研究基于2000-2015年地面观测、气象、遥感、GIS等多源数据,改进PT-JPL蒸散模型参数并通过地面验证,依据水量平衡原理计算水源涵养量及服务水源涵养指数,发展了由生态系统格局动态分析、水源涵养量估算、服务水源涵养指数评估组成的精细化、定量化水源涵养服务评估方法体系。基于该方法体系,以我国水源涵养型重点生态功能区为研究对象,分析了近15年生态系统格局动态变化,估算了近15年生态系统蒸散与水源涵养服务量,揭示了生态系统格局、蒸散和水源涵养服务的时空动态变化规律及其影响因素,同时与现行生态环境状况评价方法采用的水源涵养指数进行比较,应用于我国县域尺度水源涵养能力重要性评估,探索发展一种以长时间序列数据为支撑、基于生态系统服务的水源涵养指数评估方法。主要研究如下:(1)系统整理了中国气象局监测数据、MODIS卫星遥感数据、遥感解译土地利用/覆被数据及地面观测通量数据,应用空间气象数据插值方法、遥感数据处理方法、通量数据处理方法,形成了由2000-2015年空间分辨率1km、时间分辨率8天的气象数据(包括降水、温度、净辐射等)及遥感数据(包括归一化植被指数、增强植被指数)、空间分辨率1km的多期土地利用/覆被数据、45个站127个站点年的通量观测数据组成的多源数据集,为开展水源涵养重点生态功能区生态评估奠定了基础。(2)基于地面观测、气象、遥感、GIS等多源数据发展了由生态系统格局动态分析、水源涵养量估算、服务水源涵养指数评估组成的精细化、定量化水源涵养服务评估体系。重点改进了国际著名的PT-JPL模型,修正土壤蒸发水分限制因子、植物生长最适温度、蒸腾水分限制因子及冠层消光系数,与实测地面数据进行比较验证,决定系数达到0.68,RMSE为1611mmm/mm2/yr,且显著优于国际主流MOD16 产品,其决定系数为 0.49,RMSE 为 218.16mm/m2/yr,提高了 PT-JPL 模型在中国的适用性及估算精度。模拟结果表明:近15年水源涵养型重点生态功能区平均蒸散呈明显空间变异,整体趋势由东南向西北递减;时间变化趋势基本稳定,仅三江源草甸湿地生态功能区显著下降。其中年降水量高于400 mm/yr的生态功能区主要受净辐射影响,年降水量低于400mm/yr的生态功能区主要受降水影响。(3)基于生态系统动态综合度和转移矩阵方法,分析了不同水源涵养型重点生态功能区的生态系统各类型相互转化强度与动态变化特征。结果表明近15年生态系统结构基本保持稳定。综合生态动态度仅为0.69%。其中生态用地中湿地动态度最显著,年均增长率为2.9%,非生态用地中建筑用地面积增长显著,达到41%。(4)基于Sen趋势分析及Mann-Kendall显著性检验方法,系统分析了近15年水源涵养型重点生态功能区水源涵养量时空变化特征,结果表明:水源涵养量呈现明显空间变异,整体趋势由东南向西北递减;时间变化趋势基本稳定,受气候变化影响强烈,与降水显著正相关。(5)在综合考虑不同区域不同生态系统自然禀赋差异和长时间连续数据集基础上,建立科学的生态评估参照,率先提出了像元尺度基于生态系统服务的归一化水源涵养指数,以期消除区域自然禀赋差异对水源涵养能力的影响,并与水源涵养量、结构水源涵养指数比较,三种评估结果在时空格局、趋势分析和重要性评价等方面存在较为显著的差异:水源涵养量和服务水源涵养指数的时间变化趋势一致,但在空间分布上存在较为显著的差异,西部区域水源涵养量虽然小于东部区域,东西部服务水源涵养指数之间的差异并不显著;水源涵养量和结构水源涵养指数在空间分布上基本一致,基本上东南向西北逐渐减少,但在变化趋势上存在差异性,部分区域存在相反的评估结果。服务水源涵养指数为我国实现生态系统管理从“增加面积为主”向“以提高单位面积生态系统服务能力为主”的战略转变提供支撑,为引领生态环境状况评价向生态服务评估的转变、以及生态红线的划定等生态监管工作提供新思路。