黃河流域生態(tài)水文學研究態(tài)勢分析*

李通，崔麗珍，楊雅茜，宋秀芳，唐立，崔驍勇?，郝彥賓，王艷芬

(1 中國科學院大學資源與環(huán)境學院， 北京 100049； 2 格里菲斯大學地球健康和糧食安全中心, 布里斯班 4111，澳大利亞；3 中國科學院大學生命科學學院， 北京 100049； 4 中國科學院大學 北京燕山地球關鍵帶國家野外科學觀測研究站， 北京 101408；5 中國科學院大學中丹學院/中丹科教中心， 北京 100049； 6 中國科學院文獻情報中心， 北京 100190； 7 中國科學院大學圖書情報與檔案管理系， 北京 100049)

黃河是中國第二長河，全長5 464 km，流域面積廣且自然條件復雜，是連接青藏高原、黃土高原、華北平原的生態(tài)廊道[1-4]，是中國最重要的生態(tài)屏障之一。黃河流域擁有三江源、祁連山等多個國家公園和重要的生態(tài)功能區(qū)，其生態(tài)狀況對流域內社會經濟發(fā)展、生態(tài)安全、民生福祉等具有重要作用[3-4]。長期以來，黃河流域上中游地區(qū)風沙、干旱、水土流失等災害問題突出，同時“水少沙多、水沙關系不協(xié)調”等環(huán)境問題加劇了下游河道泥沙淤積和洪水威脅，嚴重制約著黃河流域及相關地區(qū)社會經濟的健康發(fā)展[5]。從流域整體來看，上游植被退化、中游水沙銳減、下游用水緊張、河口三角洲退縮等現(xiàn)狀已經成為黃河流域面臨的新問題[6-7]，對流域內生態(tài)文明建設和可持續(xù)發(fā)展提出了新挑戰(zhàn)。這些問題源頭和影響都在于流域整體，但其研究核心在于生態(tài)水文。

生態(tài)水文研究是將水文學知識應用于生態(tài)建設和生態(tài)系統(tǒng)管理的一門科學。以1972年在愛爾蘭首都都柏林召開的“國際水與環(huán)境大會”為重要標志，各國學者正式開始以生態(tài)水文為獨立學科概念展開相關研究[8-11]。生態(tài)水文研究的主要內容是探究生態(tài)系統(tǒng)內水文循環(huán)與水量平衡的規(guī)律，分析生態(tài)建設、生態(tài)系統(tǒng)管理與保護中與水有關的問題，旨在保證生態(tài)系統(tǒng)服務功能的穩(wěn)定、促進流域健康發(fā)展、實現(xiàn)人類與水資源和諧共處的目標，最終實現(xiàn)人類的可持續(xù)發(fā)展。中國生態(tài)水文學研究起步較晚，萌芽于20世紀末，關于黃河流域生態(tài)水文的研究始于20世紀90年代初期。由于黃河流域生態(tài)水文研究的歷史較短，許多術語和研究范式還未統(tǒng)一，且研究集中于局部和區(qū)域尺度，內容較為分散，缺乏對黃河流域整體性的研究，少有從科學計量的角度分析黃河流域生態(tài)水文研究的發(fā)展態(tài)勢[7]?？茖W計量分析是一種從宏觀到微觀窺視指定研究領域的高效的定量分析工具[12-13]，集計算機工程、大數(shù)據(jù)應用和統(tǒng)計學于一體，以知識地圖的形式展現(xiàn)深層次的定性特征，并對引文或被引參考文獻進行定量分析[14]。這種分析方法可以幫助研究人員快速獲得出版物的時間演化、學科分布和研究布局等信息，研判學科發(fā)展狀態(tài)，被稱為“科學的科學”[13,15-17]。為了回顧黃河流域生態(tài)水文研究的整體情況，了解其發(fā)展現(xiàn)狀，本研究通過WOS(Web of Science)數(shù)據(jù)庫檢索了近30年(1990—2020年)所有與主題相關的文獻，并基于CiteSpace 5.7.R2和VOSviewer對其進行系統(tǒng)分析，繪制科學知識圖譜，可視化黃河流域生態(tài)水文研究的發(fā)展歷程。這些研究結果有助于我們了解黃河流域生態(tài)水文研究論文的發(fā)表模式，提供科學問題的變化路徑，呈現(xiàn)當前的研究現(xiàn)狀和熱點主題，為確定未來的研究方向、凝練研究策略提供參考。

