《生态水文学》（夏军等著. 北京：科学出版社，2020.6）力图展现生态水文学学科发展战略研究的前沿性、国家和社会需求的紧迫性，从而助力地球科学学科前沿的创新与发展。本文分享全书摘要。
生态水文学是在淡水资源短缺、水质恶化和生物多样性减少等全球环境问题的背景下，为寻求一种环境友好、经济可行和有效的淡水资源可持续利用方式的实践中形成的一门水文学与生态学交叉应用学科。它很好地融合了当前人类社会可持续发展中面临的诸多生态安全、环境安全、水安全等方面的学科需求，近年来迅速发展并在多种生态、气候和地貌类型区域开展了应用研究。
一、生态水文学学科地位及研究现状
生态水文学研究的核心在于陆地生态系统和水的关系，包括四方面内容，即生态系统变化对水文过程的影响、水文过程变化对生态系统的作用、水-生态-社会耦合与流域水管理、陆-气耦合与反馈中的生态水文过程。当前，随着人类对生态环境问题的不断重视，生态水文学发展迎来了机遇，但同时也面临着新的挑战。从研究现状来看，生态水文学学科发展仍需要解决下列几方面的难题，包括生态水文学理论体系与学科范式的发展需求问题、水文与生态变化的互馈作用问题、水与生态系统相互关系的尺度匹配问题、流域水资源管理与可持续利用决策问题。
作为一门应用面广、研究内容较丰富的学科，生态水文学学科发展有着长期发展的水文学和生态学的理论基础和人类发展实践的需求，具有重要的价值和意义。它不仅为水文学、生态学、全球变化及地质灾害防治研究的理论与方法的发展发挥着日益增强的支撑作用，同时也为实现我国生态文明建设的战略目标及构建可持续发展保障体系产生着重要的科学影响。
生态水文学虽然是一门新兴学科，但是已经有几十年的发展史。本书以生态水文学学科发展的关键历史事件为节点，将生态水文学的发展历程划分为五个阶段，并对各个发展阶段的代表性事件与特征进行了归纳与总结。五个阶段分别为生态水文学萌芽期（1960～1986年）、生态水文学术语提出与初步探索期（1987～1991年）、生态水文学学科建立与初步发展期（1992～1995年）、生态水文学学科快速发展期（1996～2007年）和生态水文学学科完善期（2008年至今）。
目前，生态水文学研究的主题是植被、水分、水质、气候变化、人类活动、遥感、模型和尺度，获得了很多重要成果，但仍有很多问题有待于进一步探索和解决。在未来，生态水文研究应该更加重视以下几个方面：多尺度植被-水分的双向耦合机制和模拟研究；陆面与大气边界层的耦合关联；生态水文化学过程；多尺度观测和陆面特征参数获取能力；人类干扰与气候变化的生态水文效应。
二、生态水文学学科体系及理论方法
生态水文学通常被定义为探索和揭示生态系统格局和过程的水文学机理的一门学科。但是，如果从科学基础和生态服务应用的角度，生态水文学被理解为是研究水文学与生物系作用机理，应用自然过程作为管理工具加强广义景观生态服务（如海岸、城市、农村等）的一门综合交叉学科。目的是通过对水资源、生物多样性、生态服务、气候变化弹性和文化等多维管理，增加河湖生态系统的弹性，达到维系生态和人类发展的可持续性的目的。
▲ 生态水文理论体系框图
本书以生态水文学的研究对象为切入点，按照理论-方法-应用-分支学科的逻辑主线，构建了以理论体系-方法论-应用实践为核心内容支撑，以分支学科为导向的生态水文学学科体系框架，回答了生态水文学是什么、如何用、何处用等问题。
在此基础上，本书通过大量文献资料的系统梳理，从生态水文监测技术与实验方法、生态水文过程机理研究、生态水文模型和生态水文的应用基础4个方面分析并展望了生态水文学的主要研究方法和领域。
最后，本书总结了以水-热耦合理论、土壤-植物-大气连续体理论、水文过程-生态过程耦合理论、水-社会经济-生态关联理论为支撑的生态水文学基础理论。
