黄河流域是连接青藏高原、黄土高原和华北平原的生态廊道,也是我国“一带一路”建设的重要经济廊道,对国家的经济社会发展和生态安全都具有重要意义.受气候变化和人类活动影响,近几十年来黄河流域生态系统的结构和功能发生了巨大变化,流域生态系统的健康受到威胁.然而,目前仍缺乏对黄河流域生态系统在流域尺度上的整体性研究,对其完整性、连通性和脆弱性的系统研究不足,难以有针对性地提升变化环境下的生态系统服务与生态屏障效应.围绕黄河流域生态保护与高质量发展的重大战略需求,我们认为应从流域整体性出发,通过构建黄河流域生态系统类型及空间格局数据集,分析黄河流域生态水平衡分量的格局变化规律,解析并量化表征气候变化和人类活动与生态系统变化之间的关联;基于多源数据集以及生态水文模型,解析黄河流域生态系统的时空格局变化和生态水文过程,并以此建立关键生态系统服务的定量评估指标体系,揭示关键生态系统服务供给能力的格局特征和空间流动及变化趋势,开展生态系统服务格局特征与空间流动时空变异的归因分析;阐明生态系统结构—过程—服务的级联效应,提出生态屏障功能的优化提升方案,为黄河流域生态治理与管理提供科技支撑.上述研究对完善和丰富地球系统科学具有重要的理论和现实意义.