文献简介
篇名:Agricultural flood resistance enhanced after returning farmlands to lakes
发表时间:2024年
期刊:PNAS
作者信息:通讯作者为中国科学院地理科学与资源研究所董金玮研究员
原文来源:https://doi.org/10.1073/pnas.2410967121
推荐理由
极端气候事件增加了洪水灾害,在中国由于耕地扩张导致湖泊急剧萎缩,降低了湖泊的调蓄洪水功能。因1998年大洪水事件推动中国长江中下游平原实施退耕还湖政策(RFTL),部分地区的耕地被设置为滞洪区,在正常年份用于耕作,灾害年份作为自然水库。然而,由于既往研究缺乏空间显式的作物地图和实时的洪水监测,难以评估退耕还湖项目缓解大洪水的有效性。该研究以鄱阳湖区域为例,通过卫星遥感技术绘制洪水和水稻地图,以恢复圩区内淹没的水田面积和未恢复圩区内淹没的水田面积作为代理指标,通过比较1998年和2020年极端洪水事件下的淹没面积,评估退耕还湖政策项目的有效性。
主要内容
退耕还湖政策通过3种洪水水位控制线划分恢复圩区,来缓解大洪水的影响。双恢复圩区,洪水水位控制线为18.5m,主要是从搬迁的居民点和撂荒耕地的恢复。单恢复圩区有两种类型,一种是洪水水位控制线为20.5m,圩区面积小于667ha。另外一种是洪水水位控制线为21.68m,圩区内耕地面积更多。储备圩区洪水水位线为22.5m,用于极端洪水情况。未恢复圩区主要用于集约化生产和生活(图1A)。
研究使用数据包括哨兵1号数据的SAR光谱、哨兵2号、Landsat5数据、土地覆被数据、JRC水体数据等。通过目视解译提取2020和1998年稻田样本数据以及洪水样本和非洪水样本,非水稻样本从森林地图、JRC水体地图、土地利用覆盖数据中提取。然后通过随机森林模型绘制水稻地图。使用哨兵1号、Landsat、CDAT变化检测技术和NDFI归一化洪水指数绘制洪水地图。具体结果呈现如下:退耕还湖项目有效缓解了洪水对稻田的影响:2020年,江西省的水位比1998年的创纪录水平高出约0.1米,洪峰增加了约500立方米/秒。然而,比较1998年至2020年间淹水水稻的百分比,研究发现淹水水稻面积总体减少了58%(不同圩区为18%至92%)。对于双恢复圩区,淹水水稻面积总体减少了58%(41%至82%),对于单恢复圩区来说,总体减少了52%(18%至75%)(图2A)。双恢复圩区和单恢复圩区的稻田淹没比例(>30%)高于未恢复圩区(<10%),实现了项目设计不同圩区地区淹没优先顺序的目标(图2B)。2020年,自1999年以来首次向所有这些圩区发生主动洪水排放,影响了13.8%(62.0平方公里)的稻田,并如预期般降低了水位(图1A)。例如,在同峰圩区,受洪水影响的早稻比例高达79%。江滩圩区90%种植中稻,50%被洪水淹没。在约80%的非围垦圩区,淹水水稻面积小于10%(0.5 km2±1.3 km2)(图2C),这得益于圩区提供的防洪措施。在采用高性能措施保护的非恢复性圩区I中,未受洪水影响的水稻面积比非恢复性营区II高出约2%。
鄱阳湖是重要的东亚候鸟冬季栖息地,为了全面评估退耕还湖项目的影响并改善这项政策,未来需要进一步调查退耕还湖对生物多样性和生态系统服务的影响,加强协调多个可持续发展目标,实现区域的可持续发展。
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校对:向云娜
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