三、生态水文学分支学科
本书按照生态类型选择了生态水文学若干代表性分支学科，包括森林生态水文学、草地生态水文学、湿地生态水文学、河流生态水文学、湖泊水库生态水文学、滨海生态水文学、农田生态水文学、城市生态水文学、西北干旱区生态水文学9个分支，分别对其科学意义与战略价值、关键科学问题、优先发展方向和建议进行了论述。
▲ 生态水文学主要研究内容与分支学科
据Turner等（2006）改绘
篇幅所限，本文仅分享“森林生态水文学”分支学科的摘要。
（一）森林生态水文学
森林生态水文学是以森林生态系统为主要研究对象，重点研究森林生态系统的分布、结构和功能与水的相互作用的过程、机理、效应和应用的学科。
本书系统总结了森林生态水文学的国内外发展历程与研究现状，面对理论发展和生产应用的需求，辨识了目前存在的不足和亟待改进的几个方面，即：
对森林结构的水文过程影响量化；
对坡面上和流域内森林空间分布格局的水文过程影响；
对水资源等环境变化条件下森林空间分布与结构动态驱动机制的研究；
有关森林植被水文影响的尺度效应和尺度转换理论及林水关系多功能管理技术研发。
在此认识的基础上，确定了未来研究的三大关键科学问题，包括水分等环境因子驱动下的森林空间格局和系统结构动态、森林水文影响的时空差异与作用机理和尺度效应、森林生态过程与水文过程的耦合。
▲ 森林生态水文未来研究的关键科学问题
①水分等环境驱动下的森林空间格局和系统结构动态；②森林水文影响的时空差异与作用机理和尺度效应；③森林群落内外环境差异的影响；④森林生态过程与水文过程的耦合
为了进一步推动森林生态水文学的持续发展，建议未来更加注重如下几个方面的探索：
林水相互关系基础理论研究，包括森林植被的水文影响、水分条件对森林植被的影响、森林植被与水资源协调管理；
优先发展方向包括森林植被的水量影响与区域差异规律、森林植被的水质影响与调控应用、多尺度森林生态水文机理模型研发、森林水文影响与其他服务的权衡关系和多功能优化管理、基于区域水热背景及集水区各地貌尺度的森林生态水文学对比研究；
学科发展包括促进交叉学科研究、设立森林生态水文学科二级学科、改善近期的研究项目布局和重点支持方向等。
四、生态水文学发展展望与战略布局
生态水文学各分支学科具有鲜明的特色，各分支学科也存在一些共性的科学和技术问题。为了促进生态水文学学科从基础科学研究到应用研究的协调发展，建议未来生态水文学学科的布局：
发展生态水文综合监测技术与方法，完善生态水文系统综合观测；
加强生态水文学机理及基础理论研究，开展多尺度融合的机理范式与模型研制；
开展陆域和河湖生态水文过程综合研究；
开展生态水文与社会科学的集成研究；
大力推进全球生态水文学综合性研究。
未来重点的发展方向：
生态水文监测与机理研究，包括生态水文监测与评估、生态水文系统关键要素的格局及其演变特征、生态水文过程驱动机制的尺度差异、关键带生态过程对水资源可持续利用的影响；
生态水文过程驱动机制的尺度差异；
多尺度生态水文过程定量化模拟，包括陆面生态水文过程模型、河流生态水文过程模型、模型综合集成与不确定性；
多学科交融下的生态水文学应用研究，包括生态-水文-经济的集成决策系统研究、气候变化和人类活动协同对生态水文过程的影响、生态水文功能评估和调控。
同时，生态水文学还要注重与其他相关学科（如大气科学、土壤学、地理科学、生物地球化学、社会学等）的交融，以及在其他研究领域（如森林和草地领域、农业领域、河湖湿地管理领域、城市领域等）的应用。
