夏軍院士：“雙碳”背景下生態(tài)水文學(xué)的研究與展望

“雙碳”背景下生態(tài)水文學(xué)的研究與展望

Research and prospects of ecohydrology under the “dual carbon” goals

夏軍

（1.武漢大學(xué)水資源與水電工程科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，430072，武漢；2.武漢大學(xué)水安全研究院，430072，武漢）

摘要：在“雙碳”目標(biāo)背景下，全球氣候變化與碳減排已成為時(shí)代的核心議題。碳中和進(jìn)程涉及陸地-海洋-大氣之間以及與流域尺度密切關(guān)聯(lián)的水循環(huán)和碳循環(huán)。作為水文學(xué)與生態(tài)學(xué)的交叉學(xué)科，生態(tài)水文學(xué)為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)提供了重要的水科學(xué)支撐。系統(tǒng)總結(jié)和論述了生態(tài)水文學(xué)在植被生態(tài)水文、河湖生態(tài)水文及流域生態(tài)水文等多個(gè)分支領(lǐng)域的主要進(jìn)展。基于生態(tài)水文學(xué)的關(guān)鍵科學(xué)問題，提出在“雙碳”目標(biāo)下，生態(tài)水文學(xué)研究應(yīng)聚焦于自然生態(tài)系統(tǒng)碳匯技術(shù)創(chuàng)新，包括陸地生態(tài)系統(tǒng)與氣候相互作用、農(nóng)業(yè)化與城市化的“雙碳”挑戰(zhàn)、河流水庫群建設(shè)及其運(yùn)行的“雙碳”議題，以及面向循環(huán)經(jīng)濟(jì)的生態(tài)水文解決方案與基于自然的解決方案的結(jié)合。為進(jìn)一步推動(dòng)生態(tài)水文學(xué)交叉學(xué)科的發(fā)展，建議加強(qiáng)河流健康和循環(huán)經(jīng)濟(jì)方向的生態(tài)水文研究，建設(shè)融合自然生態(tài)系統(tǒng)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的城市與區(qū)域發(fā)展模式。最后，結(jié)合生態(tài)水文學(xué)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略與現(xiàn)實(shí)需求，展望了其未來研究方向與重點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：生態(tài)水文學(xué)；“雙碳”目標(biāo)；水循環(huán)與碳循環(huán)；基于自然的解決方案；循環(huán)經(jīng)濟(jì)

作者簡介：夏軍，中國科學(xué)院院士，教授，主要從事水文學(xué)及水資源研究。

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金長江水科學(xué)研究聯(lián)合基金項(xiàng)目（U2340213）。

DOI：10.3969/j.issn.1000-1123.2025.01.001

全球變化與碳減排是當(dāng)今世界面臨的兩大關(guān)鍵議題，影響深遠(yuǎn)且復(fù)雜。全球變化不僅涉及氣候變化，還涵蓋土地利用和植被變化（LUCC）等多方面的環(huán)境變化。據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）的系列評(píng)估報(bào)告，全球氣候變化呈現(xiàn)出前所未有的廣泛性、快速性和加強(qiáng)性，這不僅反映了自然因素的作用，更凸顯了人為活動(dòng)，特別是二氧化碳排放的顯著影響?；剂鲜褂煤屯恋乩靡殉蔀橹饕荚?，分別貢獻(xiàn)了86%和14%的碳排放；而大氣、陸地和海洋則承擔(dān)了碳匯的主要功能，吸收比例分別為46%、31%和23%。

在此背景下，中國提出了2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的“雙碳”目標(biāo)。這一目標(biāo)不僅是對全球氣候治理的積極回應(yīng)，也為全球環(huán)境可持續(xù)發(fā)展提供了中國方案。碳中和的實(shí)現(xiàn)過程高度依賴于自然過程和人為努力的協(xié)同作用，包括通過自然生態(tài)系統(tǒng)的固碳作用（如森林蓄積量和土壤有機(jī)碳增加）以及工程技術(shù)（如碳捕集與封存）實(shí)現(xiàn)凈零排放。然而，碳中和不僅涉及單一碳循環(huán)過程，還貫穿于陸地、海洋和大氣之間復(fù)雜而相互作用的水循環(huán)和碳循環(huán)問題中。

