocessinthesurficialenvironment)包括植被變化、土地利用和侵蝕過程、水庫和三角洲的沉積過程、河系、洪泛平原和濕地之間的關系及地表水過程，并認為生態水文學的實用性含義(Workingdefinition)是研究在不同時空尺度上水文過程與生物動力過程相綜合的科學。生態水文學研究是要獲得水資源持續管理的方案，有明確的學科研究目的，因而筆者認為生態水文學是研究一定時空尺度上生態過程與水文過程的耦合演進規律及成因，探求協調的生態水文模式，應用于水資源持續管理實踐的科學。水文過程及其變化如何在不同時空尺度上影響生態過程，生態系統和陸地表面生態過程如何反作用于水文過程，如植被系統如何以媒介的方式參與水的輸入、儲存和消耗而作用于整個水文循環等，是生態水文學生態水文過程研究的兩大相互密切關聯的核心主體和主要內涵。如果生態水文過程存在良性循環，水環境質量也會愈加改善，不管是涵養水源還是調節徑流，都會起到保護水環境的作用［10］。當前國內外學者對水環境與生態水文的研究主要體現在被動治理的角度，面對環境日漸退化和自然資源不斷減少，人們不得不被動地尋找治理水環境對策，希望通過有效治理恢復水系統。

3流域水利工程與生態系統

早期生態水文學的核心領域，以流域水利工程措施如何作用和影響流域內的生態系統為主要研究內容。長期以來水利工程如大壩對流域生態系統的影響就一直是生態學家研究的熱點問題，提出了許多有關生態系統對水利工程響應的特征與機理方面的觀點，并逐漸成為決定工程建設規劃的重要科學依據，如中國三峽大壩建設規劃中對長江流域水生生態系統影響的評估就考慮得非常周密。重點是大壩的生態效應，為了滿足人類社會經濟發展要求而修建的水利工程，其主要功能包括蓄水發電、防洪排澇、拒咸蓄淡、灌溉供水、通航養殖等方面，其發揮作用的同時不可避免地對生態環境造成了巨大影響。大壩對魚類最直觀的影響是阻斷了其自由遷移的通道。嚴重影響了魚類的生殖，尤其是對洄游性魚類。國外投入了大量的人力、物力進行保護性研究，在重要的洄游通道上修建魚道，挽救那些受到威脅的物種。大鱗大麻哈魚作為哥倫比亞河流域重要的捕撈魚類，自該流域修建大壩后，其成魚和仔魚難以洄游，失去了45%的棲息地，種類和數量都不斷下降，成為該河流區域立法保護的瀕危魚類。由于大壩的干擾，河流水文情勢發生明顯均質化現象，魚類生境顯示出強烈的同一化趨勢。河流水文情勢可變性的降低對魚類多樣性的影響很大，流量的變動性降低導致河道復雜性下降，進而降低生境多樣性。

4生態水資源問題

經過近10a的迅速發展，生態水文學的理論與方法在干旱區流域水資源和生態環境問題領域研究中已經顯示出其廣闊的應用前景，成為最具活力的干旱區水文學與生態學前沿領域，但是正如夏軍教授所指出的，生態水文學作為新生學科，其發展和應用過程不可避免的存在許多問題，這也是當今干旱區水文與水資源學以及生態環境領域所面臨的一系列重要的挑戰性任務與課題。隨降水、蒸散發和暴雨事件的增加，以及生物地球化學過程的顯著改變，陸地淡水生態系統將如何應對這種劇烈的水文過程變化，是生態水文過程研究可能面臨的最嚴峻的挑戰和任務，也是全球變化研究的關鍵科學問題之一。生態水文系統的相似性和差異性規律，理解人類活動對生態水文系統的干擾規律，為流域資源開發、災害預防和生態調控提供科學依據。科學管理水土界面的相互作用，使得淡水生態系統可持續化，就是現階段生態水文學中流域尺度上提出的新課題，其核心目標就是要探求在全球變化和人口數量劇增的情況下，針對河流與洪泛平原生態系統、沼澤濕地生態系統等水土界面矛盾突出的陸地生態體系，如何保護淡水生態系統及其服務功能，如何有效地控制和減少由于水文情勢變化(包括水富營養化和有機污染等)所導致的大范圍生態系統的退化。水土界面間物質與能量傳輸與變化及其對陸地生態系統的影響研究，將深化水文生態學的內涵。國內外有關生態需水量的研究成果，可以分為河道內生態需水量和河道外生態需水量兩大體系。在河道需水的研究上，研究人員們主要是通過對河流學、水文學、生物學、環境學和生態水文學的角度進行的測算。河道內生態需水量國際上研究較早，其內涵包括生態系統及其生境維持的非生命系統需水量在內，基本上是河道環境保護的水量需求這樣一個范疇，早期國外有關生態需水的概念大都明確局限在維持天然河道內生態系統穩定的水量需求這樣的內涵范疇，國內由于存在緊迫的區域生態需水量評價社會需求，以西北干旱區生態需水量研究為重點，發展較快。如果要良好地解決水資源短缺問題，相關工作人員應該強化水資源評價工作的研究，并提高重視，對水資源的特點、分布進行深入分析，科學合理運用生態水文的理念，對水資源配置進行優化，從而在規劃流域水資源的過程中，可以提供準確的依據作為參考。

