東北地理所在三江平原水稻水分供需匹配及地下水可持續利用方面取得新進展
????三江平原是我國重要的水稻生產基地，對保障國家糧食安全具有重大的戰略意義。20世紀90年代以來，三江平原經歷了大規模的水田擴張，水田面積由610萬畝增長到4200萬畝，增長了近7倍。水田擴張對水資源需求量日益增加，過度開采地下水灌溉致使地下水位持續下降嚴重制約著水田發展和地下水利用。因此，掌握三江平原水稻生育期水分供需匹配程度及地下水利用狀態，對區域水資源優化管理及農業可持續發展有重要的指導意義。
????為此，東北地理所水文與水資源學科組研究人員核算了1990-2020年三江平原水稻不同生育期的有效降雨量、作物需水量和灌溉需水量，系統分析了水稻不同生育期和全生育期的水分供需匹配度時空變化及其驅動機制；基于GRACE重力衛星數據和GLDAS陸面模型數據，核算了2002-2022年三江平原地下水儲量變化，評估了地下水可持續性變化及其成因。
????研究發現，1990-2020年間，三江平原水稻生育期水分供需匹配度在各生育期均有所增加，生育中期水分供需匹配度優于生育前期和生育后期，且生育后期匹配度時空變異性強于生育前期和中期（圖1）。在空間上，撓力河流域和興凱湖流域水分供需匹配度較低，松花江干流地區匹配度最高。隨著水稻大規模擴張，區域總灌溉需水量顯著增大，水稻生育期水分供需匹配程度持續下降。
????2002-2022年，三江平原地下水儲量整體呈減少態勢，平原區地下水儲量減少幅度大于非平原區。地下水可持續性在2009年后逐漸降低，在2013年以后處于極低水平（圖2）。地下水可持續性空間分異與大規模“旱改水”空間分布基本一致，在建三江地區地下水可持續性最低。盡管近年來降水增加一定程度上緩解了區域水資源供需矛盾，但大面積“旱改水”和水田過度依賴地下水灌溉，地下水可持續性仍持續下降（圖3）。最后，提出了面向糧食安全生產的地下水可持續利用策略，為三江平原水土資源優化配置與調控提供科學依據。
圖1.1990年、2000年、2010年和2020年三江平原水稻不同生育期水分供需匹配度變化
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圖2. 基于GRACE的三江平原地下水可持續性演變
圖3. 政策驅動下三江平原水田面積和地下水可持續性變化
研究成果近期先后發表在農業水資源領域1區Top期刊Agricultural Water Management，中國科學院東北地理與農業生態研究所碩士研究生章清松和孫嘉豪為共同第一作者，吳燕鋒項目副研究員為通訊作者，研究得到了中國科學院戰略性先導科技專項（0105和XDA28020501）等項目聯合資助。
論文信息：
[1] Qingsong Zhang ，Jiahao Sun ，Guangxin Zhang ，Xuemei Liu ，Yanfeng Wu* ，Jingxuan Sun ，Boting Hu. Spatiotemporal dynamics of water supply–demand patterns under large-scale paddy expansion: Implications for regional sustainable water resource management. Agricultural Water Management ，2023 ，285 ，108388.
[2] Qingsong Zhang ，Jiahao Sun ，Changlei Dai ，Guangxin Zhang ，Yanfeng Wu*. Sustainable evolution of groundwater resources under the large-scale conversion of dry land into rice fields. Agricultural Water Management ，2024 ，298 ，108851.
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.agwat.2023.108388
https://doi.org/10.1016/j.agwat.2024.108851
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