近日，兰州大学资源环境学院马轩龙教授课题组在亚洲内陆流域旱区变绿机制及其水碳权衡研究方面取得重要进展。相关研究成果以“Irrigation drives dryland productivity gains in Asian endorheic basins”（灌溉驱动亚洲内陆河流域旱区生产力增益）为题，发表在Nature旗下期刊《Communications Earth & Environment》。

旱区约占全球陆地表面的45%，居住着约30亿人口，是全球生物地球化学循环、生态系统服务和社会经济系统的重要载体，也是受气候变化影响最为显著和脆弱的区域之一。自20世纪90年代以来，气候变暖与人口增长使全球水需求激增270%，加剧了旱区水资源短缺风险。然而，卫星观测自20世纪80年代以来记录到一个引人注目的悖论——全球旱区在整体变干的背景下却呈现出大范围的植被变绿。解码这一“变绿变干”悖论背后的驱动机制，已成为旱区可持续资源管理与生态保护的关键科学挑战。亚洲内陆流域作为全球最大的连片内流区，其水文封闭、极端干旱，是国际上公认的“可持续性热点”区域，但以往研究多局限于单个子流域或局部绿洲，全流域尺度上生产力变化及其驱动机制的系统评估仍较为缺乏。

图1 本研究提出的可持续与不可持续灌溉扩张概念框架图

针对这一问题，马轩龙教授课题组基于2001–2023年多源卫星观测资料与动态全球植被模型（DGVMs）集成分析，首次在全流域尺度系统量化了亚洲内陆流域植被生产力的时空变化格局，揭示了灌溉扩张在旱区变绿中的主导作用及其伴随的水文代价。

该研究采用基课题组自主研发的eLUE-GPP数据集刻画区域生产力变化，并引入多源卫星产品及研究区内12个通量塔观测开展交叉验证；结合卫星降水、再分析气象、高分辨率土地覆盖、GRACE卫星重力水储量等多源数据，利用趋势检验、多元回归归因和TRENDY v12多模型因子化模拟，系统辨析了气候变化、CO₂施肥与人为土地利用对生产力变化的相对贡献。

        研究发现，2001–2023年间亚洲内陆流域58.9%的植被覆盖区呈现生产力增加趋势，其中25.2%的区域达到统计显著水平。灌溉农田的生产力增速约为森林的2.4倍、草地的5倍，且增益强度随干旱程度加剧而增大。归因分析表明，研究期内流域内灌溉农田扩张了4.3%（约3.57万平方公里），其中中国西北贡献了一半以上，反映了区域绿洲农业的快速发展。灌溉扩张解释的生产力变异显著高于气候和CO₂因子，是亚洲内陆流域变绿的主导驱动因素。

图2 2001–2023年AEB植被总初级生产力（GPP）变化趋势的空间格局

尤为重要的是，GRACE卫星重力观测显示，生产力增益热点区域恰是陆地水储量加速衰竭的区域（下降速率约60.91 Gt/年），这揭示了当前植被碳汇增加背后，隐蔽且难以长期维持的“水碳权衡”困境。此外，主流动态全球植被模型显著低估了观测到的生产力趋势（偏低约62%），并错误地将其主要归因于气候变化，凸显了现有地球系统模型对灌溉等人为过程表征的严重不足。

图3 TRENDY DGVMs对AEB GPP增加趋势的模拟评估

该研究揭示了人为活动在塑造旱区景观中日益主导的地位，指出旱区生态与土地管理亟需从“追求生产力最大化”向“水碳关系优化”的综合治理范式转变。研究建议，在保障国家粮食安全与社会经济发展的同时，应全面落实“以水定地、以水定产”的原则，推动旱区农业向节水、高效的高质量发展转型，以防范水文基础不可逆衰竭带来的长期生态风险。该成果为改进地球系统模型的人为过程表征、筑牢西北生态安全屏障以及保障全球水受限区域的水资源可持续利用提供了重要的科学依据。

兰州大学资源环境学院和西部环境教育部重点实验室为该论文的第一完成单位，我院地图学与地理信息系统专业硕士研究生朱晓钰与曹春艳为共同第一作者，马轩龙教授为论文通讯作者。合作者包括悉尼科技大学Alfredo Huete教授、澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）高思聪博士、欧洲委员会联合研究中心Mirco Migliavacca博士、日本千叶大学杨伟教授等国内外多家单位的科研人员。该研究得到了甘肃省自然科学基金重点项目（25JRRA646）、风云卫星应用先行计划（FY-APP-2024.0302）和国家自然科学基金（42171305、42311540014）的共同资助。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s43247-026-03989-9