在全球变化背景下，生态水文研究的时空尺度得到了极大的拓展，研究内容从水与生物之间的互馈关系及其变化，延伸至水与其他非生物要素（如大气、土壤、岩石）以及人类活动之间的互馈关系及其演变机制。本文基于地球系统科学理念，结合全球变化下生态水文面临的挑战以及研究范式转变，从“土壤-植被-大气”连续体（SPAC）、地球关键带以及流域等多维度探讨生态水文学过程，阐释水分、能量和物质在基岩、土壤、植被和大气界面之间的传输与交换机制以及植被生长对土壤结构和水分动态的反馈作用，论述气候变化和人类活动影响下基岩风化、土壤形成与生态水文过程的协同演变及其对水文循环和物质平衡的影响，并讨论了流域作为连接全球与局地尺度的关键中间单元的重要性。面向水-生态资源可持续利用需求，提出了在人工智能背景下生态水文研究的可能突破途径，包括多源数据融合、物理过程与机器学习结合的建模方法，以及跨学科协作的研究范式。本文旨在构建生态-水文-社会协同发展理论框架，为提升生态系统质量、保障水资源可持续利用、促进社会经济绿色发展提供科学依据和决策支持。