水稻是全球最重要的粮食作物之一，在保障粮食安全的同时，也通过多种途径影响区域与全球气候。以往研究多关注水稻种植过程中甲烷等温室气体的排放，而其通过增强蒸散发对地表温度产生的生物物理降温效应，长期以来缺乏系统、定量的全球评估。近期，浙江大学黄敬峰教授课题组基于长时序卫星遥感数据，构建了全球500 m水稻分布数据集（GlobalRice500），系统揭示了稻田对全球地表的广泛降温作用，为全面认识稻作生态系统的气候调节效应提供了新的视角。研究结果以“Widespread land surface cooling from paddy rice cultivationrevealed by global satellite mapping”为题，于2025年12月13日发表在NatureCommunications上（https://doi.org/10.1038/s41467-025-67549-z）。
研究团队提出了一种通用的水稻遥感制图框架——移动物候检测与动态时间规整框架（MPD_DTW, MovingPhenological Detection and Dynamic Time Warping）。该方法通过“移动检测（Moving Detection）”的思想，融合了物候识别与曲线匹配两类技术优势，能够在日尺度上自动识别水稻生长季的开始与结束时间，适应全球各地不同地区、不同种植制度和不同生育期长度的水稻识别。基于该框架，研究团队构建了首个全球长时间序列500 m水稻分布数据集——GlobalRice500。
GlobalRice500数据集系统刻画了2001–2022年间全球水稻的时空格局变化（ REF _Ref216787701 \h \* MERGEFORMAT 图 1）。结果显示，全球水稻面积总体呈波动增长趋势，至2022年，较2001年净增加超过2100万公顷。空间分布上，水稻种植主要集中在亚洲地区，亚洲长期占据全球水稻面积的85%以上；非洲水稻面积增长最快，二十一世纪以来面积增加超过一倍。
图1 基于GlobalRice500刻画长时序全球水稻分布
基于GlobalRice500 数据集，研究进一步定量分析了全球水稻种植的地表降温效应。研究采用地表温度差值（ΔLST）表征非水稻耕地与水稻在水稻生长季期间的温度差异。结果表明，在2003–2020年期间，水稻种植可使全球日间地表温度平均降低约0.21–0.27 ℃。此外，研究还发现，水稻降温效应与稻田空间尺度密切相关。稻田占比越高、地块规模越大，其白天地表降温效应越显著；在较大规模的稻田中，生长季峰值降温可达0.69 ℃。此外，水稻的降温效应不仅局限于稻田本身，还会向周边区域扩散，对邻近地区产生一定的“溢出降温效应”，表明稻田在局地微气候调节中具有潜在作用。
图2 ΔLST 的多维变化特征
研究指出，水稻生态系统在气候影响上具有“双重效应”：一方面，长期淹水条件促进甲烷生成，对全球变暖产生影响；另一方面，通过增强蒸散作用，水稻种植在局地尺度上显著降低地表温度。研究成果为在气候变化背景下综合评估农业生态系统的气候效应提供了关键数据支撑，也为制定更加全面、气候响应型的农业管理与土地利用策略提供了科学依据。
浙江大学环境与资源学院博士研究生翁玮为论文第一作者，浙江大学环境与资源学院黄敬峰教授为通讯作者。此项研究受国家自然科学基金（No. 42171314)）和国家重点研发计划（No. 2023YFD2300300）资助。相关数据集 GlobalRice500 已通过公开平台发布（https://doi.org/10.5281/zenodo.17460919），为全球水稻监测与气候研究提供了重要基础数据支撑。