東北地理所在東北黑土區地下水儲量時空演變及驅動因素研究方面取得進展
水與糧食安全是全球關注的重要議題，對人類生存與發展具有極其重要意義。東北黑土區作為我國重要的糧食主產區，地下水是農業灌溉的主要水源，近年來隨著灌溉農業面積持續擴張，平原區地下水位呈現持續下降趨勢，局部地區出現了地下水超采現象。未來氣候變化將進一步增加農業灌溉需水量，對地下水利用與管理帶來巨大挑戰。因此，開展東北黑土區地下水儲量時空演變及驅動因素研究，揭示地下水儲量年際、年內季節變化規律及其空間差異性，明確重點區域地下水儲量關鍵驅動因素，對東北黑土區地下水可持續利用及灌溉農業發展規劃制定具有重要現實意義。
東北地理所水文與水資源學科組研究人員利用高空間分辨率GRACE重力衛星數據，反演獲取東北黑土區地下水儲量動態數據，在系統解析地下水儲量變化時空規律的基礎上，運用時間序列分解和隨機森林回歸模型，識別并量化自然因素與人類活動對重點區域地下水儲量變化季節趨勢、長期趨勢變化的驅動因素及貢獻程度。
研究發現，2003-2022年東北黑土區地下水儲量整體呈顯著下降趨勢，下降速率為3.72 mm/a，重點區域中西遼河流域下降最為明顯，下降速率為8.13 mm/a；其次為遼河平原和三江平原，下降速率分別為5.70 mm/a和4.52 mm/a；松嫩平原下降速率相對平緩，為2.68 mm/a。同時地下水儲量也呈現顯著的季節性波動，春季融雪和夏季降水增加了地下水儲量，而農業灌溉導致地下水儲量顯著下降。通過對重點區域地下水儲量變化的驅動因素進行識別，研究發現地下水儲量的季節性趨勢變化主要由降水和實際蒸散發驅動，長期趨勢變化則主要受灌溉面積擴張驅動。研究結果表明，灌溉農業擴張是導致東北黑土區地下水儲量下降的關鍵驅動因素，進而提出了地下水可持續利用策略。
研究成果近期發表在農業水資源領域Top期刊《Agricultural Water Management》。由中國科學院東北地理與農業生態研究所博士研究生于葉翔（第一作者）、章光新研究員（通訊作者）、齊鵬副研究員、孫敬軒博士、章清松博士、胡博亭博士和美國路易斯安那州立大學胥毅軍教授共同完成，研究得到了中國科學院戰略性先導科技專項（A類）（XDA28020501）等項目聯合資助。
論文信息如下：
Yu,Y.,Zhang,G.,Qi,P.,Sun,J.,Zhang,Q.,Hu,B.,Xu,Y.,2025. Irrigated agriculture expansion drives groundwater storage decline in Black Soil Region of Northeast China. Agricultural Water Management 319,109813. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2025.109813.
圖1 研究區及重點區域圖（a. 東北黑土區位置圖；b. 重點區域分布圖；c. 東北黑土區糧食種植分布圖）
圖2 東北黑土區及重點區域地下水儲量（GWSA）年際變化趨勢圖（a.總體變化趨勢；b.三江平原；c.松嫩平原；d.遼河平原；e.西遼河流域）
圖3地下水儲量驅動因素貢獻度（SNP：三江平原；SNP：松嫩平原；LHP：遼河平原；WLRB：西遼河流域）
圖4 重點區域地下水儲量變化的關鍵驅動因素解析
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