水循環(huán)作為聯(lián)系地球多圈層的關(guān)鍵紐帶，其過程和格局深受氣候變化的影響。在全球變化的驅(qū)動(dòng)下，陸地、海洋和大氣間的水循環(huán)發(fā)生了顯著的變化與變異，由此引發(fā)的水安全問題已成為當(dāng)前國內(nèi)外關(guān)注的前沿領(lǐng)域。這些變化對生態(tài)系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展以及人類生存環(huán)境的可持續(xù)性提出了巨大挑戰(zhàn)。在此背景下，生態(tài)水文學(xué)作為生態(tài)學(xué)與水文學(xué)交叉的綜合學(xué)科，不僅為揭示水循環(huán)與碳循環(huán)之間的相互作用提供了科學(xué)依據(jù)，也為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提供了創(chuàng)新性的技術(shù)路徑與實(shí)踐方案。

本文旨在通過分析生態(tài)水文學(xué)在“雙碳”背景下的研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向，總結(jié)生態(tài)水文學(xué)在植被、河湖、流域等分支領(lǐng)域的最新進(jìn)展，探討其在自然碳匯技術(shù)創(chuàng)新、氣候-生態(tài)相互作用機(jī)制及循環(huán)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的應(yīng)用潛力，為推動(dòng)生態(tài)水文學(xué)進(jìn)一步發(fā)展、實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)下的河湖及陸地生態(tài)保護(hù)提供理論支持與實(shí)踐參考。

生態(tài)水文學(xué)的發(fā)展

1.生態(tài)水文學(xué)的內(nèi)涵

生態(tài)水文學(xué)是水文學(xué)與生態(tài)學(xué)交叉的一門學(xué)科，其學(xué)術(shù)內(nèi)涵是探索與揭示形成生態(tài)格局和過程的水文學(xué)機(jī)制，目標(biāo)是研究水循環(huán)過程與陸地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能之間的相互作用關(guān)系，并為水資源管理和生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)提供理論依據(jù)、方法和途徑。

聯(lián)合國教科文組織國際水文計(jì)劃（UNESCO-IHP）專門設(shè)立了面向全球水與生態(tài)問題的國際生態(tài)水文學(xué)計(jì)劃（Ecohydrology Programme）。生態(tài)水文學(xué)被定義為一門研究水文學(xué)與生物群落及不同尺度生態(tài)系統(tǒng)之間相互作用的交叉性學(xué)科。生態(tài)水文學(xué)基于自然過程，致力于研發(fā)管理和解決問題的工具與途徑，以增強(qiáng)廣義景觀的生態(tài)服務(wù)功能與價(jià)值，包括海岸、城市和農(nóng)村等多種類型的生態(tài)環(huán)境聯(lián)系的流域、區(qū)域和全球系統(tǒng)的可持續(xù)性。

隨著生態(tài)水文學(xué)理論和方法的不斷發(fā)展與完善，其應(yīng)用領(lǐng)域日益拓展，逐漸形成了多個(gè)具有鮮明特色的研究分支。這些內(nèi)容涵蓋了流域生態(tài)水文過程模擬、生態(tài)需水評(píng)估、河流濕地保護(hù)與恢復(fù)、水資源管理中的生態(tài)規(guī)劃與管理優(yōu)化等多個(gè)方面，致力于解決特定的或系統(tǒng)性的生態(tài)與水文互饋問題以及相互影響與后果評(píng)價(jià)等，為應(yīng)對全球氣候變化、水資源短缺和生態(tài)系統(tǒng)退化等挑戰(zhàn)提供了重要的理論支撐和實(shí)踐指導(dǎo)。

2.生態(tài)水文學(xué)的研究內(nèi)容

陸地生態(tài)水文學(xué)的主要分支包括森林和植被生態(tài)水文、河湖生態(tài)水文、流域和區(qū)域生態(tài)水文、濕地生態(tài)水文、濱海生態(tài)水文、城市和農(nóng)村生態(tài)水文等。以植被生態(tài)水文、河湖生態(tài)水文、流域生態(tài)水文為例進(jìn)行具體闡述。