1 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)庫選擇WOS核心合集，通過專家咨詢和文獻分析，確定檢索方式。以黃河流域生態(tài)水文研究為主題，經過反復測試，最終選取的檢索式為：#1：TS = (“Yellow River” OR Huanghe OR maqu OR maduo OR Zoige OR “l(fā)oess plateau”) AND TS = (plant OR soil OR vegetation OR grassland OR rangeland OR meadow OR pasture OR grazing OR ecosystem*)，#2：TS = (“Yellow River” OR Huanghe OR maqu OR maduo OR Zoige OR “l(fā)oess plateau”) AND TS = (water* OR hydrology)，取#1和#2的交集作為最后數(shù)據(jù)集。檢索時間跨度為1990—2020年，更新至2020年12月31日；選擇文獻類型為Article和Review，每個記錄包含作者、標題、來源出版物、摘要和引用的參考文獻。

2 研究方法

采用Microsoft Excel、CiteSpace 5.7.R2、R(Biblioshiny包)和VOSviewer對數(shù)據(jù)進行分析、處理和可視化。CiteSpace可以根據(jù)時間序列對特定領域拍攝快照，并將其鏈接在一起，從而尋找主要領域及領域發(fā)展的關鍵時點，特別是知識結構演變的關鍵點和轉折點[15]。文獻共被引分析是其中的核心功能，它根據(jù)各個聚類在不同時間的活躍度，有效地預測未來研究的方向。Biblioshiny包針對WOS文獻數(shù)據(jù)，以交互式在線界面提供計量學分析。VOSviewer主要面向文獻數(shù)據(jù)，對“網(wǎng)絡數(shù)據(jù)”(主要是文獻知識單元)進行分析，并可視化實現(xiàn)關鍵詞共現(xiàn)的科學知識圖譜。它以聚類中的鏈接和鏈接強度為指標，體現(xiàn)研究的相對重要性，展現(xiàn)知識領域的結構關系。

3 結果與討論

3.1 研究概況

3.1.1 黃河流域生態(tài)水文領域文獻產出及其趨勢概況

發(fā)文數(shù)量可以顯示某一學科領域受關注的程度，逐年連續(xù)的發(fā)文量可以在一定程度上反映該學科領域受關注度的變化。本研究檢索WOS篩選得到1990—2020年間關于黃河流域生態(tài)水文的文獻共5 190篇，其中最早的研究型論文發(fā)表于1992年，為德國漢堡大學Zhang等[18]所著的Organic matter in large turbid rivers: the Huanghe and its estuary，發(fā)表在Marine Chemistry期刊上，主要研究黃河及其河口中有機物的遷移方式。

按照研究文獻的時間分布，可大致將黃河流域生態(tài)水文研究歷史劃分為3個階段:1993—1999年間發(fā)文量占總發(fā)文量的0.6%，研究成果較少，該階段為黃河流域生態(tài)水文研究奠定了基礎;2000—2011年為線性增長階段，該階段文章發(fā)表總量不大，但是呈現(xiàn)出逐年遞增的趨勢(圖1)，是黃河流域生態(tài)水文研究的起步階段;2012—2020年為指數(shù)型增長階段，相關文獻發(fā)表量驟增，反映了黃河流域生態(tài)水文研究在國際期刊上的發(fā)表呈現(xiàn)井噴之勢，且國際上對該領域的關注仍處于持續(xù)升溫之中。