5流域尺度生態水文學發展趨勢

在干旱內陸流域，生態水文過程研究集中在3個方面:①在河源山區森林帶開展的以森林水源涵養功能觀測研究為核心的森林生態水文過程研究，在黑河流域祁連山區這方面的研究已有近30a歷史，在國內具有一定影響;②干旱區典型植物的水分利用機理和水分脅迫的響應特征等方面相對微觀尺度的生態水文研究，包括干旱區土壤結皮的生態水文規律研究;③不同景觀帶植被生態系統的蒸散發及其年內變化規律的研究。生態水文過程研究存在多方面的來自學科交叉與觀念上的和技術手段上的等諸多困難，面臨的最大挑戰就在于缺乏陸面生態過程要素中有關水文的一些關鍵性的數據和信息積累，如植被結構如何影響降雨和雪的截留作用、土壤水分的有效性和水氣壓差如何控制著植物功能性組分的蒸騰作用等，而且存在比水文過程更加復雜和困難的尺度問題。有挑戰就有機遇，正是這些巨大挑戰吸引了越來越多的生態學、水文學和環境科學以及人文科學等諸多學科的科學家匯聚到生態水文科學這一新的交叉學科領域中來，在全球范圍內業已形成了龐大的專門研究隊伍。中國在有些領域的研究獨具特色，如黃土高原以土壤侵蝕為核心的植被－土壤－大氣水分交換以及流域尺度的水沙效應研究、干旱內陸流域不同景觀帶的植被－土壤－大氣間水分傳輸規律研究和植被的水文響應特征研究，以及青藏高原基于高寒生態系統的高原能水平衡實驗研究等。干旱區植被生態系統的這種水分適應性，使得對以植被生態為主要對象的生態需水量計算帶來了更大困難，尤其是干旱脅迫一年生植物、干旱脅迫雨季生植物的大量存在，使得生態需水量在需水的對象角度就存在很大的隨機性。干旱區植物的生態水分適應機理，以植被生態體系為對象的生態需水量，就存在最小生態需水量、適宜生態需水量和最大生態需水量幾個類型。生態水文學的理論與方法對于流域的水文學與水資源、生態學以及可持續發展等學科領域的一系列科學問題提供了最富有前景的研究途徑和思路，展望未來，針對全球流域尺度緊迫的水資源與環境問題，流域生態水文學的發展將從生態水文過程和生態水資源相關的幾個領域取得突破和需要深入研究。

6結語

1)流域或區域水文循環過程中生態與水文相互作用與影響問題研究生態過程影響流域或區域的水文循環過程，包括河道內水生生態系統對河流水文過程的作用。2)流城水利工程措施作用和影響流域內的生態系統，也就是流域水文過程或水文情勢變化對生態系統有影響，包括河道內和河道外相關區域。3)生態水資源問題，研究流域內各種生態系統的水資源需求和水消耗規律，包括不同水供給情況下的生態水分脅迫的響應機理，前兩個方面可以稱為生態水文學的水文過程領后者則是生態水文學的水資源問題領域可以認為生態水文學是基于水文學和生態學理論基礎。

作者:馬玲 李潤杰 郭凱先 單位:青海師范大學地理科學學院 青海省水利水電科學研究院有限公司 青海大學