（1）植被生態(tài)水文

植被生態(tài)水文研究“大氣-植被-土壤（SPAC）”系統(tǒng)中的水分轉(zhuǎn)化與調(diào)控機(jī)制，涵蓋降水補(bǔ)給、植物蒸騰耗水、土壤蒸發(fā)耗水等過程。核心問題包括蒸散發(fā)與作物產(chǎn)量的非線性關(guān)系、植被對區(qū)域水分平衡的調(diào)節(jié)作用等。劉昌明等提出的“四水轉(zhuǎn)化”“五水轉(zhuǎn)化”理論，為理解一維垂向水與植被的生態(tài)水文過程相互聯(lián)系與作用提供了系統(tǒng)框架，尤其強(qiáng)調(diào)了大氣水、地表水、土壤水、地下水和植被水之間的動(dòng)態(tài)耦合機(jī)制。

（2）河湖生態(tài)水文

河湖生態(tài)系統(tǒng)是與人類居住環(huán)境關(guān)系最為密切的載體，河湖水文過程是維系生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵。河湖水文過程包括非生物過程（如沉積、輸送和再懸浮，水下光環(huán)境，水化學(xué)特性，溫度分層等）和生物過程（如濕地植物、藻類、底棲植物、兩棲類動(dòng)物、魚類、水鳥等的生物過程）。流域水循環(huán)聯(lián)系的“水-土-氣-生”以及“人-地”關(guān)系是相關(guān)聯(lián)的，水循環(huán)與河湖、流域的生境及生態(tài)系統(tǒng)有千絲萬縷的聯(lián)系。例如，魚類等水生生物的繁衍對水面寬度、水深、水體流速等河湖水文過程有特定需求，相應(yīng)的，可能會(huì)與防洪工程蓄泄、灌溉、供水等需求產(chǎn)生矛盾。陳求穩(wěn)和夏軍對滿足淮河流域干支流不同河流指示性魚類和河流生態(tài)需水目標(biāo)的生態(tài)水文過程進(jìn)行了分析和估算，為淮河生態(tài)保護(hù)的生態(tài)需水過程提供了系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和依據(jù)。

近年，在中國科學(xué)院支持下，筆者團(tuán)隊(duì)研發(fā)了長江模擬器，并開發(fā)了長江模擬器耦合的“江-湖關(guān)系”互動(dòng)模擬與“生態(tài)調(diào)控”新技術(shù)。核心成果如下：

①研發(fā)了與長江模擬器耦合的三峽水庫水流-泥沙-水質(zhì)-水生態(tài)耦合模型，可分析不同調(diào)度方式下長江干流水文情勢變化和三峽水庫調(diào)蓄對水沙的影響。

②研發(fā)了與長江模擬器耦合的三峽調(diào)控聯(lián)系的湖泊水動(dòng)力水質(zhì)模型和湖泊水文連通性評(píng)估模型，可分析三峽工程運(yùn)行后鄱陽湖、洞庭湖兩湖面積變化特征，識(shí)別氣候變化及人類活動(dòng)（包括三峽工程運(yùn)行）對兩湖湖泊面積、季節(jié)性洲灘面積變化的影響。

③研發(fā)了長江模擬器耦合的鄱陽湖鳥類棲息地評(píng)估模型，揭示了旗艦物種之一——雁類的棲息地水文特征，為精準(zhǔn)實(shí)施鳥類棲息地保護(hù)提供了科學(xué)依據(jù)。

④研發(fā)了長江模擬器耦合的長江岸線變化及生態(tài)調(diào)控新技術(shù)，監(jiān)測和識(shí)別長江岸線河漫灘及植被指數(shù)34年（1984—2018年）的演變特征；分析了長江中游河漫灘變化與江豚種群動(dòng)態(tài)變化的直接關(guān)系，發(fā)現(xiàn)2006—2012年長江中游河漫灘的萎縮最多；建立和揭示長江干流旗艦物種——江豚的能流食物網(wǎng)生態(tài)水文模型和變化機(jī)理；通過長江模擬器耦合三峽水庫調(diào)度等措施，提出了長江岸線河漫灘生態(tài)修復(fù)對策建議。

