河流是地球水循环的重要组成部分，连接着陆地与海洋系统，不仅为人类社会提供农业灌溉、交通运输和能源保障，还为全球超10%的已知物种提供了至关重要的栖息地。长期以来，全球河流系统的相关评估大多聚焦于大坝建设、气候变化等对河流纵向连通性及水文特征的直接影响。然而，作为水陆关键过渡带的河流滨岸带（Riverfronts）同样面临着多重人类活动压力，其在缓冲陆源污染物入河、维持水质和保护生物多样性方面发挥着不可替代的作用。受限于空间分辨率和复杂景观的异质性，目前对全球尺度河流滨岸带的人类活动足迹分布、驱动机制及其生态环境效应仍缺乏系统刻画和高质量的数据支撑。

    针对这一关键科学问题，中国科学院南京地理与湖泊研究所宋春桥研究员团队联合国内外多位学者，开发了一套结合高分辨率卫星影像与深度学习的全球河流滨岸带景观遥测与评估框架。研究团队首先利用高分辨率遥感影像构建了全球首个河流岸线数据集（GROUD），提取了总长达752万公里的全球河流最大淹没水陆边界。在此基础上，团队获取了近870万景高分辨率遥感影像，并发展了深度学习模型将全球河流滨岸带精细划分为人工化不透水层、农业、林地、草地/苔原、稀疏植被区以及裸地六大景观类型，实现了整体分类精度高达93%的全球遥感制图。

    研究结果表明，全球近20%的河流滨岸带已被人类活动重塑或直接影响，主要表现为农业用地（占比13.43%）和人工化不透水层（占比6.29%）的急剧扩张（图1）。全球约有80%的滨岸带依然保留了自然景观的本底，其空间分布总体遵循地带性气候与地形规律。其中，林地滨岸带是全球最主要的类型，占据了43.27%的河段，集中在赤道附近的热带雨林以及北半球高纬度亚寒带针叶林带，构成了维持全球生物地球化学循环的核心碳汇与生态廊道。在气候极寒、多年冻土发育或极度干旱的区域，如青藏高原及环北极圈，则孕育了大量的草地/苔原（14.95%）与裸地（6.03%）滨岸带。

图1. 全球河流滨岸带六大类型的空间分布格局及不同流域/国家人类足迹特征

    研究首次在全球尺度上揭示了一个横跨北非、欧洲、西亚、南亚和东亚的“中低纬度亚非欧连片走廊（LAEC）”高强度开发带（图2）。该走廊囊括了全球60%的人类足迹滨岸带。在LAEC内部，人工与农业滨岸带比例分布达到了全球平均水平的三倍，更是LAEC以外地区的六倍之多。追溯历史，LAEC不仅是当今人口最稠密的地区，也是孕育人类早期四大古河文明的摇篮。印度河流域、黄河流域、美索不达米亚平原及尼罗河流域的滨岸带依然保留着高强度的农业影响。而随着现代工业与城市化的演进，部分流域的滨岸带开发强度甚至超越了古文明发源地，如哥达瓦里-克里希纳-马哈纳迪流域（77.20%）及长江流域（57.79%），深刻揭示了人类文明“泽水而栖”的路径依赖特征。此外，受历史文明发展和现代社会经济需水的双重驱动，人类对滨岸带依赖度在水资源短缺的干旱区（如中东）以及平原城市密集区（如日本关东平原）表现尤为显著。

图2. 全球受人类活动影响、自然植被覆盖及稀疏/裸露的河流滨岸带的空间热点分布与“中低纬度亚非欧连片走廊(LAEC)”高度开发带格局

    研究进一步提出了“滨岸带依赖度”指标，该指标通过计算滨岸带内人类足迹指数与国家或流域平均足迹之间的偏离程度，定量刻画了人类活动向水资源集中的倾向。研究表明，在北非、西亚和中亚等气候干旱地区，严重的水资源压力迫使人类社会与农业生产以前所未有的密度依水而建，形成了一种应对资源匮乏的“最优自组织”策略。整个LAEC走廊承担了全球68%的农业水缺口，数据分析进一步证实，一个国家的水资源缺口越大、河流滨岸带依赖度越高，其自然滨岸带被人类改造的比例越高。当连续的自然河岸被农田斑块和城市建成区切割时，河流同样会经历严重的“侧向破碎化”。为此，研究提出了河流滨岸带连续性指数（Continuity Index, CI）来量化这一过程。结果显示，滨岸带人类足迹加剧了河流景观的侧向连通破碎化。研究揭示由农业扩张和基础设施建设驱动的侧向破碎化影响了全球区域，其波及的范围和程度几乎是由大坝建设引起的纵向破碎化范围的两倍（图3）。

图3. 全球河流受大坝纵向阻断与滨岸带侧向开发导致的双维连通破碎化热点

    这种侧向连续性的破坏，直接导致了河流维持自我净化能力的下降。自然发育的植被带通过降低地表径流流速、促进根系吸收，能够有效拦截溶解盐、有机物及农药残留，阻止其直接汇入主河道。当这种功能丧失时，水质退化便不可避免。通过与全球河流水质数据集进行空间比对，发现滨岸带人类足迹热点区与总溶解性物质 (TDS)及生化需氧量(BOD)的异常升高区存在极强的空间耦合。在LAEC内部的河流，其TDS与BOD浓度显著高于区域外河流。在全球尺度上，由滨岸带侧向破碎化主导的流域，其TDS和BOD水平整体上甚至高于由大坝纵向阻断主导的流域，证明了防范河流面源污染必须将重心前移至水陆交替的河岸缓冲带。滨岸带退化引发了极具类群特异性的生物多样性危机。当侧向岸线开发与纵向大坝阻断出现在同一流域，双重胁迫的叠加影响使得两栖动物和淡水鱼类的受威胁比例分别激增至20.73%和16.60%。

图4. 全球河流滨岸带不同滨水类型对河流水文演变、水质污染、生境退化及生态保护影响的概念示意图

    综上所述，本研究利用卫星遥感揭示全球752万公里全球河流滨岸带的人类活动精细化图谱。面对日益加剧的气候变化与水资源博弈，未来水治理应改变以往“重纵向拦蓄，轻横向缓冲”的思路，建议政策制定者针对极度破碎化河段区域优先推广“基于自然的解决方案（NbS）”，重建水陆生态连通性。研究呼吁，未来的河流保护与水安全保障须超越传统河道内治理，将侧向过渡带的生态完整性全面纳入考量。

    上述研究近期发表于国际顶级学术期刊《自然通讯》（Nature Communications）上。中国科学院南京地理与湖泊研究所曾繁轩博士为论文第一作者，宋春桥研究员为通讯作者。

    文章信息：Zeng, F., Song, C.*, Woolway, R.I., ... & Pavelsky T. M. Human imprints on global riverfronts. Nature Communications (2026). 

    论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-75777-0.