水生态系统异质性关键因素识别不仅有助于河流水环境保护和水生生物保育，而且也是开展流域水生态功能分区及水生态保护和恢复的基础性工作之一。本研究通过对黑河流域河流实地采样调查和数据统计分析，辨识了流域水生态系统空间异质性和多样性特征；基于GIS空问分析技术，利用空间相关分析(CA)和主成分分析(PCA)，对影响流域水生态系统空间异质性的关键影响因子进行识别和筛选。研究表明：黑河流域绝对高程与相对高程、降水、径流深，净初级生产力(NPP)、植被指数(NDVI)以及坡度、坡向之间存在较好的正相关性；而绝对高程与气温、蒸发、干旱指数之间显著负相关，相关系数分别为-0.842、-0.890、-0.797；主成分分析与典范对应分析(CCA)表明流域海拔、降水及干旱指数与流域的水生态系统异质性关系较大.