圖1 黃河流域生態(tài)水文研究文獻的時間分布(1990—2020年)Fig.1 Annual number of publications and per article citations on the ecohydrology research in Yellow River Basin (1990-2020)

3.1.2 黃河流域生態(tài)水文領域文獻發(fā)表的主要期刊及影響力概況

研究人員的研究成果主要通過期刊進行發(fā)表，而各個期刊側重的領域不盡相同，對文獻來源的期刊進行分析可以準確找到當前在黃河流域生態(tài)水文領域的權威期刊，為研究人員查閱當前黃河流域生態(tài)水文領域的最新研究成果、撰寫和發(fā)表相關論文提供強有力的支持。對1990—2020年發(fā)表該領域文獻的期刊進行分析，結果顯示所有文章發(fā)表在582種出版物上。進一步選取發(fā)文量最高的前15種期刊進行分析，發(fā)現(xiàn)其總載文量為2 214篇，占全部檢索結果的42.66%，平均影響因子為3.88。由表1可以看出，發(fā)文量較高的前15種期刊主要來自荷蘭(9種)和德國(4種)，在JCR(journal citation reports)Q1區(qū)的德國Catena期刊發(fā)文量最多，達255篇，其近5年的平均影響因子(impact factor, IF)為4.62；而荷蘭的Science of the Total Environment和Journal of Hydrology也名列前茅，發(fā)文量超過200篇，近5年的IF分別為6.42和5.08。從JCR分區(qū)來看，過半數(shù)的期刊位于Q1區(qū)，整體發(fā)文質量較高。根據(jù)布拉德福定律計算發(fā)現(xiàn)Catena，Science of the Total Environment，Journal of Hydrology，Agricultural Water Management，Water，Environmental Earth Sciences，Geoderma，Hydrological Processes，Soil & Tillage Research，Land Degradation & Development，Ecological engineering，F(xiàn)ield Crops Research，Sustainability等13種期刊是該領域的核心一級期刊，說明這幾種期刊收錄的論文質量相對較高。

表1 WOS數(shù)據(jù)庫中黃河流域生態(tài)水文領域發(fā)文量前15名的期刊(1990—2020年)Table 1 Top 20 journals with the most publications in ecohydrology research of Yellow River Basin in WOS database (1990-2020)

3.1.3 黃河流域生態(tài)水文領域研究機構概況

在統(tǒng)計年度內，全球共有2 577研究機構參與了黃河流域生態(tài)水文領域的研究，選取發(fā)文量前15名的研究機構進行分析(表 2)。從發(fā)文量上看，中國科學院位居第一，其次是西北農林科技大學和水利部，這3個機構共貢獻5 160篇文章(包括合作研究論文)，說明中國科學院在黃河流域生態(tài)水文領域具有較大的研究優(yōu)勢。中國科學院發(fā)文數(shù)量最多的3個研究所分別是水土保持研究所、地理科學與資源研究所和生態(tài)環(huán)境研究中心。此外，該領域的研究機構集中在國內，國外僅有美國農業(yè)部。

表2 黃河流域生態(tài)水文領域TOP15研究機構(1990—2020年)Table 2 Top 15 institutions on the ecohydrology research of Yellow River Basin (1990-2020)

3.1.4 黃河流域生態(tài)水文領域作者概況

黃河流域生態(tài)水文領域文獻共涉及9 498個作者，其中單一作者的論文共96篇，由71位作者貢獻；其余論文為合作發(fā)表，平均一篇文章作者數(shù)為1.83人，合作指數(shù)為1.85，表明黃河流域生態(tài)水文領域大多為多作者合作型研究。通過分數(shù)頻率(fractionalized frequency)分析得到作者對于每篇文章的貢獻率，發(fā)現(xiàn)邵明安的貢獻率最高，達到41.43。根據(jù)洛卡特定律，當發(fā)文量為1篇的作者數(shù)低于所有作者數(shù)的60%時，會形成核心作者群。在黃河流域生態(tài)水文研究中，發(fā)文量為1篇的作者有5 477位，占全部作者人數(shù)的59.8%，略低于60%，說明在黃河流域生態(tài)水文研究領域初步出現(xiàn)了核心作者群和一批高產作者。