面向全球，生态水文学也是当前国际前沿和热点学科，中国生态水文学学科建设在顺应国际发展浪潮的同时，将切实结合自身特点和优势，规划和走出一条具有中国特色的学科发展道路。通过对前面章节的系统梳理和总结，参考不同分支学科未来的研究热点和优先发展方向，从城市生态水文监测网络构建、缺资料区生态水文发展需求、流域生态水文系统健康承载力、生态脆弱区生态需水理论与方法体系、气候变化对农业生态系统生态水文过程的影响机理、气候变化下大江大河湿地水文功能演变与水资源综合管控六个方面对中国生态水文学未来的重点研究领域进行了预判。
最后，从学科整体视角，以全书为基础，结合中国生态水文发展大环境，对中国生态水文学学科的发展布局进行了设计，构建了以科学研究计划、重点研究项目、国家重大需求、学科建设、国际合作五个方面为一体的具有中国特色的生态水文学学科发展战略体系框架。
▲ 生态水文学学科发展战略框架
围绕该框架，以问题导向、产学研结合、近远期统筹、国内外兼顾的发展理念为主线，提出了系统的、具体的、切实可行的学科发展建议：
组织国家／国际层面的大型科学研究计划，包括生态水文学全国试验观测网与大数据研究计划、全球变化及其区域生态水文响应科学研究计划、脆弱区生态保护与修复研究计划、城市生态水文结构、功能及其管理研究计划、生态水文调控及关键技术研究计划；
在基础研究层面部署重点研究项目，包括生态水文过程演变及规律、生态水文模拟的新技术方法、全球变化下的生态水文响应与适应、人类活动与生态水文系统互馈机制及协调发展、水生态系统保护与修复五个方面；
在应用研究层面支撑国家重大需求，包括生态文明建设、海绵城市建设、京津冀协同发展、长江经济带发展、“一带一路”倡议等方面；
在学科建设方面逐步形成一级学科体系，包括明确学科定位、构建学科队伍、深入科学研究、加快人才培养、建设学科基地、强化学科管理、创建工程技术研究中心、搭建重点实验平台八个方面；
通过国际合作提升我国学科地位，包括建立学术合作关系、项目合作与资源共享、学术交流及研讨、长短期培训与学术访问、人才联合培养、引进海外高层次人才。
针对上述生态水文学发展战略布局，遵循三项指导思想、四项基本原则，瞄准功能定位，本书提出了中国生态水文学中长期发展规划，包括近期目标（2020～2025年）、中期目标（2026～2030年）、远期目标（2031～2035年）。
本书力图为实现具有中国特色的生态水文学健康发展目标奠定必要的基础，为未来生态水文学的学科理论体系建立和国家科学思想库的地球学科前沿的水与生态的交叉和发展战略研究提供指导与建议，对我国生态文明建设和可持续发展具有重大的现实意义和深远的历史意义。
本文摘编自《生态水文学》（夏军等著. 北京：科学出版社，2020.6）（地球科学学科前沿丛书）一书“摘要”，有删减修改，标题为编者所加。
ISBN 978-7-03-064551-7
责任编辑：朱萍萍 程雷星
生态水文学是人类面对全球环境变化和可持续发展需求，从地球系统科学发展角度，聚集多尺度水文学与生态学相交叉的一门新兴的分支学科体系。生态水文学探索和揭示不同尺度生态系统格局和过程变化的水文学机理，也是一门将自然过程作为管理工具、加强生态服务的综合交叉学科，是我国生态文明建设和环境保护与绿色发展的重要需求。
本书系统分析了国内外生态水文学的发展历程，总结了学科的战略地位、学科体系的发展及其分支学科的联系，前瞻性地分析了生态水文学学科发展态势，凝练出学科前沿的重大科学技术问题和重大战略研究方向，提出了近期和中长期学科发展的战略布局与建议。本书适合高层次的战略和管理专家、相关领域的高等院校师生、研究机构的科研人员阅读与参考，也为社会公众了解生态水文学学科发展提供帮助。
（本文编辑：刘四旦）
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