毛乌素沙地地处我国北方半干旱过渡带，是四大沙地之一，也是重要的农牧交错带和生态敏感区。近20年来，在暖湿化趋势与大规模生态恢复工程的共同作用下，毛乌素沙地植被覆盖度显著提升，沙漠化趋势得到明显遏制。与其他沙地相比，毛乌素沙地水资源相对丰富、地下水埋深较浅，具备发展沙漠灌溉农业的天然优势。然而，过去受交通、电力等基础设施制约，灌溉农业长期集中在河流沿岸及湖泊周边的狭小区域，发展规模十分有限。近年来，随着公路网络的快速延伸和中心支轴式喷灌（center-pivot）等现代灌溉技术的大面积推广，毛乌素沙地灌溉面积呈爆发式增长，农业空间格局发生了深刻重塑。

然而，道路网络和自然河流究竟如何协同驱动灌溉农业的空间重组？基础设施扩展是否已超越气候变化成为灌溉扩张的首要驱动力？这种快速扩张对区域水资源可持续性意味着什么？ 上述关键科学问题目前缺乏系统的定量研究，制约了研究人员和决策部门对毛乌素沙地灌溉农业发展态势的科学研判。

针对上述问题，野外站金钊研究员与重庆邮电大学人工智能学院寇平浪博士合作，构建了融合GCVI、NGI、EVI和NDWI四种遥感指标的多指标灌溉识别框架，基于1986–2023年Landsat 5/7/8/9时间序列影像，结合长期气象记录与区域农作物统计数据，系统揭示了近40年来毛乌素沙地灌溉农业空间格局演变的时空特征及其驱动机制。

研究取得的主要发现如下：

（1）1986-2023年期间，灌溉面积增长了约50倍，呈现三阶段演进特征。1986–2001年，灌溉面积长期低于800 km²，处于缓慢发展阶段；2001–2014年稳步增长至约2200 km²；2018年以后进入加速扩张期，至2023年灌溉总面积飙升至6394 km²。仅2018–2023年间，新增耕地面积就达约3000 km²（约450万亩），核心区耕地面积增幅超过17%。

（2）灌溉空间格局发生根本性的结构转变——从"依河而生"到"沿路发展"。 核密度与缓冲区分析表明，1986年灌溉对河流的空间依赖指数高达9.46%，道路缓冲区依赖指数为4.72%；至2023年，两项指标分别降至1.20%和0.99%，表明灌溉已从传统河流沿岸的条带式分布，转向由道路网络引导、中心支轴式喷灌支撑的分散自主布局模式。道路基础设施作为灌溉扩张的"空间骨架"作用日益凸显。

（3）快速扩张带来显著的水资源可持续性风险。 参照FAO-56作物需水方法估算，毛乌素沙地灌溉净需水量约为300–400 mm。据此推算，2018年以来新增的约450万亩耕地，每年需额外消耗约10亿立方米灌溉水量，对区域地下水可持续性构成严峻压力。灌溉重心持续向沙漠腹地深处转移，意味着对深层地下水的依赖不断加深，存在类似华北平原和印度北部地下水超采的潜在风险。

（4）灌溉扩张有效支撑了粮食产量增长。 榆林市粮食产量自2000年以来大幅攀升，其中玉米和棉花增幅最为突出，靖边县和榆阳区产量增长最快，与灌溉扩张的热点区域高度吻合，验证了基础设施建设与农业生产力增长之间的紧密关联。

图1 毛乌素沙地灌溉核密度时空演变（1986–2023）与灌溉面积年际变化。 （a–d）1986、1998、2010和2023年灌溉核密度空间分布，叠加道路网络与河流水系，显示灌溉热点从河流沿岸向道路廊道和沙漠腹地的渐进扩展过程；（e）灌溉面积年际变化柱状图，揭示"低水平稳定（<800 km²）→稳步增长（~2200 km²）→加速扩张（6394 km²）"的三阶段演进特征。

图2 灌溉密度对河流与道路的空间依赖性演变（1986–2023）。 （a, b）全域平均核密度（红色）与河流、道路1 km缓冲区内核密度（蓝色）的对比，反映灌溉集聚中心的空间迁移；（c）河流与道路缓冲区灌溉密度占全域比例的时序变化，量化了灌溉从河流依赖（9.46%）到基础设施脱耦（1.20%）的结构性转变；（d）灌溉空间模式转型示意图：早期沿河集聚，后期向道路廊道和沙漠腹地分散扩展。

该研究从"道路–河流协同"的视角定量揭示了干旱区灌溉农业空间重组的基础设施驱动机制，为毛乌素沙地及类似干旱绿洲生态脆弱区的土地利用规划和地下水管理提供了具有空间精度的科学依据。研究指出，未来毛乌素沙地灌溉农业的发展规划应将水资源承载力评估纳入基础设施规划的核心环节，并通过系统的区域水平衡分析确定可持续扩张上限，在保障粮食安全与维护生态韧性之间寻求平衡。

研究成果以"Road-River Synergies Driving Irrigation Expansion in the Mu Us Desert, China (1986–2023)"为题发表在中国科学院一区期刊 Agricultural Water Management。金钊研究员为论文第一作者，寇平浪博士为论文通讯作者。

论文信息：Jin Zhao, Pinglang Kou. Road-River Synergies Driving Irrigation Expansion in the Mu Us Desert, China (1986–2023). Agricultural Water Management, 2026, 329, 110350. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2026.110350