水与粮食安全是全球关注的重要议题，对人类生存与发展具有极其重要意义。东北黑土区作为我国重要的粮食主产区，地下水是农业灌溉的主要水源，近年来随着灌溉农业面积持续扩张，平原区地下水位呈现持续下降趋势，局部地区出现了地下水超采现象。未来气候变化将进一步增加农业灌溉需水量，对地下水利用与管理带来巨大挑战。因此，开展东北黑土区地下水储量时空演变及驱动因素研究，揭示地下水储量年际、年内季节变化规律及其空间差异性，明确重点区域地下水储量关键驱动因素，对东北黑土区地下水可持续利用及灌溉农业发展规划制定具有重要现实意义。

东北地理所水文与水资源学科组研究人员利用高空间分辨率GRACE重力卫星数据，反演获取东北黑土区地下水储量动态数据，在系统解析地下水储量变化时空规律的基础上，运用时间序列分解和随机森林回归模型，识别并量化自然因素与人类活动对重点区域地下水储量变化季节趋势、长期趋势变化的驱动因素及贡献程度。

研究发现，2003-2022年东北黑土区地下水储量整体呈显著下降趋势，下降速率为3.72 mm/a，重点区域中西辽河流域下降最为明显，下降速率为8.13 mm/a；其次为辽河平原和三江平原，下降速率分别为5.70 mm/a和4.52 mm/a；松嫩平原下降速率相对平缓，为2.68 mm/a。同时地下水储量也呈现显著的季节性波动，春季融雪和夏季降水增加了地下水储量，而农业灌溉导致地下水储量显著下降。通过对重点区域地下水储量变化的驱动因素进行识别，研究发现地下水储量的季节性趋势变化主要由降水和实际蒸散发驱动，长期趋势变化则主要受灌溉面积扩张驱动。研究结果表明，灌溉农业扩张是导致东北黑土区地下水储量下降的关键驱动因素，进而提出了地下水可持续利用策略。

研究成果近期发表在农业水资源领域Top期刊《Agricultural Water Management》。由中国科学院东北地理与农业生态研究所博士研究生于叶翔（第一作者）、章光新研究员（通讯作者）、齐鹏副研究员、孙敬轩博士、章清松博士、胡博亭博士和美国路易斯安那州立大学胥毅军教授共同完成，研究得到了中国科学院战略性先导科技专项（A类）（XDA28020501）等项目联合资助。

论文信息如下：

Yu,Y.,Zhang,G.,Qi,P.,Sun,J.,Zhang,Q.,Hu,B.,Xu,Y.,2025. Irrigated agriculture expansion drives groundwater storage decline in Black Soil Region of Northeast China. Agricultural Water Management 319,109813. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2025.109813.

图1 研究区及重点区域图（a. 东北黑土区位置图；b. 重点区域分布图；c. 东北黑土区粮食种植分布图）

图2 东北黑土区及重点区域地下水储量（GWSA）年际变化趋势图（a.总体变化趋势；b.三江平原；c.松嫩平原；d.辽河平原；e.西辽河流域）

图3地下水储量驱动因素贡献度（SNP：三江平原；SNP：松嫩平原；LHP：辽河平原；WLRB：西辽河流域）

图4 重点区域地下水储量变化的关键驱动因素解析