研究背景

水是生命演化的源泉，也是构成和维持生命系统的重要物质基础。从人类社会的角度来看，水作为一种宝贵的自然资源，在保障居民生活的基本需求、工农业生产的正常运转和生态环境的平衡稳定方面也同样发挥着不可替代的作用。随着世界人口的急剧增长、城镇化进程的不断推进，全球范围内的水资源短缺和竞争加剧，水资源危机已成为21世纪人类面临的重大挑战之一（王浩，2006；岳尚华，2013；李亚津，2013；张兵兵、沈满洪，2016）。

我国是一个水资源极其匮乏的国家，也是全球13个贫水国家之一，在世界上排名第121位，预计到2030年我国人均水资源量将降到1760亿立方米，接近世界公认的水资源紧缺国家最低标准水平，仅为世界平均水平的1/4、美国的1/5（司徒淞、张薇，1996；黄修桥，2005；刘七军，2012）。在我国669座城市中，存在供水不足问题的城市就有400多座（其中，面临严重缺水问题的城市多达108个），所占比例超过了60%，年度总缺水量超过了60亿立方米，因此受到影响的居民达1.6亿（韩宇，2013；曾捷，2014）。在我国北方地区，其所保有的耕地面积和每年所生产的粮食总量双双占据全国的60%以上，但所拥有的水资源量却仅占全国的19%；以“江河源头”和“中华水塔”著称的青海省，目前有20%以上的河流出现季节性断流现象，一半左右的湖泊存在干枯甚至消失的风险，同时还面临着雪线快速上升和冰川急剧萎缩等问题；天津、河北、山西、内蒙古、甘肃、青海、宁夏和新疆等8个省（自治区、直辖市）面临的水资源短缺问题尤为严重，其自有的水资源量，尚不能满足境内植被生态系统的正常运转所需。由此可见，水资源短缺已