干旱区绿洲是具有独特地貌和植被分布的生态景观，依赖雪融、泉水和浅层地下水供应，不仅代表着人类文明的重要里程碑，还提供农业生产、生物多样性保护、气候调节、防沙抗旱等多种生态服务，支撑着全球约5.91亿人口的粮食需求和碳汇功能。然而，由于区域水资源承载能力有限，绿洲的稳定性和可持续性面临严峻挑战。

         这项研究基于MCD12Q1、GMIA和GRIPCmap等数据集，对比各国绿洲面积与FAO和全球灌溉数据，分析了2001至2020年全球干旱区人工绿洲扩展的趋势及其生态效应。通过回归分析（斜率分别为1.10和0.87，决定系数达0.89和0.96）表明，采用的遥感产品能较准确地反映绿洲变化。此外，作者还利用Penman-Monteith-Leuning模型估算耗水量变化，并考察不同土地利用类型（如沙漠、草地、灌木丛）向耕地转化的过程。

         研究结果表明，全球绿洲面积由2001年的38.59×10⁴ km²增至2020年的46.67×10⁴ km²，增幅达21%，主要通过将原始沙漠、草地和灌木丛转变为灌溉耕地实现，北非、撒哈拉以南非洲、中亚及西亚扩展尤为显著（图1）。绿洲扩张也伴随着植被生产力的提升，其年总初级生产力（GPP）、净初级生产力（NPP）及净生态系统生产力（NEP）均有显著提升，分别带来约78.53 g C m⁻²、18.19 Tg和8.37 Tg的增加（图1）。同时，部分地区（如中国、巴基斯坦、印度）的绿洲扩张尤为迅速，而在沙特等国则因政策调整出现下降。     

图1 | 近20年全球干旱区绿洲扩张及绿洲生态系统生产力。（a）全球干旱区干旱指数小于0.2的区域位置；（b）2001—2020年全球绿洲扩展趋势，蓝线阴影代表回归的95%置信区间；（c）全球绿洲GPP趋势（MODIS，MOD17A2H产品，2001—2020年），蓝线阴影代表回归的95%置信区间；（d）全球绿洲NPP趋势（MODIS，MOD17A3HGF产品，2001—2020年），蓝线阴影代表回归的95%置信区间； （e）全球绿洲的NEP趋势，蓝线阴影代表回归的95％置信区间。

        尽管绿洲扩展有助于提升粮食产量和生态恢复，但其快速发展极度依赖水资源，导致全球绿洲农业用水需求由142 km³/a增加至175 km³/a，水耗提升25%，同时陆地储水量（ΔTWS）出现明显下降（图2），表明地下水正由补给转为枯竭。巴基斯坦、中国、美国、埃及和印度等国的水资源压力尤为严峻。综合来看，绿洲扩展虽在短期内满足了粮食生产与生态效益，但长期来看过度开发将引发地下水枯竭、土壤盐碱化和生态安全问题。未来需加强综合水资源管理，制定合理的绿洲发展阈值，确保干旱区农业与生态的可持续发展。

图2 | 2001 年至 2020 年全球干旱区绿洲耗水量。 (a) 全球绿洲耗水量趋势，95% 置信区间以蓝色回归线的阴影表示；(b) 2001 年至 2020 年陆地水储量距平（ΔTWS）趋势，95% 置信区间以蓝色回归线的阴影表示；(c) 前 15 个国家绿洲需水量分布，其中柱状图表示标准误差。

(转载自 地理科学前沿公众号)