（3）流域生態(tài)水文

流域生態(tài)水文以揭示生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)多要素的互動(dòng)機(jī)理為核心，研究水文過程與植被、土壤、生物多樣性等的耦合關(guān)系。程國棟等以黑河流域?yàn)榈湫桶咐?，通過研究上游冰凍圈與森林、中游農(nóng)田、下游荒漠之間的關(guān)聯(lián)，揭示了水文過程對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的系統(tǒng)性影響，為西部內(nèi)陸流域的生態(tài)水文研究提供了示范。由此例可見，生態(tài)水文學(xué)通過整合多學(xué)科知識(shí)，可為解決生態(tài)保護(hù)與水資源利用的矛盾提供創(chuàng)新路徑。

在“雙碳”目標(biāo)背景下，生態(tài)水文學(xué)的研究成果可以為碳匯優(yōu)化、流域管理和生態(tài)恢復(fù)等領(lǐng)域提供科學(xué)依據(jù)，推動(dòng)自然資源的可持續(xù)利用，但也仍需探索和解決幾個(gè)關(guān)鍵問題：一是變化環(huán)境下水循環(huán)與碳循環(huán)互聯(lián)的陸地生態(tài)系統(tǒng)碳源與碳匯變化過程與機(jī)理；二是如何通過科學(xué)管理及工程與非工程措施，達(dá)到陸地生態(tài)系統(tǒng)保育、保護(hù)與建設(shè)的“雙碳”目標(biāo)?？茖W(xué)基礎(chǔ)是掌握水與生態(tài)的關(guān)系，生態(tài)水文學(xué)的研究、發(fā)展與應(yīng)用非常重要。

生態(tài)水文學(xué)面臨的挑戰(zhàn)

1.陸地生態(tài)系統(tǒng)與氣候相互作用的研究挑戰(zhàn)

生態(tài)水文學(xué)的核心之一是揭示“陸地生態(tài)系統(tǒng)-氣候”相互作用關(guān)系。然而，在氣候變化加劇的背景下，陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能的動(dòng)態(tài)演化規(guī)律尚未被完全理解。一方面，植被通過碳固定和蒸散作用等響應(yīng)氣候變化；另一方面，植被和土壤通過碳循環(huán)對氣候系統(tǒng)產(chǎn)生反饋。例如，樸世龍等的研究表明，陸地生態(tài)系統(tǒng)在溫室氣體平衡中具有雙向互饋?zhàn)饔谩?/span>

當(dāng)前的挑戰(zhàn)在于如何量化不同生態(tài)系統(tǒng)（如森林、草原、濕地）的碳匯潛力，明確植被、土壤與氣候因子的耦合作用機(jī)理。同時(shí)，需要針對極端氣候事件（如干旱、洪水）對陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能的影響開展深入研究。這些研究將為應(yīng)對全球氣候變化和優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)管理提供重要科學(xué)依據(jù)。

2.農(nóng)業(yè)化與城市化“雙碳”問題的復(fù)雜性

農(nóng)業(yè)化和城市化快速發(fā)展帶來了碳源與碳匯的復(fù)雜動(dòng)態(tài)變化。城市地區(qū)的二氧化碳排放約占全球總量的75%～80%，主要來源包括交通運(yùn)輸、工業(yè)生產(chǎn)、建筑能耗、農(nóng)業(yè)活動(dòng)和廢棄物處理等。然而，城市系統(tǒng)內(nèi)的碳循環(huán)路徑復(fù)雜多樣，既存在高密度的碳排放，也可能通過植被綠地和城市濕地發(fā)揮碳匯功能。

農(nóng)業(yè)化的主要挑戰(zhàn)則在于如何平衡農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的碳排放與碳匯作用。一方面，農(nóng)業(yè)活動(dòng)增加了土壤碳損失和溫室氣體排放；另一方面，合理管理農(nóng)業(yè)廢棄物和農(nóng)田土壤可增強(qiáng)其碳匯能力。因此，需要發(fā)展精細(xì)化的碳排放監(jiān)測與管理體系，結(jié)合區(qū)域特點(diǎn)優(yōu)化城市和農(nóng)業(yè)碳中和策略。這是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要實(shí)踐路徑。