3.1.5 黃河流域生態(tài)水文研究的領域從屬概況

在本研究的全部文獻中，屬于環(huán)境科學與生態(tài)學領域最多，共1 972篇(37.916%)，其次是農業(yè)科學(1 641篇，31.552%)、水資源(1 496篇，28.764%)和地質學(1 095篇，21.054%)，這4個主要研究領域的文獻均超過1 000篇(圖2)。

圖2 1990—2020年黃河流域生態(tài)水文文獻所屬TOP20研究領域(來自WOS分析)Fig.2 Top 20 fields of ecohydrology research of Yellow River Basin from 1990 to 2020 (from WOS)

3.1.6 黃河流域生態(tài)水文研究高被引文獻分析

黃河流域生態(tài)水文領域被引次數(shù)排名前10的文獻見表3，其中有8篇發(fā)表于2001—2010年，說明在該領域被引頻次較高的論文多發(fā)表于10年前。被引用頻次最高的3篇文章分別為Maher[19]發(fā)表于1998年的“Magnetic properties of modern soils and Quaternary loessic paleosols: paleoclimatic implications”、Walling[20]發(fā)表于2006年的“Human impact on land-ocean sediment transfer by the world’s rivers”和Yssels[21]發(fā)表于2005年的“Impact of plant roots on the resistance of soils to erosion by water: a review”。第1篇論文研究黃土高原地區(qū)獨特的現(xiàn)代黃土與古黃土的磁性及其與古氣候之間的關系[19]，后2篇均基于黃河流域水土流失嚴重與入海泥沙量較大的特征，分別從宏觀角度分析人類活動對陸海泥沙通量變化的影響，提出上下游對人類活動響應的關系可能因全流域的緩沖作用而復雜化的觀點[20]；以及從植物的角度出發(fā)，研究植物覆蓋度、根系等因素對減少土壤侵蝕的作用，計算相關參數(shù)[21]。此外，分析表3中10篇高被引文章的摘要，發(fā)現(xiàn)大部分高引文章立足于黃河流域中游黃土高原地區(qū)的水土流失，對黃河流域上游和下游存在的問題缺乏關注。

表3 1990—2020年黃河流域生態(tài)水文領域被引頻次最高的前10篇文獻Table 3 Top 10 most-cited publications of ecohydrology research in Yellow River Basin from 1990 to 2020

3.2 關鍵詞分析

關鍵詞是對文獻核心內容的濃縮和提煉，高頻關鍵詞可以作為該領域各個研究階段的研究熱點。在本研究檢索得到的全部論文中，共檢測到11 854個關鍵詞。通過VOSviewer軟件的自動算法，對這些關鍵詞進行共現(xiàn)分析，形成聚類[22-24]，聚類結果代表當時相關研究者最感興趣的研究方向。通過關鍵詞共現(xiàn)分析可找到黃河流域生態(tài)水文研究的未來發(fā)展趨勢。

3.2.1 關鍵詞共現(xiàn)分析

圖3(a)展示了所有關鍵詞的共現(xiàn)網(wǎng)絡。將關鍵詞及其鏈接分組，并用顏色標識每個組，該圖顯示存在6大集群，集群內關鍵詞的多少指示該群的大小。關鍵詞間聯(lián)線的粗細表明2個詞之間共現(xiàn)強度的高低。

圖3 1990—2020年黃河流域生態(tài)水文研究關鍵詞共現(xiàn)分析Fig.3 Co-occurrence analysis of keywords in ecohydrology research papers of Yellow River Basin from 1990 to 2020

