20世纪90年代以来，生态系统服务成为国际上生态学和经济学研究的热点，水源涵养是陆地生态系统重要的服务之一，是植被、水与土壤相互作用所产生的综合功能的体现。长期的生态系统开发利用和巨大的人口压力，使我国生态系统和生态系统服务遭到严重退化，由此引起的水资源短缺、水土流失、水污染等问题持续加剧，干旱、洪涝等自然灾害频发，科学的水源涵养服务评估具有重要的经济和社会价值。　　本研究首先以青海三江源为例，针对生态系统水源涵养服务的不同表现形式，采用土壤蓄水能力法、降水贮存量法与水量平衡法估算了三江源地区生态系统的水源涵养量，并在量级与变化趋势上对三种方法的估算结果进行了比较。在总结三种方法优缺点的基础上，对降水贮存量法中的各项参数进行了改进，以此分析国家尺度林草湿生态系统水源涵养服务的空间格局及变化特征。此外，以三江源为典型区，分析了草地退化对该区土壤饱和含水量的影响;以黄土高原为典型区，分析了退耕还林还草对该区水源涵养服务的影响。最后，基于生态系统水源涵养服务物质量与价值量开展了区域生态工程成效和生态补偿的应用研究。主要结论如下:　　(1)1990、2004与2012年，基于土壤蓄水能力法估算得到的三江源地区草地土壤饱和含水量分别为582.11亿m3、551.99亿m3和550.48亿m3;基于降水贮存量法估算得到的林草生态系统水文调节量分别为130.59亿m3、149.31亿m3和179.00亿m3;基于水量平衡法估算得到的区域产水量分别为713.67亿m3、720.86亿m3和829.07亿m3。　　三种方法估算的量都可以称之为广义的“水源涵养”，但各种方法侧重的水源涵养服务的主要表现形式不同。基于土壤蓄水能力法的草地土壤饱和含水量由于草地退化而引起土层厚度与土壤理化性质的改变，三个时间节点上的数值逐渐减小;基于降水贮存量法的林草生态系统水文调节量和基于水量平衡法的区域产水量的变化趋势保持一致，数值上由于降水的增加而增大，空间格局上均表现出自东南向西北逐渐递减的趋势;三种方法估算的结果在量级上是一致的。　　在比较三种方法优缺点的基础上，选择降水贮存量法估算国家尺度生态系统的水源涵养量，并对原方法中的各项参数进行了改进。　　(2)后10年（2000～2010年）与前10年（1990～2000年）相比较，我国林草湿生态系统年平均水源涵养量减少了427.84亿m3/a。其中，森林生态系统年平均水源涵养量减少了263.23亿m3/a，草地生态系统年平均水源涵养量增加了22.15亿m3/a，湿地生态系统年平均水源涵养量减少了186.77亿m3/a。林草湿生态系统水源涵养服务功能保有率轻微上升，增加了1.49％。　　森林生态系统水源涵养量的高低主要取决于降水量和林地面积的大小。后10年降水量的降低导致森林生态系统水源涵养量总体减少。草地生态系统水源涵养量的高低主要取决于降水量和草地植被覆盖度的大小，后10年草地植被覆盖度的转好促进了水源涵养量的轻微上升。湿地生态系统水源涵养量的降低主要归因于天然湿地的大面积萎缩。　　(3)20世纪70年代中后期至2004年，三江源地区草地退化现象持续发生，2004-2012年，该区草地退化现象得到了一定程度的恢复和好转。70年代中后期至2004年，三江源地区草地土壤饱和含水量减少了45.58亿m3;2004-2012年，草地土壤饱和含水量减少了1.50亿m3。尽管草地持续退化到略有好转，其草地土壤饱和含水量表现出持续减少的过程。　　(4)后10年（2000～2010年）与前10年（1990～2000年）相比较，黄土高原区林草生态系统水源涵养量明显上升。森林、草地生态系统水源涵养量分别增加了5.43亿m3/a和11.23亿m3/a。林草生态系统水源涵养服务功能保有率明显提升，升高了12.09％。林草面积和覆盖度的增加促进了该区水源涵养服务的提升。　　(5)三江源生态保护与建设工程实施后（2005-2012年）林草生态系统年平均水源涵养量比前期(1997-2004年)增加了15.60％。生态工程的实施对区域生态状况改善、生态系统服务的提升发挥了重要作用。真实气候条件和平均气候状况下，生态工程实施后三江源地区林草生态系统水源涵养量的线性变化趋势分别为19.35亿m3/10a和4.64亿m3/10a，生态工程对三江源地区水源涵养服务提升的贡献率约为23.98％。　　(6)贵州省南部三州2010年林草生态系统水源涵养量为137.21亿m3/a，价值量为1125.13亿元/年。根据贵州南部三州分别向长江流域沅江水系和珠江流域西江水系贡献水量的大小，按下游行政区对贵州南部地区水资源量的受益比例，计算得到广东、湖南两省生态补偿金额分别为125.79亿元和91.24亿元。基于生态系统服务价值的补偿数额一般作为生态补偿额度的理论上限值。