李志教授團(tuán)隊(duì)在經(jīng)濟(jì)林對(duì)黃土區(qū)地下水資源的影響研究中取得新進(jìn)展

01研究意義

深厚的黃土中儲(chǔ)存了豐富的地下水資源，為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了重要支撐。大規(guī)模實(shí)施的退耕還林還草工程導(dǎo)致黃土高原土地利用格局發(fā)生顯著變化，尤其是大量農(nóng)地轉(zhuǎn)為經(jīng)濟(jì)林。經(jīng)濟(jì)林具有較高的耗水強(qiáng)度，可能對(duì)深層土壤水及地下水文過(guò)程產(chǎn)生重要影響。當(dāng)前研究基于點(diǎn)位尺度的觀測(cè)揭示了植被變化對(duì)土壤水文過(guò)程的影響機(jī)制，但在區(qū)域尺度上經(jīng)濟(jì)林對(duì)地下水可持續(xù)性的影響仍不明確。因此，厘清經(jīng)濟(jì)林生產(chǎn)耗水與地下水資源之間的關(guān)系，對(duì)于科學(xué)評(píng)估地下水可持續(xù)性具有重要意義，可為區(qū)域土地利用規(guī)劃與水資源管理提供理論依據(jù)。

02主要結(jié)果

以黃土區(qū)長(zhǎng)武塬蘋(píng)果園為研究對(duì)象，基于統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)分析了該區(qū)域蘋(píng)果園種植面積和產(chǎn)量的變化特征，并結(jié)合點(diǎn)位尺度的土壤水分觀測(cè)數(shù)據(jù)，量化了蘋(píng)果樹(shù)種植對(duì)區(qū)域地下水資源的影響，進(jìn)一步評(píng)估了蘋(píng)果生產(chǎn)耗水與地下水可持續(xù)性的關(guān)系。

圖1 1995-2020年長(zhǎng)武縣蘋(píng)果園種植面積和產(chǎn)量的變化

過(guò)去30年蘋(píng)果園面積呈對(duì)數(shù)型增長(zhǎng)，產(chǎn)量呈指數(shù)型增長(zhǎng)。自2005年開(kāi)始，蘋(píng)果生產(chǎn)耗水量為3.0×10⁷ m³（需水量733 mm），已超過(guò)該地區(qū)年降水量。截止2020年，蘋(píng)果生產(chǎn)需水量增加至1666 mm，導(dǎo)致深層土壤水持續(xù)減少。蘋(píng)果生產(chǎn)已造成該區(qū)域地下水資源累積減少3.6×10⁷ m³，相當(dāng)于年平均降水量的11%，導(dǎo)致地下水位下降約63 mm。隨著蘋(píng)果園規(guī)模的擴(kuò)大，蘋(píng)果生產(chǎn)耗水量和地下水耗竭量呈線性增長(zhǎng)趨勢(shì)。蘋(píng)果園在空間上的擴(kuò)展是區(qū)域地下水資源減少的主要驅(qū)動(dòng)因素，其集約化生產(chǎn)模式改變了地下水系統(tǒng)的可持續(xù)性，加劇了地下水資源的風(fēng)險(xiǎn)。

圖2 蘋(píng)果園種植面積與地下水耗減量和蘋(píng)果生產(chǎn)耗水量的關(guān)系

本研究系統(tǒng)評(píng)估了經(jīng)濟(jì)林對(duì)區(qū)域地下水資源的影響，為植被恢復(fù)及水土資源的管理提供了理論支撐，對(duì)保障區(qū)域食物安全和水資源安全具有重要意義。

03論文信息

相關(guān)成果發(fā)表在中國(guó)科學(xué)院一區(qū)Top期刊《Agricultural Water Management》。已畢業(yè)博士博士生、目前就職于新疆大學(xué)的石培君副教授為論文第一作者，李志教授為通訊作者。研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金(42071043 & 32401348)的資助。

Peijun Shi, Jianjun Yang, Yi Yang, Zhi Li. Connection between water consumption of apple production and subsurface water depletion on the Loess Plateau of China. Agricultural Water Management, 2025, 315:109546.

04 原文鏈接

https://doi.org/10.1016/j.agwat.2025.109546