圖3(b)、3(c)顯示了鏈接最多、鏈接強度最高的關鍵詞，與WOS檢索所獲得的全部文獻的關鍵詞詞頻分布情況基本一致。在圖3(b)中關鍵字“l(fā)oess plateau(黃土高原)”與958個詞有共現(xiàn)，其共現(xiàn)強度為17 823，這是該領域研究中最突出的關鍵詞；有5個集群與該關鍵詞形成了緊密的關系，分別是“dynamic(動態(tài))”(cluster #1-694)、“vegetation (植被)”(cluster #3-725)、“l(fā)and use(土地利用)”(cluster #6-721)、“management(管理)”(cluster #2-610)、“erosion(侵蝕)”(cluster #5-610)。

圖3(c)顯示關鍵詞“water(水)”與581個詞共現(xiàn)，與關鍵詞“dynamic(動態(tài))”共現(xiàn)的有765個詞。與“water”(cluster #2)共現(xiàn)強度最大的6個節(jié)點分別是“climate change”(cluster #3-679)、“soil(土壤)”(cluster #2-601)、“evapotranspiration(蒸散)”(cluster #3-486)、“dynamic(動態(tài))”(cluster #1-690)、“model(模型)”(cluster #3-576)和“l(fā)oess plateau(黃土高原)”(cluster #5-958)。

3.2.2 關鍵詞聚類分析

表4顯示了基于關鍵詞共現(xiàn)分析得到的6個聚類集群，它們以出現(xiàn)次數(shù)最多的關鍵詞命名，并按集群內關鍵詞的數(shù)量占關鍵詞總數(shù)量的百分比排列，即集群1：Dynamic(動態(tài))；集群2：Water(水)；集群3：Climate change(氣候變化)；集群4：Yield(產量)；集群5：Loess Plateau(黃土高原)；集群6：Vegetation(植被)。表中展示了每個最具代表性的關鍵詞的鏈接權重和對總鏈接強度的貢獻，并列舉了每個關鍵詞所關聯(lián)的10個最重要關鍵詞。通過關鍵詞共現(xiàn)分析得到的6個集群是一段時期內的代表性研究方向。

表4 1990—2020年黃河流域生態(tài)水文研究關鍵詞聚類分析Table 4 Cluster analysis of keywords in ecohydrology research papers in Yellow River Basin from 1990 to 2020

3.3 國內外研究主題

通過對黃河流域生態(tài)水文研究論文所引用的參考文獻進行共被引分析，并結合LLR(log-likelihood ratio)算法共得到13個聚類集群，按照每個集群包含的文獻數(shù)量從高到低排列(表5)。

每個集群都自動根據(jù)其主題列表中的參考文獻的標題、摘要等形成一個集群標簽(label)，同時在集群內提取一系列標簽詞，每個標簽詞代表該聚類集群的一個主要研究內容，并以時間線的方式呈現(xiàn)(圖4)，時間線上的不同節(jié)點代表不同的參考文獻，節(jié)點越大表示該文獻的被引次數(shù)越多。紅色圓圈代表被引次數(shù)突發(fā)(在某個時間內被引次數(shù)急劇增加，一般用來判斷前沿熱點和研究方向的新動態(tài))，需要重點關注，節(jié)點之間的連線代表文獻彼此之間的網(wǎng)絡互被引關系。

利用文獻共被引功能繪制黃河流域生態(tài)水文領域的知識結構圖譜，通過分析重要聚類集群和關鍵節(jié)點揭示該領域的主要研究方向，以時間線圖(圖4)和列表(表5)的形式展現(xiàn)。根據(jù)聚類中的文獻數(shù)量和活躍程度，選取9個聚類集群進行分析，近期活躍度高的集群可能是該研究主題未來發(fā)展的重要方向。