3.河流水庫群建設(shè)與運(yùn)行的“雙碳”問題

水庫的碳源碳匯功能研究是生態(tài)水文學(xué)的重要挑戰(zhàn)之一。在全生命周期內(nèi)，水庫對碳循環(huán)產(chǎn)生“淹沒—阻隔—重建—消納”四大效應(yīng)。例如，大型水庫在短期內(nèi)可能成為碳源，但長期運(yùn)行下具備轉(zhuǎn)化為碳匯的潛力。

李哲團(tuán)隊(duì)的研究發(fā)現(xiàn)，大型水庫的碳匯功能受水位波動(dòng)、入庫流量、水溫和水質(zhì)等關(guān)鍵因素影響。減少水位波動(dòng)頻率和優(yōu)化調(diào)度策略，是減少溫室氣體（如CO?和CH?等）排放的有效措施。未來需要進(jìn)一步發(fā)展基于生態(tài)系統(tǒng)管理的增匯技術(shù)，同時(shí)評(píng)估大型水庫的“凈碳匯”能力和經(jīng)濟(jì)效益。通過跨學(xué)科研究和技術(shù)集成，有望為流域碳中和目標(biāo)提供科學(xué)支持和實(shí)踐路徑。

4.基于自然解決方案的生態(tài)水文途徑挑戰(zhàn)

基于自然解決方案（Nature-based Solutions，NbS）的生態(tài)水文路徑為實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)提供了新的機(jī)遇，但其實(shí)施面臨多重挑戰(zhàn)。例如，濕地恢復(fù)、植被修復(fù)和生態(tài)系統(tǒng)功能增強(qiáng)需要在復(fù)雜的自然環(huán)境和經(jīng)濟(jì)社會(huì)背景下平衡生態(tài)效益與成本投入。同時(shí)，如何整合生態(tài)水文學(xué)模型與循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念，發(fā)展適應(yīng)性強(qiáng)的生態(tài)工程方案，仍是技術(shù)創(chuàng)新的重要方向。

此外，加強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能的監(jiān)測與評(píng)估能力，構(gòu)建區(qū)域性、國家級(jí)的碳匯工程實(shí)施框架，需要政策支持和多學(xué)科協(xié)作。這些措施將為從生態(tài)保護(hù)到碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供全面保障。

生態(tài)水文學(xué)的發(fā)展建議與思考

1.加強(qiáng)河流健康的生態(tài)水文研究

健康的河流應(yīng)保持自然的水文連通性和生態(tài)動(dòng)態(tài)平衡，其生態(tài)水文研究需要從以下幾個(gè)方面入手：重視流域環(huán)境保護(hù)與生態(tài)治理并重的系統(tǒng)性策略；強(qiáng)化河流及水庫碳循環(huán)與氮循環(huán)過程的定量化研究，重點(diǎn)控制和減緩水庫溫室氣體（如CO?、CH?、N?O等）排放；通過優(yōu)化水資源調(diào)度和生態(tài)修復(fù)措施，維護(hù)流域內(nèi)物種多樣性和生態(tài)服務(wù)功能。同時(shí)，應(yīng)結(jié)合氣候變化適應(yīng)性研究，增強(qiáng)流域生態(tài)系統(tǒng)的韌性與應(yīng)對能力，從而實(shí)現(xiàn)河流健康與流域可持續(xù)發(fā)展的雙贏。

2.加強(qiáng)面向循環(huán)經(jīng)濟(jì)的生態(tài)水文學(xué)研究

水循環(huán)利用與生態(tài)循環(huán)經(jīng)濟(jì)密切相關(guān)，其核心是通過優(yōu)化資源利用效率，促進(jìn)能源、物質(zhì)和生態(tài)服務(wù)的閉環(huán)循環(huán)。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活用水領(lǐng)域，需探索高效水循環(huán)技術(shù)，推動(dòng)以提高水的生產(chǎn)率（Water Productivity）為目標(biāo)的節(jié)水戰(zhàn)略與廢水資源化利用。同時(shí)，注重生物經(jīng)濟(jì)循環(huán)研究，包括代謝營養(yǎng)物質(zhì)的再利用、微生物對土壤功能的調(diào)控等過程的耦合研究。此外，面向循環(huán)經(jīng)濟(jì)的生態(tài)水文學(xué)研究應(yīng)強(qiáng)調(diào)節(jié)能減排，通過開發(fā)和應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)，以最小的能源和資源消耗實(shí)現(xiàn)最大的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。建議結(jié)合流域管理與生態(tài)修復(fù)，加強(qiáng)對水資源循環(huán)利用模式、關(guān)鍵技術(shù)及其對區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)貢獻(xiàn)的綜合評(píng)估，進(jìn)一步推動(dòng)基于自然解決方案的新型生態(tài)循環(huán)經(jīng)濟(jì)實(shí)踐。

