白洋淀位于华北平原中部，是北方草型浅水湖泊的典型代表，对华北地区的生态环境具有重要的影响作用，承载着多种生态功能。但是近几十年来由于白洋淀流域内工农业生产用水、居民生活用水的持续增加以及上游水利工程的拦蓄使得白洋淀多年平均入淀水量总体上呈逐渐减少的趋势，自80年代至今更是遭受了多次严重的干淀和污染事件，对淀区生态系统的结构和功能影响巨大，水资源匮乏和水质污染已经严重制约了白洋淀的可持续发展。在目前的生态环境背景下，开展对白洋淀生态需水的研究，探讨与生态相关的水文水资源问题，有着十分重要的现实意义。在当前众多生态需水的研究方法中，生物与水文、生态系统健康与生态需水之间的响应关系仍然是研究的难点所在。本研究试图在食物网结构和生态系统功能指标量化的基础上，以保证生态系统结构和功能的完整性为目标确定白洋淀地区的生态需水。主要的研究内容和研究成果如下：　　 (1)食物网结构和功能演变的分析　　 运用Ecopath with Ecosim软件构建1958年、1980年、1993年和2009年4个时期的白洋淀食物网静态模型，模型结果表明功能组的营养级在1级(初级生产者和碎屑)到3.51级(肉食性鱼类)之间，能量流动主要由4个整合营养级构成。其中营养级Ⅰ的利用效率很低，整个生态系统中有大量的营养进入碎屑。从1958年到2009年，表征生态系统内部连接程度和复杂性的参数总体上呈下降趋势，其中连接指数(CI)从0.37下降到0.34，循环路径总数从70下降到64，循环路径的平均长度(MPL)从3.46下降为3.42，Finn’s循环指数从8.15下降为4.73，系统杂食性系数(SOI)变化不明显。　　 表征生态系统发展程度的总初级生产/总呼吸(TPP/TR)在1958年的时候为1.67，之后TPP/TR呈现出上升趋势，在2009年时为3.29，比1958年上升了96.6％。表征系统规模的总初级生产/总生物量(TPP/TB)和净系统生产量(NSP)总体上也呈现从低到高的趋势，虽然在2009年又出现了下降，但结合其他参数变化的趋势来看，系统规模在2009年的减小并没有使整个生态系统的结构和功能发生好转，而是白洋淀生态系统出现了从草型到藻型的逆向发展趋势的表现。以上这些指数的变化均说明在过去50年中白洋淀生态系统系统内部的网状结构已趋于减弱，生态系统发生了逆向演替。　　 (2)水质水量改变对白洋淀生态系统的影响　　 在影响白洋淀生态系统结构和功能的多个因素中重点探讨了水质和水量变化对生态系统的作用。分析结果表明表征系统规模的参数、表征系统演替状态的参数以及主要物种的生物量均和对应年份的水质、水位、水面积呈现出一定的相关关系。　　 进一步以58年的静态模型为基础，利用Ecosim动态分析模块以浮游植物的受损性为强制函数模拟1958-1984年之间各功能组的生物量变化趋势。结果表明水位、水面积的变化对生态系统的营养级和总生产量/呼吸造成了一定的影响，即总生产量/呼吸随着水位和水面面积的增加呈现下降的趋势，最高营养级随着水位和水面面积的增加而呈现出升高的趋势。因此可以认为最高营养级、总生产量/呼吸对水位和水面面积的变化较为敏感，可以作为水量变化对生态系统影响程度的判断因素。　　 (3)基于生态系统结构和功能完整目标的白洋淀生态需水的计算　　 在对白洋淀进行最大距离法聚类分区和Ecosim模拟移除确定白洋淀生态系统关键物种的基础上，结合典型年月平均水位和地表水水质标准Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ构建了21个综合情景方案。应用AQUATOX水生态模型分析了浮游动植物、底栖动物对不同情景水位、水温、N、P、BOD5等典型环境要素的响应关系，阐明水质水量协同作用下主要生物的生物量时空分布，生态系统结构和功能的状态。结果表明水质对生态系统的影响小于水位的影响，6.70m可以作为白洋淀的最小生态水位，7.19-9.55m可以作为白洋淀的最适生态水位范围。该生态需水结果可以保证生态系统结构和状态稳定，保证系统内部的复杂性和平衡，使系统不发生逆向演替，具有重要的生态学意义。