圖4 1990—2020年黃河流域生態(tài)水文研究主題的時間線圖Fig.4 Timeline map of research topics in ecohydrology research of Yellow River Basin from 1990 to 2020

表5 1990—2020年黃河流域生態(tài)水文研究文獻共被引聚類分析Table 5 Co-cited analysis of ecohydrology research papers in Yellow River Basin from 1990 to 2020

研究結果表明集群#0、#1和#2是排名前3位的聚類集群，文獻數(shù)量最多，分別為145、135和124篇，輪廓值(Silhouette value)/聚類度分別為0.82、0.894和0.95(一般S值大于0.5說明聚類效果好)，根據(jù)LLR算法分別被標簽為土壤深層水、人類活動、糧食產量。其中集群#1和集群#2也是活躍性較高的聚類集群，時間持續(xù)到2019年。關于黃河流域生態(tài)水文研究的文獻大多從2004年開始，很多研究方向呈現(xiàn)持續(xù)熱點狀態(tài)，且延續(xù)至今，如集群#0、#1、#3、#5、#8和#9，后4個集群的LLR標簽分別為生態(tài)系統(tǒng)服務、棗園、地表徑流和黃河三角洲，這些關鍵詞所涉領域是未來黃河流域生態(tài)水文研究的重要知識基礎，也可能是未來的重要研究方向。

從研究內容來看，當前黃河流域生態(tài)水文研究具有分段集中的特點。上游主要集中在黃河源區(qū)植被變化對生態(tài)水文過程的影響與響應機制方面。在過去40年，黃河源區(qū)草地退化嚴重，大部分研究重點關注典型草地植被退化的生態(tài)水文效應[25]，即在草地退化和恢復過程中，植物物種組成與物種多樣性、植被覆蓋度、生產力以及土壤容重、有機質、氮磷含量等均有不同程度、不同時序的改變，進而引發(fā)復雜的生態(tài)水文過程和水源涵養(yǎng)能力變化[1,26]，導致生態(tài)系統(tǒng)服務能力整體性改變。黃河流域生態(tài)水文學的大量研究集中在黃河中游地區(qū)，重點關注退耕還林還草工程對黃土高原水土保持的調節(jié)效應與互饋機制。黃土高原地區(qū)是全球水土流失最嚴重的區(qū)域之一，自1999年退耕還林還草工程實施以來，62%的區(qū)域呈現(xiàn)植被恢復的趨勢，植被覆蓋度由31.6%提高到65%，有效減輕了土壤侵蝕。與此同時，由于大面積人工造林，植被大量蒸騰導致土壤水分不斷消耗，對區(qū)域水文循環(huán)和社會用水產生了不利影響[6-7,27-30]。在黃河中游，如何有效平衡生態(tài)系統(tǒng)變化和水土保持的互饋關系，優(yōu)化生態(tài)-生產用水供需矛盾是當前研究的熱點與難點。下游的研究重點關注在水沙調控和濕地保育作用下黃河口濕地生態(tài)系統(tǒng)的演變及其驅動機制。中游下泄的水沙不僅控制著河口濕地的面積消長和結構變化，而且為黃河流域下游濕地發(fā)展和生物多樣性維持提供了物質和能量。與1990年相比，2010年河口三角洲濕地面積減少39.4%，嚴重降低了原有生態(tài)系統(tǒng)的服務能力，損害了原有的生態(tài)水文過程[31-33]。黃河三角洲的濕地保育工作迫在眉睫，解析濕地生態(tài)系統(tǒng)的時空演變過程和生態(tài)水文過程的驅動機制也是當前研究的重點內容。

4 結論和展望

本文基于WOS數(shù)據(jù)庫，對1990—2020年間的5 190篇黃河流域生態(tài)水文研究文獻進行系統(tǒng)的整理和分析，采用知識圖譜可視化分析方法，對文獻的載文年度、期刊來源、高產作者、研究領域、高被引文獻以及高頻關鍵詞進行分析，得到以下結論和發(fā)展方向。

