湖泊是调节和拦蓄洪水的重要缓冲区，但在中国人口密集区，耕地扩张造成了湖泊面积急剧缩减。1998年，由于大量的围湖造田，中国南方的湖泊几乎丧失了蓄洪能力，发生了百年一遇的洪灾，淹没了大量农田。为此，长江中下游地区实施了退田还湖（RFTL）工程，旨在恢复湖泊的蓄洪能力和减缓洪水对农业种植和人民生活的风险。然而，当前这一工程的有效性尚未得到证实。就评估RFTL的有效性而言，首先需要洪水发生时精确的耕地保护面积，这是还湖抗洪战略实施的关键部分，但一方面目前已有研究缺乏高精度的作物空间图；另一方面受限于洪水的动态性和不可预测性，实时洪水监测具有很大挑战。此外，检验RFTL实施成效的关键是能否抵抗大规模洪水，2020年长江中下游洪水为评估退田还湖政策提供了天然的机会。因此，基于高精度作物分布图和洪水监测数据对2020年洪水淹没情况进行定量评估，是我们科学评价还湖政策成效的关键。
本文整合了高分辨率卫星观测数据、稳健的洪水和水稻制图算法以及谷歌地球引擎（GEE）平台，获得了鄱阳湖流域不同圩区在1998年和2020年洪水淹没的稻田面积。将还湖圩堤和未还湖圩堤内的水淹稻田面积作为指标，比较了2020年与1998年的防洪结果，分析了退田还湖工程的成效。
本文发现，2020年洪水发生后，当地政府及时将洪水分流至不同级别的圩堤区，使得该区域86%（3,400平方公里）的稻田得到了有效保护。同时，与1998年相比，受淹稻田面积总体减少了58%（不同类型圩堤区的减幅为18%-92%）。具体来说，2020年，双退区和单退区的受淹稻田比例普遍较高（>30%），而未退区的受淹稻田比例较低（<10%），这对应于工程设计的不同圩堤区的泄洪优先级。除了RFTL工程的有效性，我们还指出未来需要解决的一些潜在问题，例如将易淹的未退区转变为还湖区，加大力度禁止在双退区内进行耕作等。
多功能洪水滞留区有效增强了农业种植对洪水的抵抗力。为了更好地理解RFTL工程的全面影响，还需结合实地调查来进一步评估该工程对区域生物多样性和生态系统服务的影响。
图1. 退田还湖工程的设计和原理。A，阐明退田还湖工程如何增强粮食生产对洪水的抵抗力。B，6类圩堤区的空间分布及中国鄱阳湖地区的位置。A图顶部插图展示了2020年9个水文站的水位相对于各自警戒水位的异常。紫色点代表中位数，线的两端表示最小值和最大值。其中，蓝色箭头标出的日期是全部双退圩堤被淹没，以及所有185个单退圩堤I和II都被主动打开进行泄洪。
图2. 退田还湖工程在不同圩堤区的实施效果。A，1998年和2020年不同类型圩堤区中淹没水稻占水稻种植面积的比例。B，2020年每个圩堤区洪水淹没稻田比例的空间分布。C，2020年每个圩堤区洪水淹没稻田比例。这里使用了包括水淹的水稻、早稻、中稻和晚稻在内的四个指标。
文章链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2410967121
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