3.建設(shè)融合自然生態(tài)系統(tǒng)解決方案和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的城市-區(qū)域生態(tài)

在未來城市和區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)中，要進(jìn)一步推動(dòng)融合自然生態(tài)系統(tǒng)解決方案和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的實(shí)踐。例如，可通過提升城市與農(nóng)村河流的自凈能力，降低水體污染負(fù)荷；廣泛應(yīng)用生物技術(shù)處理污染排放中的殘留營養(yǎng)物質(zhì)，從源頭減少環(huán)境壓力；充分利用湖泊的調(diào)蓄功能，緩解城市內(nèi)澇問題；在關(guān)鍵流域建設(shè)氮、磷污染緩沖地帶，有效阻隔面源污染對水體的影響。此外，應(yīng)積極增加城市綠地面積與透水地面覆蓋比例，以提升雨水滲透與城市微氣候調(diào)節(jié)功能，促進(jìn)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。

近年來，基于對城市水循環(huán)系統(tǒng)的深刻認(rèn)識(shí)，筆者提出了城市水循環(huán)系統(tǒng)5.0版本，其核心是建立多尺度水循環(huán)聯(lián)系的城市水系統(tǒng)科學(xué)體系。建議進(jìn)一步深化這一體系，圍繞“雙碳”目標(biāo)，系統(tǒng)開展城市水循環(huán)及其水碳耦合與碳中和的研究。重點(diǎn)應(yīng)關(guān)注不同水循環(huán)過程的碳排放與吸收機(jī)理，量化水系統(tǒng)對城市碳中和的貢獻(xiàn)率，并探索在水循環(huán)管理中實(shí)現(xiàn)碳減排的創(chuàng)新途徑。這不僅是城市可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容，也是應(yīng)對全球氣候變化的一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。

4.生態(tài)水文學(xué)發(fā)展的趨勢

生態(tài)水文學(xué)這一學(xué)科正在發(fā)展，其發(fā)展戰(zhàn)略與目標(biāo)是推動(dòng)我國地學(xué)領(lǐng)域生態(tài)水文學(xué)科學(xué)基礎(chǔ)與學(xué)科戰(zhàn)略研究，推動(dòng)國家生態(tài)文明建設(shè)的戰(zhàn)略發(fā)展，服務(wù)于國家生態(tài)文明建設(shè)的重大需求。

當(dāng)前生態(tài)水文學(xué)的關(guān)注內(nèi)容一是生態(tài)水文監(jiān)測與機(jī)理研究方向，包括生態(tài)水文監(jiān)測與評(píng)估、生態(tài)水文關(guān)鍵要素格局及其演變特征、生態(tài)水文過程驅(qū)動(dòng)機(jī)制的尺度差異、關(guān)鍵帶生態(tài)過程對水資源利用的方向；二是生態(tài)水文過程定量化模型方向，包括陸面生態(tài)水文過程模型、河流湖泊生態(tài)水文過程模型、生態(tài)水文模型及系統(tǒng)綜合；三是多學(xué)科交融下的生態(tài)水文學(xué)研究應(yīng)用方向，包括生態(tài)-水文-經(jīng)濟(jì)的集成決策系統(tǒng)研究、氣候變化/人類活動(dòng)對生態(tài)水文過程的影響、生態(tài)水文功能評(píng)估和調(diào)控。

展望生態(tài)水文學(xué)的未來發(fā)展方向：一是生態(tài)水文綜合檢測技術(shù)與方法，系統(tǒng)綜合觀測；二是生態(tài)水文學(xué)基礎(chǔ)理論，多尺度融合機(jī)理、范式與模型；三是陸域和河湖生態(tài)水文過程綜合研究；四是生態(tài)水文與社會(huì)學(xué)、“雙碳”目標(biāo)聯(lián)合研究；五是全球生態(tài)水文學(xué)綜合性研究。

