生态系统服务功能是地球生命支持系统运行和人类社会可持续发展的根本保障（Wang et al., 2021a）。作为关键生态系统服务功能之一，水分保持对调节区域水文循环、确保稳定的水资源供应以及维持生态系统健康至关重要（Xu et al., 2022; Jia et al., 2022）。水分保持是指生态系统拦截、渗透和储存降水的过程，通常通过水分保持能力来量化（Chen et al., 2024; Wang et al., 2022）。
水分保持的空间异质性受自然地理因素和人类活动的共同影响。从自然角度来看，地形特征（如坡度和海拔）决定了地表径流的形成和汇聚（Mirghaed and Souri, 2023），而气象条件（包括降水量、温度和蒸散作用）直接影响水分的输入与输出平衡（Pokhrel et al., 2021）。从人为角度来看，森林恢复、湿地保护和生态修复等措施可以提高生态系统的储水和调节能力（Zhang et al., 2021）；另一方面，过度土地开发和城市扩张会削弱土壤的渗透性和持水能力（Rosenberger et al., 2021）。这种自然-人类互动导致了当代水分保持模式的前所未有的动态变化。在全球环境变化的背景下，气候波动和经济活动的扩张进一步加剧了水文过程的复杂性，使得水分保持功能在时间和空间上的差异更加明显（Mahtta et al., 2022; Zhou et al., 2023; Mishra, 2023; Yao et al., 2022; Zhao et al., 2024）。水分保持模式的变化不仅影响局部生态安全和水资源可持续性，还可能通过流域过程引发跨区域生态效应，从而影响区域生态系统服务网络的协调与反馈（Gao et al., 2024）。因此，准确识别水分保持的时空特征并明确其驱动机制成为当前生态管理和区域可持续发展的关键问题。
目前，评估水分保持的主要方法包括水文建模、水量平衡法、冠层拦截法和土壤水分储存法。其中，冠层拦截法和土壤水分储存法通常应用于林分或小流域尺度，依靠实地测量来量化生态系统的拦截、渗透和储存能力，适用于精细尺度评估（Yi et al., 2024）。水文模型（如SWAT、InVEST）则更广泛用于流域或区域尺度。这些模型以水量平衡原理为基础，整合了降水、蒸散作用和径流等关键水文要素，有效捕捉了水分保持的时空异质性（Aneseyee et al., 2022; Xu et al., 2025）。然而，水文模型对输入数据和参数的精度要求较高，构建过程复杂，尤其是在大尺度应用时。相比之下，水量平衡法数据需求较低且计算简单，为大规模水分保持评估提供了高效且一致的定量框架，同时保证了结果的可靠性（Casagrande et al., 2021）。
近年来，关于水分保持功能的研究取得了显著进展，包括驱动因素的识别、空间模式分析和生态系统服务评估（Jiang et al., 2021; Daneshi et al., 2021; Xue et al., 2022）。然而，现有研究仍面临尺度限制和时间覆盖不足的挑战。大多数研究集中在流域、区域或国家尺度，而全球或大空间尺度上的系统评估仍较为有限，难以为全球层面的生态政策制定和资源分配提供依据（Yang et al., 2019; Redhead et al., 2016; Fang et al., 2021）。此外，现有研究的时间跨度通常较短，主要集中在短期过程上，这限制了对气候变化和人为干扰下水分保持长期趋势和动态机制的理解（Cao et al., 2020; Liu et al., 2021）。在研究内容上，现有研究主要集中在当前水分保持状态的定量评估，而水分保持潜力的估算缺乏统一的理论框架和可转移的方法体系，尤其是在全球尺度上（Wu et al., 2020）。
鉴于上述情况，本研究对1991年至2019年的全球水分保持进行了系统评估，克服了空间尺度和时间连续性的限制，并解决了对长期全球水分保持动态理解不足的问题。同时，提出了一种基于生态相似性理论的新方法来估算水分保持潜力，为全球尺度上的水分保持潜力定量评估提供了新的技术途径。具体而言，本研究旨在：（1）全面揭示全球水分保持的时空动态，明确其长期演变趋势和空间分布模式；（2）利用基于最优参数的地理检测器方法识别影响水分保持模式的关键驱动因素和背景因素，并阐明其作用机制；（3）基于“相似生境产生相似水分保持”的生态原理，开发水分保持潜力评估框架，并量化不同地区提升水分保持能力的空间潜力。本研究可为全球尺度的水资源管理和生态调节提供理论基础，并为优化生态系统服务分配和区域可持续发展提供科学依据和决策支持。
