Ecological Indicators·9月30日 · 周三论文农业遥感与作物表型阅读 2

Climate change and human activities reshape the water-food-ecology nexus and water-economy decoupling in oasis cities of the Hexi corridor, China

Jinbo Zhang · Zhixiang Lu · Jiali Xie 等 6 人

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整合多源数据揭示河西走廊绿洲城市水-粮-生态关系及水经济脱钩的时空特征。

方法

多年代水文气候、遥感生态与县级社会经济数据,结合Tapio脱钩、随机森林、GRA

发现

变暖下气候水平衡恶化,2020年前水经济强脱钩,农业需水减少与协同措施提升水系统可靠性。

机会点

可探索县域尺度水-粮-生态耦合机制与脱钩政策的跨区域可迁移性及地下水约束的优化路径。

影响力16
信息增量22
专业深度18
信源权威13
时效性9

基于多源数据与多种方法揭示河西走廊绿洲水-粮-生态关联及水经济脱钩,方法新颖、数据跨度长,对干旱区农业水资源管理有参考价值。

原文摘要

在干旱绿洲系统中,水资源分配将农业生产、生态稳定与区域经济发展联系起来,使水—粮食—生态(WFE)纽带对水文气候胁迫和人类活动高度敏感。然而,关于内陆绿洲城市水文气候和社会经济变化如何与WFE相互作用及水—经济脱钩相关联的县域尺度证据仍然有限。本研究以河西走廊为对象,整合了多年代水文气候记录、遥感生态指标以及县级社会经济、用水和作物数据,综合运用Tapio脱钩模型、时间净化与空间分块的随机森林验证、灰色关联分析(GRA)、探索性双向固定效应分段路径分析以及基于情景的可靠性—恢复力—脆弱性评估,刻画水—经济关系、作物—水关联、WFE相互作用及管理成效。1981—2024年间,年平均2 m气温显著上升,速率为0.038 °C/年;年降水量呈微弱增加趋势,为0.349 mm/年;12月SPEI-12显著下降,速率为0.0476/年,表明在显著增暖背景下气候水分平衡趋于恶化。2020年前出现了较强的水—经济脱钩,并与用水强度下降相关,而2020—2022年间产业脱钩表现出更大的年际变率。随机森林在时间验证下表现中等(R² = 0.673),在空间验证下表现较弱(R² = 0.441),表明其时间泛化能力强于空间可迁移性。作物组成表现出显著的空间异质性,并与农业用水存在县域特定的相似性。分段路径分析揭示了社会经济活动、用水、水文气候条件与植被之间尺度依赖的关联。在县域内部,地表温度(LST)与归一化植被指数(NDVI)呈负相关,而地表用水与植被状况呈正相关,且在基准设定中SPEI-12与农业用水呈负相关。情景结果表明,农业需求削减和协同措施提高了水系统的可靠性和恢复力,而单独实施地下水约束则增加了未满足需求。这些发现支持在流域尺度治理框架下进行差异化的地方实施。

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