結(jié)論

①全球變化與碳減排既是國際科學(xué)研究的前沿?zé)狳c(diǎn)，也是滿足國家“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)的重要需求。水循環(huán)是地球多圈層間的紐帶，水-碳耦合過程在揭示陸地生態(tài)系統(tǒng)碳源與碳匯的動(dòng)態(tài)變化及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制方面具有重要的科學(xué)意義，是制定碳減排與碳增匯對策的重要理論基礎(chǔ)。

②生態(tài)水文學(xué)作為一門交叉學(xué)科，通過整合生態(tài)學(xué)與水文學(xué)的理論與方法，為揭示水循環(huán)與陸地生態(tài)系統(tǒng)的相互作用提供了新的科學(xué)視角。其應(yīng)用范圍涵蓋森林、植被、河湖、濕地、濱海區(qū)域、城市與農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)以及流域尺度的碳減排評(píng)估與工程措施研究。然而，生態(tài)水文學(xué)尚處于發(fā)展階段，其學(xué)科體系仍需進(jìn)一步完善，理論與方法的創(chuàng)新將是未來發(fā)展的關(guān)鍵方向。

③生態(tài)水文學(xué)的研究應(yīng)進(jìn)一步納入流域系統(tǒng)與地球系統(tǒng)科學(xué)的框架中，以流域作為核心研究單元，全面分析其水文、生態(tài)及氣候相互作用的復(fù)雜性。未來的發(fā)展方向應(yīng)緊密圍繞“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)，以數(shù)字化生態(tài)技術(shù)為驅(qū)動(dòng)，推進(jìn)水利工程與生態(tài)水文學(xué)的深度融合，構(gòu)建“智慧生態(tài)水利”的理論與實(shí)踐體系，進(jìn)一步完善流域減碳增匯措施與技術(shù)，加強(qiáng)環(huán)境倫理相關(guān)研究，助力國家生態(tài)文明建設(shè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

Abstract: Under the “dual carbon” goals, global climate change and carbon reduction have become central issues of our era. Achieving carbon neutrality requires addressing the interconnections of terrestrial, marine, and atmospheric water and carbon cycles, particularly at the watershed scale. As an interdisciplinary field combining hydrology and ecology, ecohydrology provides critical water science support for achieving carbon peaking and carbon neutrality. This study systematically summarizes key advancements in ecohydrology across its subfields, including vegetation ecohydrology, river and lake ecohydrology, and watershed ecohydrology. Focusing on core scientific challenges, it is proposed that future ecohydrology research within the framework of “dual carbon” goals should emphasize innovative carbon sink technologies for natural ecosystems. Key areas include land-climate interactions, the “dual carbon” challenges posed by urbanization and agricultural intensification, carbon issues related to river and reservoir construction and operations, and integrating ecohydrological approaches with circular economy and nature-based solutions. To further the development of ecohydrology as a cross-disciplinary field, the study recommends prioritizing research on river health and circular economy-oriented ecohydrology and advancing urban and regional development models that integrate natural ecosystems with circular economy principles. Finally, the paper highlights future research directions and priorities for ecohydrology, aligning with its strategic significance and practical needs.

Keywords: ecohydrology; “dual carbon” goals; water and carbon cycles; nature-based solutions; circular economy

本文引用格式：

夏軍.“雙碳”背景下生態(tài)水文學(xué)的研究與展望[J].中國水利，2025（1）：1-6.

封面攝影｜王忠慶

責(zé)編王慧

校對劉磊寧

審核軒瑋

監(jiān)制趙洪濤

聲明：本文系轉(zhuǎn)載自互聯(lián)網(wǎng)，請讀者僅作參考，并自行核實(shí)相關(guān)內(nèi)容。若對該稿件內(nèi)容有任何疑問或質(zhì)疑，請立即與鐵甲網(wǎng)聯(lián)系，本網(wǎng)將迅速給您回應(yīng)并做處理，再次感謝您的閱讀與關(guān)注。