徐国策团队：CATENA|水资源保护的变化及未来潜力的新估计
水资源保护的变化及未来潜力的新估计
Research Brief
水资源保护受到气候变化、人类活动和自然地理特征等多种因素的影响。然而，阐明水资源保护机制以及评估其潜力的研究仍然有限，这限制了流域管理和生态恢复工作的开展。汉江上游流域是中国南水北调中线工程的重要水源区和生态屏障，其水资源保护功能受到了广泛关注。本研究应用InVEST模型、“相似栖息地”方法和冗余分析，分析了该流域水资源保护的时空变化及其主要影响因素，评估了未来的水资源保护潜力，并识别了可以进一步提升水资源保护能力的区域。结果表明，1990年至2019年期间，水资源保护总体呈增加趋势，但存在一定的波动性，其中19.11%的区域出现了下降。平均水资源保护量为269.82毫米，空间分布呈现从北向南增加的趋势。气候变化、人类活动和自然地理特征共同解释了水资源保护总变异的76.2%，其中主要影响因素包括降水、干旱指数、土壤深度、实际蒸散发、植被指数（NDVI）和海拔。在水资源保护中，气候变化的影响大于人类活动和自然地理特征。在湿润年份、正常年份和干旱年份，水资源保护潜力分别为460.31毫米、352.05毫米和258.27毫米，整个流域的水资源保护相比现状有28.43%至38.13%的提升空间。未来，水资源保护潜力较大的东北部地区应重点加强植被和生态恢复措施以提升水资源保护能力；而水资源保护水平极高的东南部地区则应优先维持和保护现有的生态环境，防止水资源保护能力进一步下降。本研究结果有助于流域生态保护和水资源管理。
Main graphics
图1 研究区的地理位置及流域、河流、水文站和气象站分布图。
图2 (a) 1990-2019年平均水资源保护，(b) 1990-2019年平均产水量，(c) 水资源保护的变异系数，(d) 1990-2019年水资源保护变化率，(e) 水资源保护水平，(f) 水资源保护系数的空间分布。
图4 不同水文年份的水资源保护潜力和水资源保护潜力指数的空间分布。(a)、(b)和(c)为当前水资源保护状况，(d)、(e)和(f)为水资源保护潜力，(g)、(h)和(i)为水资源保护潜力指数。
图5 (a) 通过冗余分析（RDA）对水资源保护主要因素的相关性分析；(b) 通过偏冗余分析（pRDA）分析气候变化、人类活动和自然地理特征对水资源保护的独立和综合贡献。
Conclusion
-
水资源保护的变化趋：汉江上游流域的水资源保护在1990年至2019年间总体呈增加趋势，表明该地区的生态环境得到了显著恢复。然而，水资源保护在空间上存在显著差异，从南向北逐渐减少。尽管大部分区域的水资源保护有所改善，但仍有19.11%的区域出现了下降，主要集中在东南部。这表明在这些区域需要特别关注并采取措施以防止水资源保护能力的进一步下降。
-
主要影响因素：水资源保护的变化受到气候变化、人类活动和自然地理特征的综合影响。其中，气候变化对水资源保护的贡献最大，占总变异的41.3%。主要影响因素包括降水（正相关，贡献49.1%）、干旱指数（负相关，贡献36.5%）、土壤深度（正相关，贡献14.1%）、实际蒸散发（负相关，贡献9.9%）、植被指数（NDVI，正相关，贡献9.4%）和海拔（正相关，贡献7.1%）。人类活动（如植被恢复和土地利用变化）对水资源保护也有显著贡献，但自然地理特征的独立贡献相对较小（2.5%），不过其与气候变化和人类活动的交互作用对水资源保护的影响较大（26.8%）。
-
土地利用和植被覆盖的影响：森林在维持水资源保护方面发挥着关键作用，贡献了超过77%的总水资源保护量。森林覆盖的增加显著促进了水资源保护能力的提升。然而，在某些区域，尽管森林覆盖率增加，但水资源保护能力却有所下降，这可能与森林类型、管理方式以及生态承载能力等因素有关。此外，植被指数（NDVI）与水资源保护呈显著正相关，表明植被覆盖的增加有助于提升水资源保护能力。
-
水资源保护潜力：研究表明，汉江上游流域的水资源保护能力仍有28.43%至38.13%的提升空间，尤其是在当前水资源保护水平较低的东北部地区。这些区域应成为未来植被恢复和生态修复的重点。相比之下，水资源保护水平极高的东南部地区，其提升潜力有限，未来应着重维持和保护现有的生态状态，防止水资源保护能力的进一步下降。
Paper source
Xu, M., Xu, G., Liu, S., Li, J., Li, Z., Cheng, Y., Zhuang, J., Dang, Y., Wang, B., & Gu, F. (2025). Changes in water conservation and a new estimation for its future potential. Catena, 250, 108761. https://doi.org/10.1016/j.catena.2025.108761
可以点击下边“原文阅读”