4.1 研究結論

1)近30年間在黃河流域生態(tài)水文領域的研究論文產出總體上呈指數(shù)增長趨勢，近5年發(fā)文量達到總發(fā)文量的60.96%。

2)Catena、Science of the Total Environment和Journal of Hydrology期刊發(fā)表黃河流域生態(tài)水文領域文獻量最多，分別刊載255、234和205篇文獻。超過半數(shù)的期刊位于JCR Q1區(qū)，整體發(fā)文質量較高。

3)黃河流域生態(tài)水文領域發(fā)文最多的機構為中國科學院，其次是西北農林科技大學和水利部。黃河流域生態(tài)水文研究主要集中于環(huán)境科學與生態(tài)學、農學、水資源和地學4個研究領域。

4)文獻共引分析結果顯示黃河流域生態(tài)水文領域未來研究有9個主要方向，這對未來進一步精煉研究方向、聚焦重大科學問題有參考價值。

4.2 未來發(fā)展方向

近30年來對黃河流域生態(tài)水文的研究實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，基于上述對研究方法、研究背景、研究區(qū)域、研究內容等方面的綜合分析，就當前存在的科學問題和未來發(fā)展方向提出如下建議。

4.2.1 增強生態(tài)水文學的流域整體性研究

目前的研究分別集中在上、中、下游的不同區(qū)域，缺乏對全流域的整體性研究。雖然大型流域的上、中、下游存在諸多差異，需要開展針對性的研究，但是作為一個完整的流域，上、中、下游的生態(tài)水文過程和效應又是緊密關聯(lián)乃至相互耦合的整體。氣候變化和人類活動的影響不僅限于局地尺度，而且會改變流域整體的生態(tài)水文過程和功能。因此，未來需從流域整體的視角，開展黃河流域完整性、連通性和脆弱性評估，深化黃河流域生態(tài)系統(tǒng)演變及驅動機制的研究，解析流域整體生態(tài)水文變化背后的自然和人文耦合作用機理。

4.2.2 注重流域生態(tài)水文與生態(tài)系統(tǒng)服務功能關系研究

在全球氣候變化、社會經濟發(fā)展和國家黃河保護政策的作用下，黃河流域生態(tài)系統(tǒng)結構、生態(tài)水文過程、生態(tài)系統(tǒng)服務功能及需求都將發(fā)生復雜的變化。作為水資源嚴重制約的地區(qū)，生態(tài)水文是生態(tài)系統(tǒng)服務供給和需求的核心，是構建新型人-地關系的紐帶。以往在流域內的重點區(qū)域分別開展了生態(tài)系統(tǒng)的結構、過程與功能的研究，未來需要進一步加強在流域整體上以生態(tài)水文為核心的生態(tài)系統(tǒng)服務耦合機制、空間流動、生態(tài)系統(tǒng)結構-功能-服務的級聯(lián)效應及其機理的研究。

4.2.3 提升黃河流域生態(tài)保護與水文、水資源利用關系的研究

面向黃河流域生態(tài)保護和高質量發(fā)展這一國家重大戰(zhàn)略需求，在氣候變化和人類活動背景下，黃河流域源區(qū)水源涵養(yǎng)能力如何變化、關鍵的水土過程如何影響草地恢復的進程？中游黃土高原退耕還林還草工程實施以來植被如何變化、與水資源如何互饋、如何均衡優(yōu)化三生用水格局？下游河口濕地生態(tài)系統(tǒng)對黃河流域水沙過程及其調控如何響應，河口濕地如何保育？上述關鍵科學問題的解決可以為黃河流域生態(tài)保護和高質量發(fā)展提供科技支撐，推動大河流域地球表層系統(tǒng)科學與生態(tài)學交叉融合的理論創(chuàng)新，理應成為當前及未來研究需要特別聚焦的研究方向。